雙檔高效節(jié)水座便器的研制

王同言 張會敏

摘要：本文介紹了粗管徑雙檔高效節(jié)水噴射虹吸式座便器的研制過程，以及生產(chǎn)工藝控制參數(shù)，對衛(wèi)生陶瓷企業(yè)節(jié)水座便器新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：雙檔；高效節(jié)水；粗管徑；座便器

1 前言

隨著對外出口貿(mào)易的發(fā)展，銷往發(fā)達(dá)國家美加市場的產(chǎn)品，非常注重產(chǎn)品的節(jié)水環(huán)保問題。國外客商對衛(wèi)生瓷的質(zhì)量有了更高的要求，尤其注重產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量——排污功能，必須是粗管徑，而且要求沖刷排污功能好，并有良好的節(jié)水效果。而以往出口到美加市場的虹吸式座便器，雖然沖刷效果好，且水封高、水封面大、干凈衛(wèi)生，但管道細(xì)長易堵塞，用水量較多（最省水也有6L），實(shí)現(xiàn)更節(jié)水困難較大。從目前市場調(diào)研和客戶反饋的信息表明，管徑較粗的節(jié)水型虹吸式座便器（尤其是高效節(jié)水型的噴射虹吸式座便器）深受用戶的喜愛。這種座便器的用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際標(biāo)準(zhǔn)GB6952-2005規(guī)定的節(jié)水型座便器6L的用水量。同時，排污功能強(qiáng)，管道粗不易堵塞，有良好的省水、沖刷功能效果。筆者根據(jù)客戶訂貨要求（雙檔，高效節(jié)水；粗管徑，管道直徑至少過46mm的實(shí)體球），決定研制開發(fā)管徑過50mm實(shí)體球，雙檔配件用水量在3.2/4.8L（小水用量3.2L、大水用量4.8L）的粗管徑噴射虹吸式高效節(jié)水座便器，達(dá)到環(huán)保節(jié)水、滿足客戶需求的目的。

2 開發(fā)目標(biāo)要求

筆者所開發(fā)的產(chǎn)品是根據(jù)客商定貨提供的外型圖紙（見圖1）及功能指標(biāo)來開發(fā)的。

其基本要求是：

（1） 產(chǎn)品為分體式，座便器和水箱共2件；

（2） 座便器的外型尺寸為640mm×360mm×390mm；座便器蓋長度（A1）為420mm，高為390mm；

（3） 座便器的排污方式為下排水，排污尺距（墻距）為305mm，即12英寸；

（4） 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式為噴射虹吸式；

（5） 水封面積要求在100×85mm2以上；

（6） 用水量要求≤4.8L。?準(zhǔn)19mm小球放置100個，需排出≥85個，模擬便條通過≥7條（≥350g）；

（7） 粗管道，應(yīng)至少通過?準(zhǔn)46mm的檢測球體；

（8） 其它依據(jù)GB6952-2005規(guī)定。

3 技術(shù)思路

（1） 采用標(biāo)準(zhǔn)化的管道

排污管道是座便器的主要部件，對用水量、排污功能有重要的影響。筆者公司多年來瞄準(zhǔn)國內(nèi)外先進(jìn)水平，注重節(jié)水座便器的開發(fā)，對管道的結(jié)構(gòu)（管道的直徑、長度、彎曲度、管道上下粗細(xì)比例）進(jìn)行合理的設(shè)計，解決管道變粗與耗水量之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)了管道加粗又省水，以及粗管徑、節(jié)水、排污功能優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)化管道。

（2） 管道結(jié)構(gòu)采用合理的流體動力學(xué)設(shè)計

當(dāng)虹吸管道兩端封閉時產(chǎn)生虹吸動力，而虹吸管道中間部分則是水和氣的混合體，從而減少用水量和增加水的流速，達(dá)到節(jié)水并快速產(chǎn)生虹吸的效果。

（3） 采用雙檔配件滿足大水、小水用水量的需求

水從水箱落下后，水通過水道到達(dá)水圈和附水道時，水圈和附水道的下水量按照合理比例，調(diào)配圈下水量滿足小水3.2 L的沖刷效果，大水4.8L的旋轉(zhuǎn)排污效果。

（4） 對座便器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計

盆腔的形狀、彎子口的造型，布水孔的大小、角度、數(shù)量、位置等，進(jìn)行合理調(diào)配，使座便器達(dá)到最佳的節(jié)水效果。

（5） 改進(jìn)現(xiàn)有的管道施釉工藝方法以及管道施釉用釉料配方，使釉面盡早地?；构艿理樆?，便于固體物的排出。

4 項目研究的主要內(nèi)容

4.1標(biāo)準(zhǔn)化管道結(jié)構(gòu)設(shè)計

客戶提出管道至少通過46mm的實(shí)體球。為了保險起見，筆者將管道通過50mm的實(shí)體球作為內(nèi)部控制指標(biāo)。這給開發(fā)生產(chǎn)帶來很大的困難。據(jù)筆者多年開發(fā)座便器的經(jīng)驗：虹吸式座便器的管道每加粗5mm，則達(dá)到同樣的排水效果需至少多耗水1L，可見管道加粗與省水是一對矛盾。筆者參考目前大生產(chǎn)中排污功能優(yōu)良產(chǎn)品的管道，尤其是粗管徑座便器排污良好的彎管結(jié)構(gòu)，并以此管道為制作基礎(chǔ)。同時，還需精心設(shè)計、計算、制作出標(biāo)準(zhǔn)化管道。標(biāo)準(zhǔn)管道外型長為359mm、高度為296mm，管道總長度為660mm。確保管道的前部最粗處直徑（106mm）和后部最窄處直徑（81mm）比例滿足1.31:1。成品內(nèi)徑在55 mm，管道順暢能通過直徑50mm的檢測球體（見圖2）。

4.2座便器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

管道設(shè)計是主要的，但與其配套的盆腔鍋型，布水孔大小、數(shù)量及角度、水箱的結(jié)構(gòu)等方面決定了功能的最佳匹配。經(jīng)過多次反復(fù)的試驗，最終找到了最佳的組合方式：座便器的進(jìn)水口通道由以往的“深”改為“淺”；盆腔結(jié)構(gòu)做到順滑，水流直對彎子口；彎子口形狀改以往座便器的“長、窄、淺”變?yōu)椤岸獭?、深”；水箱下水口尺寸由原來?4mm加大到82mm。以上措施為實(shí)現(xiàn)座便器的高效節(jié)水創(chuàng)造條件。

4.3附水道的設(shè)計

以往普通座便器的附水道距離長、沖力小、水流速度慢，僅靠水的虹吸產(chǎn)生動力，不僅用水量多，而且虹吸產(chǎn)生的慢，故耗水量大。而筆者開發(fā)的該產(chǎn)品的附水道有獨(dú)特的設(shè)計：附水道結(jié)構(gòu)獨(dú)特，中間部分是水和氣的混合體，附水道路徑短、水流沖力大、速度快，從而減少用水量，滿足噴射孔快速噴水和虹吸管道產(chǎn)生快速虹吸的要求。

4.4圈和附水道水量分布設(shè)計

圈和附水道的下水量按照合理比例調(diào)配非常關(guān)鍵，對沖刷、節(jié)水、排污有重要的影響。調(diào)配不好很難滿足3.2/4.8L大小水量的要求。圈和附水道的設(shè)計不僅滿足用水，而且還要讓兩股水流同時到達(dá)管道進(jìn)水口，使水快速充滿水道產(chǎn)生虹吸。筆者根據(jù)現(xiàn)生產(chǎn)中成熟的布水孔大小、數(shù)量、角度及分布方式進(jìn)行反復(fù)試驗。布水孔由原來的“大孔?準(zhǔn)6.5mm、數(shù)量28個”改為“小孔?準(zhǔn)4.5mm、數(shù)量30個，另加一個?準(zhǔn)10mm的大孔”，角度全部為45°；噴射孔的直徑由?準(zhǔn)25mm加大到?準(zhǔn)31mm。經(jīng)測算，圈和附水道水量按2:8分布，滿足了大、小水量排污要求。

4.5管道施釉問題

管道施釉使用生產(chǎn)用釉料，因?；Ч焕硐耄艿啦还饣?，致使實(shí)體經(jīng)過管道時有堵塞現(xiàn)象。筆者對管道施釉釉料配方進(jìn)行了調(diào)整，管道施釉后管道表面非常光滑，利于實(shí)體順暢地通過。同時，還對管道施釉工藝進(jìn)行了改進(jìn)，要求施釉時釉漿在管道內(nèi)至少停留3~5s，并且將釉漿比重提高到1.35~1.45，釉漿要到達(dá)盆腔的一半部位，保證管道全部充滿釉漿。施完釉后專人負(fù)責(zé)將盆腔內(nèi)的多余釉漿擦去，以免造成滾釉缺陷。

通過采取一系列的方法和措施，并經(jīng)過反復(fù)的試驗，終于達(dá)到了功能要求：小水3.2L過6個紙團(tuán)、過90個PP球、過人造便10條（每條50g），虹吸合格；4.8L時，PP球100個全部通過，人造便過20條（每條50g），小顆粒符合標(biāo)準(zhǔn)要求，沖刷效果非常良好。

5 生產(chǎn)工藝參數(shù)

5.1原料組成

坯用原料的組成、坯料化學(xué)成分及含量（見表1、表2）。

坯式：

釉用原料的組成、釉料化學(xué)成分及含量（見表3、表4）。

釉式：

5.2生產(chǎn)主要控制參數(shù)

5.2.1泥漿物理性能

（1） 比重：1.785~1.805；

（2） 流動度：5′30″~6′40″；

（3） 厚化度：1.20~1.32。

5.2.2釉漿物理性能

（1） 比重：1.795~1.815；

（2） 細(xì)度：0.25%~0.45％（400目篩余）；

（3） 流動度：55″~1′40″；

（4） 吸干速度：18′~20′。

5.2.3石膏模型參數(shù)

采用混合石膏粉制模，水膏比例為1:1.4，攪拌時間為2~3 min，模型經(jīng)50℃干燥后使用。

5.2.4成形控制參數(shù)

（1） 成形室內(nèi)溫度：白天27~32℃，夜間32~37℃；

（2） 相對濕度：50%~60%；

（3） 吃漿厚度：雙面部位11~12mm，單面部位7~9mm；

（4） 微壓鞏固壓力：0.015~0.02MPa，微壓鞏固時間：20~40 min；

（5） 干燥周期：7d；

（6） 半成品刷坯時水份<2%。

5.2.5燒成控制參數(shù)

最高燒成溫度為1200~1208℃；進(jìn)車速率：16~19min/車。

5.3工藝流程

座便器的生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

6 研制結(jié)果

要求座便器產(chǎn)品的外型尺寸、安裝尺寸，達(dá)到客戶及設(shè)計的目標(biāo)要求。座便器檢測結(jié)果見表5。

由表5數(shù)據(jù)表明，本項目產(chǎn)品的排污功能等指標(biāo)比國標(biāo)和客戶定貨要求有很大地提高。該產(chǎn)品虹吸作用產(chǎn)生的早，虹吸作用時間短、補(bǔ)水量小、用水量少；污物排出徹底，抽力大。特別是粗管路能從根本上杜絕座便器的堵塞問題。模擬便條試驗達(dá)到并遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美標(biāo)HET（高效節(jié)水）標(biāo)準(zhǔn)要求，且小便時僅用3.2L水，大便時僅用4.8L水，達(dá)到良好的節(jié)水效果。外商客戶提出的苛刻的定貨標(biāo)準(zhǔn)要求全部達(dá)到。