開發(fā)研制高效節(jié)水型坐便器經(jīng)驗(yàn)

王同言

摘 要：本文分析了高效節(jié)水型坐便器的市場需求、開發(fā)生產(chǎn)的必要性以及《衛(wèi)生陶瓷》國家標(biāo)準(zhǔn)在節(jié)水方面的技術(shù)進(jìn)步，重點(diǎn)提出研制生產(chǎn)高效節(jié)水型坐便器的一些經(jīng)驗(yàn)做法，以期對我國陶瓷衛(wèi)浴企業(yè)有一定的借鑒指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：節(jié)水；噴射孔；噴射虹吸式；高效節(jié)水型；陶瓷坐便器

1 前言

陶瓷坐便器是現(xiàn)代城市家居生活中不可或缺的衛(wèi)生設(shè)施。其是家庭耗水的主要設(shè)備，約占家居耗水量的50%左右。因此，居民在購買坐便器時(shí)將節(jié)水型的坐便器作為首選。另外，陶瓷坐便器也是貿(mào)易出口的主要商品，遠(yuǎn)銷歐美、亞洲等國家和地區(qū)。客商對坐便器的用水量也非常關(guān)注，要求是節(jié)水型的，尤其是北美地區(qū)的客商，從起初的要求6 L水提高到5.0 L甚至目前的4.8 L節(jié)水坐便器（即HET高效節(jié)水坐便器）。就《衛(wèi)生陶瓷》國標(biāo)而言，也在與時(shí)俱進(jìn)不斷進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)不斷加嚴(yán)。GB/6952-1999《衛(wèi)生陶瓷》國標(biāo)首次提出了節(jié)水型坐便器的概念，并規(guī)定用水量不大于6 L。GB6952-2005《衛(wèi)生陶瓷》國標(biāo)為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，重新定義了6 L水節(jié)水型坐便器的技術(shù)要求。2015年12月1日正式實(shí)施的GB/31436-2015《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》國標(biāo)，首次定義“高效節(jié)水衛(wèi)生潔具”，將節(jié)水型坐便器分為節(jié)水型（不大于5.0 L）和高效節(jié)水型（不大于4.0 L）。2015年9月11日頒布、2016年10月1日即將實(shí)施的GB6952-2015《衛(wèi)生陶瓷》新國標(biāo)，規(guī)定節(jié)水型坐便器的用水量不大于5 L。所以，當(dāng)前衛(wèi)生陶瓷企業(yè)為了適應(yīng)市場新變化，為了企業(yè)生存發(fā)展，都把開發(fā)生產(chǎn)節(jié)水型坐便器，尤其是開發(fā)生產(chǎn)高效節(jié)水型坐便器當(dāng)做頭等大事來抓。筆者所在企業(yè)近年來開發(fā)了許多高效節(jié)水型坐便器新產(chǎn)品，開拓了市場，提高了產(chǎn)品的附加值和售價(jià)，使企業(yè)產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。筆者多年來從事和研究節(jié)水型坐便器的開發(fā)和生產(chǎn)，取得了一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)與大家共同探討。

2 開發(fā)高效節(jié)水型坐便器的基本原則

鑒于市場需求，高效節(jié)水型坐便器結(jié)構(gòu)上一般是虹吸式的，且多為噴射虹吸式的。因此，開發(fā)高效節(jié)水型坐便器的宗旨和原則是：

（1）在保證坐便器排污功能的前提下，最大限度地降低排污用水量。拋開坐便器的排污功能，研究節(jié)水（省水）沒有意義；

（2）應(yīng)當(dāng)選用結(jié)構(gòu)合理、排污功能優(yōu)良、易省水、有良好靜音效果的噴射虹吸式坐便器作為研究首選對象。因?yàn)榇朔N結(jié)構(gòu)的坐便器在水封下面有一個(gè)噴射孔，在排水時(shí)其噴射出的水流對污物有輔助推力作用，提高了虹吸作用力，使虹吸時(shí)間短，排污強(qiáng)勁有力，且易實(shí)現(xiàn)節(jié)水。同時(shí)也達(dá)到良好的靜音效果；

（3）要實(shí)現(xiàn)坐便器節(jié)水、省水、用水量少，從水箱放水到虹吸作用產(chǎn)生的時(shí)間間隔應(yīng)盡可能短。這就需要對坐便器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析研究，綜合考慮，優(yōu)化方案，優(yōu)中選優(yōu)。具體地說包括排污管道、水路的走水方式、圈上布水眼、圈上過水通道、附水道、噴射孔、排污口、水箱和配件等諸多方面都要細(xì)致地分析研究。

3 開發(fā)高效節(jié)水型坐便器的研究重點(diǎn)

3.1 精心研究、制作坐便器的管道

坐便器能否節(jié)水（省水），虹吸彎管的結(jié)構(gòu)（形狀、長短、粗細(xì)等）非常重要，它決定了坐便器能否產(chǎn)生虹吸以及是否節(jié)水。虹吸彎管若設(shè)計(jì)制作不好，會(huì)給坐便器帶來先天性的弊病。所以，我們研究目前市場上排污功能優(yōu)良的虹吸式坐便器的管道結(jié)構(gòu)，進(jìn)行測量分析研究，制作試樣，進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，從而制作出節(jié)水坐便器的標(biāo)準(zhǔn)化管道，為今后的新產(chǎn)品開發(fā)提供了標(biāo)準(zhǔn)和參照物。制作的標(biāo)準(zhǔn)化管道，前部直徑和后部最窄處直徑的比例約在1.2：1，且最窄處直徑保持胎型在84 mm，成品外徑在74 mm，成品內(nèi)徑在55 mm，以確保管道順暢通過直徑50 mm的檢測球體。以后再開發(fā)新型節(jié)水坐便器產(chǎn)品，都以此標(biāo)準(zhǔn)化管道為基礎(chǔ)，不再另行設(shè)計(jì)制作管道，大大提高了新產(chǎn)品的開發(fā)速度和質(zhì)量，節(jié)省了新產(chǎn)品開發(fā)投產(chǎn)的時(shí)間。

3.2 提高坐便器的使用高度

市場上普通型坐便器使用高度一般為360 mm，我們將坐便器的使用高度提高到390 mm甚至410 mm，目的是提高水的落差勢能，從而在排水時(shí)沖力大，虹吸作用強(qiáng)勁，為排污和盡早產(chǎn)生虹吸作用、降低用水量打下基礎(chǔ)。

3.3 采用先進(jìn)合理的水路結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的噴射虹吸式坐便器的水路走向是：

水箱放水口→便器進(jìn)水口→進(jìn)水橫道→水圈（分支兩部分：一部分到圈眼，進(jìn)行沖刷；另一部分經(jīng)附水道再到噴射孔，然后兩部分水流匯集）→彎子口→管道→排污口。

其不足之處是水流所經(jīng)過的路途較長，造成對污物的沖擊力減弱，虹吸作用產(chǎn)生得較晚。

我們選用目前市場上水路走向較短的結(jié)構(gòu)方式，大大縮短了水流行程路徑。其水路走向是：

水箱放水→便器進(jìn)水口→進(jìn)水橫道→水圈（通過圈眼沖刷）和兩側(cè)附水道（到噴射孔）→彎子口→管道→排污口

此噴射水流所經(jīng)過的路途較短，不經(jīng)水圈由進(jìn)水橫道直泄而下到達(dá)噴射口，使虹吸作用產(chǎn)生得較早，沖力大，比較省水。這種水路走水方式是目前市場上節(jié)水坐便器的主流。另外，圈眼設(shè)置上一般直沖較多，水流比較集中，故排污強(qiáng)勁有力，從而為實(shí)現(xiàn)節(jié)水創(chuàng)造了條件。

3.4 合理設(shè)計(jì)上圈通道橫斷面積

水箱放水后的主通道以及圈上水通道為輸送水量的主要通道，其斷面面積的大小很關(guān)鍵。若斷面面積過大，則水流量大，流速小，到達(dá)噴射孔的沖擊力??；若斷面面積過小，則水流量小，流速大，到達(dá)噴射孔的沖擊能量也不夠。據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，橫向主通道的寬度70 mm左右、高度50 mm左右（橫斷面積約3500 mm2），圈上通道寬度40 mm左右、高度30 mm左右（橫斷面積約1200 mm2）為好。且在上圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取巧妙科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，使水流盡可能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，以加大沖力，防止能量的耗損。

3.5 圈上布水眼的設(shè)計(jì)

圈上布水眼的主要作用是對便器的內(nèi)壁進(jìn)行沖刷。它的設(shè)置（大小、數(shù)量、方向）對坐便器的排污功能也有一定的影響。一般尺寸在6 mm，數(shù)量在22～28個(gè)（據(jù)便器尺寸的大小而定），角度方向?yàn)?0°～45°沖幫。若尺寸過小，例如3～4 mm，則下水量小，沖刷效果不好，大部分水到達(dá)噴射孔，使虹吸作用產(chǎn)生得早，后續(xù)水量不夠，不足以推動(dòng)污物，污物易卡在彎子口處；若尺寸過大，且數(shù)量多，則下水量大，雖然沖刷效果好，但進(jìn)入噴射孔的水量少且沒有勁（尤其噴射孔直徑小時(shí)），動(dòng)量不夠，也不利于盡早產(chǎn)生虹吸作用。

3.6 加大噴射孔的直徑

生產(chǎn)實(shí)踐表明，噴射孔的設(shè)置（位置及尺寸大?。┡c坐便器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等有直接關(guān)系。一般情況下，噴射孔過大過小都不好。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般直徑在22～35 mm。過小時(shí)，噴射水流作用力小，噴射時(shí)間過長，造成產(chǎn)生的虹吸作用晚，會(huì)排污不凈，會(huì)二次給水，反而浪費(fèi)了水；過大時(shí)，大部分水瀉掉，圈上的水少，沖刷不凈。但是，噴射孔采用較大尺寸的設(shè)計(jì)（比如直徑在32～35 mm），有利于較早地產(chǎn)生虹吸作用，有利于實(shí)現(xiàn)便器的節(jié)水。

3.7 便器排污口尺寸

排污口尺寸的大小對虹吸式坐便器的排污功能有一定的影響。有人認(rèn)為，排污口尺寸小點(diǎn)好，排水時(shí)可以暫時(shí)憋住管道中的水，可使便器較早地產(chǎn)生虹吸作用，從而可實(shí)現(xiàn)節(jié)水。故將排污口的尺寸設(shè)計(jì)較小，為43 mm左右（剛好滿足國標(biāo)GB6952-2005至少通過直徑41 mm球體的要求）。其實(shí)這種做法是不正確的。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，這樣小的排污口，排污時(shí)不順暢，受到一定的阻力，有梗塞的作用，水和污物排出得慢，在鍋盆內(nèi)打旋，虹吸作用會(huì)滯后產(chǎn)生，從而影響排污功能。據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般排污口的尺寸設(shè)計(jì)為直徑55 mm左右即可。既可順暢通過50 mm的球體，又可保證虹吸作用的產(chǎn)生，同時(shí)又不費(fèi)水，為較理想的設(shè)計(jì)方案；若排污口再大，例如直徑為60～70 mm時(shí)，則沒有必要，對虹吸作用影響不大，反而易出變形等質(zhì)量缺陷。

3.8 改變水箱的結(jié)構(gòu)

在保證水箱儲(chǔ)水量基本不變的情況下，將水箱設(shè)計(jì)得寬度窄、高度加高，同時(shí)安裝尺寸方面與坐便器相適應(yīng)，目的是提高水的落差勢能。同時(shí)將水箱的落水口直徑改大，由65 mm增大為85 mm，并采用適宜的水箱配件，從而在排水時(shí)沖力大，為排污和盡早產(chǎn)生虹吸打下基礎(chǔ)。

3.9 采用特殊的水箱配件

我們成功開發(fā)了一種3 L水的超節(jié)水型坐便器。該坐便器為一種外力輔助式的便器。其獨(dú)特之處在于：采用獨(dú)特的水箱配件，排污彎管中有雙水封設(shè)計(jì)（大、小水封）。雙水封之間形成一個(gè)封閉的氣體空間，此空間有通道與水箱配件相連。當(dāng)水箱放水時(shí)，水的壓力通過特殊的水箱配件對封閉氣體施壓，產(chǎn)生5～10 mmH2O的壓力，推動(dòng)小水封水排出，從而對鍋盆里的水和污物有負(fù)壓拉動(dòng)作用。這樣前推后拉，對排污起到雙方面作用，從而大大提高了虹吸排污功能，有效地縮短了排污時(shí)間，節(jié)省了用水量。

3.10 考慮粗管徑條件下實(shí)現(xiàn)節(jié)水

我們目前開發(fā)投產(chǎn)的節(jié)水型坐便器全部為粗管徑便器（管道有效內(nèi)徑在55 mm左右）。粗管徑坐便器排污順暢，有效防止堵塞，深受用戶喜愛。眾所周知，細(xì)管道（一般有效內(nèi)徑在46 mm左右）的虹吸式坐便器容易實(shí)現(xiàn)節(jié)水。坐便器管道加粗會(huì)大大降低其排污功能。要達(dá)到同樣的排污效果，需增加用水量。據(jù)我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，管道每加粗5 mm，則多耗水0.5 L?？梢?，管道加粗與節(jié)水是一對矛盾。目前客戶定貨，既要求坐便器節(jié)水又要求是粗管徑的（過48～50 mm的檢測球體），而且檢測標(biāo)準(zhǔn)很嚴(yán)格，這給陶瓷衛(wèi)浴企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)帶來很大的難度。但開發(fā)粗管徑的節(jié)水坐便器，是客戶和市場的新需求，是企業(yè)走出困境、開拓市場的金鑰匙，這項(xiàng)工作必須做。我們攻堅(jiān)克難、迎難而上，通過努力，取得了一個(gè)又一個(gè)的成功。開發(fā)投產(chǎn)了一系列粗管徑的節(jié)水和超節(jié)水型的坐便器。

3.11 坐便器彎管施釉處理

坐便器彎管未施釉前，內(nèi)表面粗糙，排污阻力大，易掛污物。有時(shí)內(nèi)部有裂紋或吃空現(xiàn)象，影響排污功能。通過管道內(nèi)部施釉處理，可杜絕以上問題。因?yàn)樵趶澒軆?nèi)部施一層薄薄的釉層，使內(nèi)表面光滑，不粘污不掛污，且把裂紋、吃空處補(bǔ)平，提高管道的封閉性，大大提高便器的排污功能，為節(jié)水創(chuàng)造了條件。

3.12 制定嚴(yán)細(xì)的操作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)生產(chǎn)

開發(fā)出高效節(jié)水型坐便器樣品，只是工作的第一步。要確保正常投入大生產(chǎn)、功能的穩(wěn)定以及滿足客商訂貨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求，還應(yīng)有一套操作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或作業(yè)指導(dǎo)書用于指導(dǎo)生產(chǎn)。為此，我們從產(chǎn)品開發(fā)、模型制造、成型、半成品把關(guān)到成品檢驗(yàn)制定出一整套工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件，下發(fā)到作業(yè)現(xiàn)場嚴(yán)格執(zhí)行。在開發(fā)生產(chǎn)過程中，對三種胎模（原模、標(biāo)準(zhǔn)模、母模）進(jìn)行嚴(yán)格地鑒定把關(guān)；對成型坯件的孔眼都有標(biāo)準(zhǔn)樣板、制具和標(biāo)識(shí)，嚴(yán)格按標(biāo)識(shí)操作；對成型的半成品有專用樣板逐件檢測把關(guān)。對坐便器坯體的管道逐件過檢測球體檢驗(yàn)，確保管道直徑、防止內(nèi)部有泥片等雜物影響排污功能；在成品功能檢測中，采用國際上先進(jìn)的檢測設(shè)備和檢測方法，細(xì)化檢測項(xiàng)目。對水封逐件實(shí)行靜置12 h以上的漏水檢測試驗(yàn)。通過各項(xiàng)管理措施的實(shí)施，有效地保證了出廠產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 結(jié)語

（1） 陶瓷虹吸式坐便器實(shí)際上是一個(gè)排水機(jī)器，影響其排污功能的因素很多。因此，開發(fā)研制高效節(jié)水型坐便器是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到方方面面。因?yàn)楦鞣N因素相互作用，只有每個(gè)方面達(dá)到最佳，并合理調(diào)配，并經(jīng)過一系列試驗(yàn)、檢測、對比分析，才能取得良好的效果。虹吸式坐便器在管道結(jié)構(gòu)、水流走水方式、上圈通道結(jié)構(gòu)確定的情況下，圈眼大小及數(shù)量、噴射孔尺寸、排污口尺寸三者之間有直接密切的關(guān)系。必須通過反復(fù)試驗(yàn)，方能確定最佳參數(shù)（結(jié)合點(diǎn)）；

（2）高效節(jié)水型噴射虹吸式坐便器是在粗管徑情況下實(shí)現(xiàn)的。真正實(shí)現(xiàn)了無堵塞、節(jié)水、靜音、衛(wèi)生潔凈、排污徹底的目的。突破解決了目前行業(yè)所關(guān)心的兩大技術(shù)難題：防堵塞和節(jié)水。該坐便器符合時(shí)代潮流和發(fā)展趨勢；

（3）高效節(jié)水型坐便器符合國家產(chǎn)業(yè)政策。開發(fā)高效節(jié)水型坐便器是企業(yè)生存與發(fā)展的需要，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的需要。因此，衛(wèi)生陶瓷行業(yè)一定能走上可持續(xù)、綠色、節(jié)能環(huán)保的發(fā)展之路。