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，以及生產工藝控制參數，對衛(wèi)生陶瓷企業(yè)節(jié)水座便器新產品的開發(fā)和生產有一定的指導作用。

關鍵詞：雙檔；高效節(jié)水；粗管徑；座便器

1 前言

隨著對外出口貿易的發(fā)展，銷往發(fā)達國家美加市場的產品，非常注重產品的節(jié)水環(huán)保問題。國外客商對衛(wèi)生瓷的質量有了更高的要求，尤其注重產品的內在質量——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，但管道細長易堵塞，用水量較多（最省水也有6L），實現(xiàn)更節(jié)水困難較大。從目前市場調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遠低于國際標準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，管道粗不易堵塞，有良好的省水、沖刷功能效果。筆者根據客戶訂貨要求（雙檔，高效節(jié)水；粗管徑，管道直徑至少過46mm的實體球），決定研制開發(fā)管徑過50mm實體球，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，達到環(huán)保節(jié)水、滿足客戶需求的目的。

2 開發(fā)目標要求

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

其基本要求是：

（1） 產品為分體式，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） 產品的結構形式為噴射虹吸式；

（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，應至少通過?準46mm的檢測球體；

（8） 其它依據GB6952-2005規(guī)定。

3 技術思路

（1） 采用標準化的管道

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國內外先進水平，注重節(jié)水座便器的開發(fā)，對管道的結構（管道的直徑、長度、彎曲度、管道上下粗細比例）進行合理的設計，解決管道變粗與耗水量之間的矛盾，實現(xiàn)了管道加粗又省水，以及粗管徑、節(jié)水、排污功能優(yōu)良的標準化管道。

（2） 管道結構采用合理的流體動力學設計

當虹吸管道兩端封閉時產生虹吸動力，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，達到節(jié)水并快速產生虹吸的效果。

（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，水通過水道到達水圈和附水道時，水圈和附水道的下水量按照合理比例，調配圈下水量滿足小水3.2 L的沖刷效果，大水4.8L的旋轉排污效果。

（4） 對座便器的整體結構進行優(yōu)化設計

盆腔的形狀、彎子口的造型，布水孔的大小、角度、數量、位置等，進行合理調配，使座便器達到最佳的節(jié)水效果。

（5） 改進現(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?；?，使管道順滑，便于固體物的排出。

4 項目研究的主要內容

4.1標準化管道結構設計

客戶提出管道至少通過46mm的實體球。為了保險起見，筆者將管道通過50mm的實體球作為內部控制指標。這給開發(fā)生產帶來很大的困難。據筆者多年開發(fā)座便器的經驗：虹吸式座便器的管道每加粗5mm，則達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中排污功能優(yōu)良產品的管道，尤其是粗管徑座便器排污良好的彎管結構，并以此管道為制作基礎。同時，還需精心設計、計算、制作出標準化管道。標準管道外型長為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座便器整體結構設計

管道設計是主要的，但與其配套的盆腔鍋型，布水孔大小、數量及角度、水箱的結構等方面決定了功能的最佳匹配。經過多次反復的試驗，最終找到了最佳的組合方式：座便器的進水口通道由以往的“深”改為“淺”；盆腔結構做到順滑，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?、寬、深”；水箱下水口尺寸由原來?4mm加大到82mm。以上措施為實現(xiàn)座便器的高效節(jié)水創(chuàng)造條件。

4.3附水道的設計

以往普通座便器的附水道距離長、沖力小、水流速度慢，僅靠水的虹吸產生動力，不僅用水量多，而且虹吸產生的慢，故耗水量大。而筆者開發(fā)的該產品的附水道有獨特的設計：附水道結構獨特，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生快速虹吸的要求。

4.4圈和附水道水量分布設計

圈和附水道的下水量按照合理比例調配非常關鍵，對沖刷、節(jié)水、排污有重要的影響。調配不好很難滿足3.2/4.8L大小水量的要求。圈和附水道的設計不僅滿足用水，而且還要讓兩股水流同時到達管道進水口，使水快速充滿水道產生虹吸。筆者根據現(xiàn)生產中成熟的布水孔大小、數量、角度及分布方式進行反復試驗。布水孔由原來的“大孔?準6.5mm、數量28個”改為“小孔?準4.5mm、數量30個，另加一個?準10mm的大孔”，角度全部為45°；噴射孔的直徑由?準25mm加大到?準31mm。經測算，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

管道施釉使用生產用釉料，因玻化效果不理想，管道不光滑，致使實體經過管道時有堵塞現(xiàn)象。筆者對管道施釉釉料配方進行了調整，管道施釉后管道表面非常光滑，利于實體順暢地通過。同時，還對管道施釉工藝進行了改進，要求施釉時釉漿在管道內至少停留3~5s，并且將釉漿比重提高到1.35~1.45，釉漿要到達盆腔的一半部位，保證管道全部充滿釉漿。施完釉后專人負責將盆腔內的多余釉漿擦去，以免造成滾釉缺陷。

通過采取一系列的方法和措施，并經過反復的試驗，終于達到了功能要求：小水3.2L過6個紙團、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），小顆粒符合標準要求，沖刷效果非常良好。

5 生產工藝參數

5.1原料組成

坯用原料的組成、坯料化學成分及含量（見表1、表2）。

坯式：

釉用原料的組成、釉料化學成分及含量（見表3、表4）。

釉式：

5.2生產主要控制參數

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

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50℃干燥后使用。

5.2.4成形控制參數

（1） 成形室內溫度：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

最高燒成溫度為1200~1208℃；進車速率：16~19min/車。

5.3工藝流程

座便器的生產工藝流程如圖1所示。

6 研制結果

要求座便器產品的外型尺寸、安裝尺寸，達到客戶及設計的目標要求。座便器檢測結果見表5。

由表5數據表明，本項目產品的排污功能等指標比國標和客戶定貨要求有很大地提高。該產品虹吸作用產生的早，虹吸作用時間短、補水量小、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。模擬便條試驗達到并遠遠高于美標HET（高效節(jié)水）標準要求，且小便時僅用3.2L水，大便時僅用4.8L水，達到良好的節(jié)水效果。外商客戶提出的苛刻的定貨標準要求全部達到。