改進坐便器排污功能及節水技術研究

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改進坐便器排污功能及節水技術研究

王同言

(唐山北方瓷都陶瓷集團有限責任公司河北 唐山 063020)

摘要從多方面對改進坐便器的排污功能及節水技術進行了廣泛研究。其研究結果對衛生陶瓷企業的新產品開發及生產技術質量管理具有一定的指導作用。

關鍵詞坐便器虹吸式坐便器排污功能節水

前言

我國是一個嚴重缺水的國家，據有關部門統計，目前全國669個城市中有400多個城市(約占60%)缺水，缺水量達4000萬m3。針對水資源短缺問題，我國許多大、中城市已大幅提高了水的價格，并實施了階梯水價。前不久，國家標準化管理委員會批準發布《節水型衛生潔具》(GB/T31436-2015)國家標準。該標準對衛浴生產企業的設計、研發、管理等環節在節水方面提出了更高的要求，該標準的技術水平達到國際先進的標準水平，并將于2015年12月1日正式實施。這將使人們更加關注節水和生活用水器具的節水問題，節約用水在當前顯得更為迫切。

陶瓷坐便器是人們日常生活中常用的衛生設施，是耗水的主要設備，其用水量約占居民日常生活用水總量的 40%～50%。人們在選購、使用坐便器時：第一，要求污物排出順暢、徹底，不堵塞，且潔凈衛生，不返臭氣；第二，要求節水效果好。以上涉及到坐便器的排污功能問題。坐便器發展至今，科技人員在坐便器的結構、水箱配件等方面做出了很多努力，取得很大的效果。一些排污功能優良的節水型或超節水型坐便器應運而生，滿足了國內外用戶的需求。

坐便器要實現排污功能優良，甚至要實現節水,一個重要的前提是當放水后，坐便器產生虹吸作用的時間越短越好，污物排出的時間越短越好。這樣的坐便器虹吸作用強勁，抽力大，排污順暢、不堵塞，功能優良，從而也達到良好的節水效果。

筆者在這里所述的坐便器(便器)是指虹吸式坐便器。改進坐便器排污功能及節水的技術有：產品設計，水箱結構，采用特殊的水箱配件，管道使釉處理，采用壓力式坐便器。

1　產品設計

1.1外形

首先，在設計方面要提高坐便器的使用高度，由普通型的360mm提高到390mm甚至400mm，這樣可加大水的落差勢能，從而在排水時沖力大，虹吸作用強勁。其次，盆腔內壁應設計的陡直、順滑，杜絕出現棱角或凹凸現象。第三，要設計出二等(顛水)臺階，以便水流匯集直沖彎管中的污物。第四，在產品水封高度設計上，以65mm左右為宜。水封過低，若生產控制不好會出現不符合標準、漏氣現象；水封過高，由于盆腔內的水量(水封水)過多，造成阻力，排污時反而費水，造成功能不佳。

1.2管道

坐便器是否節水、排污功能是否優良，虹吸彎管的結構(包括管道的形狀、長短、粗細等)很關鍵，其是決定坐便器能否節水最主要的因素。研制前，應對國內外市場進行廣泛的市場調研，優良樣品的收集，研究排污功能優良坐便器的管道結構，進行測量分析并制作試樣，進行反復試驗，從而制作出既節水、排污功能又優良的坐便器標準化管道。標準化管道的外型長度為359mm、高度為296mm，管道總長度為660mm。管道前端最粗處直徑約為106mm，后端最窄處直徑約為81mm，兩者比例約為1.31∶1.00。這樣，成品內徑可達55mm，管道可順暢通過直徑為50mm的檢測球體。

管道宜采用粗管徑為好，可保證排污順暢、不堵塞，這也是未來虹吸式坐便器的發展趨勢。眾所周知，細管道(一般有效內徑為44mm左右)的虹吸式坐便器優點是虹吸作用強，排污功能優良，容易實現節水，但缺點是易堵塞，許多家庭都經歷過坐便器堵塞帶來的煩惱(尤其是有老年人的家庭)。管徑粗的坐便器不易堵塞，實踐表明，管徑加粗后，會降低坐便器的排污功能，要將污物排出，需二次給水，這樣反而浪費水。由此可見，排污功能優良、節水與便器管徑加粗是一對矛盾。既要求坐便器的節水、排污功能優良，又要求管徑較粗(可過48～50mm的檢測球體)，這給衛生陶瓷企業新產品開發帶來很大的難度。但是，近些年來，經過衛生陶瓷企業科技人員不懈的努力，攻克難關，開發生產出一系列粗管徑的節水型或超節水型坐便器，較好地解決了便器管徑加粗與排污功能優良、節水之間的矛盾。

1.3水路

是水箱放水后的水流主通道和圈上水道為輸送水量的主要通道(承擔排污用水和沖刷用水)。傳統的噴射虹吸式坐便器的水路走向是：水箱放水口→便器進水口→進水橫道→水圈(分支兩部分：一部分進入圈眼，進行沖刷；另一部分經附水道再進入噴射孔，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過的路途較長，虹吸作用產生的較晚，對污物的沖擊力弱，較浪費水。

選用目前市場流行的水路走向較短的結構方式，可大大縮短水流行程，提高噴射沖擊力。其水路走向是：水箱放水口→便器進水口→進水橫道→水圈(通過圈眼沖刷)和兩側附水道(到噴射孔)→彎子口→管道→排污口。此噴射水流所經過的路途較短，不經水圈由進水橫道直泄而下到達噴射口，使虹吸作用產生的較早，沖力大，比較省水，便器排污功能優良。這種水路的走水方式是目前市場上節水坐便器的主流，國內外節水型或超節水型坐便器大多采用這種結構。另外，這種結構的坐便器在圈眼設置上一般直沖較多，水流比較集中，故排污強勁有力，從而為實現便器節水創造了條件。

水路截面面積的大小對排污功能也起到很重要的作用。若斷面面積過大，則水流量大，流速小，到達噴射孔的沖力小；若斷面面積過小，則水流量小，流速大，到達噴射孔的沖擊能量也不夠。據多年生產經驗可知，橫向主通道的寬度為70mm左右、高度為50mm左右(橫斷面積約為3500mm2)，上圈通道寬度為40mm左右、高度為30mm左右(橫斷面積約為1200mm2)，附水道直徑約為65mm(橫斷面積約為3000mm2)為好。另外，在設計上圈結構時，應采取科學合理的設計方法，使水流盡可能向一個方向旋轉，以加大沖力，防止流水能量的耗損。

1.4布水眼

水圈上布水眼的主要作用是提供“沖刷水”，對坐便器的內壁進行沖刷。布水眼(大小、數量、方向)的設置對坐便器的沖刷、排污功能有一定的影響。一般孔徑尺寸為6mm，數量為22～28個(據坐便器尺寸的大小而定)且均勻分布，角度方向為30°～45°。若孔徑尺寸過小，如為3mm，則下水量小，沖刷效果不好，使絕大部分水到達噴射孔，虹吸作用產生的早，后續水量不夠，不足以沖走污物，使污物易卡在彎子口處；若孔徑尺寸偏大，且數量過多時，則下水量大，雖然沖刷效果好，但進入噴射孔的水量少且沒有力量，動能不夠，不能較早地產生虹吸作用，坐便器的排污功能也不會好。

1.5噴射孔

生產實踐表明，噴射孔(位置、尺寸、角度)的設置與坐便器的結構、形狀、尺寸等有直接的關系。噴射孔尺寸過大過小都不好。據生產經驗可知，其直徑一般在22～35mm為宜。噴射孔孔徑過小，雖然噴射速度快，但噴射水流作用小、推力不夠，噴射時間長，造成虹吸作用產生的晚，污物排不干凈，需二次給水，反而浪費水；孔徑過大，大部分水被瀉掉，水圈上的水量少，沖刷不干凈。近些年來，根據開發節水型坐便器的實際經驗，噴射孔設計的直徑以32～35mm更好，有利于便器較早產生虹吸作用，有利于實現便器的節水，坐便器的排污功能優良。另外，噴射孔應平行直對彎子口，盡量不留臺階。若有臺階，對水流會產生阻力，會減弱噴射虹吸作用。

1.6排污口

排污口尺寸的大小對虹吸式坐便器的排污功能也有一定的影響。有人認為，排污口尺寸小些為好，排污時可以暫時堵塞住管道中的水，可使便器較早地產生虹吸作用。故將排污口的尺寸設計的很小，即43mm左右可滿足國標GB6952-2005至少通過直徑41mm球體的要求。事實上這種做法是不正確的。實踐表明，尺寸小的排污口，會導致排污不順暢，產生一定的阻力，產生梗塞的作用，水和污物排出慢，易在鍋盆內打旋，虹吸作用會滯后產生，從而影響排污功能。由生產經驗可知，排污口的設計直徑為55mm左右較好。既可順暢通過50mm的球體，又可保證虹吸作用的產生，同時又不浪費水，是較為理想的設計方案。若排污口尺寸再大時，如直徑為60～70mm時，就沒有必要了，其對虹吸作用影響不大，反而使產品易出現變形等質量缺陷。

2　水箱結構

在保證水箱儲水量基本不變的情況下，盡量將水箱設計成寬度窄、高度加高，同時安裝尺寸方面與坐便器相適應，目的是提高水的落差勢能。同時將水箱的落水口直徑加大，由65mm增大為85mm，并采用適宜的水箱配件，從而在排水時使水的沖力大，為排污和盡早產生虹吸打下基礎。

3　采用特殊水箱配件

我們成功開發了一種3L水的超節水型坐便器。該坐便器為一種外力輔助式的便器，其獨特之處在于：采用獨特的水箱配件，排污彎管中有雙水封設計(大、小水封)。在雙水封之間形成一個封閉的氣體空間，此空間由通道與水箱配件相連。當水箱放水時，水的壓力通過特殊的水箱配件對封閉氣體施壓，產生5～10mmH2O的壓力，推動小水封水排出，從而對鍋盆里的水和污物有負壓拉動作用。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間，節約了用水量。

4　管道施釉處理

目前，坐便器管道施釉是常用的輔助提高坐便器排污功能的一種有效方法。坐便器管道未施釉前，內徑表面粗糙，排污阻力大，易掛污物。有時內部存在裂紋或孔隙現象，影響排污功能。通過對管道內部進行施釉處理，可杜絕以上問題。因為在彎管內壁施一層薄薄的釉層，使其內表面光滑，不粘污、掛污，且把裂紋、孔隙處補平，提高管道的封閉性，可大大提高便器的排污功能，為節水創造了條件。

5　采用壓力式坐便器

上述改善坐便器排污功能的方法以及節水技術，是在靜壓(大氣壓)狀態下采取的一些方法，主要是針對虹吸式靜壓坐便器而言。采用壓力式坐便器，也是改善坐便器排污功能和進一步節水的途徑和方法，壓力式坐便器更易于實現便器節水。通過對坐便器結構的改進，配以壓力式水箱配件，可明顯降低用水量，大幅度提高便器的排污功能。但是，這種坐便器的噪音較大，不適于家居中的老年人使用。

中圖分類號：TQ174.76+9

文獻標識碼：A

文章編號：1002-2872(2015)09-0016-03

作者簡介：王同言 (1963-)，本科，高級工程師；主要從事陶瓷生產技術管理工作。