陶瓷片密封水嘴靈敏度的研究*

(中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院 北京 100191)

前言

陶瓷片密封水嘴作為終端用水器具產(chǎn)品，被廣泛地使用在家庭衛(wèi)生間、廚房、公共衛(wèi)生間等多處場合。

自20世紀(jì)90年代中期，陶瓷片密封水嘴技術(shù)傳入我國，經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國在陶瓷片密封水嘴生產(chǎn)技術(shù)、工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等各方面有著顯著的提升，與歐美等發(fā)達(dá)國家的差距逐漸縮小，并已成為世界最大的生產(chǎn)、消費和出口大國。隨著陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的升級。陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)由最初關(guān)注產(chǎn)品使用功能到注重節(jié)水性能，再到目前正在執(zhí)行的GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，在原有標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)上又增加了安全衛(wèi)生、綠色、舒適度以及節(jié)水要求等指標(biāo)。通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施，提升我國陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的國際競爭力，建立與國際接軌的陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品市場技術(shù)保障，消除綠色貿(mào)易壁壘，有利于擴(kuò)大國際市場份額。同時，逐步淘汰落后產(chǎn)品，促進(jìn)該產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的國際競爭力。

1 標(biāo)準(zhǔn)介紹

陶瓷片密封水嘴目前現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)是GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》，是一部強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，其中標(biāo)準(zhǔn)中的金屬污染物析出、密封性能、流量和壽命為強(qiáng)制性條款，該標(biāo)準(zhǔn)是第三次修訂。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》于2014年5月6號發(fā)布，12月1號實施，已經(jīng)實施4年。該標(biāo)準(zhǔn)在實施時，被整個行業(yè)稱之為“史上最嚴(yán)的水嘴標(biāo)準(zhǔn)”，這是因為標(biāo)準(zhǔn)首次增加了“金屬污染物析出”項目，對水嘴閥體中的鉛、銻、砷、鉻等16種重金屬元素的17種指標(biāo)析出做出了限量規(guī)定，這是以前我國所有用水器具標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定的。該指標(biāo)的制定，對我國陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品具有劃時代的意義，對整個陶瓷片密封水嘴行業(yè)影響很大，改變了我國水嘴產(chǎn)品行業(yè)20多年來一直采用的鑄造、加工、電鍍等工藝，低鉛銅、無鉛銅等材料替代了過去使用的雜銅、高鉛銅，保證了消費者使用時的健康隱患。同時， GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》標(biāo)準(zhǔn)還增加了水嘴靈敏度、頂噴花灑與手持花灑轉(zhuǎn)換開關(guān)的密封性能、水嘴手柄或手輪的軸向抗使用負(fù)載、抽取式水嘴的壽命等要求。

2 水嘴靈敏度

在GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》標(biāo)準(zhǔn)中對水嘴靈敏度做出了要求和規(guī)定，這個項目也是首次出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)中，并參考了歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 817：2008《Sanitary tapware -Mechanical mixingvalves (PN 10) -General technicalspecifications》(衛(wèi)生用潔具-機(jī)械混合式水嘴通用技術(shù)規(guī)范)的相關(guān)技術(shù)條款，在EN 817:2008標(biāo)準(zhǔn)中對水嘴靈敏度規(guī)定為：Sensitivity。

筆者通過對標(biāo)準(zhǔn)的研究，認(rèn)為靈敏度指標(biāo)對于陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品本身而言是一個“舒適度”指標(biāo)，通過考查水嘴手柄移動距離使得出水溫度在一定范圍內(nèi)變化來判定其靈敏度的好與壞。如果移動距離過小，即使用者在使用過程中輕輕移動手柄，水溫隨著手柄輕微移動而變化明顯，水嘴出水口水溫變化較大，給人的舒適度較差，說明該水嘴的靈敏度差。如果移動距離大，移動手柄使用過程中出水溫度逐步變化，給人適應(yīng)水溫變化的一個過程，說明該水嘴靈敏度好。

因此，我們給出水嘴靈敏度一個定義：單柄雙控陶瓷片密封水嘴控制裝置以一定的速度進(jìn)行移動，使得水嘴出水口在全開狀態(tài)下出水溫度在一定范圍內(nèi)變化，在規(guī)定的變化溫度范圍內(nèi)水嘴控制裝置移動的距離或角度，如圖1所示。

圖1 陶瓷片密封水嘴靈敏度示意圖

2.1 標(biāo)準(zhǔn)的要求

陶瓷片密封水嘴靈敏度在GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》和EN 817：2008《Sanitary tapware - Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》標(biāo)準(zhǔn)中都做出了規(guī)定，其技術(shù)要求是一致的，但在檢測方法上有一些差異。

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求

在GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》和EN 817：2008《Sanitary tapware - Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》標(biāo)準(zhǔn)中對陶瓷片密封水嘴靈敏度的技術(shù)要求指標(biāo)是一樣的。

陶瓷片密封水嘴靈敏度適用于單柄雙控水嘴，技術(shù)指標(biāo)符合其要求，如表1所示。

表1 陶瓷片密封水嘴靈敏度要求

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)中的檢測方法

GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》和EN 817：2008《Sanitary tapware - Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》標(biāo)準(zhǔn)中對靈敏度的檢測方法基本上是一致的，但還是有一些差別。

檢測方法：

水嘴手柄開啟至流量最大狀態(tài)，將手柄操作裝置運(yùn)動速度調(diào)節(jié)為0.5°/s或0.8 mm/s，使水嘴手柄在整個溫度控制范圍內(nèi)從冷水端移動到熱水端，再從熱水端返回到冷水端。繪制兩條混合水溫(T)與水嘴手柄末端位移或轉(zhuǎn)動角度(G)的函數(shù)曲線，如圖2所示。從得到的曲線確定混合水溫〔Tm=(Tc+Th)/2〕在( Tm-4 ℃)至(Tm+4 ℃)之間變化時對應(yīng)的兩個值G1和G2，取G1和G2兩個值中的較小值。

混合水溫(T)與水嘴手柄末端位移或轉(zhuǎn)動角度(G)的函數(shù)曲線見圖2。

圖2混合水溫(T)與水嘴手柄末端位移或轉(zhuǎn)動角度(G)的函數(shù)曲線

雖然兩個標(biāo)準(zhǔn)在檢測方法上基本一樣，但還是存在一些差別，在EN 817:2008標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在水嘴靈敏度試驗之前，應(yīng)按照水嘴流量調(diào)節(jié)器的流量等級更換符合ISO 2822:4標(biāo)準(zhǔn)中的液阻，然后進(jìn)行試驗。

另外，在EN 817:2008標(biāo)準(zhǔn)中還要求：If there is any doubt about the curve, repeat the test manually, with the appliance mounted in its normal installation position and compare the results. The most favourable result is used.(如果對測試中靈敏度曲線存在質(zhì)疑，可以在相同的測試條件下進(jìn)行人工測試，比較兩次的檢測結(jié)果，選取測試數(shù)據(jù)較好的作為結(jié)果)，我們認(rèn)為test manually是“檢測人員手動測試，不使用自動檢測設(shè)備”。陶瓷片密封水嘴控制裝置見圖3。

圖3 陶瓷片密封水嘴控制裝置

圖4 陶瓷片密封閥芯

這兩個要求在GB 18145-2014標(biāo)準(zhǔn)中卻沒有規(guī)定和說明，給水嘴更換標(biāo)準(zhǔn)的液阻，使得水嘴的出水流量、流速和出水形狀一致性比較穩(wěn)定，對于測試過程中出水水溫的測試準(zhǔn)確度起到很好地作用；增加人工手動測試過程，與設(shè)備自動測試的結(jié)果進(jìn)行比較，能夠客觀地反映出對水嘴靈敏度的真實情況。同時建議GB 18145-2014標(biāo)準(zhǔn)修訂時將這兩個要求增加進(jìn)去。

2.2 控制裝置及半徑的測定

2.2.1 控制裝置

控制裝置指的是其控制水嘴開啟、水流大小以及水溫的部件，是由水嘴的陶瓷片密封閥芯和手柄或手輪組成，如圖3、圖4所示。

2.2.2 控制裝置半徑測定

陶瓷片密封水嘴靈敏度的測試，與控制裝置半徑的長度有著非常密切的關(guān)系。準(zhǔn)確測量出陶瓷片密封水嘴控制裝置半徑長度對檢測結(jié)果的判定很重要，如何正確理解控制裝置半徑以及測量，我們對此進(jìn)行了研究。

首先，陶瓷片密封水嘴控制裝置半徑應(yīng)在其手柄打開狀態(tài)下進(jìn)行測量；其次就是測量的位置，應(yīng)是陶瓷片密封水嘴的陶瓷片閥芯的圓心到手柄末端的距離為其半徑。圖5是GB 18145-2014和EN 817:2008標(biāo)準(zhǔn)中給出的示意圖。

圖5 陶瓷片密封水嘴控制裝置半徑示意圖

圖6 控制裝置半徑

圖5標(biāo)準(zhǔn)中的示意圖對控制裝置的半徑給出了說明，但沒有很清楚地表明其控制裝置半徑與陶瓷片閥芯之間的關(guān)系，所以我們通過對陶瓷片密封水嘴結(jié)構(gòu)圖分析，對其控制裝置半徑進(jìn)行了說明，見圖6、圖7。從圖6中的水嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看出，將水嘴手柄打開到最大位置，其控制裝置半徑為閥芯中心到手柄末端的距離(實際測量值為41.8 mm)。

圖7 控制裝置半徑

3 影響水嘴靈敏度的因素

通過對陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品的研究以及對標(biāo)準(zhǔn)的理解，其靈敏度好與壞與水嘴本身結(jié)構(gòu)、裝配尺寸等有很大關(guān)系。主要影響因素有：

1)水嘴手柄的長度，手柄長度過長不僅影響水嘴外觀，也會對陶瓷洗面器使用產(chǎn)生妨礙；

2)水嘴閥芯的設(shè)計，通常水嘴閥芯冷熱最大旋轉(zhuǎn)角度為90 °～ 120 °,設(shè)計旋轉(zhuǎn)角度越大，靈敏度會越好，但過大的旋轉(zhuǎn)角度會使得手柄開啟角度過大，影響水嘴正常使用；

3)閥芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其陶瓷片的冷熱水進(jìn)水孔徑大小、孔徑圓度、孔間距、槽口的形狀等因素都會對水嘴靈敏度有影響；

4)水嘴閥體閥座基面與閥芯之間配合尺寸和配合間隙對水嘴靈敏度有影響。

4 結(jié)語及建議

通過對國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的研究，比較了國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中對水嘴靈敏度技術(shù)要求和檢測方法的相同與不同之處。給出了陶瓷片密封水嘴“靈敏度”的定義和示意圖，并對控制裝置及半徑進(jìn)行了研究，給出了測量控制裝置半徑的圖例。

建議對GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行修訂時，參考EN 817:2008《Sanitary tapware-Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》標(biāo)準(zhǔn)，并在檢測方法中增加：

1)陶瓷片密封水嘴靈敏度測試中更換標(biāo)準(zhǔn)的液阻，保證測試過程中水嘴出水狀態(tài)穩(wěn)定性；

2)陶瓷片密封水嘴靈敏度測試，允許進(jìn)行手動測試，與自動測試的結(jié)果進(jìn)行比較；

3)標(biāo)準(zhǔn)中給出“靈敏度”定義；

4)標(biāo)準(zhǔn)中對水嘴控制裝置半徑的測量給出詳細(xì)的示意圖。