關于新一代節水型水箱的研究與探討*

王 博 許少驄 劉小云 李 坤 黃甲欣 蔡沛旭 李建富

(1 咸陽陶瓷研究設計院有限公司 陜西 咸陽 712000)(2 廣東櫻井科技有限公司 廣東 潮州 515600)

前言

水箱是用于各類坐便器配套的儲水器具，具有進水、儲水、沖(排)水等一系列沖潔便器的功能。近年來，國內衛生潔具行業發展突飛猛進，但與國際發達國家相比，產品的實用性、節水性仍處于比較落后狀態。因此，對國內衛生潔具產品進行新技術攻關和突破，開發具有節水特性的水箱以及衛生潔具產品勢在必行。

筆者對新型節水型水箱的密封性強的錐形沖洗新系統、限流節水的雙層過濾構件以及精準可控沖洗電控系統進行了簡單介紹，并提出了相應的解決方案，以解決我國傳統水箱密封性、過濾及沖洗效果差問題。

1 國內外發展現狀與趨勢

歐美是世界衛生潔具行業發展成熟、管理和技術水平最先進地區。當前，國際衛生潔具市場上低檔產品供過于求，市場需求疲軟，導致市場競爭日益加劇，但是在優、特、新和各類節水功能高檔衛浴產品仍然受到消費者青睞，造成國際衛生潔具生產企業逐漸把生產重心向有高附加值和市場競爭潛力好的節水綠色等功能性產品轉移。

傳統水箱都安裝有進水閥、排水閥、操縱機構等附件，用于直接沖洗便器或其他排污裝置。近年來，在世界范圍內對節約水資源衛浴的開發及應用越來越重視，沖洗水箱作為各類家庭、辦公、公共場所使用最普及的衛潔用具，對其節水功能的技術研究及發掘、推廣應用一直都是行業內持續創新的重點共性技術。

我國衛生潔具行業起步于20世紀中葉，但直到20世紀80年代才真正開始利用現代化工藝與設備進行生產，經過30余年的發展，我國衛生潔具行業已基本實現了從最初的引進與模仿國外技術、設計到創建本土品牌并實現自主研發的轉變。但國內衛生潔具行業體制不健全、行業集中度低、產品單一、技術含量不高，缺乏市場競爭力，品牌企業整體占比較低，缺少產業集群地，且大部分的企業仍停留在傳統技術層面，其相關技術還沒完全轉化為現實的市場需求，難以將節水高科技成果轉化成產品投入市場。

國內市場對節水型水箱的需求空間大，傳統水箱存在水資源浪費、沖洗效果差等技術問題，在節水結構、沖排構件和新產品設計應用創新弱，導致節水產品成本較高，造成性價比低的行業現狀。隨著國內人民生活水平的日益提升，人們對環保意識的逐漸增強以及水價的上漲，國內消費者對衛浴產品的采用，已由過去注重款式、功能、質量和價格，逐漸轉移到注重產品的節水、綠色、環保等產品特征。而我國政府出臺的一系列節能、綠色、環保政策也在引導國內衛生潔具行業改進生產方式，利用新材料、新技術、新工藝改善產品以適應這個發展趨勢，節水已經成為衛浴行業創新發展的大趨勢，而國家標準GB/T 31436-2015《節水型衛生潔具》發布進一步推動和落實國內節水衛浴潔具的產業進步。

目前我國市場上傳統低位水箱產品及技術還存在以下問題：

(1)沖落式低位水箱存在密封效果差，容易破損漏水，造成水資源浪費。

(2)虹吸式低位水箱通過采用虹吸現象完成沖洗，當管道變粗時，虹吸作用降低，沖洗效果差， 而小管道使沖洗耗水量增大。

(3)傳統低位水箱進水閥大多采用塑膠模具成形的過濾網結構，因模具結構限制，過濾效果不佳，容易造成堵塞，影響水箱沖洗效果，造成了水資源的浪費。

2 新型節水型水箱研究內容

為了解決以上存在的技術問題，筆者計劃研究開發一種帶限流雙層過濾構件的節水型低位水箱。其主要研究內容如下：

2.1 創新性開發錐形沖洗系統

利用物理錐面密封性強、難存積雜質，同步采用沖洗流量大的大管徑構件，形成封壓性強、密封性好的沖洗新系統，達到排污效果好，明顯縮短排污時間和杜絕漏水風險的創新目的。

2.2 研究帶限流節水裝置的雙層過濾構件

一種帶上下體結構的粗、細雙層過濾技術裝置，并在裝置通道設計限沖洗流量的功能構件，達到延長進水閥壽命，避免浪費水資源的創新目的。

2.3 研發精準可控的水箱沖洗電控系統

以單片機系統上設置的流量調節開關對分設大小流量進行控制及調節，實現用水精準可控，操作便捷，達到有效節約用水的目的。通過以上技術創新，最終形成新一代節水功能的水箱產品。

將有效提升潮州市節水衛浴產品的市場競爭力，符合當前潮州力促陶瓷傳統產業加快高質量發展的產業發展要求，為潮州陶瓷產業升級換代做出創新示范。

3 解決方案

計劃研發一種帶限流雙層過濾構件的節水型低位水箱，解決傳統低位水箱存在的密封效果、過濾效果及沖洗效果差，且水資源浪費等行業共性難題。

擬解決的關鍵問題包括：

(1)研發一種有效提升低位水箱出水閥密封性及沖排效果的錐形沖洗系統。 利用物理錐面比平面密封的封壓性更強、密封性更好，難存積雜質等優點，通過把水箱出水閥座上端和出水閥芯的截面設計為錐形， 并以對比實驗研究錐形截面錐角的最佳沖排角度。利用錐形結構密封性強、避免滲漏，解決傳統低位水箱長期使用后橡膠密封圈容易破損漏水的共性技術難題，有效地節約水資源。

(2)研究一種用于水箱的帶限流節水裝置的雙層過濾構件。 本項目將通過創設一種帶有上下體結構的粗、細雙層過濾技術裝置，滿足不同水質的過濾需求，提高其過濾效果；同時，在裝置通道設計限沖洗流量的功能構件，針對不同結構、功能、體積的水箱箱體以設計通道的大小實現水箱沖排限流功能，實現水壓提升時減少通道沖水流量。以上技術應用，不但有效延長水箱進水閥配件的壽命，也避免了浪費水資源。

(3)研發精準可控的大管徑高效水箱沖洗電控系統。計劃采用較大出水口徑的管道，以單片機系統上設置的流量調節開關對分設大小流量進行控制及調節，實現用水可控、精準， 操作便捷，達到有效節約用水的目的；同時，利用大管徑沖洗流量大，借助電控沖洗更容易讓馬桶管道產生虹吸現象，達到排污效果好，明顯縮短排污時間的目的。

圖1 水箱進水閥過濾易拆改良結構剖面

(4)一種適用于水箱進水閥的過濾易拆改良結構(見圖1)。本實用新型涉及一種適用于水箱進水閥的過濾易拆改良結構，進水閥中心設有進水通道并于上端部設有過濾件，進水通道的旁側設有由浮筒控制的止水閥。所述過濾件為一過濾栓柱，過濾栓柱下端設有由不同級別濾孔組成的兩級過濾網，過濾栓柱上端部兩側對稱設有卡塊和連接孔，連接孔活動連接一拉手把；所述進水通道的上端相配設一可插接過濾栓柱的敞口，敞口上端設有與所述卡塊相配的卡接槽，敞口的旁側外延設有容置拉手把的凹接面。過濾通水量大且濾渣效果好、拆裝更簡且易操作。

通過以上各個關鍵技術研究及技術集成，開發一種帶限流雙層過濾構件的節水型低位水箱新產品，有效提升衛浴水箱的密封效果、過濾效果及沖洗效果，并明顯具有節約水資源效果，開發的新產品符合國家標準GB/T 26730-2011《衛生潔具便器用重力式沖水裝置及潔具機架》，新產品具有節水、使用壽命長、沖洗效果強等特點。

本項目的實施突破了水箱潔具產品在節水、綠色的技術進步，符合衛生潔具行業當前國內外發展趨勢，其開發及應用將極大地加快衛生陶瓷地方產業的向節能環保發展的升級換代發展步伐，加大生潔具的市場競爭優勢，具有強大的發展潛力和市場空間，有顯著的社會經濟效益。

項目開發的節水型低位水箱新產品，新產品執行國家標準GB/T 26730-2011《衛生潔具便器用重力式沖水裝置及潔具機架》。主要技術指標如下：

(1)在水箱內壁或排水閥上應標識出額定沖水量及其對應的標記線，偏差應≤±5 mm；

(2)對于可調式的沖洗水箱，至少應標識出最大的額定沖水量及其對應的標記線。n=1,Ac=0；

(3)水量調節功能：應有調節水量的功能，n=1,Ac=0；

(4)排水流量：≥2.0 L/s，n=1,Ac=0；

(5)安全水符合國家標準GB 26730-2011《衛生潔具便器用重力式沖水裝置及潔具機架》中 5.4.10.2 的要求，n=1,Ac=0。

項目首先通過市場調研、技術分析對比當前國內外同類產品的技術現狀，再對實施單位原有的水箱自主專利技術的歸集、優化和提升，找到創新方向并形成創新技術規劃。該項目重點實施研發一種有效提升低位水箱出水閥密封性及沖排效果的錐形沖洗系統，以及用于水箱的帶限流節水裝置的雙層過濾構件和精準可控的大管徑高效水箱沖洗電控系統等技術研究；通過創新沖洗系統解決密封泄露問題，以創新限流過濾技術裝置延長配件實用壽命、節約水資源，達到排污效果好，明顯縮短排污時間的目的。

本項目的實施是對項目前期開發的企業自主創新技術進行優化和提升，并實施應用于水箱的沖洗系統、過濾限流裝置和電控系統等技術開展研究，然后通過技術集成和實施新產品的中試、轉化開發，實施技術集成和產業化轉化，最后完成帶限流雙層過濾構件的節水型低位水箱的開發。該項目實施的技術路線如圖2所示。

圖2 實施的技術路線圖

通過以上技術的創新和攻關，開發具節水、壽命長、衛生且可控的衛生水箱潔具新產品，將實現新產品的產業化，促進國內衛生潔具的發展。

綜上所述，研發新一代節水效果強水箱新產品，解決傳統水箱密封性、過濾及沖洗效果差，水資源浪費，促進水箱潔具在節水、綠色的技術進步，符合衛生潔具行業發展趨勢，有力地推動潮州市衛生陶瓷向節能環保的轉型升級，具有廣闊市場前景。