陶瓷片密封水嘴靈敏度的研究*

(中國標準化研究院 北京 100191)

前言

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

自20世紀90年代中期，陶瓷片密封水嘴技術傳入我國，經過20多年的發展，我國在陶瓷片密封水嘴生產技術、工藝、產品質量等各方面有著顯著的提升，與歐美等發達國家的差距逐漸縮小，并已成為世界最大的生產、消費和出口大國。隨著陶瓷片密封水嘴產品質量的不斷提高，其產品標準也在不斷的升級。陶瓷片密封水嘴產品國家標準由最初關注產品使用功能到注重節水性能，再到目前正在執行的GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》國家強制性標準，在原有標準的指標上又增加了安全衛生、綠色、舒適度以及節水要求等指標。通過產品標準的制定和實施，提升我國陶瓷片密封水嘴產品生產企業的國際競爭力，建立與國際接軌的陶瓷片密封水嘴產品市場技術保障，消除綠色貿易壁壘，有利于擴大國際市場份額。同時，逐步淘汰落后產品，促進該產品生產企業技術和產品質量達到國際先進水平，進一步提升產品的國際競爭力。

1 標準介紹

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

國家標準GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》于2014年5月6號發布，12月1號實施，已經實施4年。該標準在實施時，被整個行業稱之為“史上最嚴的水嘴標準”，這是因為標準首次增加了“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種指標析出做出了限量規定，這是以前我國所有用水器具標準中沒有規定的。該指標的制定，對我國陶瓷片密封水嘴產品具有劃時代的意義，對整個陶瓷片密封水嘴行業影響很大，改變了我國水嘴產品行業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》標準還增加了水嘴靈敏度、頂噴花灑與手持花灑轉換開關的密封性能、水嘴手柄或手輪的軸向抗使用負載、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》標準中對水嘴靈敏度做出了要求和規定，這個項目也是首次出現在標準中，并參考了歐洲標準EN 817：2008《Sanitary tapware -Mechanical mixingvalves (PN 10) -General technicalspecifications》(衛生用潔具-機械混合式水嘴通用技術規范)的相關技術條款，在EN 817:2008標準中對水嘴靈敏度規定為：Sensitivity。

筆者通過對標準的研究，認為靈敏度指標對于陶瓷片密封水嘴產品本身而言是一個“舒適度”指標，通過考查水嘴手柄移動距離使得出水溫度在一定范圍內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行移動，使得水嘴出水口在全開狀態下出水溫度在一定范圍內變化，在規定的變化溫度范圍內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 標準的要求

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》標準中都做出了規定，其技術要求是一致的，但在檢測方法上有一些差異。

2.1.1 標準中的技術要求

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》標準中對陶瓷片密封水嘴靈敏度的技術要求指標是一樣的。

陶瓷片密封水嘴靈敏度適用于單柄雙控水嘴，技術指標符合其要求，如表1所示。

表1 陶瓷片密封水嘴靈敏度要求

2.1.2 標準中的檢測方法

GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》和EN 817：2008《Sanitary tapware - Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》標準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，將手柄操作裝置運動速度調節為0.5°/s或0.8 mm/s，使水嘴手柄在整個溫度控制范圍內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動角度(G)的函數曲線，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動角度(G)的函數曲線見圖2。

圖2混合水溫(T)與水嘴手柄末端位移或轉動角度(G)的函數曲線

雖然兩個標準在檢測方法上基本一樣，但還是存在一些差別，在EN 817:2008標準中規定了在水嘴靈敏度試驗之前，應按照水嘴流量調節器的流量等級更換符合ISO 2822:4標準中的液阻，然后進行試驗。

另外，在EN 817:2008標準中還要求：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疑，可以在相同的測試條件下進行人工測試，比較兩次的檢測結果，選取測試數據較好的作為結果)，我們認為test manually是“檢測人員手動測試，不使用自動檢測設備”。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標準中卻沒有規定和說明，給水嘴更換標準的液阻，使得水嘴的出水流量、流速和出水形狀一致性比較穩定，對于測試過程中出水水溫的測試準確度起到很好地作用；增加人工手動測試過程，與設備自動測試的結果進行比較，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標準修訂時將這兩個要求增加進去。

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系。準確測量出陶瓷片密封水嘴控制裝置半徑長度對檢測結果的判定很重要，如何正確理解控制裝置半徑以及測量，我們對此進行了研究。

首先，陶瓷片密封水嘴控制裝置半徑應在其手柄打開狀態下進行測量；其次就是測量的位置，應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標準中給出的示意圖。

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標準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系，所以我們通過對陶瓷片密封水嘴結構圖分析，對其控制裝置半徑進行了說明，見圖6、圖7。從圖6中的水嘴內部結構可以看出，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品的研究以及對標準的理解，其靈敏度好與壞與水嘴本身結構、裝配尺寸等有很大關系。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生妨礙；

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

3)閥芯內部結構，其陶瓷片的冷熱水進水孔徑大小、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 結語及建議

通過對國內外標準的研究，比較了國內外標準中對水嘴靈敏度技術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》標準再進行修訂時，參考EN 817:2008《Sanitary tapware-Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》標準，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準的液阻，保證測試過程中水嘴出水狀態穩定性；

2)陶瓷片密封水嘴靈敏度測試，允許進行手動測試，與自動測試的結果進行比較；

3)標準中給出“靈敏度”定義；

4)標準中對水嘴控制裝置半徑的測量給出詳細的示意圖。