關(guān)于新一代節(jié)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(shè)計(jì)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(chǔ)水器具，具有進(jìn)水、儲(chǔ)水、沖(排)水等一系列沖潔便器的功能。近年來，國內(nèi)衛(wèi)生潔具行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，但與國際發(fā)達(dá)國家相比，產(chǎn)品的實(shí)用性、節(jié)水性仍處于比較落后狀態(tài)。因此，對國內(nèi)衛(wèi)生潔具產(chǎn)品進(jìn)行新技術(shù)攻關(guān)和突破，開發(fā)具有節(jié)水特性的水箱以及衛(wèi)生潔具產(chǎn)品勢在必行。

筆者對新型節(jié)水型水箱的密封性強(qiáng)的錐形沖洗新系統(tǒng)、限流節(jié)水的雙層過濾構(gòu)件以及精準(zhǔn)可控沖洗電控系統(tǒng)進(jìn)行了簡單介紹，并提出了相應(yīng)的解決方案，以解決我國傳統(tǒng)水箱密封性、過濾及沖洗效果差問題。

1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

歐美是世界衛(wèi)生潔具行業(yè)發(fā)展成熟、管理和技術(shù)水平最先進(jìn)地區(qū)。當(dāng)前，國際衛(wèi)生潔具市場上低檔產(chǎn)品供過于求，市場需求疲軟，導(dǎo)致市場競爭日益加劇，但是在優(yōu)、特、新和各類節(jié)水功能高檔衛(wèi)浴產(chǎn)品仍然受到消費(fèi)者青睞，造成國際衛(wèi)生潔具生產(chǎn)企業(yè)逐漸把生產(chǎn)重心向有高附加值和市場競爭潛力好的節(jié)水綠色等功能性產(chǎn)品轉(zhuǎn)移。

傳統(tǒng)水箱都安裝有進(jìn)水閥、排水閥、操縱機(jī)構(gòu)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(nèi)對節(jié)約水資源衛(wèi)浴的開發(fā)及應(yīng)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(wèi)潔用具，對其節(jié)水功能的技術(shù)研究及發(fā)掘、推廣應(yīng)用一直都是行業(yè)內(nèi)持續(xù)創(chuàng)新的重點(diǎn)共性技術(shù)。

我國衛(wèi)生潔具行業(yè)起步于20世紀(jì)中葉，但直到20世紀(jì)80年代才真正開始利用現(xiàn)代化工藝與設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，經(jīng)過30余年的發(fā)展，我國衛(wèi)生潔具行業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了從最初的引進(jìn)與模仿國外技術(shù)、設(shè)計(jì)到創(chuàng)建本土品牌并實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)的轉(zhuǎn)變。但國內(nèi)衛(wèi)生潔具行業(yè)體制不健全、行業(yè)集中度低、產(chǎn)品單一、技術(shù)含量不高，缺乏市場競爭力，品牌企業(yè)整體占比較低，缺少產(chǎn)業(yè)集群地，且大部分的企業(yè)仍停留在傳統(tǒng)技術(shù)層面，其相關(guān)技術(shù)還沒完全轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的市場需求，難以將節(jié)水高科技成果轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品投入市場。

國內(nèi)市場對節(jié)水型水箱的需求空間大，傳統(tǒng)水箱存在水資源浪費(fèi)、沖洗效果差等技術(shù)問題，在節(jié)水結(jié)構(gòu)、沖排構(gòu)件和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用創(chuàng)新弱，導(dǎo)致節(jié)水產(chǎn)品成本較高，造成性價(jià)比低的行業(yè)現(xiàn)狀。隨著國內(nèi)人民生活水平的日益提升，人們對環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)以及水價(jià)的上漲，國內(nèi)消費(fèi)者對衛(wèi)浴產(chǎn)品的采用，已由過去注重款式、功能、質(zhì)量和價(jià)格，逐漸轉(zhuǎn)移到注重產(chǎn)品的節(jié)水、綠色、環(huán)保等產(chǎn)品特征。而我國政府出臺(tái)的一系列節(jié)能、綠色、環(huán)保政策也在引導(dǎo)國內(nèi)衛(wèi)生潔具行業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)方式，利用新材料、新技術(shù)、新工藝改善產(chǎn)品以適應(yīng)這個(gè)發(fā)展趨勢，節(jié)水已經(jīng)成為衛(wèi)浴行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的大趨勢，而國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31436-2015《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》發(fā)布進(jìn)一步推動(dòng)和落實(shí)國內(nèi)節(jié)水衛(wèi)浴潔具的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。

目前我國市場上傳統(tǒng)低位水箱產(chǎn)品及技術(shù)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(fèi)。

(2)虹吸式低位水箱通過采用虹吸現(xiàn)象完成沖洗，當(dāng)管道變粗時(shí)，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(tǒng)低位水箱進(jìn)水閥大多采用塑膠模具成形的過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因模具結(jié)構(gòu)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(fèi)。

2 新型節(jié)水型水箱研究內(nèi)容

為了解決以上存在的技術(shù)問題，筆者計(jì)劃研究開發(fā)一種帶限流雙層過濾構(gòu)件的節(jié)水型低位水箱。其主要研究內(nèi)容如下：

2.1 創(chuàng)新性開發(fā)錐形沖洗系統(tǒng)

利用物理錐面密封性強(qiáng)、難存積雜質(zhì)，同步采用沖洗流量大的大管徑構(gòu)件，形成封壓性強(qiáng)、密封性好的沖洗新系統(tǒng)，達(dá)到排污效果好，明顯縮短排污時(shí)間和杜絕漏水風(fēng)險(xiǎn)的創(chuàng)新目的。

2.2 研究帶限流節(jié)水裝置的雙層過濾構(gòu)件

一種帶上下體結(jié)構(gòu)的粗、細(xì)雙層過濾技術(shù)裝置，并在裝置通道設(shè)計(jì)限沖洗流量的功能構(gòu)件，達(dá)到延長進(jìn)水閥壽命，避免浪費(fèi)水資源的創(chuàng)新目的。

2.3 研發(fā)精準(zhǔn)可控的水箱沖洗電控系統(tǒng)

以單片機(jī)系統(tǒng)上設(shè)置的流量調(diào)節(jié)開關(guān)對分設(shè)大小流量進(jìn)行控制及調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)用水精準(zhǔn)可控，操作便捷，達(dá)到有效節(jié)約用水的目的。通過以上技術(shù)創(chuàng)新，最終形成新一代節(jié)水功能的水箱產(chǎn)品。

將有效提升潮州市節(jié)水衛(wèi)浴產(chǎn)品的市場競爭力，符合當(dāng)前潮州力促陶瓷傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加快高質(zhì)量發(fā)展的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，為潮州陶瓷產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代做出創(chuàng)新示范。

3 解決方案

計(jì)劃研發(fā)一種帶限流雙層過濾構(gòu)件的節(jié)水型低位水箱，解決傳統(tǒng)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(fèi)等行業(yè)共性難題。

擬解決的關(guān)鍵問題包括：

(1)研發(fā)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(tǒng)。 利用物理錐面比平面密封的封壓性更強(qiáng)、密封性更好，難存積雜質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，通過把水箱出水閥座上端和出水閥芯的截面設(shè)計(jì)為錐形， 并以對比實(shí)驗(yàn)研究錐形截面錐角的最佳沖排角度。利用錐形結(jié)構(gòu)密封性強(qiáng)、避免滲漏，解決傳統(tǒng)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(shù)難題，有效地節(jié)約水資源。

(2)研究一種用于水箱的帶限流節(jié)水裝置的雙層過濾構(gòu)件。 本項(xiàng)目將通過創(chuàng)設(shè)一種帶有上下體結(jié)構(gòu)的粗、細(xì)雙層過濾技術(shù)裝置，滿足不同水質(zhì)的過濾需求，提高其過濾效果；同時(shí)，在裝置通道設(shè)計(jì)限沖洗流量的功能構(gòu)件，針對不同結(jié)構(gòu)、功能、體積的水箱箱體以設(shè)計(jì)通道的大小實(shí)現(xiàn)水箱沖排限流功能，實(shí)現(xiàn)水壓提升時(shí)減少通道沖水流量。以上技術(shù)應(yīng)用，不但有效延長水箱進(jìn)水閥配件的壽命，也避免了浪費(fèi)水資源。

(3)研發(fā)精準(zhǔn)可控的大管徑高效水箱沖洗電控系統(tǒng)。計(jì)劃采用較大出水口徑的管道，以單片機(jī)系統(tǒng)上設(shè)置的流量調(diào)節(jié)開關(guān)對分設(shè)大小流量進(jìn)行控制及調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)用水可控、精準(zhǔn)， 操作便捷，達(dá)到有效節(jié)約用水的目的；同時(shí)，利用大管徑?jīng)_洗流量大，借助電控沖洗更容易讓馬桶管道產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，達(dá)到排污效果好，明顯縮短排污時(shí)間的目的。

圖1 水箱進(jìn)水閥過濾易拆改良結(jié)構(gòu)剖面

(4)一種適用于水箱進(jìn)水閥的過濾易拆改良結(jié)構(gòu)(見圖1)。本實(shí)用新型涉及一種適用于水箱進(jìn)水閥的過濾易拆改良結(jié)構(gòu)，進(jìn)水閥中心設(shè)有進(jìn)水通道并于上端部設(shè)有過濾件，進(jìn)水通道的旁側(cè)設(shè)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(shè)有由不同級(jí)別濾孔組成的兩級(jí)過濾網(wǎng)，過濾栓柱上端部兩側(cè)對稱設(shè)有卡塊和連接孔，連接孔活動(dòng)連接一拉手把；所述進(jìn)水通道的上端相配設(shè)一可插接過濾栓柱的敞口，敞口上端設(shè)有與所述卡塊相配的卡接槽，敞口的旁側(cè)外延設(shè)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(gè)關(guān)鍵技術(shù)研究及技術(shù)集成，開發(fā)一種帶限流雙層過濾構(gòu)件的節(jié)水型低位水箱新產(chǎn)品，有效提升衛(wèi)浴水箱的密封效果、過濾效果及沖洗效果，并明顯具有節(jié)約水資源效果，開發(fā)的新產(chǎn)品符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26730-2011《衛(wèi)生潔具便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機(jī)架》，新產(chǎn)品具有節(jié)水、使用壽命長、沖洗效果強(qiáng)等特點(diǎn)。

本項(xiàng)目的實(shí)施突破了水箱潔具產(chǎn)品在節(jié)水、綠色的技術(shù)進(jìn)步，符合衛(wèi)生潔具行業(yè)當(dāng)前國內(nèi)外發(fā)展趨勢，其開發(fā)及應(yīng)用將極大地加快衛(wèi)生陶瓷地方產(chǎn)業(yè)的向節(jié)能環(huán)保發(fā)展的升級(jí)換代發(fā)展步伐，加大生潔具的市場競爭優(yōu)勢，具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿褪袌隹臻g，有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

項(xiàng)目開發(fā)的節(jié)水型低位水箱新產(chǎn)品，新產(chǎn)品執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26730-2011《衛(wèi)生潔具便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機(jī)架》。主要技術(shù)指標(biāo)如下：

(1)在水箱內(nèi)壁或排水閥上應(yīng)標(biāo)識(shí)出額定沖水量及其對應(yīng)的標(biāo)記線，偏差應(yīng)≤±5 mm；

(2)對于可調(diào)式的沖洗水箱，至少應(yīng)標(biāo)識(shí)出最大的額定沖水量及其對應(yīng)的標(biāo)記線。n=1,Ac=0；

(3)水量調(diào)節(jié)功能：應(yīng)有調(diào)節(jié)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(biāo)準(zhǔn)GB 26730-2011《衛(wèi)生潔具便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機(jī)架》中 5.4.10.2 的要求，n=1,Ac=0。

項(xiàng)目首先通過市場調(diào)研、技術(shù)分析對比當(dāng)前國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)現(xiàn)狀，再對實(shí)施單位原有的水箱自主專利技術(shù)的歸集、優(yōu)化和提升，找到創(chuàng)新方向并形成創(chuàng)新技術(shù)規(guī)劃。該項(xiàng)目重點(diǎn)實(shí)施研發(fā)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(tǒng)，以及用于水箱的帶限流節(jié)水裝置的雙層過濾構(gòu)件和精準(zhǔn)可控的大管徑高效水箱沖洗電控系統(tǒng)等技術(shù)研究；通過創(chuàng)新沖洗系統(tǒng)解決密封泄露問題，以創(chuàng)新限流過濾技術(shù)裝置延長配件實(shí)用壽命、節(jié)約水資源，達(dá)到排污效果好，明顯縮短排污時(shí)間的目的。

本項(xiàng)目的實(shí)施是對項(xiàng)目前期開發(fā)的企業(yè)自主創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和提升，并實(shí)施應(yīng)用于水箱的沖洗系統(tǒng)、過濾限流裝置和電控系統(tǒng)等技術(shù)開展研究，然后通過技術(shù)集成和實(shí)施新產(chǎn)品的中試、轉(zhuǎn)化開發(fā)，實(shí)施技術(shù)集成和產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，最后完成帶限流雙層過濾構(gòu)件的節(jié)水型低位水箱的開發(fā)。該項(xiàng)目實(shí)施的技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 實(shí)施的技術(shù)路線圖

通過以上技術(shù)的創(chuàng)新和攻關(guān)，開發(fā)具節(jié)水、壽命長、衛(wèi)生且可控的衛(wèi)生水箱潔具新產(chǎn)品，將實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)國內(nèi)衛(wèi)生潔具的發(fā)展。

綜上所述，研發(fā)新一代節(jié)水效果強(qiáng)水箱新產(chǎn)品，解決傳統(tǒng)水箱密封性、過濾及沖洗效果差，水資源浪費(fèi)，促進(jìn)水箱潔具在節(jié)水、綠色的技術(shù)進(jìn)步，符合衛(wèi)生潔具行業(yè)發(fā)展趨勢，有力地推動(dòng)潮州市衛(wèi)生陶瓷向節(jié)能環(huán)保的轉(zhuǎn)型升級(jí)，具有廣闊市場前景。