聶保民

(咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院陜西咸陽712000)

虹吸式坐便器技術(shù)分析及發(fā)展趨勢*

聶保民

(咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院陜西咸陽712000)

介紹和分析了目前虹吸式坐便器的種類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和采用的節(jié)水新技術(shù)，并指出了虹吸式坐便器今后的發(fā)展趨勢。

虹吸式坐便器 結(jié)構(gòu) 粗管徑 節(jié)水技術(shù)

前言

陶瓷坐便器是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫男l(wèi)生設(shè)施。因其表面光潔易清洗、排污功能優(yōu)良，深受大眾的青睞。在坐便器家族中，按其結(jié)構(gòu)可分為2種：沖落式(也稱為直沖式)和虹吸式。虹吸式坐便器是較為常見和檔次水平較高的一種坐便器，在市場上占有很大的比例。近10多年來，根據(jù)市場和客戶需求，我國科技人員在虹吸式坐便器技術(shù)方面做了許多創(chuàng)新工作，使坐便器的造型款式、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、質(zhì)量檔次、功能水平等都得到很大的改進(jìn)和提高。筆者就虹吸式坐便器的技術(shù)現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行一些分析和探討。

1 虹吸式坐便器技術(shù)現(xiàn)狀

虹吸式坐便器排水原理：在水箱放水后，靠水自身的重力作用，水流瞬間到達(dá)坐便器的水圈和洗凈面，使水流旋轉(zhuǎn)起來形成旋渦，同時(shí)也使污物旋轉(zhuǎn)并將其打碎，隨著水位的升高，瞬間將排污管道內(nèi)填充滿。再通過大氣壓和水的勢能差使坐便器瞬間產(chǎn)生自然虹吸作用，將污物排入(吸入)S型管道中，用后續(xù)水沖出坐便器而排到下水管中。由此可見，虹吸式坐便器實(shí)際上是一個(gè)排水凈化機(jī)構(gòu)，它的這種作用是客觀存在的。只要滿足以上條件，這種自然虹吸作用就會產(chǎn)生。S管道是虹吸式坐便器產(chǎn)生自然虹吸作用的關(guān)鍵部件。由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，該坐便器的安裝尺距(坑距)一般為200mm、305mm、400mm。虹吸式坐便器按外觀可分為，分體式、連體式，管道有外露型和隱藏型。管道外露型的虹吸式坐便器(分體式坐便)目前在市場上占主流，原因是這種坐便器比較適合采用一次成形組合立式澆注工藝，但這種坐便器在使用中不易清潔;而管道隱藏型的虹吸式坐便器一般采用地?cái)偠鄩K澆注粘接成形，這種坐便器在使用中容易進(jìn)行清潔，外形美觀，目前這種坐便器在市場上以全包連體占主流。多年來，虹吸式坐便器不斷改進(jìn)和發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式從單一的普通虹吸式已經(jīng)衍生出噴射虹吸式和旋渦虹吸式。

1.1 普通虹吸式坐便器

普通虹吸式坐便器產(chǎn)生得較早，生產(chǎn)歷史較長，結(jié)構(gòu)也比較常見，目前在市場上的型號、種類也比較多。它是新型虹吸式坐便器的基礎(chǔ)。20世紀(jì)七、八十年代，坐便器的品種少，成形生產(chǎn)工藝方式落后，為地?cái)倖蚊嫖鼭{多塊粘接成形生產(chǎn)，包括排污管道也是粘接的。占地面積大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差，排水功能也不理想。近20年來，隨著衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的發(fā)展和模型制作工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，無論是該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)還是成形生產(chǎn)工藝方式都發(fā)生了巨大變化，即使是現(xiàn)在的地?cái)偝尚危摦a(chǎn)品也可以是整體一次成形或兩塊粘接成形，且產(chǎn)量提高一倍;大多數(shù)企業(yè)現(xiàn)在廣泛采用組合立式澆注一次成形機(jī)械化生產(chǎn)，產(chǎn)量提高近2倍，坐便器的排污功能和節(jié)水功能也不斷提高。普通虹吸式排水水路走向?yàn)椋核浞潘闫鬟M(jìn)水口→進(jìn)水橫道→水圈→布水眼→洗凈面→S型管道→排污口。

坐便器的作用是將便器洗凈面壁的污物沖刷干凈;將固體污物打碎，盡快將便器內(nèi)的污物排出。要達(dá)到以上目的，排水水流必須旋轉(zhuǎn)起來，這是大多數(shù)坐便器水流設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)式的主要原因(布水眼旋轉(zhuǎn)比直沖沖刷效果好)。虹吸式坐便器的布水眼設(shè)計(jì)也遵循這一規(guī)律，這是虹吸式坐便器的顯著特點(diǎn)。布水眼設(shè)計(jì)成一定角度和斜度，一般角度為30°～45°。排水時(shí)從布水眼流出的水在對內(nèi)壁沖刷的同時(shí)，也推動(dòng)水封水，以使水流旋轉(zhuǎn)(逆時(shí)針或順時(shí)針)起來形成旋渦。普通虹吸式坐便器在布水眼設(shè)計(jì)上還要有大孔——長形孔(尺寸為15mm×60 mm)或數(shù)量若干的大孔(直徑為15～18mm)。大孔通常在正面中間部位，個(gè)別孔分布在兩側(cè)，目的是對準(zhǔn)污物加大沖力，加強(qiáng)旋轉(zhuǎn)，使其盡早產(chǎn)生虹吸作用，同時(shí)將污物打碎，將其推向S型管道和排污口，排入下水管道。有旋渦旋轉(zhuǎn)的水流對排出質(zhì)量較輕的檢測介質(zhì)，如直徑為19㎜的聚丙烯測試球體、煙絲、鋸末或乒乓球等漂浮物較為有利。但這種排水結(jié)構(gòu)和布水眼的設(shè)計(jì)對排出質(zhì)量較重的污物效果欠佳。

1.2 噴射虹吸式坐便器

噴射虹吸式坐便器是在普通虹吸式坐便器的基礎(chǔ)上發(fā)展和演變而來的，它是一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理，排污功能優(yōu)良的坐便器。其特點(diǎn)是：①該坐便器是在普通虹吸式坐便器的基礎(chǔ)上，在水封下設(shè)計(jì)有一噴射孔和噴射水道，在沖洗排水過程中，由于噴射孔的噴射作用，加大了對污物和水的沖力，可使坐便器較快地產(chǎn)生虹吸作用，從而提高了坐便器的排污功能，同時(shí)也節(jié)約了用水量;②由于噴射孔在水封面下，其結(jié)構(gòu)有獨(dú)特的設(shè)計(jì)，消除或減弱了坐便器排水時(shí)所產(chǎn)生的噪音，所以人們又稱其為“靜音坐便器”;③具有較高的水封和較大的水封面，不但有利于衛(wèi)生潔凈，而且虹吸作用和排污強(qiáng)勁有力，污物排出徹底。從目前市場情況看，噴射虹吸式坐便器有以下3種結(jié)構(gòu)。

1.2.1 傳統(tǒng)噴射虹吸式坐便器

傳統(tǒng)噴射虹吸式坐便器產(chǎn)生得較早，結(jié)構(gòu)也比較常見。產(chǎn)品一般為一體成形，既可地?cái)偝尚斡挚蓹C(jī)械化成形，但目前企業(yè)一般采用組合立式澆注機(jī)械化成形生產(chǎn)。屬于正壓噴射的虹吸式坐便器(噴射孔在洗凈面底部，外觀可見)。其排水水路走向?yàn)椋核浞潘凇闫鬟M(jìn)水口→進(jìn)水橫道→水圈(分為兩部分：一部分到圈眼，進(jìn)行沖刷;另一部分經(jīng)副水道再到噴射孔;然后兩部分水流匯集)→管道→排污口。

此類坐便器的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是：圈眼的設(shè)置有一定的斜度和角度，角度一般為30°～45°。這樣的設(shè)計(jì)可有效地對洗凈面進(jìn)行刷洗。水流逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，對排出質(zhì)量較輕的漂浮介質(zhì)(如直徑為19㎜的聚丙烯測試球體、煙絲、鋸末或乒乓球等)較為有利。缺點(diǎn)是水流所經(jīng)過的距離較長，造成對污物的沖擊力減弱，虹吸作用產(chǎn)生的較晚。但是，一旦虹吸作用產(chǎn)生，則抽力較大，對污物排出較為徹底。此類坐便器在噴射虹吸式坐便器種類中較為浪費(fèi)水，目前在市場上的品種、數(shù)量已逐漸減少。

1.2.2 新型噴射虹吸式坐便器

新型噴射虹吸式坐便器為一次成形或地?cái)傉辰映尚?，其排水水路結(jié)構(gòu)為：水箱放水→便器進(jìn)水口→進(jìn)水橫道→水圈(通過圈眼沖刷)和兩側(cè)副水道(噴射孔)→S型管道→排污口。

此類坐便器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：噴射水流所經(jīng)過的距離較短，不經(jīng)水圈直接由進(jìn)水橫道直泄而下到達(dá)噴射口，使虹吸作用產(chǎn)生得較早，沖力大，比較節(jié)水。另外，圈眼在設(shè)置上使用直沖較多，水流比較集中，故排污強(qiáng)勁有力，有利于排出質(zhì)量較重的污物;而對于排出質(zhì)量較輕的漂浮介質(zhì)(直徑為19㎜的聚丙烯測試球體、煙絲、鋸末或乒乓球等)欠佳。目前此類噴射虹吸式坐便器在市場上，已逐漸成為主流產(chǎn)品，具有良好的市場發(fā)展前景。

1.2.3 內(nèi)噴射虹吸式坐便器

內(nèi)噴射虹吸式坐便器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：地?cái)傉辰映尚危尚螘r(shí)采用預(yù)埋管道，噴射孔隱含在管道內(nèi)部的上側(cè)，屬于內(nèi)噴射虹吸式坐便器，在韓國生產(chǎn)較多。它是借助于內(nèi)噴射孔產(chǎn)生的負(fù)壓作用(抽力)，使坐便器較早地產(chǎn)生虹吸作用，把污物抽走。此類坐便器也比較節(jié)水，屬于超節(jié)水型坐便器。其圈眼一般設(shè)置為直沖，水流比較集中，有利于排出較重的污物。由于其噴射孔在管道的內(nèi)部，管道不外露，故產(chǎn)品外形美觀，使用中也易得到清潔。

1.3 旋渦虹吸式坐便器

旋渦虹吸式坐便器是在虹吸式坐便器的洗凈面內(nèi)設(shè)有一個(gè)能形成旋渦的水流通道，用于排水時(shí)加速水流的旋轉(zhuǎn)，及早地形成虹吸作用。目前旋渦水流通道的設(shè)置方式有2種，一種是由洗凈面一側(cè)沿切線方向沖出;另一種是由洗凈面的底部一側(cè)沖出。它們都是順?biāo)鞯男D(zhuǎn)方向，推動(dòng)洗凈面的水封水，使其加速旋轉(zhuǎn)形成旋渦，并隨水位的升高充滿排污管道，當(dāng)水面和排污口形成水位差時(shí)產(chǎn)生虹吸作用，將污物排出。此類坐便器的特點(diǎn)是水封面積大，噪音極小，為“靜音型坐便器”。其沖刷潔凈，防濺、防臭效果好，不足之處是用水量較大，所以目前市場占有量越來越少。

2 虹吸式坐便器節(jié)水技術(shù)

2.1 采用標(biāo)準(zhǔn)化管道

虹吸式坐便器的S型彎管(包括管道形狀、長短、粗細(xì)等)是決定坐便器能否節(jié)水的最重要的部位。各企業(yè)根據(jù)多年來開發(fā)生產(chǎn)坐便器的經(jīng)驗(yàn)，并仔細(xì)研究市場上排污功能優(yōu)良的虹吸式坐便器的管道結(jié)構(gòu)，進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，制作出節(jié)水型虹吸式坐便器的標(biāo)準(zhǔn)化管道。開發(fā)新型坐便器，都以此標(biāo)準(zhǔn)化管道為基礎(chǔ)，可有效地保證坐便器省水，大大提高新產(chǎn)品的開發(fā)速度和質(zhì)量，節(jié)省開發(fā)投產(chǎn)的時(shí)間。

2.2 提高坐便器的高度

普通型坐便器的使用高度一般為370mm。將坐便器的使用高度提高到390～410mm，可提高水的落差勢能，從而在排水時(shí)沖力大，虹吸作用產(chǎn)生得較早，虹吸作用強(qiáng)勁，同時(shí)降低了用水量。

2.3 采用合理的水路結(jié)構(gòu)

選用市場上水路距離較短的結(jié)構(gòu)方式(見1.2.2)，可縮短水流行程路徑。噴射水流不經(jīng)水圈由進(jìn)水橫道直泄而下(單側(cè)或雙側(cè))到達(dá)噴射口，使虹吸作用產(chǎn)生得早，沖力大，從而達(dá)到節(jié)水的目的。

2.4 合理設(shè)計(jì)上圈通道

水箱放水后的主通道以及圈上水通道為輸送水量的主要通道，其斷面面積的大小很關(guān)鍵。它直接影響到虹吸作用產(chǎn)生得早晚以及節(jié)水問題。橫向主通道的寬度為70mm左右、高度為50mm左右為宜，圈上通道寬度為40 mm左右、高度為30mm左右為宜。若斷面面積過大，則水流量大，流速小，到達(dá)噴射孔的沖擊力小;若斷面面積過小，則水流量小，流速大，到達(dá)噴射孔的沖擊力不夠。具體尺寸應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況通過反復(fù)試驗(yàn)確定。

2.5 合理設(shè)計(jì)布水眼

圈上布水眼的主要作用是對坐便器的洗凈面進(jìn)行沖刷。它的設(shè)置(大小、數(shù)量、方向)對坐便器的排污功能也有一定的影響。布水眼的尺寸一般為6mm，數(shù)量為22～28個(gè)(根據(jù)坐便器尺寸的大小而定)，角度方向?yàn)?0°～45°。若布水眼的尺寸(3～4mm)過小，則下水量小，沖刷效果不好，大部分水到達(dá)噴射孔，使虹吸作用產(chǎn)生得早，后續(xù)水量不夠，不足于推動(dòng)污物，污物易卡在入口處;若尺寸過大，且數(shù)量多，則下水量大，雖然沖刷效果好，但進(jìn)入噴射孔的水量少且沒有力量，也不利于盡早產(chǎn)生虹吸作用。

2.6 采用較大噴射孔

噴射孔尺寸的大小對坐便器的排污功能也有很大的影響。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，噴射孔的直徑一般為22～35mm。當(dāng)噴射孔尺寸過小時(shí)，噴射水流作用力小，噴射持續(xù)的時(shí)間過長，造成虹吸作用產(chǎn)生得晚;當(dāng)噴射孔尺寸過大時(shí)，大部分水泄掉，圈上的水量少，沖洗不干凈。采用較大尺寸(直徑為32～35mm)噴射孔的，可較早地產(chǎn)生虹吸作用，有利于實(shí)現(xiàn)坐便器的節(jié)水。

2.7 S型彎管施釉處理

如果坐便器S型彎管不施釉，其內(nèi)表面粗糙，排污阻力大，且容易掛污物。另外，有時(shí)內(nèi)部有裂紋或出現(xiàn)吃空現(xiàn)象，影響排污功能。通過對S型管道內(nèi)部施釉處理，可避免以上問題。S型管道施釉后，管道內(nèi)表面光滑，提高了管道的封閉性和坐便器的排污功能，也為節(jié)水創(chuàng)造了條件。

2.8 改變水箱的結(jié)構(gòu)

在坐便器配套的水箱上采取一定措施，有利于提高坐便器的排污功能，實(shí)現(xiàn)坐便器的節(jié)水功能。在保證水箱儲水量基本不變的情況下，將水箱的寬度變窄、水箱的高度增加，這樣可增加水的落差勢能;將水箱的落水口直徑增大到85mm，從而在排水時(shí)沖力大，使坐便器盡早產(chǎn)生虹吸作用。

3 虹吸式坐便器技術(shù)發(fā)展方向

目前，虹吸式坐便器，其結(jié)構(gòu)形式無論是普通虹吸式，還是噴射虹吸式;無論外型是分體的，還是連體的，其排污管道直徑大都向粗(過直徑為41mm、48mm或50 mm的球體)的方向發(fā)展。尤其是美國、加拿大和韓國等國的客商對虹吸式坐便器的要求更為嚴(yán)格，而且在這種情況下還要求坐便器節(jié)水。粗管徑6L節(jié)水型虹吸式坐便器為定貨的基本條件，而粗管徑4.8L超節(jié)水型虹吸式坐便器成為市場新寵。可見，粗管徑超節(jié)水坐便器成為當(dāng)今市場主流產(chǎn)品以及虹吸式坐便器的發(fā)展方向。

與過去的細(xì)管徑虹吸式節(jié)水坐便器相比，粗管徑節(jié)水坐便器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)管道變粗了，在使用排污過程中，污物不易堵塞，虹吸作用大，排污順暢。

2)管道變粗且又強(qiáng)調(diào)節(jié)水，給坐便器的設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)帶來很大的難度，但這更體現(xiàn)出該產(chǎn)品的技術(shù)含量、高附加值以及質(zhì)量檔次水平。

3)產(chǎn)品水封高，水封面積大，隔臭防臭效果好，坐便器衛(wèi)生潔凈，沖刷洗滌效果好。

眾所周知，細(xì)管道的虹吸式坐便器比較節(jié)水，很容易達(dá)到6L水標(biāo)準(zhǔn)，但缺點(diǎn)是易堵塞污物，而粗管徑坐便器要達(dá)到6L水甚至更低的4.8L水用水量，技術(shù)難度相當(dāng)大，因?yàn)楣艿雷兇謺档妥闫鞯暮缥团盼圩饔茫_(dá)到同樣的排污效果需多耗水。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，虹吸式坐便器的管道內(nèi)徑每加粗5mm，則達(dá)到同樣的排水效果需多耗水0.5L，可見管道加粗與省水相互矛盾。但是，粗管徑虹吸式坐便器很受客戶歡迎，順應(yīng)市場這種需求，是國內(nèi)衛(wèi)生瓷生產(chǎn)企業(yè)不斷研究的主要課題。目前國內(nèi)許多衛(wèi)生瓷專業(yè)生產(chǎn)廠家已成功地解決了坐便器管道既變粗又節(jié)水的難題。

當(dāng)前，國內(nèi)不少衛(wèi)生瓷生產(chǎn)廠家開發(fā)生產(chǎn)出了一系列粗管徑節(jié)水虹吸式坐便器，并承接了大批量出口定貨。這些粗管徑節(jié)水虹吸式坐便器用水量少，用水量全部低于6L水，有的用水量甚至可降低到4.5L。

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聶保民，本科，高級工程師;主要從事陶瓷工藝及《陶瓷》編輯工作。E－mail：nbm319@sina.com