陶瓷片密封水嘴灵敏度的研究*

(中国标准化研究院 北京 100191)

前言

陶瓷片密封水嘴作为终端用水器具产品，被广泛地使用在家庭卫生间、厨房、公共卫生间等多处场合。

自20世纪90年代中期，陶瓷片密封水嘴技术传入我国，经过20多年的发展，我国在陶瓷片密封水嘴生产技术、工艺、产品质量等各方面有着显著的提升，与欧美等发达国家的差距逐渐缩小，并已成为世界最大的生产、消费和出口大国。随着陶瓷片密封水嘴产品质量的不断提高，其产品标准也在不断的升级。陶瓷片密封水嘴产品国家标准由最初关注产品使用功能到注重节水性能，再到目前正在执行的GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》国家强制性标准，在原有标准的指标上又增加了安全卫生、绿色、舒适度以及节水要求等指标。通过产品标准的制定和实施，提升我国陶瓷片密封水嘴产品生产企业的国际竞争力，建立与国际接轨的陶瓷片密封水嘴产品市场技术保障，消除绿色贸易壁垒，有利于扩大国际市场份额。同时，逐步淘汰落后产品，促进该产品生产企业技术和产品质量达到国际先进水平，进一步提升产品的国际竞争力。

1 标准介绍

陶瓷片密封水嘴目前现行有效的标准是GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》，是一部强制性国家标准，其中标准中的金属污染物析出、密封性能、流量和寿命为强制性条款，该标准是第三次修订。

国家标准GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》于2014年5月6号发布，12月1号实施，已经实施4年。该标准在实施时，被整个行业称之为“史上最严的水嘴标准”，这是因为标准首次增加了“金属污染物析出”项目，对水嘴阀体中的铅、锑、砷、铬等16种重金属元素的17种指标析出做出了限量规定，这是以前我国所有用水器具标准中没有规定的。该指标的制定，对我国陶瓷片密封水嘴产品具有划时代的意义，对整个陶瓷片密封水嘴行业影响很大，改变了我国水嘴产品行业20多年来一直采用的铸造、加工、电镀等工艺，低铅铜、无铅铜等材料替代了过去使用的杂铜、高铅铜，保证了消费者使用时的健康隐患。同时， GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》标准还增加了水嘴灵敏度、顶喷花洒与手持花洒转换开关的密封性能、水嘴手柄或手轮的轴向抗使用负载、抽取式水嘴的寿命等要求。

2 水嘴灵敏度

在GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》标准中对水嘴灵敏度做出了要求和规定，这个项目也是首次出现在标准中，并参考了欧洲标准EN 817：2008《Sanitary tapware -Mechanical mixingvalves (PN 10) -General technicalspecifications》(卫生用洁具-机械混合式水嘴通用技术规范)的相关技术条款，在EN 817:2008标准中对水嘴灵敏度规定为：Sensitivity。

笔者通过对标准的研究，认为灵敏度指标对于陶瓷片密封水嘴产品本身而言是一个“舒适度”指标，通过考查水嘴手柄移动距离使得出水温度在一定范围内变化来判定其灵敏度的好与坏。如果移动距离过小，即使用者在使用过程中轻轻移动手柄，水温随着手柄轻微移动而变化明显，水嘴出水口水温变化较大，给人的舒适度较差，说明该水嘴的灵敏度差。如果移动距离大，移动手柄使用过程中出水温度逐步变化，给人适应水温变化的一个过程，说明该水嘴灵敏度好。

因此，我们给出水嘴灵敏度一个定义：单柄双控陶瓷片密封水嘴控制装置以一定的速度进行移动，使得水嘴出水口在全开状态下出水温度在一定范围内变化，在规定的变化温度范围内水嘴控制装置移动的距离或角度，如图1所示。

图1 陶瓷片密封水嘴灵敏度示意图

2.1 标准的要求

陶瓷片密封水嘴灵敏度在GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》和EN 817：2008《Sanitary tapware - Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》标准中都做出了规定，其技术要求是一致的，但在检测方法上有一些差异。

2.1.1 标准中的技术要求

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》标准中对陶瓷片密封水嘴灵敏度的技术要求指标是一样的。

陶瓷片密封水嘴灵敏度适用于单柄双控水嘴，技术指标符合其要求，如表1所示。

表1 陶瓷片密封水嘴灵敏度要求

2.1.2 标准中的检测方法

GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》和EN 817：2008《Sanitary tapware - Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》标准中对灵敏度的检测方法基本上是一致的，但还是有一些差别。

检测方法：

水嘴手柄开启至流量最大状态，将手柄操作装置运动速度调节为0.5°/s或0.8 mm/s，使水嘴手柄在整个温度控制范围内从冷水端移动到热水端，再从热水端返回到冷水端。绘制两条混合水温(T)与水嘴手柄末端位移或转动角度(G)的函数曲线，如图2所示。从得到的曲线确定混合水温〔Tm=(Tc+Th)/2〕在( Tm-4 ℃)至(Tm+4 ℃)之间变化时对应的两个值G1和G2，取G1和G2两个值中的较小值。

混合水温(T)与水嘴手柄末端位移或转动角度(G)的函数曲线见图2。

图2混合水温(T)与水嘴手柄末端位移或转动角度(G)的函数曲线

虽然两个标准在检测方法上基本一样，但还是存在一些差别，在EN 817:2008标准中规定了在水嘴灵敏度试验之前，应按照水嘴流量调节器的流量等级更换符合ISO 2822:4标准中的液阻，然后进行试验。

另外，在EN 817:2008标准中还要求：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.(如果对测试中灵敏度曲线存在质疑，可以在相同的测试条件下进行人工测试，比较两次的检测结果，选取测试数据较好的作为结果)，我们认为test manually是“检测人员手动测试，不使用自动检测设备”。陶瓷片密封水嘴控制装置见图3。

图3 陶瓷片密封水嘴控制装置

图4 陶瓷片密封阀芯

这两个要求在GB 18145-2014标准中却没有规定和说明，给水嘴更换标准的液阻，使得水嘴的出水流量、流速和出水形状一致性比较稳定，对于测试过程中出水水温的测试准确度起到很好地作用；增加人工手动测试过程，与设备自动测试的结果进行比较，能够客观地反映出对水嘴灵敏度的真实情况。同时建议GB 18145-2014标准修订时将这两个要求增加进去。

2.2 控制装置及半径的测定

2.2.1 控制装置

控制装置指的是其控制水嘴开启、水流大小以及水温的部件，是由水嘴的陶瓷片密封阀芯和手柄或手轮组成，如图3、图4所示。

2.2.2 控制装置半径测定

陶瓷片密封水嘴灵敏度的测试，与控制装置半径的长度有着非常密切的关系。准确测量出陶瓷片密封水嘴控制装置半径长度对检测结果的判定很重要，如何正确理解控制装置半径以及测量，我们对此进行了研究。

首先，陶瓷片密封水嘴控制装置半径应在其手柄打开状态下进行测量；其次就是测量的位置，应是陶瓷片密封水嘴的陶瓷片阀芯的圆心到手柄末端的距离为其半径。图5是GB 18145-2014和EN 817:2008标准中给出的示意图。

图5 陶瓷片密封水嘴控制装置半径示意图

图6 控制装置半径

图5标准中的示意图对控制装置的半径给出了说明，但没有很清楚地表明其控制装置半径与陶瓷片阀芯之间的关系，所以我们通过对陶瓷片密封水嘴结构图分析，对其控制装置半径进行了说明，见图6、图7。从图6中的水嘴内部结构可以看出，将水嘴手柄打开到最大位置，其控制装置半径为阀芯中心到手柄末端的距离(实际测量值为41.8 mm)。

图7 控制装置半径

3 影响水嘴灵敏度的因素

通过对陶瓷片密封水嘴产品的研究以及对标准的理解，其灵敏度好与坏与水嘴本身结构、装配尺寸等有很大关系。主要影响因素有：

1)水嘴手柄的长度，手柄长度过长不仅影响水嘴外观，也会对陶瓷洗面器使用产生妨碍；

2)水嘴阀芯的设计，通常水嘴阀芯冷热最大旋转角度为90 °～ 120 °,设计旋转角度越大，灵敏度会越好，但过大的旋转角度会使得手柄开启角度过大，影响水嘴正常使用；

3)阀芯内部结构，其陶瓷片的冷热水进水孔径大小、孔径圆度、孔间距、槽口的形状等因素都会对水嘴灵敏度有影响；

4)水嘴阀体阀座基面与阀芯之间配合尺寸和配合间隙对水嘴灵敏度有影响。

4 结语及建议

通过对国内外标准的研究，比较了国内外标准中对水嘴灵敏度技术要求和检测方法的相同与不同之处。给出了陶瓷片密封水嘴“灵敏度”的定义和示意图，并对控制装置及半径进行了研究，给出了测量控制装置半径的图例。

建议对GB 18145-2014《陶瓷片密封水嘴》标准再进行修订时，参考EN 817:2008《Sanitary tapware-Mechanical mixing valves (PN 10) -General technical specifications》标准，并在检测方法中增加：

1)陶瓷片密封水嘴灵敏度测试中更换标准的液阻，保证测试过程中水嘴出水状态稳定性；

2)陶瓷片密封水嘴灵敏度测试，允许进行手动测试，与自动测试的结果进行比较；

3)标准中给出“灵敏度”定义；

4)标准中对水嘴控制装置半径的测量给出详细的示意图。