关于新一代节水型水箱的研究与探讨*

王 博 许少骢 刘小云 李 坤 黄甲欣 蔡沛旭 李建富

(1 咸阳陶瓷研究设计院有限公司 陕西 咸阳 712000)(2 广东樱井科技有限公司 广东 潮州 515600)

前言

水箱是用于各类坐便器配套的储水器具，具有进水、储水、冲(排)水等一系列冲洁便器的功能。近年来，国内卫生洁具行业发展突飞猛进，但与国际发达国家相比，产品的实用性、节水性仍处于比较落后状态。因此，对国内卫生洁具产品进行新技术攻关和突破，开发具有节水特性的水箱以及卫生洁具产品势在必行。

笔者对新型节水型水箱的密封性强的锥形冲洗新系统、限流节水的双层过滤构件以及精准可控冲洗电控系统进行了简单介绍，并提出了相应的解决方案，以解决我国传统水箱密封性、过滤及冲洗效果差问题。

1 国内外发展现状与趋势

欧美是世界卫生洁具行业发展成熟、管理和技术水平最先进地区。当前，国际卫生洁具市场上低档产品供过于求，市场需求疲软，导致市场竞争日益加剧，但是在优、特、新和各类节水功能高档卫浴产品仍然受到消费者青睐，造成国际卫生洁具生产企业逐渐把生产重心向有高附加值和市场竞争潜力好的节水绿色等功能性产品转移。

传统水箱都安装有进水阀、排水阀、操纵机构等附件，用于直接冲洗便器或其他排污装置。近年来，在世界范围内对节约水资源卫浴的开发及应用越来越重视，冲洗水箱作为各类家庭、办公、公共场所使用最普及的卫洁用具，对其节水功能的技术研究及发掘、推广应用一直都是行业内持续创新的重点共性技术。

我国卫生洁具行业起步于20世纪中叶，但直到20世纪80年代才真正开始利用现代化工艺与设备进行生产，经过30余年的发展，我国卫生洁具行业已基本实现了从最初的引进与模仿国外技术、设计到创建本土品牌并实现自主研发的转变。但国内卫生洁具行业体制不健全、行业集中度低、产品单一、技术含量不高，缺乏市场竞争力，品牌企业整体占比较低，缺少产业集群地，且大部分的企业仍停留在传统技术层面，其相关技术还没完全转化为现实的市场需求，难以将节水高科技成果转化成产品投入市场。

国内市场对节水型水箱的需求空间大，传统水箱存在水资源浪费、冲洗效果差等技术问题，在节水结构、冲排构件和新产品设计应用创新弱，导致节水产品成本较高，造成性价比低的行业现状。随着国内人民生活水平的日益提升，人们对环保意识的逐渐增强以及水价的上涨，国内消费者对卫浴产品的采用，已由过去注重款式、功能、质量和价格，逐渐转移到注重产品的节水、绿色、环保等产品特征。而我国政府出台的一系列节能、绿色、环保政策也在引导国内卫生洁具行业改进生产方式，利用新材料、新技术、新工艺改善产品以适应这个发展趋势，节水已经成为卫浴行业创新发展的大趋势，而国家标准GB/T 31436-2015《节水型卫生洁具》发布进一步推动和落实国内节水卫浴洁具的产业进步。

目前我国市场上传统低位水箱产品及技术还存在以下问题：

(1)冲落式低位水箱存在密封效果差，容易破损漏水，造成水资源浪费。

(2)虹吸式低位水箱通过采用虹吸现象完成冲洗，当管道变粗时，虹吸作用降低，冲洗效果差， 而小管道使冲洗耗水量增大。

(3)传统低位水箱进水阀大多采用塑胶模具成形的过滤网结构，因模具结构限制，过滤效果不佳，容易造成堵塞，影响水箱冲洗效果，造成了水资源的浪费。

2 新型节水型水箱研究内容

为了解决以上存在的技术问题，笔者计划研究开发一种带限流双层过滤构件的节水型低位水箱。其主要研究内容如下：

2.1 创新性开发锥形冲洗系统

利用物理锥面密封性强、难存积杂质，同步采用冲洗流量大的大管径构件，形成封压性强、密封性好的冲洗新系统，达到排污效果好，明显缩短排污时间和杜绝漏水风险的创新目的。

2.2 研究带限流节水装置的双层过滤构件

一种带上下体结构的粗、细双层过滤技术装置，并在装置通道设计限冲洗流量的功能构件，达到延长进水阀寿命，避免浪费水资源的创新目的。

2.3 研发精准可控的水箱冲洗电控系统

以单片机系统上设置的流量调节开关对分设大小流量进行控制及调节，实现用水精准可控，操作便捷，达到有效节约用水的目的。通过以上技术创新，最终形成新一代节水功能的水箱产品。

将有效提升潮州市节水卫浴产品的市场竞争力，符合当前潮州力促陶瓷传统产业加快高质量发展的产业发展要求，为潮州陶瓷产业升级换代做出创新示范。

3 解决方案

计划研发一种带限流双层过滤构件的节水型低位水箱，解决传统低位水箱存在的密封效果、过滤效果及冲洗效果差，且水资源浪费等行业共性难题。

拟解决的关键问题包括：

(1)研发一种有效提升低位水箱出水阀密封性及冲排效果的锥形冲洗系统。 利用物理锥面比平面密封的封压性更强、密封性更好，难存积杂质等优点，通过把水箱出水阀座上端和出水阀芯的截面设计为锥形， 并以对比实验研究锥形截面锥角的最佳冲排角度。利用锥形结构密封性强、避免渗漏，解决传统低位水箱长期使用后橡胶密封圈容易破损漏水的共性技术难题，有效地节约水资源。

(2)研究一种用于水箱的带限流节水装置的双层过滤构件。 本项目将通过创设一种带有上下体结构的粗、细双层过滤技术装置，满足不同水质的过滤需求，提高其过滤效果；同时，在装置通道设计限冲洗流量的功能构件，针对不同结构、功能、体积的水箱箱体以设计通道的大小实现水箱冲排限流功能，实现水压提升时减少通道冲水流量。以上技术应用，不但有效延长水箱进水阀配件的寿命，也避免了浪费水资源。

(3)研发精准可控的大管径高效水箱冲洗电控系统。计划采用较大出水口径的管道，以单片机系统上设置的流量调节开关对分设大小流量进行控制及调节，实现用水可控、精准， 操作便捷，达到有效节约用水的目的；同时，利用大管径冲洗流量大，借助电控冲洗更容易让马桶管道产生虹吸现象，达到排污效果好，明显缩短排污时间的目的。

图1 水箱进水阀过滤易拆改良结构剖面

(4)一种适用于水箱进水阀的过滤易拆改良结构(见图1)。本实用新型涉及一种适用于水箱进水阀的过滤易拆改良结构，进水阀中心设有进水通道并于上端部设有过滤件，进水通道的旁侧设有由浮筒控制的止水阀。所述过滤件为一过滤栓柱，过滤栓柱下端设有由不同级别滤孔组成的两级过滤网，过滤栓柱上端部两侧对称设有卡块和连接孔，连接孔活动连接一拉手把；所述进水通道的上端相配设一可插接过滤栓柱的敞口，敞口上端设有与所述卡块相配的卡接槽，敞口的旁侧外延设有容置拉手把的凹接面。过滤通水量大且滤渣效果好、拆装更简且易操作。

通过以上各个关键技术研究及技术集成，开发一种带限流双层过滤构件的节水型低位水箱新产品，有效提升卫浴水箱的密封效果、过滤效果及冲洗效果，并明显具有节约水资源效果，开发的新产品符合国家标准GB/T 26730-2011《卫生洁具便器用重力式冲水装置及洁具机架》，新产品具有节水、使用寿命长、冲洗效果强等特点。

本项目的实施突破了水箱洁具产品在节水、绿色的技术进步，符合卫生洁具行业当前国内外发展趋势，其开发及应用将极大地加快卫生陶瓷地方产业的向节能环保发展的升级换代发展步伐，加大生洁具的市场竞争优势，具有强大的发展潜力和市场空间，有显著的社会经济效益。

项目开发的节水型低位水箱新产品，新产品执行国家标准GB/T 26730-2011《卫生洁具便器用重力式冲水装置及洁具机架》。主要技术指标如下：

(1)在水箱内壁或排水阀上应标识出额定冲水量及其对应的标记线，偏差应≤±5 mm；

(2)对于可调式的冲洗水箱，至少应标识出最大的额定冲水量及其对应的标记线。n=1,Ac=0；

(3)水量调节功能：应有调节水量的功能，n=1,Ac=0；

(4)排水流量：≥2.0 L/s，n=1,Ac=0；

(5)安全水符合国家标准GB 26730-2011《卫生洁具便器用重力式冲水装置及洁具机架》中 5.4.10.2 的要求，n=1,Ac=0。

项目首先通过市场调研、技术分析对比当前国内外同类产品的技术现状，再对实施单位原有的水箱自主专利技术的归集、优化和提升，找到创新方向并形成创新技术规划。该项目重点实施研发一种有效提升低位水箱出水阀密封性及冲排效果的锥形冲洗系统，以及用于水箱的带限流节水装置的双层过滤构件和精准可控的大管径高效水箱冲洗电控系统等技术研究；通过创新冲洗系统解决密封泄露问题，以创新限流过滤技术装置延长配件实用寿命、节约水资源，达到排污效果好，明显缩短排污时间的目的。

本项目的实施是对项目前期开发的企业自主创新技术进行优化和提升，并实施应用于水箱的冲洗系统、过滤限流装置和电控系统等技术开展研究，然后通过技术集成和实施新产品的中试、转化开发，实施技术集成和产业化转化，最后完成带限流双层过滤构件的节水型低位水箱的开发。该项目实施的技术路线如图2所示。

图2 实施的技术路线图

通过以上技术的创新和攻关，开发具节水、寿命长、卫生且可控的卫生水箱洁具新产品，将实现新产品的产业化，促进国内卫生洁具的发展。

综上所述，研发新一代节水效果强水箱新产品，解决传统水箱密封性、过滤及冲洗效果差，水资源浪费，促进水箱洁具在节水、绿色的技术进步，符合卫生洁具行业发展趋势，有力地推动潮州市卫生陶瓷向节能环保的转型升级，具有广阔市场前景。