第
36卷第6期V 〇1.36 No.6
企业技术开发
TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2017年6月
Jun.2017
23分析
张荣誉
(厦门瑞尔特卫浴科技股份有限公司，福建厦门361026)
摘要：坐便器是卫生洁具中工艺要求最高也最为复杂的陶瓷产品之一，传统陶瓷坐便器多以仿制生产 为
主，其母模主要通过反复试制而成，整体生产周期较长且生产成本偏大，更难达到良好的节水节能效 果。文章基于传统坐便器设计创新，提出组合式喷射虹吸式坐便器，主要对它的水包结构、装置进行试验 性测试分析，以实现其结构方面的有效优化。 关键词％喷射虹吸式坐便器；水包装置；试验；测试方法；应用；结构优化中图分类号:TU 824.1
文献标识码：A
文章编号= 1006-8937(2017)06-0065-03
DOI ： 10.14165/j . cnki . h unansci .2017.06.022
Test and Structure Optimization Analysis of Water Jet Device in
Ejector Siphon Toilet
ZHANG Rong-yu
(R&T Plumbing Technology Co .,Ltd .,Xiamen,Fujian 361026, China )
Abstract ： T he toilet is in the process of sanitary ware also requires the highest one of the
most complicated ceramic products , traditional ceramic toilet in imitation of production , the mold mainly through repeated trial and overall , long production cycle and the production cost is relatively large,more difficult to achieve water saving,good energy saving effect.Based on the design innovation of traditional toilet , this paper put forward a combined ejector siphon toilet , mainly tested and analyzed its water in water structure and device , so as to realize the effective optimization of its structure .
制造业采购Keywords ： jet siphon toilet ; water in device ; test ; test method ; application ; structure optimization
组合式喷射虹吸坐便器属于新型组合式节水坐便 器，它采用了分体式部件装配成型，其组件就包括了主 体、盆腔、排污管道、调节水包以及送水管道。而且新型 坐便器并非仅仅用陶瓷高温烧制，它还在流道系统部分 采用了 PVC 塑料材质，通过注塑工艺成型，另外，采用同 样技术的部分还包括排污管道、坐便器盆腔、扩张水包 等。从整体来看，新型坐便器在节水、节能以及减排方面 都照比传统坐便器有较大优势，充分体现了迎合时代的
环保理念，这些都是传统陶瓷坐便器所无法比拟的。
1组合式喷射虹吸坐便器的水包结构
1.1组合式喷射虹吸坐便器的含义
普通陶瓷坐便器的冲洗用水，占到居民生活总用水 的30%~35%左右，以组合式喷射虹吸结构为主的新型坐 便器却能达到单次冲洗工作仅需3 L 水。在我国，这一新 型坐便器严格参照《6升水便器配套系统》中的相关规定
收稿日期= 2017 - 04-17
作者简介：张荣誉（1983—)，男，福建龙岩人，大学本科，工程师，研究方向：盥洗室及其设备设计。
66企业技术开发2017年6月
用水量，其冲洗节水率最高可达到50%以上，可见该新型 坐便器的技术优势所在。新型的组合式喷射虹吸坐便器 采用了陶瓷+PVC塑料综合注塑成形，其中，还包括了调 节水这样的重要辅助设备，考虑到人们在如厕时坐便器 的美观大方，还为坐便器设置了微型水箱，而座圈及外 包部分依然沿用传统的陶瓷工艺，实现了良好的工艺技 术有机结合，它的主体结构，如图1所示。 图1新型组合式喷射虹吸坐便器整体结构示意图
1.2组合式喷射虹吸坐便器水包结构分析
新型组合式喷射虹吸坐便器水包设置，在结构设计 方面要分两部分组件展开设计，其中，第一部分组件中 存在180。的弯管部分，它应该与盆面相互胶合，且要求胶 合的曲面上要设置拔模角，并在其两端设置凸出圆台部 分，保证第一部分组件与盆面和第二部分组件所对应的 凹槽相互契合，最终实现周向定位。最后，在前端设置喷 射口，以便于提高水流喷出时的速度和力量，进一步提 高产品的用水工作性能。
第二部分组件主要为主储水件，它的一端与第一部 分组件相互胶合，另一端则与坐便器水箱下方的送水管 道相互连接。在这里，要充分考虑水包中的储水重量以及水流在冲洗坐便器过程中所能释放的实际能量。为了 防止水包振动，还要在主储水件与盆面外端位置设置与 盆面外壁相互匹配的粘结面，并在内部掏空以节省工艺 材料。从整体设计层面来看，整个水包结构应该与坐便器仅仅相连成为一个整体，可以满足坐便器使用的技术 强度需求。
2组合式喷射虹吸式坐便器水包装置试验
为了进一步研究组合式喷射虹吸式坐便器的水包，对设备整体的冲洗性能发挥影响，要通过具体的水包装 置试验来进行深人研究，探讨它与坐便器冲洗性能之间的实际关系。
2.1试验测试的方法
按照我国国家标准，对坐便器冲洗功能的检验试验 方法主要包含以下*种，它们包括了冲洗试验、球排放试 验、颗粒排放试验、排水管道输送特性试验、污水置换试 验以及防溅污性试验。为了更加简洁地说明问题，简化 操作流程，本文选择采用了最能反映坐便器冲洗性能的 球排放试验方法。钢管工艺
球排放试验方法主要要用到100个直径在19.5 mm、质量在3.00〜3.15g左右的实心固体球，将他们投放到坐 便器当中，并同时启动冲水装置。在冲水过程中，观察记 录冲出坐便器排污口的固体球数量，如此反复试验.次，并记录报告.次冲出实心固体球的平均数量。如果平均 数量大于85个，则可以说明该水包功能符合坐便器整体 冲水性能标准。也就是说，在合格的条件基础上（85个 球），排污管所能排出的球数量越多，说明坐便器的冲洗 性能越优秀。
2.2试验装置的应用分析
在试验装置的应用方面，其所存在的主要关键部件 就包括了坐便器虹吸管道、盆面、水包结构，这些组合部 件都通过SLS快速原型制造技术来完成。可以考虑利用 3D建模软件Pro/E来为构建坐便器中的三组部件结构模型，并转化为STL格式文件，最后，导入激光烧结设备烧制而成。
为了进一步明确组合式喷射虹吸式坐便器的水包结 构设计及冲洗过程作用，还要对坐便器水包存水量进行 有效调节，以进一步调节水包结构，控制坐便器冲洗前的预存水量。一般来说，坐便器水包装置试验过程中要考虑其坐便夹层中的存水量（通常为1.0〜1.8L)，将水包 总水量调整为1.8〜1.9L左右，
再塞人水包水量调节件，通 过该调节件塞人的深度来控制水包存水量的多少，这种 方法方便简洁，能够对不同冲洗试验中的坐便器进行水 量有效调节控制，见表1。
如表1所述，组合式喷射虹吸坐便器如果水包存水量不变，它的水箱水量在使用后减少，水量越少，其总排 水量与水箱水量差值就越大，也就是说，盆面剩余水量 会越来越少。
如果是在同等水箱水量状况下，水包在存水量达到 最大时期系统性能可表现为最佳，此时，其虹吸功能能够为水包带走更多水量，这主要是因为水包存水量不断 变大，水包本身的水流调节能力有所增强。如果虹吸持 续时间较长，它的缓冲能力就越强，堰流就越少，
同时喷转向节
第36卷第6期张荣誉：喷射虹吸式坐便器水包装置试验与结构优化分析67表1水包最大存水量状态下球排放试验的基本数据
水箱水量
(L)总排水量
(L)
均值
(L)
冲球个数均值
6.090
5.0 5.8 5.98492
5.692
5.580
4.5
5.3 5.57380
木门制作5.686
5.165
4.0
5.0 5.17768
5.063
射口的喷水速度也会变大，整个坐便器系统整体性能都 会有较大提升。3喷射虹吸式坐便器水包装置试验的结构参数优化
为了进一步优化喷射虹吸式坐便器水包装置试验过 程及坐便器本体冲洗性能，还要对它的水包结构参数进 行最优化设计，主要借助最优化设计数值计算方法配合 计算机技术来提出最优设计方案。
在最优化设计过程中，要进行针对实际问题的数学 描述，并利用数学表达式来组建数学模型，最后得到最 优化数值计算机程序，求解得出结果。换言之，该坐便器 的水包装置试验结构设计参数优化要通过数学表达式来组成，如图2所示。
骑马机
在水包结构的优化设计过程中，要考虑结构的简化 过程，如对水包加长段、扩张管、收缩管等部分的流道性 能设计，最后，得出图2中的结构优化参数简化后模型。水包的收缩管长度为150 mm，总长度为300 mm，其中，水 包收缩管两端直径均为42 mm，收缩管锥形角0…—般在 7.5。~30。范围之间变化。另外，水包扩张管的锥形角03会 随着收缩管长段长度4的变化而变化，且此环节忽视重力 作用。如果以压力损失为基础目标，给出优化目标与参数 变量，最后就能的达到水包结构过程的数学表达公式应 该为：
Max:y(x)=f(Xi，X2)
subject to x=(x1，x2)e D
式中，y(x)代表基础优化目标，为AP，它所对应的就 是水包扩张收缩管进出口的实际压力损失;Xi，x+代表管 道中两个待优化的参数；收缩管锥形角为0…；加长段长度为x，这里得出以下结论：
7.5"0 (3)
细分驱动器0"x"150
4结语
综上所述，水包的扩张角度越大，它的收缩管压力 损失也就越大，流道性能越差，坐便器所能够呈现的冲水性能也就越差。所以说，应该如文中对水包结构进行数值模拟试验，优化水包结构，为其扩张收缩关损失进行有效限制，将流道压力降到最低水平，以提高组合式 喷射虹吸坐便器的整体工作性能。
参考文献：
m滕国华.喷射虹吸式座便器水包装置试验研究及其结构 优化[D].长沙：湖南大学，
2009.
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