王華龍

摘要：采用外裝式S彎的設(shè)計(jì)，在坐便器陶瓷不變的情況下，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的S彎滿足不同坐便器安裝坑距，同時(shí)降低了陶瓷制作難度，S彎通過(guò)注塑成型，保證s彎的尺寸精度和內(nèi)壁粗糙度，提升排污效果。

關(guān)鍵詞：坐便器；S彎；虹吸管；

S彎虹吸管是虹吸式坐便器決定排污效果關(guān)鍵性部件，在排污時(shí)能否產(chǎn)生真空度負(fù)壓形成虹吸的關(guān)鍵因素，是坐便器排污的核心。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮到各類相關(guān)因素，觀測(cè)試驗(yàn)過(guò)程，保證坐便器的可靠使用。

一、S彎虹吸機(jī)理分析

抽水馬桶，作為人類歷史上最偉大的發(fā)明，從滿足人類單純的生理需求，步人滿足感官需求的新時(shí)代。隨著科技的發(fā)展，馬桶也呈現(xiàn)出智能化和人性化，正逐步成為焦點(diǎn)家居。按沖水功能原理區(qū)分：有沖落式、虹吸式，虹吸式包括沖落虹吸式、漩渦虹吸式、噴射漩渦虹吸式。沖落式：靠水箱中儲(chǔ)水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能直接沖刷，把臟物排除坐便器；虹吸式：依靠特殊設(shè)計(jì)的s彎虹吸管管道，沖刷時(shí)產(chǎn)生虹吸力，排除污物。虹吸馬桶首先要求管道里面必須被填充滿，相應(yīng)陶瓷排污口一定要低于虹吸管進(jìn)水口，同時(shí)虹吸管最高處一定大于虹吸管進(jìn)水口。只有滿足這些要求下，才能保證虹吸管內(nèi)有負(fù)壓，且虹吸進(jìn)水口與排污口有高度差產(chǎn)生重力勢(shì)能，進(jìn)而保證污物的排出。噴射漩渦虹吸由于前噴射出水和裙邊漩出水，其作用水頭大，同時(shí)馬桶噪音較下，排污效果好。

二、S彎虹吸管設(shè)計(jì)要求

現(xiàn)在使用的智能馬桶中，絕大多數(shù)為噴射漩渦虹吸式，因此s彎虹吸管在排污方面起著不可獲缺的作用。虹吸式馬桶內(nèi)有一個(gè)完整的管道，形狀呈“S”型，由于其陶瓷洗刷面坡度較緩，具有排污能力強(qiáng)，選凈面大，沖水噪音小的特點(diǎn)，所以絕大多數(shù)馬桶尤其是連體均采用虹吸式。此次設(shè)計(jì)特殊要求為：1.S彎和陶瓷體分離設(shè)計(jì)，要求連接密封可靠；2.S彎材料為PVC，密封性能好；3.在陶瓷體不變情況下坑距在300mm-400mm可選；4.在低水壓≤1.2MPa小流量≤2.5L的情況下產(chǎn)生虹吸，保證沖掉100個(gè)直徑為19±0.4mm、重量為3.05±0.15g的聚丙烯球，連續(xù)進(jìn)行三次，以三次沖出的平均數(shù)不小于95個(gè)為合格，否則為不合格；5.水封高度≥50mm，且水封表面面積≥100*85mm；6.測(cè)試過(guò)球直徑為c43固體球。

三、s彎虹吸管設(shè)計(jì)分析

當(dāng)啟動(dòng)沖水時(shí)，沖水水流按照裙邊沖水一前噴射出水一裙邊出水的順序完成一次沖洗過(guò)程，其有效水頭隨時(shí)間改變，且在整個(gè)沖水過(guò)程中，局部水頭損失與流速水頭之和所占的比重較大，計(jì)算中不能忽略，故馬桶沖水過(guò)程可以視為變水頭變徑串聯(lián)管道出水。當(dāng)沖水流量大于s彎局部最窄處時(shí)候，由于s彎最窄處的節(jié)流，即使得管內(nèi)滿流狀態(tài)，液體此處產(chǎn)生密閉水柱，此時(shí)滿足產(chǎn)生虹吸條件。噴射流虹吸式系統(tǒng)的計(jì)算基礎(chǔ)是不可壓縮流體的能量守衡定律一一伯努利方程和連續(xù)性方程。

如圖1所示，水流自自s彎進(jìn)口流人大氣，直徑改變，以2-2為基準(zhǔn)對(duì)1-1和2-2做伯努利方程：

通過(guò)以上分析，要取得虹吸效果，必須保證h，H，V-足夠大。由于h為水封高度與兩個(gè)截面處半徑和的差，設(shè)計(jì)時(shí)基本已定型；H關(guān)系著洗刷面的坡度和陶瓷高度，一般設(shè)計(jì)在115-135之間；v，為水頭動(dòng)能，通過(guò)前噴射出水和裙邊出水控制，在設(shè)計(jì)時(shí)也有限制。由公式可知，Ps/p g表現(xiàn)為負(fù)壓，即σ加大，ψ減小也有利于虹吸，即虹吸進(jìn)水口到最高點(diǎn)，漸進(jìn)減小，考慮到在相對(duì)低流量的情況下，保證虹吸，必須設(shè)置一端窄管，同時(shí)防止虹吸管出口直徑過(guò)大，導(dǎo)致空氣倒吸，破壞負(fù)壓，因此在虹吸管出口處局部尺寸收窄。

在試驗(yàn)階段，為了便于試驗(yàn)現(xiàn)象的觀測(cè)，s彎手板用PC料打磨透明。在整個(gè)試驗(yàn)階段，觀測(cè)到前噴射出水與虹吸管進(jìn)水相對(duì)位置對(duì)試驗(yàn)效果影響明顯，同時(shí)，虹吸管進(jìn)水管道最高點(diǎn)這段管道必須設(shè)置反曲線，否則，試驗(yàn)小球不斷在此段管內(nèi)翻轉(zhuǎn)，不利排污。虹吸管最高點(diǎn)以下這小段曲線必須外凸，在試驗(yàn)觀測(cè)，氣泡產(chǎn)生嚴(yán)重，破壞負(fù)壓。通過(guò)多次試驗(yàn)的觀測(cè)和理論計(jì)算及設(shè)計(jì)更改，取得了合格的效果?？紤]到成型工藝，S彎虹吸管分上下兩半管，采用塑料注塑成型，兩半管配合面為雙槽密封配合，裝配時(shí)，在外側(cè)槽里刷玻璃膠，內(nèi)槽槽用于防止膠水溢到管道內(nèi)表面，接納多余的膠，兩半管通過(guò)15個(gè)自攻螺釘緊固。如下圖為測(cè)試記錄及設(shè)計(jì)圖：

通過(guò)此次虹吸管設(shè)計(jì)，在理論計(jì)算基礎(chǔ)上結(jié)合試驗(yàn)過(guò)程的觀察，對(duì)虹吸管的設(shè)計(jì)有了充分的認(rèn)識(shí)，對(duì)整個(gè)虹吸液流回路特別是在流體運(yùn)動(dòng)管路的轉(zhuǎn)彎處，如果不處理好，及易產(chǎn)生氣泡，影響虹吸效果。

（作者單位：衢州港誠(chéng)機(jī)電產(chǎn)品制造有限公司）