智能坐便器用軟管耐用性要求及設(shè)計原則

黃樹堂

摘 要：近幾年來智能坐便器飛速發(fā)展，隨著人們生活水平的不斷提高，越來越多的家庭安裝智能坐便器，家庭裝修質(zhì)量越來越高；但用于連接給水管路與智能坐便器的軟管還處在一個極不規(guī)范的設(shè)計和制造階段，連接軟管的質(zhì)量關(guān)系到家庭財產(chǎn)的安全。一旦連接軟管發(fā)生泄漏將損壞智能坐便器甚至損壞裝修精致的其他貴重物品；該文闡述了智能坐便器用軟管的基本要求和設(shè)計原則，明確了智能坐便器用軟管的設(shè)計方法，以期通過規(guī)范的設(shè)計來確保智能坐便器軟管的質(zhì)量，并在制造過程中遵循該文的要求做好過程控制，確保智能坐便器用軟管從設(shè)計到制造更加規(guī)范，質(zhì)量更加可靠。

關(guān)鍵詞：智能坐便器；密封性；耐壓性；抗彎曲性；抗脈沖性；耐老化性；流量；耐腐蝕

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

智能坐便用軟管的設(shè)計需綜合考慮其各種使用環(huán)境，象不同的家庭供水壓力、不同的安裝環(huán)境、不同的氣候條件等，因此設(shè)計智能坐便器用軟管時需從原材料、生產(chǎn)工藝、螺紋連接、密封性、耐壓性、抗拉伸性、抗脈沖性、抗彎曲性、耐老化性、流量及表面耐腐蝕性等方面對軟管的要求進(jìn)行明確，并通過量化的數(shù)據(jù)來衡量各項指標(biāo)是否達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求。

1 基本要求

在進(jìn)行智能坐便器用軟管設(shè)計時，要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、原材料、生產(chǎn)工藝和檢測設(shè)備等方面規(guī)范軟管設(shè)計；首先要根據(jù)智能坐便器的各種使用條件進(jìn)行產(chǎn)品分析，以滿足智能坐便器對水流的要求，特別是現(xiàn)在越來越多的智能坐便器使用無水箱，這就要求軟管具有大流量的特點；其次原材料的選用對軟管的抗腐蝕性和耐老化性等方面有著非常重要的作用，要綜合考慮不同的氣候條件和安裝環(huán)境選用合適的原材料；同時要規(guī)范生產(chǎn)工藝和檢測設(shè)備，以確保設(shè)計質(zhì)量在制造過程中得到有效落實并體現(xiàn)在最終的產(chǎn)品質(zhì)量上。

1.1 設(shè)計要點

在進(jìn)行智能坐便器用軟管設(shè)計前應(yīng)對產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)度計算和流量分析，軟管在安裝時存在不同的安裝空間，在空間較小的環(huán)境中需對軟管進(jìn)行彎曲后安裝，因此二端接頭需要有足夠的強(qiáng)度來承受因彎曲而產(chǎn)生的彎矩，在設(shè)計時需重點考慮二端連接芯子的壁厚；同時由于現(xiàn)在的智能坐便器一般采用無水箱式，因此一般情況下流量不能小于55 L/min（0.3 MPa水壓）才能確保智能坐便器沖洗干凈，在設(shè)計軟管時需滿足智能坐便器對流量的要求。

同時，在軟管研發(fā)階段需對二端扣壓位置涉及的零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，重點計算二端套管的扣壓尺寸及二端接頭芯子的變形量，扣壓尺寸設(shè)計的基本原則是套管扣壓后芯子內(nèi)孔的變形量≤10% 。

1.2 原材料基本要求

智能坐便用器軟管所使用的材料要具備較強(qiáng)的防腐能力，對于涉及密封性的材料和橡塑類內(nèi)管要考慮其抗老化能力。

（1）軟管用的編織絲、套管應(yīng)使用防腐蝕性的材料，不應(yīng)使用鋁材。

（2）產(chǎn)品使用的所有與水接觸的材料，在該文件規(guī)定的使用條件下，不應(yīng)對水造成任何水質(zhì)、外觀、嗅覺等變化。

（3）不銹鋼材料在環(huán)境溫度為23 ℃±2 ℃條件下，在質(zhì)量濃度為12%～14%的稀鹽酸中密封浸泡10 h，表面不允許有明顯的發(fā)黑、發(fā)褐等腐蝕現(xiàn)象。

（4）橡膠密封圈材質(zhì)按GB/T 7759.1—2015規(guī)定的方法進(jìn)行試驗，在試驗溫度為70 ℃的老化箱中保持24h，壓縮永久變形量不超過20%。

（5）內(nèi)管材料斷裂強(qiáng)度按GB/T 528—2009規(guī)定的方法檢測，強(qiáng)度值應(yīng)不低于7 MPa。

2 設(shè)計原則

軟管的設(shè)計主要考慮當(dāng)前智能坐便器的無水箱大流量的突出特點以及各種使用和安裝環(huán)境，要從螺紋連接、密封性、耐壓性、抗拉伸性、抗脈沖性、抗彎曲性、耐老化性、流量及表面耐腐蝕性等方面綜合考慮設(shè)計。

2.1 螺紋連接

軟管螺紋的設(shè)計至關(guān)重要，在設(shè)計螺紋時要重點考慮最小有效螺紋以及螺紋所能承受的最小扭矩，螺紋是連接給水管路與智能坐便器的關(guān)鍵部位，必須確保螺紋足夠的強(qiáng)度以防松脫。

（1）軟管接頭管螺紋精度應(yīng)符合GB/T 7307的要求，其中外螺紋精度等級應(yīng)不低于B級。軟管有效連接螺紋≥3牙。

（2）軟管連接螺紋部位經(jīng)扭矩試驗后螺紋連接件應(yīng)無裂紋、損壞，軟管連接螺紋部位承受的最小扭矩應(yīng)≥45 N·m 。

（3）螺紋扭矩用扭矩扳手進(jìn)行測試。測試時將軟管連接螺紋（含密封膠墊）套在相應(yīng)的夾具上，逐漸施加扭力至規(guī)定的扭矩值。用同樣方式對軟管的另一端螺紋進(jìn)行扭矩測試。

2.2 密封性

軟管最重要的功能之一是密封無泄漏，在設(shè)計時要綜合考慮各連接件的配合以及密封件的標(biāo)準(zhǔn)壓縮量，對于密封壓縮量，一般為密封件厚度的15 %～20 % 。

試驗方法：將軟管一端連接到加壓設(shè)備上，另一端連接一個流量調(diào)節(jié)閥。向軟管通入70 ℃±2 ℃的熱水，調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥，使水以6 L/min的流速流經(jīng)軟管5 min。然后調(diào)整動壓至0.5 MPa土0.02 MPa，保持5 min±10 s。軟管各部位應(yīng)無破裂、滲漏或其他缺陷出現(xiàn)。

2.3 耐壓性

智能坐便器用軟管使用在不同的水壓環(huán)境中，所承受的壓力各不相同，在設(shè)計時需考慮足夠的安全系數(shù)，軟管承受的設(shè)計極限水壓一般為5.0 MPa 。

試驗方法：將軟管一端連接到加壓設(shè)備上，另一端連接一個帶有排氣閥的堵頭。向軟管中緩慢加入溫度不大于30℃的室溫水，待排凈管內(nèi)空氣后關(guān)閉排氣閥，在1 min±10 s內(nèi)將供水壓力緩慢增加至1.4 MPa±0.02 MPa，保持1 h±5 min，然后加壓至5.0 MPa±0.02 MPa，保持1 min±10 s ，軟管各部位應(yīng)無破裂、滲漏或其他缺陷出現(xiàn)。

2.4 抗拉伸性

由于安裝空間的限制，有些安裝環(huán)境中會讓軟管安裝后處于直拉伸狀態(tài)，在設(shè)計智能坐便器用軟管時，軟管二端的接頭應(yīng)能承受一定的拉伸力才不會在使用過程中發(fā)生脫落，在設(shè)計時一般要求二端接頭的拉伸力不小于1 200 N 。按GB/T 23448—2009中7.6條款的試驗方法試驗后（需將步驟2中的拉力調(diào)整為1 200 N），接頭應(yīng)不脫落，軟管各部位應(yīng)無破裂、滲漏等不良現(xiàn)象。

2.5 抗脈沖性

智能坐便器用軟管需結(jié)合馬桶沖洗的原理進(jìn)行設(shè)計，每一個家庭都會頻繁地使用智能坐便器并沖洗，每一次沖洗都相當(dāng)于對軟管進(jìn)行一次脈沖；根據(jù)軟管使用壽命，一般在設(shè)計時考慮脈沖次數(shù)不小于250 000次。

試驗方法：將軟管安裝在一個能產(chǎn)生脈沖壓力的裝置上，該裝置能產(chǎn)生從0.5 MPa～1.2 MPa的梯形脈沖壓力，脈沖頻率為15次/min，試驗水溫為82 ℃±3 ℃，對軟管施以250 000個脈沖沖擊后，觀察軟管各部位有無破裂或其他缺陷出現(xiàn)。

2.6 抗彎曲性

軟管設(shè)計時需考慮安裝過程中軟管的彎曲，軟管彎曲后不能因折彎橢圓而影響流量，因此在設(shè)計時需考慮軟管的抗彎曲性，一般規(guī)定按以下方法測試后橢圓度≤15%。

試驗方法：步驟1：根據(jù)軟管的公稱直徑和長度，在表1中選擇實驗用的圓柱體半徑和所需的拉力值。

2.7 耐老化性

在進(jìn)行軟管設(shè)計時還需考慮其抗老化能力，特別是橡膠或塑料內(nèi)管，應(yīng)對軟管的老化性能進(jìn)行明確規(guī)定，一般情況下要求在60 ℃的水溫環(huán)境下保持200 h（1.2 MPa±0.02 MPa的水壓）無泄漏。

試驗方法：將軟管安裝在老化實驗設(shè)備中，向軟管施加1.2 MPa±0.02 MPa的水壓，在整個老化過程中保持這個壓力；軟管在60 ℃±3 ℃的水溫環(huán)境下保持200 h，觀察試驗過程中各部位是否有破裂、滲漏或其他缺陷出現(xiàn)。軟管各部位應(yīng)無破裂、滲漏或其他缺陷出現(xiàn)。

2.8 流量

在進(jìn)行智能坐便器用軟管設(shè)計時，要重點考慮智能坐便器對流量的要求。在設(shè)計時需考慮軟管最小部位的孔徑。最小孔徑和出水最小流量應(yīng)符合表2規(guī)定。

流量測試方法如下：

將軟管按圖2安裝在試驗設(shè)備上，測試樣品長度為300 mm并在測試過程中保持測試樣品處于直線狀態(tài)，在軟管進(jìn)水端施加0.3 MPa±0.01 MPa的供水壓力，保持1 min后讀取流量計顯示的實際值，讀取3次取平均值。

說明：

1 — 供水設(shè)備。

2 — 管路系統(tǒng)。

3 — 流量計，測量精度為±2%。

4 — 截止閥；

5 — 直管，長度大于20倍管內(nèi)徑；

6 — 壓力表，測量精度為±1%，安裝在距測試連接口（5～10）倍管內(nèi)徑；

7 — 測試樣品。

2.9 表面耐腐蝕

為確保軟管在各種使用場所不被腐蝕，應(yīng)在設(shè)計時明確規(guī)定各外觀件的耐腐蝕要求；對于智能坐便器用軟管，按GB/T 10125-2012進(jìn)行24 h乙酸鹽霧試驗（AASS）后，應(yīng)不低于GB/T 6461-2002表1中外觀評級（RA）10級的要求。

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