抽水式水箱洁厕宝节省装置的研究与造型设计

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  摘 要:对常规洁厕宝类产品的基本理论性质调研、试验并统计分析,对节省装置适应性材料的选用及试验进行详细分析,总结出了切实有效的节省装置关键节省方法,并对关键结构进行了设计与制作,以及对节省装置成品进行了较全面的试验分析,就研究方法、技术特征、关键技术、必要性和可行性等进行了充分说明。
  关键词:洁厕宝节省装置 缓释 节省 多枚装填
  一、引言
  随着社会的发展,人们生活水平的提高,对于生活环境清洁卫生的要求也越来越高。于是人们对卫生间清洁、除菌及空气环境的要求也越来越高。一种有清洁剂、香精、除菌剂的固体(只需要将其投入马桶等洁具的水箱,溶于水中,在每次冲水的时候就能达到清洁的功效。)也由此被开发并推广,我们通常把它称为“洁厕宝”。据不完全统计,在发达国家有50%以上家庭采用此或类此产品,在国内,使用该品的用户也在与日俱增。该产品原始设计耐用长达一个月(以每天冲洗10次计算),然而在实际使用过程中却因受到温度、水箱结构等影响出现使用寿命缩短50%、卡堵水箱排器及排水口、溶解不均匀、溶质在洁具釉面桶壁坨浆状残留等直接影响使用、成本及美观的问题。所以针对洁厕宝节省装置的开发与研究既能改善该产品的使用效率,又能起到节能环保的作用,同时也可能引起未来马桶等洁具的水箱内部结构设计的重大改革及洁厕宝生产企业对产品的改进。
  二、常规洁厕宝类产品的基本理论性质调研:
  洁厕宝产品分析。洁厕宝又名蓝泡泡、固体洁厕剂、固体蓝泡泡、洁厕灵、洁厕球、马桶自动清洁剂、洁厕块.是一种含有清洁剂、香精、除菌剂的固体。只需要将其投入马桶的水箱,洁厕宝溶于水中,在每次冲水的时候就能达到清洁马桶的功效。其密度大于水,置入水中会沉入水底。其易溶于水,当水中溶剂达到饱和时不再溶解,但固态洁厕宝会因为长期浸泡而变软变散,同时沉积在水箱底部。
  主要成分:清洁剂、染料(耐强碱染料裕方颜料)、香料、杀菌剂(双色双效洁厕宝中含有)。
  产品优点:自动清洁;洁净卫生;清香去味;使用方便;效力持久;安全温和。
  产品缺点:受到温度、水箱结构等影响实际使用寿命为短(长时间浸泡使用寿命更短)相对成本高;卡堵水箱排器及排水口;溶解不均匀、溶质在洁具釉面桶壁坨浆状残留影响美观。
  三、类似洁厕宝装置现状分析
  现有市场的产品一般分为两类,水溶性护膜和罐式沉底装置(玻璃或塑料)。其中水溶性护膜(如:威猛先生洁厕宝):优点:制造成本低,方便不粘手。缺点:(1)受到温度、水箱结构等影响出现使用寿命短(长时间浸泡使用寿命更短);(2)卡堵水箱排器及排水口;(3)溶解不均匀、溶质在洁具釉面桶壁坨浆状残留等影响使用、成本及美观。塑料罐式沉底设计(如:家安洁厕霸),直接放入马桶水箱内,不沾手更安全,水色清晰无残留。缺点:(1)一次性商品,无法反复使用,原材料浪费大,远期成本提高;(2)更换需要湿手,或关闭水阀彻底排空水箱;(3)同时塑料罐沉底装置受浮力影响,容易跟随水流漂流使其卡塞水箱内部结构,导致水箱止排水故障。而玻璃罐沉底装置由于受玻璃造型影响,溶液在一定状态下不能有效释放,导致产品在使用至中后期时清洁效果降低;4、取出玻璃罐体比较麻烦,容易导致滑落破裂或击碎马桶等严重后果。
  四、水箱内部构造分析
  抽水马桶的内部组成部分包括:出水管,进水管,水管,浮球,渗水管,杠杆,防水旋钮等。我们可以看到,其实抽水马桶水箱原理并不复杂。当我们放水时,只要扳动防水旋钮,就可以通过杠杆拉动出水管,这样水箱里的谁就自然会被排出。当水箱内水量的水排放到一定位置时,进水管的水就会被放出,排水口也会被堵住,让水注满水箱。当水注满水箱时,水位高度离箱口的距离一般为70-90mm,水箱容量为6-9L。现有各类水箱结构尚未对洁厕剂的使用设计相关结构。
  1.市场调查:我们对36个6类家庭进行详细抽样调查,经过统计(把日常工作8小时不在家的时间剔除,即不含公共区域用厕次数),得出以下数据。
  同时对市面上常见品牌的洁厕宝产品进行抽样使用调查(2014年10-12月),根据研究需要为了避免调查数据给企业产品代来一定影响,我只将平均统计结果公布如下:
  2.经过统计分析结果如下:(1)使用频率低会导致使用次数下降,因为由于洁厕宝溶解充分。(2)市面上的产品设计基本都未能达到广告宣传的效果。(3)物理方法控制洁厕宝的溶解稳定性,达到稳定缓释是最佳方法。
  3.节省装置首要设计目标:
  首要设计目标:(1)每50g标准洁厕宝使用达到180-220次;(2)均匀释放,水色均匀洁净,第一次至最后一次的使用均能达到一定的洁厕效果;(3)安装方便快捷,更换、添加不脏手,安全卫生;(4)多枚一次性填装(5枚以上);(5)不影响水箱内原始结构;(6)产品一次性投入成本在10元以下,使用寿命15-20年(或不低于水箱结构件使用寿命);(7)更高的清洁效率,不淤堵,不卡口,不残留;(8)造型美观;(9)具有洁厕宝溶解量调节控制功能,可根据水箱的容量来调整溶质的释放量,从而达到更好的洁厕功效及节能效果。
  遠期设计目标:(1)成为马桶水箱的标配固件;(2)使产品成为洁厕宝原始包装的一部分,美观大方,一定意义上降低全社会成本,增强洁厕宝销售商品竞争实力。
  五、节省装置设计方案简介
  经过长期的设计研究,第一代以结构设计为主的“洁厕宝”节省装置设计完成。我们以常规“水溶性护膜结构洁厕宝”为填装原料进行设计,由于其尺寸为直径45mm,高度20mm的扁柱状体,于是造型设计也基本为55mm直径的圆柱体造型,装置总高度为120mm,壁厚1mm,分为顶部、中部和底盖3个部分。如(图1)
  顶部设计为与水箱盖(陶瓷)的连接面,大弧形结合凸面与水箱盖内部凹弧面贴合,采用防水性3M胶水粘结,达到与水箱盖结合于一体的效果。中部为存储洁厕宝的填装部位(高110mm),上部为密闭结构,下部开口为洁厕宝填装口,螺口高度为20mm。底盖为大螺口盖,侧面及底面均布有直接为2mm的进排水孔。   安装方法使用说明:如(图2)(1)清洁水箱盖内部表面,找出水箱内较为充裕的空间位置,已达到粘结后装置不影响马桶内部构造。(2)用纸巾擦干水箱盖内侧需要粘结装置的部位,撕开3M胶表面膜,进行粘结并使劲按压,以致装置牢牢粘结。(3)拧下底盖,装入适量洁厕宝若干枚(不超过5枚),拧上后盖。(4)根据所购买的马桶水箱容量的大小(参看马桶说明书),将后盖调节至适当的刻度(6-9L)即可。(5)将粘结有本装置的马桶盖垂直装回即可,10分钟后就可以开启方便爽洁的新生活。
  六、节省装置适应性材料的选用及试验
  以下材料性能只做相互比较,其评价采用分级法:A为良好,B为中等,C为较差
  结论:含有洁厕宝的马桶蓄水池内部,属于阴暗、潮湿、强酸性环境,对洁厕宝装载瓶,尤其是其与洁厕水直接接触部分的耐水解性、抗酸蚀性提出较高要求。因此,从装载瓶的使用寿命角度考虑,应选用耐水解性能、抗酸蚀性佳的HDPE为制备原料;而从便于观察洁厕宝使用量的角度考虑,应选用透明度和刚度较好的PC为制备原料。综合以上要求,本设计采用PC为上部瓶身制备原料,采用HDPE为下部缓释窗制备原料。
  我们对3种产品(在此不公布产品品牌)综合试验,每天24小时中,每16小时试验15次,每8小时不测试,以模拟较为真实的使用环境,得出综合试验数据(2015年6-12月),平均统计结果公布如下:
  以上试验结果分析如下:洁厕宝在结合“节省装置”使用后,其正常使用寿命达到248-287次,(由于洁厕宝受到水温影响,其使用寿命有所不同),同时从使用过程的感官和实际效果来看,使用寿命的增加并没有影响其洁厕效果。
  七、节省装置设计方案总结
  1.节省装置简介。节省装置是一种应用新型节能环保装置。它是利用其结构特点,使洁厕宝溶质均匀释放,以达到节能高效的作用。装置设计结构合理,安装简单,填装方便,造价低廉,性能稳定,使用寿命长,缓释洁净效果好。
  2.节省装置设计总结。
  1.节省装置造型与结构设计如下图: 2.节省装置使用效果如下图:
  (1)装置采用PC为主要材料,通过部分吹塑和部分注塑方式制造,使用寿命可达15-20年。经过核算,批量生产后造价约为3元左右,成本较低。(2)装置在正常安装后,其排水量为35-55ml,对水箱内水的容量影响很小,同时对水箱冲排水原始设计影响甚微,基本达到不改变水箱原始设计。(3)顶部设计为与水箱盖(陶瓷)的连接面,大弧形结合凸面与水箱盖内部凹弧面贴合,1mm厚的防水3M胶作为结合材料,适合所有水箱盖结构,同时防水抗老化,使用寿命长,安装简便结构合理。(4)装置采用倒扣式瓶型设计,填装洁厕宝并倒扣入水后,底部的洁厕宝能够接触到适量的水并适量溶解(可以通过调节螺口来控制洁厕宝的溶解量)。装置安装在水箱上方(即接近水面位置),洁厕宝在水的上部进行溶解,由于洁厕宝的密度大于水,局部在溶解时其可以在溶解散落过程中进一步溶解扩散,达到更好的溶解效果。(5)可以通过调整装置螺口旋钮来调整洁厕宝在水中的浸泡量,具有溶解量调节控制功能,可根据水箱的容量来调整溶质的释放量,从而达到更好的洁厕功效及节能效果及适应各种水箱及不同水位高度的作用。(6)装置采用置顶设计,在长期不使用时(如出差多日),可通过关闭水箱进水阀,排空水箱内部余水,便可使剩余的洁厕宝不被水长期浸泡而大大影响洁厕宝寿命和洁厕效果。(7)试验结果表明,每50g标准洁厕宝(标准产品)正常使用可达到248-287次,远远大于未安装该装置的使用寿命,比罐沉底装置方式的使用寿命也有明显增加。(8)装置可以一次填装多枚(最多5枚,基本满足常规产品一盒的数量),一次填装后正常使用可达1200次(约3-4个月)以上,满足一次填装,长时间使用的要求。
  八、结语
  本文中,研究小组经过对常规洁厕宝类产品的基本理论性质调研、试验并统计分析,对节省装置适应性材料的选用及试验进行详细分析,总结出了切实有效的节省装置关键节省方法,并对关键结构进行了设计与制作,以及对节省装置成品进行了较全面的试验分析,就研究方法、技术特征、关键技术、必要性和可行性等进行了充分说明,全面阐述了研究小组的节省装置成果具有较强的实用性、有效性和推广价值。
  参考文献:
  [1]马桶水箱里放洁厕块会致癌吗?《创新时代》2015年08期,赵勇.
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  [4]洁厕剂的开发研究,倪似愚,中国洗涤用品工业,2007-06-15,期刊.
  [5]新型洁厕宝蓝泡泡的研究,秦增明; 王惠; 王宇; 曲鳳玉.哈尔滨师范大学自然科学学报2009-12-15期刊.
  [6]“洁厕宝致癌”系谣传 求证人 本报记者 李文贤,中国质量报,2015-05-21.报纸.
  作者简介:高汉君(1981—),性别:男,籍贯:浙江绍兴人,毕业院校:西南大学(原西南师范大学)美术学院,学历:大学本科,文学学士,工作单位;成都纺织高等专科学校建筑工程学院装饰艺术设计专业讲师,研究方向:工业设计、环境艺术设计;曹琳羚(1985—),性别:女,籍贯:四川资中人,毕业院校:西南交通大学,学历:研究生,文学硕士,工作单位;成都纺织高等专科学校建筑工程学院讲师,研究方向:设计艺术学。
  ※基金项目:本研究为成都纺织高等专科学校(自然科学)科研项目《抽水式水箱洁厕宝节省装置的研究与造型设计》成果,项目编号2014fzlkb03.
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