安全自來水閥門

盧學軍

在初中學習浮力知識的時候，為了能讓同學們搞清浮力的本質，我們經常做這樣一個實驗：

將一長方體蠟塊，放在平底水槽中，使蠟塊與水槽底面緊密接觸，往水槽中緩慢注水，可以看到水沒蠟塊以后，蠟塊并不浮起。當用細棍輕輕撥動蠟塊，使水進入蠟塊與水槽相接觸的底部表面之間時，蠟塊即上浮。

上述實驗，雖然效果明顯，但實驗成功率不高，而且實驗的重復性差，為了解決這一問題，我們做了如下改進：取一空飲料瓶，去底、去蓋、倒置。

實驗時，先將一乒乓球放在飲料瓶中，如圖1所示。將水倒入飲料瓶中，讓水沒過乒乓球，由于乒乓球下面沒有水，乒乓球只受到水的向下的壓力，無論飲料瓶中加多少水，乒乓球也不會被浮起。如果將飲料瓶放入裝水的水槽中，使乒乓球下表面與水槽中的水接觸，如圖2所示。乒乓球下表面就會受到水的向上的壓力。當乒乓球受到的水對它的向上的壓力與向下的壓力差大于乒乓球所受的重力時，乒乓球會立即上浮。

多次重復乒乓球上浮的實驗，我們不難發現：只有將飲料瓶放入水槽中，乒乓球才會上升，飲料瓶中的水就會流入水槽中，拿起飲料瓶，重新注入水，乒乓球就會堵住瓶口，使飲料瓶中的水無法流出。可見相對飲料瓶中的水來講，乒乓球就像一個可以隨意控制的閥門。這樣的閥門有沒有實用價值呢？正是基于這一問題的思考，我研制了一項發明——安全自來水閥門，其結構如圖3所示。

這個安全自來水閥門的工作原理是：當自來水管道停水，用戶又沒有關閉水龍頭，那么，浮子室內沒有水，在重力作用下，浮子會自動下落堵住出水口。來水時，浮子室內雖然充滿水，由于浮子下面沒有水，浮子只受到浮子室內水的向下的壓力，浮子不會浮起，因此沒有水從水龍頭流出。如果用戶用水，可先將水龍頭關閉，然后按動常閉自動復位開關，使其打開，水會通過與復位開關相連的水管中流到浮子的下面，使浮子浮起。釋放自動復位開關，自動復位開關自動關閉。此時再打開水龍頭，用戶即可正常使用自來水。

安全自來水閥門的作用是當自來水管道因故停水，而用戶又忘記關閉水龍頭時，如果突然來水，本閥門可以自動關閉水路，防止水資源的浪費及家庭水災的發生。