捲尺、ATM、抽水馬桶都是怎麼工作?點這裡為你揭秘(3)_遊俠網 Ali...

　　抽水馬桶

　　原理：當水箱裡的排水閥被打開，水流會分散流經桶身周圍呈特殊角度的十餘個布水孔，最後形成一股大水流強力衝刷排洩物。馬桶的下水管道有S形的彎曲，這裡利用了虹吸原理。馬桶內水面高過下水管道內水面，這就產生了虹吸現象，在重力作用下，水流和汙物一同被吸走。而當虹吸現象停止後，S形管道的彎裡還留存著一些清水，這有效阻隔了來自下水管道的惡臭。每次衝水時水封都會被更新，這也保證了抽水馬桶的衛生。

　　值得一提的是，有一種被稱為「畢達哥拉斯杯」或者「公道杯」的小東西和抽水馬桶的虹吸原理幾乎一模一樣。這種杯子一旦被倒得太滿，其中的液體就會流光：

公道杯原理示意圖

　　在不同版本的「世界最偉大發明」中，總有抽水馬桶的一席之地。中世紀整整一千餘年，歐洲各國大多數人處理排洩物的方式都一直停留在「往窗外倒」的水平，衛生條件令人髮指，而這更突顯了抽水馬桶的重要性。

　　1596年，英國女王伊利莎白一世的大臣約翰·哈林頓設計出第一個抽水馬桶並獻給女王。以現在的眼光來看，這個馬桶還顯得太簡陋——它僅僅是通過閥門控制，可以即時衝水罷了。而它帶來的問題也很明顯：為了將排洩物直接衝走，就勢必要將馬桶和下水管道連接在一起。這就使得下水管道的臭氣會回流到室內……於是，這世界上第一臺的抽水馬桶就被女王雪藏了。

　　直到近200年後的1775年，蘇格蘭的一個鐘錶匠亞力山大卡明終於將關鍵的S形管道加到了馬桶中。人們逐漸開始接受家用抽水馬桶，不過，這距離現代的抽水馬桶還差一次改革。

1775年，亞力山大卡明給馬桶裝上了S形管道

　　不久之後，約瑟夫·布拉梅又對馬桶進行了一次關鍵的技術改進。當時還是抽水馬桶安裝工的他頻繁收到用戶反饋，抱怨說排水閥一到嚴冬就會被凍住，於是，他就開始搗鼓改良馬桶。

　　他先是把原來的閥門改成鉸鏈連接的止水皮碗（這類似於將左右滑門改成了前後拉門），開合機構利用槓桿原理，加個把手開關就好。布拉梅一鼓作氣還設計了一個自動儲水結構，這就是現代馬桶最主要的機構——浮球迴路系統（打開家裡的馬桶水箱蓋，你就能看到它）。距離「S形管道」問世僅3年的1778年，布拉梅改進的抽水馬桶申請到了專利，在這之後，馬桶的普及只是時間問題了。

1778年，約瑟夫·布拉梅改良的抽水馬桶

　　花絮：從改進了抽水馬桶之後，布拉梅在發明和改良的道路上一發不可收拾，從此變身發明大王。他設計的鎖還在英國上演了著名的營銷活動「誰能開掉我的鎖，我重金酬謝啊！」，結果這鎖直到67年後才被人打開。

　　由於布拉梅想要不斷改進鎖的精度，他順手鑽研並優化了當時的加工工具機。在這之後，他還改良了啤酒泵、刨床、造紙機、消防車以及馬車……從1778年到1812年，布拉梅的設計共獲得了18項專利，而這其中最重要的發明是在現代機械裝備中已然不可或缺的液壓機。

　　液壓機的設計基於帕斯卡原理（F1/S1=F2/S2），在封閉的液壓系統內，一個活塞上施加一定的壓力，將在另一個活塞上產生相同的壓力增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞面積的5倍，那麼作用於第二個活塞上的力，將增大為原來的5倍，而兩個活塞上的壓強仍然相等

　　液壓機基本原理示意圖，你還記得它嗎？

　　布拉梅設計的液壓機可以算作原型機，當時封閉在液壓缸內的介質還是——水。這之後油基介質以潤滑和粘度方面的出色性能逐漸取代了水基，現在市面上常見的液壓液一般都是抗燃液壓油，且帶有顏色，使得滲漏很容易被發現。經過這200餘年的發展，如今大到挖掘機開山挖路，小到汽車後備箱開合，液壓機械的應用處處可見。

　　液壓機不僅處處可見，甚至還成了網紅……在youtube上，致力於壓壞一切的視頻博主Hydraulic Press Channel吸引了不少眼球。本圖中不幸遇難的是一個保齡球。

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