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維基少年:事物如何運作/沖水馬桶

來自華夏公益教科書
沖水馬桶

當我們大多數人每天做一些事情時,我們有時會有一些奇怪的問題。這沒關係!多年來,人們一直在把事情複雜化,但我們在這裡來回答這個問題,沖水馬桶是如何工作的?

誰發明的?

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沖水馬桶最早在印度和巴基斯坦的部分地區使用,大約在 2700 年前。哈拉帕和摩亨佐·達羅這兩個城市幾乎每棟房子都有一個沖水馬桶,連線到一個複雜的汙水系統。在希臘克里特島和聖托里尼島的米諾斯文明城市房屋中,發現了汙水系統的遺蹟。古埃及、波斯和中國也有廁所。“在羅馬文明中,廁所有時是公共浴室的一部分,在那裡男女混合在一起。”廁所通常連線到化糞池或下水道。

1775 年,亞歷山大·卡明斯發明了 S 形彎管,至今仍在使用,它利用積水密封碗的出口,防止汙穢的空氣從下水道逸出。他的設計在彎管上方的碗出口處有一個滑動閥。

沖水馬桶有時被稱為水 closet(“WC”)。

它如何獲得動力?

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馬桶之所以能工作,是因為重力的作用。當按下衝水杆時,一個塞子會開啟,讓水流出來灌滿水箱。當水箱灌滿後,重力會使液體從管道中的彎曲處流出,這個彎曲處被稱為 S 形彎管。

歷史上,曾使用過其他型別的彎管,但發現它們存在各種問題。L 形彎管會因為 90 度的角而堵塞。U 形彎管也會因為水壓不足而導致水無法順利流過管道而堵塞。最後,T 形彎管被用在一系列的廁所隔間中,但它們不會讓水向下流動,而是讓水來回流動,而沒有正確地排出。

它是如何工作的?

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沖水馬桶利用水將我們的廢物透過排水管送到另一個地方,從而處理掉它們。

下面的圖片顯示了一個典型的馬桶。馬桶通常有一個環形的座位在上面,在不使用時會被蓋子蓋住。或者,你可以取下蓋子,從而形成一個上層設計。

手柄/按鈕用於按下衝水馬桶。沖水用到的水儲存在水箱(也稱為水箱)中。

馬桶的主要部件

水箱包含一些重要的部件。下一張圖片顯示了典型水箱的部件。進水閥控制進入水箱的水供應。它在水箱空的時候讓水進入,在水箱滿的時候阻止水進入。

浮球隨著水箱裝滿水而上升。當它上升時,連線到它的浮球杆會壓在進水閥上。當水箱裝滿時,杆子會緊緊地壓在進水閥上,從而關閉水流。這可以阻止水箱溢位。

典型馬桶水箱的部件

當你按下手柄時,水箱內部的一個槓桿會拉起活塞,迫使一些水透過虹吸管。這會在虹吸管中產生吸力,虹吸管“U”型管內的其餘水就會跟著流出。活塞通常被一個塑膠膜覆蓋,這個膜被設計成在虹吸管中被清空的水“吸出”,讓水箱中其餘的水衝過活塞,流過虹吸管頂部,清空水箱。然後活塞膜會落回到活塞上,準備下一次沖水操作。

馬桶水箱正在清空

水箱會很快清空,浮球會沉到水箱底部。這意味著浮球杆不再壓在閥門上,所以水開始流入水箱,再次裝滿它。

馬桶水箱已經清空

從水箱中流出的水會經過一根短管進入馬桶。它會在馬桶的邊緣、碗的側面以及排水管中來回沖刷,清潔碗並帶走廢物。

箭頭顯示水從水箱中流出、經過馬桶,最終流出的路徑。

一些乾淨的沖水水會留在馬桶底部。這是因為現代馬桶有一個 S 形彎管,在沖水之間會一直保持充滿水。S 形彎管中的水可以阻止下水道中的惡臭氣體逸出。在沖水過程中,S 形彎管也會產生虹吸作用,幫助加速沖水過程。

然而,由於這種型別的馬桶一般不會在現場處理廢物,因此必須建立單獨的廢物處理系統。

它有什麼作用?

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沖水會清潔馬桶的碗,以及碗的邊緣,這些地方很難清潔。它會將廢物帶到排水管,然後將廢物帶到處理廠或化糞池。

它有哪些不同?

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馬桶有很多不同的型別。有化學馬桶,它使用化學物質來中和廢物,而不是用水。有堆肥馬桶,它對環境更友好,因為它將廢物轉化為天然堆肥。甚至還有焚燒馬桶,它會焚燒廢物。

有些馬桶有額外的裝置,比如供輪椅使用者使用的抓握杆。有些馬桶內建了一個噴水裝置,就像一個坐浴盆。有些馬桶有加熱的座椅和自動開啟和關閉的蓋子。有些甚至可以檢查你的血壓和體溫。

不同的馬桶每次沖水使用的水量也不同。舊款馬桶每次沖水要使用 13 升甚至 19 升水,而新款馬桶每次沖水只需使用 6 升(1.6 加侖)水。如今,一些設計精良的 6 升馬桶比那些每次沖水使用 2-3 倍水量的馬桶沖水效果更好。控制水流的表面的設計起著很大的作用!

它如何改變了世界?

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馬桶使家庭、城鎮和城市成為更清潔的居住場所。因為水可以很好地清潔馬桶,所以高度傳染性的疾病不能像過去那樣容易傳播,在過去,成千上萬的人經常同時死亡,為了控制流行病,城市和村莊不允許人口超過一定規模。馬桶幫助我們今天的公共衛生保持比過去更高的標準。這使得我們今天可以生活在比過去更大的城市中,而不必害怕生病。大型城市是 19 世紀工業革命開始的必要條件。我們看到,雖然馬桶看起來並不像一項重要的發明,但它對我們現代世界產生了巨大的影響。馬桶也創造了一個全新的行業,叫做管道行業,以及相關的行業。

在它被髮明之前,哪些想法和/或發明需要被開發出來?

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要在你的房子裡安裝一個沖水馬桶,首先必須要有新鮮、乾淨的供水。為了做到這一點,城市需要更完善的組織。在沖水馬桶出現之前,槓桿和虹吸管也必須被髮明出來。

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