马桶的工作原理

马桶的工作原理

抽水马桶，坐便器，厕所，洗手间，茅房，无论你怎么叫，这个

设备都是不可或缺的，因为每家都有至少有一个。但更重要的是，它

是一个技术奇迹——一个迷人的水处理系统。

但它在我们心中却有着不好的含义，我们用马桶做的事情，与之

相关的细菌，公共洗手间所见的景象，必须清洗它的事实——这些事

情让马桶被赋予了一言难尽的含义。在本文中，我们需要尽力克服思

维障碍，简单地观察马桶是什么——它几乎是完美的问题解决方案，

马桶真是令人惊叹的存在。

马桶的组成

马桶系统由几个关联的系统组件组成。

如果取下水箱盖并查看内部，你会看到所有的组件。三个主要协

同工作系统是：

·碗状虹吸管

·冲洗系统

·再注水系统

碗状虹吸管

假设水箱外部出了故障，没法给水，而厕所里只有碗状的桶身。

你依然有个能凑合用的马桶。虽然没有了可供活动的部件，但碗状桶

身就能解决马桶可以解决的所有问题，它可以解决你的需求。马桶的

关键构件被称为虹吸结构，如下图所示：

你可以在马桶上进行两个实验来了解虹吸管的工作原理。首先，

取一杯水，倒入马桶中。你会发现几乎什么都没有发生。更有趣的是，

你可以将 25 杯（6 升）水逐杯倒入马桶中，结果仍然没有任何反应。

也就是说，不管你倒多少杯水，马桶中的水位都不会上升。你可以在

图中看到为什么会这样：当你把杯子里的水倒进去时，马桶里的水位

会上升，但多余的水会立即溢出虹吸管并流走。

现在，取一桶水——大约七八升——倒入马桶中。你会发现水会

将马桶冲洗干净。也就是说，几乎所有的水都从马桶中被吸出，发出

巨大的“冲洗”声，所有的水都顺着管道流下。流程是这样的：水很

快地填满到马桶中，一旦虹吸管被填满，剩下的就靠自动的虹吸效应

了。水通过虹吸管从马桶中导出，并顺着管道流下。一旦马桶变空，

空气就会进入虹吸管，发出独特的咕咕声，之后虹吸过程停止。

你可以发现：即使卫生间停水，你仍然可以冲马桶，只需要一个

装有几升水的水箱。

冲洗系统

水箱的作用类似于前一节中描述的水桶。要启动虹吸机制需要足

够多并且流动足够快的水进入到马桶中，而家庭中的水管却不能达到

这个效果，这种情况下虹吸管不会启用。因此，水箱可以充当容器，

它可以容纳几升的水，这是水管需要30到60秒才能积累的水量。当

按下冲水按钮时，水箱中的水在大约三秒内全部进入马桶中，相当于

往马桶中倒入一桶水。

水箱侧面有冲水把手，当转动把手时，它会拉动连接冲水阀的起

动杆。起动杆抬起冲水阀，然后将其浮到一边，露出一个直径六厘米

左右的排水孔。打开这个孔可以让水进入马桶桶身中。在大多数马桶

中，桶身边缘有出水孔，一些水会通过这些孔排出，而大部分的水会

流到马桶底部的一个大洞里。这个洞被称为喷射虹吸式结构，它可以

将大部分水直接排入虹吸管。因为水箱中的所有水在大约三秒钟内进

入马桶，这足以填满虹吸管并激活虹吸效应，因此马桶中的水和废物

都可以被吸出。

再注水系统

因此，只要我们将足够的水倒入马桶中以启动虹吸管，马桶就会

被冲洗干净。水箱和冲水阀的作用是将大约7升的水快速倒入马桶中。

水箱排空后，水箱底部的冲水阀会盖上排水孔，进而重新蓄水填充水

箱。再注水系统向水箱补充足够的水，以便再次启动整个过程。

再注水系统有一个阀门，可以打开和关闭水源。当水箱浮子（或

浮球）由于水位降低而下降时，水阀门会打开，加注阀（或再加注阀）

会向两个方向供水。

一些水沿着注水管流下，开始重新填充水箱。其余的流过马桶注

水管，然后顺着溢流管进入桶中，慢慢地重新装满桶。当水箱中的水

位上升时，浮子也会上升。最终，浮子上升到足以关闭阀门的高度。

但如果浮子脱落，或者注水阀堵塞从而无法关闭，那又会发生什么？

理论上，水箱会溢出并淹没浴室。但溢流管就是用来防止这种情况发

生的，它将多余的水引导到桶中而不是地板上。

总体构造

在了解了马桶的每部分组成之后，可以知道它整体的构造了：

推动手柄拉动起动杆，从而打开冲水阀。

大约3秒钟内，大约7升的水从水箱冲入桶中，然后冲水阀重新

密封。

这股水流激活了桶中的虹吸管，虹吸管把桶里的东西都吸到下水

道里。

同时，当水箱中的水位下降时，浮子也会下降，下降的浮子打开

注水阀。

流过注水阀的水将重新填充水箱和桶。当水箱重新注水时，浮子

会上升，当水位达到要求后，加注阀会关闭。

如果出现问题并导致注水阀一直运行的话，溢流管可防止水溢流

出来。

在飞机（或火车、公共汽车、轮船等）上使用这种方法的问题在

于，运动的车辆上没办法用装满水的马桶——每次一点点振动都会使

得水溅出来，也因此，虹吸结构在这种情况下无法使用。

飞机马桶采用的是主动真空排水而不是被动虹吸，因此被称为真

空马桶。当你冲水时，它会打开下水道中的一个阀门，管道中的真空

将排泄物从马桶中吸出并吸入容器中。由于真空完成了所有工作，因

此只需很少的水（或飞机上使用的蓝色消毒液）即可为下一个人清洁

马桶。大多数真空系统仅使用2 升或更少的液体进行冲洗，而节水

马桶需要6 升，旧式马桶为19 升。

事实证明，即使是用作日常家具，真空马桶也有很多优点：

 它们很节水；

 它们可以使用直径小得多的下水道管道；

 它们可以朝任何方向冲洗，包括向上，由于真空系统不使用重力

来移动水，因此下水道管道可以直接向上移动；

 管道不必向下走也意味着你安装新厕所时不必切割地板；

 它们可以放在建筑物的任何地方。