家庭自控抽水系統

在不通自來水的農村和城鎮郊區，我們常?？煽吹骄用駱堑捻斏戏胖粋€大大的水箱，它能起到調蓄水、增壓等作用。但水箱在讓居民用上“自來水”的同時，也存在積垢、滋生細菌、耗費資金等問題。有一次我聽媽媽說，家里每個月的水費差不多要100元，為了減輕家庭負擔，我便開始琢磨發明一部自控抽水機，從家里的水井直接抽水。

自控抽水機怎樣才能像自來水一樣，一擰開關就直接從水龍頭里流出水來？我思考了好些日子。一個偶然的機會，我從家用熱水器中得到了啟發：熱水器的噴頭開關一打開，馬上出水，液化氣同時點燃。也就是說，我要發明的這個抽水系統跟熱水器的原理是一樣的。于是，我反復研究熱水器的原理和構造，形成了初步的設計：在抽水機的進水口處安裝一個自動單向開關水閥，在抽水機的出水口安裝一個自動加壓器。自動加壓器是一個壓力感應器，當水管內的壓力小于感應器所調的壓力，感應器的開關就馬上接通電源，抽水機抽水；當抽水機加壓大于所調的感應器的壓力，感應器就馬上關閉抽水機的電源，此時自動開關水閥關閉，保持水管內有比感應器更大的壓力。

就這樣，參照熱水器的自動出水并同時點火的原理，我解決了抽水機自動抽水的問題。但是自來水是要用大型抽水機和經過加壓器加壓，才能一開水龍頭就流出來的，而我要發明的這個抽水系統如何能自控抽取未經加壓的井水呢？在物理老師許民輝的指導和幫助下，我想到了利用杠桿原理來解決這個問題：在出水管上連接一個密封式小型儲水箱，水箱的頂部安裝減壓閥和單向開關閥，內部連接帶有浮子的金屬絲做成的杠桿。

小型水箱既可以使管內的水壓更大更平衡，又可以增強自控抽水的靈敏性。它的工作原理是：當水進入小型水箱時，水箱可以通過單向開關閥向外排出空氣，使小型水箱內注入一定量的水，水箱內的浮子在水的浮力作用下帶動金屬絲杠桿，使單向開關閥阻塞閉合，水箱內的氣壓也使單向開關閥閉合得更緊密，水箱內的壓縮空氣使水壓增大。經過一段時間抽水后，井水可能會變少，此時，小型水箱內的剩余水壓就會加快水往低處流動的速度，也增強了水壓，這樣就可以使直接抽取的水和水箱內的水直供用水點，如果停電了，抽水機就會停止工作，那么小型水箱內原有的水壓使水快速地向用水點供應，當水箱內的水排減到一定程度時，單向開關閥就打開，讓空氣進入到箱內，這樣會加快水流速度。

就這樣，“家庭自控抽水系統”的雛形誕生了，但它能不能應用到實際當中？又好不好用呢？我和父親上街購買了所需材料、器材：小型抽水機、自動加壓器、水閥、儲壓瓶、感應開關，還有水管及接頭、電線、電閘等，然后一起動手組裝。機器組裝好后，一試，用起來果然跟自來水一樣好用。

該產品如果得以批量生產，廣大城鎮、農村尤其是偏遠山區等不通自來水的地方就可以甩掉那些現有的、笨重的水箱，讓人們用上放心、干凈的水，同時還為他們節省了一筆不小的開支。

（指導老師：許民輝 黃宏權）

（注：本設計榮獲全國創新項目金牌和中國科普界最高榮譽獎之一的高士其科普獎。）