机械水表的工作原理

自来水管上的水表，在水表的表盘上有沿圆弧排列着的好几个小指针，中央有个红色的小三角形，当龙头拧开有水在流动时，这个小红三角就转动起来。至于那些小指针，无论水流不流都几乎纹丝不动。
标度盘上还写着“m3”的字样，即立方米的意思。那就是说，这个表的读数的单位是立方米。因为每一立方米的水恰好是一吨重，读数直接就是吨数，因此水费可以方便地按用水总量的读数（吨数）计算出。
那么水表的工作原理是什么呢？实际上很简单，因为水表的壳体是固定的，其内部的体积是固定的，而水是流动的，它推动一个叶轮旋转，每当叶轮旋转一圈，就有一恒定体积的水流过。因此，只要把叶轮旋转的圈数累计下来，乘以这一恒定体积，就可以得到流过的总的水量。
原理我们已经清楚了，那么来具体看看水表的里面是什么样吧，因为为了防止用户作弊，盖子上有铅封，不允许打开。
水表的内部结构从外向里可分为壳体、套筒、内芯三大件。壳体是生铁铸成的，水从进水口出来之后通过壳体的下部环形空间，这里叫做“下环室”。在这个环形空间的上面有“上环室”和出水口相通。套筒的底部有个带有小孔的过滤网，滤出水中的杂物。套筒侧面有上下两排圆孔，孔的位置恰好与壳体的上下环室对着，显然，下排是进水孔，上排是出水孔。特别值得注意的是，这两排孔都是沿圆的切线方向斜着打的，它的工作如动画所示。注意上下两排孔的方向相反。水从下排孔沿切线方向流进去，势必形成旋转的水流，这对于水表的工作是十分重要的。
再来看看内芯，内芯又分为上、中、下三层，我们从玻璃窗看到的是上层，只有指针和刻度盘。其实最关键的是下层，这里面有个塑料轮，轮边上有许多塑料叶片，如上图（图1 ），叫做“叶轮”。
叶轮所处的位置正好在套管下层孔所形成的旋转流里，水流冲击轮周的叶片，产生转矩，使叶轮旋转起来。龙头开得越大，水流越急，叶轮就转得越快。
叶轮的轴垂直向上到达中层，轴上面有个小齿轮，用它和“十进制数齿轮”啮合，达到累计转数的目的。“十进制数齿轮”的作用是每当个位数齿轮转十圈，十位数齿轮就转一圈。换句话说，个位数齿轮转一圈，十位数齿轮就转十分之一圈。个位数齿轮是主动者，靠它来带动十位数齿轮。实际上每一级十进位用两对齿轮完成，以使转动方向一致，其中一对传动比是9 ：30，另一对是10：30，这两对串联在一起，总的传动比就是这两个的乘积，即0.099999，完全可以近似为0.1.
照这样计算，如果要读七位数（小数点前读四位是黑刻度，小数点后读三位是红刻度），就得用12对齿轮。再加上别的一些用途，在这个中层小小的空间要挤进18根轴和34个齿轮，也可算是高密度安装了。真没想到，一个自来水表里居然还有这么多齿轮呢！
我们现在虽已经进入21世纪了，但这种机械水表凭借其简单价廉，能在潮湿环境里长期使用而无需维修，而且不用电源，停电也不影响工作的优点依然会为我们长期服务。电子技术的自来水表虽已出现，但是要普及到我们寻常百姓家还需要相当长的时间。