古罗马阀门

罗马工程师的多项技术成就为城市中心提供了水源。这些成就包括渡槽设计、测量、隧道施工、铅管、倒虹吸管、铅储罐和阀门。尽管水量充足，罗马水务专员仍实施控制以限制非法水龙头并控制流向用户的流量。

莱特古水文研究所 (WPI) 一直在研究庞贝古城的用水情况。这项研究包括使用水阀来控制城市内房屋和企业的水流。

古代设计还是现代设计？

罗马人使用铅管道将水分配到整个罗马帝国的城镇。铅管道的使用在公元前 1 世纪和接下来的几个世纪很普遍。使用阀门来控制这些管道系统中的水流也在帝国范围内广泛使用。阀门和管道的这种普遍使用需要现代工程师熟悉的标准化水平。

古罗马水阀的设计与我们现代的旋塞阀设计非常相似。典型的庞贝水阀如图所示。阀体由青铜制成，具有典型的内嵌结构，如图 1 所示，尽管罗马人也制造了具有非常相似结构的角阀。阀体有一个圆柱腔，圆柱塞插入其中，如图2所示。

阀体两端分别焊接在引管中，活接头的阀侧插入引管套内。然后使用熔融铅焊料焊接阀门每一侧的插件。尽管罗马人对螺纹管有所了解，但在管道或阀门接头上没有使用已知的螺纹接头。如图 1 和图 2 所示，阀体的管径向塞腔内逐渐变细，这将导致水速增加和水流量的更精细调节。

阀塞嵌件也由青铜制成，是一个空心圆柱形嵌件，在圆柱体的每一侧都有一个椭圆形孔，以允许水通过。与现代阀门一样，阀芯插入件在阀体内旋转以控制流量或提供关闭。

插头插入件还有一个槽，该槽模制或切入气缸底座的外表面，如图 3 所示。

 

阀体在靠近阀体底座的地方有一个小空洞（见图 4），与围绕塞子插件的空心槽相匹配。塞子插入阀体后，用冲头锤击在阀体的内表面上产生一个凸起，允许塞子插入物旋转，但阻止其从顶部移除（Fassitelli，1972）。这种设计还可以防止塞子在水压变化的情况下从阀体中弹出。

值得注意的是，这些拥有 2000 年历史的阀门与当今可以在当地五金店购买的水阀门非常相似！

材料科学

我们对罗马水工程的了解大部分都在 Sextus Julius Frontinus 的两本非凡的书中传给了我们，名为 De Aquis Urbin Romae，或罗马市的供水，写于公元 97 年 Frontinus 是馆长水族馆，或罗马水务专员。在 De Aquis 中，Frontinus 解决了 15 种管道尺寸的直径、周长和流量的标准化问题。这些管道标准在整个罗马帝国都有使用，这些标准也适用于阀门。

独立研究表明，确实，罗马人制造的阀门和管道在相对尺寸上是相似的。它们是标准化的。事实证明，De Aquis 是我们 ASTM 和 ASA 标准的先驱。

阀门的材料成分也非常相似。铜、铅和锡是罗马冶金工业中非常重要的材料。它们具有抗腐蚀、抗摩擦以及易于制造所需的延展性（Fassitelli，1972）。

根据冶金研究，用于铸造罗马阀门的材料是：

73% 铜

19% 铅

8% 锡

几个经过测试的古老阀门的结果在其制造中使用的材料和百分比方面非常一致。罗马人拥有用于阀门的标准金属合金混合物，并且它们的制造具有高标准的质量控制。上面显示的古代阀门的金属成分非常符合现代 ASTM B67 汽车和铁路车辆中使用的轴颈轴承标准。

低水压

罗马式水阀设计与引管水压设计相得益彰。铅管专为低水压应用而设计（少数情况下铅管用作倒虹吸管）。WPI 研究了庞贝城的供水系统。水通过一个水塔系统输送，该系统将水压保持在大约 8-9 psi（18-20 英尺）。虽然这个水压比我们今天设计的要小得多，但对于罗马城镇的配水来说已经足够了。

分配系统中的水流是通过收缩管道（杯）或阀门来控制的。这些是保护和正确使用供应的关键。

庞贝城阀门

在庞贝城，水通过铅管输送到公共喷泉、公共浴室、企业和个人私人住宅。送水到房子里被认为是一种奢侈，是房主社会地位的体现。庞贝城中只有一小部分私人住宅将水送入房屋。在家庭中，通过使用独特的艺术水景，水得到了充分的展示。

控制流向这些位置的阀门制造在铅管歧管上。整个组件（如图 5 所示）被放置在水景的底部。这是那个时代工程师专业知识的一个显着例子。令人惊叹的是，2000 多年前的罗马阀门设计与我们的现代设计惊人地相似。

参考

Fassitelli, E.古罗马的管道和阀门，Petrolieri d'Italia，意大利米兰，1972 年。