浮球式自动补水装置的工作原理基于浮力与杠杆机械联动，通过浮球随水位变化的升降运动，驱动阀门开关来实现自动补水，具体过程如下：
装置主要由三部分构成：
-
浮球：通常为空心球体（材质多为塑料、不锈钢等，利用浮力漂浮在水面）；
-
连杆机构：连接浮球与阀门的机械杆（可传递浮球的升降运动）；
-
补水阀门：安装在补水管路上的控制阀（受连杆带动实现开合）。
-
水位低于设定值时：自动补水
当冷却塔集水池（或其他容器）的水位下降（如因蒸发、排污导致水位降低），浮球随水位同步下降。
此时，浮球通过连杆拉动阀门的阀芯，使阀门打开，补水管路中的水开始流入容器，补充水量。
-
水位达到设定值时：停止补水
随着补水进行，容器内水位逐渐上升，浮球受浮力作用随之升高。
当水位达到预设高度时，浮球通过连杆推动阀门的阀芯，使阀门关闭，补水管路切断，补水停止。
-
循环往复：动态维持水位
当系统再次出现水位下降（如持续蒸发），浮球再次下降，重复上述 “打开阀门 - 补水 - 关闭阀门” 的过程，从而动态维持水位在设定范围内。
整个过程依赖浮力与机械力的平衡：浮球的浮力通过连杆转化为对阀门的推力或拉力，水位变化打破平衡时，阀门状态随之改变。其本质是通过物理机械结构实现 “水位 - 阀门动作” 的直接联动，无需电子控制或外部能源，属于纯机械自动控制方式。
