瓦特(19)_应天故事汇

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一九

在1765年11月第一次进行的试验失败以后，卡伦公司似乎已放弃了为瓦特制造一个铁铸汽缸的努力，因为这台金内尔的发动机最初被重新安装在索荷的时候，它的汽缸是用锡锭制成的，底部则是铜的。还有一个外层汽缸，也就是蒸汽箱，可能是用木头制作的，而且它的管状表面冷凝器与瓦特曾经在金内尔为进行最后一系列试验所研制的没有什么两样。汽缸底的阀门，采用当时纽科门式发动机上普遍使用的那种摆动式扇形片状阀，驱动方法也一样，然而，这两种阀门却大不相同，那就是纽科门式阀门只能打开蒸汽进入汽缸的惟一的一条通路，就好像是照相机上的快门能打开一个孔隙那样简单。　　而瓦特的阀门则必须起到两种作用：首先，它必须起到一个平衡阀的作用，把蒸汽引进汽缸的下部，由于它使活塞两面的压力保持平衡，所以能够用下降泵杆的重力，把活塞拉到汽缸的顶端。然后，这个阀门必须把蒸汽入口关闭，打开排气阀，从而让蒸汽从汽缸进入冷凝器。为了取得这一效果，瓦特把这个阀门封装在一个蒸汽室内，并且把它设计成一个敞口盒的形状，而不是扇形平板形状。在蒸汽室里，这个阀门在两个入口上摆动，交替地把汽缸通向蒸汽室的入口打开，然后又使蒸汽经由这个敞口盒和冷凝器相连通。然而，瓦特出于后面将会提到的原因，很快便放弃了这种类型的阀门，不过其意义在于它在原理上为马修。默里的“D”形滑动阀预先做了准备，而这种滑动阀则成了以后一百多年蒸汽发动机的标准部件。　　在这一点上应该说明的是，这台在金内尔的发动机像瓦特按照他所制造出来的第一批发动机一样，都有一个顶端开口的汽缸，这个汽缸被封闭在外层汽缸即蒸汽箱内，活塞杆穿过外层汽缸内的密封垫延伸出来。阀箱里的蒸汽是由蒸汽箱的底部供给的，顶部则没有任何蒸汽调节阀，这就是说，工作时汽缸的上半部同锅炉始终是相通的。　　开始的时候，瓦特为解决活塞漏气这个问题，做出了持久而又艰辛的努力，他早先在金内尔的时候也是如此，为了解决这个难题，瓦特进行过种种尝试，采用了不同寻常的防漏办法，其中包括用马粪和牛屎做原料，制型纸也就是经反复辗轧制成的纸，还有帽子制造商用的那种毛毡布，以及他在过去已经试验过的各种特殊的旧纸板等。他还尝试过在活塞上面放重物，把衬垫压下去。所有这些办法都没有取得成功。直到那个用锡锭做的汽缸有某部分破裂的时候，这些试验才告以结束。后来在博尔顿的建议下，从他朋友约翰。威尔金森那里，为这台发动机购了一个新的铁铸汽缸。这个威尔金森是雷克瑟姆附近的伯沙姆有名的铁匠。这在瓦特完善他的发明所进行长期拼搏的故事中，是一个具有决定性意义的事件。　　伊萨克。威尔金森和他的两个儿子约翰及威廉，是英国铁匠中最早的两大家族之一，另一个是在科尔布鲁克代尔的达比家族。约翰。威尔金森出生在坎伯兰。他的父亲在开始谋生时还是个小农场主，后来相继在巴克巴罗、洛伍德和在卡特默尔的林代尔炼铁厂合伙经营过，直到后来他有了伯沙姆式高炉，才另立门户，并于1753年迁居登比郡。在约翰。威尔金森的鼎盛时期，那时，他在雷克萨姆附近的伯沙姆和布里姆博，在希罗普郡布罗斯里附近的新威里，以及在斯塔福德郡比尔斯顿附近的布拉德里都有高炉和铸造厂。　　对他而言，“铁人”这个词是具有双重含义的，因为他不仅对铁费尽心思，而且有着坚定不移的意志和决心，脾气就像从他的熔炉里流出来的炽热的铁水那样暴躁。他曾经负责建造过第一艘铁船，当这艘铁船在布罗斯里的塞文河下水的时候，使得所有那些满以为会看到这条船像一块石头那样沉入水底的人惊诧不已。根据他的观点，任何东西都可以用铁制作得更好。而他更令人毛骨悚然的乐趣之一，就是向他的客人们展示出他为自己的最终归宿所铸的一口铁棺材（事实上这口铁棺材做得太小，这本来会使他大发脾气的，但对于那些负责铸造这口铁棺材的人来说，幸运的是在把他放进这口棺材的时刻到来之前，是不会被发觉这口棺材做小了的）。　　然而，威尔金森在工程方面却一点不古怪，1774年1月，他还获得了一项新的镗床的发明专利权。威尔金森原本是为了给大炮钻孔而研制这种机器的，但是他后来却制造了一种改进了的适于为一端敞口汽缸钻孔的新式镗床。这种为蒸汽机汽缸钻孔的镗床的意义是显而易见的。它有一根15英尺长的空心杆，镗杆两端都由轴承支撑着。刀头随着镗杆旋转，并可依靠穿过内孔中心的刀杆通过整个长孔。要镗削的汽缸坚固地架置在镗杆两轴之间的托架上。由于使用这种机器，才第一次有可能使汽缸内腔从头到尾都真正做得既圆又匀。而过去那些机器，例如斯米顿安装在卡伦的那种机器，只能满足第一个条件，因此，对瓦特来说毫无用途，威尔金森恰巧在这个时刻造出这种机器来，殊不知他的发明对于瓦特来说却是一桩不谋而合的美事。　　新铸的铁汽缸于1775年4月运到索荷。一丝不苟的瓦特写道：“这个汽缸算不上十全十美，不过看起来却没有什么重大差错。”活塞问题虽没有直接得到解决，但看来是由于瓦特的固执，而不是因为新汽缸有什么缺陷。如果说瓦特作为一个发明家有什么过错的话，那就是他极不愿意接受现成的实际经验和别人的主张。这种执拗的态度无疑是来自骄傲。当这种态度使他决不甘心于美中不足而力争完美无缺时，那就是一种宝贵的品质，但当这种态度使他为猎奇去猎奇而不愿把一点荣誉让给别人时，那就会变成一种消极因素。　　正因为这样，纽科门式发动机活塞上所使用的那种麻垫系统，经过长期的实际应用而有所发展，并且证明令人感到满意是理所当然的。但是，纽科门式发动机上的麻垫经常渗水，瓦特便因此不愿采用，认为它不适合于他汽缸里的那种更热更干燥的工作条件，在这一点上，他曾下决心准备在畜粪混合物的熏人臭气中奋斗数月而依然执迷不悟。尽管如此，瓦特的发动机最后采用的活塞衬垫式样，同纽科门式发动机上所使用的还是没有什么不同，是用压紧了的麻绳和麻絮绕成一道道的圆圈，然后再涂上大量的油脂做成的。　　在瓦特对表面冷凝器所进行的持久试验中，同样明显地表现出他固执的性格，最后，他放弃了这些试验，转而采用向排气管里喷注冷水这个比较简单的方法，这是纽科门式发动机原理的再次应用，虽然其方式不同。　　尽管这些麻烦在某种程度上是瓦特自找的，但在发动机性能方面确实有所进步，以至后来瓦特在写给他在格里诺克的父亲的信里能够说道：“我发明的第一台发动机现正在运转，其结果表明它远远胜过迄今造出来的其他任何一种发动机。”博尔顿虽然过去曾公开说过他无异于改行当一名工程师，但在这台发动机的试验过程中，他却兴致有加，才思敏捷。当瓦特在伦敦从事与发明专利权法案有关的活动时，他负责继续进行这些试验，而且他写出来的进度报告表明，他的观察是非常敏锐的。例如当他建议在冷凝器上安装一个真空计量器时，他曾写道：　　我认为应该把某种计量表附加在冷凝器上，人们可以通过计量表看到真空度，因为没有一个在外面可以看得见的标志，就不可能对里面的具体情况的出判断。

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