瓦特(29)_虚阁网

二九

　　在这件情节曲折的事件中，需要强调的一点是，皮卡德所取得的发明专利，是齿轮与平衡锤结合在一起的曲柄，如果仅仅指的是曲柄应用的话，那么瓦特当初认为它不值得申请专利的想法，几乎肯定是正确的。假如他坚持这种认识，他本来就会制造出一个装有曲柄的发动机来进行试验，但当时他却固执地拒绝了这种做法，因为他坚持认为皮卡德的发明专利把这条路给堵死了。皮卡德和沃斯布拉夫再次请求允许他们建造瓦特式发动机，并且他们提出，不仅愿意支付这方面的款项，而且还宣布博尔顿和瓦特可以不受约束地在他们的机器上，使用曲柄装置以作酬谢，不过瓦特拒绝了这种谋求和解的橄榄枝。他提出皮卡德给他的发明专利的份额决不能少于一半，否则他就不会同意。这一提议十分自然地会遭到皮卡德的拒绝，因为接受它就等于承认这项设计是窃取的。

　　由于瓦特已下定了决心，所以他毫不动摇。因此，这种曲柄装置在它的专利期满之前，始终没有在瓦特式发动机上使用过。与此同时，为了找出不涉及这项可恶的专利的方法，瓦特立即开始了研究，而且在1781年10月，他所取得的关于产生旋转传动的各种方法的专利决不少于五种，其中三种是无需描述的，因为这三种并未摆脱曲柄原理，正是基于这种原因，所以它们从未被使用过。第四种是一种斜盘旋转装置，如今在科学博物馆里还陈列着一台这种装置的模型。听说它曾安装在索荷的一台发动机上进行过试验，但其他的情况则不得而知。

　　可能也正是出于同样的原因吧，最后是空行式齿轮，它直到皮卡德的发明专利于1791年失败后，才成为所有的瓦特式旋转发动机上的标准部件。在这种装置上，固定在连杆上的行齿轮，围绕着安装在主动轴上的一个中心齿轮转动，主动轴则推动中心齿轮旋转，这种齿轮最早曾是安装在索荷的一台15英寸单动式小型发动机上进行试验，用来带动一个落锤。当瓦特克服了在开始时碰到的一些困难后，便为用户设计了第一批旋转式发动机。其中有1783年3月为威尔金森的布拉德利铸铁厂制造的一台较大的落锤发动机，有1784年6月为康沃尔的“处女锡矿”制作的一台小型卷扬机引擎，以及为伦敦的古德温和惠特布雷德这两家啤酒酿造厂制造的发动机，再就是为希罗罗普郡的霍斯海伊铸铁厂制造的一台落锤发动机，这后三台发动机都是在1784年至1785年冬季开始制造的。

　　因为最初制造这些发动机时，都是单动式的，并在横梁的连杆头上放着重物，用来辅助在活塞向上空行时飞轮的运动，所以博尔顿曾建议使用一根重的连杆，这样会有助于使发动机运转得更平稳，也有助于消除空行齿轮发出的噪音，但瓦特不肯采纳这个设想，因此直到1800年使用的还是木制连杆。

　　1783年春天，就在布拉德利铸铁厂的那台发动机开始运转后不久，瓦特便在索荷安装了第一台旋转复动式发动机，这就是前面已经提到的那台在活塞杆和横梁之间有齿轮齿条装置的发动机。从这里也可以看出，瓦特对任何一项新的发明，总要先在索荷的厂内进行全面的试验，并且根据试验进行必要的改进之后，才给其公司的主顾们试用。虽然瓦特在很多方面都过于谨慎和保守，但他的这种策略还是值得称赞的。这家企业所取得的可靠信誉，在很大的程度上要归功于此。他为主顾建造的第一台旋转复动式引擎，便清楚地说明了这一点。1784年6月，当瓦特为赫尔的科茨和贾勒特先生设计这台引擎时，图纸上标出的是齿轮齿条装置，但在实际建造过程中，却改成了三杆传动装置。这台引擎先在索荷安装检验好了之后，才把它拆开发往赫尔。

　　这种前所未有的做法，表现出瓦特对于自己最新研究成果是何等的重视，正因为这样，才会出现像博尔顿所预见的那种局面，对这种新型引擎的定货单从全国各地纷至沓来。那个担风险的康沃尔市场，再也不是引擎生意的主要依靠了，并且从此以后引擎在资金方面也有了保障。在头几台引擎制造出来后，瓦特的平行传动装置得到了运用，此后除了某些零件外，没有对旋转复式引擎的设计做过更改，直到后来才用曲柄取代了行星式齿轮。

　　旋转式发动机也带来了某些新问题，它启动起来既可前行，也可后退，两个方面活动一样。这种特性可供应用的机会不多，例如，在驱动一台轧机，就能够有效地加以利用，而在大多数情况下，开动时如果转动方向错了，那就会十分麻烦，甚至还会损坏工厂的机械设备。因此，为了防止这种弊病，瓦特在曲柄上安装了一个棘爪和棘轮，只要不把棘爪提起来脱离啮合，发动机就不会倒转。另外，与负荷大体上不变的、较陈旧的往复式发动机不同，驱动轧机的旋转式发动机的负荷则经常有着很大的变化，因此，就必须在连接发动机和锅炉的蒸汽管上，安装一个调节阀。最初的旋转式发动机的是一种手控阀门，但这种控制法要求引擎操作工要目不转睛地守着它。因此瓦特在1788年把它改成了离心式调节阀，以代替手工操作。离心式调节阀的原理，并不是什么创新，碾磨轮机工们早就用它来调节磨粉机在不同速度下磨石之间的距离，但是用它来控制蒸汽机，却还是第一次。

　　如果瓦特设计一台往复式抽水机引擎，他只需要知道每小时抽水量和抽水的高度就行了。通过简单的计算，他就能精确地确定所需汽缸的尺寸，取每平方英寸承受10磅压力的汽缸直径作为他引擎的最佳标准负载。当时，如有一家磨坊老板要订购一台旋转式发动机，来替换他的水轮机或马拉机时，瓦特要想计算出所需发动机的规格，那就决不是一件容易的事了。因为他得不到准确的资料，而斯米顿的负载值也不再适用了。可在当时负载值则是测量和比较发动机性能的惟一公认标准。磨坊老板所能提供给瓦特的是水轮的直径，以及水轮的用水量和水源情况。或者是他提供马拉机使用的马匹数，显然这就需要新的功率计量单位了。

　　在瓦特那本从1782年至1783年的杂记和计算簿上，保持着他的一种最早的关于做一项特定工作所需的碾磨机引擎大小的计算，内容如下：

　　曼彻斯特的沃辛顿先生需要一台碾磨机，用于锉磨苏木，还要带动一台砑光机。据计算，总共需要的功率大约为12匹马力，他的机匠里格利先生说：带动碾磨机的马沿着直径为24英尺的圆圈走，每分钟能转两圈半，两圈半等于每分钟60码，每匹马的力量约为180磅，那么，60码乘3等于180英尺，再乘180磅，就等于3.24万英尺，用活塞运动的距离120英尺来除，等于270磅，再乘以12（匹马），等于3240磅的汽缸压力，汽缸按每英寸5磅计算，等于29英寸的汽缸，6英尺的冲程，每分钟为20次。

　　要指出的是，瓦特在这一计算中，把5磅这个数字作为发动机汽缸直径每平方英寸的最佳负荷，而不用早先在抽水机引擎上所假设的10磅数字。作为一位处事谨慎的人，当他走上一条心中无数的新路时，他限定任何差错都不应该过分，因此，该发动机的功率宁大于它所需的工作量，也不要小于它。

　　在后来的一些计算中，他采取了同样谨慎的策略，只是表达得不同而已。他不减少活塞的负荷，而把所假设的一匹马力的功率增大到约3.3万英尺一磅。直到现在仍然把这个数字作为各类旋转式发动机的功率测定的标准单位。

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