瓦特(35)_學達書庫

三五

　　索荷的第一座發動機車間的規模並不很大，內設兩台鐵匠爐，一個裝配台和一台車床。後來又增添了一台車床，可能還有一兩件其他的簡易刀具。

　　博爾頓曾委婉地把它稱之為「我們的鍛工車間」。鑄造發動機用的木模，從一開始就是在索荷製作的。不過是否就在這個車間，還是在這家工廠內的其他地方製作的就不清楚了。不管情況如何，發動機在工地上進行安裝的期間，從一開始就採用已被接受的慣例，由顧主從推薦的供應廠商那裡定購自己的發動機部件，這顯然是比較慎重的。

　　自始至終都在索荷製造的部件只有閥門、閥體和傳動裝置上的零件。這是合乎情理的，因為按照當時的標準，並且同瓦特式發動機的其他部件相比，這就是一些在製造方面需要高度精密，在裝配方面要有熟練技藝的複雜部件了。這些部件在工藝方面的要求，與現代柴油發動機上的燃料調節泵有點類似，為了清楚起見，本書談到這些部件都用了現代名稱，然而在瓦特的時代，所用的名稱卻不相同。那時把閥門叫做調節器，閥體叫做噴嘴，閥的傳動裝置被稱為調節裝置。

　　閥體是先在威爾金森的布拉德利工廠按索荷的模式鑄造，然後再送到索荷去加工調整和裝配的。「噴嘴」這個術語，往往也適用於裝配好了的閥體、閥和內部傳動裝置的組合體。最初的引擎汽缸的頂部是開口的，只有兩個這種組合裝置，分別把蒸汽放進汽缸底部，並把它排到冷凝器裡。後來，外層汽缸僅僅成為一個蒸汽套，且工作汽缸的頂部也被封起來時，就又加上了第三個閥的組合裝置。使蒸汽通向汽缸的頂部，這樣，汽缸就不再與鍋爐相通。

　　當時把這三個閥的組合裝置，分別稱為頂部調節器、中部調節器（平衡閥）和底部調節器（排氣閥）。這些精密而又起關鍵作用的部件，自然會使瓦特煞費苦心，鑒於在使用和製造方面的經驗日益豐富，有關後來所進行的許多改進，在此恕不贅述。只要舉一個例子，就足以說明瓦特的獨具匠心。隨著發動機規格的增大，閥門直徑也要相應加大，其結果是，要打開排氣閥，閥門就不得不承受相當大的壓力。因此瓦特便使用了一個小輔助閥，讓它先打開，把蒸汽引到主閥後面去，從而減輕了壓力，就這樣把這個難題解決了。

　　這種裝置於1778年第一次裝配到波爾代斯礦井的一台63英寸的引擎上的。

　　在活門時興之前，很多引擎製造商在後來長期使用的所謂雙閥門，就是由瓦特的這個裝置沿襲下來的。

　　這就不難理解為什麼斯米頓和其他的工程師曾批評瓦特式引擎太複雜。

　　即使現在，人們把它與後來的往復式引擎相比，仍然會覺得它很複雜，那麼在瓦特同時代人的眼裡，它必定會顯得令人望而生畏。這種發動機的工作原理及其主要部件的設計，都是夠明確的，但是那些閥門裝置卻很不簡單。請細想一下其運轉情況吧：吊在橫樑上的那個垂直「插杆」，每引起一次運動，都要開關三個閥門，而複動式引擎則要開關四個閥門。由於這種引擎的運轉緩慢，這些閥門必須保持足夠的張開時間，這段「小停頓」時間的長短必須隨時調整。就蒸汽吸入閥或者用當時的名稱「頂部調節閥」而論，在引擎運轉時，不僅「小停頓」時間的長短，而且閥門張開的大小，都必須是能夠變化的，否則，如果其工作負荷減少，引擎本身就會受到嚴重毀壞。最後，閥的傳動裝置的連接部分不能是剛性的，因為要使引擎啟動或停止，必須用手來控制它的慣性和閥門的工作。

　　要對瓦特的這種閥門裝置的設計以及通過實踐對它進行的改進加以解釋，那就需要繪製一系列的圖表，還不知要涉及多少技術上的細節。這裡，我們僅介紹一下瓦特經常提到的那個「時鐘裝置」，這種裝置是根據當時鐘錶製造行業中用在時鐘上的那些管報時的齒輪，或者叫做司行輪的設計演變而來的，因而它的部件名稱也都用了鐘錶匠的術語。因此，控制杆上的樞軸被稱為「芯軸」，而用來控制閥門在所需要時間內張開的那個杠杆鎖扣裝置，則被叫做「擒縱器」，毫無疑問，當瓦特作為儀器製造工匠的時候，他已掌握了某些與鐘錶製作密切相關的知識，所以，當他在設計發動機閥門裝置時，就能充分利用那些知識。

　　這裡要適當提一下噴射閥的控制問題。這個閥門的作用是調節噴進排汽管裡冷卻廢氣用的冷水。這種閥門是根據在康沃爾的紐科門式引擎上最先採用的水力制動裝置仿造的。讓水流進裝在樞軸上的一個開口箱裡，同時通過一個起重量平衡作用的杠杆和合適的連接件，使這個水箱保持在水平位置。

　　當一定量的水流進這個水箱裡的時候，其重量就超過了平衡重量，水箱便翹起來，使裡面的水流出，從而將閥門打開。通過調整流進水箱的水量，就可以改變閥門啟閉時間的長短，瓦特後來對這種原始卻有效的裝置進行了改進，但是裝配工們根據經驗很快就發現，這種噴射閥的自動控制裝置用在複動式引擎上，就不再有必要了。由於每分鐘的排汽次數增加了一倍，因此最好是連續不斷地向排汽管裡噴水，在引擎開動的時候，可以根據需要用來調節噴水量，但決不能完全斷水。

　　在這家製造發動機的企業剛成立時，曾試圖使用克裡山煉鐵廠的鐵在索荷鍛造活塞杆，但沒有成功。在當時還不可能用一塊鐵坯生產出這樣的鍛件來，而必須把很多小鐵條焊接在一起，當時稱為「束鐵」，因此要付出大量的勞動力。每次活塞杆被重新加熱時做進一步焊接，那麼原先焊接的部分就會裂開。博爾頓得出的結論是，這種鐵是不適用的，但也有可能與技術不當有很大關係。從此以後，活塞杆或者是坎伯蘭的錫頓鐵廠生產，或者是由倫敦的一位制錨匠用瑞典鐵製作的。

　　儘管實際上一台發動機只有很少一部分是在索荷製造的，甚至連定購各種部件也由用戶自己負責，但是在所有的部件運到安裝的地點之前，仍然要做大量的工作和克服許許多多的困難。首先，必須向不同的供應廠商提供圖紙和模型，其次是在各供應廠商把部件做好之後，要安排運輸。可能耽擱的時間會長得令人失望，部件可能在運轉過程中丟失或損壞，還可能把定貨單送錯，張冠李戴，往往弄得裝配工迷惑不解。由伯沙姆運輸大型汽缸，始終是一個最大的難題。前面已經提到過，在切斯特廷唐礦裝船運送那個汽缸時，遇到了困難。大型鑄件只能靠數輛馬車來緩慢地拖運，由於道路坎坷，蜿蜒數裡，所以是人困馬乏，艱辛無比。

　　伯沙姆的人員在凡是能夠這樣做的地方，都寧可動用他們的馬車將汽缸拖運到目的地，而不願靠海運或河運。這看起來似乎是種難以理解的選擇，但從一位職員于1791年在伯沙姆寫給博爾頓和瓦特的一封關於向伯明翰運送汽缸的信中，則清楚地說明了此事的原因，博爾頓和瓦特曾明確建議汽缸要從普雷斯頓布魯克通過運河運到伯明翰，但那位職員卻答覆說：「上次為奧克爾山製造的那台汽缸，是由我們的馬車送去的，把它卸在安裝的現場附近。這台汽缸也可以這麼辦……把一台汽缸從馬車上卸到軟地上是沒有危險的，但在普雷斯頓布魯克卻不是這樣，我相信與其使用他們的吊車還不如將汽缸從馬車上卸到那裡。」他這樣寫，顯然是出自沉痛的教訓。

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