由於煤炭現在主要還是從朝鮮進口,加上蒸汽機的功率還不高,導致其至今在永明鎮還沒有推廣開來。
除了冬季河麵冰封,水車無法運轉之時,工廠會使用蒸汽機外,
春夏秋三季,工廠都是在使用水力驅動機器進行生產。
所以徐光啟去年五月與沈有容、沈世魁、鶴放道人一起來訪時,並沒有看到蒸汽機。
直到過冬時,他才第一次看到了運行中的蒸汽機,當時就奉為至寶。
李國助原本是把雙向汽缸的發明寄托在王徵身上的。
至於徐光啟能來永明鎮工作,則是完全出乎了他的意料。
於是李國助又希望徐光啟能夠發明雙向汽缸。
可惜徐光啟去年琢磨了一個冬天,都沒有什麼突破性的進展。
對此李國助雖然有些失望,但並沒有對徐光啟失去信心。
他覺得徐光啟是個通才,未必擅長機械設計。
不像王徵專精於機械設計,且實踐經驗更豐富。
不過他還是堅信,徐光啟是有能力給蒸汽機帶來一些突破的。
“唉——目前還是覺得提升氣密性是唯一的辦法呀。”
徐光啟無奈地歎息道,
“奈何永明學會已經在現有的技術條件下把氣密性做到了極致。”
“若要繼續提升氣密性,除非能想到更好的辦法。”
“可惜老朽至今也沒有什麼頭緒呀。”
蒸汽機的氣密性提升直接關係到其效率和實用性。
但這同時也是一個漫長而關鍵的工程技術演進過程,跨越了近兩百年的時間。
在原本的曆史上,它的發展經曆了早期階段、精密鏜床、軟填料密封、金屬活塞環、氣缸蓋與閥門密封、材料與製造工藝的持續進步、高壓蒸汽時代的推動七個階段。
早期低效階段伴隨著紐科門蒸汽機的興衰。
1712年,托馬斯·紐科門成功建造了第一台真正實用的大氣式蒸汽機。
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此時的氣密性極差,主要依靠活塞頂部澆水或塞軟物,效率不到1。
這個低效、低氣密性的階段持續了約60年,直到瓦特改良了紐科門蒸汽機。
精密鏜床的出現,是蒸汽機氣密性提升的一個關鍵轉折點。
1774年,約翰·威爾金森發明了用於加工大炮的精密鏜床,並將其應用於加工蒸汽機氣缸。
這台鏜床能加工出內壁更圓、更光滑、尺寸更精確的氣缸。
氣缸內壁的幾何精度大幅提高,為與活塞的緊密配合奠定了基礎。
瓦特敏銳地認識到這項技術的重要性,
他的分離冷凝器設計需要更好的氣密性才能體現優勢。
威爾金森的鏜床為瓦特蒸汽機的成功商業化提供了關鍵技術支持。
軟填料密封階段伴隨著瓦特對紐科門蒸汽機的改進。
認識到僅僅依靠水封或塞軟物不夠可靠,瓦特在活塞上設計了填料函結構。
在活塞杆穿過氣缸蓋的地方設置一個環形腔室,叫做填料函,
填入油浸的麻繩、棉線、石棉繩等軟質、有彈性的材料,叫做填料。
通過壓蓋將這些填料壓緊在活塞杆周圍,形成密封。
填料具有自潤滑性和一定的彈性,能適應活塞杆的運動並填充微小間隙。
比之前的臨時密封更可靠、更持久,可維護,可更換填料,
顯著減少了活塞杆處的蒸汽泄漏。
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