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小说旗 > 历史军事 > 我为华夏打江山 > 第192章 盘根法
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夏淮安离开电力研究所,顺道又去看看杨三郎的蒸汽机械研究院。

他刚踏入研究院的大门,就听见一阵急促的“嗤——嗤——”声,伴随着金属摩擦的尖锐响动。几名工匠正围着一台半人高的铜铁机械忙碌着,汗水顺着他们黝黑的脸颊滑落,滴在烧红的铁件上,瞬间蒸发成白烟。

“东家来了!”杨三郎从人群中挤出来,脸上沾满煤灰,却掩不住眼中的兴奋。他胡乱擦了擦手,拽着夏淮安的袖子就往里走,“东家,这次真的快要成了!”

夏淮安走近那台机械——它由铸铁底座、铜制锅炉、黄铜活塞和一系列连杆齿轮组成,结构粗糙却透着工业的力量感。锅炉下方的炉膛里,煤炭烧得通红,热浪扑面而来。

“这是第一百零七号模型机?”夏淮安蹲下身,手指轻轻抚过气缸外壁,触感滚烫。

“对!”杨三郎的声音因激动而微微发颤,“前面的试验中,蒸汽机不是漏气就是炸缸。这次我们换了高碳钢!”他敲了敲气缸,“您看,这钢是用坩埚炼的,硬度比普通铸铁高了三成!”

夏淮安点点头。高碳钢的淬火工艺是杨三郎和赵铁匠等人半年前摸索出来的——将铁水与木炭粉在石墨坩埚中高温熔炼,得到含碳量更高的钢水,再迅速冷却硬化。这种钢更耐高压,但脆性也大,容易开裂。

“活塞的气密性怎么解决的?”夏淮安问道。气缸与活塞的缝隙一直是漏气的关键问题。

杨三郎咧嘴一笑,露出被煤灰染黑的牙齿:“用盘根法!”

他蹲在蒸汽机气缸旁,粗糙的手指轻轻拨弄着活塞杆与气缸连接处的填料函。他取出一根浸油的麻绳,在阳光下细细端详——麻绳呈现出深褐色,表面泛着油润的光泽,这是用亚麻籽油和石墨粉反复浸泡、晾晒后的成品。

“东家,您看这盘根法!”杨三郎介绍道,“活塞的材料,又要求气密性好,又要求能耐高温、高压,还能反复使用,咱们试了几十种材料都搞不定,最后,咱们还是在巴贡郡的一位盐工头子那里得到了启发,他们打深井,抽提卤水时,用的是浸油麻绳密封!”

他熟练地将麻绳一圈圈缠绕在活塞杆上,动作精准如老匠人编筐。每绕一圈,就用铜制压盖轻轻压实,确保麻绳紧密贴合金属表面。

“麻绳要预先浸透油料,”杨三郎边操作边解释,“亚麻籽油能让麻纤维软化膨胀,填满金属表面的微小凹槽;石墨粉则是润滑的关键——”他捏起一撮黑色粉末撒在麻绳上,“石墨耐高温,就算气缸烧到烫手,它也不会黏结失效。”

缠绕五圈后,杨三郎用特制的黄铜填料压盖将麻绳压紧。压盖内侧车出细密的螺旋纹路,旋紧时会产生均匀的径向压力。

“最妙的是这麻绳的‘自适应性’!”他兴奋地拍打气缸外壳,“活塞运动时产生的震动会让麻绳纤维自动调整位置,磨损的部分会被新露出的纤维补上。”说着他启动蒸汽机,活塞开始往复运动,而填料函处仅渗出几缕若有若无的白雾——相比此前喷涌而出的高压蒸汽,密封效果提升了十倍不止。

夏淮安伸手摸了摸填料函外壳,触感温热却不烫手。他若有所思:“使用寿命如何?”

“咱们试过了,连续运转多日都无需更换!”杨三郎竖起两根手指,“咱们在麻绳芯里加了细铜丝——”他剪断一截旧盘根展示断面,果然可见几根铜丝如骨架般贯穿其中,“铜丝既增强韧性,磨损后产生的金属碎屑还能与石墨形成更致密的润滑层。”

突然,气缸压力骤升,一道蒸汽从压盖缝隙激射而出。杨三郎却不慌不忙,掏出扳手将压盖多旋半圈。

“您瞧,这就是盘根法的另一重优势!”他指着瞬间止漏的接口,“传统铸铁密封一旦失效必须停机拆解,而咱们只需紧一紧压盖就能继续工作!”

“就算以后麻绳老旧了需要更换,工作量也不大。”

杨三郎抹了把汗,黑脸上泛起自豪的红光:“东家,有了这法子,蒸汽机总算能稳定运转了!虽然热效率还是低,但至少不会三天两头漏气停工!”

夏淮安凝视着那圈不起眼的麻绳,仿佛看到了工业文明的齿轮正由此缓缓转动。他并不知道,盘根密封正是早期蒸汽机的经典方案,虽然效率不如后世的金属活塞环,但在这个时代已是重大突破。

“果然劳动人民的智慧是无穷的!”夏淮安心中感叹。只要知道了基本原理,经过反复的实验,劳动人民总能用有限的甚至是常见的材料,创造出一个个不可思议的巧妙方案,解决一个个难题。

当年困扰瓦特多年的活塞气密性问题,原来答案早就藏在巴贡郡盐工抽提卤水的装置上。

“试试看?”杨三郎搓着手,眼中满是期待。

夏淮安颔首。杨三郎立刻冲工匠们喊道:“加煤!加压!”

两名壮汉抡起铁锹,将优质无烟煤填入炉膛。鼓风机“呼呼”作响,火苗瞬间蹿起半尺高。锅炉内的水逐渐沸腾,压力表指针缓缓爬升——这是夏淮安设计的简易气压计,一根弯曲的铜管中灌入水银,通过液柱高度换算压力。

“压力到三个大气压了!”一名工匠高喊。

“开阀!”杨三郎下令。

“嗤——轰!”蒸汽猛然冲入气缸,推动活塞向外运动,连杆带动飞轮开始旋转。起初缓慢,但随着蒸汽持续涌入,转速逐渐加快,最终稳定在每分钟二十转左右。飞轮带动传动轴,通过齿轮组将动力传递给一个悬空的轴承铁轮。

铁轮快速的转动起来。

“成了!”工匠们欢呼起来。

夏淮安却盯着压力表——指针在剧烈波动,说明蒸汽利用率极低。他伸手摸了摸锅炉外壁,烫得缩回手指。

这台模型机,虽然成功让煤燃烧的热能催动蒸汽,并通过活塞推动了拉杆和齿轮传动,能基本达成蒸汽机的条件,但热效率太差,烧这么多煤,才输出这点动力。

杨三郎的笑容僵在脸上:“是……锅炉的热损失太大,蒸汽在管路里也冷凝了不少。”他挠了挠头,“我们试过用石棉布包裹管路保温,但效果有限……”

“接下来有什么改进的想法?”夏淮安问道。

“冷凝是致命伤。”杨三郎沉思道,“蒸汽进入气缸后温度骤降,部分直接液化成水,不仅浪费热量,还会产生‘水锤’冲击活塞。”他指向气缸底部的一个小阀门,“这里可以加个东家提过的冷凝器,让废蒸汽在此凝结成水,同时回收部分热量。”

“冷凝器?”夏淮安瞪大眼睛:“我只是知道有这么个元件,但具体加在哪里,怎么用,我可一窍不通。”

“对,我们小组讨论了很多次,打算制造出一个钢制空心夹层,外壁用冷水循环冷却。”杨三郎捡起炭笔,在记事簿上画了个草图,“蒸汽从气缸排入冷凝器,冷凝成水后通过真空泵抽回锅炉,循环利用。这样能减少九成的新水消耗,还能提高热效率。”

夏淮安如获至宝,说道:“冷凝器是个好东西,你们多尝试尝试,以后其他装置都可能会用上。”

杨三郎点点头,继续道:“另外,我觉得锅炉可以改成多管式——把单一大火管换成几十根细钢管,增大受热面积。燃烧室也要优化,加装通风隔板,让煤充分燃烧。”

随行众人听得入神,有人忍不住问:“东家,这机器真能用来拉车、推磨吗?”

“何止!”夏淮安笑道,“将来咱们要造更大的蒸汽机,驱动纺纱机、锻锤、矿车,甚至装在船上、车头!”他拍了拍杨三郎的肩膀,“三郎,这台模型虽然粗糙,但已是划时代的突破。接下来要解决三件事——提高热效率、标准化零件、量产小型化。”

杨三郎重重点头,眼中燃起斗志。