蒸汽機在將作監的工坊裡晝夜不息地轉了七天。
七天後,陳睿下令停機,那台不知疲倦的機器已經累計運轉超過一百個小時。
待冷卻後,工匠們圍在機器旁仔細檢查每一個部件,氣缸內壁出現了細微的刮痕,閥門處的泄漏雖然有所改善,但仍在嘶嘶作響。
“氣缸磨損比預想的嚴重。”楊鐵信撫摸著尚有餘溫的氣缸,“活塞與氣缸的間隙還需要。”
趙德全正在拆卸閥門:“杜仲膠墊圈已經完全硬化了,失去了彈性。桐油麻布也被蒸汽衝得七零八落。”
然而冇有人沮喪。
相反,每個工匠眼中都閃著興奮的光。他們七嘴八舌地討論著改進方案,在沾滿油汙的紙上畫著草圖,爭論著該用銅還是用鑄鐵來做新的活塞環。
“這七天值了。”王振山總結道,“咱們知道了哪裡會壞,怎麼壞,接下來就知道該怎麼改了。”
陳睿點頭:“楊師傅,從今日起再鑄造五台同樣規格的鍋爐和氣缸,然後再試著鑄造長寬加大三成的一台,趙師傅你負責改進鑄造工藝,我要氣缸內壁的誤差減到目前的一半。”
“是!”
何明遠這七天輾轉難眠,陳睿交給他的任務,讓他睡不著。
他一直守在閥門旁,記錄著每一處泄漏的變化,嘗試了七種不同的密封材料組合。停機後他拆開閥門準備換上新材料時,他忽然發現了一個有趣的現象。
“伯爺!楊師傅,你們來看!”他叫來正在檢修鍋爐的楊鐵信和一旁的陳睿。
閥門主體的銅鑄件上,與閥芯接觸的密封麵,出現了細微的變形。
不是磨損,而是像被輕微壓潰後重新貼合的形狀。
“這是怎麼回事?”楊鐵信眯起眼睛。
“熱脹。”何明遠聲音有些激動,“伯爺說過銅遇熱會脹,遇冷會縮。加熱時閥芯會把密封麵壓得更貼合一些。”
他取來卡尺測量:“伯爺您看,這裡的間隙比第一天小了半絲。”
半絲,不到一根頭髮粗細,但在高壓蒸汽麵前,這就是泄漏與密封的區彆。
“我有個想法。”何明遠語速加快,“如果我們先用機床把閥芯和密封麵加工到儘可能平整,裝配時留出適當的間隙。等機器運行加熱後,銅件受熱膨脹,間隙就會自動變小,甚至可能完全閉合!”
陳睿微微點頭,楊鐵信眼睛一亮:“有道理!那密封材料呢?”
何明遠從懷裡掏出一塊灰白色的織物:“這是前日去將作監庫房翻到的,叫火浣布,據說是用石棉織成,不怕火燒。我試過,它本身很脆,但用鬆脂浸泡後就不一樣了”
他將布條在蠟燭火焰上掃過,布條冇有燃燒,隻是微微發黑:“您看,不怕火。而且鬆脂遇熱會軟化,正好填補縫隙。”
幾人對視一眼,立刻動手實驗。
楊鐵信讓車工加工了一對新閥門,車刀把密封麵磨得光亮如鏡。火浣布用鬆脂反覆浸泡三遍,裁成墊圈。裝配時,何明遠特意把閥芯的壓緊彈簧調鬆了一分。
翌日清晨,新閥門裝上了還在溫爐的機器。
蒸汽壓力逐漸升高,安全閥開始噴氣。陳睿推動操縱桿。
這一次,蒸汽湧入管道的聲音更加低沉、飽滿,那惱人的“嘶嘶”泄漏聲幾乎消失了。
機器運轉了一個時辰,何明遠把溫度計放在閥門外殼上:“溫度比昨天低了至少二十度。”
因為泄漏少,蒸汽浪費少,能量都用在推動活塞上了。
陳睿仔細聽了半晌,臉上露出笑容:“好!這個改進,至少把效率提高了三成!”
他轉向何明遠:“這兩項改進,利用銅的熱脹冷縮特性進行自密封,以及火浣布鬆脂密封墊都記在你的名下。將作監會為你請功。”
何明遠的臉漲得通紅,想說什麼,卻被陳睿擺手製止。
“技術之道,就是靠這樣一點一滴的積累和改進。”
陳睿看著圍攏過來的工匠們,“今日何明遠找到了方法,明日可能就輪到你們中的某一位。在將作監,有功必賞,有才必用。”
掌聲響起。不少年輕工匠看著何明遠,眼中滿是羨慕和憧憬。
半個月後,五台新的蒸汽機組裝完畢。
將作監的工坊裡,六台蒸汽機排成一列,飛輪轉動時發出的轟鳴聲震得屋頂灰塵簌簌落下。
工匠們已經能熟練地操作這些機器,甚至開始嘗試並聯兩台機器共同驅動一個更大的飛輪。
陳睿知道,是時候邁出下一步了。
他回到了懷德坊的宅邸,閉門謝客。書房裡,巨大的桌案上鋪開了十幾張半人高的圖紙。
第一張圖紙上,畫著一個龐大的鍛錘。
水力鍛錘需要依靠水力驅動,而水力受季節影響,人力拉動鍛錘更不可行。
而陳睿設計的蒸汽鍛錘,直接用蒸汽推動活塞,活塞帶動重達數百斤的錘頭。
圖紙旁密密麻麻標註著尺寸:錘頭重五百斤......
“有了這個,打造盔甲、兵器、農具的話,就不需要水力那麼麻煩了!”陳睿喃喃自語。
他繼續繪製傳動機構的細節:曲軸、連桿、離合器。最關鍵的是一個巧妙的閥門機構。
當鍛錘需要抬起時,蒸汽進入氣缸下部;需要落下時,切換閥門,蒸汽進入氣缸上部,同時下部排氣。
蓉娘汝南過來,見他忙著,也隻是陪他說一陣話,就在院子裡給幾程處默幾個上課。
在臘月二十這天,兩張圖紙完成。
陳睿活動了一下僵硬的脖頸。
除了鍛錘,他還畫了一個更瘋狂的東西,蒸汽機車!
長長的車體,巨大的鍋爐位於中部,氣缸在兩側,通過複雜的連桿驅動車輪。車後掛著煤水車,車前是駕駛室。
活生生一台鋼鐵巨獸!
正好今日李泰、李麗質、李恪,還有程家兩位公子,劉磊劉淼兄妹,蓉娘和汝南,陳東也都在。
給他們一些震撼也好!
走出書房,外麵的光亮有些刺眼,今日冬日暖陽,李泰正在給幾個小的講算數。
“殿下先停一下,我給大家看一樣東西!”