第469章 自动阀门
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当晚，王徵翻开《远西奇器图说》。
这本书他写了二十年，里面记录了他见过的、造过的、听说过的各种机械。
水车、风磨、虹吸、杠杆、滑轮、螺旋。
他翻到齿轮传动那一章。
偏心轮。
他在三十年前设计水力磨坊时用过这个结构。
一个圆轮，轴心不在圆心，而是偏了一小段距离。
当轮子转动时，偏离轴心的部分会推着连杆来回运动。
连杆的运动轨迹，可以用几何算出来。
偏心距越大，连杆的行程越长。
他放下书，拿起笔，开始画图。
与此同时，萨默塞特也在画图。
他在英国时做过类似的实验，用一种带偏心的轴杆来驱动水泵的阀门。
两个人在正堂的方桌前画了两天，画出了两套完全不同的方案。
王徵的方案是偏轮加连杆。
偏轮装在飞轮轴上，通过一根连杆连接滑阀。
偏轮每转一圈，连杆推动滑阀来回滑动一次。
萨默塞特的方案则不同。
他设计的是一种凸轮轴，在轴上开出不同角度的凸起，用这些凸起来控制多个阀门的开闭时序。
“偏轮简单，但时序只有一个，只有开和关。”
萨默塞特用笔点着自己画的凸轮轴：“凸轮可以控制不同阶段，比如进气阀开，排气阀关，或者进气阀关，排气阀开。”
“我可以让阀门在不同的位置有不同的动作。”
王徵皱眉：“你说的这个凸轮，曲面该怎么算？”
萨默塞特愣住了。
他画的凸轮曲面是凭经验画的，大概是个螺旋线的形状。
但具体每一个位置该凸起多少、角度该是多少，他确实没有算过。
“这个...需要后期的试验。”
“那还不如用偏轮。”
王徵把他的图纸推回去：“偏轮的连杆行程可以精确计算。偏心距、连杆长度、滑阀行程，这几个数据用陛下教的几何方法就能算出来。”
“但你的凸轮曲面，怎么算？”
萨默塞特沉默了片刻，不得不承认：“目前暂时算不出来。”
两人争论了两天，图纸画了一大摞，谁也说服不了谁。
薄珏没有参与争论。
他从头到尾都蹲在作坊里，面前是一台木工车床。
车床是他在苏州时自己做的，用脚踏板驱动，皮带带动主轴旋转。
主轴上的卡盘是他亲手打磨的，精度可以车出比头发丝还细的铜线。
但他现在车的是木头。
巴沙木，一种软木，好车，吃刀不吃力。
他先车了一个圆盘，直径三寸。
然后在圆盘上画了一条线，线偏离圆心约莫四分。
他把这条线当成偏轮的轮廓，开始车削。
半个时辰后，第一个木制偏心轮模型完成。
他在偏轮的边缘钻了一个小孔，穿入一根细铜丝，铜丝另一端连接一根小木棍。
他用手转动偏轮，木棍跟着来回移动。
他盯着木棍的移动轨迹，眉头皱了起来。
“行程太短了。”
于是，他把偏轮拆下来，重新画线，这次偏心距加大到六分。
又车了一个，装上。
“这次行程够了，但太慢了。”
薄珏反复调整了不知多少次，把不同偏心距、不同连杆长度的组合全部做出来，一个个试。
每一次他都在偏轮上刻下编号，在记录本上写下对应的行程和速度数据。
第四个模型，偏心距五分二，连杆长八寸，行程八寸五分，太快。
第七个模型，偏心距四分八，连杆长一尺，行程七寸，太慢。
第十三个模型，偏心距五分整，连杆长九寸。
薄珏转动偏轮，木棍来回移动。
行程恰好八寸，速度刚好。
他盯着那根来回移动的木棍，忽然站起身。
徒弟阿福一直蹲在旁边给他递工具，看见他忽然站起来，吓了一跳：“先生，怎么了？”
“成了。”
薄珏说罢，他走到王徵和萨默塞特争论的那张方桌前，把木制偏轮模型放在图纸正中央。
“偏心距五分，连杆长九寸。”
他没有多余的话，拿起炭笔，在原图纸上画了一个新方案。
飞轮的旋转轴上，安装一个偏轮。
偏轮通过连杆连接一个滑阀。
滑阀是一个铜制的扁平滑块，嵌在气缸进气口和排气口之间的滑槽里。
当飞轮转动时，偏轮带动连杆，连杆推动滑阀在滑槽里来回滑动。
当活塞运动到一端时，滑阀正好滑动到进气口打开、排气口关闭的位置。
蒸汽进入气缸，推动活塞向另一端运动。
当活塞运动到另一端时，滑阀正好滑动到进气口关闭，排气口打开的位置。
废汽从排气口排出，冷凝水注入，大气压力将活塞推回。
进气与排气的切换，完全由飞轮自身的旋转来控制。
不依赖于任何人工操作。
王徵盯着图纸，目光从偏轮移到连杆，从连杆移到滑阀，又从滑阀移回偏轮。
他猛地一拍桌子：“就是这个！”
自动阀门机构装机用了两天。
薄珏亲手车制了偏轮和滑阀。
偏轮用锻铁车成，表面淬了火，硬得能刻玻璃。
滑阀用黄铜车成，嵌在滑槽里严丝合缝，抹上一层桐油后，滑动时几乎没有任何阻力。
连杆用熟铁锻打而成，两端各铆一个铜套，套在偏轮和滑阀的销子上。
飞轮轴上新开了一个键槽，偏轮用一枚铁键固定在轴上。
点火前，八个人站在机器旁，各怀不安。
王徵蹲在锅炉前，亲手调整了炭火的分布。
薄珏站在气缸旁，用手转动飞轮，试了试滑阀的滑动是否顺畅。
萨默塞特盯着压力表，嘴里念叨着什么。
宋应星摊开记录本，笔已经握在手里。
张焘站在排气口旁，手里攥着一块抹布，准备随时堵漏。
孙和鼎三兄弟站在最外围，不敢靠太近。
“点火。”
王徵划着火折子，点燃了锅炉下的炭火。
火苗舔着铜底，锅炉里的水开始咕嘟作响。
压力表上的水银柱缓缓上升。
半个大气压。
一个大气压。
一个半大气压。
两个大气压。
......
这一次，不需要人去人工开启。
八个人的目光同时落在那个嵌在滑槽里的黄铜滑阀上。
蒸汽从锅炉里涌出来，顺着铜管冲到气缸进气口。
此刻，进气口还关着。
蒸汽没有进去，压力在管道里憋着，压力表上的水银柱继续上升。
两个半大气压。
然后，偏轮转到了一个特定的角度。
滑阀被连杆推动，滑动了一小段距离。
进气口，竟然自己开了。
当晚，王徵翻开《远西奇器图说》。
这本书他写了二十年，里面记录了他见过的、造过的、听说过的各种机械。
水车、风磨、虹吸、杠杆、滑轮、螺旋。
他翻到齿轮传动那一章。
偏心轮。
他在三十年前设计水力磨坊时用过这个结构。
一个圆轮，轴心不在圆心，而是偏了一小段距离。
当轮子转动时，偏离轴心的部分会推着连杆来回运动。
连杆的运动轨迹，可以用几何算出来。
偏心距越大，连杆的行程越长。
他放下书，拿起笔，开始画图。
与此同时，萨默塞特也在画图。
他在英国时做过类似的实验，用一种带偏心的轴杆来驱动水泵的阀门。
两个人在正堂的方桌前画了两天，画出了两套完全不同的方案。
王徵的方案是偏轮加连杆。
偏轮装在飞轮轴上，通过一根连杆连接滑阀。
偏轮每转一圈，连杆推动滑阀来回滑动一次。
萨默塞特的方案则不同。
他设计的是一种凸轮轴，在轴上开出不同角度的凸起，用这些凸起来控制多个阀门的开闭时序。
“偏轮简单，但时序只有一个，只有开和关。”
萨默塞特用笔点着自己画的凸轮轴：“凸轮可以控制不同阶段，比如进气阀开，排气阀关，或者进气阀关，排气阀开。”
“我可以让阀门在不同的位置有不同的动作。”
王徵皱眉：“你说的这个凸轮，曲面该怎么算？”
萨默塞特愣住了。
他画的凸轮曲面是凭经验画的，大概是个螺旋线的形状。
但具体每一个位置该凸起多少、角度该是多少，他确实没有算过。
“这个...需要后期的试验。”
“那还不如用偏轮。”
王徵把他的图纸推回去：“偏轮的连杆行程可以精确计算。偏心距、连杆长度、滑阀行程，这几个数据用陛下教的几何方法就能算出来。”
“但你的凸轮曲面，怎么算？”
萨默塞特沉默了片刻，不得不承认：“目前暂时算不出来。”
两人争论了两天，图纸画了一大摞，谁也说服不了谁。
薄珏没有参与争论。
他从头到尾都蹲在作坊里，面前是一台木工车床。
车床是他在苏州时自己做的，用脚踏板驱动，皮带带动主轴旋转。
主轴上的卡盘是他亲手打磨的，精度可以车出比头发丝还细的铜线。
但他现在车的是木头。
巴沙木，一种软木，好车，吃刀不吃力。
他先车了一个圆盘，直径三寸。
然后在圆盘上画了一条线，线偏离圆心约莫四分。
他把这条线当成偏轮的轮廓，开始车削。
半个时辰后，第一个木制偏心轮模型完成。
他在偏轮的边缘钻了一个小孔，穿入一根细铜丝，铜丝另一端连接一根小木棍。
他用手转动偏轮，木棍跟着来回移动。
他盯着木棍的移动轨迹，眉头皱了起来。
“行程太短了。”
于是，他把偏轮拆下来，重新画线，这次偏心距加大到六分。
又车了一个，装上。
“这次行程够了，但太慢了。”
薄珏反复调整了不知多少次，把不同偏心距、不同连杆长度的组合全部做出来，一个个试。
每一次他都在偏轮上刻下编号，在记录本上写下对应的行程和速度数据。
第四个模型，偏心距五分二，连杆长八寸，行程八寸五分，太快。
第七个模型，偏心距四分八，连杆长一尺，行程七寸，太慢。
第十三个模型，偏心距五分整，连杆长九寸。
薄珏转动偏轮，木棍来回移动。
行程恰好八寸，速度刚好。
他盯着那根来回移动的木棍，忽然站起身。
徒弟阿福一直蹲在旁边给他递工具，看见他忽然站起来，吓了一跳：“先生，怎么了？”
“成了。”
薄珏说罢，他走到王徵和萨默塞特争论的那张方桌前，把木制偏轮模型放在图纸正中央。
“偏心距五分，连杆长九寸。”
他没有多余的话，拿起炭笔，在原图纸上画了一个新方案。
飞轮的旋转轴上，安装一个偏轮。
偏轮通过连杆连接一个滑阀。
滑阀是一个铜制的扁平滑块，嵌在气缸进气口和排气口之间的滑槽里。
当飞轮转动时，偏轮带动连杆，连杆推动滑阀在滑槽里来回滑动。
当活塞运动到一端时，滑阀正好滑动到进气口打开、排气口关闭的位置。
蒸汽进入气缸，推动活塞向另一端运动。
当活塞运动到另一端时，滑阀正好滑动到进气口关闭，排气口打开的位置。
废汽从排气口排出，冷凝水注入，大气压力将活塞推回。
进气与排气的切换，完全由飞轮自身的旋转来控制。
不依赖于任何人工操作。
王徵盯着图纸，目光从偏轮移到连杆，从连杆移到滑阀，又从滑阀移回偏轮。
他猛地一拍桌子：“就是这个！”
自动阀门机构装机用了两天。
薄珏亲手车制了偏轮和滑阀。
偏轮用锻铁车成，表面淬了火，硬得能刻玻璃。
滑阀用黄铜车成，嵌在滑槽里严丝合缝，抹上一层桐油后，滑动时几乎没有任何阻力。
连杆用熟铁锻打而成，两端各铆一个铜套，套在偏轮和滑阀的销子上。
飞轮轴上新开了一个键槽，偏轮用一枚铁键固定在轴上。
点火前，八个人站在机器旁，各怀不安。
王徵蹲在锅炉前，亲手调整了炭火的分布。
薄珏站在气缸旁，用手转动飞轮，试了试滑阀的滑动是否顺畅。
萨默塞特盯着压力表，嘴里念叨着什么。
宋应星摊开记录本，笔已经握在手里。
张焘站在排气口旁，手里攥着一块抹布，准备随时堵漏。
孙和鼎三兄弟站在最外围，不敢靠太近。
“点火。”
王徵划着火折子，点燃了锅炉下的炭火。
火苗舔着铜底，锅炉里的水开始咕嘟作响。
压力表上的水银柱缓缓上升。
半个大气压。
一个大气压。
一个半大气压。
两个大气压。
......
这一次，不需要人去人工开启。
八个人的目光同时落在那个嵌在滑槽里的黄铜滑阀上。
蒸汽从锅炉里涌出来，顺着铜管冲到气缸进气口。
此刻，进气口还关着。
蒸汽没有进去，压力在管道里憋着，压力表上的水银柱继续上升。
两个半大气压。
然后，偏轮转到了一个特定的角度。
滑阀被连杆推动，滑动了一小段距离。
进气口，竟然自己开了。