第三十一章 蒸汽机

作品:《从原始到先进

    对于制造蒸汽机的想法夏芸早在几个月之前就已经有了,不过其零件早就已经制造好了大部分,现在自己可以去将蒸汽机组装起来,好看一下这个蒸汽机到底有没有作用?

    其实蒸汽机的结构还算是比较简单的了,最复杂的部分也就是活塞反复运动的部分的,这一点倒还是比较简单,还用不上给这部蒸汽机加装曲轮轴用类似于火车轮子一样的结构就行了。

    想到便做几个月前的各种零件早已做好,这一台简易的蒸汽机功率虽然没有多大,但是为一架车床提供动力那是绰绰有余的了。

    而车床现在也需要一个非常稳定的动力来源,因为现在的车床依靠的动力来源基本上还是风力和畜力这两种能源,显然这两种能源都不稳定而且不持续,并不是很适合用来作为基础的动力来源。

    所以这个时候这些蒸汽机就是重中之重了,而对于这一部简易的蒸汽机来讲,最复杂的部分就当属气缸还有活塞了。

    气缸在制造的过程当中被分成了两部分,直接用生铁进行铸造,为了使气缸的结构强度高一点这些气缸的厚度都在两厘米左右,反正防现在的子弹是没什么问题的了。

    随后最让人头痛的便是活塞了,活塞你可以把它叫做气顶,按照夏芸在脑海当中构造出来的模型来看,活塞在气缸当中受到蒸汽推动的影响,向前作直线运动经过了一段距离之后来到了气缸最前面的位置。这个时候预留在气缸前半部分的孔洞开始释放蒸汽,而蒸汽机蒸汽的输送有两根管道组成,两根管道分别被接在蒸汽机的前半个气缸和后半个气缸上面。

    当活塞被推到顶的时候触动位于前方的机关,后面推动活塞进行直线运动的管道停止输送蒸汽,前方的机关在被触发之后气缸前部分的蒸汽管道开始输送蒸气,将活塞推至原本的地方如此一来便是一个往返运动。

    但是夏芸觉得这样做的难度实在是太大了,就是前方的那个机关的触动,由于现在加工的零件精度没有多高所以可能一个操作不好,就会导致这个蒸气机全面崩盘。

    所以再三的思索了一番后夏芸决定还是采用曲轮轴的方式带动两个活塞进行反复运动,这样结构还相比较简单一些。

    想到便做对于制造曲轴的办法夏芸想到的第一个办法自然就是浇铸,所以立马就去找到了一个木匠让他按照自己的吩咐先将曲轴的大概样貌雕刻出来,最后再将这个木制的曲轴放到沙箱当中当作模具,最后再进行浇铸。

    不过现在的铸造自然不可能是之前那样的了,之前在进行铸造的时候,其铸造过程都只是在一个平面上进行的,但是对于曲轮轴来讲这样做的话,显然不太可能实现。

    所以夏芸单独的让木匠做了两个箱子,对的没错夏芸这一次就是打算用沙箱进行铸造,沙箱总共分为上下两个部分能够铸造一些形状比较复杂的零件。

    当然用来铸造的砂土也要选好,沙土由于没有那么好的条件,所以夏芸选用的是来自于河里面的河沙,再将河沙经过了几道过滤之后得到了比较细的细沙。

    然后再在这些细沙当中掺杂了少部分粘土,最后再将这些用来铸造的沙土一层一层的铺到沙箱当中的时候,还在这些沙土上面洒的水让其强度增强一点。不然的话,你将零件放到里面去印一下,把上层部分的沙箱一抬出来直接就散架了。

    就这样这两个沙箱就已经足足花费了夏芸整整一天的功夫这其中还包括选沙和选泥土,最终在完成之后木匠那边还在继续的干着夏芸给他的活。

    现代的内燃发动机所使用的曲轴绝大部分都是用碳素结构钢和球墨铸铁浇铸而成的,当然夏芸现在没有那么好的条件,只能直接用生铁进行铸造了。

    就在这几天木匠还在雕刻模型的时候,夏芸已经开始想到了蒸汽机的另外一种可行方案,首先也是需要一个气缸或许可以加上一个蜗轮增压,但首先得要这个气缸的结构强度扛得住才行。

    而这个气缸将蒸气转化为机械能主要依靠的是放置于气缸当中的涡轮,蒸气在经过蜗轮增压之后驱动涡轮旋转起来,借此产生动力。这样也就不用去造曲轴了,直接就可以将其转换为机器使用的能量!

    但是这样也有一个很大的问题,像这样的设施往往一般都是船上的大功率蒸汽机所采用的,而船上所使用的蒸汽机功率可要比自己要求的小型蒸汽机要大得多。

    而且现在的技术也不怎么成熟,怎么可能制造得出涡轮嘛,难道又要采用铸造的方式?夏芸仔细沉思了一番,发现这好像比制造曲轴还要麻烦,而解决了这两个问题后最大的一个问题就是密封的问题了。

    密封的问题是最让夏芸感到头痛的问题,因为现在没有橡胶,橡胶还在美洲呆着呢。

    虽然说可以合成橡胶但是夏芸现在没有那个条件啊,要知道合成橡胶基本上都是在大型的化工厂当中进行的,就以夏芸目前这个小作坊来讲,压根儿就不用想了。

    好在夏芸想到了另外一个办法来解决密封的问题,首先就是丝绸了将一层一层的丝绸堆叠在一起,然后将其缝在一起最后形成了一个密封圈。就是不知道这个密封圈到底作用有多大了,反正聊胜于无吧,现在手上也没有其他的材料。

    做好了密封圈之后还有一个比较大的问题,那就是活塞的问题了,活塞的话如果用钢铁进行制造密封性能肯定是一大问题。所以在想了半天之后夏芸这才决定干脆活塞前面半部分用木头制作算了,反正设计之初也没有考虑到其寿命,而且木头也便宜大不了用个一两天换一个就是了。

    又过了好几天后终于木工将制作好了的曲轮轴交到了夏芸手上,其他的各种零件也在夏芸的督促之下完成了,锅炉也是分上下两个部分的中间用简易的丝绸密封圈进行密封。

    当然丝绸当中还被夏芸掺杂了一些鱼漂胶以此来增加丝绸的耐用程度,不过耐不耐用就得看之后的使用情况是怎么样的了。

    锅炉还算是比较简单也就只是烧开水而已,所以在上面留了一个向里面灌水的地方,随后便将整个锅炉密封了起来。

    蒸气通过两根管道进行运输两根管道分别连接着两个气缸,为了安全起见这些管道都是夏芸好不容易花费了大功夫铸造出来的,虽然非常耗费材料但是其结构强度还是基本有保障的。

    估计这一个小锅炉还办不到成为炸弹的样子吧,管道的结构和气缸的结构略有些相似,两根管道之间采用螺栓连接管道之间还夹杂着用丝绸制作的密封圈,以此确保不会出现漏气的现象!

    再将管道组装完成之后终于轮到了气缸的组装,由于换了一个设计思路的原因,所以之前的结构直接就被夏芸给抛弃掉了。

    现在的气缸直接就是一个圆筒,只不过在顶上留下了一个用来接通蒸汽管道的口子,接下来就简单了。

    至于实现活塞的往返运动也相当简单,活塞进行运动的时候被蒸气推动推动到底部的时候,会触动一个机关关闭掉这一个活塞运动到底部的蒸汽管道。随即蒸气会从气缸底部的孔洞散掉,另外一边活塞运动下来再将这边的活塞推动上去,最后连杆在触动机关打开开关释放蒸气如此一来一个冲程就完成了。