片刻之后,徐光启突然继续画起了草图,
却是放弃了即将画完的第四幅,直接去画第五幅了。~微_趣-晓*说¢ *蕪\错!内\容·
而且这次画图的速度比画第四幅快的多,寥寥几笔就勾勒出了风箱的内部结构。
李国助拿这幅图与第四幅图对比了一下,简直就是跃进,几乎看不出推演的过程了。
不过画完第五幅草图后,徐光启盯着它出神了好一阵子,又在旁边画起了第六幅草图。
这次画的慢了许多,连线条看起来都比之前笔直了不少,毕竟画草图是用不着尺规的。
等他画的七七八八后,李国助发现其明显是在第五幅草图的基础上继续推演。
不过这幅图与第五幅图的差别并不在汽缸结构,而是在阀门系统之上。
第五幅草图实际上并非汽缸结构图,而是风箱结构图。
而第六幅草图明显是双向汽缸结构图,其阀门结构比风箱复杂不少。
瓦特蒸汽机的阀门是主动配汽滑阀。
其运动由主机的运动精确驱动和同步,决定了蒸汽机的效率、功率和运行特性,需要承受高温高压蒸汽。
风箱阀门是被动单向阀,俗称瓣阀。
其开闭完全依赖腔室与外界或腔室间的压差和重力,
结构极其简单,仅确保空气单向流动,承受低压常温空气。~优¨品,暁\税′王· \勉~肺^悦¨犊,
不过徐光启显然还没有意识到这一点,他在草图上画的依然是瓣阀,
只是与风箱相比,他画的瓣阀要复杂一些,明显是脱胎于廉司南机。
主要是因为蒸汽机用的是金属材料,不是风箱用几片小皮革就能充当阀门的。
蒸汽机的阀门通常是金属板,还要配上弹簧辅助复位。
李国助不知道这样行不行,毕竟瓦特蒸汽机用的可是主动阀。
不过瓦特蒸汽机也不是一开始就用的主动阀。
瓦特蒸汽机的早期原型机,主要用的还是被动阀。
但这个原型机还是纽科门机那种单作用结构。
毕竟瓦特最初的改进聚焦于分离冷凝器,解决纽科门机汽缸反复冷却加热的热效率损失问题。
在最早的试验模型和初期单作用设计中,活塞仅向上做功,向下靠重力和气压差复位,
瓦特沿用了类似纽科门的被动重力阀,操作仍需人工或简单杠杆控制。
此时主要矛盾是冷凝效率,尚未实现“膨胀做功”和“双作用”。
被动阀足以控制“蒸汽进入”和“真空形成”的基本循环。!q\d?h~b_s¢.!c?o,m\
瓦特在1769年专利中首次描述了蒸汽膨胀原理。
在活塞部分行程后切断蒸汽供应,利用蒸汽膨胀继续做功。
这彻底颠覆了阀门需求:
一是精确切断,必须在活塞行程的特定位置精准关闭进汽阀。
被动阀依赖重力关闭,无法控制关闭时机,响应太慢。
二是同步性,切断时机需严格同步活塞运动,人工操作或简单机械无法满足。
为了满足上述需求,瓦特意识到必须开发一种由机器自身运动驱动,与活塞位置精确联动的阀门控制系统。
这催生了主动配汽机构的原型,如使用凸轮或杠杆联动。
而双作用气缸的发明,对主动配汽机构起到了推动作用。
双作用要求蒸汽交替进入活塞两侧腔室,每个行程都需要,
精准控制两套独立的进汽/排汽阀门,维持两侧阀门动作的严格协调与同步。
面对这种需求,被动阀彻底失效,完全无法应对这种复杂度,
无法精确控制四个阀门的开闭时序,
无法实现两侧阀门在活塞换向时的瞬间切换。
重力阀响应速度跟不上高速运行需求。
双作用设计直接推动了滑阀的完善和普及。
单个滑阀通过偏心轮-连杆机构与主轴联动。
滑阀的往复运动自动、同步地控制汽缸两侧的进汽和排汽通道切换。
纯被动阀在双向汽缸上面临无法克服的根本性缺陷。
因其需要四组阀门在高速下精确同步切换,且依赖膨胀做功提升效率。
被动阀在时序控制、响应速度、密封性上的缺陷,会导致效率崩塌、运行不稳定甚至机械损坏