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《瓦特與茶壺的故事》
著名的《瓦特與茶壺的故事》中說:瓦特小時候有一次看到火爐上燒的水開了,蒸汽把水壺蓋頂開,瓦特把壺蓋放回去但很快又被頂開了。瓦特就這樣不斷地把壺蓋放來放去想找出為什麼,後來瓦特意識到是蒸汽的力量,由此引發了他對蒸汽的興趣並導致了蒸汽機的發明。這個故事是真的嗎?
瓦特其人
1736年1月19日,詹姆斯·瓦特出生於蘇格蘭格拉斯哥附近,克萊德河灣上的港口小鎮格林諾克。瓦特的父親是熟練的造船工人並擁有自己的船隻與造船作坊,還是小鎮的官員。瓦特的母親出身於一個貴族家庭並受過良好的教育。
瓦特17歲的時候,母親去世了,而父親的生意開始走下坡路。1755年瓦特離開蘇格蘭,到倫敦尋求儀器製造匠的培訓。1757年,格拉斯哥大學的教授提供給瓦特一個機會,讓他在大學裡開設了一間小修理店。
蒸汽機的研發之路
1757年格拉斯哥大學任命瓦特為其正式「數學儀器製造師」,並在校園裡安排了一個車間。瓦特在朋友羅賓遜教授的引導下,開始了對蒸汽機的實驗。他堅持實驗並且閱讀了所有他能找到的有關蒸汽機的材料。
1763-1765年瓦特在修理紐科門泵時,發現了冷凝器效率很低的問題,1765年,瓦特取得了關鍵性的進展,他想到將冷凝器與氣缸分離開來,使得氣缸溫度可以持續維持在注入的蒸汽的溫度,並在此基礎上很快建造了一個可以連續運轉的模型。這之後,瓦特與博爾頓開始了合作。與博爾頓的合作,使得瓦特得到了更好的設備資金以及技術上的支持,特別是在加工製造工藝方面。新型蒸汽機製造的一個主要困難在於活塞與大型氣缸的密合,這個問題最終被他們公司的工程師約翰·威爾金森解決(威爾金森在改進加農炮的製造時提出了一種新的精密鏜孔加工技術,可以用於蒸汽機的製造)。
1774年瓦特將自己設計的蒸汽機投入生產。
1776年博爾登-瓦特蒸汽機在波羅姆菲爾德煤礦首次向公眾展示其工作狀態。
1776年,終於第一批新型蒸汽機製造成功並應用於實際生產。
在之後的5年中,在博爾頓的要求下,瓦特開始繼續研究如何將蒸汽機的直線往復運動轉化為圓周運動,以便使得蒸汽機能為絕大多數機器提供動力。一個顯而易見的解決辦法是通過曲柄傳動,但是該項專利所有人,約翰·斯蒂德要求同時分享瓦特此前的分離冷凝器的專利,這一要求被瓦特堅決地拒絕了。
1781年,瓦特公司的僱員威廉·默多克發明了一種稱為「太陽與行星」的曲柄齒輪傳動系統,並以瓦特的名義成功申請了專利。這一發明繞開了曲柄專利的限制,極大地擴展了蒸汽機的應用。之後的6年裡,瓦特又對蒸汽機作了一系列改進並取得了一系列專利:發明了雙向氣缸,使得蒸汽能夠從兩端進出從而可以推動活塞雙向運動,而不是以前那樣只能單向推動;使用節氣閥門與離心節速器來控制氣壓與蒸汽機的運轉;發明了一種氣壓示工器來指示蒸汽狀況;發明了三連杆組保證氣缸推桿與氣泵的直線運動。由於擔心爆炸的危險以及洩露問題,瓦特的早期蒸汽機都是使用低壓蒸汽,後來才引進了高壓蒸汽。所有這些革新結合到一起,使得瓦特的新型蒸汽機(聯協式蒸汽機)的效率是過去的紐科門蒸汽機的5倍。
1782年瓦特的雙向式蒸汽機取得專利,同年他發明了一種標準單位:馬力。
1782年,韋奇伍德在伊特魯裡亞陶瓷廠大規模採用博爾頓——瓦特鑄造廠生產的聯協式蒸汽機和伯明罕廠生產的動力工具機,進行機械化陶瓷生產。
1784年,瓦特對聯協式蒸汽機進行了改進,增加了一種自動調節蒸汽機速率的裝置,使它能適用於各種機械的運動。從此之後,紡織業、採礦業、冶金業、造紙業等工業部門,都先後採用蒸汽機作為動力。
1785年以後,瓦特改進的蒸汽機首先在紡織部門投入使用,受到廣泛歡迎。
1794年,瓦特與博爾頓合夥組建了專門製造蒸汽機的公司。在博爾頓的成功經營下,到1824年就生產了1165臺蒸汽機。瓦特與博爾頓取得了很大成功,也賺到了不少錢。
正如其它很多重大發明一樣,關於瓦特是否是一些蒸汽機相關的專利的發明者上一直有很多爭議。從1780年左右,瓦特開始採取措施,對一些聽說到的別人的主意預先提請專利,以保證蒸汽機的整體發明屬於自己並防止其他人介入。有人認為瓦特不允許其僱員威廉·默多克參與其高壓蒸汽機的研製,從而推延了該項發明的產生。據說瓦特還曾阻撓其它一些非自己專利的蒸汽機的發明與推廣,並認為用蒸汽機來推動車輛是不可能的事情。但對於其中最重要的分離式冷凝器,毫無爭議是由瓦特最早提出並獨自發明的。
這樣說來,蒸汽機是瓦特發明的嗎,你怎麼看?