5 走向市场

对于瓦特蒸汽机来说，现在是走向市场的时候了。然而，生性谨慎的瓦特，却总想还关起门来做些改进，等到一切都完美无缺的时候，再把它推向市场。而有着商业眼光的博尔顿，却有不同的看法。瓦特的第一台实用发动机的试验结果，使博尔顿大受鼓舞，以至他说服了瓦特在 1775 年夏季设计了两台功率更大的商品发动机。在这两台具有历史意义的机器中，有一台是为约翰·威尔金森在新威里的高炉制造的一种 38 英寸的鼓风机，另一台则是为

本特利公司在蒂普顿附近的布鲁姆菲尔德煤矿制造的一种 50 英寸的抽水机。

约翰·威尔金森为这两台发动机铸造了汽缸，并做了镗削加工。事实上，直到索荷铸造厂于 1795 年投产之前，博尔顿和瓦特的发动机所使用的全部汽缸几乎都是由他负责生产的。威尔金森还为早期的发动机铸造外层汽缸，虽然这些外层汽缸不需要镗孔，他却坚持以规格论价，索取同工作汽缸一样的价钱。这自然要招来不满，而瓦特则通过对他的设计做大的修改来抵制这种敲诈。在工作汽缸取代外层汽缸而作为发动机的主要结构部件后，外层汽缸则仅仅成了一个蒸汽套，不起更多的作用。工作汽缸是用多节铸铁做的（这是由另外一家厂商供应给索荷的），带有锅炉输入蒸汽的管道，它的顶端用一个盖封闭起来，外层箱体通过法兰盘和它连接在一起。这种新的设计，还使得瓦特能把汽缸底部与蒸汽阀箱之间的一个连接阀取消，因为外面很难控制它，所以曾给第一批发动机带来许多麻烦。瓦特称之为“害人的接头”，并说“由于我们掌握不住，所以经常出故障”。

公正地说，应该把为布鲁姆菲尔德公司制造的那台 50 英寸的发动机，看成是向博尔顿和瓦特的第一次定货性生产。约翰·威尔金森在新威里的那台鼓风机，几乎完全是由他自己负责建造和安装的，而且他同这项冒险企业的关系很密切，因此几乎不能把他称为一位外来的顾客；在布鲁姆菲尔德的那台发动机开始使用的时候，曾举行了一个仪式，对此事《阿里斯伯明翰报》在 1776 年 3 月 11 日有过报道，由于这是已了解到的对瓦特的蒸汽机最早的一篇新闻报道，所以有必要全文引述：

上星期五，根据瓦特先生的新原理制造出来的一台蒸汽机，在靠近达德利的布鲁姆菲尔德煤矿开始工作。光临现场的有物主，有本特利、班纳、沃林和韦斯特利先生，还有一批科学界的绅士们。这些科学界人士由于第一次看到这种机器的运转是那么独特有力而感到好奇，异常兴奋，这台机器的精彩表演，充分满足了他们的期望。这台机器的整个工艺颇受人们的关注和赞叹。所有的铁铸部件（确实达到无与伦比的水平）都是由威尔金森先生承担下来的，带有各种阀门和活塞的冷凝器，以及所有的小零件，是由哈里森先生等人在索荷制造的，整台机器则是由佩林斯先生，按照设计图纸并在瓦特先生的指挥下安装起来的（作者注：约瑟夫·哈里森是索荷的高级机械师，他曾负责重新安装金内尔的那台发动机的工作。伊萨克·佩林斯是一个单干的装配工，从来就不是博尔顿和瓦特的雇员）。这台发动机从一开始运转，就可以每分钟大约进行 14 至 15 个冲程，不到一个小时就把这

台引擎所在的那个矿井（井深约 90 英尺，水深达 57 英尺）里的水抽完了。然后，那些绅士们去附近就餐，工人们都跟随着去了。餐后，按照惯例，在许多兴高采烈的能工巧匠们的欢呼声中给这台机器命名为“议会号引擎”。这台引擎带动了一个直径 14 英寸半的水

泵，这一水泵能够在 300 英尺处工作，如果需要的话，甚至可以达到 360 英尺，而它所消

耗的燃料，则只有普通引擎为提供同样动力所需燃料的 1 /4。汽缸的直径是 50 英寸，而

冲程的幅度为 7 英尺。布鲁姆菲尔德的矿业主们，通过定购这台前所未有的大型引擎，而放弃了已经开始安装的一台普通引擎所表现出来的那种开明精神，使他们赢得了许多人的称赞，因为通过这个实例，消除了那些没有亲眼见过这种引擎的人们的各种疑虑，从而最终确定了这项发明的重要性和实用性。这种引擎不是靠大气的压力来工作的，其原理与所有别的引擎大相径庭。这种引擎是由瓦特先生（不久前在格拉斯哥）经过多年研究，并进行了种种昂贵而又艰苦的试验之后，才发明出来的。如今，这种引擎正在他和博尔顿先生的指导下，在本城附近的博尔顿和福瑟吉尔制造厂进行生产，他们在那里将近完成了 4 台这种引擎，并且为此建立了一个联络机构，以便实现一项十分广泛的计划，生产几乎可适用各种用途的引擎。凡是需要机械动力的地方，不管其功率的大小如何，旋转式运转或者是往复式运转的地方都可以运用。

瓦特的发动机就这样崭露头角了，可能除了马修·博尔顿之外，当时任何其他在场的人都不能领会其巨大意义。在布鲁姆菲尔德和新威里的这两台发动机，在其初级阶段不可避免地要遇到暂时的困难。谨慎小心的瓦特曾经感到急于着手制造这样大型的发动机有点过于仓促，可是博尔顿说服了他。因此，当威尔金森对他在新威里遇到的困难，写信发牢骚时，瓦特回答说： “我希望您能替我公正地想一下，无论是布鲁姆菲尔德的那台引擎，还是您的那台引擎，要在索荷进行更充分的试验之前，就承担制造任务，那是违反我本意的⋯⋯”然而，博尔顿的大胆决定无疑是正确的。这种引擎已经到了必须离开试验室的阶段，无论要冒多大的风险，都应该让它走向世界了。如果任瓦特所为，他就会把试验和臻于完善的工作继续搞下去，甚至搞到把博尔顿的钱花光为止。而博尔顿是决不愿意重蹈倒霉的罗巴克的覆辙的。时间证明博尔顿的判断是可靠的。因为根据所积累的经验对这两台发动机所做的改进，最后是令人十分满意的，而这两台发动机的潜力，则一开始就很明显，在布鲁姆菲尔德的那台发动机干着原来所定购的那台 72 英寸纽科门式发动机工作，而新威里那台发动机所产生的效果则更加惊人。在那里有一台用两个锅炉供气的 49 英寸纽科门式发动机几乎不足以为该高炉鼓风；而取代它的

这台 28 英寸瓦特式发动机，却只需要一个锅炉就可提供超出需要的鼓风量。由于费用节省，物主们对瓦特初创时期所产生的问题，也就有了容忍的思想准备。

1776 年岁暮前，在伦敦的第一台瓦特式发动机安装完毕，并开始工作，

那是为鲍区斯特拉特福的一家酿酒厂制造的一台 18 英寸的小型抽水发动

机，这台发动机的初期经历是颇为不幸的。博尔顿在名流约翰·斯米顿于 1777

年 4 月所进行一次调查访问后，曾尖刻地写道：“他把钱付给这位工程师去喝酒，其结果是这台发动机在第二天就几乎破裂成了碎片。”如果怀疑这位杰出的工程师有任何预谋的话，那是不公正的，但是，他当然应该更有所了解，有效地操作一台瓦特式发动机，特别是在发动的时候，要求操作者头脑冷静、眼疾、手稳，既然早期管理发动机的人看起来似乎是些长期放荡不羁的人，那么对于这次所发生的比较严重的机械事故的责任，在很大程度上应该由约翰·巴利科恩来负。在这场灾难发生两年以后，鲍区那台发动机不得不更换一个新的汽缸，这当我们看到瓦特所写的以下文字时，便会觉得出事是不足为奇的。瓦特写道：“这个恶棍唆使他们往活塞里放沙子，发动机便这样长期地工作着。这就把它磨得比原来应有的尺寸大了。”

接着建造的一台发动机，也就是为在伯德沃思的豪克斯伯里煤矿制造的抽水发动机，也给合伙人增添很多麻烦，不过，这一次不是由于酗酒作乐或愚昧无知所造成的，而是由于蒸汽连接部件出了故障，此外，阀门和泵杆也破裂了，这台发动机的汽缸为 58 英寸的，冲程幅度为 8 英尺，是在当时所制

造的一台最大型的发动机。这台发动机于 1777 年 3 月 10 日开始工作的时候，

显然曾举行过庆祝活动，因为瓦特在 2 月底从伯德沃思寄给博尔顿的一封信里写道：“由于地面已经变干，您现在可以带着夫人和小姐来了。如果天气继续好下去的话，我将在点火试车的那天，设法在朗福德准备好一艘 18 枝桨的大型游艇恭候。”我们衷心希望那天是个晴天，因为那样就会有一批五颜六色身着鲜艳服装的贵宾泛舟于考文垂运河之上，去观看最新的机械首次伸屈其铁肢的奇迹，这实在是一幅赏心悦目的画面。

博尔顿和瓦特与在鲍区和白德沃思的发动机物主之间签订的协议，成为早年发动机生意所采取的标准形式。根据这种协议，由博尔顿和瓦特指定供应发动机部件的所有厂商，并且向他们提供必要的图纸。但是，费用直接由物主付给供应厂商。物主还要为安装发动机的工人及被选来担任主要安装人的技师付工资。博尔顿和瓦特的酬金则采用专利权使用费或佣金的形式来支付。这是基于发动机与同等功率的纽科门式发动机相比，每年的煤炭费用要节省 1/3，这种酬金的支付为期 25 年。从表面上看，这样一种安排看起来似乎是够公平的，发动机物主支付资本费用，而且为了换取使用瓦特的发明专利权，让发明人分享一部分由于他而节省下来的资金。可是，这种安排却在伯德福德引起了麻烦，并且成为后来很多麻烦的先兆。同豪克斯伯里煤矿公司发生的一场旷日持久的争论，一直持续了几个月，这场争论由于发动机故障而更加剧，最后只好于 1779 年 6 月通过仲裁才得到解决。仲裁人有利于物主的裁决激起了瓦特的灵感，他给博尔顿写了一封十分奇妙的信，全文如下：

亲爱的先生：

阿利路亚！阿利路意！①

我们已了结同豪克斯伯里的争议，打从去年春季结账日算起，

每年定为英镑二百一十七；

在过去的二百七十五点五英镑里，归于我们账户的为一百一十七。我们还得拿出一百个畿尼，

给仲裁人们作敬礼。

和平友好的伙伴关系在人间，佩林斯和埃文思该解职。

康沃尔还要三台引擎，

达德利己痛改前非有悔意。

您的兴高采烈的詹姆斯·瓦特

瓦特在这里所表现出来的那种罕见的高兴劲儿，就好像是在葬礼上跳驱

① 基督教的欢呼用语，意为赞美上帝。

鬼舞的一位长者，突然跳起一种活泼的水手舞那样，既令人发窘又使人感到牛头不对马嘴。瓦特自己也显然感到这是一反常态的。因此他曾在仓促写成的脚注里写道：“请把这封胡扯的信烧掉。”

当瓦特于 1776 年去苏格兰时，他不仅为自己找到了妻子，而且还带回了在苏格兰安装第一台瓦特式发动机的定货单。这就是为邓弗姆林附近托里伯恩的彼得·科尔韦尔制造一台 44 英寸抽水发动机。虽然这台发动机在 1778

年 1 月之前并未投入使用，但瓦特早在 1776 年就把设计准备好了。作为第一台新型发动机，它的特点是开始把瓦特为蒸汽吸入和排出而设计的分别下落式阀门，安装在前面已经说过的单摆式扇形阀的地方。这些下落式阀门的动作是由“塞杆”控制的，而塞杆又与穿过蒸汽阀室里的密封垫伸出来的轴和联轴器相连。阀门、阀座和操作装置的设计，后来经历了很大的变更和改进。但是，应用分别下落式阀门的原理，现在已成为所有瓦特发动机上的标准设计方法。这种改进是合理的。虽然扇形阀是极其精巧的，但在当时要不使这阀门和气门把接口处蒸汽泄出，那一定是很困难的。此外，单一阀的根本缺陷是，它有可能在一项功能起作用的时间有所改变时，不影响另一项功能的作用；后来代替它的滑动阀也同样有不足之处。由于使用了分立式的阀门来控制蒸汽的吸入和排出，发动机的工作和经济实用性得到了改善，因为这些阀门的相关出口能够独立地定时，从而提供了最佳效果。在有必要用手控制机械阀装置来操纵这些阀门时，这种新的阀门便使得启动发动机这个并不简单的任务，也变得方便起来了。

为托利伯恩制造的那台发动机，在其汽缸底下装有一个小火炉。但是，瓦特决心保持他的汽缸热度的这一模式，并没有固定下来，而且后来人们认为蒸汽套本身，就足以达到这一目的。现在，冷凝器已经接近于它的标准形式，即将冷水注射到一个排气管里，在这个排气管外面，也用冷水喷注。排气管弯曲地卷进一个冷水槽，它的终端是一个与双联气泵底部相连的匣子。这两个气泵把热气抽上来，通过单向阀门进入与气泵筒顶端相连的第二个匣子里，再用水泵把热水从第二个匣子里，送到锅炉加水的水箱中去。

在这里，还必须提到另外两个发动机，因为它们表明：即使是马修·博尔顿，也不能完全制止瓦特对试验的强烈欲望。在 1776 年至 1777 年，威尔金森在新威里建造了第二台瓦特式发动机，用来把水抽回到为一台镗床提供动力的轮机内。这台发动机的详细说明和图纸，现在都不存在了，但大家都知道，那是一台按照瓦特的早期试验模型演化而来的发动机。也就是说，它没有横梁，活塞杆直接与泵杆相连。当博尔顿与瓦特采取行动反对爱德华·布尔在康沃尔制造类似发动机时，这台机器曾被戏称之为“一团糟引擎”，但由于后来没有再提到它，所以显然前途无望。

第二种试验，更是别出心裁，富有情趣。那是一种利用蒸汽膨胀的尝试，并且得到博尔顿的全力支持。这台发动机有一个 33 英寸的汽缸，是 1777 年在索荷安装的，用来把水抽回到水轮机，像先前在金内尔的发动机一样，因此，它在索荷被称之为“小引擎”。这第二台索荷式发动机的运转情况，与任何其他的瓦特式发动机截然不同，其设计似乎是来自瓦特提出的使用独立下落式阀门的想法。两个这样的阀门控制着进入汽缸上部，蒸汽再从那里排出进入冷凝器。在活塞下面汽缸下部始终通向冷凝器，进气阀提前关闭，用瓦特自己的话来说，这样可以使“蒸汽只在（活塞）下降的阶段被吸入，在冲程的其他时间内则靠蒸汽的弹力发挥作用”。当活塞完成向下冲程且膨胀

的蒸汽已排入冷凝器时，汽缸上部由此而产生的真空就形成了必要的平衡状态。在这种情况下，活塞就能在泵杆重量的作用下又被提升起来。

在人们了解它的前途，并认为它取得了极有希望的进展，但对这台发动机的运转情况不满意的瓦特来说，他却不这样看。他认为这台发动机还不如他早期所设计的那么经济实用，它的运转不仅是那样没有规律，而且还如此猛烈，因而索荷的工人们给它起了一个名字叫“恶魔号”。十分奇怪的是，博尔顿这位商人却更有效地掌握利用蒸汽膨胀所能取得的好处，因此，他当然不愿像瓦特那样去指责这台“恶魔号”。瓦特虽然在理论上对膨胀作用的优越性十分明了，但不可思议的是，他自己总是表现出不愿承认它的实用性。他曾向博尔顿表示过这样的意见：如果把进气减量，不过早切断，从而让少量蒸汽进入整个冲程的话，那么，这台“恶魔号”的运转就会比较平稳，并且还能节省消耗。后来，只是在那些同瓦特竞争的工程师用了或威胁要用蒸汽膨胀的办法作为避开他的发明专利权的一种手段时，他才又回到这个设计的想法上来。这种消极的态度，毫无疑问是与瓦特拒绝使用高压蒸汽的做法有密切联系的，因为在他所偏爱的低压冷凝发动机里，由膨胀作用所获得的益处是被公认为很小的。

瓦特很快便对“恶魔号”失去了兴趣，但是尽管这台发动机的运转情况很不稳定，它还是在索荷一直使用到 1848 年。后来，它又几经辗转，终于到了伦敦南肯辛顿地区的科学博物馆，并且在那里一直陈列至今。