二、瓦特的单独凝汽器

十八世纪中叶，大约有好几百台纽可门式引擎在英格兰北部和中部地区、康沃尔和外国服务，尽管费用高昂。然而，它们在燃料消耗上浪费实在太大。因此，甚至在布林德利和斯米顿引入改良之后，它们的应用仍局限于蕴藏丰富低品位且几乎没有销路的煤的煤矿，以及产量极其丰富，以致花任何代价清除巷道积水都值得的金属矿，作为提水工具。

图 302──瓦特

如果能够显著地提高工作效率，那末，就将为动力的推广应用开辟广阔天地。许多发明者纷纷致力于利用这一机会。这些蒸汽机改良者中间，首屈一指的是詹姆斯·瓦特。

瓦特并没有受过工程师的训练。他年轻时学的是仪器制造。他最初注意蒸汽动力问题，是在 1763 年，那年他应邀修理属于格拉斯哥大学的一具纽可门引擎模型。他成功地使这模型工作起来。但是，他对所产生的蒸汽量之大和工作汽缸尺寸之小，两相悬殊，感到吃惊。他同当时在格拉斯哥大学求学的约翰·罗比森和业已完成了导致发现潜热的研究工作的约瑟夫·布莱克一起，讨论了蒸汽性质的问题。在这以后，他试图找出导致这种严重损失的

症结所在，可能的话则消除它们。他很快认识到，所喷射的大量水使蒸汽冷凝，从而产生真空，并使

图 303──瓦特的单独凝汽引擎的实验模型的剖面图(经修复)

汽缸冷却。他还认识到，接着充入的新汽首先对汽缸重新加热，这样，因冷凝造成体积和压强方面大大损失。然而，他对这个问题钻研了两年之后才领悟到，解决办法在于在一个单独容器中冷凝蒸汽，这容器总是冷的，并藉助一台抽气机保持真空，而工作汽缸则利用一个汽套使之保持暖热。一具实验模型工作十分良好，于是，他确信，这种方法值得大规模地试验。（见图 303。）从小模型迈向大引擎这一步立即引起三个严重困难。精密工具尚未发

明；技能娴熟的机工助手找不到；无力购置材料、工具，也无力雇佣劳力。此外，瓦特在 1765 年又结婚了。为了养家活口，他不得不从事勘测工作和运河规划工作。他体格并不强壮，因此，在这吃力的户外工作之余，他再没有时间和精力从事蒸汽机实验。实际上，要不是那年由于布莱克博士的介绍，他受到卡伦铁工厂约翰·罗巴克博士注意，他本来会由于开发能力不足而放弃这个念头。

罗巴克需要一种强力而又经济的泵抽设备，用来从他正在巴勒斯通斯开发的煤矿提水。在同瓦特通信之后，他于 1767 年对瓦特的模型和图样十分满意。因此，他同意合伙为这种新蒸汽机申获专利权，并愿出资三分之二。鉴于合伙关系，他承担了瓦特的债务（总计 1，000 英镑，主要欠布莱克博士），并让瓦特支配卡伦铁工厂的设备。这项专利权于 1769 年获得。

然而，由于工艺低劣，瓦特的发明仍未成功。甚至锤打而成的锡块汽缸也严重漏水，以致令人满意的真空终成泡影。及至 1773 年，罗巴克的煤矿仍没有改良的泵和引擎。他的事业陷于严重窘困，因而在资产上放弃了他在瓦特单独凝汽器式蒸汽机专利权上拥有的三分之二股份。这些股权的购买者是伯明翰的马修·博尔顿（1728—1809）。倒运的金尼尔模型在拆卸后，被运到伯明翰的索霍。1775 年，瓦特仿制了他的模型。那年，为期已届六年但除了失望、破费和忧虑之外一无所获的专利权，经议会允准延长 25 年。博尔顿和瓦特达成一项正式协议来承担这个时期。

第一台为销售而制造的蒸汽机是伯沙姆铁器制造商约翰·威尔金森定制的。他的镗杆终于能够制造其准确度足以获得必需真空的汽缸。1777 年，建造了一台引擎，供两位合伙人自己用于在伯明翰索霍地方的新工厂，还另造了一台用于康沃尔。

图 304──博尔顿 图 605──默多克

1777 年，时年 23 岁的威廉·默多克（1754—1839）受雇于博尔顿和瓦

特。从 1779 年到 1798 年，默多克一直在康沃尔工作，那里成为这种新式蒸汽机的主要市场。1780 年，供欧洲大陆使用的第一台瓦特蒸汽机制成并装

运。当时有 40 台瓦将蒸汽机在英国工作——其中有 20 台在康沃尔。那年， 还围绕这项专利权被违反的问题，开始发生了一系列困难和争执。瓦特生性懦弱、悲观，不喜欢生意经，总是更关心他的最新改良和发明的发展，而不是它们的商业利用。要不是在生意合伙人上交好运，瓦特本来也会象科特、特里维西克和其他许多发明天才一样，很可能在为他人的财富奠定基础之后穷困潦倒。博尔顿提供了瓦特所缺乏的活力、达观、机智和坚毅。博尔顿给常常陷于沮丧的瓦特以安慰，替他解脱一切实际财务风险，始终正直乃至慷慨地待他。