水排是古人从一味使用人力、畜力倍悦网配资,转变为使用自然力的一个重要历史转折点。
正是有了水排的出现,“水力” 这个免费又稳定的动力才得以被广泛运用,只要有水流能带动它转,就能持续不断地往炼铁炉里鼓风。
这不仅省了人力畜力,鼓出的风还均匀又有力,炉温能稳定保持在高温,炼铁效率一下就提上去了,炼出来的铁也更结实。
说水排是古代冶铁业的 “动力革命”,一点都不夸张。。
水力传动是水排的“动力源”,要是传不动或者传得没谱,那鼓风就是白搭。
古人建水排前,第一步就是挑地方,不是随便找条河就往下建。他们得找水流又急又稳的河段,比如河边有落差的地方,或者河道拐弯水流冲击力强的位置。
展开剩余83%为啥?因为水流慢了带不动机械,水量忽大忽小的话,水排转起来就时快时慢,鼓风力度跟着变,炼铁的炉温就稳不住,炼出来的铁要么不结实,要么炼不熟。
所以选河段这步,古人得蹲在河边观察好几天,确认水流常年稳定才动手。
选好地方就该做水轮了,这是水力传动的核心部件。水轮的大小不是瞎定的,得看水流速度。
水流快的地方,水轮就做小一点,不然转得太猛容易把木头做的部件冲坏;水流慢的地方,就得把水轮做得大一些,这样能多“兜”住水,靠水的重量和冲击力带动转动。
水轮上的叶片也有讲究倍悦网配资,一般用硬木做,比如枣木、梨木,这些木头结实不容易变形。
而且叶片不能平着贴在水轮上,得斜着安,就像现在风扇的扇叶那样,这样水流打在叶片上的时候,能更省力地推动水轮转。
要是平着安,水流一冲就滑过去,根本带不动。
水轮转起来后,还得把动力传到鼓风的皮囊上,这就需要齿轮和曲轴帮忙了。
齿轮的咬合是个技术活,两个齿轮的齿数得配好。比如水轮上的齿轮齿数多,连接皮囊的齿轮齿数少,这样就能“减速”,让皮囊鼓风的节奏慢下来、稳下来。
要是齿数配反了,皮囊转得太快,风一下子冲进去,炉温骤升骤降,铁反而炼不好。
曲轴更关键,它得把水轮的圆周运动变成直线运动,才能拉着皮囊开合,因为是用实心铁打的,所以得够粗够结实,不然转着转着就弯了。
而且曲轴的弯曲角度也有讲究,弯得太厉害,拉动皮囊时会卡住;弯得太浅,皮囊开合的幅度小,鼓出去的风就少。
所以古人会反复打磨调整,直到曲轴转起来顺畅,拉动皮囊的力度刚好。
再说说皮囊安装,这可是鼓风的“执行器”,装不好风就送不到炉子里。
皮囊的材料选择上,古人一般用牛皮或者羊皮,而且得选厚实、没破洞的,要是皮太薄,鼓风的时候容易吹破;有破洞的话,风漏出去一半,等于白忙活。
而且这些皮不能直接用,得先把皮上的油脂去掉,再用草木灰水浸泡,这样处理后的皮又韧又有弹性,反复开合也不容易坏,能用好几个月。
皮囊的形状像个椭圆形的大袋子,一端要接炼铁炉的进风口,另一端固定在木架上,中间用木杆连到曲轴上。
安装的时候,位置得对准,要是装高了,曲轴拉动皮囊时会往上扯,时间长了皮囊就会被扯裂;装低了,曲轴够不着,皮囊就动不了。
古人会先在木架上画标记,根据曲轴的高度和运动范围,确定皮囊的固定点,然后用粗麻绳把皮囊绑紧,还会在绑的地方垫上软布,防止木架磨破皮囊。
另外,皮囊和进风口的连接得密封好,这步最不能马虎。
古人会用麻绳把皮囊的开口紧紧绑在铁制的进风管上,然后在接口处涂一层混合了动物油脂的黏土。
黏土能填住缝隙,动物油脂能增加密封性,风就漏不出去了。
要是密封没做好,鼓出去的风一半从接口漏了,炉子里的火根本烧不旺,炼一炉铁得多花好几天。
而且一般水排会装两三个皮囊,交替开合,这样风就能连续不断地往炉子里送,炉温一直稳定在高温,炼铁效率就高多了。
古人做水排,全靠一代代人在冶铁时慢慢试、慢慢总结,每一个讲究,都是为了让水排更耐用、鼓风更高效,能把炉温提上去,炼出更好的铁。
也正是因为这些细致的琢磨,古代的冶铁技术才能越来越先进,造出的农具、兵器才能满足当时的需求。
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