知识‖从风箱老鼠说起
跟人开玩笑,说我们男人是“风箱里的老鼠——两头受气”。那为什么在风箱里会两头受气?
要讲明白这个道理,首先要知道风箱是什么东西。
现在的城里孩子,肯定没见过风箱。因为风箱是过去的那种灶子里鼓风用的。即使在农村,条件稍微好点的地方也早就改用电鼓风机送风了。我小时候,临海城里人家大都是用柴灶的,所以风箱是非常熟悉的东西。
风箱不过,风箱可以两次送风及其原理,是不久前看那本《中国:发明与发现的国度》后才了解的。
鼓风器最早是皮囊,后来是风扇,再后来是风箱。风扇大约发明于公元十世纪以前。活塞式风箱最早见于明代,是一种古老的活塞式鼓风器,记载史见于明代宋应星著的《天工开物》,沿用至今。风箱两端各设一个进风口,口上设有活瓣,箱侧设有一风道,风道侧端各设一个出风口,口上亦置有活瓣。通过伸出风箱外的拉杆,驱动活塞往复运动,促使活瓣一起一闭,以达到鼓风的目的。
风箱构造双动活塞风箱是能驱使空气或液体产生连续气流或液流的泵。其提供连续鼓风的能力是我国得以在冶金术占优势达数百年之久的决定性因素。我们不知道是谁发明了双动活塞风箱及其出现的确切年代,但是它于公元前4世纪似乎就已在我国广泛应用了,所以我们大概可以有把握地认为,其发明至少是在公元前5世纪。它在老子的哲学巨著中被描述如下:
对它推拉得越多,给出的风量越大。天地之间不正像风箱吗?虽然它空,却不会穷尽。(天地之间,其犹橐龠乎?虚而不屈,动而愈出。)老子的著述时代,虽然传统上认为是公元前6世纪,最保守的估计约在公元前4世纪,哪种说法都可能是正确的。
打铁这真是个极其简单而又聪明的发明。
风箱构造在一个其作用如汽缸的长方形箱子中,活塞被推进和拉出,将羽毛或折叠的软纸片楔进活塞的四周,以保证在其通道上既不透气又润滑(它是近代活塞环的始祖)。箱子的两端各有一个气阀:当活塞被拉出时,空气从远端被吸进来;当它被推进时,空气则从近侧被吸进来。在向里和向外的两个冲程中,空气被吸进汽缸;而在这两种情况下被压缩部分(即在活塞的另一侧)的空气被推进到一侧室中,并在那里通过排气口或喷嘴被喷射出去。该装置是如此简单,以致很难理解为什么西方人却从未发明它。它不仅能鼓风,也能喷射液体。
双动活塞风箱的最早刊印图片是在一本公元1280年的离奇有趣的书中发现的,书名是《演禽斗数三世相书》。
在古代西方,单动式唧筒至少在公元前2世纪就出现了。手动唧筒(灌注器)在古代某个不确定时期就已在埃及用于木乃伊防腐中了。但是这些都是压力唧筒,仅在向外冲程中喷射出空气或液体。双动式风箱可能是于公元16世纪中从我国传到欧洲的。公元1716年,J·N·德拉希尔才在西方首次将此原理用于双动式水泵中。
柴火灶中国人于公元前5世纪发明了双动式活塞风箱。西方于16世纪才用双动式活塞风箱,比中国晚了2100年左右。除了对人类社会发展产生了巨大影响的四大发明之外,中国古代在科学技术方面也取得了辉煌的成就。中国古代的很多机械发明为人类社会的现代化提供了必要的条件。双动式活塞风箱只是其中之一。