水力風箱，又稱水排、水力鼓風機、鼓風水排。公元31年中國人發明了水力風箱。《後漢書》記載了南陽太守杜詩發明以水為動力、用於鑄造鐵制農具的水力風箱（鼓風水排）的事情。並精闢評價說：它“用力少而建功多，百姓便之。”。後來發明家杜預對這種風箱作了大量改進，鼓風水排代代流傳，越來越廣泛地傳遍了全中國。而歐洲直到公元13世紀，才開始使用鼓風水排，這比中國晚1200年。在大規模工業加工過程中，中國人利用水利的創舉是現代社會以前能源供給中最有意義的突破之一。它是朝工業革命邁出的重大步伐之一。
基本介紹
- 中文名：水力風箱
- 外文名：Hydraulic bellows
- 又稱：水排、水力鼓風機
- 用途：冶鐵用的水利鼓風裝置
- 起源：中國
釋義,簡介,歷史追溯,起源,發展,機械構造,
釋義
水力風箱，又稱水排。關於“水排”，《辭海》說：“排（bèi）通鞴，鼓風吹火之具。《後漢書·杜詩傳》：‘造作水排，鑄為農器’。”從這裡，我們顯然不能將“水排”與“風箱”視為二物。“排”就是風箱。漢代有“水排”、“馬排”、“牛排”之稱。這是就“排”所使用的動力的不同而給以的不同的稱呼。馬拉的風箱叫馬排、牛推的風箱叫牛排，“水排”當然就是水力鼓風機了，即是水力風箱。“鼓風”是“水排”的基本功能，且讀音也不是“pái”，而是“bèi”。所以，應該說“水排”是“排”式水力鼓風設備，才恰如其分。
簡介
水力風箱是中國古代一種冶鐵用的水利鼓風裝置。人類早期的鼓風器大都是皮囊。一座爐子用好幾個囊，放在一起，排成一排，就叫“排囊”用水力推動這些排囊，就叫“水排”。水排（水力風箱）發明於東漢早期，是南陽太守杜詩（？－38）在總結勞動人民實踐經驗基礎上發明的。因為它“用力少，見功多”所以大家樂於使用。三國時期的韓暨把它推廣到了魏國官營冶煉作坊中，用水排代替過去的馬排、人排，四季不歇。水排不但節省了人力、畜力，而且鼓風能力比較強，因此促進了冶鐵業的發展。水排在我國沿用了很長一個時期，直到本世紀七十年代，一些地方還在使用。
漢代的水排由同一時期的水碓和翻車結構推測，也是一種輪軸拉桿傳動裝置、我國古代水排構造的詳細技術最早見於元代的《王禎農書》，依水輪放置方式的差別，分為立輪式和臥輪式兩種(見圖1、圖2）。都是通過輪軸、拉桿及繩索把圓周運動變成直線往復運動的，以此達到起閉風扇和鼓風的目的。因為水輪轉動一次，風扇可以起閉多次，所以鼓風效能大大提高。
歷史追溯
起源
為了提高爐溫，縮短冶煉時間，中國古代勞動人民很早就採用了向冶煉爐鼓風的技術。最早的鼓風工具叫“橐”，即用皮革製成的皮囊。用橐鼓風，就是通過拉壓的反覆動作，使其一張一合，把風鼓入爐中。戰國時，發展成多橐排在一起向爐里鼓風，稱為“排橐”，或簡稱為“排”。利用排橐鼓風，能增大進風量，加強燃燒火力，比單橐鼓風進步得多，但它需要大量人力。用人力鼓風，稱為“人排”。接著又出現了用畜力作為鼓風動力的“馬排”，所需的畜力也很可觀。人力畜力的大量耗費，對進一步發展冶鐵業是一個嚴重障礙。
西漢中期以後，鐵業官營，相繼出現了一批規模較大的冶煉爐，它們需要提供相當大的風量和風壓，這就要求人們改進已有的鼓風裝置。東漢時，南陽（今河南南陽）太守杜詩（？-38年），在前人經驗的基礎上，設計並製造了以水力為動力的一套冶鐵鼓風機具——水排。《後漢書·杜詩傳》記載說：杜詩“造作水排，……用力少，見功多，百姓便之。”
發展
元代農學家王禎，對杜詩創製的水排結構作過研究，並在其著作《農書》中繪製了水排結構示意圖。據此，我們可知水排的基本構造和工作原理：在激流中置一木輪，讓水衝擊木輪轉動，然後通過輪軸、拉桿等機械傳動裝置，把圓周運動改變為直線往復運動，從而使皮製鼓風囊連續開合，達到鼓風目的。水力鼓風的發明，是冶鐵技術的一次大革命。它節省了人力畜力，加大了風量，提高了風壓，增強了風力在爐里的穿透能力。這樣一方面可以提高冶煉強度，另一方面可以擴大爐缸，加高爐身，增大有效容積，從而有力地推動了我國古代冶鐵業的發展。
水排發明後，不久便得到推廣。宋代，水排的皮風囊為活門式木門扇所代替；明代，木風扇又為活塞式木風箱所代替，在結構上一個比一個進步。我國的水力鼓風這一重大科技發明，比歐洲人要早得多。在歐洲，公元11至12世紀才開始使用水力鼓風設備的鼓風爐。
機械構造
1、下輪
2、立軸
3、上輪
4、弦索
5、旋鼓(小輪)
6、掉枝(曲柄)
7、行桄(連桿)
8、鼓木(臥軸)
8、鼓木(臥軸)
9、攀耳(曲柄左右各一)
水力風箱，本用於冶鑄鼓風之用。按元王禎《農書》記載：“其制，當選湍流之側，架木立軸，作二臥輪，用水激轉下輪，則上輪所周舷索通繳輪前旋鼓，掉枝一例隨轉。其掉枝所貫行桄因而推挽臥軸左右攀耳，以及排前直木，則排隨來去，掮冶甚速，過於人力。”
水激下輪，通過立軸，上輪隨轉，上輪繩索（弦索）帶動小鼓輪（旋鼓），小鼓輪旋轉時帶動曲柄（掉枝）、連桿（行桄）、進而推動臥軸（鼓木）左右之曲柄（攀耳），從而帶動第二連桿（其一端接攀耳，另一端接箱），供箱內面羅來回運動，小鼓輪旋轉一周，臥軸來往一次，面羅也就被推動來往一次。這是利用曲柄連桿將旋轉運動改為直線往復運動之例（人力礱磨則相反，它是利用曲柄連桿將直線運動改為旋轉運動之例）。
