High-pressure steam locomotive
ઉચ્ચ દબાણવાળા વરાળ એન્જિનમોટિવ એ બોઈલર સાથેનું વરાળ એન્જિનમોટિવ છે જે અન્ય એન્જિનમોટિવ્સ માટે સામાન્ય ગણવામાં આવતા દબાણ કરતાં વધુ દબાણ પર કામ કરે છે. મોટાભાગના લોકોમોટિવ્સ વરાળના દબાણ સાથે કામ કરે છે. વરાળના પછીના વર્ષોમાં, બોઈલરનું દબાણ સામાન્ય હતું. જ્યારે ખાસ બાંધકામ તકનીકો જરૂરી બને ત્યારે ઉચ્ચ દબાણવાળા એન્જિનોનો પ્રારંભ કરવાનું વિચારી શકાય છે, પરંતુ કેટલાકમાં બોઇલર હતા જે ઉપર કામ કરતા હતા. ઉષ્મા એન્જિનની કાર્યક્ષમતાને મહત્તમ કરવા માટે ઉચ્ચ દબાણનું કારણ મૂળભૂત રીતે તે તાપમાન મેળવવા પર આધાર રાખે છે કે જેના પર ઉષ્મા સ્વીકારવામાં આવે છે (એટલે કે. બોઈલરમાં વરાળ વધારવી) જે તાપમાને તેને નકારી કાઢવામાં આવે છે (એટલે કે. વરાળ જ્યારે તે નળાકાર છોડે છે). આનું પ્રમાણ નિકોલસ લિયોનાર્ડ સાદી કાર્નોટ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું. બે વિકલ્પો છેઃ સ્વીકૃતિ તાપમાનમાં વધારો અથવા અસ્વીકાર તાપમાનમાં ઘટાડો. વરાળ એન્જિન માટે, પહેલાનો અર્થ થાય છે ઊંચા દબાણ અને તાપમાન પર વરાળ વધારવી, જે ઇજનેરી દ્રષ્ટિએ એકદમ સરળ છે. બાદમાં બે રીતે અમલ કરી શકાય છેઃ એક્ઝોસ્ટ વરાળને વધુ વિસ્તૃત કરવા માટે મોટા સિલિન્ડર અને/અથવા અસ્વીકાર તાપમાનને વધુ ઘટાડવા માટે એક્ઝોસ્ટને ઘનીકરણ કરવું. જો કે, બંને અમલીકરણ મૃત અંત છેઃ પ્રથમ એક લોડિંગ ગેજ દ્વારા મર્યાદિત છે જ્યારે બીજું નિયંત્રિત કરવા માટે એક્ઝોસ્ટ વરાળના મોટા પ્રમાણમાં વધેલા જથ્થામાં ઘર્ષણ નુકસાનને કારણે સ્વ-પરાજય થવાનું વલણ ધરાવે છે. આમ ઘણીવાર એવું માનવામાં આવે છે કે ઉચ્ચ દબાણ એ લોકોમોટિવ ઇંધણ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાનો માર્ગ છે. જો કે, આ દિશામાં પ્રયોગો હંમેશા ખરીદી અને જાળવણી ખર્ચમાં વધારાથી નિષ્ફળ રહ્યા હતા. સ્વીકૃતિ તાપમાન વધારવાનો એક સરળ રસ્તો એ છે કે સામાન્ય વરાળ દબાણ અને સુપરહીટરનો ઉપયોગ કરવો. ઉચ્ચ દબાણ જટિલતા ઉચ્ચ દબાણ એન્જિનના ગેરફાયદા પરંપરાગત ડિઝાઇન કરતાં વધુ જટિલ હતા. તે માત્ર યોગ્ય રીતે વધેલી તાકાત અને વધુ સખત સ્ટોકિંગ સાથે સામાન્ય ફાયર-ટ્યુબ બોઈલર બનાવવાની બાબત નહોતી. બોઈલર શેલમાં માળખાકીય શક્તિની જરૂરિયાતો આને અવ્યવહારુ બનાવે છે; તે અશક્ય રીતે જાડું અને ભારે બને છે. ઉચ્ચ વરાળ દબાણ માટે વોટર-ટ્યુબ બોઈલરનો સાર્વત્રિક ઉપયોગ થાય છે. વરાળના ડ્રમ અને તેમની એકબીજા સાથે જોડાયેલી નળીઓ જાડી દિવાલો સાથે પ્રમાણમાં નાના વ્યાસની હોય છે અને તેથી વધુ મજબૂત હોય છે. સ્કેલ ડિપોઝિશન આગામી મુશ્કેલી બોઈલર ટ્યુબમાં સ્કેલ ડિપોઝિશન અને કાટની છે. ટ્યુબની અંદર જમા થયેલ સ્કેલ અદ્રશ્ય હોય છે, સામાન્ય રીતે અપ્રાપ્ય હોય છે અને જીવલેણ જોખમ હોય છે, કારણ કે તે સ્થાનિક રીતે વધુ ગરમ થાય છે અને ટ્યુબની નિષ્ફળતા તરફ દોરી જાય છે. 1907 અને 1910માં ફ્રેન્ચ નોર્ડ નેટવર્ક પર પરીક્ષણ કરાયેલ ડુ ટેમ્પલ ડિઝાઇન જેવા પ્રારંભિક વોટર-ટ્યુબ બોઇલર સાથે આ એક મોટી ખામી હતી. રોયલ નેવી બોઇલરમાં પાણીની નળીઓને વક્ર નળીઓમાં કાળજીપૂર્વક ક્રમાંકિત દડાઓ નીચે મૂકીને અવરોધ માટે તપાસવામાં આવી હતી. સલામતીની ચિંતાઓ ફાયરબોક્સમાં અચાનક વરાળનું ગળતર પરંપરાગત બોઈલર સાથે પૂરતું જોખમી છે-ફાયરબોક્સના દરવાજામાંથી આગ ફાટી જવાની શક્યતા છે, જે રસ્તામાં કોઈપણ માટે નાખુશ પરિણામો સાથે છે. ઉચ્ચ દબાણવાળા બોઈલર સાથે ઉર્જાના વધુ પ્રકાશનને કારણે પરિણામો વધુ જોખમી હોય છે. ફ્યુરી કરૂણાંતિકા દ્વારા આ દર્શાવવામાં આવ્યું હતું, જોકે તે કિસ્સામાં ટ્યુબની નિષ્ફળતાનું કારણ સ્કેલિંગને બદલે વરાળના પ્રવાહના અભાવને કારણે વધુ ગરમ હોવાનું તારણ કાઢવામાં આવ્યું હતું. જેકબ પર્કિન્સ ઉચ્ચ દબાણવાળી વરાળ સાથે પ્રારંભિક પ્રયોગ કરનાર જેકબ પર્કિન્સ હતા. પર્કિન્સે તેમની "હર્મેટિક ટ્યુબ" પ્રણાલીને એન્જિનના બોઇલરોને વરાળ આપવા માટે લાગુ કરી હતી અને આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સંખ્યાબંધ એન્જિન 1836માં લંડન અને દક્ષિણ પશ્ચિમ રેલવે માટે બનાવવામાં આવ્યા હતા. ઉચ્ચ દબાણ પર કાટ અને માપની સમસ્યાઓને ટાળવાનો એક માર્ગ નિસ્યંદિત પાણીનો ઉપયોગ કરવાનો છે, જેમ કે પાવર સ્ટેશનોમાં કરવામાં આવે છે. ઓક્સિજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ જેવા ઓગળેલા વાયુઓ પણ ઊંચા તાપમાને અને દબાણમાં કાટ પેદા કરે છે અને તેને બહાર રાખવા જોઈએ. મોટાભાગના લોકોમોટિવ્સમાં કન્ડેન્સર નહોતા, તેથી શુદ્ધ ફીડ પાણીનો કોઈ સ્રોત નહોતો. એક ઉકેલ શ્મિટ પ્રણાલી હતી. લેઆઉટ શ્મિટ પ્રણાલીએ સીલબંધ અતિ-ઉચ્ચ-દબાણ સર્કિટનો ઉપયોગ કર્યો હતો જે ઉચ્ચ-દબાણ બોઈલરની અંદર હીટિંગ કોઇલના માધ્યમથી ઉષ્માને ઉચ્ચ-દબાણ સર્કિટમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. જો આ પછીનું સામાન્ય પાણીથી ભરવામાં આવ્યું હોત, તો હીટિંગ કોઇલની બહાર સ્કેલ બની શકે છે, પરંતુ તે વધુ ગરમીનું કારણ બની શક્યું ન હતું કારણ કે અલ્ટ્રા-એચ. પી. ટ્યુબ તેમના આંતરિક વરાળ તાપમાનને ટકી રહેવા માટે તદ્દન સક્ષમ હતી, જોકે ફાયરબોક્સ જ્યોત તાપમાન નહીં. દબાણ સીલબંધ અતિ-ઉચ્ચ દબાણ સર્કિટ ગોળીબારના દરના આધારે વચ્ચે ચાલતી હતી. એચપી બોઈલર લગભગ કામ કરતું હતું, અને નીચા દબાણનું બોઈલર લગભગ કામ કરતું હતું. યુએચપી અને એચપી બોઇલર વોટર-ટ્યુબ ડિઝાઇનના હતા, જ્યારે એલપી બોઇલર વરાળ એન્જિન માટે લાક્ષણિક ફાયર-ટ્યુબ બોઇલર હતું. એલ. પી. સિલિન્ડરોને એચ. પી. સિલિન્ડર એક્ઝોસ્ટ અને એલ. પી. બોઈલર આઉટપુટના મિશ્રણ સાથે ચલાવવામાં આવતા હતા. એચ. પી. અને એલ. પી. બંને બોઇલરમાં સુપરહીટર હતા. ઉદાહરણો ફ્રેન્ચ પીએલ241પી, જર્મન એચ <આઇડી1> અને બ્રિટિશ એલએમએસ 6399 ફ્યુરી બધાએ શ્મિટ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો હતો, અને મૂળભૂત રીતે સમાન ડિઝાઇનના હતા. ન્યૂ યોર્ક સેન્ટ્રલ એચએસ-1એ અને કેનેડિયન 8000માં પણ શ્મિટ પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, પરંતુ તેનું કદ એકંદરે મોટું હતું-8000નું વજન ફ્યુરી કરતાં બમણું હતું. શ્વાર્ઝકોપ્ફ-લોફલર પ્રણાલી એચપી બોઈલરમાં સ્કેલિંગને ટાળવાનો બીજો રસ્તો એ છે કે આગમાંથી ગરમીને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે એકલા વરાળનો ઉપયોગ કરવો; વરાળ ચોક્કસપણે સ્કેલ જમા કરી શકતી નથી. એચપી વરાળ જનરેટરમાંથી સંતૃપ્ત વરાળને એચપી સુપરહીટર ટ્યુબ દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવી હતી જે ફાયરબોક્સને આવરી લેતી હતી. ત્યાં તેને લગભગ સુપરહીટ કરવામાં આવ્યું હતું અને દબાણ વધારી દેવામાં આવ્યું હતું. આનો માત્ર એક ચતુર્થાંશ ભાગ એચપી સિલિન્ડરોને ખવડાવવામાં આવ્યો હતો; બાકીનો ભાગ વરાળ જનરેટરને પરત કરવામાં આવ્યો હતો જ્યાં તેની ગરમીએ ચક્ર ચાલુ રાખવા માટે વધુ પાણીનું બાષ્પીભવન કર્યું હતું. વરાળ સર્કિટ એચપી સિલિન્ડર એક્ઝોસ્ટ એલપી ફીડ હીટરમાંથી પસાર થાય છે, અને પછી એલપી બોઈલરની નળીઓ; આ લગભગ શ્મિટ સિસ્ટમમાં એલપી બોઈલરની સમકક્ષ હતું, પરંતુ એચપી એક્ઝોસ્ટ વરાળ દ્વારા ગરમ કરવામાં આવતું હતું, દહન વાયુઓ દ્વારા નહીં. એલ. પી. બોઈલરમાં વરાળ ઉભી કરવામાં આવી હતી, એલ. પી. સુપરહીટર અને પછી એલ. પી. સિલિન્ડરને ખવડાવવામાં આવી હતી. એલ. પી. એક્ઝોસ્ટ સ્મોકબોક્સમાં બ્લાસ્ટપાઇપને ખવડાવતું હતું. એલ. પી. બોઈલર હીટિંગ ટ્યુબમાં કન્ડેન્સ્ડ એચ. પી. એક્ઝોસ્ટને એચ. પી. વરાળ જનરેટરમાં પાછું પમ્પ કરવામાં આવ્યું હતું. તે એક જટિલ વ્યવસ્થા હતી. ઉદાહરણ આ પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરીને બાંધવામાં આવેલું એકમાત્ર લોકોમોટિવ 1930નું જર્મન ડી. આર. જી. એચ. 02 1001 હતું. તે સફળ ન હતી, નિરાશાજનક રીતે અવિશ્વસનીય હતી. ફાયર-ટ્યુબ બોઈલરનો સીધો અભિગમ બાલ્ડવિન 60000 પ્રોટોટાઇપે સામાન્ય રીતે કામ કર્યું હતું અને ઉપર વર્ણવેલ કોઈપણ જટિલ પ્રણાલીનો ઉપયોગ કર્યો ન હતો. તેમાં પ્રમાણમાં પરંપરાગત વોટર-ટ્યુબ બોઈલર અને ફાયર-ટ્યુબ બોઈલર હતું. તેમ છતાં, ઉચ્ચ જાળવણી ખર્ચ અને નબળી વિશ્વસનીયતાએ ઉચ્ચ દબાણ અને સંયોજન દ્વારા વચનબદ્ધ ઇંધણ અર્થતંત્રને રદ કરી દીધું હતું, અને ડિઝાઇનનું પુનરાવર્તન કરવામાં આવ્યું ન હતું. અન્ય પ્રમાણમાં પરંપરાગત ઉચ્ચ દબાણવાળા એન્જિનોનું નિર્માણ યુ. એસ. એ. માં કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં 1933ના નોંધપાત્ર ટ્રિપલ-વિસ્તરણ એલ. એફ. લોરી એન્જિનનો સમાવેશ થાય છે. તેમાં કોઇ સફળતા મળી ન હતી. એચ. ડબલ્યુ. બેલ એન્ડ કંપનીએ 1908માં ઉચ્ચ દબાણવાળા એન્જિનની સફળ લાઇન રજૂ કરી હતી, જેનું ઉત્પાદન 1920 સુધી ચાલુ રહ્યું હતું. આ મશીનો પર ઉપયોગમાં લેવાતી મૂળભૂત તકનીક સ્ટેનલી સ્ટીમરમાંથી લેવામાં આવી હતી. આમાંના સૌથી નાના નાના નેરો-ગેજ મશીનો હતા જેનું વજન માત્ર અને વ્હીલબેઝ સાથે હતું, પરંતુ તેઓ સંચાલિત હતા અને બોઇલરનું પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ઊભી ફાયર-ટ્યુબ બોઈલરને પિયાનો વાયરથી વીંટાળવામાં આવ્યું હતું, અને જોડતા સળિયા અને ક્રેન્ક સંપૂર્ણપણે બંધ કરવામાં આવ્યા હતા અને એક એક્સલ સાથે સજ્જ કરવામાં આવ્યા હતા. બેલ લોકોમોટિવ વર્ક્સે પછીના મોડેલોની જાહેરાત વધુ સામાન્ય અથવા ઓછી કિંમતે કરી હતી. ગ્રેટ બ્રિટનમાં, એલ. એન. ઇ. આર. વર્ગ ડબલ્યુ1માં દરિયાઈ પ્રકારનું જળ-નળી બોઈલર કાર્યરત હતું. તેને મોટી સફળતા મળી ન હતી અને પરંપરાગત ફાયર-ટ્યુબ બોઈલર સાથે તેનું પુનઃનિર્માણ કરવામાં આવ્યું હતું. ઉન્નત વરાળ ટેકનોલોજી સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ લોકો લોકોમોટિવ્સ ઉચ્ચ દબાણવાળા વરાળ એન્જિનમોટિવ્સ તેમજ અન્ય ઘણી રેલ વિચિત્રતાઓ પર મોટી માત્રામાં માહિતી જુઓ. પ્રાયોગિક લોકોમોટિવ્સ સ્ટીમ લોકોમોટિવ પ્રકારો વોટર-ટ્યુબ બૉયલર્સ