High-speed steam engine
उच्च गति वाले भाप इंजन स्थिर भाप इंजन के अंतिम विकास में से एक थे। वे कई सौ आर. पी. एम. की तेज गति से चलते थे, जिसकी बिजली उत्पादन जैसे कार्यों के लिए आवश्यकता थी। विशेषताओं को परिभाषित करना उनकी दो प्राथमिक विशेषताएं हैंः उच्च गति। यह बेल्ट द्वारा स्टेप-अप ड्राइव की आवश्यकता के बजाय सीधे एक छोटे डायनेमो को चलाने के लिए पर्याप्त है। सटीक गति विनियमन। डायनेमो द्वारा उत्पादन के लिए एक स्थिर उत्पादन वोल्टेज के लिए एक स्थिर घूर्णन गति की आवश्यकता होती है, तब भी जब भार बदलता है। जब एक अल्टरनेटर चलाया जा रहा था, तो उत्पादन आवृत्ति भी एक स्थिर घूर्णन गति पर निर्भर करती थी। इनके परिणामस्वरूप कई गौण विशेषताएँ भी सामने आईं। हालाँकि ये प्रकार के लिए परिभाषित नहीं थे, या हमेशा मामले थे, वे पहचानने योग्य रूप से आम थेः बेहतर स्नेहन, जैसा कि उनकी उच्च गति से आवश्यक था। यह अक्सर एक तेल सम्प के साथ एक संलग्न क्रैंककेस का उपयोग करता था और 'स्पलैश' या रिंग ऑइलर द्वारा स्नेहन करता था। कुछ लोगों के पास इंजन-संचालित तेल पंप और एक परिसंचरण प्रणाली थी। छोटे, कठोर ढलवां लोहे के फ्रेम, ताकि उन्हें बड़े स्थिर इंजन की सामान्य जटिल चिनाई नींव की आवश्यकता न हो। एकल-अभिनय सिलेंडर। जैसे-जैसे स्नेहन के लिए क्रैंककेस अधिक महत्वपूर्ण हो गया, विन्यास सरल हो गया यदि सिलेंडर के केवल एक तरफ भाप का दबाव लगाया गया था। इसका एक दूसरा लाभ हैः चूंकि भाप का बल अब पिस्टन के केवल एक तरफ है, इसलिए आघात के दौरान बीयरिंग पर बल अभी भी भिन्न होगा, लेकिन यह अब अपनी दिशा को उलट नहीं सकता है। यह उच्च गति पर किसी भी असर ढलान के प्रभाव को कम करता है। शहर के सबसे बड़े संयंत्रों में बिजली उत्पादन के लिए उच्च गति की आवश्यकता नहीं थी। चूंकि ये पौधे आवश्यक रूप से बड़े थे, इसलिए वे कई खंभे के टुकड़ों के साथ बड़े व्यास वाले डायनेमो का भी उपयोग कर सकते थे। इसने कम घूर्णन शाफ्ट गति के लिए आवश्यक रैखिक गति (ध्रुवों में पारित/समय) दी। इन इंजनों का उत्पादन या तो सरल या यौगिक संचालन चक्रों के साथ किया गया था। छोटे उदाहरण आमतौर पर सरल होते थे, क्योंकि अच्छे विनियमन को प्राप्त करने की कठिनाइयाँ चक्रवृद्धि की क्षमताओं से अधिक होती थीं। उच्च गति वाले इंजनों ने लापरवाही के लिए एक प्रतिष्ठा विकसित की। बड़े इंजनों के लिए ईंधन लागत की बचत सार्थक थी और विलन्स इंजन जैसे यौगिक डिजाइनों का उपयोग किया गया था। उन्होंने वाल्वों की एक विस्तृत श्रृंखला का भी उपयोग किया। स्लाइड या पिस्टन वाल्व के उदाहरण आम थे। बहु-सिलेंडर एकल-अभिनय इंजन आमतौर पर दो सिलेंडरों के बीच एक पिस्टन वाल्व साझा करते हैं, या तो सिलेंडरों के बीच या उनके ऊपर क्षैतिज रूप से। इन वाल्वों को चलाने वाला वाल्व गियर आमतौर पर सरल होता था, एक एकल सनकी डिजाइन केवल एक गति से, एक दिशा में, काफी निरंतर भार के लिए चलाने के लिए बनाया गया था। हालाँकि ये इंजन कॉर्लिस जैसे परिष्कृत और कुशल वाल्व गियर के साथ समकालीन थे, लेकिन ये ट्रिप वाल्व जल्दी से काम करने में असमर्थ थे। "स्वचालित" इंजन तेज गति वाले भाप इंजन के लिए एक प्रमुख आवश्यकता निरंतर गति का सटीक नियंत्रण था, यहां तक कि तेजी से बदलते भार के तहत भी। हालांकि एक केंद्रत्यागी गवर्नर के माध्यम से भाप इंजनों का नियंत्रण वाट से शुरू होता है, लेकिन यह नियंत्रण अपर्याप्त था। इन शुरुआती राज्यपालों ने इंजन में भाप के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए एक थ्रॉटल वाल्व का संचालन किया। यह बिजली उत्पादन के लिए आवश्यक निरंतर गति के लिए अपर्याप्त रूप से उत्तरदायी नियंत्रण देता है। उच्च गति वाले भाप इंजनों के लिए विकसित समाधान "स्वचालित" गवर्नर था। भाप के प्रवाह दर को नियंत्रित करने के बजाय, यह इनलेट वाल्व के समय या 'कट-ऑफ' को नियंत्रित करता था। इस गवर्नर को क्रैंकशाफ्ट और वाल्व गियर को चलाने वाले सनकी के बीच विभाजित किया गया था। इसे अक्सर इंजन के फ्लाईव्हील के हिस्से के रूप में बनाया जाता था। गवर्नर में एक केंद्रत्यागी बॉब वजन बढ़ती गति के साथ एक स्प्रिंग के खिलाफ बाहर चला गया। इसके कारण विलक्षण की स्थिति क्रैंक के सापेक्ष बदल गई, जिससे वाल्व का समय बदल गया और जल्दी कट-ऑफ हो गया। चूँकि यह नियंत्रण एक थ्रॉटल वाल्व से एक लंबी पाइप के बजाय सीधे सिलेंडर बंदरगाह पर कार्य करता है, यह बहुत तेजी से कार्य कर सकता है। स्नेहन संलग्न क्रैंककेस स्पलैश स्नेहन आदर्श (एक खुला क्रैंक क्षैतिज इंजन) जैसे पहले उच्च गति वाले इंजनों का स्नेहन, मध्यम गति वाले स्थिर इंजनों पर पहले व्यापक तेल कप प्रणालियों के विकास द्वारा स्नेहन किया गया था। तेल के कप और बहु-बिंदु स्नेहक तेल शाफ्ट बीयरिंग को अच्छी तरह से देख सकते हैं और एक दृश्य-ग्लास को सबसे लापरवाह इंजन चालक या ऑइलर द्वारा भी देखा जा सकता है। कठिनाई यह थी कि तेज गति वाले इंजनों पर, ऑइलर को अब चलने वाले भागों पर नहीं लगाया जा सकता था, जैसे कि क्रॉसहेड या कनेक्टिंग रॉड। यहाँ कोई भी तेल भंडार आंदोलन द्वारा चारों ओर मंथन किया जाएगा और इतना आवश्यक रूप से छोटा भंडार एक छोटी सी जगह में इतना काम करने वाले इंजन के लिए अपर्याप्त अक्षमता भी हो सकता है। इस प्रकार तेल की संपूर्णता पर अधिक ध्यान दिया गया, और क्रैंकपिन जैसे चलने वाले भागों को क्रैंकशाफ्ट के माध्यम से ड्रिलिंग द्वारा तेल की आपूर्ति से खिलाया गया जो घूम रहे थे लेकिन आगे नहीं बढ़ रहे थे, जैसे कि मुख्य बीयरिंग। तेल वितरित करने के लिए केंद्रत्यागी बल का भी उपयोग किया गया था। यह आम बात थी कि तेज गति वाले इंजनों में केवल एक या दो स्नेहक होते थे, ताकि इंजन की देखभाल करना एक आसान काम हो और साधारण लापरवाही और स्नेहक को सुखाने से टूटने की संभावना कम हो। जैसे-जैसे गति बढ़ती गई, उच्च गति वाला इंजन एक संलग्न क्रैंककेस के साथ बहु-सिलेंडर ऊर्ध्वाधर इंजन के अपने विकसित रूप की ओर विकसित हुआ। एकल-अभिनय वाले पिस्टन का उपयोग करने की प्रवृत्ति भी थी। इसके दो फायदे थे, स्नेहन को क्रैंककेस के भीतर एक उदार 'स्पलैश' प्रणाली द्वारा प्रदान किया जा सकता था जो ठंडा करने में भी मदद करता था, और दूसरा यह कि एकल-अभिनय इंजन में बल हमेशा उसी तरह से कार्य करते हैं, जैसे पिस्टन रॉड और कनेक्टिंग रॉड के साथ एक संपीड़न बल। इसका मतलब यह था कि भले ही बेयरिंग की मंजूरी अपेक्षाकृत धीमी थी, बेयरिंग को हमेशा कसकर रखा जाता था। सुस्त, और इस प्रकार मुक्त-दौड़, बीयरिंग को स्वीकार किया जा सकता है। इस तरह के इंजन का एक उदाहरण ट्विन-सिलेंडर वेस्टिंगहाउस इंजन होगा। इन इंजनों में ट्रंक पिस्टन का उपयोग किया जाता था, जैसा कि आज आंतरिक दहन इंजनों के लिए उपयोग किया जाता है, जहां कोई अलग क्रॉसहेड नहीं है और कनेक्टिंग रॉड के गजन पिन को पिस्टन के भीतर ही ऊपर ले जाया जाता है। यह एक बहुत ही कॉम्पैक्ट लेआउट प्रदान करता है, लेकिन स्पष्ट रूप से एक एकल-अभिनय वाले पिस्टन की आवश्यकता होती है। इस इंजन के मुख्य क्रैंकशाफ्ट बीयरिंग को अलग-अलग ऑइलर प्रदान किए गए थे जो क्रैंककेस सम्प में बह जाते थे। यह माना गया था कि क्रैंककेस तेल संघनित भाप से पानी से दूषित हो जाएगा और पिस्टन से उड़ जाएगा। इस एकत्रित घनीभूत पदार्थ को गहरे कुंड के नीचे तेल के नीचे से निकालने के लिए एक वाल्व प्रदान किया गया था। डबल-एक्टिंग इंजन और दबाव स्नेहन का आविष्कार इंजन बीयरिंग के दबाव स्नेहन की महत्वपूर्ण अवधारणा उच्च गति वाले भाप इंजनों से शुरू हुई और अब यह आंतरिक दहन इंजनों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह एक स्नेहन प्रणाली के रूप में विश्वसनीय है और हाइड्रोस्टैटिक बीयरिंग ('ऑयल वेज') के उपयोग की भी अनुमति देता है जो अधिक भार का समर्थन कर सकता है। इसके लिए पहला पेटेंट 1890 में बेलिस एंड मॉरकॉम को उनके ड्राफ्ट्समैन अल्बर्ट चार्ल्स पेन के काम से जारी किया गया था। बेलिस एंड मॉरकॉम ने दोहरे अभिनय वाले सिलेंडरों को प्राथमिकता दी, ताकि दी गई शक्ति के लिए सबसे छोटे संभव इंजनों का उत्पादन किया जा सके; पीटर ब्रदरहुड जैसे उनके प्रमुख बाजारों में से एक, युद्धपोत इंजन कक्ष की सीमा में उपयोग के लिए रॉयल नेवी को जनरेटर सेट की आपूर्ति करना था। एक दोहरे अभिनय वाले इंजन की कठिनाई यह थी कि जोड़ने वाली छड़ में बलों की दिशा अब संपीड़न और तनाव के बीच उलट जाती है, ताकि किसी भी झटके से बचने के लिए असर निकासी को कड़ा किया जा सके। बेलिस और मॉरकॉम ने 625 आर. पी. एम. पर 20 बी. एच. पी. का दो-सिलेंडर इंजन विकसित किया जिसमें क्रैंकशाफ्ट में लंबे ड्रिल किए गए छेद के माध्यम से क्रैंक बीयरिंग के दबाव में तेल भरने के लिए एक छोटे से अलग तेल पंप का उपयोग किया गया था। इसने विश्वसनीय स्नेहन और शीतलन प्रदान किया और तेल फिल्म का दबाव मुक्त दौड़ प्रदान करने के लिए पर्याप्त निकासी के साथ दोहरे अभिनय वाले इंजनों के उपयोग की अनुमति देने के लिए पर्याप्त था। यह भी देखें कि विलन्स इंजन यूनिफ्लो इंजन स्टीम मोटर, भाप इंजनों के लिए उच्च गति इंजन सिद्धांतों का अनुप्रयोग टिप्पणियाँ संदर्भ आगे पढ़ने के लिए स्थिर भाप इंजन प्रकार के अनुसार स्टीम इंजन