High-pressure steam locomotive
एक उच्च दबाव वाला भाप इंजन एक बॉयलर के साथ एक भाप इंजन है जो अन्य इंजनों के लिए सामान्य माने जाने वाले दबाव से काफी ऊपर काम करता है। अधिकांश इंजन भाप के दबाव के साथ काम करते हैं। भाप के बाद के वर्षों में, बॉयलर का दबाव आम तौर पर था। उच्च दबाव वाले इंजनों को शुरू करने के लिए माना जा सकता है, जब विशेष निर्माण तकनीकों की आवश्यकता होती है, लेकिन कुछ में बॉयलर थे जो ऊपर से संचालित होते थे। ऊष्मा इंजन की दक्षता को अधिकतम करने के लिए उच्च दबाव का कारण मूल रूप से उस तापमान को प्राप्त करने पर निर्भर करता है जिस पर ऊष्मा स्वीकार की जाती है (अर्थात। बॉयलर में भाप को बढ़ाना) जहाँ तक संभव हो उस तापमान से जिस पर इसे अस्वीकार किया जाता है (यानी। भाप जब यह सिलेंडर छोड़ती है)। इसे निकोलस लियोनार्ड सादी कार्नोट द्वारा निर्धारित किया गया था। दो विकल्प हैंः स्वीकृति तापमान बढ़ाएँ या अस्वीकृति तापमान को कम करें। भाप इंजन के लिए, पहले का अर्थ है उच्च दबाव और तापमान पर भाप उठाना, जो इंजीनियरिंग के संदर्भ में काफी सीधा है। उत्तरार्द्ध को दो तरीकों से लागू किया जा सकता हैः निकास भाप को आगे बढ़ाने के लिए बड़े सिलेंडर और/या अस्वीकृति तापमान को और कम करने के लिए निकास को संघनित करना। हालांकि, दोनों कार्यान्वयन अंतिम छोर हैंः पहला लोडिंग गेज द्वारा सीमित है जबकि दूसरा नियंत्रित किए जाने वाले निकास भाप की बहुत अधिक मात्रा में घर्षण नुकसान के कारण आत्म-पराजित होता है। इस प्रकार अक्सर यह माना जाता है कि उच्च दबाव लोकोमोटिव ईंधन दक्षता में सुधार करने का तरीका है। हालाँकि, इस दिशा में प्रयोग हमेशा बहुत अधिक खरीद और रखरखाव लागत से पराजित हुए। स्वीकृति तापमान को बढ़ाने का एक सरल तरीका एक मामूली भाप दबाव और एक सुपरहीटर का उपयोग करना है। उच्च दबाव जटिलता उच्च दबाव इंजनों के नुकसान पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में बहुत अधिक जटिल थे। यह केवल एक सामान्य फायर-ट्यूब बॉयलर बनाने की बात नहीं थी जिसमें उपयुक्त रूप से बढ़ी हुई ताकत और अधिक जोर से स्टोकिंग हो। बॉयलर खोल में संरचनात्मक शक्ति की आवश्यकताएँ इसे अव्यावहारिक बनाती हैं; यह असंभव रूप से मोटा और भारी हो जाता है। उच्च भाप दबाव के लिए जल-नलिका बॉयलर का सार्वभौमिक रूप से उपयोग किया जाता है। भाप ड्रम और उनकी आपस में जुड़ने वाली नलियाँ मोटी दीवारों के साथ अपेक्षाकृत छोटे व्यास की होती हैं और इसलिए बहुत मजबूत होती हैं। स्केल निक्षेपण अगली कठिनाई बॉयलर ट्यूबों में स्केल निक्षेपण और क्षरण की है। नलिकाओं के अंदर जमा स्केल अदृश्य होता है, आमतौर पर दुर्गम होता है, और एक घातक खतरा होता है, क्योंकि यह स्थानीय रूप से अधिक गर्म होने और नलिका की विफलता की ओर ले जाता है। 1907 और 1910 में फ्रेंच नोर्ड नेटवर्क पर परीक्षण किए गए डू टेम्पल डिजाइन जैसे प्रारंभिक जल-नल बॉयलरों के साथ यह एक बड़ी कमी थी। रॉयल नेवी बॉयलरों में पानी की नलियों को घुमावदार नलियों के नीचे सावधानीपूर्वक क्रमांकित गेंदों को गिराकर रुकावट के लिए जांचा गया था। सुरक्षा संबंधी चिंताएँ एक पारंपरिक बॉयलर के साथ फायरबॉक्स में अचानक भाप का रिसाव काफी खतरनाक होता है-आग के फायरबॉक्स के दरवाजे से बाहर निकलने की संभावना होती है, जिससे रास्ते में किसी के लिए भी नाखुश परिणाम होते हैं। एक उच्च दबाव वाले बॉयलर के साथ परिणाम और भी अधिक खतरनाक होते हैं क्योंकि ऊर्जा की अधिक रिहाई होती है। यह रोष त्रासदी द्वारा प्रदर्शित किया गया था, हालांकि उस मामले में ट्यूब की विफलता का कारण स्केलिंग के बजाय भाप के प्रवाह की कमी के कारण अधिक गर्म होना था। जैकब पर्किन्स उच्च दबाव वाली भाप के साथ एक प्रारंभिक प्रयोगकर्ता जैकब पर्किन्स थे। पर्किन्स ने अपनी "हर्मेटिक ट्यूब" प्रणाली को इंजन बॉयलरों को भाप देने के लिए लागू किया और इस सिद्धांत का उपयोग करते हुए कई इंजन 1836 में लंदन और दक्षिण पश्चिम रेलवे के लिए बनाए गए थे। श्मिट प्रणाली उच्च दबाव पर क्षरण और पैमाने की समस्याओं से बचने का एक तरीका आसुत जल का उपयोग करना है, जैसा कि बिजली स्टेशनों में किया जाता है। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी घुलनशील गैसें भी उच्च तापमान और दबाव पर क्षरण का कारण बनती हैं, और इन्हें बाहर रखा जाना चाहिए। अधिकांश इंजनों में कंडेनसर नहीं थे, इसलिए शुद्ध फ़ीड पानी का कोई स्रोत नहीं था। एक समाधान श्मिट प्रणाली थी। लेआउट श्मिट प्रणाली ने एक सीलबंद अति-उच्च-दबाव वाले परिपथ का उपयोग किया जो एक उच्च-दबाव वाले बॉयलर के अंदर हीटिंग कॉइल के माध्यम से गर्मी को एक उच्च-दबाव वाले परिपथ में स्थानांतरित करता था। यदि इस उत्तरार्द्ध को सामान्य पानी से खिलाया जाता था, तो हीटिंग कॉइल के बाहर पैमाने का निर्माण हो सकता था, लेकिन यह अधिक गर्मी का कारण नहीं बन सकता था क्योंकि अल्ट्रा-एच. पी. ट्यूब अपने आंतरिक भाप तापमान को सहन करने में काफी सक्षम थे, हालांकि फायरबॉक्स लौ तापमान नहीं था। दबाव सीलबंद अति-उच्च-दबाव परिपथ गोलीबारी की दर के आधार पर बीच में चलता था। एचपी बॉयलर लगभग काम करता था, और कम दबाव वाला बॉयलर लगभग काम करता था। यूएचपी और एचपी बॉयलर पानी-ट्यूब डिजाइन के थे, जबकि एलपी बॉयलर भाप इंजनों के लिए एक विशिष्ट फायर-ट्यूब बॉयलर था। एल. पी. सिलेंडरों को एच. पी. सिलेंडर निकास और एल. पी. बॉयलर उत्पादन के मिश्रण के साथ चलाया जाता था। एच. पी. और एल. पी. दोनों बॉयलरों में सुपरहीटर थे। उदाहरण फ्रांसीसी पीएल241पी, जर्मन एच 17-206 और ब्रिटिश एलएमएस 6399 फ्यूरी सभी ने श्मिट प्रणाली का उपयोग किया, और मूल रूप से समान डिजाइन के थे। न्यूयॉर्क सेंट्रल एचएस-1ए और कनाडाई 8000 में भी श्मिट प्रणाली का उपयोग किया गया था, लेकिन वे पूरी तरह से बड़े आकार के थे-8000 का वजन रोष से दोगुने से अधिक था। श्वार्जकॉफ-लॉफलर प्रणाली एचपी बॉयलर में स्केलिंग से बचने का एक और तरीका है कि आग से गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए अकेले भाप का उपयोग किया जाए; भाप निश्चित रूप से पैमाने को जमा नहीं कर सकती है। एचपी भाप जनरेटर से संतृप्त भाप को एचपी सुपरहीटर ट्यूबों के माध्यम से पंप किया गया था जो फायरबॉक्स को पंक्तिबद्ध करते थे। वहाँ इसे लगभग गर्म कर दिया गया और दबाव बढ़ा दिया गया। इसका केवल एक चौथाई हिस्सा एचपी सिलेंडरों को खिलाया गया था; बाकी भाप जनरेटर को वापस कर दिया गया था जहां इसकी गर्मी ने चक्र को जारी रखने के लिए अधिक पानी को वाष्पित कर दिया था। भाप परिपथ एच. पी. सिलेंडर निकास एक एल. पी. फ़ीड हीटर और फिर एल. पी. बॉयलर की नलियों से होकर गुजरता है; यह लगभग श्मिट प्रणाली में एल. पी. बॉयलर के बराबर था, लेकिन एच. पी. निकास भाप द्वारा गर्म किया जाता था न कि दहन गैसों द्वारा। एल. पी. बॉयलर में भाप उठाया जाता था, एल. पी. सुपरहीटर और फिर एल. पी. सिलेंडर को खिलाया जाता था। एल. पी. निकास ने धुएँ के डिब्बे में ब्लास्टपाइप को भर दिया। एल. पी. बॉयलर हीटिंग ट्यूबों में संघनित एच. पी. निकास को एच. पी. भाप जनित्र में वापस पंप किया गया था। यह एक जटिल प्रणाली थी। उदाहरण इस प्रणाली का उपयोग करके बनाया गया एकमात्र लोकोमोटिव 1930 का जर्मन डी. आर. जी. एच. 02 1001 था। यह एक सफलता नहीं थी, निराशाजनक रूप से अविश्वसनीय थी। सीधा तरीका फायर-ट्यूब बॉयलर द बाल्डविन 60000 प्रोटोटाइप ने मामूली रूप से काम किया और ऊपर वर्णित किसी भी जटिल प्रणाली का उपयोग नहीं किया। इसमें एक अपेक्षाकृत पारंपरिक जल-नलिका बॉयलर और एक अग्नि-नलिका बॉयलर था। फिर भी, उच्च रखरखाव लागत और खराब विश्वसनीयता ने उच्च दबाव और चक्रवृद्धि द्वारा वादा की गई ईंधन अर्थव्यवस्थाओं को रद्द कर दिया, और डिजाइन को दोहराया नहीं गया। अन्य अपेक्षाकृत पारंपरिक उच्च दबाव वाले इंजनों का निर्माण संयुक्त राज्य अमेरिका में किया गया था, जिसमें 1933 का उल्लेखनीय ट्रिपल-विस्तार एल. एफ. लॉरी इंजन भी शामिल था। कोई भी सफल नहीं हुआ। एच. डब्ल्यू. बेल एंड कंपनी ने 1908 में उच्च दबाव वाले इंजनों की एक सफल लाइन पेश की जो 1920 के दशक तक उत्पादन में जारी रही। इन मशीनों पर उपयोग की जाने वाली बुनियादी तकनीक स्टेनली स्टीमर से ली गई थी। इनमें से सबसे छोटी छोटी नैरो-गेज मशीनें थीं जिनका वजन केवल एक व्हीलबेस के साथ था, लेकिन वे संचालित होती थीं और बॉयलरों का परीक्षण किया जाता था। ऊर्ध्वाधर अग्नि-नलिका बॉयलर पियानो तार से घिरा हुआ था, और जोड़ने वाली छड़ें और क्रैंक पूरी तरह से संलग्न थे और एक धुरी के लिए तैयार थे। बेल लोकोमोटिव वर्क्स ने बाद के मॉडलों का विज्ञापन अधिक मामूली या कम कीमत में किया। ग्रेट ब्रिटेन में, एल. एन. ई. आर. वर्ग डब्ल्यू1 में एक समुद्री प्रकार का जल-नलिका बॉयलर काम कर रहा था। यह एक बड़ी सफलता नहीं थी और एक पारंपरिक फायर-ट्यूब बॉयलर के साथ इसका पुनर्निर्माण किया गया था। उन्नत भाप प्रौद्योगिकी संदर्भ भी देखें बाहरी लिंक लोको लोकोमोटिव उच्च दबाव वाले भाप इंजनों के साथ-साथ कई अन्य रेल विषमताओं के बारे में बड़ी मात्रा में जानकारी। प्रायोगिक इंजन भाप इंजन प्रकार जल-नलिका बॉयलर