Uniflow steam engine
ஒரே மாதிரியான நீராவி இயந்திரம் சிலிண்டரின் ஒவ்வொரு பாதியிலும் மட்டுமே ஒரு திசையில் பாயும் நீராவியைப் பயன்படுத்துகிறது. சிலிண்டருடன் வெப்பநிலை சாய்வு வைத்திருப்பதன் மூலம் வெப்ப செயல்திறன் அதிகரிக்கப்படுகிறது. நீராவி எப்போதும் சிலிண்டரின் சூடான முனைகளில் நுழைந்து குளிர்ந்த மையத்தில் உள்ள துறைமுகங்கள் வழியாக வெளியேற்றப்படுகிறது. இதன் மூலம், சிலிண்டர் சுவர்களின் ஒப்பீட்டு வெப்பம் மற்றும் குளிரூட்டல் குறைகிறது. வடிவமைப்பு விவரங்கள் நீராவி நுழைவு பொதுவாக பாப்பெட் வால்வுகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது (இது உள் எரிப்பு இயந்திரங்களில் பயன்படுத்தப்படுவதைப் போலவே செயல்படுகிறது) அவை கேம்ஷாஃப்ட் மூலம் இயக்கப்படுகின்றன. ஸ்ட்ரோக்கின் தொடக்கத்தில் குறைந்தபட்ச விரிவாக்க அளவை எட்டும்போது நீராவியை அனுமதிக்க நுழைவு வால்வுகள் திறக்கின்றன. கிராங்க் சுழற்சியின் ஒரு காலத்திற்கு, நீராவி அனுமதிக்கப்படுகிறது, பின்னர் பாப்பெட் நுழைவாயில் மூடப்படுகிறது, இது ஸ்ட்ரோக்கின் போது நீராவியின் தொடர்ச்சியான விரிவாக்கத்தை அனுமதிக்கிறது, இது பிஸ்டனை இயக்குகிறது. ஸ்ட்ரோக்கின் முடிவில், பிஸ்டன் சிலிண்டரின் மையத்தைச் சுற்றி கதிரியக்கமாக பொருத்தப்பட்ட வெளியேற்ற துறைமுகங்களின் வளையத்தைக் கண்டுபிடிக்கும். இந்த துறைமுகங்கள் ஒரு பன்மடங்கு மற்றும் கண்டன்சருடன் குழாய் மூலம் இணைக்கப்பட்டுள்ளன, இது வளிமண்டலத்திற்குக் கீழே உள்ள அறையில் உள்ள அழுத்தத்தைக் குறைத்து விரைவான சோர்வை ஏற்படுத்துகிறது. கிராங்கின் தொடர்ச்சியான சுழற்சி பிஸ்டனை நகர்த்துகிறது. அனிமேஷனில் இருந்து, சிலிண்டரின் நீளத்தில் கிட்டத்தட்ட பாதி நீளமுள்ள ஒரு பெரிய பிஸ்டன், இரு முனைகளிலும் பாப்பெட் நுழைவு வால்வுகள், ஒரு கேம்ஷாஃப்ட் (அதன் இயக்கம் டிரைவ் ஷாஃப்ட்டிலிருந்து பெறப்படுகிறது) மற்றும் வெளியேற்ற துறைமுகங்களின் மைய வளையம் ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு ஒற்றை-பாய்வு இயந்திரத்தின் அம்சங்களைக் காணலாம். நன்மைகள் யுனிஃப்ளோ என்ஜின்கள் ஒரு ஒற்றை சிலிண்டரில் அதிக விரிவாக்கத்தை அனுமதிக்கின்றன, இது வேலை செய்யும் சிலிண்டரின் சூடான முனையில் பாயும் ஒப்பீட்டளவில் குளிர்ந்த வெளியேற்ற நீராவி மற்றும் வெளியேற்றத் தாக்கத்தின் போது வழக்கமான "எதிர்ப்பாய்வு" நீராவி இயந்திரத்தின் நீராவி துறைமுகங்கள். இந்த நிலை அதிக வெப்ப செயல்திறனை அனுமதிக்கிறது. பிஸ்டன் ஸ்ட்ரோக்கின் ஒரு சிறிய பகுதிக்கு மட்டுமே வெளியேற்ற துறைமுகங்கள் திறந்திருக்கும், பிஸ்டன் சிலிண்டரின் நுழைவு முனையை நோக்கி பயணிக்கத் தொடங்கியவுடன் வெளியேற்ற துறைமுகங்கள் மூடப்படும். வெளியேற்றத் துறைமுகங்கள் மூடப்பட்ட பிறகு சிலிண்டருக்குள் எஞ்சியிருக்கும் நீராவி சிக்கிக் கொள்கிறது, மேலும் இந்த சிக்கிய நீராவி திரும்பும் பிஸ்டனால் சுருக்கப்படுகிறது. நீராவி நுழைவதற்கு முன்பு சிலிண்டரின் சூடான முனையை முன்கூட்டியே சூடாக்குவதால் இது வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக விரும்பத்தக்கது. இருப்பினும், அதிகப்படியான சுருக்கத்தின் ஆபத்து பெரும்பாலும் சிலிண்டர் தலைகளில் சிறிய துணை வெளியேற்ற துறைமுகங்கள் சேர்க்கப்படுவதில் விளைகிறது. அத்தகைய வடிவமைப்பு அரை-ஒற்றை என்ஜின் என்ஜின்கள் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இந்த வகை என்ஜின்கள் பொதுவாக ஒரு இன்-லைன் ஏற்பாட்டில் பல சிலிண்டர்களைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவை ஒற்றை அல்லது இரட்டை செயல்பாடாக இருக்கலாம். இந்த வகையின் ஒரு குறிப்பிட்ட நன்மை என்னவென்றால், வால்வுகள் பல கேம்ஷாஃப்ட்களின் விளைவால் இயக்கப்படலாம், மேலும் இந்த கேம்ஷாஃப்ட்களின் ஒப்பீட்டு கட்டத்தை மாற்றுவதன் மூலம், குறைந்த வேகத்தில் அதிக முறுக்குவிசைக்கு அனுமதிக்கப்பட்ட நீராவியின் அளவை அதிகரிக்கலாம், மேலும் செயல்பாட்டின் பொருளாதாரத்திற்கு பயண வேகத்தில் குறைக்கப்படலாம். மாற்றாக, மிகவும் சிக்கலான கேம் மேற்பரப்பைப் பயன்படுத்தும் வடிவமைப்புகள் முழு கேம்ஷாஃப்ட்டையும் அதன் பின்தொடர்பவருடன் ஒப்பிடும்போது நீளமாக மாற்றுவதன் மூலம் நேரத்தை மாற்ற அனுமதித்தன, இதனால் சேர்க்கை நேரம் மாறுபட அனுமதித்தது. (கேம்ஷாஃப்ட் இயந்திர அல்லது ஹைட்ராலிக் சாதனங்களால் மாற்றப்படலாம்.) மேலும், முழுமையான கட்டத்தை மாற்றுவதன் மூலம், இயந்திரத்தின் சுழற்சியின் திசையை மாற்றலாம். உருளை வடிவமைப்பு உருளை வழியாக ஒரு நிலையான வெப்பநிலை சாய்வையும் பராமரிக்கிறது, இது உருளை ஒரே முனையில் சூடான மற்றும் குளிர்ந்த நீராவியை கடந்து செல்வதைத் தவிர்க்கிறது. குறைபாடுகள் நடைமுறையில், ஒன்ஃப்ளோ என்ஜின் பல செயல்பாட்டு குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. பெரிய விரிவாக்க விகிதத்திற்கு ஒரு பெரிய உருளை அளவு தேவைப்படுகிறது. இயந்திரத்திலிருந்து அதிகபட்ச சாத்தியமான வேலையைப் பெற அதிக பரஸ்பர விகிதம் தேவைப்படுகிறது, பொதுவாக இரட்டை-செயல்பாட்டு எதிர்ப்பாய்வு வகை இயந்திரத்தை விட 80 சதவீதம் வேகமாக. இது நுழைவு வால்வுகளின் திறப்பு நேரத்தை மிகவும் குறுகியதாக ஆக்குகிறது, இது ஒரு மென்மையான இயந்திரப் பகுதியில் பெரும் அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது. எதிர்கொள்ளும் பெரிய இயந்திர சக்திகளைத் தாங்க, என்ஜின்கள் பெரிதும் கட்டப்பட வேண்டும் மற்றும் சிலிண்டரில் நீராவி அழுத்தம் விரைவாக உயர்ந்து விழுவதால் முறுக்குவிசையில் உள்ள மாறுபாடுகளை மென்மையாக்க ஒரு பெரிய பறக்கும் சக்கரம் தேவைப்படுகிறது. உருளைக்கு குறுக்கே ஒரு வெப்ப சாய்வு இருப்பதால், சுவரின் உலோகம் வெவ்வேறு அளவுகளுக்கு விரிவடைகிறது. இதற்கு சிலிண்டர் துளை சூடான முனைகளை விட குளிர்ந்த மையத்தில் அகலமாக இருக்க வேண்டும். சிலிண்டரை சரியாக சூடாக்கவில்லை என்றால், அல்லது தண்ணீர் உள்ளே நுழைந்தால், மென்மையான சமநிலையை சீர்குலைத்து வலிப்பு நடு-ஸ்ட்ரோக் அல்லது அழிவை ஏற்படுத்தும். யுனிஃப்ளோ என்ஜின் முதன்முதலில் பிரிட்டனில் 1827 ஆம் ஆண்டில் ஜேக்கப் பெர்கின்ஸ் என்பவரால் பயன்படுத்தப்பட்டது மற்றும் 1885 ஆம் ஆண்டில் லியோனார்ட் ஜென்னெட் டாட் என்பவரால் காப்புரிமை பெற்றது. இது 1909 ஆம் ஆண்டில் ஜெர்மன் பொறியாளர் ஜோஹன் ஸ்டம்ப்ஃப் என்பவரால் பிரபலப்படுத்தப்பட்டது, ஒரு வருடத்திற்கு முன்பு 1908 ஆம் ஆண்டில் தயாரிக்கப்பட்ட முதல் வணிக நிலையான இயந்திரத்துடன். நீராவி என்ஜின்கள் யுனிஃப்ளோ கொள்கை முக்கியமாக தொழில்துறை மின் உற்பத்திக்கு பயன்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் இங்கிலாந்தில் உள்ள ஒரு சில ரயில்வே என்ஜின்களிலும் இது முயற்சிக்கப்பட்டது, அதாவது 1913 ஆம் ஆண்டின் வடகிழக்கு ரயில்வே யுனிஃப்ளோ என்ஜின்கள் No.825 மற்றும் 1918 ஆம் ஆண்டின் No.2212 மற்றும் மிட்லாண்ட் ரயில்வே பேஜெட் என்ஜின். பிரான்ஸ், ஜெர்மனி, அமெரிக்கா மற்றும் ரஷ்யாவிலும் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. எந்தவொரு சந்தர்ப்பத்திலும், மேலும் முன்னேற்றம் மேற்கொள்ளப்படுவதற்கு போதுமான ஊக்கமளிக்கும் முடிவுகள் இல்லை. ஒரு யூனிஃப்ளோ இயந்திரத்தின் முதல் பெரிய அளவிலான பயன்பாடு 1918 ஆம் ஆண்டில் அட்கின்சன் நீராவி வேகன்களில் இருந்தது. அத்தகைய ஒரு நீராவி வேகன் மட்டுமே இன்னும் இருப்பதாக அறியப்படுகிறது; இது 1918 இல் கட்டப்பட்டது, அதன் பணி வாழ்க்கையையும் ஆஸ்திரேலியாவில் அலட்சியமான காலத்தையும் கழித்தது, பின்னர் இங்கிலாந்துக்கு திருப்பி அனுப்பப்பட்டு டாம் வார்லியால் 1976-77 இல் மீட்டெடுக்கப்பட்டது. ஸ்கின்னர் அனஃப்லோ யுனிஃப்ளோ என்ஜினின் இறுதி வணிக பரிணாமம் அமெரிக்காவில் 1930 களின் பிற்பகுதியிலும் 1940 களிலும் ஸ்கின்னர் என்ஜின் நிறுவனத்தால் காம்பவுண்ட் அனஃப்லோ மரைன் ஸ்டீம் என்ஜினின் வளர்ச்சியுடன் ஏற்பட்டது. இந்த இயந்திரம் ஒரு ஸ்டீபில் கலவை உள்ளமைவில் இயங்குகிறது மற்றும் சமகால டீசல்களை அணுகும் செயல்திறனை வழங்குகிறது. கிரேட் லேக்ஸில் பல கார் படகுகள் மிகவும் பொருத்தப்பட்டிருந்தன, அவற்றில் ஒன்று 1952 ஆம் ஆண்டிலிருந்து இன்னும் இயங்குகிறது. வரலாற்றில் மிகவும் வளமான விமானம் தாங்கி வடிவமைப்பு, இரண்டு 5-சிலிண்டர் ஸ்கின்னர் அனஃப்லோ என்ஜின்களைப் பயன்படுத்தியது, ஆனால் இவை ஸ்டீபில் சேர்மங்கள் அல்ல. கிரேட் லேக்ஸ் சிமெண்ட் கேரியரில் ஒரு கலவை அல்லாத ஸ்கின்னர் யுனிஃப்ளோ 2013 வரை சேவையில் இருந்தது, இது 1950 இல் கப்பல் மீண்டும் இயக்கப்பட்டபோது நிறுவப்பட்டது. சிறிய அளவுகளில் (சுமார் குறைவாக), பரஸ்பர நீராவி இயந்திரங்கள் நீராவி விசையாழிகளை விட மிகவும் திறமையானவை. வெள்ளை பாறைகள் சூரிய மின் நிலையம் சுமார் 25 கிலோவாட் மின் உற்பத்தியை உருவாக்க "பாஷ்" வகை நுழைவு வால்வுகளுடன் மூன்று சிலிண்டர் யூனிஃப்ளோ என்ஜினைப் பயன்படுத்தியது. இரண்டு-ஸ்ட்ரோக் என்ஜின்களின் வீட்டில் தயாரிக்கப்பட்ட மாற்றங்கள் ஒற்றை-செயல்பாட்டு ஒற்றை-மிதவை நீராவி என்ஜின் உள்ளமைவு இரண்டு-ஸ்ட்ரோக் உள் எரிப்பு இயந்திரத்தை ஒத்திருக்கிறது, மேலும் இரண்டு-ஸ்ட்ரோக் என்ஜினை ஒரு ஒற்றை-மிதவை நீராவி இயந்திரமாக மாற்ற முடியும். உயரும் பிஸ்டன் அதன் ஸ்ட்ரோக்கின் மேற்புறத்தை நெருங்கும்போது, அது நீராவியின் துடிப்பை அனுமதிக்க பாஷ் வால்வைத் திறக்கிறது. பிஸ்டன் இறங்கும்போது வால்வு தானாகவே மூடப்படுகிறது, மேலும் ஏற்கனவே உள்ள சிலிண்டர் போர்ட்டிங் மூலம் நீராவி தீர்ந்துவிடுகிறது. ஃப்ளைவீலின் மந்தநிலை பின்னர் பிஸ்டனை இயந்திரத்தின் அசல் வடிவத்தில் செய்வது போல சுருக்கத்திற்கு எதிராக அதன் ஸ்ட்ரோக்கின் மேற்புறத்திற்கு கொண்டு செல்கிறது. அசலைப் போலவே, மாற்றமும் சுயமாகத் தொடங்குவது அல்ல, தொடங்குவதற்கு ஒரு வெளிப்புற சக்தி மூலத்தால் திருப்பப்பட வேண்டும். அத்தகைய மாற்றத்திற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு நீராவி மூலம் இயங்கும் மொபெட் ஆகும், இது மிதிவண்டி மூலம் தொடங்கப்படுகிறது. மேலும் காண்க மேம்பட்ட நீராவி தொழில்நுட்ப குறிப்புகள் ஆதாரங்கள் ஆங்கில பல்கலைக்கழகங்கள் பிரஸ் லிமிடெட், லண்டன், 1960, pp 40-41 வெளிப்புற இணைப்புகள் தி மியூசியம் ஆஃப் ரெட்ரோ டெக்னாலஜி-யுனிஃப்ளோ ஸ்டீம் என்ஜின்கள் ஸ்டீம் என்ஜின்கள் பிஸ்டன் என்ஜின்கள் தொழில்நுட்பம் நீராவி இயந்திரத்தின் வரலாறு