कोर्निश इंजन

कोर्निश इंजन एक प्रकार का भाप इंजन है जो मुख्य रूप से खदान से पानी पंप करने के लिए इंग्लैंड के कॉर्नवॉल में विकसित हुआ था। यह बीम इंजन का एक रूप है जो जेम्स वाट द्वारा डिजाइन किया गया था पहले के इंजनों की तुलना में भाप इंजन उच्च दबाव पर भाप का उपयोग करता था। इंजनों का उपयोग मानव इंजनों को शक्ति प्रदान करने के लिए भी किया जाता था जिससे भूमिगत खनिकों की यात्रा को उनके कार्य स्तर तक, खदान से बाहर निकलने तक, और साइट पर अयस्क मुद्रांकन मशीनरी को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता था।

पृष्ठभूमि: कॉर्नवाल में भाप का इंजन
कॉर्नवॉल में लंबे समय से टिन, तांबा और अन्य धातु अयस्क की खदानें है, लेकिन यदि खनन अधिक गहराई पर होता है, तो खदान से पानी निकालने का एक साधन खोजी जाती थी। पानी के वजन को गहराई से ऊपर उठाने के लिए बड़ी मात्रा में कार्य इनपुट की आवश्यकता होती है। यह ऊर्जा पंप चलाने के लिए अश्व शक्ति या जलचक्र द्वारा कमजोर रूप से आपूर्ति की जाती है, लेकिन घोड़ों की शक्ति सीमित होती है और जलचक्र को पानी की एक उपयुक्त धारा की आवश्यकता होती है। तदनुसार, काम करने वाले पंपों के लिए कोयले से चलने वाली भाप की शक्ति का नवाचार आदिम साधनों की तुलना में खनन उद्योग के लिए अधिक बहुमुखी होते है।

1714 से पहले माइन व्हील वोर में सबसे शुरुआती न्यूकोमेन इंजन (इन-सिलेंडर संघनक इंजन, उप-वायुमंडलीय दबाव का उपयोग करते हुए) में से एक था, लेकिन कॉर्नवाल के पास कोई कोयला क्षेत्र नहीं है और दक्षिण वेल्स से आयातित कोयला महंगा था। पम्पिंग के लिए ईंधन की लागत इस प्रकार खनन लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा था। बाद में, अधिक कुशल शुरुआती वाट इंजन (बाहरी कंडेनसर का उपयोग करके) कॉर्नवाल में बोल्टन और वाट द्वारा बनाए गए थे। उन्होंने खदान मालिकों से ईंधन की बचत के हिस्से के आधार पर रॉयल्टी वसूल करते थे। एक इंजन की ईंधन दक्षता को उसके "कर्तव्य" द्वारा मापा गया था, जो एक बुशल (94 पाउंड (43 किग्रा)) कोयले द्वारा उत्पन्न कार्य (फुट-पाउंड में) में व्यक्त किया गया था। शुरुआती वाट इंजनों की ड्यूटी 20 मिलियन थी, और बाद में 30 मिलियन से अधिक होती है।

कोर्निश चक्र
कोर्निश चक्र निम्नानुसार संचालित होता है। सिलेंडर के शीर्ष पर पिस्टन के साथ ऑपरेशन के दौरान एक स्थिति से शुरू, पिछले स्ट्रोक से भाप से भरे पिस्टन के नीचे सिलेंडर, सामान्य कामकाजी दबाव में बॉयलर, और सामान्य कामकाजी वैक्यूम पर कंडेनसर,


 * 1) प्रेशराइज्ड स्टीम इनलेट वाल्व और लो-प्रेशर स्टीम एग्जॉस्ट वाल्व खोले जाते है। बॉयलर से दबाव वाली भाप पिस्टन के ऊपर सिलेंडर के शीर्ष भाग में प्रवेश करती है, इसे नीचे धकेलती है, और पिस्टन के नीचे की भाप कंडेनसर में खींची जाती है, जिससे पिस्टन के नीचे एक वैक्यूम बनता है। पिस्टन के ऊपर बॉयलर के दबाव में भाप के बीच का दबाव अंतर और इसके नीचे का वैक्यूम पिस्टन को नीचे ले जाता है।
 * 2) स्ट्रोक के नीचे का रास्ता, दबावयुक्त भाप इनलेट वाल्व बंद होता है। पिस्टन के ऊपर की भाप बाकी स्ट्रोक के माध्यम से फैलती है, जबकि पिस्टन के दूसरी तरफ (नीचे) पर कम दबाव वाली भाप कंडेनसर में खींची जाती है, जिससे सिलेंडर के उस हिस्से में आंशिक वैक्यूम बना रहता है।
 * 3) स्ट्रोक के तल पर, कंडेनसर के निकास वाल्व को बंद कर दिया जाता है और संतुलन वाल्व को खोल दिया जाता है। पंप गियर का वजन पिस्टन को ऊपर खींचता है, और जैसे ही पिस्टन ऊपर आता है, भाप को संतुलन पाइप के माध्यम से पिस्टन के ऊपर से पिस्टन के नीचे सिलेंडर के नीचे तक स्थानांतरित किया जाता है।
 * 4) जब पिस्टन सिलेंडर के शीर्ष पर पहुंच जाता है, तो चक्र दोहराने के लिए तैयार होता है।

अगला स्ट्रोक तुरंत हो सकता है, या मोतियाबिंद जैसे समय उपकरण द्वारा इसमें देरी हो सकती है। यदि इंजन के लिए अपनी अधिकतम दर पर काम करना आवश्यक नहीं था, तो ऑपरेशन की दर कम करने से ईंधन की बचत होती थी।

इंजन सिंगल-एक्टिंग है, और स्टीम पिस्टन को पंप पिस्टन और रॉडिंग के वजन से खींचा जाता है। भाप की आपूर्ति 50 पाउंड प्रति वर्ग इंच (340 kPa) तक के दबाव में की जा सकती है।

योजनाबद्ध डिजाइन के घटकों को दिखाने वाली वास्तविक तस्वीरें (ईस्ट पूल माइन टेलर का शाफ्ट हार्वे का इंजन):

विशेषताएं
कोर्निश इंजन का मुख्य लाभ इसकी बढ़ी हुई दक्षता है, जो उच्च दबाव वाली भाप का अधिक किफायती उपयोग करके पूरा किया जाता है। उस समय, कोयले की उच्च लागत के कारण कॉर्नवाल में दक्षता में सुधार महत्वपूर्ण होता है। कॉर्नवाल में कोई कोयला क्षेत्र नहीं है और इस्तेमाल किए गए सभी कोयले को काउंटी के बाहर से लाना पड़ता है।

बॉयलर के दबाव को बहुत कम ऊपर बढ़ाना, जेम्स वाट द्वारा उपयोग किए जाने वाले वस्तुतः वायुमंडलीय दबाव भाप कोर्निश इंजन की दक्षता में सुधार का एक अनिवार्य तत्व है।। हालाँकि, केवल बॉयलर के दबाव को बढ़ाने से इसकी दक्षता में वृद्धि किए बिना एक इंजन अधिक शक्तिशाली हो जाता है। प्रमुख अग्रिम भाप को सिलेंडर में विस्तार करने की अनुमति देता है। जबकि जेम्स वाट ने भाप के विस्तृत कार्य की अनुमति देने के विचार की कल्पना की थी और इसे 1782 अपने पेटेंट में सम्मलित किया था, उन्होंने महसूस किया कि उनके आवेदन के कम भाप दबाव ने दक्षता में सुधार को नगण्य बना दिया था, और इसलिए इसे आगे नहीं बढ़ाया था।

वाट इंजन में, पिस्टन के पावर स्ट्रोक में भाप प्रवेश करती है। स्ट्रोक के अंत में, भाप समाप्त हो जाती है, और बची हुई ऊर्जा कंडेनसर में बर्बाद हो जाती है, जहां भाप को वापस पानी में ठंडा कर दिया जाता है।

एक कोर्निश इंजन में, इसके विपरीत, इनटेक वाल्व को पावर स्ट्रोक के माध्यम से बीच में ही बंद कर दिया जाता है, जिससे सिलेंडर के उस हिस्से में पहले से उपस्थित भाप को बाकी स्ट्रोक के माध्यम से कम दबाव में फैलने की अनुमति मिलती है। इसका परिणाम वाट इंजन की तुलना में इसकी ऊर्जा के अधिक अनुपात पर कब्जा करने और कंडेनसर को कम गर्मी खोने में होता है।

अन्य विशेषताओं में भाप लाइनों और सिलेंडर का इन्सुलेशन सम्मलित होता है, और सिलेंडर की स्टीम जैकेटिंग, दोनों का उपयोग पहले वाट द्वारा किया गया था।

कुछ कोर्निश इंजन अपने मूल स्थान पर बने हुए थे, जब उनकी संबंधित औद्योगिक फर्म बंद हो गई तो बहुमत को खत्म कर दिया गया था।

कोर्निश इंजन ने पूरे चक्र में अनियमित शक्ति विकसित की है, डाउन स्ट्रोक पर तीव्र गति करते हुए एक बिंदु पर पूरी तरह से रुक गया था, जिससे यह रोटरी गति और अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त हो गया था। इसके लिए कुछ असामान्य वाल्व गियर की भी आवश्यकता होती है।

कोर्निश इंजन का विकास
कोर्निश इंजन वायुमंडलीय दबाव के ऊपर भाप के दबाव के उपयोग पर निर्भर होता है, जैसा कि 19वीं शताब्दी में रिचर्ड ट्रेविथिक द्वारा तैयार किया गया था। ट्रेविथिक के शुरुआती "पफर" इंजनों ने वातावरण में भाप छोड़ी थी। यह वाट स्टीम इंजन से भिन्न था, जो सिलेंडर से संघनक भाप को सिलेंडर से अलग कंडेनसर में ले जाता था इसलिए वाट का इंजन भाप के संघनित होने पर एक निर्वात के निर्माण पर निर्भर करता था। ट्रेविथिक के बाद के इंजनों (1810 के दशक में) ने दो सिद्धांतों को संयोजित किया, जिसकी शुरुआत उच्च दबाव वाली भाप से हुई, जिसे बाद में पिस्टन के दूसरी तरफ ले जाया गया, जहां यह संघनित हुआ और वहां इसने एक उप-वायुमंडलीय दबाव इंजन के रूप में काम किया गया था। एक समानांतर विकास में आर्थर वूल्फ ने यौगिक भाप इंजन विकसित किया, जिसमें भाप क्रमिक रूप से दो सिलेंडरों में विस्तारित हुई, जिनमें से प्रत्येक वायुमंडलीय के ऊपर दबाव थे।

जब ट्रेविथिक 1816 में दक्षिण अमेरिका के लिए रवाना हुए थे, तो उन्होंने विलियम सिम्स को अपने नवीनतम आविष्कार का पेटेंट अधिकार दिया, जिन्होंने वायुमंडलीय दबाव से 40 पाउंड प्रति वर्ग इंच (280 kPa) पर संचालित व्हील चांस सहित कई इंजनों का निर्माण या अनुकूलन किया था। जिसने लगभग 50 मिलियन का शुल्क प्राप्त किया था, लेकिन इसकी दक्षता फिर धीमी हो गयी थी। 1825 में व्हील अल्फ्रेड में ट्रेविथिक प्रकार के सिंगल-सिलेंडर इंजन और वूलफ कंपाउंड इंजन के बीच एक परीक्षण किया गया था, जब दोनों ने 40 मिलियन से थोड़ा अधिक का कर्तव्य हासिल किया था।

अगला सुधार 1820 के दशक के अंत में सैमुअल ग्रोस द्वारा हासिल किया गया था, जिसने इंजनों के पाइप, सिलेंडर और बॉयलरों को इन्सुलेट करके गर्मी के नुकसान को कम किया था, व्हील होप पर 60 मिलियन से अधिक और बाद में व्हील पर लगभग 80 मिलियन तक ड्यूटी में सुधार किया था। टोवन फिर भी, मशीनरी की सामान्य गिरावट, बॉयलरों से रिसाव, और बॉयलर प्लेटों की गिरावट (जिसका अर्थ है कि दबाव कम किया जाना था) के कारण सबसे अच्छा कर्तव्य सामान्यतः पर एक अल्पकालिक उपलब्धि थी।

मामूली सुधारों ने शुल्क को कुछ हद तक बढ़ा दिया, लेकिन ऐसा लगता था कि इंजन 1840 के दशक के मध्य तक अपनी व्यावहारिक सीमा तक पहुंच गया था। 50 पाउंड प्रति वर्ग इंच (340 kPa) तक के दबाव के साथ, बलों के कारण मशीनरी के टूटने की संभावना होती थी। कोर्निश स्टैम्प और सनक चलाने वाले इंजनों में कर्तव्य में समान सुधार हुआ, लेकिन सामान्यतः पर यह थोड़ा बाद में आया था। दोनों ही मामलों में पंपिंग इंजनों की तुलना में सबसे अच्छा कर्तव्य कम होता था, विशेष रूप से ऐसे इंजनों के लिए, जिनका काम बंद होता था।

कोयले की उच्च कीमत के कारण स्टीम इंजन के सुधार के लिए प्रोत्साहन कॉर्नवॉल से आया होता था, लेकिन पूंजी और रखरखाव लागत दोनों वाट स्टीम इंजन से अधिक होते थे। इसने कॉर्नवाल के बाहर कोर्निश इंजनों की स्थापना में देरी की थी। 1838 में ईस्ट लंदन वाटरवर्क्स में एक पुराना कोर्निश इंजन स्थापित किया गया था, और अनुकूल परिणामों के साथ वाट इंजन की तुलना में, क्योंकि लंदन में कोयले की कीमत कॉर्नवाल से भी अधिक होती थी। चूंकि, मुख्य कपड़ा निर्माण क्षेत्रों, जैसे मैनचेस्टर और लीड्स में, प्रतिस्थापन को आर्थिक बनाने के लिए कोयले की कीमत बहुत कम थी। केवल 1830 के दशक के अंत में कपड़ा निर्माताओं ने सामान्य कोर्निश अभ्यास का पालन करने के बजाय, सामान्यतः पर एक उच्च दबाव वाले सिलेंडर को जोड़कर, एक मिश्रित इंजन बनाकर, उच्च दबाव वाले इंजनों की ओर बढ़ना शुरू किया था।

संरक्षित कोर्निश इंजन
इंग्लैंड में कई कोर्निश इंजन संरक्षित होता है। लंदन म्यूजियम ऑफ वॉटर एंड स्टीम में दुनिया में कोर्निश इंजन का सबसे बड़ा संग्रह होता है। विल्टशायर में क्रॉफ्टन पम्पिंग स्टेशन में दो कोर्निश इंजन होते है, जिनमें से एक (1812 बौल्टन और वाट) "दुनिया का सबसे पुराना काम करने वाला बीम इंजन है जो अभी भी अपने मूल इंजन हाउस में है और वास्तव में वह काम करने में सक्षम है जिसके लिए इसे स्थापित किया गया था। केनेट और एवन नहर के शिखर पाउंड में पानी पंप करते थे। पूल, कॉर्नवाल शहर के पास ईस्ट पूल माइन की साइट पर कोर्निश माइन्स एंड इंजन संग्रहालय में भी दो उदाहरण उपस्थित है।

एक अन्य उदाहरण ट्रेनीर, कॉर्नवाल में पोल्डार्क माइन में है - लगभग 1840-1850 से हेले कोर्निश बीम इंजन का एक हार्वे, मूल रूप से बनी टिन माइन में और बाद में सेंट ऑस्टेल के पास ग्रीन्सप्लेट चाइना क्ले पिट में कार्यरत था। यह अब भाप इंजन के रूप में काम नहीं करता है बल्कि हाइड्रोलिक तंत्र द्वारा संचालित होता है। 1959 तक ग्रीन्सप्लैट में उपयोग में, यह कॉर्नवाल में व्यावसायिक रूप से काम करने वाला अंतिम कोर्निश इंजन है। इसे 1972 में पोल्डर्क में स्थानांतरित कर दिया गया था।

नीदरलैंड में क्रुक्वियस पम्पिंग स्टेशन में एक कोर्निश इंजन होता है, जो अब तक के कोर्निश इंजन के लिए 3.5 मीटर (140 इंच) व्यास में बनाया गया सबसे बड़ा व्यास वाला सिलेंडर है। इंजन, जिसे हार्वी एंड कंपनी द्वारा हेले, कॉर्नवाल में बनाया गया था, एक सिलेंडर से जुड़े आठ बीम होते है, प्रत्येक बीम में पंप चलता है। इंजन को 1985 और 2000 के बीच काम करने के क्रम में बहाल किया गया था, चूंकि अब इसे तेल से भरे हाइड्रोलिक सिस्टम द्वारा संचालित किया जाता है, क्योंकि स्टीम ऑपरेशन की बहाली व्यवहार्य नहीं होती है।

कोर्निश इंजन संरक्षण समिति, एक प्रारंभिक औद्योगिक पुरातत्व संगठन, का गठन 1935 में लेवेंट वाइंडिंग इंजन को संरक्षित करने के लिए किया गया था। समिति को बाद में रिचर्ड ट्रेविथिक के लिए फिर से नामित किया गया था। उन्होंने एक और वाइंडिंग इंजन और दो पंपिंग इंजन हासिल किए थे। वे कोर्निश इंजन, खनन उद्योग, इंजीनियरों और अन्य औद्योगिक पुरातात्विक विषयों पर एक समाचार पत्र, एक पत्रिका और कई पुस्तकें प्रकाशित करते थे।

यह भी देखें

 * बीम इंजन
 * डेवोन और कॉर्नवाल में खनन
 * स्थिर भाप इंजन
 * लीन का इंजन रिपोर्टर
 * मोतियाबिंद (बीम इंजन)

बाहरी कड़ियाँ

 * Cornish beam engine animation
 * Cruquius pumping station (includes mechanical details, simulations, technical drawings, etc.)
 * Cornish engine history, context