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 किया गया है। यह बीम इंजन का एक रूप है जो जेम्स वाट द्वारा डिजाइन किए गए पहले के इंजनों की तुलना में उच्च दबाव पर भाप का उपयोग करता है। इंजनों का उपयोग मानव इंजनों को शक्ति प्रदान करने के लिए भी किया गया था ताकि भूमिगत खनिकों की यात्रा को उनके कार्य स्तर तक और खदान से बाहर निकालने के लिए, और साइट पर अयस्क मुद्रांकन मशीनरी को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सके।

पृष्ठभूमि: कॉर्नवाल में भाप का इंजन
कॉर्नवॉल में लंबे समय से टिन, तांबा और अन्य धातु अयस्क की खदानें हैं, लेकिन अगर खनन अधिक गहराई पर होना है, तो खदान से पानी निकालने का एक साधन खोजा जाना चाहिए। 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 जा सकती 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 और प्रभावी था।

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 थी। 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 की। 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 थी।

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 हैं। 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 भाग, दबाव भाप इनलेट वाल्व बंद 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 ऊपर पहुंच जाता है, तो चक्र दोहराने के लिए तैयार होता है।

अगला स्ट्रोक तुरंत हो सकता है, या मोतियाबिंद (बीम इंजन)  जैसे समय के 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- और डबल-अभिनय सिलेंडर  है। सिंगल-एक्टिंग, और स्टीम पिस्टन को पंप पिस्टन और रॉडिंग के वजन से खींचा जाता है। तक के दबाव पर भाप की आपूर्ति की जा सकती है 50 psi.

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

विशेषताएं
कोर्निश इंजन का मुख्य लाभ इसकी बढ़ी हुई दक्षता थी, जो उच्च दबाव वाली भाप का अधिक किफायती उपयोग करके पूरा किया गया था। उस समय, कोयले की उच्च लागत के कारण कॉर्नवाल में दक्षता में सुधार महत्वपूर्ण था; 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 था। हालाँकि, केवल बॉयलर के दबाव को बढ़ाने से इसकी दक्षता में वृद्धि किए बिना एक इंजन अधिक शक्तिशाली हो जाता। प्रमुख अग्रिम भाप को सिलेंडर में विस्तार करने की अनुमति दे रहा था। जबकि जेम्स वाट ने भाप के विस्तृत कार्य की अनुमति देने के विचार की कल्पना की थी - और इसे अपने 1782 पेटेंट में शामिल किया था, उन्होंने महसूस किया कि उनके आवेदन के कम भाप दबाव ने दक्षता में सुधार को नगण्य बना दिया, और इसलिए इसे आगे नहीं बढ़ाया। 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 मौजूद 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 शामिल है, और सिलेंडर की स्टीम जैकेटिंग, दोनों का उपयोग पहले वाट द्वारा किया गया था। कुछ कोर्निश इंजन अपने मूल स्थान पर बने हुए हैं, जब उनकी संबंधित औद्योगिक फर्म बंद हो गई तो बहुमत को खत्म कर दिया गया।

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

कोर्निश इंजन का विकास
कोर्निश इंजन वायुमंडलीय दबाव के ऊपर भाप के दबाव के उपयोग पर निर्भर था, जैसा कि 19वीं शताब्दी में रिचर्ड ट्रेविथिक  द्वारा तैयार किया गया था। ट्रेविथिक के शुरुआती पफर इंजनों ने भाप को वातावरण में छोड़ दिया। 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। 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 में थे। जब ट्रेविथिक 1816 में दक्षिण अमेरिका के लिए रवाना हुए, तो उन्होंने विलियम सिम्स (इंजीनियर)  को अपने नवीनतम आविष्कार का पेटेंट अधिकार पारित किया, जिसने कई इंजनों का निर्माण या अनुकूलन किया, जिसमें व्हील चांस ऑपरेटिंग में एक भी शामिल था। 40 psi वायुमंडलीय दबाव से ऊपर, जिसने लगभग 50 मिलियन का कर्तव्य हासिल किया, लेकिन इसकी दक्षता फिर गिर गई। 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 शमूएल ग्रोस द्वारा हासिल किया गया, जिसने इंजनों के पाइप, सिलेंडर और बॉयलरों को इन्सुलेट करके गर्मी के नुकसान को कम किया, व्हील होप पर 60 मिलियन से अधिक और बाद में व्हील पर लगभग 80 मिलियन तक ड्यूटी में सुधार किया। 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 आमतौर पर एक अल्पकालिक उपलब्धि थी।

मामूली सुधारों ने शुल्क को कुछ हद तक बढ़ा दिया, लेकिन ऐसा लगता है कि इंजन 1840 के दशक के मध्य तक अपनी व्यावहारिक सीमा तक पहुंच गया था। तक के दबाव के साथ 50 psi, बलों के कारण मशीनरी के टूटने की संभावना है। कोर्निश टिकटें  और व्हिम (खनन) को संचालित करने वाले इंजनों में कर्तव्य में समान सुधार हुआ, लेकिन आम तौर पर यह थोड़ा बाद में आया। दोनों ही मामलों में पंपिंग इंजनों की तुलना में सबसे अच्छा कर्तव्य कम था, विशेष रूप से ऐसे इंजनों के लिए, जिनका काम बंद था।

कोयले की उच्च कीमत के कारण स्टीम इंजन के सुधार के लिए प्रोत्साहन कॉर्नवॉल से आया, लेकिन पूंजी और रखरखाव लागत दोनों वाट स्टीम इंजन से अधिक थे। इसने कॉर्नवाल के बाहर कोर्निश इंजनों की स्थापना में देरी की। 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 थी। हालांकि, 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, आमतौर पर एक उच्च दबाव वाले सिलेंडर को जोड़कर, एक मिश्रित इंजन बनाकर, उच्च दबाव वाले इंजनों की ओर बढ़ना शुरू किया।

संरक्षित कोर्निश इंजन
इंग्लैंड में कई कोर्निश इंजन संरक्षित हैं। लंदन म्यूजियम ऑफ वॉटर एंड स्टीम में दुनिया में कोर्निश इंजन का सबसे बड़ा संग्रह है। विल्टशायर  में  क्रॉफ्टन पंपिंग स्टेशन  पर दो कोर्निश इंजन हैं, जिनमें से एक (1812 बौल्टन और वाट) दुनिया का सबसे पुराना कार्यशील 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 करने का। पूल, कॉर्नवाल शहर के पास ईस्ट पूल माइन की साइट पर  कोर्निश खान और इंजन  संग्रहालय में भी दो उदाहरण मौजूद हैं।

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 म्यूज़ियम डी क्रूक्वियस में एक कोर्निश इंजन है जिसमें कोर्निश इंजन के लिए अब तक का सबसे बड़ा  व्यास  वाला सिलेंडर बनाया गया है। 3.5 m व्यास। इंजन, जिसे हार्वे एंड कंपनी द्वारा  हेले, कॉर्नवाल में बनाया गया था, में एक  सिलेंडर (इंजन)  से जुड़े आठ बीम हैं, प्रत्येक बीम एक पंप चला रहा है। इंजन को 1985 और 2000 के बीच काम करने के क्रम में बहाल किया गया था, हालांकि अब इसे तेल से भरे हाइड्रोलिक सिस्टम द्वारा संचालित किया जाता है, क्योंकि स्टीम ऑपरेशन की बहाली व्यवहार्य नहीं थी। ट्रेविथिक सोसायटी, एक प्रारंभिक औद्योगिक पुरातत्व  संगठन, का गठन 1935 में  लेवेंट माइन और बीम 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। वे कोर्निश इंजन, खनन उद्योग, इंजीनियरों और अन्य औद्योगिक पुरातात्विक विषयों पर एक समाचार पत्र, एक पत्रिका और कई पुस्तकें प्रकाशित करते हैं।

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