प्रवाहित बॉयलर

एक खोल या फ़्लूड बॉयलर वाष्पयंत्र का प्रारंभिक और अपेक्षाकृत सरल रूप है जो सामान्यतः भाप के इंजन को चलाने के उद्देश्य से भाप बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। प्रारम्भिक हैस्टेक वाष्पयंत्र और बाद में बहु-ट्यूब आग ट्यूब बॉयलर के बीच के प्रारूप (डिज़ाइन) के विकास में एक संक्रमणकालीन चरण को चिह्नित किया जाता है। एक प्रवाहित वाष्पयंत्र की विशेषता एक बड़े बेलनाकार वाष्पयंत्र खोल से होती है, जो पानी की एक टंकी का निर्माण करता है, जिसमें औद्योगिक भट्टी वाले एक या एक से अधिक बड़े प्रवाह होते हैं। ये वाष्पयंत्र 19वीं शताब्दी के प्रारम्भ के आसपास दिखाई दिए और कुछ रूप आज भी सेवा में हैं। हालांकि ज्यादातर स्थिर भाप संयंत्रों के लिए उपयोग किया जाता है, कुछ का उपयोग प्रारम्भिक भाप वाहनों, रेलवे इंजनों और जहाजों में किया जाता था।

भाप के दबाव को बढ़ाने और इंजन की दक्षता में सुधार करने के प्रयास में फ़्लूड वाष्पयंत्र विकसित किए गए थे। जेम्स वॉट के प्रारम्भिक दिनों के हैस्टेक वाष्पयंत्र के प्रारूप यांत्रिक रूप से कमजोर थे और सामान्यतः एक असमर्थित सपाट सतह को आग के अधीन कर देते थे। सामान्यतः इस फायरबॉक्स प्लेट की विफलता से प्रारम्भ होने वाले बॉयलर विस्फोट साधारण थे। यह ज्ञात था कि एक धनुषाकार संरचना एक सपाट प्लेट की तुलना में अधिक मजबूत थी और इसलिए बॉयलर खोल के अंदर एक बड़ी गोलाकार फ़्लू ट्यूब रखी गई थी। गैर-दहनशील अवशेषों को एकत्रित करने के लिए नीचे एक उथले ऐशपैन के साथ, आग इस फ़्लू के आर-पार रखी गई लोहे की झंझरी पर लगी थी। भट्ठी के चारों ओर हीटिंग सतह को बारीकी से लपेटने का यह अतिरिक्त लाभ था, लेकिन यह एक माध्यमिक लाभ था।

हालांकि कम दबाव के रूप में माना जाता है (अनुमानतः 25 psi) आज, इसे अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में उच्च दबाव माना जाता था। दबाव में यह वृद्धि रिचर्ड ट्रेविथिक जैसे लोकोमोटिव (अर्थात छोटे स्वचलित वाहन) को एक व्यावहारिक प्रस्ताव बनाने में एक प्रमुख कारक था।

केंद्र-फ्लू बॉयलर
लोकोमोटिव के लिए सबसे सरल बॉयलर में एक ही सीधा फ़्लू था। यह कई प्रारम्भिक लोकोमोटिव निर्माताओं द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किया गया था, जिसमें मिडलटन रेलवे के लिए जॉन ब्लेंकिंसोप के लोकोमोटिव और स्टीफेंसन के लोकोमोशन नंबर 1 सम्मिलित थे।

इस प्रकार का बॉयलर निर्माण के लिए सरल है और सिलेंडरों में विस्तृत कार्य के साथ उच्च दबाव (अवधि के लिए) भाप का समर्थन करने के लिए पर्याप्त मजबूत है। बड़े प्रवाह के माध्यम से गैस का अच्छा प्रवाह भी होता है, जिससे आग अकेले एक लंबी चिमनी की कार्रवाई से पर्याप्त ड्राफ्ट प्राप्त करती है। हालाँकि इसमें हीटिंग क्षेत्र भी कम है, इसलिए यह अक्षम है और बड़ी मात्रा में कोयले को जलाता है।

रिटर्न-फ्लू बॉयलर
पर्याप्त ताप क्षेत्र प्रदान करने के लिए एक साधारण फ़्लू लंबा होना चाहिए। एक छोटे बॉयलर शेल में, जैसे कि भाप गतिविशिष्ट के लिए आवश्यक होता है, यह यू-आकार के रिटर्न फ़्लू का उपयोग करके किया जा सकता है जो स्वयं पर वापस घूमता है।

रिचर्ड ट्रेविथिक उच्च दाब इंजन ने अपने पहले 1802 कोलब्रुकडेल लोकोमोटिव डिज़ाइन और 1804 पेन-वाई-ड्रोन इंजन के साथ पहले से ही रिटर्न फ़्लू का उपयोग किया था। ये बॉयलर कच्चा लोहा, शॉर्ट और फ्लैट-एंड से बने थे। उनके 1804/5 न्यूकैसल अपॉन टाइन लोकोमोटिव (वास्तव में गेट्सहेड में निर्मित) ने रिटर्न-फ्लूड बॉयलर की एक विशेषता दिखाना प्रारम्भ किया, जो भट्टी और चिमनी दोनों के विपरीत ठोस अंत में भाप के दबाव का विरोध करने के लिए एक प्रमुख गुंबद का आकार था। इस मामले में, बोइलरमेकिंग, जो अब रॉट आयरन प्लेट्स का है, ट्रेविथिक के सिंगल लॉन्ग-ट्रैवल हॉरिजॉन्टल सिलिंडर (9 x व्यास × स्ट्रोक) जो इस गुंबददार सिरे से उभरा हुआ था। हालांकि इससे फायरमैन के लिए काम आसान हो गया, क्योंकि वह अब पिस्टन के लंबे क्रॉसहेड के नीचे फायरडोर तक पहुंचने का प्रयास करने के लिए विवश नहीं था।

विलियम हेडली ने अपने 1813 लोकोमोटिव पफिंग बिली (लोकोमोटिव) और वायलम डिली के लिए बॉयलर के इस पैटर्न का उपयोग किया। विलेम कोलियरी और वायलम के उसके मालिक ब्लैकेट के माध्यम से, हेडली ट्रेविथिक के इंजन से परिचित रहे होंगे। 1827 के टिमोथी हैकवर्थ के 0-6-0 रॉयल जॉर्ज (लोकोमोटिव) ने भी रिटर्न-फ्लूड बॉयलर का उपयोग किया, हालांकि यह आग पर ड्राफ्ट को प्रोत्साहित करने के लिए जानबूझकर ब्लास्टपाइप के अग्रणी उपयोग के लिए जाना जाता है। रेनहिल परीक्षण के लिए उनका हल्का वजन 0-4-0 संगठित संस्करण, बहुत समान था। परीक्षण समाप्त होते ही वे पुरातन प्रतीत हुए, इस पैटर्न का कैनेडियन सैमसन (लोकोमोटिव) 1838 में बनाया गया था और अभी भी 1883 में सेवा में है।

ह्यूबर बॉयलर


माना जाता है पिछले रिटर्न-फ्लू बॉयलरों का निर्माण (कुछ स्थिर बॉयलरों के अलावा) प्रायः मैरियन, ओहियो के ह्यूबर मैन्युफैक्चरिंग कंपनी कंपनी द्वारा उनके न्यू ह्यूबर कर्षण इंजन के लिए 1885 से 1903 तक किया गया । हालांकि, ये रिटर्न-फ्लू बॉयलर नहीं थे, जिसका अर्थ यहां उपयोग किया गया था, बल्कि रिटर्न-ट्यूब बॉयलर थे। उनके पास एक बड़ी बेलनाकार भट्टी ट्यूब थी, जो बॉयलर के दबाव खोल के बाहर एक दहन कक्ष था, फिर कई, संकीर्ण अग्नि-नलिकाएं एक घोड़े की नाल के आकार के धूम्रपात्र के ऊपर और उसके चारों ओर लपेटी जाती थी। फायरमैन के लिए इस स्मोकबॉक्स की निकटता ने उनके बेली बर्नर के उपनाम को जन्म दिया। इस प्रकार उनका डिज़ाइन क्षैतिज लॉन्च-प्रकार के बॉयलरों (जैसा कि ईटन हॉल रेलवे द्वारा उपयोग किया जाता है) या स्कॉच समुद्री बॉयलर के साथ सामान्य सिंगल-फ्लू बॉयलर के साथ अधिक साधारण है।

इस समय तक, ट्रैक्शन इंजनों के लिए लोकोमोटिव बॉयलर सर्वव्यापी हो गया था। इसकी तुलना में, ह्यूबर बॉयलर का लाभ यह था कि एक संलग्न फायरबॉक्स के भीतर से काम करने की आवश्यकता के बिना आग-ट्यूब को अधिक आसानी से बदला जा सकता था।

कोर्निश बॉयलर
फ़्लूड बॉयलर का सबसे सरल रूप रिचर्ड ट्रेविथिक का उच्च दबाव वाला कोर्निश बॉयलर था, जिसे पहली बार 1812 में डोलकोट खान में स्थापित किया गया था। यह एक लंबा क्षैतिज सिलेंडर है जिसमें आग युक्त एक बड़ी चिमनी होती है। चूंकि भट्टी प्राकृतिक ड्राफ्ट पर निर्भर थी, आग के लिए हवा (ऑक्सीजन) की अच्छी आपूर्ति को प्रोत्साहित करने के लिए ग्रिप के दूर छोर पर एक लंबी चिमनी की आवश्यकता थी।

दक्षता के लिए, ट्रेविथिक का नवाचार बॉयलर के नीचे एक ईंट -निर्मित कक्ष के साथ घेरना था। निकास गैसें केंद्रीय प्रवाह से होकर गुजरीं और फिर लोहे के बॉयलर के खोल के बाहर और उसके आसपास से गुजरीं। फायरिंग की जगह से चिमनी को साफ रखने के लिए, ईंट का प्रवाह पहले बॉयलर के केंद्र के नीचे से सामने की ओर जाता है, फिर वापस पक्षों के साथ और चिमनी तक जाता है।

कॉर्निश बॉयलरों के पूर्ववर्ती वैगन बॉयलर के कई लाभ थे: वे ज्यादातर घुमावदार सतहों से बने थे, जो दबाव का विरोध करने के लिए बेहतर थे। उनके फ्लैट सिरे वैगन बॉयलर के फ्लैट पक्षों की तुलना में छोटे थे और केंद्रीय भट्टी के प्रवाह से बॉयलर के बाहर रहना चाहते थे, और कभी-कभी अतिरिक्त लंबे बॉयलर स्टे से दूर निर्मित होते थे। अग्नि-नलिका बॉयलरों में कॉर्निश बॉयलर सबसे पुराने प्रकार का है। इसकी बनावट बहुत ही सरल होती है, जिसके कारण यह आजकल भी काम में आता है। इसमें एक ही धूम्रवाहिनी नलिका होती है, जिसके आगे के भाग में भट्ठी बनी होती है। आजकल यह बॉयलर छोटी बड़ी कई मापों में बनाया जाता है। बॉयलर स्केल का एक कम स्पष्ट लाभ था। वैगन या हेस्टैक बॉयलरों को नीचे से गर्म किया गया था और किसी भी पैमाने या अशुद्धियों ने इस प्लेट पर तलछट का गठन किया था, जो इसे पानी से अलग करता था। यह हीटिंग दक्षता को कम करता है और चरम सीमा पर बॉयलर प्लेटों की स्थानीय अति ताप और विफलता का कारण बन सकता है। प्रवाहित बॉयलर में, कोई भी तलछट भट्ठी के प्रवाह से गिर गई और बॉयलर खोल के तल पर बस गई, जहां इसका प्रभाव कम था।

मॉडल इंजीनियरिंग में, कोर्निश बॉयलर, विशेष रूप से जब गैलोवे ट्यूब (नीचे लंकाशायर बॉयलर देखें) के साथ लगाया जाता है, गैस से चलने वाले बॉयलर और मॉडल स्टीम बोट के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प है। यह बनाने में आसान है और किसी भी छोटे पैमाने के बॉयलर की तरह कुशल है।

बटरले बॉयलर
बटरली या सीटी माउथ बॉयलर कॉर्निश पैटर्न से प्राप्त एक अल्पज्ञात डिजाइन है, जो डर्बीशायर के विख्यात बटरले बॉयलरवर्क्स द्वारा निर्मित है। यह मूल रूप से एक कोर्निश बॉयलर है जिसमें भट्टी के चारों ओर के निचले आधे हिस्से को हटा दिया जाता है, ताकि एक बड़ी आग को जलाया जा सके। इसने इसे पेनिनेस की कपड़ा मिलों में लोकप्रिय बना दिया, जहां दक्षिण पश्चिम में उपयोग होने वाले वेल्श कोयले की तुलना में कठोर उत्तरी कोयले का कैलोरी मान कम था और इसके लिए बड़ी आग की आवश्यकता थी। वैकल्पिक रूप से इसे छोटा कोर्निश बॉयलर माना जा सकता है जिसके सामने एक वैगन बॉयलर रखा जाता है जिसके नीचे एक बड़ी आग होती है। यह वैगन बॉयलर के समान दोष से ग्रस्त है: अवतल फायरबॉक्स प्लेट यांत्रिक रूप से कमजोर है और यह या तो काम के दबाव को सीमित करती है या अतिरिक्त यांत्रिक बॉयलर रहने की आवश्यकता होती है।

लंकाशायर बॉयलर
लंकाशायर बॉयलर कोर्निश के समान है, लेकिन इसमें एक के स्थान पर आग वाले दो बड़े गुच्छे हैं। इसे सामान्यतः 1844 में विलियम फेयरबैर्न और जॉन हेथरिंगटन का आविष्कार माना जाता है, हालांकि उनका पेटेंट वैकल्पिक रूप से भट्टियों को फायर करने की विधि के लिए था, ताकि बॉयलर के स्थान पर धुएं को कम किया जा सके। रॉबर्ट स्टीफेंसन के प्रारम्भिक 0-4-0 लोकोमोटिव लंकाशायर विच ने 15 साल पहले ही एक बॉयलर के भीतर ट्विन फर्नेस ट्यूब के उपयोग का प्रदर्शन किया था।

फेयरबैर्न ने अधिक कुशल बॉयलरों के ऊष्मप्रवैगिकी का एक सैद्धांतिक अध्ययन किया था, और यह वह था जिसने उन्हें पानी की मात्रा के सापेक्ष औद्योगिक भट्टी के क्षेत्र में वृद्धि करने के लिए प्रेरित किया था। इसका एक विशेष कारण लंकाशायर की सूती मिलों में कोर्निश बॉयलर का अब तक खराब अंगीकरण था, जहां पुराने लो-प्रेशर वैगन बॉयलर के पक्ष में कठोर स्थानीय कोयले को छोटी भट्टी में संतोषजनक ढंग से नहीं जलाया जा सकता था। इसकी बड़ी जाली कोर्निश बॉयलर की कठिनाइयाँ थीं कि किसी विशेष शक्ति के बॉयलर को हीटिंग क्षेत्र के रूप में फर्नेस ट्यूब के ज्ञात क्षेत्र की आवश्यकता होगी। लंबी ट्यूबों को लंबे और अधिक महंगे बॉयलर शेल की आवश्यकता होती है। उन्होंने हीटिंग क्षेत्र के सापेक्ष विस्तृत क्षेत्र के अनुपात को भी कम कर दिया, जिससे पर्याप्त आग बनाए रखना मुश्किल हो गया। ट्यूब का व्यास बढ़ने से फर्नेस ट्यूब को कवर करने वाले पानी की गहराई कम हो जाती है और इसलिए फायरमैन द्वारा जल स्तर के यथार्थ नियंत्रण की आवश्यकता बढ़ जाती है, अन्यथा बॉयलर विस्फोट का खतरा बढ़ जाता है। फेयरबैर्न के सिलेंडरों में घेरा तनाव के अध्ययन से यह भी पता चला है कि छोटी ट्यूबें बड़ी ट्यूबों की तुलना में अधिक मजबूत थीं। उनका समाधान सरल था: एक बड़ी भट्टी ट्यूब को दो छोटे ट्यूब से बदलना।

पेटेंट जुड़वां भट्टियों का एक और फायदा दिखाया। उन्हें बारी-बारी से फायर करके और फायरिंग के बीच फायरबॉक्स के दरवाजे को बंद करके, भट्ठी से हवा की आपूर्ति की व्यवस्था करना भी संभव था (लंकाशायर बॉयलर के मामले में, विस्तृत के नीचे एशपैन के माध्यम से) जो कि ग्रिप गैसों द्वारा उत्पादित गैसों को प्रोत्साहित करेगा। आग अधिक पूरी तरह से और सफाई से जलने के लिए, इस प्रकार धुएं और प्रदूषण को कम करती है। इसमें एक प्रमुख कारक दरवाजे में विशिष्ट शटरिंग रोटेटिंग एयर डैम्पर था, जो 1840 के दशक से एक विशेषता बन गया।

दो फ़्लू का उपयोग भी एक मजबूत प्रभाव डालता है, दो लंबे बॉयलर स्टे के रूप में कार्य करता है जो अंत प्लेटों का समर्थन करता है। बाद के घटनाक्रमों में गैलोवे ट्यूब को सम्मिलित किया गया (उनके आविष्कारक के बाद, 1848 में पेटेंट कराया गया या 1851) फ़्लू के आर-पार पानी की नलियाँ, इस प्रकार गर्म सतह क्षेत्र में वृद्धि का कारण बनी। चूंकि ये बड़े व्यास के छोटे ट्यूब हैं और बॉयलर अपेक्षाकृत कम दबाव का उपयोग करना जारी रखता है, यह अभी भी पानी-ट्यूब बॉयलर नहीं माना जाता है। फ्लू के माध्यम से उनकी स्थापना को आसान बनाने के लिए ट्यूबों को टेप किया जाता है।

लंकाशायर बॉयलर प्रायः नालीदार फ़्लू दिखाते हैं, जो रिवेटेड सीम पर दबाव डाले बिना थर्मल विस्तार को अवशोषित करते हैं। एक अन्य विकास किडनी फ़्लू या गैलोवे बॉयलर था, जहाँ दो भट्टियाँ एक साथ मिलकर एक ही फ़्लू बनाती हैं, तथा क्रॉस-सेक्शन में किडनी के आकार की होती हैं। गैलोवे ट्यूबों के उपयोग से यह चौड़ा और सपाट-चोटी वाला बॉयलर स्टे था। लंकाशायर बॉयलर एक क्षैतिज ड्रम अक्ष, प्राकृतिक परिसंचरण, प्राकृतिक ड्राफ्ट, दो-ट्यूबलर, कम दबाव, स्थिर, फायर ट्यूब बॉयलर है, जिसमें मुख्य रूप से भट्ठी स्थित है। जिसका मुख्य उद्देश्य भाप बनाना होता है और फिर इस भाप का उपयोग बिजली उत्पादन करने के लिए भाप टर्बाइनों को चलाने के लिए किया जाता है। इसकी उच्च तापीय क्षमता होती है और लगभग 80 से 90 प्रतिशत होता है। इसका उपयोग ज्यादातर लोकोमोटिव इंजन (रेल) और मरीन (पनडुब्बी) आदि में भी किया जाता है।

इसका अधिकतम दाब 20 बार होता है। बॉयलर का अधिकतम व्यास 3 मीटर है, इसमें 6-10 मीटर की लंबाई और 0.8-1 मीटर के व्यास की दो आग ट्यूब सम्मिलित होती हैं।

हालांकि लंकाशायर बॉयलर को एक पुरातन डिजाइन माना जाता है, बशर्ते कि ग्रिप काफी लंबा हो, यह उचित रूप से कुशल हो सकता है। यह एक भारी बॉयलर का कारण बनता है, विशेष रूप से इसकी लंबाई के लिए, और इसने सदैव इसका उपयोग स्थिर प्रतिष्ठानों तक सीमित कर दिया है। लंकाशायर कपास मिलों में सर्वोच्च मानक बॉयलर था।

फेयरबैर्न फायर-ट्यूब बॉयलर
लंकाशायर बॉयलर पर विलियम फेयरबैर्न के काम ने कम पानी की मात्रा के सापेक्ष कई भट्टियों के दक्षता गुणों का प्रदर्शन किया था। यह भी व्यापक रूप से समझा गया था कि उच्च वाष्प दबावों ने इंजनों की दक्षता में सुधार किया। फेयरबैर्न का शोध सिलेंडरों की ताकत पर उसे दूर-छोटे ट्यूब व्यास के आधार पर एक और बेहतर बॉयलर डिजाइन करने के लिए प्रेरित किया, जो इस प्रकार उच्च दबावों पर काम करने में सक्षम होगा, सामान्यतः 150 psi. यह पांच ट्यूब बॉयलर था, जिसकी पांच ट्यूबों को दो नेस्टेड जोड़े में पानी के ड्रम और भट्टी के रूप में व्यवस्थित किया गया था, शेष ट्यूब को एक अलग स्टीम ड्रम के रूप में ऊपर रखा गया था। पिछले बॉयलर डिजाइनों की तुलना में पानी की मात्रा बेहद कम थी, क्योंकि भट्टी की नलियों में लगभग प्रत्येक पानी के ड्रम भरे हुए थे।

बॉयलर अपने लक्ष्यों के अनुसार सफल रहा और कम पानी की क्षमता में दो बड़ी भट्टियां प्रदान कीं। अलग भाप के ड्रम ने भी सूखी भाप के उत्पादन में सहायता की, पानी के वहन के बिना और प्राइमिंग के खतरे के बिना इसका निर्माण किया। हालाँकि यह निर्माण के लिए भी जटिल था, और इसमें सम्मिलित कार्य के लिए बहुत अधिक ताप क्षेत्र की पेशकश नहीं की गई थी। इसे जल्द ही फायर-ट्यूब बॉयलर, मल्टी-ट्यूब बॉयलर जैसे फेयरबैर्न-बीले बॉयलर और स्कॉच मरीन बॉयलर बॉयलरों द्वारा हटा दिया गया।

यह भी देखें

 * स्कॉच मरीन बॉयलर