വാട്ട് ആവിയന്ത്രം

വാട്ട് ആവിയന്ത്രം (ബോൾട്ടൻ& വാട്ട് ആവിയന്ത്രം) വെവ്വേറേ കണ്ടൻസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ ആവിയന്ത്രമായിരുന്നു. ഈയന്ത്രം പിസ്റ്റണു താഴെ ഭാഗികമായ ശൂന്യസ്ഥലം, അന്തരീക്ഷ മർദ്ദത്തേക്കാൾ ഉയർന്ന മർദ്ദമുള്ള നീരാവി കൊണ്ട് ഉണ്ടാക്കുന്നു. പിസ്റ്റണു മുകളിലെ മർദ്ദവും താഴെയുള്ള ഭാഗിക ശൂന്യസ്ഥലവും പിസ്റ്റണെ സിലിണ്ടറിനു താഴേക്കു തള്ളുന്നു. ജെയിംസ് വാട്ട് സുരക്ഷാകാരണങ്ങളാൽ ഉന്നതമർദ്ദത്തിലുള്ള നീരാവി ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല.

ന്യുകോമെൻ ആവിയന്ത്രം 1763 മുതൽ 11775 വരെ പടിപടിയായി വികസിപ്പിച്ചാണ് വ്യാവസായിക വിപ്ലവത്തിന് തുടക്കമായ ആവിയന്ത്രം ഉണ്ടാക്കിയത്.

വാട്ടിന്റെ പ്രധാന മെച്ചപ്പെടുത്തൽ വെവ്വേറേ സിലിണ്ടറുകളും ചാക്രിക ചലനവും( rotary motion) ആയിരുന്നു.

 ന്യൂകോമൺ യന്ത്രത്തിൽ ചെയ്തിരുന്ന പോലെ വെള്ളം തളിച്ച് പിസ്റ്റണും സിലിണ്ടറും തണുപ്പിച്ചിരുന്നില്ല. സിലിണ്ടറിനു പുറത്തു പിടിപ്പിച്ചിരുന്ന കണ്ടൻസറുകൾ പിസ്റ്റണും സിലിണ്ടറും തണുപ്പിക്കതെ തന്നെ നീരാവി ഘനീഭവിച്ചിരുന്നു.	ന്യുകോമൺ യത്രത്തിലെ ആടിക്കോണ്ടീരുന്ന ദണ്ഡിനേക്കാൾ വ്യവസായങ്ങൾക്കു നല്ലത് ചാക്രിക ചലന മായിരുന്നു.

ജെയിംസ് വാട്ടിന്റെ  മാതൃക ആവിയന്ത്രത്തിന്റെ പര്യായമായി.

ഉപക്രമണം
നീരാവി ഘനീഭവിക്കുമ്പോഴുണ്ടാവുന്ന ശൂന്യസ്ഥലം ഉപ്യോഗിച്ച് താഴെനിന്ന് വെള്ളത്തെ മുകളിളേക്ക് എത്തിക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണം 1699ൽ ഇംഗ്ലീഷ് രൂപകൽപ്പകനായ തോമസ് സവേരി കണ്ടുപിടിക്കുകയുണ്ടായി. ഈ യന്ത്രം ഖനികളെ വെള്ളം വറ്റിക്കാനും നിർദ്ദേശിച്ചിരുന്നു.അതിന് 25 അടി ഉയരത്തിലേക്ക് മാത്രമെ ദ്രാവകം ഉയർത്താൻ പറ്റുമായിരുന്നുള്ളു. ഖനികൾക്ക് ആഴം കൂടൂം തോറും ഇവ ഉപ്യോഗിക്കാൻ പറ്റാതായി. ഇതിന് പിന്നീടു വന്ന യന്ത്രങ്ങളേക്കാൾ കൂറ്റുതൽ ഇന്ധനം ആവശ്യമുള്ളതായിരുന്നു.

ആഴത്തിലുള്ള ഖനികളിലെ വെള്ളം വറ്റിക്കാൻ ശൂന്യസ്ഥല തത്ത്വം ഉപയോഗിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്ന  ന്യൂകോമൻ അന്തരീക്ഷ യന്ത്രം (Newcomen atmospheric engine) വികസിപ്പിച്ചു. അതിൽ ആടിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ദണ്ഡിനെ ഒരു കുഴലിനുള്ളിൽ ചലിക്കുന്ന പിസ്റ്റണെ ചങ്ങലകൊണ്ട് ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. മറ്റേ അറ്റത്തുനിന്നും പ്രവർത്തിക്കുന്ന പമ്പായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഓരോ അടിയുടേയും തുടക്കത്തിൽ കുഴ്ശ്ലിൽ പിസ്റ്റണു താഴെ അന്തരീക്ഷ മർദ്ദത്തിലുള്ളനീരാവി കടക്കും.  അടിയുടെ അവസാനം നീരാവിയുടെ അടപ്പ് അടയുകയും ഒരു സംവിധാനം വഴി തണുത്ത വെള്ളം സിലിണ്ടറിലേക്ക് ചെറുതായി തളിച്ചുകൊടുക്കുന്നു. തണുത്ത വെള്ളംകൊണ്ട് നീരാവി ഘനീഭവിച്ച് പിസ്റ്റനു താഴെ ശൂന്യസ്ഥലം ഉണ്ടാവുന്നു. പുറത്തെ മർദ്ദം പിസ്റ്റണു താഴത്തേതിനേക്കാൾ കൂടുതലായതുകൊണ്ട് പിസ്റ്റൺ താഴേക്കു ചലിക്കുന്നു. അപ്പോൾ ചങ്ങലകൊണ്ട് ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ ദണ്ഡ് താഴേക്ക് നീങ്ങുകയും ദണ്ഡിന്റെ മറ്റേ അറ്റം കയറും ചങ്ങലയും  കൊണ്ട് ബന്ധിച്ചിരിക്കുന്ന പമ്പ് വെള്ളത്തെ മുകളിലേക്ക് ഉയർത്തുന്നു. ഇത് തുടർന്നുകൊണ്ടിരികുന്നു. അങ്ങനെ എത്ര ആഴത്തിലുള്ള ദ്രാവകവും ഉയർത്താം.

സവേരി യന്ത്രത്തേക്കാൾ ന്യുകോമൻ യന്ത്രം കൂടുതൽ ശക്തിയുള്ളതാണ്. അതിന് ആദ്യതവണ 150 അടി ഉയരത്തിലേക്ക് വെഌഅത്തെ ഉയർത്താനായി. ഘനികളിൽ നിന്ന്്വെള്ളം വറ്റിക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന 500 കുതിരകളെ ഒഴിവാക്കാനായതാണ് ആദ്യ ഉദാഹരണം. എഴുപത്തി അഞ്ച് ന്യുകോമൻ യന്ത്രങ്ങൾ ബ്രിട്ടൻ, ഫ്രാൻസ്, ഹോളണ്ട്, സ്വീഡൻ, റഷ്യ എന്നിവിടങ്ങളിലെ ഖനികളിൽ ഉപ്യോഗിച്ചിരുന്നു. അടുത്ത അമ്പതുകൊല്ലം ഈ യന്ത്രത്തിന് ചെറിയ മാറ്റങ്ങളല്ലതെ മറ്റൊരു മാറ്റവും ഉണ്ടായില്ല. അതൊരു വലിയ മുന്നേറ്റമായിരുന്നു. 

ന്യുകോമൻ യന്ത്രം പ്രായോഗികമായി ഗുണങ്ങൾ ഉണ്ടെങ്കിലും അതിന്റെ ഊർജ്ജ ഉപയോഗം  കാര്യക്ഷമമായിരുന്നില്ല. നീരാവി കടക്കുമ്പോൾ കുഴൽ ചൂടാവുകയും പിന്നീട് തണുത്തവെള്ളം തളിച്ച് തണുപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. ഇത് ഇടവിട്ട് നടക്കുന്നു. ഒരുക്കൽ ഘനീഭവിച്ചുതുടങ്ങിയാൽ വീണ്ടും കുഴൽ ശരിയായ ചൂടിലെത്തുന്നവരെ ഘനീഭവിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കും. അത് നീരാവിയുടെ ശക്തിയിൽ കുറവുണ്ടാക്കും.
വെവ്വേറേ കണ്ടൻസറുകൾ
ൾ
 1763ൽ ഗ്ലാസ്ഗൊ  സർവ്വകലാശലയിൽ ഉപ്കരണനിർമ്മാതാവായിരുന്ന ജെയിംസ് വാട്ടിന് ന്യുകൊമൻ യന്ത്രം നന്നാക്കാനുള്ള ചുമതല കിട്ടി. ഈ യന്ത്രം ഊർജ്ജക്ഷമമല്ലെന്ന് അദ്ദേഹം ശ്രദ്ധിച്ചു..

1765ൽ വാട്ടിന് പ്രത്യേക ഘനീഭവിക്കാനുള്ള അറ(കണ്ടൻസർ)യെപറ്റി  ആശയം ഉദിച്ചു. കണ്ടൻസറും പ്രവർത്തികുന്ന കുഴലും വേറെയായിരുന്നതിനാൽ കുഴലിന്റെ ചൂടിന് നഷ്ടം വരുത്താതെ ഘനീഭവിക്കൽ നടക്കും. കണ്ടൻസർ എപ്പോഴും തണുത്തിരിക്കുകയും അന്തരീശ മർദ്ദത്തിലും താഴെയായിരിക്കുകയും ചെയ്യും. അതേ സമയം കുഴൽ എപ്പോഴും ചൂടായുമിരിക്കും.

ബോയിലറിൽ നിന്ന് നീരാവി പിസണിന്റെ അടിഭാഗത്ത് കുഴലെത്തുംപ്പോൾ മർദ്ദം കൊണ്ട് പിസ്റ്റ്ൺ മുകളിലേക്കുയരും പിസ്റ്റൺ മുകളിലെത്തുന്നതോടെ നീരാവി ഉള്ളിലേക്കുവരുന്ന അടപ്പ് അടയുകയും നീരാവി കണ്ടൻസറിലേക്കു പോകുന്ന അടപ്പ് തുറക്കുകയും ചെയ്യും. താഴ്ന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള ,തണുത്ത കണ്ടൻസറിലേക്ക് നീങ്ങി നീരാവി വെഌള്ളമാവുകയും ഒരു ശൂന്യസ്ഥലം സൃഷ്ടിക്കുകയുംചെയ്യും . കൺറ്റൻസറും കുഴലും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതുകൊണ്ട് പിസ്റ്റണു അടിയിലും ഇതിന്റെ ഫലമുണ്ടാവുന്നു. . അതോടെ അന്തരീക്ഷ മർദ്ദം പിസ്റ്റണെ താഴേക്കു തള്ളുന്നു. ഇത് ന്യുകോമൻ യന്ത്രത്തെ അപേക്ഷിച്ച് ഇതിനെ ഊർജ്ജ ക്ഷമതയുള്ളതാക്കുന്നു. അതിനാൽ ന്യുകൊമൻയന്ത്രത്തിന്റെ അത്രയും ജോലി ചെയ്യാൻ വാട്ട് യന്ത്രത്തിന് കുറവ് കൽക്കരി മതി. 

വാട്ടിന്റെ രൂപകൽപ്പനയിൽ കണ്ടൻസറിലേക്കാണ് തണുത്തവെള്ളം തളിച്ചുകൊടുക്കുന്നത്. ഇത്തരം കണ്ടൻസറിനെ ജെറ്റ് കൺറ്റൻസർ  എന്നാണ് പറയുന്നത്  തണുത്ത വെള്ളമുള്ള പാത്രത്തിൽ കണ്ടൻസറിനെ മുക്കി വെച്ചാണ് ഇത് മെച്ചപ്പെടുതിയത്. ഇത്തരം കണ്ടൻസറിനെ സർഫസ് കണ്ടൻസർ എന്നു പറയുന്നു.  

ക്ണ്ടൻസറിൽ ഘനീഭവിച്ച വെള്ളം വാക്വം പമ്പുപയോഗിച്ച് ചൂടു കിണറിലേക്ക് വിടുന്നു. ഇത് പുറത്തേക്കു പോകുന്ന നിരാവിയ്ക്കു പകരമായി ബോയിലറിലേക്ക് തിരിച്ചെത്തിക്കുന്നു.
വാട്ടിന്റെ അടുത്ത മെച്ചപ്പെടുത്തൽ കഴലിന്റെ മുകളറ്റം അടയ്ക്കലും കുഴലിനു ചുറ്റും ഒരു കവചം ഉണ്ടാക്കലുമായിരുന്നു. നീരാവി കുഴലിൽ പ്രവേശിക്കുന്നതിനുമുമ്പ് കവചത്തിലൂടെ കടന്ന് കുഴലിനേയും പിസ്റ്റണേയും ചൂടാക്കി നിറുത്തി അവിടെ ഘനീഭവിക്കൽ ഇല്ലാതാക്കുന്നു. അപകടം ഒഴിവാക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലുള്ള  നീരാവി പേറ്റന്റ്1782 വാട്ടിന്റെ യന്ത്രത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല.
ഈ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ വേർഷൻ 1776ന്റെ വികസനത്തിനു ഉപയോഗിച്ചു. അതാണ് ഉല്പദനത്തിനു ഉപയോഗിച്ചത്.Hulse David K (1999): "The early development of the steam engine"; TEE Publishing, Leamington Spa, U.K., ISBN, 85761 107 1 p. 127 et seq.
അവലംബം