एक अद्भुत भाप टरबाइन। भाप टरबाइन इतिहास

प्रकाशन दिनांक 07.02.2013 02:04

आज, अधिकांश मानव निर्मित मशीनों को जीवन देने वाला "हृदय" आंतरिक दहन इंजन (ICE) है। बहरहाल, ऐसा हमेशा नहीं होता।

अतीत से वर्तमान तक

आंतरिक दहन इंजन के युग से पहले, भाप टरबाइन लंबे समय तक तकनीकी प्रगति की आधारशिला थी। यह दुर्लभ मामला है जब आविष्कार इतने सफल होते हैं कि कई सुधारों के बावजूद हमारे समय में उनका उपयोग जारी रहता है। ध्यान दें कि आपको स्टीम टर्बाइन और स्टीम पर चलने वाली क्लासिक मशीनों (वही स्टीम लोकोमोटिव) को भ्रमित नहीं करना चाहिए। उनके पास संचालन का एक अलग सिद्धांत है, और दक्षता अतुलनीय है।

भाप का टर्बाइन। आविष्कार

ऐसा माना जाता है कि पहली बार इस तरह के टर्बाइन को स्वेड पी. लवल द्वारा धातु में विकसित और सन्निहित किया गया था। 1889 में वापस, एक दुग्ध विभाजक के लिए एक कुशल इंजन की आवश्यकता उत्पन्न हुई जो प्रति सेकंड कम से कम 100 क्रांतियों की आवृत्ति पर घूमने में सक्षम हो। टरबाइन के संचालन का सिद्धांत काफी सरल था: ब्लेड को अक्ष पर तय किए गए सिलेंडर की सतह पर रखा गया था, जिसमें पास के बॉयलर से सुपरहिट स्टीम का एक जेट हिट हुआ था। सिलेंडर को घुमाने के लिए वाष्प की संभावित ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया गया था। लावल ने अनुभवजन्य रूप से निर्धारित किया है कि यदि भाप सीधे ट्यूबों के बजाय शंकु के आकार के नलिका के माध्यम से बाहर निकल जाती है तो सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं।

हालाँकि, अंग्रेज Ch. A. Parsons की अधिक प्रसिद्ध भाप टरबाइन। उन्होंने इसे लगभग लावल के समानांतर विकसित किया, लेकिन न केवल इसमें सुधार किया, बल्कि इसे एक विद्युत जनरेटर (आधुनिक जी-डी प्रणाली का एक प्रोटोटाइप) से जोड़ने का अनुमान लगाया।

1894 में उन्होंने स्टीम टर्बाइन इंजन (अधिकतम गति लगभग 60 किमी / घंटा) द्वारा संचालित एक जहाज बनाया। यह विचार इतना सफल रहा कि 1900 के बाद अधिकांश युद्धपोत समान मोटरों से लैस हो गए।

आजकल

बेशक, आविष्कार और पहले मॉडल के बाद से, भाप टरबाइन का आधुनिकीकरण किया गया है और डिजाइन दोषों को समाप्त कर दिया गया है। एक क्लासिक स्टीम टर्बाइन यूनिट में दो घटक शामिल होते हैं: एक स्थिर स्टेटर जिसमें नोजल का एक ब्लॉक होता है और एक घूर्णन रोटर (सिलेंडर) जिसके शरीर पर ब्लेड लगे होते हैं। स्टीम जेट की गति की दिशा के आधार पर, रोटर डिजाइन दो प्रकार के होते हैं - रेडियल और अक्षीय। पूर्व मूल समाधानों की गूँज हैं: उनमें, वाष्प प्रसार वेक्टर सिलेंडर अक्ष के लंबवत है, और ब्लेड इसके समानांतर हैं। अक्षीय दिशा में, भाप की गति की दिशा अक्ष के साथ मेल खाती है, और ब्लेड के विशेष अभिविन्यास के कारण रोटेशन बनाया जाता है।

कई सिलेंडरों (मल्टी-केसिंग) वाले स्टीम टर्बाइनों में भाप ऊर्जा का अधिक कुशल उपयोग संभव है। हालांकि, डिजाइन की विशालता और जटिलता के कारण, ऐसे समाधानों का उपयोग किया जाता है जहां उनका उपयोग आर्थिक रूप से उचित होता है। शरीर के सिलेंडर एक सामान्य धुरी पर स्थित हो सकते हैं और यंत्रवत् स्वतंत्र हो सकते हैं। सील और डायाफ्राम की प्रणाली संपूर्ण स्थापना (बाहरी हवा का सेवन, भाप रिसाव, बाईपास चरणों, आदि) के असामान्य संचालन को रोकती है।

भाप टरबाइन प्रौद्योगिकी का विकास

कम भाप के दबाव के स्तर और कम शक्ति पर, क्लासिक टर्बाइन पर्याप्त कुशल नहीं हैं। उन्हें स्टीम स्क्रू इंजन से बदल दिया गया था। यह रूसी विकास मूल मॉडल के प्राकृतिक विकास का प्रतिनिधित्व करता है। पेचदार ब्लेड वाले रोटर आवास के अंदर स्थित होते हैं। आने वाली भाप निकटतम शिकंजे के दांतों के बीच की जगह को भर देती है, एक क्रांति होती है और आगे की आपूर्ति बंद हो जाती है। इसके अलावा, भाप गुहा में, परिणामी भाग फैलता है और स्क्रू रोटर के रोटेशन पर काम करता है। यह डिज़ाइन भाप द्वारा संचित ऊर्जा का अधिक पूर्ण उपयोग करना संभव बनाता है।

पिछली शताब्दी के अंत तक, औद्योगिक क्रांति अपने विकास में एक महत्वपूर्ण मोड़ पर पहुंच गई थी। उससे डेढ़ सदी पहले, भाप इंजनों में काफी सुधार हुआ था - वे किसी भी प्रकार के ईंधन पर चल सकते थे और विभिन्न प्रकार के तंत्रों को गति में सेट कर सकते थे। डायनेमो के आविष्कार जैसी तकनीकी उपलब्धि ने भाप इंजनों के डिजाइन में सुधार पर एक बड़ा प्रभाव डाला, जिससे बड़ी मात्रा में बिजली प्राप्त करना संभव हो गया। जैसे-जैसे ऊर्जा के लिए मनुष्य की आवश्यकताएँ बढ़ती गईं, वैसे-वैसे भाप के इंजनों का आकार भी बढ़ता गया, जब तक कि उनका आकार यांत्रिक शक्ति की बाधाओं से विवश नहीं हो गया। उद्योग के आगे विकास के लिए, यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करने की एक नई विधि की आवश्यकता थी।

यह विधि 1884 में सामने आई, जब एक अंग्रेज (1854-1931) ने पहले वाणिज्यिक टरबाइन जनरेटर का आविष्कार किया। दस साल बाद, पार्सन्स ने अपने आविष्कार को वाहनों पर लागू करने की संभावना का अध्ययन करना शुरू किया। कई वर्षों की कड़ी मेहनत को सफलता का ताज पहनाया गया: टरबाइन से सुसज्जित स्टीमबोट "टर्बिनिया" ने 35 समुद्री मील की गति विकसित की - रॉयल नेवी में किसी भी जहाज से अधिक। पारस्परिक पिस्टन स्टीम इंजन की तुलना में, टर्बाइन अधिक कॉम्पैक्ट और सरल होते हैं। इसलिए, समय के साथ, जब शक्ति और दक्षता टर्बाइनों में काफी वृद्धि हुई है, उन्होंने पिछले डिजाइनों के इंजनों को बदल दिया है। वर्तमान में, पूरी दुनिया में, भाप टर्बाइनों का उपयोग ताप विद्युत संयंत्रों में विद्युत प्रवाह के जनरेटर के लिए ड्राइव के रूप में किया जाता है। यात्री जहाजों के लिए इंजन के रूप में भाप टर्बाइनों के उपयोग के लिए, उनका अविभाजित प्रभुत्व इस शताब्दी के पूर्वार्द्ध में समाप्त हो गया, जब डीजल इंजन व्यापक हो गए। आधुनिक स्टीम टर्बाइन में पार्सन्स द्वारा आविष्कृत पहली मशीन की कई विशेषताएं हैं।

एक भाप टरबाइन के संचालन में अंतर्निहित प्रतिक्रियाशील और सक्रिय सिद्धांत। उनमें से पहला उपकरण "ईओलिपिला" (ए) में इस्तेमाल किया गया था, जिसे अलेक्जेंड्रिया के हेरॉन द्वारा आविष्कार किया गया था: जिस क्षेत्र में भाप स्थित है वह खोखले ट्यूबों से भाप के बाहर निकलने से उत्पन्न होने वाली प्रतिक्रिया बलों की कार्रवाई के कारण घूमता है। दूसरे मामले (बी) में, ब्लेड को निर्देशित स्टीम जेट विक्षेपित होता है और इसके कारण पहिया घूमता है। टर्बाइन ब्लेड्स (c) स्टीम जेट को भी विक्षेपित करते हैं; इसके अलावा, ब्लेड के बीच से गुजरते हुए, भाप फैलती है और तेज हो जाती है, और परिणामी प्रतिक्रिया बल ब्लेड को धक्का देते हैं।

स्टीम टर्बाइन का संचालन रोटर पर एक परिधीय बल बनाने के दो सिद्धांतों पर आधारित है, जिसे प्राचीन काल से जाना जाता है - प्रतिक्रियाशील और सक्रिय। 130 ईसा पूर्व में वापस। अलेक्जेंड्रिया के बगुला ने ईओलिपिल नामक एक उपकरण का आविष्कार किया। यह एक खोखला गोला था जिसमें भाप से भरा दो एल-आकार के नलिका विपरीत दिशाओं में स्थित थे और विभिन्न दिशाओं में निर्देशित थे। नोजल से भाप तेज गति से बाहर निकली और उभरती प्रतिक्रिया बलों के कारण गोला घूमने लगा।

दूसरा सिद्धांत भाप की स्थितिज ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में बदलने पर आधारित है, जो उपयोगी कार्य करती है। इसे 1629 में निर्मित जियोवानी ब्रांका की मशीन के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है। इस मशीन में, भाप का एक जेट ब्लेड के साथ एक पहिया को गति में सेट करता है, जो पानी मिल के पहिये की याद दिलाता है।

स्टीम टर्बाइन में इन दोनों सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है। उच्च दबाव वाली भाप का एक जेट एक डिस्क पर लगे घुमावदार ब्लेड (पंखे के ब्लेड के समान) पर निर्देशित होता है। ब्लेड के चारों ओर बहने पर, जेट विक्षेपित हो जाता है, और ब्लेड वाली डिस्क घूमने लगती है। ब्लेड के बीच, भाप फैलती है और अपनी गति को तेज करती है: नतीजतन, भाप के दबाव की ऊर्जा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

ब्रांका की मशीन की तरह पहले टर्बाइन, पर्याप्त शक्ति विकसित नहीं कर सके, क्योंकि भाप बॉयलर उच्च दबाव बनाने में सक्षम नहीं थे। थॉमस सेवरी, थॉमस न्यूकोमेन और अन्य के पहले काम करने वाले भाप इंजनों को उच्च दबाव वाली भाप की आवश्यकता नहीं थी। कम दबाव वाली भाप ने पिस्टन के नीचे की हवा को विस्थापित कर दिया और एक वैक्यूम बनाने के लिए संघनित हो गया। उपयोगी कार्य करते हुए, वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में पिस्टन को नीचे उतारा गया। इन तथाकथित वायुमंडलीय इंजनों के लिए भाप बॉयलरों के निर्माण और उपयोग में अनुभव ने धीरे-धीरे इंजीनियरों को ऐसे बॉयलरों को डिजाइन करने के लिए प्रेरित किया जो वायुमंडलीय दबाव से कहीं अधिक दबाव पैदा करने और सहन करने में सक्षम थे।

उच्च दबाव वाली भाप के उत्पादन की संभावना के आगमन के साथ, आविष्कारकों ने फिर से टरबाइन की ओर रुख किया। विभिन्न डिजाइन विकल्पों की कोशिश की गई है। 1815 में, इंजीनियर रिचर्ड ट्रेविथिक ने स्टीम लोकोमोटिव इंजन के पहिये के रिम पर दो नोजल स्थापित करने और उनके माध्यम से बॉयलर से भाप पास करने का प्रयास किया। ट्रेविथिक का विचार विफल रहा। 1837 में सिरैक्यूज़, न्यूयॉर्क में विलियम एवरी द्वारा निर्मित चीरघर, इसी तरह के सिद्धांत पर आधारित था। अकेले इंग्लैंड में, 100 से अधिक वर्षों में, 1784 से 1884 तक, 200 आविष्कारों का पेटेंट कराया गया था, एक तरह से या किसी अन्य टर्बाइन से संबंधित, और इनमें से आधे से अधिक आविष्कार बीस साल की अवधि में - 1864 से 1884 तक पंजीकृत किए गए थे।

इनमें से कोई भी प्रयास औद्योगिक रूप से उपयुक्त मशीन के निर्माण के साथ समाप्त नहीं हुआ। आंशिक रूप से, ये विफलताएं वाष्प विस्तार को नियंत्रित करने वाले भौतिक नियमों के ज्ञान की कमी के कारण थीं। भाप का घनत्व पानी के घनत्व से बहुत कम होता है, और इसकी "लोच" बहुत अधिक होती है, इसलिए स्टीम टर्बाइन में भाप के जेट की गति पानी के टर्बाइनों में पानी की गति से बहुत अधिक होती है, जिससे आविष्कारकों को निपटना पड़ता था। . यह पाया गया कि दक्षता टरबाइन अधिकतम हो जाती है जब ब्लेड की गति भाप की गति के लगभग आधे के बराबर होती है; इसलिए, पहले टर्बाइनों में बहुत अधिक घूर्णी गति थी।

क्रांतियों की उच्च संख्या ने कई अवांछनीय प्रभाव पैदा किए, जिनमें से केन्द्रापसारक बलों की कार्रवाई के तहत घूर्णन भागों के विनाश के खतरे ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। जिस डिस्क पर ब्लेड लगे थे, उसका व्यास बढ़ाकर टरबाइन के घूमने की गति को कम किया जा सकता है। हालांकि, ऐसा संभव नहीं हो पाया। शुरुआती उपकरणों में भाप की खपत बड़ी नहीं हो सकती थी, जिसका अर्थ है कि आउटलेट का क्रॉस सेक्शन भी बड़ा नहीं हो सकता। इस कारण से, पहले प्रायोगिक टर्बाइनों में एक छोटा व्यास और छोटे ब्लेड थे।

भाप के गुणों के साथ एक और समस्या और भी कठिन थी। नोजल से गुजरने वाली भाप की गति इनलेट दबाव और आउटलेट दबाव के अनुपात में भिन्न होती है। अभिसारी नोजल में वेग का अधिकतम मान प्राप्त किया जाता है, हालांकि, लगभग दो के दबाव अनुपात पर; दबाव ड्रॉप में और वृद्धि अब जेट वेग में वृद्धि को प्रभावित नहीं करती है। इस प्रकार, डिजाइनर उच्च दबाव भाप की संभावनाओं का पूरी तरह से फायदा नहीं उठा सके: उच्च दबाव भाप द्वारा संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा की एक सीमा थी जिसे गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता था और ब्लेड में स्थानांतरित किया जा सकता था। 1889 में, स्वीडिश इंजीनियर कार्ल गुस्ताव डी लावल ने एक नोजल का इस्तेमाल किया जो आउटलेट पर विस्तारित हुआ। इस तरह के एक नोजल ने बहुत अधिक भाप वेग प्राप्त करना संभव बना दिया, और परिणामस्वरूप, लैवल टर्बाइन में रोटर की गति में काफी वृद्धि हुई।

पार्सन्स ने एक मौलिक रूप से नया टर्बाइन डिज़ाइन बनाया। यह कम घूर्णन गति से अलग था, और साथ ही, यह भाप की ऊर्जा को अधिकतम करने के लिए उपयोग करता था। यह इस तथ्य के कारण हासिल किया गया था कि पार्सन्स टर्बाइन में भाप धीरे-धीरे विस्तारित हुई क्योंकि यह 15 चरणों से गुज़री, जिनमें से प्रत्येक ब्लेड क्राउन की एक जोड़ी थी: एक स्थिर (टर्बाइन हाउसिंग पर तय गाइड वैन के साथ), दूसरा मोबाइल ( घूर्णन शाफ्ट पर घुड़सवार डिस्क पर रोटर ब्लेड के साथ)। स्थिर और चल रिम्स के ब्लेड विपरीत दिशाओं में उन्मुख थे, अर्थात। ताकि अगर दोनों मुकुट मोबाइल हों, तो भाप उन्हें अलग-अलग दिशाओं में घुमाएगी।

टरबाइन ब्लेड के मुकुट तांबे के छल्ले थे, जिनमें ब्लेड 45 ° के कोण पर स्लॉट में तय किए गए थे। जंगम मुकुट शाफ्ट पर तय किए गए थे, निश्चित में दो हिस्सों में शरीर से सख्ती से जुड़ा हुआ था (शरीर के ऊपरी आधे हिस्से को हटा दिया गया था)।

ब्लेड के बारी-बारी से चलने और स्थिर रिम्स (ए) भाप आंदोलन की दिशा निर्धारित करते हैं। स्थिर ब्लेड के बीच से गुजरते हुए, भाप का विस्तार हुआ, त्वरित हुआ और चल ब्लेड को निर्देशित किया गया। यहां भाप का भी विस्तार हुआ, जिससे एक बल पैदा हुआ जिसने कंधे के ब्लेड को धक्का दिया। भाप की गति की दिशा 15 जोड़े के छल्ले (बी) में से एक पर दिखाई जाती है।

स्थिर ब्लेडों को निर्देशित भाप, इंटर-ब्लेड चैनलों में विस्तारित हुई, इसकी गति बढ़ गई, और यह विक्षेपित हो गया ताकि यह चल ब्लेड से टकराए और उन्हें घुमाए। जंगम ब्लेड के इंटरब्लेड चैनलों में, भाप का भी विस्तार हुआ, आउटलेट पर एक त्वरित जेट बनाया गया, और परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील बल ने ब्लेड को धक्का दिया।

कई चल और स्थिर ब्लेड रिम्स की उपस्थिति में, एक उच्च रोटेशन गति अनावश्यक हो गई है। पार्सन्स मल्टीस्टेज टर्बाइन के 30 रिम्स में से प्रत्येक में, भाप का थोड़ा विस्तार हुआ, जिससे इसकी कुछ गतिज ऊर्जा खो गई। प्रत्येक चरण (रिम की जोड़ी) पर, दबाव केवल 10% गिर गया, और अधिकतम भाप वेग, परिणामस्वरूप, एक चरण के साथ टर्बाइन में जेट वेग के 1/5 के बराबर निकला। पार्सन्स का मानना ​​​​था कि इस तरह के छोटे दबाव की बूंदों पर, वाष्प को पानी की तरह कम-संपीड़ित तरल माना जा सकता है। इस धारणा ने उनके लिए उच्च स्तर की सटीकता के साथ भाप के वेग, दक्षता की गणना करना संभव बना दिया। टर्बाइन और ब्लेड के आकार। भाप के चरणबद्ध विस्तार का विचार, जो आधुनिक टर्बाइनों के डिजाइन को रेखांकित करता है, पार्सन्स द्वारा सन्निहित कई मूल विचारों में से एक था।

एक अन्य आविष्कार एक नए प्रकार का बेयरिंग था जिसे विशेष रूप से तेजी से घूमने वाले शाफ्ट के लिए डिज़ाइन किया गया था। हालांकि पार्सन्स टरबाइन की गति को कम करने में कामयाब रहे, फिर भी यह अन्य इंजनों की तुलना में दस गुना अधिक रहा। इसलिए, आविष्कारक को "शाफ्ट बीटिंग" नामक घटना से निपटना पड़ा। उस समय यह पहले से ही ज्ञात था कि प्रत्येक शाफ्ट की अपनी विशिष्ट महत्वपूर्ण रोटेशन गति होती है, जिस पर एक छोटा सा असंतुलन भी एक महत्वपूर्ण झुकने वाला बल बनाता है। यह पता चला कि महत्वपूर्ण रोटेशन की गति शाफ्ट के पार्श्व कंपन की प्राकृतिक आवृत्ति से जुड़ी हुई है (इस आवृत्ति पर, शाफ्ट प्रतिध्वनित और पतन शुरू होता है)। पार्सन्स और डी लावल ने स्वतंत्र रूप से पाया कि शाफ्ट महत्वपूर्ण गति से अधिक गति से तेजी से घूमता है। इसके बावजूद, थोड़ा सा असंतुलन अभी भी संतुलन की स्थिति से शाफ्ट के विचलन का कारण बना। इसलिए, शाफ्ट को नुकसान से बचने के लिए, इसे बीयरिंगों में स्थापित किया जाना था जो इसके मामूली पार्श्व विस्थापन की अनुमति देगा।

प्रारंभ में, पार्सन्स ने इसे स्प्रिंग्स के साथ सुरक्षित करके पारंपरिक असर का उपयोग करने की कोशिश की, लेकिन पाया कि यह डिज़ाइन केवल कंपन को बढ़ाता है। वह अंततः अंगूठियों के एक सेट से युक्त असर के साथ आया। पार्सन्स ने दो आकारों के छल्ले का इस्तेमाल किया: एक आंतरिक असर खोल (जिसके माध्यम से शाफ्ट पारित हुआ) के खिलाफ अच्छी तरह से फिट बैठता है, लेकिन आवास को नहीं छूता है; वे अन्य छल्लों के साथ बारी-बारी से आते हैं जो लाइनर को छुए बिना शरीर के खिलाफ अच्छी तरह से फिट होते हैं। अनुदैर्ध्य दिशा में छल्ले की पूरी प्रणाली एक वसंत द्वारा संकुचित थी। इस डिजाइन ने छोटे पार्श्व शाफ्ट विस्थापन की अनुमति दी और साथ ही दो प्रकार के वाशर के बीच घर्षण के कारण कंपन को दबा दिया।

शाफ्ट पर असर ने शाफ्ट के मामूली पार्श्व विस्थापन की अनुमति दी, लेकिन कंपन को कम कर दिया। इसमें बारी-बारी से छल्ले शामिल थे: कुछ ने टर्बाइन हाउसिंग को छुए बिना लाइनर (जिसके अंदर शाफ्ट गुजरा) को कसकर कवर किया, अन्य ने लाइनर को छुए बिना आवास को कसकर दबाया। अंगूठियों का पूरा सेट स्प्रिंग-लोडेड था। एक स्क्रू पंप (बाएं) ने असर में तेल (पीला) डाला।

इस डिजाइन ने सफलतापूर्वक काम किया, और जिन लोगों ने 1885 के लंदन इन्वेंटर्स प्रदर्शनी में प्रदर्शित टरबाइन का एक नमूना देखा, उन्होंने टिप्पणी की कि उस समय के अन्य भाप इंजनों की तुलना में यह कितना आसान था। उत्तरार्द्ध ने नींव को इतना हिला दिया कि कंपन मशीन से काफी दूरी पर भी महसूस किया गया।

1884 में बनाया गया पार्सन्स टर्बाइन जनरेटर, व्यावसायिक रूप से इस्तेमाल होने वाला पहला स्टीम पाइप था। शाफ्ट के बीच में स्थित एक आयताकार छेद के माध्यम से उच्च दबाव भाप टरबाइन में प्रवेश करती है। यहां यह विभाजित हो गया और ब्लेड के मुकुट से गुजरते हुए शाफ्ट के विपरीत छोर पर चला गया। विस्तारित भाप ने चल (काम करने वाले) रिंगों को घुमाया जो केंद्रीय शाफ्ट पर कसकर फिट होते हैं। चल छल्ले के बीच टरबाइन आवास की आंतरिक सतह पर स्थिर ब्लेड के मुकुट लगाए गए थे। स्थिर ब्लेड चल पहियों के ब्लेड पर भाप को निर्देशित करते हैं।
प्रत्येक पहिए के प्रतिच्छेदन स्थान में, भाप का विस्तार हुआ। मल्टी-स्टेज स्टीम विस्तार के सिद्धांत ने पार्सन्स को उच्च दबाव वाली भाप की ऊर्जा का पूरा उपयोग करने और उच्च क्रांतियों से बचने की अनुमति दी। शाफ्ट ने एक डायनेमो मशीन, या एक विद्युत जनरेटर (दाईं ओर) घुमाया।

पार्सन्स टरबाइन में, शाफ्ट के मध्य भाग में एक नियंत्रण वाल्व के माध्यम से भाप की आपूर्ति की जाती थी। यहां भाप के प्रवाह को विभाजित किया गया और दो चैनलों के माध्यम से चला गया: एक समय में, भाप शाफ्ट के बाएं छोर में प्रवेश करती थी, और दूसरी दाईं ओर। दोनों चैनलों में भाप की मात्रा समान थी। प्रत्येक जेट टर्बाइन में ब्लेड के रिम्स से होकर गुजरा।

विभाजित प्रवाह के लाभों में से एक यह था कि टरबाइन ब्लेड पर भाप के दबाव से उत्पन्न अनुदैर्ध्य (अक्षीय) बल बिल्कुल संतुलित थे। इस प्रकार, जोर (अक्षीय) असर की कोई आवश्यकता नहीं थी। वर्णित डिजाइन का उपयोग कई आधुनिक भाप टर्बाइनों में किया जाता है।

और फिर भी पहले पार्सन्स मल्टीस्टेज टर्बाइन ने एक उच्च गति - 18,000 आरपीएम विकसित की। ऐसी गति पर, टरबाइन ब्लेड पर अभिनय करने वाला केन्द्रापसारक बल गुरुत्वाकर्षण बल से 13 हजार गुना अधिक था। घूमने वाले भागों के टूटने के जोखिम को कम करने के लिए, पार्सन्स ने एक बहुत ही सरल डिज़ाइन विकसित किया: प्रत्येक डिस्क एक ठोस तांबे की अंगूठी से बनाई गई थी; खांचे, जिसमें ब्लेड प्रवेश करते थे, डिस्क की परिधि के साथ स्थित थे और 45 ° के कोण पर उन्मुख स्लॉट थे। जंगम डिस्क को शाफ्ट पर रखा गया था और इसके फलाव पर तय किया गया था। फिक्स्ड क्राउन में दो हाफ-रिंग्स होते थे, जो टर्बाइन हाउसिंग के ऊपर और नीचे से जुड़े होते थे। इसके चरणबद्ध विस्तार के दौरान भाप की मात्रा में वृद्धि के लिए आवश्यक है कि भाप के दौरान ब्लेड की लंबाई लगातार तीन गुना बढ़नी चाहिए - 5 से 7 मिमी तक। जेट के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए ब्लेड के किनारों को चम्फर्ड किया गया है।

शाफ्ट के घूर्णन की गति को कम करने की समस्या ने अन्य आविष्कारों को जन्म दिया है। गति इतनी अधिक थी कि उस समय मौजूद ट्रांसमिशन तंत्र (जैसे, उदाहरण के लिए, गियर) की मदद से इस समस्या को हल करना असंभव था। एक साधारण केन्द्रापसारक नियामक का उपयोग करना भी असंभव था, जिसने पहले के डिजाइनों के भाप इंजनों पर आवेदन पाया: नियामक की गेंदों को केवल केन्द्रापसारक बल द्वारा फाड़ा जाएगा। पार्सन्स ने एक बिल्कुल नए प्रकार का नियामक विकसित किया है। टर्बाइन के शाफ्ट पर, उन्होंने पाइप की एक प्रणाली से जुड़ा एक केन्द्रापसारक पंखा रखा जिसमें हवा थी। एक घूमने वाला पंखा ट्यूबों से हवा चूसता है, जिससे उनमें एक वैक्यूम बन जाता है। इस वैक्यूम को ट्यूबिंग सिस्टम के दूसरी तरफ स्थित एक चमड़े के डायाफ्राम द्वारा प्रतिक्रिया दी गई थी और एक नियंत्रण वाल्व से जुड़ा था जो टरबाइन को भाप की आपूर्ति को नियंत्रित करता था। यदि टरबाइन के घूमने की गति में वृद्धि हुई, तो ट्यूबों में निर्वात बढ़ गया और डायाफ्राम अधिक मुड़ गया; नतीजतन, डायाफ्राम से जुड़े वाल्व ने टरबाइन को भाप की आपूर्ति कम कर दी और इसका रोटेशन धीमा हो गया।

नियामक ने अच्छा काम किया, लेकिन वह बहुत संवेदनशील नहीं था। पार्सन्स टर्बाइन एक डायनेमो (विद्युत जनरेटर) को गति में सेट करता है। जिस समय पार्सन्स ने अपनी टरबाइन का निर्माण किया, उस समय एक गरमागरम प्रकाश बल्ब की लागत एक चौथाई टन कोयले के बराबर थी। विद्युत प्रवाह में अचानक परिवर्तन (जो अक्सर भाप इंजन का उपयोग किया जाता था) के साथ लैंप को जलाने के लिए नहीं, डायनेमो को 1-2% की सटीकता के साथ निरंतर वोल्टेज प्रदान करना था। इस उद्देश्य के लिए, पार्सन्स ने अपने टरबाइन को एक विशेष फ़ाइन-ट्यूनिंग तंत्र से सुसज्जित किया जो डायनेमो पर वोल्टेज में परिवर्तन के लिए सीधे प्रतिक्रिया करता था।

डायनेमो की वाइंडिंग में वोल्टेज ध्रुवों पर चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होता है। पार्सन्स ने नरम लोहे से एक घुमाव बनाया और इसे डायनेमो के ध्रुवों पर एक स्प्रिंग लगाकर ठीक कर दिया। वसंत के प्रतिरोध पर काबू पाने वाले घुमाव ने चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में मुड़ने की कोशिश की; रोटेशन का कोण सीधे क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करता था, जो बदले में डायनेमो वाइंडिंग पर वोल्टेज से संबंधित था। घुमाव के साथ, तांबे का वाल्व मुड़ गया। अपनी स्थिति के आधार पर, इसने कमोबेश एक केन्द्रापसारक पंखे के साथ नियामक प्रणाली में शामिल ट्यूब के उद्घाटन को कवर किया,

यदि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है, तो वाल्व धीरे-धीरे ट्यूब के उद्घाटन को बंद करना शुरू कर देता है। इसने नियामक प्रणाली तक हवा की पहुंच को कम कर दिया और केन्द्रापसारक पंखे द्वारा उत्पन्न निर्वात को बढ़ा दिया। उसी समय, चमड़े का डायाफ्राम मुड़ा हुआ था और नियंत्रण वाल्व ने टरबाइन को भाप की आपूर्ति कम कर दी थी। इस प्रकार, टर्बाइन के घूमने की गति डायनेमो मशीन की वाइंडिंग पर वोल्टेज पर निर्भर करती थी। पार्सन्स का फाइन ट्यूनिंग मैकेनिज्म पहले सर्वो मोटर्स में से एक था - फीडबैक डिवाइस जो बड़ी मात्रा में ऊर्जा के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं जबकि इसके केवल एक छोटे से हिस्से का उपभोग करते हैं।

उच्च दाब भाप (गहरा लाल) शाफ्ट के मध्य बिंदु पर छेद के माध्यम से अंतःक्षेपित किया जाता है और शाफ्ट के दोनों सिरों की ओर ब्लेड युक्तियों के माध्यम से यात्रा करता है। निकास भाप (हल्का लाल) आवास के तल पर एक आउटलेट चैनल से जुड़े दो गुहाओं में प्रवेश करती है। शाफ्ट की धुरी के साथ केंद्र से आगे, शरीर के ऊपरी हिस्से में एक चैनल द्वारा जुड़े दो अन्य गुहाएं हैं; उन्हें आंशिक निर्वात (नीला) में रखा जाता है।

कपलिंग, जो निकास भाप और आंशिक वैक्यूम के साथ गुहाओं के बीच दबाव अंतर के कारण आवास की आंतरिक सतह के खिलाफ कसकर दबाए जाते हैं, निकास भाप को घूर्णन शाफ्ट की सतह पर अंतराल से बाहर निकलने की अनुमति नहीं देते हैं। . ग्रीस की आपूर्ति एक स्क्रू पंप (बाएं) द्वारा की जाती है, जो शाफ्ट पर और अन्य बीयरिंगों में तेल (पीला) पंप करता है। तेल डायनेमो शाफ्ट (केंद्र और दाएं) के अंदर एक चैनल के माध्यम से केंद्रीय बीयरिंग तक पहुंचता है। नियामक एक केन्द्रापसारक प्रशंसक (बाएं) का उपयोग करता है जो ट्यूबिंग सिस्टम में एक वैक्यूम (नीला) बनाता है। एक वाल्व से जुड़ी एक चमड़े की झिल्ली जो टरबाइन को भाप की आपूर्ति को नियंत्रित करती है, ट्यूबों में वैक्यूम होने पर उनकी ओर आकर्षित होती है।

सूक्ष्म समायोजन तंत्र डायनेमो के शीर्ष पर स्थित है। यह तंत्र डायनेमो वाइंडिंग्स में वोल्टेज के आधार पर हवा के प्रवाह को ट्यूब सिस्टम में बदल देता है। वायु नलियों में उत्पन्न निर्वात बीयरिंगों से तेल को वापस ऊर्ध्वाधर जलाशय (बाएं) में खींचता है।

सेंट्रीफ्यूगल फैन, जो पार्सन्स रेगुलेटर के केंद्र में है, ने स्नेहन प्रणाली में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। टरबाइन शाफ्ट के रोटेशन की उच्च गति के लिए बिल्कुल विश्वसनीय स्नेहन की आवश्यकता होती है। शाफ्ट के अंत में, पार्सन्स ने एक पेचदार हेलिक्स को मजबूत किया जो तेल के भंडार में डूबा हुआ था और शाफ्ट पर बीयरिंगों को स्नेहक की आपूर्ति करता था। पाइपों ने तेल को शाफ्ट के दूर तक ले जाया, जहां डायनेमो स्थित था, और डायनेमो के शाफ्ट के अंदर चैनल के माध्यम से, तेल को केंद्रीय बीयरिंगों को खिलाया गया और डायनेमो के अंदरूनी हिस्सों को ठंडा कर दिया गया। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, तेल केंद्रीय नोड में वापस आ गया। मुख्य तेल भंडार एक ऊर्ध्वाधर पाइप द्वारा सीधे पंखे पर स्थित वायु पाइप की एक प्रणाली से जुड़ा था। पंखे द्वारा उत्पन्न वैक्यूम ने तेल को केंद्र इकाई से वापस तेल जलाशय में प्रवाहित करने के लिए मजबूर किया ताकि तेल का स्तर पेंच पंप को संचालित करने के लिए पर्याप्त हो।

पार्सन्स का एक और आविष्कार, जिसका उपयोग आधुनिक टर्बाइनों में भी किया जाता है, शाफ्ट और टर्बाइन हाउसिंग के बीच अंतराल के माध्यम से भाप के रिसाव को समाप्त करने की एक विधि थी। शाफ्ट पर अच्छी तरह से फिट होने वाला क्लच बनाने का कोई भी प्रयास असफल होगा, क्योंकि त्वरण के दौरान एक महत्वपूर्ण गति पर, पिटाई के परिणामस्वरूप बहुत अधिक घर्षण पैदा होगा। पार्सन्स द्वारा डिजाइन किया गया क्लच, मामूली विस्थापन की अनुमति देते हुए शाफ्ट को कसकर फिट किया गया। ऑपरेटिंग गति तक पहुंचने पर, क्लच ने टरबाइन हाउसिंग के अंदर एग्जॉस्ट स्टीम को रखते हुए एक विश्वसनीय शटर के रूप में काम किया।

जैसे ही टरबाइन परिचालन गति तक पहुंच गया, आउटलेट पाइप और कक्ष के बीच दबाव अंतर की कार्रवाई के तहत शाफ्ट के खिलाफ युग्मन को कसकर दबाया गया, जहां आंशिक वैक्यूम बनाए रखा गया था। टर्बाइन हाउसिंग के निचले हिस्से में एक आउटलेट चैनल के माध्यम से खर्च की गई भाप दो गुहाओं (शाफ्ट के प्रत्येक छोर पर एक) से आती है। अन्य दो गुहा प्रत्येक आउटलेट गुहाओं की तुलना में शाफ्ट के मध्य बिंदु से अधिक दूर स्थित थे। शरीर के ऊपरी हिस्से में एक चैनल इन चरम गुहाओं को जोड़ता है। दो आंतरिक गुहाओं में से प्रत्येक के भीतर, पार्सन्स ने एक आस्तीन रखा जो शाफ्ट के चारों ओर कसकर लपेटता है। सबसे बाहरी गुहाओं में आंशिक निर्वात बनाए रखने के लिए, पार्सन्स ने स्टीम जेट पंप का उपयोग किया। टरबाइन की कम गति पर, कपलिंग शाफ्ट के साथ स्वतंत्र रूप से घूमते थे। ऑपरेटिंग गति तक पहुंचने पर, आंतरिक गुहाओं (जहां टरबाइन से निकास भाप में प्रवेश किया) और बाहरी गुहाओं (जहां एक आंशिक वैक्यूम बनाए रखा गया था) के बीच एक दबाव ड्रॉप हुआ। दबाव ड्रॉप के प्रभाव में, कपलिंग को टर्बाइन आवरण के खिलाफ कसकर दबाया गया और गुहाओं को एक दूसरे से अलग कर दिया।

पार्सन्स की प्रतिभा किन परिस्थितियों में उभरी, जिसकी बदौलत वह टरबाइन बनाने के रास्ते में आने वाली कठिनाइयों को दूर करने में सफल रहे? पार्सन्स एक परिवार का सबसे छोटा बेटा था जिसने आयरलैंड के काउंटी ऑफली में बिर में जमीन पर कब्जा कर लिया था। उनके पिता, तीसरे अर्ल रॉस, एक प्रतिभाशाली वैज्ञानिक थे। उन्होंने दूरबीनों के लिए बड़े दर्पणों की ढलाई और पीसने की तकनीक में बहुत योगदान दिया। 1845 में, अपनी संपत्ति पर एक कार्यशाला में, उन्होंने एक दर्पण दूरबीन का निर्माण किया, जो कई दशकों तक दुनिया की सबसे बड़ी दूरबीन बनी रही। इस दूरबीन के साथ, पार्सन्स सीनियर ने कई सर्पिल नीहारिकाओं की खोज की। 1849 से 1854 तक वह लंदन की रॉयल सोसाइटी के अध्यक्ष थे। संसद सदस्य के रूप में, उन्होंने बैठकों में भाग लेने के लिए लंदन में एक घर खरीदा। पूरा परिवार वर्ष के भाग के लिए यहां रहता था, स्वागत समारोह की व्यवस्था करता था जिसमें वैज्ञानिक समुदाय के प्रतिनिधियों को आमंत्रित किया जाता था।

पार्सन्स ने अपने बच्चों को स्कूल नहीं भेजा। उनके शिक्षक खगोलविद थे, जिन्हें काउंट ने दूरबीन से रात के अवलोकन के लिए आमंत्रित किया था; दिन में ये वैज्ञानिक बच्चों को पढ़ाते थे। घरेलू कार्यशालाओं में बच्चों के पाठों को भी हर संभव तरीके से प्रोत्साहित किया गया। चार्ल्स को बचपन से जिस शिल्प से परिचित कराया गया था, उसने उस अवधि के दौरान एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जब वह अपनी टरबाइन का निर्माण कर रहा था।

चार्ल्स ने डबलिन में ट्रिनिटी कॉलेज में प्रवेश किया, और फिर सेंट जॉन्स कॉलेज, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में स्थानांतरित हो गए, जहाँ से उन्होंने 1877 में स्नातक की उपाधि प्राप्त की। उन्होंने एडवर्ड ई। रूट के मार्गदर्शन में गणित का अध्ययन किया, जो उस समय एकसमान गति बनाए रखने के लिए शर्तों का अध्ययन कर रहे थे। , विशेष रूप से विभिन्न यांत्रिक नियामकों के इन उद्देश्यों के लिए उपयोग करें।

इस समय तक, पार्सन्स ने अपनी विशेषाधिकार प्राप्त परवरिश का लाभ उठाया था। उनके जीवन में एक मोड़ तब आया जब वे एक प्रसिद्ध नौसैनिक बंदूक निर्माता जॉर्ज आर्मस्ट्रांग के छात्र बन गए, और न्यूकैसल-ऑन-टाइन में अपने एल्सविक कारखाने में काम करना शुरू कर दिया। जिन कारणों ने पार्सन्स को यह निर्णय लेने के लिए प्रेरित किया, वे अज्ञात हैं: उस समय, धनी परिवारों के बच्चों ने शायद ही कभी एक इंजीनियर के रूप में अपना करियर चुना हो।

पार्सन्स ने आर्मस्ट्रांग के सबसे मेहनती छात्र के रूप में ख्याति अर्जित की है। अपनी इंटर्नशिप के दौरान, उन्हें सबसे हालिया नवाचार पर काम करने की अनुमति मिली - घूर्णन सिलेंडर के साथ एक भाप इंजन - और 1877 और 1882 के बीच। उनके कई आविष्कारों का पेटेंट कराया। यदि आप इन पेटेंटों का अध्ययन करते हैं, तो आप यह स्थापित कर सकते हैं कि उन्होंने ए। पायने की तुलना में एक दशक पहले दबाव में स्नेहन के विचार का इस्तेमाल किया था, जो इस क्षेत्र में अपने आविष्कारों के लिए प्रसिद्ध है। पार्सन्स से पहले, बियरिंग्स को लुब्रिकेट करने के लिए ड्रिपर्स का उपयोग किया जाता था, इसलिए बियरिंग्स को निरंतर निगरानी की आवश्यकता होती थी। मजबूर स्नेहन के विचार ने विशेष रूप से टर्बाइनों में उच्च गति वाली मशीनों के निर्माण में एक असाधारण भूमिका निभाई।

टर्बाइन बनाने का विचार पार्सन्स को आया, जाहिरा तौर पर, जब वह अभी भी एक छात्र थे। लॉर्ड रेले ने कैम्ब्रिज के पार्सन्स के परिचितों में से एक के शब्दों को बताया, जिसे भविष्य के आविष्कारक ने खिलौना पेपर इंजन दिखाया: जब पार्सन्स ने खिलौने के पहियों पर उड़ा दिया, तो वे घूमते थे। पार्सन्स ने कहा कि इस मशीन की घूर्णन गति होगी "किसी भी अन्य की तुलना में दस गुना अधिक।"

आर्मस्ट्रांग के लिए काम करते हुए पार्सन्स ने टर्बाइनों के साथ अपना पहला वास्तविक प्रयोग शुरू किया। 1881 से 1883 तक, अर्थात्। अपनी इंटर्नशिप के तुरंत बाद, उन्होंने गैस से चलने वाले टारपीडो के विकास पर जेम्स किल्सन के साथ सहयोग किया। आर्मस्ट्रांग काफी हद तक नौसैनिक हथियारों के उत्पादन से जुड़े थे और संभवत: एक नए प्रकार के टारपीडो प्रणोदन को विकसित करने के प्रयासों का समर्थन करते थे। इस प्रोपेलर की ख़ासियत यह थी कि जलते हुए ईंधन ने एक उच्च दबाव वाला गैस जेट बनाया। जेट प्ररित करनेवाला से टकराया, जिससे वह घूम गया। प्ररित करनेवाला, बदले में, टारपीडो प्रोपेलर को घुमाने के लिए चला गया।

पार्सन्स की नोटबुक स्पष्ट रूप से प्ररित करनेवाला के डिजाइन का संकेत नहीं देती है, लेकिन इसका कुछ विचार पार्सन्स द्वारा शीट तांबे से बनाई गई एक छोटी नाव की जांच करके प्राप्त किया जा सकता है। नाव को पतवार के नीचे स्थित तीन-ब्लेड वाले प्रोपेलर द्वारा संचालित किया गया था। पेंच 44 सर्पिल स्लॉट के साथ एक बड़ी रिंग के अंदर स्थित था। जेट से निकलने वाली गैस इन खांचों से होकर गुजरी और प्रवाह के विक्षेपित होने पर उत्पन्न बल के कारण वलय घूमने लगा। इसके साथ, प्रोपेलर ने नाव को आगे बढ़ाते हुए घुमाया।

इसलिए, पार्सन्स ने अपने शुरुआती प्रयोग गैस टर्बाइन के साथ किए, न कि स्टीम टर्बाइन के साथ। उन्होंने 1883 में उन पर काम करना बंद कर दिया, हालांकि उनका 1884 का पेटेंट गैस टरबाइन के आधुनिक चक्र का वर्णन करता है। इसके बाद उन्होंने इसका स्पष्टीकरण दिया।

"कई साल पहले किए गए प्रयोग -उन्होंने लिखा है, - और आंशिक रूप से एक गैस टर्बाइन की वास्तविकता को सत्यापित करने के लक्ष्य के साथ, मुझे आश्वस्त किया कि हमारे पास जो धातुएं हैं उनके साथ ... ब्लेड को घुमाने के लिए गैसों की एक गरमागरम धारा का उपयोग करना एक गलती होगी - चाहे शुद्ध या पानी के साथ या फेरी से मिला कर।"

यह एक चतुर अवलोकन था: पार्सन्स की मृत्यु के दस साल बाद ही धातुएं दिखाई दीं जो गैस टर्बाइनों के निर्माण के लिए उपयुक्त थीं।

1884 की शुरुआत में, पार्सन्स क्लार्क चैपमैन एंड कंपनी के साथ एक जूनियर सहयोगी बन गए। गेट्सहेड में बसने के बाद, उन्होंने स्टीम टर्बाइन डिजाइन करना शुरू किया। अगस्त 1883 में टारपीडो के निर्माण पर उनके प्रयोगों के रिकॉर्ड से संकेत मिलता है कि उस समय तक उन्हें ब्लेड के घूर्णन की गति को गैस की गति तक लाने की आवश्यकता के विचार में नहीं आया था। जेट इनलेट और आउटलेट पर दबाव अनुपात के बड़े मूल्य के साथ नोजल बनाने की समस्या ने भी उनका ध्यान नहीं खींचा। लेकिन पहले से ही अप्रैल 1884 में उन्होंने दो अनंतिम पेटेंट जारी किए, और उसी वर्ष अक्टूबर और नवंबर में उन्होंने आविष्कार का पूरा विवरण दिया।

यह पार्सन्स के लिए एक अविश्वसनीय रूप से उत्पादक अवधि थी। उन्हें न केवल उच्च गति वाले शाफ्ट और अन्य टरबाइन भागों के साथ प्रयोग करना था, बल्कि अपनी मशीन की ऊर्जा का उपयोग करने के संभावित तरीकों के बारे में भी सोचना था। 18,000 आरपीएम की घूर्णी गति के साथ, इसका उपयोग सामान्य उद्देश्यों के लिए नहीं किया जा सकता था। पार्सन्स ने उच्च गति पर टरबाइन द्वारा संचालित एक डायनेमो मशीन बनाने का भी निर्णय लिया जो कुछ आधुनिक इलेक्ट्रिक कारों के लिए उपलब्ध है। इसके बाद, पार्सन्स ने अक्सर दोहराया कि यह आविष्कार उतना ही महत्वपूर्ण था जितना कि टरबाइन का निर्माण। आज तक, भाप टरबाइन का मुख्य अनुप्रयोग विद्युत जनरेटर चलाना है।

पहले भाप टर्बाइन विशेष रूप से कुशल नहीं थे। जब तक उनका बिजली उत्पादन पारंपरिक भाप इंजनों की दक्षता के बराबर नहीं था, उन्हें अन्य विशेषताओं के कारण खरीदारों के लिए आकर्षक बनाना पड़ा। ऐसी आकर्षक विशेषताएं उनके छोटे आकार, विद्युत वोल्टेज की स्थिरता, पर्यवेक्षण के अभाव में विश्वसनीय संचालन और कम परिचालन लागत हैं। पहले टर्बाइन में ये सभी विशेषताएं थीं।

नवंबर 1884 में, जब पहली टर्बाइन बनाई गई थी, माननीय चार्ल्स ए. पार्सन्स केवल 30 वर्ष के थे। इंजीनियरिंग प्रतिभा और बाजार की जरूरतों के लिए एक स्वभाव अपने आप में उनके दिमाग की उपज को सुरक्षित रूप से जीवन में प्रवेश करने के लिए अपर्याप्त था। कई चरणों में, पार्सन्स को अपने स्वयं के धन का निवेश करना पड़ा ताकि किया गया कार्य व्यर्थ न जाए। 1898 में अपने कुछ पेटेंटों को नवीनीकृत करने के लिए एक परीक्षण के दौरान, यह पाया गया कि पार्सन्स ने टर्बाइन बनाने के लिए £ 1,107 13 शिलिंग और व्यक्तिगत धन के 10 पेंस खर्च किए।

टर्बिनिया पहला टर्बोचार्ज्ड स्टीमर है। इसे 1894 में लॉन्च किया गया था।
स्टीमर ने रिकॉर्ड गति विकसित की - 35 समुद्री मील तक।
इसके बाद, बड़े जहाजों पर टर्बाइनों का उपयोग किया जाने लगा।

स्टीम टर्बाइन के आविष्कार का इतिहास

ऊर्जा और विद्युतीकरण के लिए भाप टर्बाइनों का आविष्कार और वितरण बहुत महत्वपूर्ण था। उनके संचालन का सिद्धांत हाइड्रोलिक के समान था, केवल अंतर के साथ कि हाइड्रोलिक टरबाइन को पानी की एक धारा द्वारा घुमाया गया था, और भाप - गर्म भाप की एक धारा द्वारा। जैसे जल टरबाइन जल इंजन के इतिहास में एक नए शब्द का प्रतिनिधित्व करता है, भाप टरबाइन ने भाप इंजन की नई क्षमताओं का प्रदर्शन किया।

पुरानी वाट मशीन, जिसने 19वीं शताब्दी की तीसरी तिमाही में अपनी शताब्दी मनाई थी, की दक्षता कम थी, क्योंकि इसमें घूर्णी गति को जटिल और तर्कहीन तरीके से प्राप्त किया गया था। वास्तव में, जैसा कि हम याद करते हैं, भाप ने घूमने वाले पहिये को स्वयं नहीं हिलाया, लेकिन पिस्टन पर पिस्टन से रॉड और क्रैंक को जोड़ने के माध्यम से पिस्टन पर दबाव डाला, आंदोलन मुख्य शाफ्ट को प्रेषित किया गया था। कई प्रसारणों और परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, ईंधन के दहन से प्राप्त ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा, शब्द के पूर्ण अर्थ में, बिना किसी लाभ के पाइप में उड़ गया। एक से अधिक बार, आविष्कारकों ने एक सरल और अधिक किफायती मशीन - एक स्टीम टर्बाइन को डिजाइन करने की कोशिश की है, जिसमें भाप का एक जेट सीधे प्ररित करनेवाला को घुमाएगा। एक साधारण गणना से पता चला है कि इसकी दक्षता वाट की मशीन से अधिक परिमाण के कई आदेशों की होनी चाहिए। हालांकि, इंजीनियरिंग के रास्ते में कई बाधाएं थीं। एक टरबाइन के लिए वास्तव में एक अत्यधिक कुशल मोटर बनने के लिए, प्ररित करनेवाला को बहुत तेज गति से घूमना पड़ता था, प्रति मिनट सैकड़ों चक्कर। लंबे समय तक यह हासिल नहीं किया जा सका, क्योंकि वे नहीं जानते थे कि स्टीम जेट को उचित गति कैसे दी जाए।

स्टीम इंजन को बदलने वाले नए तकनीकी साधनों के विकास में पहला महत्वपूर्ण कदम 1889 में स्वीडिश इंजीनियर कार्ल गुस्ताव पैट्रिक लावल द्वारा बनाया गया था। लवल स्टीम टर्बाइन ब्लेड वाला एक पहिया है। बॉयलर में उत्पन्न पानी की एक धारा, पाइप (नोजल) से निकल जाती है, ब्लेड पर दबाती है और पहिया को घुमाती है। भाप की आपूर्ति के दिन के विभिन्न ट्यूबों के साथ प्रयोग करते हुए, डिजाइनर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि उनके पास एक शंकु का आकार होना चाहिए। इस तरह आज तक इस्तेमाल किया जाने वाला लवल नोजल दिखाई दिया।

केवल 1883 में स्वेड गुस्ताव लावल कई कठिनाइयों को दूर करने और पहली काम करने वाली भाप टरबाइन बनाने में कामयाब रहे। लवल को कई साल पहले मिल्क सेपरेटर का पेटेंट मिला था। इसे चलाने के लिए बहुत तेज रफ्तार ड्राइव की जरूरत थी। उस समय मौजूद किसी भी इंजन ने कार्य को संतुष्ट नहीं किया। लवल को विश्वास हो गया कि केवल एक भाप टरबाइन ही उसे आवश्यक घूर्णी गति दे सकती है। उन्होंने इसके डिजाइन पर काम करना शुरू किया और अंत में वह हासिल किया जो वे चाहते थे। लवल टर्बाइन एक हल्का पहिया था, जिसके ब्लेड पर एक तीव्र कोण पर स्थापित कई नोजल के माध्यम से भाप को प्रेरित किया जाता था। 1889 में, लावल ने शंक्वाकार विस्तारकों के साथ नलिका को पूरक करके अपने आविष्कार में काफी सुधार किया। इसने टरबाइन की दक्षता में काफी वृद्धि की और इसे एक सार्वभौमिक इंजन में बदल दिया।

टरबाइन का संचालन सिद्धांत अत्यंत सरल था। उच्च तापमान पर गर्म की गई भाप, बॉयलर से स्टीम पाइप के माध्यम से नोजल तक आई और बाहर निकल गई। नलिका में, भाप वायुमंडलीय दबाव तक फैल गई। इस विस्तार के साथ मात्रा में वृद्धि के कारण, बहिर्वाह दर में उल्लेखनीय वृद्धि प्राप्त हुई (5 से 1 वायुमंडल में विस्तार करते समय, स्टीम जेट की गति 770 m / s तक पहुंच गई)। इस तरह, भाप में निहित ऊर्जा को टरबाइन ब्लेड में स्थानांतरित कर दिया गया। नलिका की संख्या और भाप के दबाव ने टरबाइन की शक्ति को निर्धारित किया। जब अपशिष्ट भाप को सीधे हवा में नहीं छोड़ा जाता था, लेकिन भाप इंजनों की तरह, एक कंडेनसर को भेजा जाता था और कम दबाव में द्रवीभूत किया जाता था, तो टरबाइन की शक्ति अपने उच्चतम स्तर पर थी। इसलिए, जब भाप 5 वायुमंडल से वायुमंडल के 1/10 तक फैल गई, तो जेट वेग एक सुपरसोनिक मान तक पहुंच गया।

अपनी स्पष्ट सादगी के बावजूद, लावल टर्बाइन एक सच्चा इंजीनियरिंग चमत्कार था। यह समझने के लिए कि आविष्कारक के लिए अपने दिमाग की उपज से निर्बाध संचालन प्राप्त करना कितना मुश्किल था, यह समझने के लिए कि प्ररित करनेवाला ने इसमें कितने भार का अनुभव किया, इसकी कल्पना करना पर्याप्त है। उच्च टरबाइन व्हील गति पर, गुरुत्वाकर्षण के केंद्र में थोड़ा सा विस्थापन भी एक भारी धुरी भार और बीयरिंग पर एक अधिभार का कारण बनता है। इससे बचने के लिए, लावल ने पहिया को बहुत पतले धुरी पर रखने का विचार रखा, जो घुमाए जाने पर थोड़ा झुक सकता था। जब खोलना, यह स्वचालित रूप से सख्ती से केंद्रीय स्थिति में आ गया, जिसे तब घूर्णन की किसी भी गति पर रखा गया था। इस सरल समाधान के लिए धन्यवाद, बीयरिंग पर विनाशकारी प्रभाव कम से कम हो गया था।

जैसे ही यह दिखाई दिया, लवल टर्बाइन ने सार्वभौमिक मान्यता प्राप्त की। यह पुराने भाप इंजनों की तुलना में बहुत अधिक किफायती था, उपयोग में बहुत आसान, कम जगह लेता था, और स्थापित करना और कनेक्ट करना आसान था। लावल टर्बाइन ने विशेष रूप से बहुत लाभ दिया जब यह उच्च गति वाली मशीनों से जुड़ा था: आरी, विभाजक, केन्द्रापसारक पंप। यह एक विद्युत जनरेटर के लिए एक ड्राइव के रूप में भी सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था, लेकिन फिर भी उसके लिए इसकी अत्यधिक उच्च गति थी और इसलिए केवल एक गियरबॉक्स (गियर पहियों की एक प्रणाली जो टरबाइन शाफ्ट से गति को स्थानांतरित करते समय रोटेशन की गति को कम करती थी) के माध्यम से कार्य कर सकती थी। जनरेटर शाफ्ट के लिए)। भाप टरबाइन लवल

1884 में, अंग्रेजी इंजीनियर पार्सन को एक मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन के लिए एक पेटेंट प्राप्त हुआ, जिसका आविष्कार उन्होंने विशेष रूप से एक इलेक्ट्रिक जनरेटर को चलाने के लिए किया था। 1885 में उन्होंने एक मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन डिजाइन किया, जिसे बाद में थर्मल पावर प्लांट में व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया। उसके पास जेट टर्बाइन डिवाइस जैसा दिखने वाला निम्नलिखित उपकरण था। केंद्रीय शाफ्ट पर ब्लेड के साथ घूमने वाले पहियों की एक पंक्ति लगाई गई थी। इन पहियों के बीच विपरीत दिशा में ब्लेड के साथ स्थिर रिम (डिस्क) थे। टरबाइन के एक सिरे पर उच्च दाब वाली भाप की आपूर्ति की गई। दूसरे छोर पर दबाव कम (वायुमंडलीय से कम) था। इसलिए भाप ने टरबाइन से गुजरने की कोशिश की। सबसे पहले, उसने पहले मुकुट के कंधे के ब्लेड के बीच अंतराल में प्रवेश किया। इन ब्लेडों ने इसे पहले चल पहिया के ब्लेड तक निर्देशित किया। उनके बीच भाप गुजरी, जिससे पहिए मुड़ गए। फिर उसने दूसरे ताज में प्रवेश किया। दूसरे मुकुट के ब्लेड ने दूसरे चल पहिया के ब्लेड के बीच भाप को निर्देशित किया, जो भी घूमना शुरू कर दिया। दूसरे चल पहिये से भाप तीसरे मुकुट के ब्लेडों के बीच प्रवेश करती है, इत्यादि। सभी ब्लेडों को इस तरह से आकार दिया गया था कि इंटर-ब्लेड चैनलों का क्रॉस-सेक्शन भाप के बहिर्वाह की दिशा में कम हो गया। ब्लेड, जैसा कि थे, शाफ्ट पर लगे नलिका का गठन किया, जिससे विस्तार, भाप बच गई। यहां सक्रिय और प्रतिक्रियाशील दोनों शक्ति का उपयोग किया गया था। घूमते हुए, सभी पहियों ने टरबाइन शाफ्ट को घुमाया। बाहर, उपकरण एक मजबूत आवरण में संलग्न था। 1889 में, पहले से ही इनमें से लगभग तीन सौ टर्बाइनों का उपयोग बिजली पैदा करने के लिए किया गया था, और 1899 में एल्बरफेल्ड में पार्सन स्टीम टर्बाइन वाला पहला पावर प्लांट बनाया गया था। इस बीच, पार्सन ने अपने आविष्कार के दायरे का विस्तार करने की कोशिश की। 1894 में उन्होंने स्टीम टर्बाइन द्वारा संचालित एक प्रायोगिक जहाज "टर्बिनिया" का निर्माण किया। परीक्षणों पर, इसने 60 किमी / घंटा की रिकॉर्ड गति का प्रदर्शन किया। उसके बाद, कई उच्च गति वाले जहाजों पर स्टीम टर्बाइन लगाए जाने लगे।

डब्ल्यू गैरेट स्कैफे

डब्ल्यू गैरेट स्कैफ़,ट्रिनिटी कॉलेज, डबलिन

पिछली शताब्दी के अंत तक, औद्योगिक क्रांति अपने विकास में एक महत्वपूर्ण मोड़ पर पहुंच गई थी। उससे डेढ़ सदी पहले, भाप इंजनों में काफी सुधार हुआ था - वे किसी भी प्रकार के ईंधन पर चल सकते थे और विभिन्न प्रकार के तंत्रों को गति में सेट कर सकते थे। डायनेमो के आविष्कार जैसी तकनीकी उपलब्धि ने भाप इंजनों के डिजाइन में सुधार पर एक बड़ा प्रभाव डाला, जिससे बड़ी मात्रा में बिजली प्राप्त करना संभव हो गया। जैसे-जैसे ऊर्जा के लिए मनुष्य की आवश्यकताएँ बढ़ती गईं, वैसे-वैसे भाप के इंजनों का आकार भी बढ़ता गया, जब तक कि उनका आकार यांत्रिक शक्ति की बाधाओं से विवश नहीं हो गया। उद्योग के आगे विकास के लिए, यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करने की एक नई विधि की आवश्यकता थी।

यह विधि 1884 में सामने आई, जब अंग्रेज चार्ल्स अल्गर्नन पार्सन्स (1854-1931) ने पहले वाणिज्यिक टरबाइन जनरेटर का आविष्कार किया। दस साल बाद, पार्सन्स ने अपने आविष्कार को वाहनों पर लागू करने की संभावना का अध्ययन करना शुरू किया। कई वर्षों की कड़ी मेहनत को सफलता का ताज पहनाया गया: टरबाइन से सुसज्जित स्टीमबोट "टर्बिनिया" ने 35 समुद्री मील की गति विकसित की - रॉयल नेवी में किसी भी जहाज से अधिक। पारस्परिक पिस्टन स्टीम इंजन की तुलना में, टर्बाइन अधिक कॉम्पैक्ट और सरल होते हैं। इसलिए, समय के साथ, जब शक्ति और दक्षता टर्बाइनों में उल्लेखनीय वृद्धि

लोमड़ी, उन्होंने पिछले डिजाइनों के इंजनों को बदल दिया। वर्तमान में, पूरी दुनिया में, भाप टर्बाइनों का उपयोग ताप विद्युत संयंत्रों में विद्युत प्रवाह के जनरेटर के लिए ड्राइव के रूप में किया जाता है। यात्री जहाजों के लिए इंजन के रूप में भाप टर्बाइनों के उपयोग के लिए, उनका अविभाजित प्रभुत्व इस शताब्दी के पूर्वार्द्ध में समाप्त हो गया, जब डीजल इंजन व्यापक हो गए। आधुनिक स्टीम टर्बाइन में पार्सन्स द्वारा आविष्कृत पहली मशीन की कई विशेषताएं हैं।

एक भाप टरबाइन के संचालन में अंतर्निहित प्रतिक्रियाशील और सक्रिय सिद्धांत। उनमें से पहला "ईओलिपिल" डिवाइस में इस्तेमाल किया गया था ( ए)अलेक्जेंड्रिया के हेरोन द्वारा आविष्कार किया गया: जिस क्षेत्र में भाप स्थित है वह खोखले ट्यूबों से भाप के बाहर निकलने से उत्पन्न होने वाली प्रतिक्रिया बलों की कार्रवाई के कारण घूमता है। दूसरे मामले में ( बी) ब्लेड की ओर निर्देशित स्टीम जेट विक्षेपित हो जाता है और इसके कारण पहिया घूमता है। टरबाइन ब्लेड ( साथ) स्टीम जेट को भी विक्षेपित करें; इसके अलावा, ब्लेड के बीच से गुजरते हुए, भाप फैलती है और तेज हो जाती है, और परिणामी प्रतिक्रिया बल ब्लेड को धक्का देते हैं।

स्टीम टर्बाइन का संचालन रोटर पर एक परिधीय बल बनाने के दो सिद्धांतों पर आधारित है, जिसे प्राचीन काल से जाना जाता है - प्रतिक्रियाशील और सक्रिय। 130 ईसा पूर्व में वापस। अलेक्जेंड्रिया के हेरॉन ने ईओलिपिल नामक एक उपकरण का आविष्कार किया। यह एक खोखला गोला था जिसमें भाप से भरा दो एल-आकार के नलिका विपरीत दिशाओं में स्थित थे और विभिन्न दिशाओं में निर्देशित थे। नोजल से भाप तेज गति से बाहर निकली और उभरती प्रतिक्रिया बलों के कारण गोला घूमने लगा।

दूसरा सिद्धांत भाप की स्थितिज ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में बदलने पर आधारित है, जो उपयोगी कार्य करती है। इसे 1629 में निर्मित जियोवानी ब्रांका की मशीन के उदाहरण से स्पष्ट किया जा सकता है। इस मशीन में, भाप का एक जेट ब्लेड के साथ एक पहिया को गति में सेट करता है, जो पानी मिल के पहिये की याद दिलाता है।

स्टीम टर्बाइन में इन दोनों सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है। उच्च दबाव वाली भाप का एक जेट एक डिस्क पर लगे घुमावदार ब्लेड (पंखे के ब्लेड के समान) पर निर्देशित होता है। ब्लेड के चारों ओर बहने पर, जेट विक्षेपित हो जाता है, और ब्लेड वाली डिस्क घूमने लगती है। ब्लेड के बीच, भाप फैलती है और अपनी गति को तेज करती है: नतीजतन, भाप के दबाव की ऊर्जा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

ब्रांका की मशीन की तरह पहले टर्बाइन, पर्याप्त शक्ति विकसित नहीं कर सके, क्योंकि भाप बॉयलर उच्च दबाव बनाने में सक्षम नहीं थे। थॉमस सेवरी, थॉमस न्यूकोमेन और अन्य के पहले काम करने वाले भाप इंजनों को उच्च दबाव वाली भाप की आवश्यकता नहीं थी। कम दबाव वाली भाप ने पिस्टन के नीचे की हवा को विस्थापित कर दिया और एक वैक्यूम बनाने के लिए संघनित हो गया। उपयोगी कार्य करते हुए, वायुमंडलीय दबाव के प्रभाव में पिस्टन को नीचे उतारा गया। इन तथाकथित वायुमंडलीय इंजनों के लिए भाप बॉयलरों के निर्माण और उपयोग में अनुभव ने धीरे-धीरे इंजीनियरों को ऐसे बॉयलरों को डिजाइन करने के लिए प्रेरित किया जो वायुमंडलीय दबाव से कहीं अधिक दबाव पैदा करने और सहन करने में सक्षम थे।

उच्च दबाव वाली भाप के उत्पादन की संभावना के आगमन के साथ, आविष्कारकों ने फिर से टरबाइन की ओर रुख किया। विभिन्न डिजाइन विकल्पों की कोशिश की गई है। 1815 में, इंजीनियर रिचर्ड ट्रेविथिक ने स्टीम लोकोमोटिव इंजन के पहिये के रिम पर दो नोजल स्थापित करने और उनके माध्यम से बॉयलर से भाप पास करने का प्रयास किया। ट्रेविथिक का विचार विफल रहा। 1837 में सिरैक्यूज़, न्यूयॉर्क में विलियम एवरी द्वारा निर्मित चीरघर, इसी तरह के सिद्धांत पर आधारित था। अकेले इंग्लैंड में, 100 से अधिक वर्षों में, 1784 से 1884 तक, 200 आविष्कारों का पेटेंट कराया गया था, एक तरह से या किसी अन्य टर्बाइन से संबंधित, और इनमें से आधे से अधिक आविष्कार बीस साल की अवधि में - 1864 से 1884 तक पंजीकृत किए गए थे।

इनमें से कोई भी प्रयास औद्योगिक रूप से उपयुक्त मशीन के निर्माण के साथ समाप्त नहीं हुआ। आंशिक रूप से, ये विफलताएं वाष्प विस्तार को नियंत्रित करने वाले भौतिक नियमों के ज्ञान की कमी के कारण थीं। भाप का घनत्व पानी के घनत्व से बहुत कम होता है, और इसकी "लोच" बहुत अधिक होती है, इसलिए स्टीम टर्बाइन में भाप के जेट की गति पानी के टर्बाइनों में पानी की गति से बहुत अधिक होती है, जिससे आविष्कारकों को निपटना पड़ता था। . यह पाया गया कि दक्षता टरबाइन अधिकतम हो जाती है जब ब्लेड की गति भाप की गति के लगभग आधे के बराबर होती है; इसलिए, पहले टर्बाइनों में बहुत अधिक घूर्णी गति थी।

क्रांतियों की उच्च संख्या ने कई अवांछनीय प्रभाव पैदा किए, जिनमें से केन्द्रापसारक बलों की कार्रवाई के तहत घूर्णन भागों के विनाश के खतरे ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। जिस डिस्क पर ब्लेड लगे थे, उसका व्यास बढ़ाकर टरबाइन के घूमने की गति को कम किया जा सकता है। हालांकि, ऐसा संभव नहीं हो पाया। शुरुआती उपकरणों में भाप की खपत बड़ी नहीं हो सकती थी, जिसका अर्थ है कि आउटलेट का क्रॉस सेक्शन भी बड़ा नहीं हो सकता। इस कारण से, पहले प्रायोगिक टर्बाइनों में एक छोटा व्यास और छोटे ब्लेड थे।

भाप के गुणों के साथ एक और समस्या और भी कठिन थी। नोजल से गुजरने वाली भाप की गति इनलेट दबाव और आउटलेट दबाव के अनुपात में भिन्न होती है। अभिसारी नोजल में वेग का अधिकतम मान प्राप्त किया जाता है, हालांकि, लगभग दो के दबाव अनुपात पर; दबाव ड्रॉप में और वृद्धि अब जेट वेग में वृद्धि को प्रभावित नहीं करती है। इस प्रकार, डिजाइनर उच्च दबाव भाप की संभावनाओं का पूरी तरह से फायदा नहीं उठा सके: उच्च दबाव भाप द्वारा संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा की एक सीमा थी जिसे गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता था और ब्लेड में स्थानांतरित किया जा सकता था। 1889 में, स्वीडिश इंजीनियर कार्ल गुस्ताव डी लावल ने एक नोजल का इस्तेमाल किया जो आउटलेट पर विस्तारित हुआ। इस तरह के एक नोजल ने बहुत अधिक भाप वेग प्राप्त करना संभव बना दिया, और परिणामस्वरूप, लैवल टर्बाइन में रोटर की गति में काफी वृद्धि हुई।

पार्सन्स ने एक मौलिक रूप से नया टर्बाइन डिज़ाइन बनाया। यह कम घूर्णन गति से अलग था, और साथ ही, यह भाप की ऊर्जा को अधिकतम करने के लिए उपयोग करता था। यह इस तथ्य के कारण हासिल किया गया था कि पार्सन्स टर्बाइन में भाप धीरे-धीरे विस्तारित हुई क्योंकि यह 15 चरणों से गुज़री, जिनमें से प्रत्येक ब्लेड क्राउन की एक जोड़ी थी: एक स्थिर (टर्बाइन हाउसिंग पर तय गाइड वैन के साथ), दूसरा मोबाइल ( घूर्णन शाफ्ट पर घुड़सवार डिस्क पर रोटर ब्लेड के साथ)। स्थिर और चल रिम्स के ब्लेड विपरीत दिशाओं में उन्मुख थे, अर्थात। ताकि अगर दोनों मुकुट मोबाइल हों, तो भाप उन्हें अलग-अलग दिशाओं में घुमाएगी।

टरबाइन ब्लेड के मुकुट तांबे के छल्ले थे, जिनमें ब्लेड 45 ° के कोण पर स्लॉट में तय किए गए थे। जंगम मुकुट शाफ्ट पर तय किए गए थे, निश्चित में दो हिस्सों में शरीर से सख्ती से जुड़ा हुआ था (शरीर के ऊपरी आधे हिस्से को हटा दिया गया था)।

बारी-बारी से चल और स्थिर ब्लेड रिम्स ( ए) भाप की गति की दिशा निर्धारित करें। स्थिर ब्लेड के बीच से गुजरते हुए, भाप का विस्तार हुआ, त्वरित हुआ और चल ब्लेड को निर्देशित किया गया। यहां भाप का भी विस्तार हुआ, जिससे एक बल पैदा हुआ जिसने कंधे के ब्लेड को धक्का दिया। भाप की गति की दिशा रिम्स के 15 जोड़े में से एक पर दिखाई जाती है ( बी).

स्थिर ब्लेडों को निर्देशित भाप, इंटर-ब्लेड चैनलों में विस्तारित हुई, इसकी गति बढ़ गई, और यह विक्षेपित हो गया ताकि यह चल ब्लेड से टकराए और उन्हें घुमाए। जंगम ब्लेड के इंटरब्लेड चैनलों में, भाप का भी विस्तार हुआ, आउटलेट पर एक त्वरित जेट बनाया गया, और परिणामस्वरूप प्रतिक्रियाशील बल ने ब्लेड को धक्का दिया।

कई चल और स्थिर ब्लेड रिम्स की उपस्थिति में, एक उच्च रोटेशन गति अनावश्यक हो गई है। पार्सन्स मल्टीस्टेज टर्बाइन के 30 रिम्स में से प्रत्येक में, भाप का थोड़ा विस्तार हुआ, जिससे इसकी कुछ गतिज ऊर्जा खो गई। प्रत्येक चरण (रिम की जोड़ी) पर, दबाव केवल 10% गिर गया, और अधिकतम भाप वेग, परिणामस्वरूप, एक चरण के साथ टर्बाइन में जेट वेग के 1/5 के बराबर निकला। पार्सन्स का मानना ​​​​था कि इस तरह के छोटे दबाव की बूंदों पर, वाष्प को पानी की तरह कम-संपीड़ित तरल माना जा सकता है। इस धारणा ने उनके लिए उच्च स्तर की सटीकता के साथ भाप के वेग, दक्षता की गणना करना संभव बना दिया। टर्बाइन और ब्लेड के आकार। भाप के चरणबद्ध विस्तार का विचार, जो आधुनिक टर्बाइनों के डिजाइन को रेखांकित करता है, पार्सन्स द्वारा सन्निहित कई मूल विचारों में से एक था।

एक ऊष्मा इंजन है, भाप की तापीय ऊर्जा जिसमें यांत्रिक कार्य में परिवर्तित किया जाता है। हाइड्रोलिक टर्बाइनों के साथ, स्टीम टर्बाइनों का आविष्कार और व्यापक उपयोग, जो थर्मल (टीपीपी) और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (एनपीपी) के मुख्य इंजन हैं, विश्व ऊर्जा के विकास के लिए बहुत महत्वपूर्ण थे। भाप टर्बाइनों के संचालन का सिद्धांत हाइड्रोलिक वाले के समान है, केवल अंतर यह है कि पहले मामले में टरबाइन को गर्म भाप की एक धारा द्वारा संचालित किया गया था, दूसरे में - पानी की एक धारा द्वारा। स्टीम टर्बाइन वाट के स्टीम इंजन की तुलना में सरल, अधिक किफायती और अधिक सुविधाजनक निकला। आविष्कारकों ने लंबे समय से एक मशीन (भाप टरबाइन) बनाने की कोशिश की है जहां भाप का एक जेट सीधे प्ररित करनेवाला को घुमाएगा। इस मामले में, स्टीम जेट की उच्च गति के कारण पहिया के घूमने की गति बहुत अधिक होनी चाहिए।

1883 में, लावल ने पहला स्टीम इंजन बनाने में कामयाबी हासिल की, जो ब्लेड के साथ एक हल्का पहिया था। ब्लेड के कोण पर स्थापित नोजल के माध्यम से भाप को निर्देशित किया गया था, जो उन पर दबाया और पहिया को घुमाया। 1889 में, लावल ने डिजाइन में सुधार किया, आउटलेट पर विस्तारित नोजल का उपयोग करना। इसके कारण, भाप की गति में वृद्धि हुई और, तदनुसार, रोटर की गति। परिणामी जेट को ब्लेड की एक पंक्ति के लिए निर्देशित किया गया था, जो एक डिस्क पर लगाए गए थे। भाप के दबाव और नलिका की संख्या ने सक्रिय टरबाइन की शक्ति को निर्धारित किया। यदि निकास भाप हवा में नहीं मिलती है, लेकिन कंडेनसर में भेज दी जाती है, जहां इसे कम दबाव पर द्रवीभूत किया जाता है, तो टरबाइन की शक्ति सबसे अधिक निकली। लावल टर्बाइन ने व्यापक स्वीकृति प्राप्त की और उच्च गति मशीनों (विभाजक, आरी, केन्द्रापसारक पंप) के साथ मिलकर बहुत लाभ प्रदान किया। उन्होंने इसे इलेक्ट्रिक जनरेटर के लिए ड्राइव के रूप में भी इस्तेमाल किया, हालांकि, केवल गियरबॉक्स के माध्यम से (इसकी उच्च गति के कारण)।

1884 में, अंग्रेजी आविष्कारक पार्सन्स ने एक मल्टीस्टेज जेट टर्बाइन का पेटेंट कराया, जिसे विशेष रूप से उनके द्वारा ड्राइव करने के लिए डिज़ाइन किया गया था जनरेटर की कार्रवाई। रोटेशन की कम गति पर, भाप की ऊर्जा का अधिकतम उपयोग इस तथ्य के कारण किया गया था कि 15 चरणों से गुजरने वाली भाप धीरे-धीरे विस्तारित हुई। प्रत्येक चरण में ब्लेड के मुकुट की एक जोड़ी थी। गाइड वैन के साथ एक मुकुट, जो टर्बाइन हाउसिंग से जुड़ा था, गतिहीन था। दूसरा एक डिस्क पर रोटर ब्लेड के साथ चलने योग्य है, जिसे घूर्णन शाफ्ट पर रखा गया था। मुकुट के ब्लेड (स्थिर और चल) विपरीत दिशाओं में उन्मुख होते हैं। यह उद्योग में सफलतापूर्वक लागू होने वाली पहली भाप टरबाइन थी।

1889 में, बिजली उत्पन्न करने के लिए पहले से ही 300 टर्बाइनों का उपयोग किया गया था, 1899 में पार्सन्स टर्बाइन वाला पहला पावर प्लांट दिखाई दिया। 1894 में स्टीम टर्बाइन द्वारा संचालित पहला स्टीमबोट "टर्बिनिया" लॉन्च किया गया था। जल्द ही उच्च गति वाले जहाजों पर स्टीम टर्बाइन लगाए जाने लगे। फ्रांसीसी वैज्ञानिक रैटो ने अपने अनुभव के आधार पर टर्बो मशीन का एक व्यापक सिद्धांत विकसित किया। समय के साथ, पार्सन्स टर्बाइन ने कॉम्पैक्ट सक्रिय-जेट टर्बाइनों को रास्ता दिया। हालांकि आज स्टीम टर्बाइन ने पार्सन्स टर्बाइन की विशेषताओं को काफी हद तक बरकरार रखा है।