इंजन स्टफिंग बॉक्स क्या है?
एक क्रॉसहेड प्रकार के दो स्ट्रोक मरीन डीजल इंजन में, स्टफिंग बॉक्स इंजन के सील को स्कैवेंज स्पेस और क्रैंककेस के बीच प्रदान करता है। स्टफिंग बॉक्स का उद्देश्य स्कैवेंज स्पेस आग, क्रैंककेस विस्फोट, और/या तेल प्रदूषण की संभावना को कम करना है। ट्रंक प्रकार के इंजनों में स्टफिंग बॉक्स नहीं होता है।
स्टफिंग बॉक्स के तीन मुख्य खंड होते हैं:
- ऊपरी खंड – सिलेंडर स्नेहन तेल और गैसों को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकता है।
- मध्य खंड – ऊपरी या निचले हिस्सों से किसी भी तेल के कैरी-ओवर की स्थिति में तेल को निकालने की अनुमति देता है।
- निचला खंड – क्रैंककेस स्नेहन तेल को स्कैवेंज स्पेस में प्रवेश करने से रोकता है।
'ऊपरी खंड' को 'सीलिंग खंड' भी कहा जाता है। 'मध्य खंड' को 'ड्रेन खंड' भी कहा जाता है। 'निचला खंड' को 'स्क्रैपिंग खंड' भी कहा जाता है। प्रत्येक नाम खंड के कार्य को दर्शाता है। सीलिंग खंड गैस सील बनाता है, ड्रेन खंड तेल को निकालने की अनुमति देता है, जबकि स्क्रैपिंग खंड क्रैंककेस स्नेहन तेल को स्क्रैप करने के लिए जिम्मेदार होता है।
मरीन टू-स्ट्रोक इंजन स्टफिंग बॉक्स
यह लेख दो-स्ट्रोक धीमी गति के मरीन डीजल इंजनों में उपयोग किए जाने वाले स्टफिंग बॉक्स पर केंद्रित है। इन प्रकार के इंजनों में एक छोटा बोर-टू-स्ट्रोक अनुपात होता है, जिसका अर्थ है कि क्रॉसहेड का उपयोग करना आवश्यक होता है ताकि क्रैंककेस के आकार को सीमित किया जा सके। बिना क्रॉसहेड के, क्रैंककेस आर्थिक रूप से चौड़ा हो जाएगा और पिस्टन रिंग्स और सिलेंडर लाइनर के बीच सीलिंग कठिन हो जाएगी।
जानने योग्य – स्कैवेंज स्पेस प्रत्येक इंजन पिस्टन के नीचे स्थित होता है, यह इंजन सिलेंडरों में ताजी हवा को प्रवेश करने की अनुमति देता है, जिससे दहन स्थान से निकास गैसों को बाहर निकाला जा सके। इंजन क्रैंककेस सीधे स्टफिंग बॉक्स के नीचे स्थित होता है।
जानने योग्य – ट्रंक इंजन पिस्टन को क्रैंकशाफ्ट से जोड़ने के लिए कनेक्टिंग रॉड (कॉन रॉड) का उपयोग करते हैं। क्रॉसहेड इंजन पिस्टन को क्रैंकशाफ्ट से पिस्टन रॉड, क्रॉसहेड, और कनेक्टिंग रॉड के माध्यम से जोड़ते हैं।
ट्रंक और क्रॉसहेड इंजन की तुलना
इंजन स्टफिंग बॉक्स का उद्देश्य क्या है?
इंजन स्टफिंग बॉक्स के मुख्य कार्य हैं:
- क्रैंककेस स्नेहन तेल को स्कैवेंज स्पेस में प्रवेश करने से रोकना जब पिस्टन रॉड ऊपर की ओर चलता है।
- स्कैवेंज हवा को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकना जब पिस्टन ऊपर या नीचे चलता है।
- सिलेंडर स्नेहन तेल को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकना जब पिस्टन रॉड नीचे की ओर चलता है।
- मलबे को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकना जब पिस्टन रॉड नीचे की ओर चलता है।
- निकास गैसों को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकना (यदि पिस्टन रिंग्स सही से सील नहीं कर रही हैं) जब पिस्टन ऊपर या नीचे चलता है।
ध्यान दें कि पिस्टन रॉड की यात्रा की दिशा यह निर्धारित करती है कि स्टफिंग बॉक्स किसी भी समय कौन सा कार्य कर रहा है।
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इंजन स्टफिंग बॉक्स के मुख्य भाग क्या हैं?
स्टफिंग बॉक्स के मुख्य भाग नीचे सूचीबद्ध हैं।
स्टफिंग बॉक्स हाउसिंग
स्टफिंग बॉक्स हाउसिंग बाहरी आवरण बनाता है जो सीलिंग रिंग्स और स्क्रैपर रिंग्स को घेरता है। यह आमतौर पर कास्ट आयरन या स्टील से बना होता है और दो भागों से इकट्ठा किया जाता है।
जानने योग्य – 'स्टफिंग बॉक्स हाउसिंग' को 'डायाफ्राम', 'डायाफ्राम केसिंग', या 'डायाफ्राम ग्लैंड' भी कहा जाता है।
लेबल किए गए भागों के साथ स्टफिंग बॉक्स
सीलिंग रिंग्स
सीलिंग रिंग्स मुख्य रूप से स्कैवेंज हवा को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकने के लिए जिम्मेदार होती हैं। यदि पिस्टन रिंग्स पास हो रही हों (दहन स्थान से स्कैवेंज स्पेस में गैसों को पास होने दे रही हों), तो सीलिंग रिंग्स इन गैसों को क्रैंककेस में प्रवेश करने से भी रोकेंगी। सीलिंग रिंग्स स्टफिंग बॉक्स हाउसिंग के अंदर खांचे में फिट होती हैं और आमतौर पर कांस्य से निर्मित होती हैं। चूंकि रिंग्स को स्टफिंग बॉक्स के अंदर एक टुकड़े के रूप में इकट्ठा करना संभव नहीं है, प्रत्येक रिंग तीन या चार विभिन्न खंडों द्वारा बनाई जाती है जो एक सर्कल बनाने के लिए एक साथ जुड़ती हैं।
चार खंडों में विभाजित सीलिंग रिंग
जानने योग्य – पासिंग पिस्टन रिंग्स क्रैंककेस विस्फोट और/या स्कैवेंज स्पेस आग का कारण बन सकती हैं। इस कारण से, यह अनिवार्य है कि दोषपूर्ण पिस्टन रिंग्स को जल्द से जल्द बदला जाए। पासिंग पिस्टन रिंग्स अक्सर प्रभावित सिलेंडर में इंजन पावर में गिरावट के कारण खोजी जाती हैं।
जानने योग्य – क्रैंककेस विस्फोट वाल्व क्रैंककेस विस्फोट के प्रभावों को कम करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, यदि यह होता है।
ऊपरी और निचली स्क्रैपर रिंग्स
स्क्रैपर रिंग्स सीलिंग रिंग्स के ऊपर और नीचे स्थित होती हैं। वे पिस्टन रॉड से अतिरिक्त स्नेहन तेल को हटाने के लिए मौजूद होती हैं जब यह ऊपर की ओर चलता है, और, जब यह नीचे की ओर चलता है तो पिस्टन रॉड से अतिरिक्त सिलेंडर स्नेहन तेल और मलबे को हटाने के लिए। सीलिंग रिंग्स की तरह, स्क्रैपर रिंग्स स्टफिंग बॉक्स हाउसिंग के अंदर खांचे में फिट होती हैं। पहले, पूरी स्क्रैपर रिंग को एक नरम सामग्री जैसे कास्ट आयरन, या कांस्य से निर्मित किया जाता था, लेकिन अधिक आधुनिक डिज़ाइन पतली लैमेला का उपयोग करते हैं जबकि गैर-पहनने वाले भाग स्टील से निर्मित होते हैं; यह इसलिए है क्योंकि केवल लैमेला को बदलने की आवश्यकता होती है न कि पूरे रिंग को, इस प्रकार अपशिष्ट और लागत कम होती है। स्क्रैपर रिंग्स तीन या चार व्यक्तिगत खंडों से बनी होती हैं जो इकट्ठा होने पर एक सर्कल बनाती हैं (सीलिंग रिंग्स के समान)।
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लैमेला (काले) स्क्रैपर रिंग्स (ग्रे) के अंदर स्थापित
गार्टर स्प्रिंग
प्रत्येक सीलिंग और स्क्रैपिंग रिंग के पीछे एक गार्टर स्प्रिंग स्थापित होता है। स्प्रिंग्स रिंग्स को पिस्टन रॉड के खिलाफ दबाने के लिए काम करते हैं, इस प्रकार अच्छी सीलिंग सुनिश्चित करते हैं। यदि स्प्रिंग का तनाव बहुत अधिक है, तो पिस्टन रॉड, सीलिंग रिंग्स, और स्क्रैपर रिंग्स का अत्यधिक पहनना हो सकता है। यदि स्प्रिंग का तनाव बहुत कम है, तो अपर्याप्त सीलिंग होगी।
ड्रेन
ऊपरी सीलिंग रिंग्स और निचली स्क्रैपर रिंग्स के बीच एक ड्रेन होता है। ड्रेन किसी भी क्रैंककेस स्नेहन तेल को जो निचली स्क्रैपर रिंग्स को पार कर जाता है, एक प्रयुक्त स्नेहन तेल टैंक में लौटने की अनुमति देता है; इस तेल को फिर से उपचारित और पुनः उपयोग किया जा सकता है। ड्रेन किसी भी सिलेंडर तेल को जो ऊपरी स्क्रैपर रिंग को पार करता है, उसी टैंक में लौटने की अनुमति देता है।
इंजन स्टफिंग बॉक्स कैसे काम करता है?
स्टफिंग बॉक्स मुख्य इंजन A-फ्रेम पर बोल्ट किया जाता है। जैसे ही पिस्टन प्रत्येक स्ट्रोक के साथ ऊपर और नीचे चलता है, पिस्टन रॉड स्टफिंग बॉक्स के माध्यम से ऊपर और नीचे चलता है।
जब पिस्टन ऊपर की ओर चलता है…
क्रैंककेस से किसी भी स्नेहन तेल को जो पिस्टन रॉड के संपर्क में आया है, निचली स्क्रैपर रिंग्स द्वारा हटा दिया जाता है; स्क्रैप किया गया तेल क्रैंककेस में वापस चला जाता है। स्क्रैपर रिंग्स उनके संबंधित गार्टर स्प्रिंग्स द्वारा पिस्टन रॉड के खिलाफ दबाई जाती हैं।
जब पिस्टन नीचे की ओर चलता है…
पिस्टन रॉड पर मौजूद किसी भी सिलेंडर तेल को पिस्टन के नीचे की ओर चलते समय ऊपरी स्क्रैपर रिंग द्वारा हटा दिया जाता है। सीलिंग रिंग्स स्कैवेंज स्पेस से गैसों (हवा या निकास गैसों) को क्रैंककेस में प्रवेश करने से रोकती हैं। स्क्रैपर रिंग और सीलिंग रिंग्स उनके संबंधित गार्टर स्प्रिंग्स द्वारा पिस्टन रॉड के खिलाफ दबाई जाती हैं।
जानने योग्य – यदि स्क्रैपर रिंग्स या सीलिंग रिंग्स बहुत कसकर स्थापित की जाती हैं, तो रिंग्स और पिस्टन रॉड का पहनना होगा (जो कि वांछनीय नहीं है)।
जानने योग्य – स्क्रैपर रिंग्स और सीलिंग रिंग्स को स्नेहन के लिए थोड़ी मात्रा में स्नेहन तेल की आवश्यकता होती है। रिंग्स को पिस्टन रॉड के साथ भौतिक संपर्क में नहीं आना चाहिए; एक पतली तेल की फिल्म पिस्टन रॉड को रिंग्स से अलग करती है, इस प्रकार सभी भागों पर पहनने को कम करती है।
जानने योग्य – निकास गैसें केवल तभी मौजूद होंगी जब पिस्टन रिंग्स या सिलेंडर लाइनर की विफलता या अत्यधिक पहनना हो; एक दरार वाला पिस्टन भी निकास गैस के रिसाव की अनुमति दे सकता है।
क्या स्टफिंग बॉक्स सभी इंजन प्रकारों के लिए उपयुक्त हैं?
स्टफिंग बॉक्स केवल क्रॉसहेड दो-स्ट्रोक इंजनों के लिए उपयुक्त हैं। दो मुख्य प्रकार के दो-स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन होते हैं: ट्रंक प्रकार और क्रॉसहेड प्रकार।
क्रॉसहेड इंजन
एक क्रॉसहेड इंजन में, एक क्रॉसहेड क्रैंकशाफ्ट की घूर्णी गति को पिस्टन की रैखिक गति में परिवर्तित करता है। इसका मतलब है कि पिस्टन रॉड रैखिक रूप से ऊपर और नीचे चलता है, जबकि क्रैंकशाफ्ट एक केंद्र घूर्णन अक्ष के चारों ओर घूमता है।
ट्रंक इंजन
एक ट्रंक दो-स्ट्रोक इंजन में क्रॉसहेड नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि पिस्टन रॉड प्रत्येक स्ट्रोक पर लंबवत और क्षैतिज दोनों दिशाओं में चलता है। इन दो स्वतंत्रता/गति की डिग्री का मतलब है कि एक स्टफिंग बॉक्स ट्रंक प्रकार के दो-स्ट्रोक इंजन पर सील प्रदान करने के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता है। सीलिंग व्यवस्था की कमी का अर्थ है कि स्नेहन तेल ट्रंक दो-स्ट्रोक इंजन के स्कैवेंज स्पेस में प्रवेश कर सकता है; यह इस प्रकार के इंजन के लिए एक अंतर्निहित डिज़ाइन कमजोरी है।
जानने योग्य – चार-स्ट्रोक इंजन इतने बड़े नहीं होते कि उन्हें क्रॉसहेड की आवश्यकता हो, यानी उनका बोर-टू-स्ट्रोक अनुपात बहुत बड़ा होता है, इस प्रकार वे स्टफिंग बॉक्स का उपयोग नहीं कर सकते।
स्टफिंग बॉक्स की विशेषताएं
निम्नलिखित विशेषताएं हैं जिनके कारण स्टफिंग बॉक्स मरीन धीमी गति के दो-स्ट्रोक क्रॉसहेड इंजनों पर उपयोग किए जाते हैं:
सरलता और विश्वसनीयता
स्टफिंग बॉक्स सरल उपकरण होते हैं जिनकी विश्वसनीयता की उच्च दर होती है। वे अपेक्षाकृत आसान होते हैं और मरम्मत में आसान होते हैं, और वे अन्य प्रकार की सील्स की तुलना में विफलता के लिए कम प्रवण होते हैं।
बड़े अंतराल को समायोजित करने की क्षमता
एक दो-स्ट्रोक मरीन इंजन में पिस्टन रॉड और A-फ्रेम के बीच का अंतराल काफी बड़ा हो सकता है; स्टफिंग बॉक्स इस बड़े अंतराल को समायोजित करने में सक्षम होते हैं जबकि अभी भी एक अच्छी सील प्राप्त करते हैं।
कम लागत
स्टफिंग बॉक्स का निर्माण और स्थापना अपेक्षाकृत सस्ती होती है; यह उन्हें लागत-प्रभावी बनाता है।
सिद्ध डिज़ाइन
सामग्री विज्ञान में प्रगति ने स्टफिंग बॉक्स डिज़ाइनों को लगातार सुधारने की अनुमति दी है। डिज़ाइन सुधारों ने कम पहनने की दर, बेहतर सीलिंग, और रखरखाव हस्तक्षेपों के बीच लंबे अंतराल का नेतृत्व किया है।
संबंधित ऑनलाइन इंजीनियरिंग कोर्सेस
डीजल इंजन के मूल सिद्धांत (भाग 1)
डीजल इंजन के मूल सिद्धांत (भाग 2)
अतिरिक्त संसाधन
https://marineinbox.com/marine-exams/stuffing-box/
https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/1468087418796615