Hoe een Hot Bulb Engine werkt

Een Petter (Yeovil made) gloeikopmotor bij Laigh Dalmore steengroeve in Stair, East Ayrshire, Schotland. Bekijk meer afbeeldingen van motoren. Foto met dank aan Roger Griffith

Toen stoom koning was en gas- en dieselmotoren nog in de kinderschoenen stonden, waren gloeilampenmotoren allemaal razend populair. Ze konden elke vloeibare brandbare brandstof verbranden, konden zonder batterijontsteking werken - soms dagenlang - en ze waren efficiënt, eenvoudig en robuust. Voor een boer, een visser of een zagerij-operator, waar robuustheid en betrouwbaarheid de sleutel waren tot overleven, had een gloeikopmotor het allemaal.

Maar het had niet alles. Hij liep in een smal toerentalbereik, ongeveer 50 tot 300, en had daarom een ​​beperkt gebruik. Het was het beste als een stationaire motor, hoewel er tractoren waren die de technologie gebruikten om te bewegen - zij het langzaam. De motor was moeilijk te starten en moeilijk om door te gaan.

Maar ondanks die uitdagingen bleven gloeilampenmotoren in gebruik tot in de jaren vijftig en tot in de jaren zestig in bepaalde diepe landelijke gebieden. Tegenwoordig zijn de motoren een steunpilaar voor serieuze verzamelaars en vertegenwoordigen ze een van de historische mijlpalen in de evolutie van gasmotoren. Het vermogen van de motor om op een aantal brandstoffen te draaien, kan ingenieurs zelfs helpen een betere moderne motor te vervaardigen die een breed scala aan alternatieve brandstoffen aankan.

Blijf lezen om meer te weten te komen over hoe gloeilampenmotoren werken.

Inhoud

1. Het laten gaan
2. Verzorging en voeding van hete-bolmotoren
3. Een deel van de geschiedenis worden

Gloeikopmotoren hebben dezelfde basiscomponenten als de overgrote meerderheid van andere verbrandingsmotoren. De ontploffing, of verbranding van gassen, duwt een zuiger in een cilinder. De zuiger is via een krukas en drijfstang verbonden met een vliegwiel. Hierdoor kan de motor warmte-energie (de verbranding) omzetten in mechanische energie aan het vliegwiel. Het vliegwiel drijft vervolgens elk mechanisch onderdeel aan dat eraan is bevestigd.

In tegenstelling tot benzine- en dieselmotoren vindt verbranding in een gloeikopmotor plaats in een aparte kamer die de "hete bol" of "verdamper" wordt genoemd. In wezen strekt de hete bol zich horizontaal uit de voorkant van de motor, meestal het dichtst bij de cilinder. De meeste gloeilampen zagen eruit als een stopzwam. De lamp bevat een metalen plaat, bijna als een theekopschotel, die samen met de lamp zou verwarmen.

Een brandstofmondstuk, meestal een kleine afgemeten openingsklep, druppelde brandstof in de hete bol. De brandstof zou de metalen plaat raken, verdampen, zich vermengen met lucht en ontbranden. Een nauwe doorgang verbond de lamp en de cilinder. De expanderende gassen zouden de kleine doorgang naar beneden schieten en de zuiger in de cilinder bewegen.

Gasmotoren gebruiken elektriciteit om een ​​bougie af te vuren en draaien de krukas om de motor aan de gang te krijgen. Gloeilampenmotoren hebben deze luxe niet. Op een milde dag - ongeveer 60 graden Fahrenheit (15,6 graden Celsius) - moet de lamp ergens tussen de twee en vijf minuten worden verwarmd, en tot een half uur op koude dagen of op grotere motoren. Deze aanvankelijke hitte, ontwikkeld met een gasbrander in de vroege dagen en later door spoel en bougies, verdampt de eerste lading brandstof.

Een machinist liet het vliegwiel van de motor, het grootste en zwaarste deel van het geheel, (vaak zelfs voor de kleine motoren honderden kilo's zwaar) met de hand ronddraaien totdat het verbrandingsproces op gang kwam en de motor draaide..

Als de motor eenmaal was gestart, zou de verbrandingswarmte de lamp warm genoeg houden om brandstof te blijven verdampen, en zou de motor grotendeels zelfvoorzienend zijn. Als de motor echter minder wordt belast of als deze in een zeer koude omgeving wordt gebruikt, moet de lamp periodiek of zelfs constant worden verwarmd. Hoewel schijnbaar eenvoudig en betrouwbaar, konden gloeilampenmotoren temperamentvol zijn en behoorlijk wat eigenaardigheden en uitdagingen hadden. Op de volgende pagina worden enkele van die eigenschappen besproken.

De eerste gloeikopmotor

De Britse uitvinder Herbert Akroyd Stuart kwam eind 1800 met het idee van de gloeikopmotor. De eerste prototypes werden gebouwd in 1886. Het idee werd opgepikt door de Engelse motorfabrikanten Richard Hornsby & Sons. De productie van de motoren begon in 1891 als de "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. De Hornsby Akroyd-motor was een viertaktmodel. In de Verenigde Staten begonnen twee Duitse immigranten, Meitz en Weiss, met de productie van een tweetakt-gloeikop met Joseph Dag.

Tegen het begin van de 20e eeuw hadden de motoren hun hoogtepunt van populariteit bereikt en werden ze geproduceerd door honderden fabrikanten. Dit was ook het moment waarop de elektriciteitsopwekking een hoge vlucht nam en de motoren werden gebruikt om dynamo's aan te drijven. Zweden was een zware gebruiker van de motoren (voornamelijk voor vissersboten), met meer dan 70 fabrikanten, die uiteindelijk in 1920 ongeveer 80 procent van het marktaandeel veroverden.

Een van de grootste voordelen van gloeikopmotoren was hun vermogen om elk type ruwe brandstof te gebruiken. Kortom, als de brandstof door een pijp zou kunnen stromen en als deze zou branden, zou er waarschijnlijk een gloeikopmotor op kunnen draaien.

Dit aspect van hun aard maakte de motoren populair langs geïsoleerde stukken oliepijpleidingen, die een kant-en-klare voorraad ongeraffineerde brandstof boden. De machines waren voornamelijk stationair, hoewel er een paar antieke tractoren waren die gloeilampenmotoren gebruikten voor de voortstuwing. Als stationaire krachtbron waren de machines ideaal voor industrieel gebruik, of het nu gaat om het runnen van een kleine winkel of een kleine zagerij, ze leverden constant vermogen voor een lage prijs. Vanwege hun lage vermogen op maat - een landbouwtractor had een gloeikopmotor van ongeveer 20 liter nodig om te functioneren - werden de motoren niet gebruikt in grotere industriële toepassingen zoals het aandrijven van een molen.

Preston Foster, conservator van collecties bij het Coolspring Power Museum en een professionele specialist in het restaureren van antieke motoren, zei dat gloeilampenmotoren ideaal waren voor hun tijd en plaats, maar wel een aantal nadelen hadden.

Zo werkten gloeikopmotoren niet goed op meer geraffineerde brandstoffen, zoals gas of diesel. "Het waren voornamelijk kerosine en andere minder geraffineerde brandstoffen", zei Foster.

De motoren, vooral de tweetaktvariant, liepen ook achteruit, werden overstelpt met brandstof en liepen bijna uit de hand voordat de gouverneur haar kon inhalen. Foster zei dat de motorcomponenten zijn gemaakt in een tijd waarin de metallurgie en machinale bewerking van de motor relatief grof waren, onderdelen gemakkelijk konden breken en het vinden van vervanging moeilijk was.

Op de tweetaktmodellen van Amerikaanse makelij zou de motor af en toe olie uit het carter wegvangen om als brandstof te gebruiken en zichzelf van smering beroven.

Het waren deze nadelen, verergerd door verbeteringen in metallurgie en machinale bewerking, die leidden tot de ondergang van de gloeikopmotor.

Raken of missen

Ontstekingstijdstip in gloeikopmotoren is een wisselvallige aangelegenheid, vandaar de behoefte aan een zwaar vliegwiel. De timing werd over het algemeen bepaald door de motortemperatuur en belasting.

Vóór 1910 werd er al vroeg bij de inlaatslag brandstof in de verdamper geïnjecteerd. Dit had tot gevolg dat het begin van de verbranding niet synchroon liep met de hoek van de krukas. Dit betekende op zijn beurt dat de motor alleen soepel zou draaien bij één set omwentelingen of onder één type belasting. Het verhogen van de belasting of het toerental (de motoren liepen het beste tussen 50 en 300 tpm) zou de temperatuur van de lamp verhogen en de ontstekingstijd verkorten. Dit leidde tot voorontsteking en gemiste slagen. Veel motoren gebruikten een waterdruppel om de verdamper af te koelen en zo een van de ergste voorontstekingen te voorkomen.

Na 1910 verbeterde de motortechnologie en werd begonnen met het opnemen van brandstofinjectie onder druk, pompen en nauwkeurige afgifte. De timing werd beter en de motoren werden betrouwbaarder en ook wat variabeler.

Een 2-cilinder gloeikopmotor van 70 pk, gebouwd door W.H. Allen & Sons in 1923. De motor is te zien in het Internal Fire Museum of Power, Tangygroes, Wales, VK. Foto met dank aan J. Grover

Aan het begin van de 20e eeuw waren de meeste problemen met het machinaal bewerken van efficiënte en sterke gas- en dieselmotoren opgelost. Ingenieurs hebben ook de problemen opgelost die verband hielden met vonkontsteking, compressieontsteking, timing en regeling van motortoerental en vermogen. Er was ook een toenemende toegankelijkheid tot meer verfijnde en dus efficiëntere brandstof. Al deze factoren leidden tot de langzame dood van de gloeikopmotoren.

Overweeg de kracht achter een gloeikopmotor. Hoewel ze groot genoeg waren om 60 pk te genereren, bleef hun compressieverhouding klein, ongeveer 5 op 1. Zelfs een ruwe dieselmotor kon een compressieverhouding van ongeveer 15 op 1 genereren. Dit betekende meer vermogen en meer koppel, alles in een kleinere, handiger pakket.

Gloeilampenmotoren werden tot de jaren dertig in Scandinavië gebruikt en worden nog steeds, zij het zelden, gezien in kanaalboten in Engeland. Voor het grootste deel zijn gloeilampenmotoren nu echter meer curiosa dan nuttige hulpmiddelen.

"Het was een geweldige bron voor zijn tijd en plaats", zei Foster. Het toevoegen van gloeilampenmotoren kon de technologische veranderingen gewoonweg niet bijhouden. "Ik denk dat je zou kunnen zeggen dat het de ontbrekende schakel was tussen de eerste motoren en moderne motoren", zei hij.

gerelateerde artikelen

• Car Smarts: motoren
• Car Smarts: motorprestaties
• Hoe tweetaktmotoren werken
• Hoe diesel-tweetaktmotoren werken
• Hoe automotoren werken
• Hoe olieraffinage werkt
• Hoe roterende motoren werken

Meer geweldige links

• Antiek Tractoren Forum
• Coolspring Power Museum
• De Historical Engine Society
• The Stationary Engine Club of Sweden

Bronnen

• Foster, Preston. Conservator collecties, Coolspring Power Museum. Persoonlijk interview gehouden op 2 maart 2011.
• McArthur, Mike; "Meitz and Weiss Restoration." Farm Collector. Januari / februari 1987. (28 februari 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Gepensioneerde gereedschapsmaker en antieke motorrestaurateur. Persoonlijk interview gehouden op 3 maart 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Dieselmotoren en andere verbrandingsmotoren." Farm Collector. September / oktober 1996. (28 februari 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx