Wie ein Hot Bulb Motor funktioniert

Ein heißer Glühbirnenmotor von Petter (Yeovil) im Steinbruch Laigh Dalmore in Stair, East Ayrshire, Schottland. Weitere Bilder von Motoren. Foto mit freundlicher Genehmigung von Roger Griffith

Als Dampf König war und Gas- und Dieselmotoren noch in den Kinderschuhen steckten, waren Motoren mit heißen Glühbirnen der letzte Schrei. Sie konnten jeden flüssigen brennbaren Kraftstoff verbrennen, konnten - manchmal tagelang - ohne Batteriezündung laufen und waren effizient, einfach und robust. Für einen Landwirt, einen Fischer oder einen Sägewerksbetreiber, bei dem Robustheit und Zuverlässigkeit der Schlüssel zum Überleben waren, hatte ein Glühbirnenmotor alles.

Aber es hatte nicht alles. Es lief in einem engen Drehzahlbereich von etwa 50 bis 300 und war daher nur begrenzt einsetzbar. Es war am besten als stationärer Motor, obwohl es Traktoren gab, die die Technologie verwendeten, um sich zu bewegen - wenn auch langsam. Der Motor war schwer zu starten und schwer weiterzumachen.

Trotz dieser Herausforderungen blieben die Glühbirnenmotoren in den 1950er Jahren und in den 1960er Jahren in bestimmten ländlichen Gebieten im Einsatz. Heute sind die Motoren eine tragende Säule für ernsthafte Sammler und eines der historischen Wahrzeichen in der Entwicklung der Gasmotoren. Die Fähigkeit des Motors, mit einer Reihe von Kraftstoffen betrieben zu werden, kann Ingenieuren sogar dabei helfen, einen besseren modernen Motor für eine Vielzahl alternativer Kraftstoffe herzustellen.

Lesen Sie weiter, um mehr über die Funktionsweise von Glühbirnenmotoren zu erfahren.

Inhalt

1. Mach es los
2. Pflege und Fütterung von Glühbirnenmotoren
3. Ein Teil der Geschichte werden

Heißlampenmotoren haben dieselben Grundkomponenten wie die meisten anderen Verbrennungsmotoren. Die Detonation oder Verbrennung von Gasen drückt einen Kolben, der in einem Zylinder untergebracht ist. Der Kolben ist über eine Kurbelwelle und eine Pleuelstange mit einem Schwungrad verbunden. Dadurch kann der Motor am Schwungrad Wärmeenergie (die Verbrennung) in mechanische Energie umwandeln. Das Schwungrad treibt dann die daran angebrachten mechanischen Komponenten an.

Im Gegensatz zu Benzin- und Dieselmotoren findet die Verbrennung in einem Heißlampenmotor in einer separaten Kammer statt, die als "Heißlampen" oder "Verdampfer" bezeichnet wird. Im Wesentlichen erstreckt sich die heiße Glühbirne horizontal von der Vorderseite des Motors, normalerweise am nächsten zum Zylinder. Die meisten heißen Zwiebeln sahen aus wie ein Stopfpilz. Die Glühbirne enthält eine Metallplatte, fast wie eine Teetassen-Untertasse, die sich zusammen mit der Glühbirne erwärmen würde.

Eine Kraftstoffdüse, normalerweise ein kleines Dosierventil, tropfte Kraftstoff in die heiße Glühbirne. Der Kraftstoff würde auf die Metallplatte treffen, verdampfen, sich mit Luft vermischen und sich entzünden. Ein schmaler Durchgang verband die Glühlampe und den Zylinder. Die expandierenden Gase würden den kleinen Durchgang abschießen und den Kolben im Zylinder bewegen.

Gasmotoren zünden mit Elektrizität eine Zündkerze und drehen die Kurbelwelle, um den Motor zum Laufen zu bringen. Heißlampenmotoren haben diesen Luxus nicht. An einem milden Tag - etwa 15,6 Grad Celsius - muss die Glühbirne zwei bis fünf Minuten und an kalten Tagen oder an größeren Motoren bis zu einer halben Stunde erhitzt werden. Diese anfängliche Wärme, die in den frühen Tagen mit einem Lötbrenner und später durch Spule und Zündkerzen entwickelt wurde, verdampft die erste Ladung Kraftstoff.

Ein Bediener drehte das Schwungrad des Motors, den größten und schwersten Teil der gesamten Baugruppe (der selbst bei kleinen Motoren oft mehrere hundert Pfund wog), von Hand, bis der Verbrennungsprozess begann und der Motor in Betrieb war.

Sobald der Motor in Betrieb war, würde die Verbrennungswärme die Glühbirne heiß genug halten, um den Kraftstoff weiter zu verdampfen, und der Motor wäre weitgehend autark. Wenn jedoch die Belastung des Motors abfällt oder er in einer sehr kalten Umgebung verwendet wird, muss die Glühlampe regelmäßig oder sogar konstant erwärmt werden. Obwohl sie scheinbar einfach und zuverlässig sind, können Heißlampenmotoren temperamentvoll sein und haben einen angemessenen Anteil an Macken und Herausforderungen. Auf der nächsten Seite werden einige dieser Merkmale erläutert.

Der erste Hot Bulb Motor

Der britische Erfinder Herbert Akroyd Stuart begründete die Idee des Glühbirnenmotors Ende des 19. Jahrhunderts. Die ersten Prototypen wurden 1886 gebaut. Die Idee wurde vom englischen Motorenhersteller Richard Hornsby & Sons aufgegriffen. Die Produktion der Motoren begann 1891 als "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine". Der Hornsby Akroyd Motor war ein Viertaktmodell. In den USA begannen zwei deutsche Einwanderer, Meitz und Weiss, mit Joseph die Produktion einer Zweitakt-Glühbirne Tag.

Um die Wende des 20. Jahrhunderts hatten die Motoren ihren Höhepunkt erreicht und wurden von Hunderten von Herstellern hergestellt. Dies war auch die Zeit, in der die Stromerzeugung boomte und die Motoren zum Antrieb von Dynamos verwendet wurden. Schweden war ein starker Nutzer der Motoren (hauptsächlich für Fischerboote) mit mehr als 70 Herstellern, die bis 1920 schließlich etwa 80 Prozent des Marktanteils einnahmen.

Einer der größten Vorteile von Glühbirnenmotoren war ihre Fähigkeit, jede Art von Rohbrennstoff zu verwenden. Wenn der Kraftstoff durch ein Rohr fließen könnte und verbrennen würde, könnte wahrscheinlich ein Heißlampenmotor darauf laufen.

Dieser Aspekt ihrer Natur machte die Motoren entlang isolierter Abschnitte von Ölpipelines beliebt, die eine sofortige Versorgung mit nicht raffiniertem Kraftstoff boten. Die Maschinen waren hauptsächlich stationär, obwohl es einige antike Traktoren gab, die Glühbirnenmotoren als Antrieb verwendeten. Als stationäre Energiequelle waren die Maschinen ideal für den industriellen Einsatz, egal ob sie einen kleinen Laden oder ein kleines Sägewerk betreiben. Sie lieferten konstanten Strom zu einem günstigen Preis. Aufgrund ihrer geringen Leistung - ein Ackerschlepper benötigte einen Glühbirnenmotor von etwa 20 Litern - wurden die Motoren jedoch nicht in größeren industriellen Anwendungen wie dem Antrieb einer Mühle eingesetzt.

Preston Foster, Kurator für Sammlungen im Coolspring Power Museum und professioneller Spezialist für die Restaurierung antiker Motoren, sagte, dass Glühbirnenmotoren für ihre Zeit und ihren Ort ideal seien, aber einige Nachteile hätten.

Zum Beispiel liefen Heißlampenmotoren mit raffinierteren Kraftstoffen wie Gas oder Diesel nicht gut. "Es war hauptsächlich Kerosin und andere weniger raffinierte Kraftstoffe", sagte Foster.

Die Motoren, insbesondere die Zweitakt-Variante, liefen ebenfalls rückwärts, wurden mit Kraftstoff überfordert und liefen fast außer Kontrolle, bevor der Gouverneur aufholen konnte. Laut Foster wurden die Motorkomponenten zu einer Zeit hergestellt, als die Motormetallurgie und -bearbeitung relativ grob waren, Teile leicht brechen konnten und es schwierig war, Ersatz zu finden.

Bei den in Amerika hergestellten Zweitaktmodellen spülte der Motor gelegentlich Öl aus dem Kurbelgehäuse, um es als Kraftstoff zu verwenden, und raubte sich die Schmierung.

Es waren diese Nachteile, die durch Verbesserungen in der Metallurgie und Bearbeitung verstärkt wurden, die zum Untergang des Glühbirnenmotors führten.

Auf gut Glück

Der Zündzeitpunkt in Glühbirnenmotoren ist ein Hit-or-Miss-Problem, daher ist ein schweres Schwungrad erforderlich. Das Timing wurde im Allgemeinen durch die Motortemperatur und -last festgelegt.

Vor 1910 wurde zu Beginn des Ansaugtakts Kraftstoff in den Verdampfer eingespritzt. Dies führte dazu, dass der Beginn der Verbrennung nicht mit dem Kurbelwellenwinkel synchron war. Dies bedeutete wiederum, dass der Motor nur bei einer Umdrehung oder unter einer Last reibungslos lief. Eine Erhöhung der Last oder der Umdrehungen (die Motoren liefen am besten zwischen 50 und 300 U / min) würde die Temperatur der Glühlampe erhöhen und die Zündzeit verkürzen. Dies führte zu Vorzündung und Fehlschlägen. Viele Motoren verwendeten einen Wassertropfen, um den Verdampfer zu kühlen und einige der schlimmsten Vorzündungen aufzuhalten.

Nach 1910 verbesserte sich die Motorentechnologie und begann, Druckeinspritzung, Pumpen und präzise Abgabe zu integrieren. Das Timing wurde besser und die Motoren wurden zuverlässiger und auch etwas variabler.

Ein 2-Zylinder-Heißlampenmotor mit 70 PS, gebaut von W.H. Allen & Sons im Jahr 1923. Der Motor ist im Internal Fire Museum of Power in Tangygroes, Wales, Großbritannien, ausgestellt. Foto mit freundlicher Genehmigung von J.Grover

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden die meisten Probleme bei der Bearbeitung effizienter und starker Gas- und Dieselmotoren gelöst. Die Ingenieure lösten auch die Probleme, die mit der Funkenzündung, der Selbstzündung, dem Timing und der Steuerung der Motordrehzahl und -leistung verbunden sind. Es gab auch einen wachsenden Zugang zu raffinierterem und daher effizienterem Kraftstoff. All diese Faktoren führten zum langsamen Tod der Glühbirnenmotoren.

Betrachten Sie die Leistung hinter einem Glühbirnenmotor. Obwohl sie groß genug gebaut waren, um 60 PS zu erzeugen, blieb ihr Verdichtungsverhältnis klein, etwa 5 zu 1. Selbst ein Rohdieselmotor konnte ein Verdichtungsverhältnis von etwa 15 zu 1 erzeugen. Dies bedeutete mehr Leistung und mehr Drehmoment, alles in einem kleineren, bequemeres Paket.

In Skandinavien wurden bis in die 1930er Jahre Glühbirnenmotoren eingesetzt, die in Kanalbooten in England immer noch, wenn auch selten, zu sehen sind. Zum größten Teil sind Hot-Bulb-Motoren jedoch eher Kuriositäten als nützliche Werkzeuge.

"Es war eine großartige Quelle für seine Zeit und seinen Ort", sagte Foster und fügte hinzu, dass Motoren mit heißen Glühbirnen einfach nicht mit den technologischen Veränderungen Schritt halten konnten. "Ich denke, man könnte sagen, es war das fehlende Bindeglied zwischen den ersten Motoren und modernen Motoren", sagte er.

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Weitere großartige Links

• Forum für antike Traktoren
• Coolspring Power Museum
• Die Historical Engine Society
• Der Stationary Engine Club von Schweden

Quellen

• Foster, Preston. Kurator der Sammlungen, Coolspring Power Museum. Persönliches Interview am 2. März 2011.
• McArthur, Mike; "Meitz und Weiss Restaurierung." Farmsammler. Januar / Februar 1987. (28. Februar 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Werkzeugmacher im Ruhestand und Restaurator für antike Motoren. Persönliches Interview am 3. März 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Diesel und andere Verbrennungsmotoren." Farmsammler. September / Oktober 1996. (28. Februar 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx