Toen stoom koning was en gas- en dieselmotoren nog in de kinderschoenen stonden, waren hot bulb-motoren een rage. 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 exploitant van een zagerij, waar robuustheid en betrouwbaarheid de sleutels waren om te overleven, had een hot bulb-motor het allemaal.
Maar het had niet alles. Het liep in een smal toerentalbereik, ongeveer 50 tot 300, en was daarom beperkt bruikbaar. 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 hot bulb-motoren 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 vormen 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 om een betere moderne motor te maken die een breed scala aan alternatieve brandstoffen aankan.
Blijf lezen om meer te weten te komen over hoe hot bulb-motoren werken.
Inhoud
Hot bulb-motoren hebben dezelfde basiscomponenten als de overgrote meerderheid van andere verbrandingsmotoren. De detonatie, 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 bij het vliegwiel. Het vliegwiel drijft vervolgens elk mechanisch onderdeel aan dat eraan is bevestigd.
In tegenstelling tot benzine- en dieselmotoren vindt de verbranding in een hot bulb-motor plaats in een aparte kamer die de 'hot bulb' of 'vaporizer' wordt genoemd. In wezen steekt de hete bol horizontaal uit de voorkant van de motor, meestal het dichtst bij de cilinder. De meeste hete bollen zagen eruit als een stoppaddestoel. De lamp bevat een plaat van metaal, bijna als een theekopschotel, die samen met de lamp zou opwarmen.
Een brandstofmondstuk, meestal een klein meetventiel, druppelde brandstof in de hete bol. De brandstof zou de metalen plaat raken, verdampen, vermengen met lucht en ontbranden. Een smalle doorgang verbond de lamp en de cilinder. De uitzettende gassen zouden door de kleine doorgang naar beneden schieten en de zuiger in de cilinder bewegen.
Gasmotoren gebruiken elektriciteit om een bougie af te vuren en de krukas te draaien om de motor aan de gang te krijgen. Hot bulb motoren hebben deze luxe niet. Op een milde dag - ongeveer 15,6 graden Celsius - moet de lamp twee tot vijf minuten worden verwarmd, en tot een half uur op koude dagen of op grotere motoren. Deze aanvankelijke warmte, ontwikkeld met een brander in de vroege dagen en later door middel van bobine en bougies, verdampt de eerste lading brandstof.
Een operator liet het vliegwiel van de motor, het grootste en zwaarste deel van het geheel, (vaak honderden ponden wegend, zelfs bij kleine motoren), met de hand ronddraaien totdat het verbrandingsproces op gang was en de motor aan de gang was.
Als de motor eenmaal aan de gang was, zou de verbrandingswarmte de lamp warm genoeg houden om brandstof te blijven verdampen, en de motor zou grotendeels zelfvoorzienend zijn. Als de belasting van de motor echter zou afnemen of als deze in een zeer koude omgeving werd gebruikt, zou de lamp periodiek of zelfs constant moeten worden verwarmd. Hoewel ze ogenschijnlijk eenvoudig en betrouwbaar waren, konden hot bulb-motoren temperamentvol zijn en hadden ze behoorlijk wat eigenaardigheden en uitdagingen. Op de volgende pagina worden enkele van die eigenschappen besproken.
De eerste hot bulb-motorDe Britse uitvinder Herbert Akroyd Stuart kwam eind 1800 op het idee van de hot bulb-motor. De eerste prototypes werden gebouwd in 1886. Het idee werd opgepikt door de Engelse motorfabrikant 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 tweetaktgloeilamp 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 de tijd waarin 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 tegen 1920 ongeveer 80 procent van het marktaandeel innamen.
Lees meer>
Een van de grootste voordelen van hot bulb-motoren was hun vermogen om elk type ruwe brandstof te gebruiken. Kortom, als de brandstof door een pijp zou kunnen stromen en deze zou verbranden, zou er waarschijnlijk een hetebolmotor op kunnen draaien.
Dit aspect van hun aard maakte de motoren populair langs geïsoleerde stukken oliepijpleidingen, die een gemakkelijke toevoer van ongeraffineerde brandstof boden. De machines waren voornamelijk stationair, hoewel er een paar antieke tractoren waren die hot bulb-motoren gebruikten voor de voortstuwing. Als stationaire krachtbron waren de machines ideaal voor industrieel gebruik, of ze nu een kleine winkel of een kleine zagerij runnen, ze leverden constante stroom voor een goedkope prijs. Vanwege hun lage vermogensoutput op maat - een landbouwtractor had een hetebolmotor 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 collecties van het Coolspring Power Museum en een professionele specialist in het restaureren van antieke motoren, zei dat hot bulb-motoren ideaal waren voor hun tijd en plaats, maar dat ze enkele nadelen hadden.
Zo liepen hot bulb-motoren niet goed op meer geraffineerde brandstoffen, zoals gas of diesel. "Het was voornamelijk kerosine en andere, minder geraffineerde brandstoffen," zei Foster.
De motoren, vooral de tweetaktvariant, waren ook geneigd achteruit te rennen, overweldigd te raken door brandstof en bijna uit de hand te lopen voordat de gouverneur hem kon inhalen. Foster zei dat de motorcomponenten werden gemaakt in een tijd dat de metallurgie en machinale bewerking van de motor relatief ruw waren, onderdelen gemakkelijk konden breken en het moeilijk was om vervangingen te vinden.
Op de in Amerika gemaakte tweetaktmodellen zou de motor af en toe olie uit het carter spoelen om als brandstof te gebruiken, waardoor hij zichzelf van smering beroofde.
Het waren deze nadelen, verergerd door verbeteringen in de metallurgie en machinale bewerking, die leidden tot de ondergang van de hot bulb-motor.
Raken of missenOntstekingstijdstip in hot bulb-motoren is een wisselvallige aangelegenheid, vandaar de noodzaak van een zwaar vliegwiel. De timing werd over het algemeen bepaald door de motortemperatuur en -belasting.
Vóór 1910 werd er vroeg bij de inlaatslag brandstof in de verdamper gespoten. Dit resulteerde in een start van de verbranding die niet synchroon liep met de hoek van de krukas. Dit betekende op zijn beurt dat de motor slechts 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 te koelen en een aantal van de slechtste voorontstekingen te voorkomen.
Na 1910 verbeterde de motortechnologie en begon het onder druk staande brandstofinjectie, pompen en nauwkeurige levering te integreren. De timing werd beter en de motoren werden betrouwbaarder en ook wat variabeler.
Lees meer>
Aan het begin van de 20e eeuw waren de meeste problemen met het machinaal bewerken van efficiënte en sterke gas- en dieselmotoren opgelost. Ingenieurs losten ook de problemen op die verband houden met vonkontsteking, compressieontsteking, timing en regeling van motortoerental en -vermogen. Er was ook een groeiende toegankelijkheid van meer verfijnde en dus efficiëntere brandstof. Al deze factoren leidden tot de langzame dood van de hot bulb-motoren.
Overweeg de kracht achter een hot bulb-motor. Hoewel ze groot genoeg waren gebouwd 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.
Hot bulb-motoren werden tot de jaren dertig in Scandinavië gebruikt en worden nog steeds, zij het zelden, gezien in kanaalboten in Engeland. Maar voor het grootste deel zijn hot bulb-motoren nu meer curiositeiten dan nuttige hulpmiddelen.
"Het was een geweldige bron voor zijn tijd en plaats", zei Foster, terwijl het toevoegen van hot bulb-motoren eenvoudigweg geen gelijke tred kon houden met de technologische veranderingen. "Ik denk dat je zou kunnen zeggen dat het de ontbrekende schakel was tussen de eerste motoren en moderne motoren", zei hij.
