Jak funguje horká žárovka

Petter (Yeovil vyrobený) horký žárovkový motor v lomu Laigh Dalmore ve Stair, East Ayrshire, Skotsko. Prohlédněte si další obrázky motorů. Foto s laskavým svolením Roger Griffith

Když byla pára pára a benzínové a naftové motory byly stále ještě v plenkách, horké žárovkové motory byly vzteky. Mohli spálit jakékoli palivo hořlavé, mohli běžet bez zapalování baterie - někdy i několik dní - a byli efektivní, jednoduché a robustní. Pro farmáře, rybáře nebo provozovatele pily, kde drsnost a spolehlivost byly klíčem k přežití, měl horký žárovkový motor vše.

Ale nemělo to všechno. Běžel v úzkém rozsahu otáček za minutu, přibližně 50 až 300, a proto měl omezené použití. Bylo to nejlepší jako stacionární motor, i když tam byly traktory, které používaly tuto technologii k pohybu - i když pomalu. Startování motoru bylo obtížné a bylo těžké pokračovat.

Přesto i přes tyto výzvy zůstaly horké žárovkové motory používány do padesátých let a do šedesátých let v určitých hlubokých venkovských oblastech. Dnes jsou motory základem pro seriózní sběratele a představují jednu z historických památek ve vývoji plynových motorů. Schopnost motoru běžet na množství paliv může dokonce pomoci konstruktérům vyrobit lepší moderní motor pro manipulaci se širokou škálou alternativních paliv.

Pokračujte ve čtení a zjistěte více o tom, jak fungují horké žárovkové motory.

Obsah

1. Díky tomu to jde
2. Péče a krmení horkých žárovkových motorů
3. Stát se součástí historie

Horké žárovkové motory sdílejí stejné základní komponenty jako drtivá většina ostatních spalovacích motorů. Detonace nebo spalování plynů tlačí na píst uložený uvnitř válce. Píst je spojen s setrvačníkem prostřednictvím klikového hřídele a spojovací tyče. To umožňuje motoru přeměnit tepelnou energii (spalování) na mechanickou energii na setrvačníku. Setrvačník pak pohání jakoukoli mechanickou součást, která je k němu připojena.

Na rozdíl od benzínových a naftových motorů spalování v horkém žárovkovém motoru probíhá v oddělené komoře nazývané „horká žárovka“ nebo „odpařovač“. Horká žárovka se v podstatě rozprostírá vodorovně z přední části motoru, obvykle nejblíže k válci. Většina horkých žárovek vypadala něco jako drsná houba. Žárovka obsahuje kovovou desku, téměř jako talířek na čajový šálek, který se spolu s žárovkou zahřívá.

Palivová tryska, obvykle malý odměřený clonový ventil, kapala palivo do horké žárovky. Palivo by narazilo na kovovou desku, odpařilo se, smíchalo se vzduchem a zapálilo se. Úzký průchod propojil žárovku a válec. Expandující plyny by střílely z malého průchodu a pohybovaly pístem ve válci.

Plynové motory využívají elektřinu k zapálení zapalovací svíčky a otáčení klikového hřídele, aby se motor rozběhl. Horké žárovkové motory tento luxus nemají. V mírný den - asi 60 stupňů Fahrenheita (15,6 stupňů Celsia) - musí být žárovka zahřívána kdekoli od dvou do pěti minut a až do půl hodiny v chladných dnech nebo na větších motorech. Toto počáteční teplo, vyvinuté pomocí hořáku v prvních dnech a později prostřednictvím cívek a zapalovacích svíček, odpařuje první dávku paliva.

Provozovatel spřádal setrvačník motoru, největší a nejtěžší část celé sestavy, (často vážící stovky liber i na malých motorech), ručně, dokud se nespustil spalovací proces a motor nebyl v chodu..

Jakmile je motor nahoře a běží spalné teplo, bude udržovat žárovku dostatečně horkou, aby se udržovalo odpařování paliva, a motor by byl do značné míry soběstačný. Pokud by však zatížení motoru kleslo nebo by bylo použito ve velmi chladném prostředí, žárovka by potřebovala periodické nebo dokonce stálé zahřívání. I když jsou zdánlivě jednoduché a spolehlivé, horké žárovkové motory by mohly být temperamentní a měly spravedlivý podíl vtipů a výzev. Na další stránce se budeme zabývat některými z těchto vlastností.

První horký žárovkový motor

Britský vynálezce Herbert Akroyd Stuart založil myšlenku horkého žárovkového motoru na konci 18. století. První prototypy byly vyrobeny v roce 1886. Nápad převzali angličtí výrobci motorů Richard Hornsby & Sons. Výroba motorů začala v roce 1891 jako „patentový olejový motor Hornsby Akroyd. Motor Hornsby Akroyd byl čtyřtaktní model. Ve Spojených státech dva němečtí přistěhovalci, Meitz a Weiss, začali s Josephem vyrábět dvoutaktní horkou žárovku Den.

Na přelomu 20. a 20. století dosáhly motory svého vrcholu popularity a byly vyrobeny stovkami výrobců. To byl také čas rozkvětu výroby elektřiny a motory byly použity k pohonu dynam. Švédsko bylo těžkým uživatelem motorů (hlavně pro rybářské lodě), s více než 70 výrobci, do roku 1920 nakonec vzalo asi 80 procent podílu na trhu..

Jednou z největších výhod horkých žárovkových motorů byla jejich schopnost používat jakýkoli druh surového paliva. V zásadě, pokud by palivo mohlo protékat potrubím a kdyby hořelo, mohl by na něj pravděpodobně běžet horký žárovkový motor.

Tento aspekt jejich povahy učinil motory populární podél izolovaných úseků ropovodů, které nabídly připravenou dodávku nerafinovaného paliva. Stroje byly primárně stacionární, ačkoli tam bylo nemnoho starožitných traktorů, které používaly horké žárovkové motory pro pohon. Jako stacionární zdroj energie byly stroje ideální pro průmyslové použití, ať už provozovaly malý obchod nebo malou pilu, poskytovaly stálý výkon za nízkou cenu. Kvůli jejich nízkému výkonu na velikost - zemědělský traktor však potřeboval k provozu horký žárovkový motor o objemu asi 20 litrů - motory nebyly použity ve větších průmyslových aplikacích, jako je napájení mlýna..

Preston Foster, kurátor sbírek v Coolspring Power Museum a profesionální specialista na obnovu starožitných motorů, řekl, že horké žárovkové motory jsou ideální pro svůj čas a místo, ale měly určité nevýhody..

Například horké žárovkové motory nefungovaly dobře na rafinovanější paliva, jako je plyn nebo nafta. "Byl to většinou petrolej a jiná méně rafinovaná paliva," řekl Foster.

Motory, zejména dvoudobá odrůda, byly také náchylné k běhu dozadu, k tomu, aby byly přemoženy palivem a téměř bez kontroly, než mohl guvernér dohonit. Foster řekl, že komponenty motoru byly vyrobeny v době, kdy metalurgie a obrábění motoru byly relativně hrubé, díly se mohly snadno zlomit a hledání náhrad bylo obtížné.

Na amerických dvoudobých modelech by motor příležitostně zachytil olej z klikové skříně, který by použil jako palivo, a sám by se oloupil o mazání.

Právě tyto nevýhody spojené se zlepšením metalurgie a obrábění vedly k pádu motoru horké žárovky.

Trefit nebo minout

Načasování zapalování u horkých žárovkových motorů je aféra typu hit-or-miss, a proto je zapotřebí těžký setrvačník. Časování bylo obecně stanoveno teplotou motoru a zatížením.

Před rokem 1910 bylo palivo vstřikováno do odpařovače brzy na sacím zdvihu. To vedlo k tomu, že začátek spalování nebyl synchronizován s úhlem klikového hřídele. To zase znamenalo, že by motor běžel hladce při jedné sadě otáček nebo při jednom typu zatížení. Zvýšení zátěže nebo otáček (motory běžely nejlépe mezi 50 a 300 ot / min) by zvýšilo teplotu žárovky a zkrátilo dobu zapalování. To vedlo k předzápalu a zmeškaným tahům. Mnoho motorů používá vodní kapku k ochlazování odpařovače a zastavení některých z nejhorších předzápalu.

Po roce 1910 se technologie motoru zlepšila a začala zahrnovat vstřikování stlačeného paliva, čerpadla a přesné dodávky. Načasování se zlepšilo a motory se staly spolehlivějšími a také trochu variabilnějšími.

Dvouválcový motor s horkou žárovkou o výkonu 70 koní postavený společností W.H. Allen & Sons v roce 1923. Motor je vystaven v muzeu vnitřního požáru moci, Tangygroes, Wales, Velká Británie. Foto s laskavým svolením J. Grovera

Počátkem 20. století byla vyřešena většina problémů s účinným obráběním a silnými plynovými a naftovými motory. Inženýři také vyřešili problémy spojené se zážehem, kompresním zapalováním, načasováním a řízením otáček a výkonu motoru. Rovněž rostla dostupnost rafinovanějšího, a tedy účinnějšího paliva. Všechny tyto faktory vedly k pomalé smrti horkých žárovkových motorů.

Zvažte sílu za horkým motorem žárovky. Přestože byly postaveny dostatečně velké na to, aby vytvořily 60 koňských sil, jejich kompresní poměr zůstal malý, asi 5 ku 1. Dokonce i hrubý dieselový motor mohl generovat kompresní poměr asi 15 ku 1. To znamenalo větší výkon a větší točivý moment, to vše v menším, výhodnější balíček.

Horké žárovkové motory byly používány ve Skandinávii až do 30. let 20. století a stále jsou vidět, i když jen zřídka, v kanálech v Anglii. Avšak z větší části jsou horké žárovkové motory nyní spíše kuriozitami než užitečnými nástroji.

"Byl to skvělý zdroj pro svůj čas a místo," řekl Foster a přidal horké žárovkové motory prostě nemohl držet krok se změnami v technologii. „Myslím, že bys mohl říci, že to bylo chybějící spojení mezi prvními motory a moderními motory,“ řekl.

Související články

• Auto Smarts: Motory
• Auto Smarts: Výkon motoru
• Jak fungují dvoudobé motory
• Jak dieselové dvoudobé motory fungují
• Jak fungují automobilové motory
• Jak rafinace ropy funguje
• Jak rotační motory fungují

Další skvělé odkazy

• Fórum starožitných traktorů
• Muzeum energie Coolspring
• Společnost historických motorů
• Stacionární motorový klub Švédska

Prameny

• Foster, Prestone. Kurátor sbírek, Coolspring Power Museum. Osobní pohovor vedený 2. března 2011.
• McArthur, Mike; "Obnova Meitze a Weisse." Sběratel farmy. Leden / únor 1987. (28. února 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Vyřazený nástrojář a starožitný obnovovač motoru. Osobní pohovor vedený 3. března 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Nafta a jiné spalovací motory." Sběratel farmy. Září / říjen 1996. (28. února 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combeating-Engines.aspx