Come funziona un motore a bulbo caldo

Un motore a bulbo caldo Petter (prodotto da Yeovil) nella cava di Laigh Dalmore a Stair, East Ayrshire, in Scozia. Guarda altre foto dei motori. Foto per gentile concessione di Roger Griffith

Quando il vapore era il re, ei motori a gas e diesel erano ancora agli inizi, i motori a bulbo caldo erano di gran moda. Potevano bruciare qualsiasi combustibile liquido combustibile, potevano funzionare senza l'accensione della batteria - a volte per giorni - ed erano efficienti, semplici e robusti. Per un agricoltore, un pescatore o un operatore di segheria, dove robustezza e affidabilità erano le chiavi per la sopravvivenza, un motore a bulbo caldo aveva tutto.

Ma non aveva tutto. Funzionava in una gamma ristretta di giri, da 50 a 300 circa, e quindi aveva un uso limitato. Era il migliore come motore fermo, anche se c'erano trattori che utilizzavano la tecnologia per muoversi, anche se lentamente. Il motore era difficile da avviare e difficile da andare avanti.

Eppure, nonostante queste sfide, i motori a bulbo caldo sono rimasti in uso negli anni '50 e negli anni '60 in alcune zone rurali profonde. Oggi i motori sono un pilastro per i collezionisti seri e rappresentano uno dei punti di riferimento storici nell'evoluzione dei motori a gas. La capacità del motore di funzionare con una serie di combustibili può persino aiutare gli ingegneri a produrre un motore moderno migliore per gestire un'ampia gamma di combustibili alternativi.

Continua a leggere per saperne di più su come funzionano i motori a bulbo caldo.

Contenuti

1. Farlo andare
2. Cura e alimentazione dei motori a bulbo caldo
3. Diventare una parte della storia

I motori a bulbo caldo condividono gli stessi componenti di base della stragrande maggioranza degli altri motori a combustione interna. La detonazione, o combustione di gas, spinge un pistone alloggiato all'interno di un cilindro. Il pistone è collegato a un volano tramite albero motore e biella. Ciò consente al motore di convertire l'energia termica (la combustione) in energia meccanica al volano. Il volano quindi aziona qualsiasi componente meccanico ad esso collegato.

A differenza dei motori a benzina e diesel, la combustione in un motore a bulbo caldo avviene in una camera separata denominata "bulbo caldo" o "vaporizzatore". Essenzialmente il bulbo caldo si estende orizzontalmente dalla parte anteriore del motore, solitamente più vicino al cilindro. La maggior parte delle lampadine calde assomigliava a un fungo rammendante. La lampadina contiene un piatto di metallo, quasi come un piattino per una tazza da tè, che riscalderebbe insieme alla lampadina.

Un ugello del carburante, di solito una piccola valvola con orifizio dosato, gocciolava carburante nel bulbo caldo. Il carburante colpirebbe la piastra metallica, vaporizzerebbe, si mescolerebbe con l'aria e prenderebbe fuoco. Uno stretto passaggio collegava la lampadina e il cilindro. I gas in espansione sparerebbero lungo il piccolo passaggio e sposterebbero il pistone nel cilindro.

I motori a gas utilizzano l'elettricità per accendere una candela e ruotare l'albero motore per far funzionare il motore. I motori a bulbo caldo non hanno questo lusso. In una giornata mite - circa 60 gradi Fahrenheit (15,6 gradi Celsius) - il bulbo deve essere riscaldato per un periodo compreso tra due e cinque minuti e fino a mezz'ora nelle giornate fredde o su motori più grandi. Questo calore iniziale, sviluppato con una fiamma ossidrica nei primi giorni e successivamente attraverso bobina e candele, vaporizza la prima carica di carburante.

Un operatore ha fatto girare manualmente il volano del motore, la parte più grande e più pesante dell'intero assemblaggio (spesso pesava centinaia di libbre anche sui piccoli motori), fino a quando il processo di combustione non era in corso e il motore era in funzione e funzionante.

Una volta che il motore fosse acceso e acceso, il calore della combustione avrebbe mantenuto il bulbo abbastanza caldo da continuare a vaporizzare il carburante e il motore sarebbe stato in gran parte autosufficiente. Tuttavia, se il carico sul motore è diminuito o è stato utilizzato in un ambiente molto freddo, il bulbo avrebbe bisogno di un riscaldamento periodico o addirittura costante. Sebbene apparentemente semplici e affidabili, i motori a bulbo caldo potevano essere capricciosi e avevano la loro giusta quota di stranezze e sfide. La pagina successiva discuterà alcuni di questi tratti.

Il primo motore a bulbo caldo

L'inventore britannico Herbert Akroyd Stuart ha stabilito l'idea del motore a bulbo caldo alla fine del 1800. I primi prototipi furono costruiti nel 1886. L'idea fu ripresa dai produttori di motori inglesi Richard Hornsby & Sons. La produzione dei motori iniziò nel 1891 come "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. Il motore Hornsby Akroyd era un modello a quattro tempi. Negli Stati Uniti due immigrati tedeschi, Meitz e Weiss, iniziarono la produzione di un bulbo caldo a due tempi con Joseph Giorno.

All'inizio del XX secolo i motori avevano raggiunto l'apice della popolarità e furono prodotti da centinaia di produttori. Questo era anche il periodo in cui la generazione di elettricità era in piena espansione e i motori venivano utilizzati per alimentare le dinamo. La Svezia era un grande utilizzatore dei motori (principalmente per i pescherecci), con più di 70 produttori, che alla fine si impossessarono di circa l'80% della quota di mercato entro il 1920.

Uno dei maggiori vantaggi dei motori a bulbo caldo era la loro capacità di utilizzare qualsiasi tipo di carburante grezzo. Fondamentalmente, se il carburante potesse fluire attraverso un tubo e se bruciasse, è probabile che un motore a bulbo caldo possa funzionare su di esso.

Questo aspetto della loro natura ha reso i motori popolari lungo tratti isolati di oleodotti, che offrivano una pronta fornitura di carburante non raffinato. Le macchine erano principalmente fisse, sebbene esistessero alcuni trattori antichi che utilizzavano motori a bulbo caldo per la propulsione. Come fonte di energia fissa, le macchine erano ideali per l'uso industriale, sia che gestissero un piccolo negozio o una piccola segheria, fornivano energia costante a un prezzo economico. Tuttavia, a causa della loro bassa potenza in base alle dimensioni - un trattore agricolo aveva bisogno di un motore a bulbo caldo di circa 20 litri per funzionare - i motori non sono stati utilizzati in applicazioni industriali più grandi come l'alimentazione di un mulino.

Preston Foster, curatore delle collezioni al Coolspring Power Museum e specialista professionista nel restauro di motori antichi, ha affermato che i motori a bulbo caldo erano ideali per il loro tempo e luogo, ma presentavano alcuni inconvenienti.

Ad esempio, i motori a bulbo caldo non funzionavano bene con combustibili più raffinati, come il gas o il diesel. "Era principalmente cherosene e altri combustibili meno raffinati", ha detto Foster.

Anche i motori, specialmente quelli a due tempi, erano inclini a correre all'indietro, a diventare sovraccarichi di carburante e funzionare quasi fuori controllo prima che il governatore potesse raggiungerlo. Foster ha affermato che i componenti del motore sono stati realizzati in un momento in cui la metallurgia e la lavorazione del motore erano relativamente grezze, le parti potevano rompersi facilmente e trovare sostituzioni era difficile.

Sui modelli a due tempi di fabbricazione americana il motore di tanto in tanto raccoglieva l'olio dal basamento per usarlo come carburante, privandosi della lubrificazione.

Sono stati questi inconvenienti, aggravati dai miglioramenti nella metallurgia e nella lavorazione, che hanno portato alla caduta del motore a bulbo caldo.

Hit o Miss

La fasatura dell'accensione nei motori a bulbo caldo è un affare da non perdere, da qui la necessità di un volano pesante. La sincronizzazione era generalmente stabilita dalla temperatura e dal carico del motore.

Prima del 1910 il carburante veniva iniettato nel vaporizzatore all'inizio della corsa di aspirazione. Ciò ha comportato che l'inizio della combustione non fosse sincronizzato con l'angolo dell'albero motore. Questo, a sua volta, significava che il motore avrebbe funzionato senza problemi solo a una serie di giri o sotto un tipo di carico. Aumentando il carico o i giri (i motori funzionavano al meglio tra 50 e 300 giri / min) aumenterebbe la temperatura del bulbo e diminuirebbe il tempo di accensione. Ciò ha portato alla pre-accensione e ai colpi mancati. Molti motori utilizzavano un gocciolamento d'acqua per raffreddare il vaporizzatore e arginare alcune delle peggiori pre-accensione.

Dopo il 1910 la tecnologia dei motori migliorò e iniziò a incorporare iniezione di carburante pressurizzata, pompe e erogazione precisa. Il tempismo è migliorato ei motori sono diventati più affidabili e anche un po 'più variabili.

Un motore a bulbo caldo a 2 cilindri da 70 cavalli costruito da W.H. Allen & Sons nel 1923. Il motore è in mostra all'Internal Fire Museum of Power, Tangygroes, Wales, UK. Foto per gentile concessione di J.Grover

All'inizio del XX secolo la maggior parte dei problemi con la lavorazione di motori a gas e diesel efficienti e potenti sono stati risolti. Gli ingegneri hanno anche risolto i problemi associati all'accensione a scintilla, all'accensione per compressione, ai tempi e alla regolazione della velocità e della potenza del motore. C'era anche una crescente accessibilità a combustibili più raffinati, e quindi più efficienti. Tutti questi fattori hanno portato alla lenta morte dei motori a bulbo caldo.

Considera la potenza dietro un motore a bulbo caldo. Sebbene siano stati costruiti abbastanza grandi da generare 60 cavalli, il loro rapporto di compressione è rimasto piccolo, circa 5 a 1. Anche un motore diesel grezzo poteva generare un rapporto di compressione di circa 15 a 1. Ciò significava più potenza e più coppia, il tutto in un più piccolo, pacchetto più conveniente.

I motori a bulbo caldo sono stati utilizzati in Scandinavia fino agli anni '30 e sono ancora visti, anche se raramente, sui battelli in Inghilterra. Tuttavia, per la maggior parte, i motori a bulbo caldo ora sono più curiosità che strumenti utili.

"È stata un'ottima fonte per il suo tempo e luogo", ha detto Foster, aggiungendo che i motori a bulbo caldo semplicemente non potevano tenere il passo con i cambiamenti nella tecnologia. "Penso che si possa dire che era l'anello mancante tra i primi motori e i motori moderni", ha detto.

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Altri ottimi link

• Forum di trattori antichi
• Coolspring Power Museum
• The Historical Engine Society
• Lo Stationary Engine Club of Sweden

fonti

• Foster, Preston. Curatore delle collezioni, Coolspring Power Museum. Intervista personale condotta il 2 marzo 2011.
• McArthur, Mike; "Restauro Meitz e Weiss." Collezionista di fattoria. Gennaio / febbraio 1987. (28 febbraio 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Fabbricante di utensili in pensione e restauratore di motori antichi. Intervista personale condotta il 3 marzo 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Diesel e altri motori a combustione interna". Collezionista di fattoria. Settembre / ottobre 1996. (28 febbraio 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx