Como funciona um motor de lâmpada quente

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Um motor de bulbo quente Petter (feito por Yeovil) na pedreira Laigh Dalmore em Stair, East Ayrshire, Escócia. Veja mais fotos de motores. Foto cortesia de Roger Griffith

Quando o vapor reinava e os motores a gás e a diesel ainda estavam em sua infância, os motores de bulbo quente estavam na moda. Eles podiam queimar qualquer combustível líquido, podiam funcionar sem ignição de bateria - às vezes por dias - e eram eficientes, simples e robustos. Para um fazendeiro, um pescador ou um operador de serraria, onde robustez e confiabilidade eram fundamentais para a sobrevivência, um motor de bulbo quente tinha tudo.

Mas não tinha tudo. Ele funcionava em uma faixa estreita de rpm, cerca de 50 a 300 e, portanto, tinha uso limitado. Era melhor como um motor estacionário, embora existissem tratores que usavam a tecnologia para se mover - embora lentamente. O motor estava difícil de ligar e difícil de continuar.

Mesmo assim, apesar desses desafios, os motores de bulbo quente permaneceram em uso durante os anos 1950 e 1960 em certas áreas rurais profundas. Hoje os motores são um pilar para colecionadores sérios e representam um dos marcos históricos na evolução dos motores a gás. A capacidade do motor de funcionar com diversos combustíveis pode até ajudar os engenheiros a fabricar um motor moderno e melhor para lidar com uma ampla gama de combustíveis alternativos.

Continue lendo para saber mais sobre como funcionam os motores de lâmpada quente.

Conteúdo
  1. Fazendo isso
  2. Cuidado e alimentação de motores de bulbo quente
  3. Tornando-se parte da história

Os motores de bulbo quente compartilham os mesmos componentes básicos que a grande maioria dos outros motores de combustão interna. A detonação, ou combustão de gases, empurra um pistão alojado dentro de um cilindro. O pistão é conectado a um volante por meio de um virabrequim e biela. Isso permite que o motor converta energia térmica (a combustão) em energia mecânica no volante. O volante então aciona qualquer componente mecânico conectado a ele.

Ao contrário dos motores a gasolina e diesel, a combustão em um motor de bulbo quente ocorre em uma câmara separada denominada "bulbo quente" ou "vaporizador". Essencialmente, o bulbo quente se estende horizontalmente para fora da frente do motor, geralmente próximo ao cilindro. A maioria das lâmpadas quentes parecia um cogumelo de cerzir. A lâmpada contém uma placa de metal, quase como um pires de xícara de chá, que aquece junto com a lâmpada.

Um bico de combustível, geralmente uma pequena válvula com orifício medido, pingava combustível no bulbo quente. O combustível atingia a placa de metal, vaporizava, se misturava com o ar e pegava fogo. Uma passagem estreita conectava a lâmpada e o cilindro. Os gases em expansão disparariam pela pequena passagem e moveriam o pistão no cilindro.

Os motores a gás usam eletricidade para acender uma vela de ignição e girar o virabrequim para fazer o motor funcionar. Os motores de bulbo quente não têm esse luxo. Em um dia ameno - cerca de 60 graus Fahrenheit (15,6 graus Celsius) - a lâmpada deve ser aquecida por cerca de dois a cinco minutos, e até meia hora em dias frios ou em motores maiores. Este calor inicial, desenvolvido com um maçarico nos primeiros dias e mais tarde através de bobinas e velas, vaporiza a primeira carga de combustível.

Um operador girou o volante do motor, a parte maior e mais pesada de todo o conjunto (muitas vezes pesando centenas de libras, mesmo em motores pequenos), manualmente até que o processo de combustão estivesse em andamento e o motor estivesse funcionando.

Assim que o motor estivesse ligado e funcionando, o calor da combustão manteria a lâmpada quente o suficiente para manter a vaporização do combustível, e o motor seria amplamente autossustentável. No entanto, se a carga do motor diminuísse, ou se fosse usado em um ambiente muito frio, a lâmpada precisaria de aquecimento periódico ou mesmo constante. Embora pareçam simples e confiáveis, os motores de lâmpada quente podem ser temperamentais e têm seu quinhão de peculiaridades e desafios. A próxima página discutirá algumas dessas características.

O primeiro motor de bulbo quente

O inventor britânico Herbert Akroyd Stuart estabeleceu a ideia do motor de bulbo quente no final do século XIX. Os primeiros protótipos foram construídos em 1886. A ideia foi retomada pelos fabricantes de motores ingleses Richard Hornsby & Sons. A produção dos motores começou em 1891 como "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. O motor Hornsby Akroyd era um modelo de quatro tempos. Nos Estados Unidos, dois imigrantes alemães, Meitz e Weiss, começaram a produção de uma lâmpada quente de dois tempos com Joseph Dia.

Na virada do século 20, os motores atingiram seu pico de popularidade e eram produzidos por centenas de fabricantes. Essa também foi a época em que a geração de eletricidade estava crescendo e os motores eram usados ​​para alimentar dínamos. A Suécia era um grande usuário dos motores (principalmente para barcos de pesca), com mais de 70 fabricantes, eventualmente conquistando cerca de 80 por cento da participação de mercado em 1920.

Uma das maiores vantagens dos motores de bulbo quente era sua capacidade de usar qualquer tipo de combustível bruto. Basicamente, se o combustível pudesse fluir através de um tubo e se queimasse, um motor de bulbo quente provavelmente funcionaria nele.

Esse aspecto de sua natureza tornou os motores populares ao longo de trechos isolados de oleodutos, que ofereciam um suprimento imediato de combustível não refinado. As máquinas eram basicamente estacionárias, embora houvesse alguns tratores antigos que usavam motores de bulbo quente para propulsão. Como uma fonte de energia estacionária, as máquinas eram ideais para uso industrial, seja operando uma pequena oficina ou uma pequena serraria, elas forneciam energia constante por um preço barato. No entanto, devido à sua baixa potência de saída - um trator agrícola precisava de um motor de bulbo quente de cerca de 20 litros para funcionar - os motores não eram usados ​​em aplicações industriais maiores, como alimentar uma usina.

Preston Foster, curador de coleções do Coolspring Power Museum e especialista profissional em restauração de motores antigos, disse que os motores de bulbo quente eram ideais para sua época e lugar, mas tinham algumas desvantagens.

Por exemplo, os motores de bulbo quente não funcionavam bem com combustíveis mais refinados, como gás ou diesel. "Era principalmente querosene e outros combustíveis menos refinados", disse Foster.

Os motores, especialmente os de dois tempos, também tendiam a funcionar para trás, ficando sobrecarregados com combustível e quase fora de controle antes que o governador pudesse alcançá-los. Foster disse que os componentes do motor foram feitos em uma época em que a metalurgia e a usinagem do motor eram relativamente rudes, as peças podiam quebrar facilmente e encontrar peças de reposição era difícil.

Nos modelos de dois tempos de fabricação americana, o motor ocasionalmente retirava óleo do cárter para usar como combustível, roubando a própria lubrificação.

Foram essas desvantagens, agravadas por melhorias na metalurgia e usinagem, que levaram à queda do motor de bulbo quente.

Acertar ou errar

O tempo de ignição em motores de bulbo quente é uma questão de acerto ou erro, daí a necessidade de um volante pesado. O tempo foi geralmente estabelecido pela temperatura do motor e carga.

Antes de 1910, o combustível era injetado no vaporizador no início do curso de admissão. Isso resultou no início da combustão fora de sincronia com o ângulo do virabrequim. Isso, por sua vez, significava que o motor só funcionaria suavemente em um conjunto de revoluções ou sob um tipo de carga. Aumentar a carga ou as rotações (os motores funcionam melhor entre 50 e 300 rpm) aumentaria a temperatura do bulbo e diminuiria o tempo de ignição. Isso levou à pré-ignição e à perda de cursos. Muitos motores usaram um gotejamento de água para resfriar o vaporizador e parar alguns dos piores problemas de pré-ignição.

Depois de 1910, a tecnologia do motor melhorou e começou a incorporar injeção de combustível pressurizada, bombas e entrega precisa. O tempo ficou melhor e os motores tornaram-se mais confiáveis ​​e um pouco mais variáveis ​​também.

Um motor de bulbo quente de 2 cilindros e 70 cavalos de potência construído por W.H. Allen & Sons em 1923. O motor está em exibição no Museu de Força do Fogo Interno, Tangygroes, País de Gales, Reino Unido. Foto cedida por J.Grover

No início do século 20, a maioria dos problemas com a usinagem de motores a gás e diesel potentes e eficientes foram resolvidos. Os engenheiros também resolveram os problemas associados à ignição por centelha, ignição por compressão, tempo e controle da velocidade e potência do motor. Havia também uma crescente acessibilidade a combustíveis mais refinados e, portanto, mais eficientes. Todos esses fatores levaram à morte lenta dos motores de bulbo quente.

Considere a potência por trás de um motor de bulbo quente. Embora tenham sido construídos grandes o suficiente para gerar 60 cavalos de potência, sua taxa de compressão permaneceu pequena, cerca de 5 para 1. Mesmo um motor diesel bruto poderia gerar uma razão de compressão de cerca de 15 para 1. Isso significava mais potência e mais torque, tudo em um menor pacote mais conveniente.

Os motores de bulbo quente foram usados ​​na Escandinávia até a década de 1930 e ainda são vistos, embora raramente, em barcos de canal na Inglaterra. No entanto, na maior parte, os motores de bulbo quente agora são mais curiosidades do que ferramentas úteis.

"Foi uma grande fonte para sua época e lugar", disse Foster, acrescentando motores de bulbo quente simplesmente não conseguia acompanhar as mudanças na tecnologia. "Eu acho que você poderia dizer que era o elo que faltava entre os primeiros motores e os motores modernos", disse ele.

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Mais ótimos links

  • Fórum de Tratores Antigos
  • Coolspring Power Museum
  • The Historical Engine Society
  • O Clube de Motores Estacionários da Suécia

Fontes

  • Foster, Preston. Curador de coleções, Coolspring Power Museum. Entrevista pessoal realizada em 2 de março de 2011.
  • McArthur, Mike; "Restauração de Meitz e Weiss." Coletor de Fazenda. Janeiro / fevereiro de 1987. (28 de fevereiro de 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
  • Seber, Harold. Fabricante de ferramentas aposentado e restaurador de motores antigos. Entrevista pessoal realizada em 3 de março de 2011.
  • Taubeneck, Walter A. "Diesel and Other Internal-Combustion Engines." Coletor de Fazenda. Setembro / outubro de 1996. (28 de fevereiro de 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx



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