Motoren voor kleine beweegkrachten. [1] De gasmotor Bisschop en de stoommotor Tyson. Uit: De Natuur, Populair Geïllustreerd Maandschrift, gewijd aan de natuurkundige wetenschappen en hare toepassingen. 15 Juli 1884 - 4e jaargang

Over de motoren voor kleine beweegkrachten komen reed in den tweeden jaargang van »de Natuur" een paar artikelen voor. De heetelucht-machines van Rennes, Lehman, Rider, Ericsson, Belou en Hock,1 en de watermotoren van Schmid en Dufort2 zijn daarin beschreven en voor het meerendeel afgebeeld. Daar deze werktuigen voor de kleinnijverheid van zoo groot belang zijn, zullen we dit onderwerp hier voortzetten met de beschrijving van eenige motoren, die door hun makers voor het in beweging brengen van naaimachines, draaibanken, enz. bestemd zijn. Het eerst verdient in aanmerking te komen de gasmotor van Bisschop. Wat gasmotoren zijn, is verklaard in het artikel over den gasmotor van Otto.3 Het moge herinnerd worden, dat bij deze werktuigen een mengsel van steenkolengas en lucht door een elektrische vonk of een brandende gasvlam wordt ontstoken; de hierdoor ontstaande ontploffing drijft den zuiger naar het andere einde van den cilinder.    Bij de eerste machines van dezen aard, die van Lenoir werd het lichtgas aan beide einden van den cilinder door een buis aangevoerd, terwijl een tweede buis, die de eerste omgaf, een tienmaal grootere hoeveelheid lucht aanbracht. Als de zuiger door de ontploffing van het mengsel naar het andere einde van den cilinder was gedreven, ontbrandde daar een zelfde gasmengsel, waardiir de zuiger naar zijn vroegeren stand werd teruggebracht. Evenals bij de gewone stoommachine van dubbele werking de stoom afwisselend voor en achter den zuiger wordt toegelaten, werkte hier een schuif om het gasmengsel beurtelings voor en achter den zuiger te leiden. De ontploffing werd verkregen door middel van een batterij van twee elementen Bunsen en een inductieklos van Ruhmkorff, welke een vonk gaf, die het gasmengsel op het goede oogenblik in brand stak. Om de sterke verhitting ten gevolge van de ontploffing onschadelijk te maken, was het noodzakelijk den cilinder door een koudwatercirculatie te omgeven.    De machine van Lenoir is tegenwoordig weinig of in het geheel niet meer in gebruik, zij is verdrongen door motoren van eenvoudiger inrichting, vooral door den motor Otto, die in zijn oorspronkelijke gedaante (1867) een bijzonder beknopten vorm had. Een staande kolom, die tevens tot ondersteuning van het geheele werktuig diende, vormde ook den cilinder, waarin een zuiger door het ontploffende gasmengsel naar boven werd gedreven. De schuif, die den toevoer van het gas en de lucht regelt, bevond zich aan den voet der kolom, het mengsel werd alleen aan de onderzijde toegelaten en ontstoken, zoodat de machine slechts van enkele werking was. De zuigerstang was getand en greep in op een rad, dat op de as van het vliegwiel stond; dit geschiedde echter alleen bij het neergaan van de zuigerstang. De schuif ontving haar beweging va\n twee excentrieken, zoodanig dat er geen toelating was, terwijl de zuiger zijn laagsten stand bereikte. Door de verkregen snelheid steeg de zuiger weder en dan drong het mengsel onder den zuiger binnen. Daar ontbrandde het door een vlam, die steeds onderhouden werd; de zuiger werd naar boven gedreven en, geholpen door zijn gewicht, daalde hij weder en dreef hij het verbrasnde gas door een afzonderlijke opening naar buiten.    Terwijl deze gasmotor vele verbeteringen onderging, tengevolge waarvan zijn gebruik vooral in de laatste jaren zeer is toegenomen, kwam een nieuwe motor van Bisschop te voorschijn, die den motor van Otto in eenvoud evenaarde en zelfs nog overtrof, zoodat hij bepaaldelijk voor zeer kleine beweegkrachten de voorkeur schijnt te verdienen.

Fig. 1. De gasmotor Bisschop.

Over het algemeen komt de inrichting van den motor Bisschop (fig. 1) overeen met den oorspronkelijken van Otto. Even als deze is hij van enkele werking, en vormt de holle staande kolom ook hier den cilinder, waarin de zuiger zich beweegt, maar in plaats van door een getande zuigerstang, heeft de overbrenging van beweging plaats door middel van een kruk met drijfstang. De verdeelingsschuif ontvangt haar beweging van een excentriek op de hoofdas, evenals bij een stoommachine. Het ontsteken van het mengsel geschiedt ook door een steeds aanwezige vlam. Van de twee voorkomende buizen dient de eene om het gas, de andere om de lucht aan te voeren.    Door Rouart en Mignon werd de buis, die het gas aanvoert, voorzien van een zak van kaoutchouk, om als regelaar van den gasaanvoer te dienen en om de schokken in de gasleiding te voorkomen, waardoor anders de gasvlammen, welke uit vertakkingen van de gemeenschappeljke gasbuis gevoed worden, aan sterke trillingen ten gevolge van de bewegingen van den zuiger, onderhevig zijn. Deze gaszak is dikwijls nog niet voldoende en dan moet men met behulp van een bijna gesloten kraantje, de voortplanting der trilling trachten te beletten.

Vooral bij den motor Lenoir deed zich dit bezwaar gelden, waarbij dikwijls nog vlammen op 40 meter afstand gedoofd werden, als een machine van één paardekracht in gebruik was.    Een koudwater-circulatie is bij den motor Bisschop niet noodig; de afkopeling van den cilinder wordt bewerkt door een bijzonderen vorm van het cilinderoppervlak, dat voorzien is van een aantal platte ribben, die te zamen een veel grooter uitstralingsoppervlak bezitten dan de cilinder alleen.    Vroeger moesten de motoren Bisschop, om in werking te kunnen komen, vooraf eenigen tijd, acht tot tien minuten verhit worden; bij de tegenwoordige, verbeterde constructie behoeft dit niet meer te geschieden door de veranderde inrichting, die aan den toestel is gegeven, waarin het gas wordt ontstoken.    De firma Buss, Sombart & Co. te Magdeburg (Friedrichstadt), welke den patent-gasmotor Bisschop vervaardigt, geeft nog verscheidene andere verbeteringen.    Zoo loopt de schuif niet meer in een aan den cilinder aangegoten stuk, maar vormt met de luchtklep een afzonderlijk deel, dat wel tegen den cilinder is vastgeschroefd, maar toch gemakkelijk afgenomen kan worden, als herstelling noodig is; door een eigenaardige samenstelling van de lucht- en de gasklep maakt de motor zoo weinig geruisch, dat hij op elke verdieping kan worden opgesteld; om de te sterke verhitting van den cilinder door de vlam te voorkomen, is boven deze een schoorsteentje aangebracht, waarin de vlam buiten den cilinder opstijgt; zuiger en schuif behoeven niet gesmeerd te worden, en eindelijk wordt nog om het lastige klemmen tot regeling van den gastoevoer te vermijden een gemakkelijk te behandelen toestel daarvoor toegevoegd.    Bij de grootere modellen van een halve tot één paardekracht wordt een zelfwerkende regulator afgeleverd, als de motor verscheidene werktuigen moet drijven, die dikwijls of plotseling een verschillenden arbeid vorderen. Deze regelaar verzekert den gelijkmatigen gang en vermindert nog eenigermate het gasverbruik.    Door de genoemde firma worden deze motoren geheel gemonteerd geleverd, zoodat de eerste de beste werkman het werktuig kan opstellen.    Naar hun grootte zijn zij van 1/10, 1/6, 1/4, 1/2 of 1 paardekracht.    De kleinste verbruikt ongeveer 0,5 kub. meter gas per uur en kost volgens een prijsopgaaf van 1881, 400 mark (240 gulden) de grootste vordert 1,8 kub. meter gas per uur en kost 1200 mark. Hierbij valt op te merken, dat met een sterkere gasdrukking de arbeid naar evenredigheid grooter en het gasverbruik geringer is.    Elke belangstellende kan alzoo naar den gasprijs berekenen, op hoeveel het gebruik van den motor Bisschop per uur komt te staan.    De voorwaarden aan welke een motor moet voldoen, die bij gebreke van eenige a\ndere geschikte beweegkracht den handenarbeid zal vervangen, schijnen door de eigenschappen van den motor Bisschop vrij wel vervuld.

Op een geheel andere wijze heeft de Amerikaan Tyson getracht ditzelfde vraagstuk op te lossen. Hij is teruggekeerd tot de pogingen, die reeds vroeger gedaan waren, om een stoomwerktuig vsn klein vermogen te verkrijgen door het tot geringer afmetingen terug te brengen. Het is echter duidelijk, dat langs dezen weg niet licht een voor iedereen bruikbare motor kan verkregen worden; een gewoon stoomwerktuig is niet gemakkelijk in werking te brengen en het eischt voortdurend onderhoud en toezicht, ten einde het gevaar te voorkomen, dat door een onbewaakte, sterke verhitting de ketel springt. Om deze bezwaren had men reeds lang van stoomwerktuigen voor kleine beweegkrachten afgezien en was men op de heetelucht- en de gasmotoren gekomen. Het is ook daarom niet onbelangrijk na te gaan, op welke wijze Tyson aan die bezwaren te gemoet wil komen. Fig. 2 stelt den motor Tyson in zijn geheel voor.

Fig. 2. De motor Tyson.

Fig. 3. De ketel van den motor Tyson.

Fig. 3 geeft een doorsnede van den ketel. Deze heeft een eigenaardige inrichting; hij bevat een lange, slangvormig gerolde buis, welke slechts een geringe hoeveelheid water kan bevatten en zoo geplaatst is, dat zij een dubbele circulatie toestaat aan de heete verbrandingsproducten. Bij de kleinste modellen wordt de ketel gestookt met gas of petroleum, bij de grootere geschiedt dit met cokes. De voor de verbranding noodige lucht komt boven aan den toestel binnen, en strijkt langs het buitenvlak van den ketel naar de ruimte L (fig. 3), waar zij zich, reeds warm, vermengt met den petroleumdamp of met het gas; de verbrandingsgassen stijgen in de ruimte LH op en dalen weder in de ruimte, gevormd door de wanden van den ketl en de slangvormige buis, om daarna door den schoorsteen, in fig. 3 links, te ontwijken.    Even als de ketels Field en Belleville heeft die van Tyson een groot verwarmingsoppervlak bij een klein volume en wordt de werking van dit verwarmingsoppervlak versterkt door de snelle vernieuwing der waterlagen,, die er mede in aanraking zijn, waardoor tevens de vorming van een neerslag wordt vermeden.    Er is aan den ketel geen manometer, alarmfluit of veiligheidsklep; de ketel behoort tot de zoogenaamd inexplosibele ketels, hij kan niet springen. Het is duidelijk, dat er in den strengen zin van he woord geen inexplosibele

stoomketel bestaat; in de praktijk evenwel heeten zoo alle ketels, in welke de hoeveelheid warm water en damp een zeer klein volume inneemt; ontstaat er soms een scheur in den ketelwand, dan ontsnapt wel de damp, maar daar het volume zeer klein is, daalt de spanning terstond aanmerkelijk en zal de ketel dus niet uiteenspringen. Is daarentegen het volume heet water onder sterke drukking groot, dan zal de spanning niet zoo snel kunnen verminderen bij het ontstaan van een scheur, zoodat de ketel onder voortdurende ontwikkeling van nieuwen damp zal kunnen springen, waarbij groote stukken ijzer op groote afstanden kunnen worden voortgeworpen; tevens zal het heete water onder de verminderde drukking oogeblikkelijk verdampen en een heeten dampkring om den ketel vormen. De inexplosibele ketel daarentegen zal wel kunnen barsten, maar dit zal geen groote ongelukken kunnen veroorzaken.

Het oorspronkelijke van den motor Tyson is gelegen in de voeding van den ketel. Als de beweging begint is de luchtkamer (fig. 4) bijkans geheel gevuld met water. De luchtpomp, in den aanvang door een kruk in werking gebracht, brengt in die luchtkamer een zekere drukking teweeg, later onderhouden door de werking van de machine zelf; het water wordt door deze drukking in den ketel geperst, waar het verdampt; de damp treedt in den motor, waar hij zijn arbeid verricht en wordt daarna gedeltelijk gecondenseerd, terwijl een ander gedeelte door den schoorsteen ontsnapt en dus de trekking bevordert.

Fig. 4. Schets van de inrichting.

Als de beweging door de werking van een eenvoudige kraan wordt opgeheven, dringt de damp, die in de slangvormige buis aanwezig is, het water naar de luchtkamer terug, de trekking vermindert en er wordt geen damp meer gevormd.    Wordt de machine weder in werking gesteld, dan begint ook de circulatie van den damp weder, de trekking wordt op nieuw versterkt en de werking gaat voort tot dat men haar doet ophouden.    De cilinder is oscilleerend; de ketel, de schoorsteen, de voedingspomp, de verdeeling, de cilinder, de hoofdas en het vliegwiel zijn alle in beknopten vorm op den condensor gereangschikt, zoodat het geheel tot geringe afmetingen is teruggebracht. In fig. 5 ziet men, hoe de motor Tyson, eenvoudig op een consôle geplaatst, een naaimachine drijft en in fig. 6 is hij voorgesteld, staande op een drievoet om een ventilator in beweging te houden, gelijk in warme landen tot luchtverversching dikwijls noodig is.

Fig. 5. De motor Tyson, een naaimachine drijvende.	Fig. 6. De motor Tyson, toegepast op een punkhas of ventilator.
Het afgebeelde, kleine model heeft een vermogen van 2,3 kilogrammeter per secunde, gelijkstaande met ongeveer 1/30 paardekracht, hetwelk voldoende is om vele machines van een kleinen weerstand in werking te houden. Er is ons niets bekend omtrent het al of niet voldoen van dezen motor aan het door zijn maker voorbestemde doel.    Een groot bezwaar tegen de invoering van dergelijke stoomwerktuigjes is, dat het toch stoomwerktuigen blijven en het gebruik van deze machines aan nuttige reglementen is gebonden, vooral met betrekking tot hun veiligheidstoestellen, welke nu juist bij deze vereenvoudigde werktuigjes in het geheel niet voorkomen. Hospitalier herinnert naar aanleiding hiervan aan het kleine stoomwerktuig, dat in 1872 door Fontaine was bedacht en op de Tentoonstelling te Weenen in 1873 en op die te Parijs in 1878 aanwezig was; de ketel werd daarin ook met gas verwarmd, welks drukking zelf den toevoer regelde en wel zoodanig, dat zij in geval van stoornis de aanvoerbuis geheel sloot en zoo het brandende gas uitdoofde. In weerwil van deze voorzorg kon de motor Fontaine het administratief verbod niet ontloopen en dit zou, zoo niet de eenige, dan toch de voornaamste hinderpaal geweest zijn tegen de toepassingen, voor welke deze toestel bestemd was.    Hetzelfde lot zou in vele landen ook den motor Tyson kunnen treffen al mocht het praktisch blijken, dat de goede eigenschappen, die Tyson aan zijn constructie toekent, werkelijk daaraan toekomen.
H.

1 De Natuur, Jaarg. II, blz. 163, 204. 2 De Natuur, Jaarg. II, blz. 235. 3 De Natuur, Jaarg. I, blz. 69, 123.

webdesign & copyright © 2001-2004 Eveline

→

↑