Herbert Akroyd-Stuart (28 de enero de 1864 - 19 de febrero de 1927) fue un inventor inglés conocido por su invención del motor de bulbo caliente o motor de petróleo pesado .
Akroyd-Stuart nació en Halifax , Yorkshire , pero vivió en Australia durante un período en sus primeros años. Fue educado en Newbury Grammar School (ahora St. Bartholomew's School ) y en Finsbury Technical College en Londres . Era hijo de Charles Stuart, fundador de Bletchley Iron and Tinplate Works, y se unió a su padre en el negocio en 1887. [1]
En 1885, Akroyd Stuart derramó accidentalmente aceite de parafina (queroseno) en una olla de estaño fundido . El aceite de parafina se vaporizó y se incendió al entrar en contacto con una lámpara de parafina . Esto le dio la idea de explorar la posibilidad de utilizar aceite de parafina (muy similar al diésel actual ) para un motor que, a diferencia de la gasolina, resultaba difícil de vaporizar en un carburador porque su volatilidad es insuficiente.
Su primer prototipo de motor se construyó en 1886. En 1890, en colaboración con Charles Richard Binney, presentó la patente 7146 para Richard Hornsby and Sons of Grantham , Lincolnshire , Inglaterra. La patente se tituló: "Mejoras en Motores Operados por Explosión de Mezclas de Vapor o Gas Combustible y Aire" . [2] Uno de esos motores se vendió a Newport Sanitary Authority, pero la relación de compresión era demasiado baja para arrancar en frío y necesitaba una cataplasma térmica para ponerlo en marcha. [3]
Los motores de Akroyd-Stuart fueron construidos a partir del 26 de junio de 1891 por Richard Hornsby and Sons como el motor de aceite patentado Hornsby Akroyd bajo licencia y se vendieron comercialmente por primera vez el 8 de julio de 1892. Fue el primer motor de combustión interna que utilizó un sistema de inyección de combustible presurizado . [4]
El motor Hornsby-Akroyd utilizaba una relación de compresión comparativamente baja, de modo que la temperatura del aire comprimido en la cámara de combustión al final de la carrera de compresión no era lo suficientemente alta como para iniciar la combustión. En cambio, la combustión tenía lugar en una cámara de combustión separada, el "vaporizador" (también llamado "bulbo caliente") montado en la culata del cilindro, en el que se rociaba el combustible. Estaba conectado al cilindro por un pasaje estrecho y se calentaba con el refrigerante del cilindro o con los gases de escape mientras estaba en marcha; Para el arranque se utilizó una llama externa, como un soplete. La autoignición se produjo por el contacto entre la mezcla de aire y combustible y las paredes calientes del vaporizador. [5] Al contraer la bombilla hasta un cuello muy estrecho donde se unía al cilindro, se creó un alto grado de turbulencia cuando los gases encendidos atravesaron el cuello hacia el cilindro, donde se completó la combustión. A medida que aumentaba la carga del motor, también aumentaba la temperatura del bulbo, provocando que se adelantara el período de encendido; Para contrarrestar la preignición, se goteó agua en la entrada de aire. [6]
Los motores de bulbo caliente se produjeron hasta finales de la década de 1920, a menudo llamados "semidiesel", aunque no eran tan eficientes como los motores de encendido por compresión. Tenían la ventaja de una relativa simplicidad, ya que no requerían el compresor de aire utilizado por los primeros motores diésel; El combustible se inyectaba mecánicamente (inyección sólida) cerca del inicio de la carrera de compresión, a una presión mucho más baja que la de los motores diésel. [5]
Richard Hornsby and Sons construyeron la primera locomotora de ferrocarril LACHESIS con motor de petróleo del mundo para el Royal Arsenal , Woolwich , Inglaterra, en 1896. También construyeron el primer automóvil propulsado por encendido por compresión.
Bolinder construyó motores similares en Suecia y algunos de ellos todavía sobreviven en los barcos del canal .
Los motores de bulbo caliente fueron construidos en los EE. UU. por la Compañía De La Vergne de la ciudad de Nueva York , más tarde la New York Refrigerating Company, que inventó el refrigerador moderno en 1930 y compró una licencia en 1893.
Tanto el motor diésel como el motor Akroyd utilizan el mismo tipo de combustible, aceite de petróleo , lo que ha dado lugar a una disputa sobre si el motor diésel se basa o no en el motor Akroyd. [7] A esto contribuyó aún más el hecho de que el principio de funcionamiento del motor diésel difiere del principio de funcionamiento que Rudolf Diesel describe en su ensayo Teoría y construcción de un motor térmico racional . El motor Akroyd fue el primer motor de combustión interna funcional que podía utilizar petróleo como combustible. [8] Estuvo operativo en 1891, seis años antes de que funcionara por primera vez el motor diésel. Sin embargo, después de que el motor diésel demostró su éxito, "motor diésel" se convirtió en sinónimo de un motor que funcionaba con cualquier tipo de aceite de petróleo. Los "motores de petróleo" que utilizaban el principio de funcionamiento Akroyd se denominaron "Semi-Diesel", y el nombre "Akroyd", que se había asociado con los motores de petróleo, cayó en desuso. Por lo tanto, Herbert Akroyd Stuart buscó reemplazar el término motor diésel por motor Akroyd a principios del siglo XX. [9]
Herbert Akroyd Stuart tenía dos patentes, la No. 7146 Mejoras en motores operados por la explosión de mezclas de vapor combustible o gas y aire , y la No. 15994. En la primera, el principio de funcionamiento del motor Akroyd se describe de la siguiente manera: "... en el punto deseado de esta carrera de compresión, el suministro de hidrocarburo líquido se fuerza, en forma de spray, hacia el vaporizador calentado, que casi instantáneamente lo convierte en gas...". De hecho, los primeros motores Akroyd funcionaban según este principio. [8] Rudolf Diesel tenía una patente sobre el proceso de combustión descrito en su ensayo (DRP 67207). El motor diésel no funciona según el proceso descrito en la patente de Akroyd ni según el proceso descrito en la patente DRP 67207. En cambio, funciona según un principio de funcionamiento diferente, también inventado por Rudolf Diesel (patentado en 1893, DRP 82168), razón por la cual Diesel es, de hecho, el inventor del motor Diesel. Sin embargo, Diesel nunca admitió que su motor funcionaba según un principio operativo "secreto" y afirmó que el motor Diesel funciona según el (imposible) proceso operativo descrito en la patente DRP 67207. [10]
La diferencia clave entre los motores Akroyd y Diesel es el encendido: en un motor Akroyd, un dispositivo de encendido, el llamado "bulbo caliente" o "vaporizador", enciende el combustible porque la compresión es demasiado baja para el encendido por compresión (< 300kPa). Por el contrario, un motor diésel no tiene dispositivos de encendido discretos. En cambio, el combustible se enciende debido al alto calor causado únicamente por la compresión del pistón dentro del cilindro (>3000 kPa). [11] Dado que una mayor compresión conduce a una mejor eficiencia, el motor Akroyd de menor presión consume ~ 80% más combustible que un motor diésel que realiza el mismo trabajo. [12]
En 1900 se mudó a Australia y fundó la empresa Sanders & Stuart con su hermano Charles. Murió el 19 de febrero de 1927 en Perth, Australia, de cáncer de garganta . Su cuerpo fue transportado de regreso a Inglaterra y enterrado en el cementerio All Souls en Boothtown , Halifax , Yorkshire. La Iglesia de Todas las Almas fue construida exclusivamente a expensas de su tío materno, Edward Akroyd.
La Universidad de Nottingham ha acogido la Conferencia en memoria de Akroyd-Stuart en años ocasionales en su memoria desde 1928. Una fue presentada por Sir Frank Whittle en 1946. Akroyd Stuart había trabajado con el profesor William Robinson a finales del siglo XIX, quien era profesor de ingeniería. de 1890 a 1924 en el University College Nottingham.
Akroyd-Stuart también dejó dinero a la Institución de Ingenieros Mecánicos , la Real Sociedad Aeronáutica y el Instituto de Ingeniería Marina , que proporcionaron sus respectivos Premios Akroyd-Stuart bianuales.