Varmluftmaskiner og gasmotorer

Der var mange svagheder ved dampteknologien. Det gjaldt navnlig for virksomheder med et mindre og uregelmæssigt kraftbehov. Dampmaskinerne udnyttede kun en lille del af kullenes energi, og specielt små dampmaskiner var forholdsvis dyre i anlæg og drift. Foruden selve maskinen krævedes kedel, fundering, skorsten og transmissioner. De kunne dårligt opstilles i etagerne og generede omgivelserne med støj og røg. Brand og eksplosionsfaren betød en øget brandforsikringspræmie og et stadig strengere offentligt tilsyn. Det tog en halv time at varme maskinen op, og under driften krævede den regelmæssig pasning, helst af en trænet fyrbøder. Ikke mindst de sidstnævnte omkostninger var en alvorlig belastning for virksomheder, der ikke havde brug for kraften hele dagen igennem. Teknikerne udfoldede derfor store bestræbelser på at finde frem til en mere velegnet motor for den mindre industri, så også denne sektor kunne drage nytte af de mange nye arbejdsmaskiner.

I første omgang tegnede varmluftmaskinerne til at være et lovende alternativ. Disse maskiner byggede på det simple princip, at luften udvider sig ved opvarmning. Omkring 1857 nåede svensk-amerikaneren John Ericsson frem til en brugbar konstruktion, der hurtigt bredte sig i USA og Europa. I 1859 opnåede Ericsson et 10-årigt patent for Danmark, Slesvig og Holsten, og året efter fik J. G. A. Eickhoff i København overdraget forvaltningen af patentet for Danmark. Eickhoff var storleverandør af maskiner til den grafiske industri, hvor de store hurtigpresser udgjorde et oplagt marked for en ny kraftmaskine. Allerede i 1860 fremstillede Eickhoff tre små caloriske maskiner på hver 0,4 hk til Bianco Luno og to andre københavnske bogtrykkerier. I 1862 øgede han produktionen til 6 maskiner af lidt større dimensioner på 1-2 hk, og samtidig udvidede han køberkredsen. Fabrikationen fortsatte de følgende år frem til 1876, men i en neddæmpet takt på 1-3 maskiner om året.

I 1872 arbejdede der 11 varmluftmaskiner med i alt 15 hk i dansk håndværk og industri, deraf de 5 med 8 hk i den egentlige industri.
Antallet af varmluftmaskiner var dog allerede stagnerende fra midten af 1860erne på et niveau på godt 10 virksomheder med omkring 15 hk. Varmluftmaskinernes begrænsede gennemslag tilskrives almindeligvis fremkomsten af de nye gasmaskiner. Da gasmaskinerne først kom i brug i Danmark i begyndelsen af 1870erne, var det i første omgang snarere svaghederne ved Ericssons konstruktion i forhold til dampmaskinen, der gjorde udslaget. Blandt ulemperne var en voldsom støj under gangen. Desuden gav de høje temperaturer på omkring 3000 problemer i form af hyppige reparationer. Særligt belastende for de mindre virksomheder var det, at varmluftmaskinerne ligesom dampmaskinerne krævede mindst en halv times opfyring før brugen, en regelmæssig smøring og et stadigt tilsyn med fyret. Støjgenerne blev afhjulpet af nye typer af varmluftmaskiner i 1870erne og 80erne, ligesom maskinerne fik en højere virkningsgrad. Hovedårsagen til at disse nye og bedre typer ikke vandt indpas, lå i konkurrencen fra de nye gasmotorer, der i flere henseender var mere fordelagtige for den mindre industri i byerne.
Gasmotorerne kom i løbet af perioden tilat stå som den lille industris vigtigste våben overfor storindustriens centralisation og den absorberende kapitals almagt. De små gasmaskiner gik på en eksplosiv blanding af lysgas og atmosfærisk luft. Sammenlignet med dampmaskinerne krævede de kun lidt pasning og var hurtige at sætte i gang og standse, så de alene brugte brændstof under selve driften. Desuden fordrede de ringe plads, kunne opstilles i etagerne og var uden eksplosionsfare og derfor fritaget for offentligt tilsyn. De tidligste konstruktioner havde dog så mange ulemper, at der gik en snes år, før gasmotorerne for alvor bredte sig i dansk industri.

Den første praktisk duelige gasmaskine blev konstrueret af franskmanden Étienne Lenoir omkring 1860. Det var en dobbeltvirkende motor, som havde en umiskendelig lighed med datidens højtryksdampmaskiner. Gas og luft blev skiftevis bragt til eksplosion på den ene
og den anden side af et stempel i en liggende cylinder. Allerede i 1865
bragte Anton Steenberg en lille Lenoir-maskine på ½ hk til København fra Paris, men Lenoir-maskiner har næppe fundet anvendelse i dansk industri. Deres væsentligste ulempe bestod i et meget betydeligt gasforbrug.

På Pariserudstillingen i 1867 mødte tyskerne N. A. Otto & E. Langen fra Deutz fra Køln frem med en væsensforskellig konstruktion, inspireret af lavtryksdampmaskinerne. Maskinen var enkeltvirkende med opretstående cylinder. Ved eksplosionen af gas- og luftblandingen røg det tunge stempel i vejret uden at udføre arbejde. Dette skete først under nedgangen, dels som følge af det frembragte undertryk, dels ved stemplets vægt. Motoren var et skrummel, men fik tildelt guldmedalje da det viste sig, at gasforbruget lå under halvdelen af tilsvarende Lenoir-maskiner. Også denne motor blev næsten umiddelbart omtalt i flere danske fagtidsskrifter, og efter et par års forløb begyndte den at optræde i dansk industri.

I 1870 anskaffede det største bogtrykkeri i provinsen, Fyns Stiftsbogtrykkeri i Odense, som den første virksomhed en Otto & Langen motor på 2 hk. Firmaets varmluftmaskine blev dog holdt i reserve i de første par år. Året efter fulgte kirurgisk instrumentmager Camillus Nyrop i København med en lille motor på 1 hk, og i 1875 arbejdede der mindst 9 gasmotorer i hovedstadens håndværk og industri, de fleste i bog- og stentrykkerier og formentlig alle importerede fra Tyskland.
Prisen for en Otto & Langen motor lå noget højere end for en dampmaskine og en Lenoir-motor. Maskinen kunne være vanskelig at opstille i de øvre etager, da den krævede et solidt fundament og en betydelig lofthøjde. Det største problem lå dog i, at maskinen larmede frygteligt, når den gik.

I 1876 lancerede fabrikken i Deutz en helt ny konstruktion, Ottos nye såkaldte lydløse motor, der betød en revolution af gasmotorfabrikationen. De dampmaskineinspirerede konstruktioner var her forladt og erstattet af en firetaktsmotor efter skemaet: Indsugning af gasblandingen, 2. komprimering af blandingen, 3. antænding og eksplosion,og 4. udstødning af forbrændingsprodukterne. Selve arbejdet foregik således kun i tredje takt, mens stemplet i anden takt foretog den vigtige komprimering af gasblandingen. Den nye konstruktion blev modtaget med begejstring i samtiden og blev grundformen for de fleste kommende gasmotorer og senere også for petroleums- og benzinmotorer.

Ottos nye motor havde en smule større gasforbrug end forgængeren. Til gengæld var den lydsvag, og dens mindre dimensioner og dens roligere gang betød, at den kunne opstilles i de øvre etager i beboelsesejendomme. Desuden var den noget billigere i anskaffelse. I Danmark forhandlede J. G. A. Eickhoff fra 1877 Ottos nye motor, og allerede det første år afsatte han 14 eksemplarer. I 1878 erhvervede han eneretten for Danmark til at fabrikere sådanne maskiner mod en patentafgift på 15 %, og samme år fremstillede virksomheden selv et par eksemplarer. Det følgende år udvidede firmaet produktionen til godt en halv snes motorer, og i årene frem til 1888 udgik der henved 200 motorer fra Eickhoffs fabrik. Den forbedrede konstruktion fremmede udbredelsen af gasmotorer. I 1882 arbejdede mindst 59 virksomheder i dansk håndværk og industri med gaskraft (tabel). Det drejede sig helt overvejende om små gasmaskiner fra 1-3 hk. De fleste gasdrevne virksomheder (60%) lå i København. Kun 9 af bedrifterne havde under 6 arbejdere, mens de øvrige 50 hørte til den mindre industri med bogtrykkerierne som det største afsætningsfelt.

Da Ottos patent udløb i slutningen af 1881, fik andre fabrikanter mulighed for at gå ind på dette lovende marked med supplerende forbedringer og ændrede udformninger. Fabrikken i Deutz udtog selv tre patenter på forskellige forbedringer i 1880erne, I samme tidsrum opnåede 9 danske tilsammen 14 patenter på gasmaskinekonstruktioner.
De fleste patenter drejede sig om andre typer af styringer og tændinger. Flere fabrikanter som A. F. Hammel i København, P. Jonasen i Horsens og senere i København samt F. Jensen i Horsens omsatte bestræbelserne i konkurrerende produktioner. Eickhoffs alvorligste hjemlige konkurrent blev Tuxen & Hammerich med værksteder i Nakskov og København, der i 1893 reklamerede med et lager på ca.40 gasmaskiner færdige eller under bygning. foruden de hjemlige fabrikanter arbejdede også flere udenlandske firmaer på dette marked som f.eks. Buss, Sombart & Co. og Crossley Brothers.

Danske gasmotorer fra 1880erne og begyndelsen af 1890erne. Variationer over Ottos nye motor.
Øverst t.v. og i midten to motorer fra J. G. A.
Eickhoff, t.h. en motor fra P. Jonasen. Nederst t.v.
A. F. Hammels gasmotor og t.h. to typer fra Tuxen & Hammerich. (IndustriTidende 1886-87 og Københavns vejviser 1887 og 1895).

Salget blev stimuleret af et kraftigt fald på gasmotorer. Eickhoff nedsatte prisen for en 2 hk liggende motor fra 2.250 kr. i 1880 til 1.475 kr. i midten af 1890erne, og for en motor på 4 hk fra 3.150 kr til 2.170 kr. Også brændstofleverandørerne, de danske gasværker, plejede deres nye, store kunde. Cand. Polyt. Joh. Howitz fra Københavns Gasværker holdt i 1880 et rosende foredrag om Ottos motor i Den Tekniske Forening, hvor Eickhoff fremviste en af sine maskiner i drift. På mere kontant vis søgte Københavns Gasværker at tiltrække nye kunder ved i 1880 at sænke prisen på gas til motorer fra 5 kr. til 4 kr. 1.000 kubikfod. Snart efter nedsatte gasværkerne i provinsen også prisen på “motorgas”.

Resultatet blev en stærk vækst i antallet af gasmaskiner fra begyndelsen af 1880erne. I 1897 havde gasmotorerne fundet vej til 651 håndværks- og industribedrifter, deraf 440 med i alt2.600 hk i den egentlige industri. Det vil sige mere end en ti dobling i forhold til 1882.
Geografisk var tyngdepunktet i 1897 flyttet til provinsen med 61% af de gasdrevne virksomheder. Desuden havde gasmotorerne bredt sig til stadigt flere brancher og til ca. 200 håndværksvirksomheder.

Tre pionerer. Dowson-gas, petroleumsmotorer og elmotorer.

Langt hen af vejen blev gasmotorerne således en succes fra 1880erne som den nye kraftmaskine med særlig appel til den lille industris behov.
Lysgasmaskinerne havde dog to alvorlige svagheder, der begrænsede deres udbredelse. Ved større maskiner og kraftforbrug blev lysgassen for dyr som brændstof. desuden var tilslutning til et gasværk en forudsætning for motorerne. I landdistrikterne og bl.a. for hundredevis af møllerier og mejerier var de små gasmotorer derfor uden for rækkevidde. Mod periodens slutning intensiverede teknikerne bestræbelserne på at overkomme disse to flaskehalse i form af nye kraftmaskiner som Dowson-gas anlæg, petroleumsmotorer og elektriske motorer.
Alle tre nåede dog knapt ud over pionerfasen i årene frem til 1896.
Skulle gassen anvendes i større kraftmaskiner, var det nødvendigt at gå bort fra den dyre lysgas og knytte eget gasudvindingsanlæg til maskinen. Så tidlig som i 1877 pegede cand. polyt. G.A. Hagemann på en løsning af dette problem i en artikel i Den Tekniske Forenings tidsskrift. Det blev dog englænderen E. Dowson, der som den første omkring 1880 byggede sådanne kraftanlæg i praksis. De lavere brændselsudgifter slog især igennem ved mellemstore anlæg fra 10-50 hk.

I Danmark begyndte Tuxen og Hammerich i 1885 at eksperimentere med Dowson-anlæg, og i 1890 afleverede firmaet det første eksemplar på 10 hk til Slagelse mekaniske Hampgarn-Spinderi og Rebslageri.
Snart fulgte nye anlæg bl.a. til Frederiksberg Papirfabrik (150) hk, og i 1897 reklamerede firmaet med Dowson-anlæg på tilsammen ca. 3.900, der var leveret eller i arbejde til ind- og udland. J. G. A. Eickhoff gik hurtigt ind med en konkurrerende produktion, men synes stort set at have koncentreret sig om gasmotorer af forskellig størrelse. Desuden optrådte det engelske moderfirma, The Dowson T. R. English Maskinforretning i København.

Hvis man antager, at samtlige anlæg på over 10 hk i 1897 var Dowson-anlæg, var der i løbet af blot 7 år blevet installeret 43 Dowson-værker med mellem 880-1.870 hk i dansk håndværk og industri.
Den traditionsrige dampmaskine stod tydeligvis her over for en farlig rival, tilmed på sit gamle kerneområde, de store og især de mellemstore kraftmaskiner. Derimod gav Dowson-gassen ikke nogen løsning på de mindre bedrifters kraftproblem i landdistrikterne. Dertil havde denfor mange fælles svagheder med dampmaskinen i form af stadig pasning og manglende økonomi ved kortvarig drift.

Særligt beregnet for mindre bedrifter i landdistrikterne var derimod Petroleumsmotorerne. Disse motorer havde en lignende konstruktion som gasmaskinerne, men krævede desuden en forstøver eller fordamper (karburator) til at bringe det flydende brændstof i luftformig tilstand. Denne forstøvning voldte problemer, og først i begyndelsen af 1890erne var petroleumsmotorerne udviklet i nogenlunde konkurrencedygtige former. Af petroleums- og benzinmotorernes tidlige historie i Danmark skal her blot nævnes, at guldsmed R. A. Christophersen fra Odense i 1871 fik et tiårigt patent på en simpel karburator, og at værkfører Hans Urban Johansen hos A. F. Hammel i København i slutningen af 1880erne byggede en af verdens første praktisk anvendelige bilmotorer.

Den første maskinfabrik, der gik ind i produktionen af motorer med flydende brændsel var Burmeister & Wain. Det skete på grundlag af tyskeren J. Spiels patenter fra 1886-87. Spiels motor svarede til Ottos konstruktion med tillæg af en lille petroleumspumpe og en forudgående opvarmning af luftblandingen ved hjælp af udstødningsvarmen. Denne kunne ikke gå på almindelig belysningspetroleum, men krævede den lettere petroleumsnafta (benzin). Efter en videreudvikling begyndte B & W at sælge den nye motor i 1888, men det dyrere brændstof gjorde det vanskeligt at konkurrere med de egentlige petroleumsmotorer, der anvendte billig belysningspetroleum.

I begyndelsen af 1890erne lancerede de to store gasmotorfabrikanter, J. G. A. Eichhoff og Tuxen & Hammerich, hver deres petroleumsmotor. Begge arbejdede i firetakt og var forsynet med en karburator.
Eickhoffs motor havde gløderør, men Tuxen & Hammerich benyttede elektrisk tænding. Dertil kom smedemester P. Jørgensen, København, der i 1893 byggede sin første firetakts “Dan” motor med glødehoved, som hurtigt blev en stor succes, især som hjælpemotor i fiskekuttere. Allerede i 1896 havde fabrikken leveret over 100 motorer.
Desuden solgte flere udenlandske fabrikker petroleumsmotorer på det danske marked. Blandt de mere kendte typer var Capitaine, Gnom, Meteor og Hornsby & Sons.

De fleste petroleumsmotorer blev afsat til landbruget og til mindre skibe. En del fandt også vej til dansk håndværk og industri. I 1897 benyttede 180 virksomheder petroleums- eller benzinmotorer med en samlet maskinstyrke på 852 hk. Omkring tre fjerdedele af disse bedrifter lå i landdistrikterne. Stærkest repræsenterede var møllerierne med 46 virksomheder og 331 hk. I den egentlige industri blev petroleumsmotorer kun benyttet af 53 virksomheder med tilsammen 248 hk. For dansk industri havde denne drivkraft således endnu kun ringe betydning.

Den tredje pioner fra begyndelsen af 1890erne var den elektriske motor. Allerede fra midten af det 19. århundrede var teknikere opmærksomme på elektricitetens muligheder som drivkraft. Så tidligt som i 1845 byggede danskeren Søren Hjort en simpel elektromotor. Mere skelsættende var, at han i 1854 konstruerede den tidligst kendte selvmagnetiserende dynamo. Nævneværdig betydning fik lysmaskinerne dog først efter, at belgieren Z. T. Gramme omkring 1870 havde udViklet en jævnstrømsdynamo med ringankerbevikling. Den første danske industrivirksomhed, der indførte elektrisk lys, var Burmeister & Wain, som i 1879 anskaffede en Gramme maskine fra Paris. I 1880 erne og begyndelsen af 90erne installerede en del større fabrikker og institutioner egne lysanlæg. Medvirkende til den voksende udbredelse var de nye glødelamper, som englænderen Joseph Swan og amerikaneren Thomas A. Edison omkring 1880 udviklede til en brugbar form.

Danske fabrikanter gik tidligt ind på dette felt. Omkring 1880 konstruerede C. P. Jûrgensen sammen med fysikeren L. V. Lorentz en ny dynamo, der fik guldmedalje på verdensudstillingen i Paris i 1882. Typen der var en videreudvikling af Grammes ringankerkonstruktion, blev fremstillet i et stort antal eksemplarer og dominerede i lang tid det danske marked. Fra midten af 1880erne fik C. V. Jûrgensen alvorlig konkurrence fra Kofoed & Hauberg i København, der i 1887 selv udviklede en forbedret Gramme maskine.

Selv om Grammes maskine allerede på udstillingen i Wien i 1873 trak en anden Gramme maskine, var interessen længe samlet om det elektriske lys. Så sent som i 1899 fastslog en af datidens danske eksperter, C. Juul, at anvendelsen af elektriske motorer kun havde en yderst ringe udbredelse i Europa, og i S. C. Borchs håndbog over kraftmaskiner fra 1890 omtales denne motor ikke. Som påpeget af C.
Juul var anlæggelsen af centrale kraftstationer en forudsætning for en videre udbredelse af elektriske motorer. De første offentlige elværker i Danmark kom i Lyngby i 1888, efterfulgt af Køge og Odense i 1891. I marts 1892 gik Københavns kommunes første elværk i drift, og i 1897 var antallet af offentlige elværker steget til 13 med tilsammen 2.722 hk. Heraf tegnede Københavns kommunes elværk sig alene for 1.642 hk.

Dermed begyndte elmotorerne at blive en realistisk mulighed for større dele af industrien. De nye motorer havde mange lovende egenskaber. Ligesom lysgasmaskinerne brugte de kun kraft under selve driften, men dertil kom, at de fyldte mindre og kunne placeres næsten hvor som helst. De krævede meget lidt pasning og var stort set uden støj-, røg- og lugtgener. De var også billige i anskaffelse, og selv meget Små motorer og vekslende belastninger gav få problemer. Forhandlere og fabrikanter af motorer søgte da også straks at opdyrke dette marked sammen med elværkerne. På udstillingen for maskiner til den lille industri i 1892 mødte Carl Dahl & Co. med to små amerikanske motorer, mens Den elektriske Centralstation viste to tyske motorer. Allerede det følgende år kunne fire danske virksomheder, C. P. Jûrgensen, Kofoed & Hauberg, Otzen & Thorstenson og Ridels efterflg., møde frem med egne fabrikationer på den stærkt besøgte udstilling for elektriske motorer i København. Baggrunden for, at danske fabrikker så hurtigt kunne gå ind i denne produktion, var, at firmaerne havde omkring 10 års erfaringer med de nært beslægtede elektriske lysanlæg.
Året efter i 1894 begyndte Ths. B. Thrige i Odense som den første fabrik i provinsen ligeledes at fremstille elmotorer.

Ved tællingen i 1897 havde 70 danske håndværks- og industrivirksomheder tilsammen 81 elektriske motorer med i alt 315 hk. Selv om tællingen muligvis har overset enkelte motorer bl.a. i fabrikker med eget elværk, viser tallene, at de elektriske motorer endnu havde en marginal betydning. De fleste, 60 med 278 hk, fandtes i den egentlige industri, og langt hovedparten arbejdede i københavnske virksomheder.

Fra:. Teknologiske forandringer i dansk industri 1870 – 1896 Odense
Universitetsforlag. Bind 4.