Benutzer:Chief tin cloud/Étienne Lenoir Erweiterung

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Étienne Lenoir

Jean-Joseph Étienne Lenoir (* 12. Januar 1822 in Mussy-la-Ville, Großherzogtum Luxemburg (seit 1839 Belgien); † 4. August 1900 in La Varenne-Saint-Hilaire, Teil von Saint-Maur-des-Fossés bei Paris, Frankreich) war ein Erfinder mit 80 Patenten und Geschäftsmann. Er entwickelte den ersten funktionstüchtigen Gasmotor. Lenoir war Ritter der Ehrenlegion und erhielt die französische Staatsbürgerschaft.

Jugend

Lenoir kam als drittes von acht Kindern in der 800 Seelen-Gemeinde Mussy-La-Ville in der Nähe von Virton zur Welt. Er scheint sich früh für einen technischen Beruf entschieden zu haben, eine entsprechende Ausbildung konnte sich seine Familie jedoch nicht leisten. Er verliess seine Heimat 1838 offenbar ohne Bedauern. Ueberliefert ist, dass er am Dorfausgang seine Schuhe wegwarf weil er keine Krume Erde mitnehmen wollte aus einem Land, das nicht verstünde, was er wolle. Zu Fuss ging er über Reims und Meaux nach Paris wo er im Sommer 1838 eintraf. Den Lebensunterhalt in dieser Zeit verdiente er sich durch Gelegenheitsarbeiten auf Bauernhöfen.

Erfindungen vor dem Gasmotor

Er fand eine Anstellung als Kellner in der Auberge de l’Aigle d’Or in der rue du Temple im 3. Arondissement, wo er auch wohnte. In seiner Freizeit las er und experimentierte im Keller der Herberge. Ein Emaillierer im Quartier stellte ihn als Arbeiter ein. Lenoir beschäftigte sich nun mit dem Problem, weisses Email mittels Oxidation herzustellen. Er fand eine Formel und erhielt 1847 sein erstes Patent darauf. Das Verfahren kam vor allem für die Herstellung von Zifferblättern zur Anwendung.

Lenoir interessierte sich auch für Elektrolyse und entwickelte ein spezielles Verfahren zum Versilbern oder Verkupfern kleiner, runder Gegenstände. Der Goldschmied Charles Christofle kaufte es ihm ab und empfahl ihm, es patentieren zu lassen. Dies erfolgte 1851. Christofle wandte das Verfahren bei der ornamentalen Ausgestaltung der Pariser Oper an.

Keinen Erfolg hatte Lenoir mit der Entwicklung eines elektromagnetischen Motors, jedoch folgten zwischen 1855 und 1857 mehre Patente zu völlig unterschiedlichen technischen Lösungen: im Eisenbahnbereich arbeitete er an elektrischen Signalen und Sicherheitssystemen wie Bremsen, er entwickelte einen Regler für Dynamos, erfand eine mechanische Knetmaschine, einen Wasserzähler sowie ein Verfahren zur Beschichtung von gläsernen Oberflächen. Vom Verkauf seiner Erfindungen konnte Lenoir mittlerweile leben. Zu dieser Zeit wohnte er am Boulevard du Prince-Eugène 139, 1870 umbenannt in Boulevard Voltaire.

Seit er über den Fardier des Nicholas Cugnot gelesen - und das Fahrzeug an der École Centrale des Arts et Manufactures gesehen hatte (wo es heute noch steht), überlegte er sich, wie eine solche Konstruktion besser ausgeführt werden könnte. Der Fardier war über 7 Meter lang, wog 4 Tonnen und hatte eine, dem Stand der Technik beim Bau entsprechend, ineffiziente Dampfmaschine als Antrieb. Die Bremse war ebenso ungenügend und der Steuermechanismus infolge der auf das gelenkte Vorderrad einwirkenden Kolben der Maschine schwerfällig: zusätzlich litt er unter dem Gewicht des direkt darüber angebrachten Heizkessels. Bei seinen zahlreichen Besuchen in der École Centrale lernte Lenoir den Eisenbahningenieur Alphonse Beau de Rochas kennen. Der als "schwierig" bekannte Rochas half Lenoir bei seinen Recherchen; 1862 erhielt er ein Patent auf einen Viertaktmotor, den er allerdings nie baute (Patent Nr. 52,593 vom 16. Januar 1862).

Der Gasmotor

Schema des Lenoir-Gasmotors

Lenoir-Gasmotor im Musée des arts et métiers in Paris

Verdichtungsloser, direkt wirkender Gas-Zweitaktmotor von Lenoir, 1861

Lenoir war davon überzeugt, dass das Potential der Dampfmaschine weitgehend ausgereizt war. Ausserdem sind die Nachteile offensichtlich: Die Maschine muss lange angeheizt werden ehe gearbeitet werden kann, und sie ist schwer. Die neue finanzielle Unabhängigkeit nutzte Lenoir um seinen eigenen Motor zu bauen. Er begann, kostenlose Vorlesungen an der École Centrale zu besuchen. Nach einigen Monaten begann er mit der Umsetzung in der mechanischen Werkstätte seines Freundes Hippolyte Auguste Marinoni (1823-1904) in der Rue de la Roquette im 11. Arrondissement. Marinoni, Sohn eines Polizeioffiziers und Erfinder einer Maschine zur Bearbeitung von Reis und Baumwolle, verdiente mit seiner Rotationsdruckmaschine ein Vermögen.

Funktionsweise

Der Durchbruch gelang 1858 mit einem Stationärmotor. Lenoir entwickelte den Einzylinder im Laufe des Jahres 1859 weiter zum ersten brauchbaren Gasmotor. Zu dessen Vorzügen gehörte es, dass die Energieversorgung direkt im Haus erfolgen konnte: Der Motor musste bloß an die städtische Gasversorgung angeschlossen werden. Ausserdem lief er sehr leise, hingegen war der Verbrauch hoch.

Die Konstruktion ist eine Kombination bereits bekannter Elemente mit eigener Erfindungsgabe und hat einige Aehnlichkeiten mit der Dampfmaschine. Anstatt den Brennstoff wie bei der Dampfmaschine ausserhalb zu produzieren und danach die Wärme in den Zylinder zu leiten, entsteht diese beim Gasmotor durch die Explosion im Inneren. Der Antrieb wirkt beim Lenoir'schen Motor (im Unterschied zum Flugkolbenmotor von Nikolaus Otto und Eugen Langen) direkt auf die Kurbelwelle. Lenoirs Motor arbeitet nach dem verdichtungslosen Zweitaktprinzip; eine Broschüre des Musée des Arts et Métiers bezeichnet das Triebwerk treffend als "Eintakter mit zwei Halbtakten" wobei Einlass und Verbrennung den ersten und der Ausstoss den zweiten Halbtakt bilden.

Ein Zündgemisch aus Leuchtgas und Luft treibt den Kolben an (dieser beruht auf einem Patent von Robert Street) und dieser wiederum das Schwungrad. Es wird mittels Flachschieber abwechselnd auf jede Seite des Kolbens geleitet sodass dieser analog dem Gasmotor von Philippe Lebon (1767-1804) in beide Richtungen arbeitet. Dabei wird durch die Bewegung des Kolbens gleichzeitig das im vorhergehenden Takt verbrannte Gas auf der anderen Seite ausgestoßen. Der Schieber wird über ein Exzenter von der Kurbelwelle angetrieben.

Das von Lenoir ausgedachte Zündsystem (von ihm "inflammateur" genannt) war innovativ und besteht aus zwei der von Robert Wilhelm Bunsen entwickelten galvanischen Elemente welche Niederspannung an einen Rühmkorff'schen Induktionsapparat (Induktionspule) weitergeben. Die von Lenoir entwickelte Zündkerze basiert auf einem von Isaac de Rivaz (1752-1828) entdeckten Prinzip. Sie besteht aus einem Mantelbolzen aus Kupfer der einen Stift aus Porzellan mit dem Zünddraht enthält. Auch den Zündverteiler dazu konstruierte Lenoir selber.

Wie auch bei Dampfmaschinen üblich, verwendete Lenoir einen Fliehkraftregler mit Kugeln um einen gleichmäßigen Lauf zu erreichen. Der Prototyp drehte mit 130 U/min, die Serienversion mit etwa 100 U/min. Ein solcher Motor wog etwa 100 kg und hatte einen Hubraum von etwa 2.5 Litern. Lenoir berechnete einen Verbrauch von 500 Liter Gas pro PS, tatsächlich liegt er bei über 3000 Liter.

Zu Lenoirs Innovationen gehören das Ventil im Zylinderkopf, der Kipphebel und das Zündsystem.

Im November 1859 meldete Lenoir den Motor zum Patent an. Zur feierliche Unterzeichnung des Dokuments am 23. Januar 1860, natürlich mit Demonstration, waren etwa 20 Personen eingeladen. Das für eine Gültigkeit von 15 Jahren ausgestellte Patent umfasst einen "Luftausdehnungsmotor durch Verbrennung von Gas" , datiert vom 24. Januar 1860 und trägt die Nummer 43624.

Schwächen

Der Lenoir-Motor hat drei konstruktive Schwächen: Zum ersten verbraucht der Motor sehr viel Treibstoff.

Zum zweiten ist der Wirkungsgrad von atmosphärischen Motoren physikalisch bedingt sehr schlecht; die Angaben liegen bei 3 bei 5 Prozent. Ein modernes Auto erreicht 30 Prozent.

Die dritte Schwäche liegt darin begründet, dass der Kolben beidseitig Explosionen ausgesetzt ist. Das führt zu sehr hohen Betriebstemperaturen und diese wiederum nach kurzer Zeit zum Risiko eines Kolbenklemmers. Benötigt wird eine sehr gute Wasserkühlung, trotzdem ist der Ölverbrauch sehr hoch.

Der Motor entwickelt viel Hitze und benötigt eine gute Wasserkühlung.

Auswertung

Einige Motoren entstanden zunächst bei Marinoni. Bereits 1859 suchte Lenoir Kapitalgeber. Mit dem Investor Gautier wurde die Société des Moteurs Lenoir mit Sitz am Boulevard de Sebastopol 101 gegründet. Kapitalisiert war die Gesellschaft mit FF 2 Mio. Die Produktionsstätte lag wie Marinonis Fabrik an der Rue de la Roquette; es ist unklar ob sie im gleichen Gebäude untergebracht war.

Die erste Serienmaschine mit einer Leistung von 4 PS (nach damaliger Berechnungsmethode) wurde im Mai 1860 an den Drehermeister Levêque an der Rue Rousselet 35 im 7. Arrondissement ausgeliefert; es handelte sich dabei eher um eine Propaganda-Aktion. In den folgenden Monaten verließen 380 Motoren mit 1 bis 4 PS das Werk.; bis 1864 liefen allein in Paris 130 Lenoir-Motoren. Der Motor wurde sehr wohlwollend aufgenommen. So erhielt er an der Weltausstellung 1862 in London eine Auszeichnung.

Ein Standard-Motor kostete zwischen FF 1100 und 2800. Es gab ihn mit ½, 1, 2 oder 3 PS und auf Sonderbestellung als Zweizylinder mit 4 PS.

Vorteilen wie der einfachen Installation, der sofortigen Einsatzfähigkeit ohne Vorheizen, der Zuverlässigkeit oder der Laufruhe standen Nachteile gegenüber; so gab es anfangs keine Motoren mit mehr als 4 PS Leistung und Kaufpreis wie Unterhaltskosten waren hoch Verwendung fanden sie oft in Handwerks- und kleinen Familienbetrieben wie Kleidermanufakturen, mechanischen Werkstätten (zum Antrieb von Werkbänken oder Druckereien.

Unter Lizenz wurden Lenoir-Motoren in Deutschland, Großbritannien, Deutschland und den USA hergestellt.

Boote

1861 brachte Lenoir einen 2 PS-Motor versuchsweise in einem Boot unter. Da Gas noch nicht mitgeführt werden konnte, musste er eine andere Treibstoffversorgung finden. Anstelle von Leuchtgas verwendete er Petroleum. lief. Dies wiederum machte eine Vorrichtung zur Gemischaufbereitung, also eine frühe Form des Vergasers, erforderlich.

1865 baute Lenoir für den Herausgeber der Zeitschrift Le Monde Illustré, Dalloz, einen 6 PS Motor in ein 12 Meter langes Boot. Der Besitzer nutzte es für Vergnügungsfahrten auf der Seine.

Hippomobile

→ Hauptartikel: Hippomobile

Eine Version des Motors mit 1½ PS, der ebenfalls unabhängig von der stationären Gasversorgung funktionierte, baute er 1863 in einen dreirädrigen, Hippomobile genannten Wagen ein, der somit das erste angetriebene Straßenfahrzeug abgab. Hier verwendete er einen Treibstoff auf Terpentin-Basis. Die "Karosserie" bestand aus einem hoch liegenden, rechteckigen Aufbau. Darunter gab es ein Holzabteil mit der Antriebstechnik.

Mit diesem Fahrzeug fuhr er die 18 km lange Strecke von seiner Werkstatt nach Joinville-le-Pont und zurück in etwa 3 Stunden. Das ergab einen Durchschnitt von 3 km/h inklusive Pausen. Die Information über die Fahrt stammt von Lenoir selbst, gilt aber als gesichert. Ein zweites Automobil entstand 1865 und wurde an den russischen Zaren Alexander II. verkauft. Keines der Fahrzeuge ist erhalten; das Hippomobile wurde im Deutsch-Französischen Krieg 1870-1871 zerstört.

Luftschiff

→ Hauptartikel: Paul Haenlein

Das Luftschiff "Aeolus" von Paul Haenlein (1872) mit einem Lenoir-Gasmotor.

Der deutsche Maschineningenieur Paul Haenlein arbeitete seit minderstens 1864 an einem halbstarren Luftschiff das er mit einem Gasmotor antreiben und dadurch lenkbar machen wollte. Das Gas dazu sollte der Hülle des Luftschiffs mittels Verteilerrohr entnommen werden; im gleichen Mass wie Gas verbraucht wurde sollte dieses durch Aufpumpen des Ballonetts mit Pressluft ausgeglichen werden. Darauf erhielt er am 1. April 1865 ein Patent. Die erste Fahrt sollte in Wiener Neustadt stattfinden, wurde aber kurzfristig nach Brünn verlegt. Sie war insofern erfolgreich, als das Lufschiff tatsächlich bis 20 Meter aufstieg und eine Geschwindigkeit von 18 km/h erreichte. Das stets von Soldaten gesicherte Fluggerät blieb aber untere seinen Möglichkeiten weil das Brünner Stadtgas 11 Prozent schwerer war als jenes von Wiener Neustadt, für welches das Luftschiff berechnet war. Damit wurde "Aeolus" 250 kg schwerer als vorgesehen.

Späteres Leben und weitere Erfindungen

Der Hype um den Gasmotor dauerte nur etwa fünf Jahre.

Auf der Weltausstellung 1867 in Paris konkurrierte Ottos und Langens neuartiger Flugkolbenmotor mit 14 Gasmotoren verschiedener Hersteller und setzte sich durch. Auch Lenoir räumte dessen Ueberlegenheit ein und nannte seine eigene Erfindung sogar "monströs unperfekt". Die meisten Lenoir-Motoren waren nach wenigen Jahren ausgemustert. Étienne Lenoir hatte die Rechte an seinem Gasmotor bereits 1863 an die Compagnie Parisienne du Gaz verkauft und arbeitete neben und nach dem Gasmotor an zahlreichen weiteren, sehr unterschiedlichen, Erfindungen.

So konstruierte er einen Apparat "zur telegraphischen Übermittlung von geschriebenen oder gezeichneten Dokumenten" welcher anlässlich der Belagerung von Paris (1870–1871) sogar militärisch genutzt wurde.

Weitere Arbeiten betrafen eine chemische Methode zum Gerben von Leder mit Ozon. Das Verfahren verkürzte der Gerbevorgang massiv und es war ausserdem für die Angestellten gesundheitsschonender.

Seinen Lebensabend verbrachte Lenoir in geruhsamem Wohlstand in seiner Wohnung an der Rue du Bac N° 114 im Stadtteil La Varenne-St- Hilaire im 7. Pariser Arrondissement. Von hier ging er oft zum Fliegenfischen an die nahe Seine, blieb aber aktiv und verfolgte die weitere Entwicklung des Verbrennungsmotors mit Interesse. Er erkannte die Ueberlegenheit des Viertaktmotors von Otto und arbeitete sogar selber an einer Viertakt-Version des Gasmotors, die er 1883 patentieren liess. Dieser wurde ab 1894 von Mignon & Rouart und der Compagnie Parisienne du Gaz " produziert. Den Wirkungsgrad verbesserte Lenoir auf 15 Prozent.

1886 entstand auch noch einmal ein Boot, das von einem solchen Motor angetrieben wurde.

Jean-Joseph Étienne Lenoir verschied in aller Stille am 4. August 1900. Er wurde auf dem Pariser Friedhof Père Lachaise beigesetzt.

Würdigung

Jean-Joseph Étienne Lenoir hat zwar weder den Explosions- noch den Gasmotor erfunden. Dennoch kommt diesem unter seinen 75 patentierten Erfindungen zweifellos die grösste Bedeutung zu. Lenoirs Verdienst ist es, einzelne Komponenten bekannter Konstruktionen sinnvoll angeordnet und mit grossem schöpferischen Elan um eigene Ideen erweitert zu haben. Ebenso zweifellos war seine Erfindung der erste wirklich einsatzfähige Gasmotor; als solcher wurde er industriell gefertigt und bildete eine zeitlang und für eine beschränkte Nutzungsart eine echte Alternative zur Dampfmaschine und legte eine der Grundlagen für serienmässig hergestellte Motorfahrzeuge zu Land, zu Wasser und in der Luft.

Gottlieb Daimler sah den Motor schon 1860 in Paris, ohne ihn zu beeindrucken. Lenoirs hat aber eine andere, eher unerwartete Auswirkung: Nicolaus Otto liess 1861 einen Lenoir-Motor nachbauen - und erkannte, dass er mit Spiritus besser laufen würde. Die Entwicklung eines zuverlässigen Vergasers zur Gemischaufbereitung benötigte viel Zeit; einer der Gründe dafür, dass Otto erst 1878 sein Patent erhielt. Es ist nicht ohne Ironie, dass Lenoir auch hier auf dem richtigen Weg war; seine mit Petroleum oder Terpentin betriebenen Fahrzeuge benötigten ebenfalls einen Vergaser...

1864 präsentierte Otto seinen Flugkolbenmotor vor. Auch dieser war unverdichtet. Es handelte sich dabei um einen weiteren logischen Schritt weg vom Dampfmaschinenbau. Die Explosion erfolgte nur noch auf einer Seite des Kolbens; die Antriebswelle regulierte nun die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung unabhängig von der Drehzahl des Schwungrades, was zu einer drastischen Reduktion des Treibstoffverbrauchs führte.

War das Hippomobile das erste "richtige" Auto? Im dem Sinne, dass es eine grössere Strecke aus eigener Kraft zurücklegen konnte - und das weitaus besser, als es der Fardier und andere frühere Konstruktionen konnten: Ja. Das sah offenbar auch der Automobile Club de France (ACF) so, der Lenoir am 16. Juli 1900 eine Plakette überreichte "in Anerkennung der großen Verdienste durch die Erfindung des Gasmotors und den Bau des ersten Automobils der Welt". Allerdings eignete sich der Gasmotor schlecht für mobile Anwendungen. vielleicht wäre die Entwicklung anders verlaufen wenn Gas damals schon hätte mitgeführt werden können. Es ist aber kein Zufall, dass Lenoir nur drei Boote und zwei Landfahrzeuge mit seinem Motor ausrüstete.

Nach ihm orientierte sich Nicolaus Otto bei der Entwicklung seines Viertaktmotors an diesem Gasmotor, der allein dadurch ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Automobil wurde.

Für den Experimentalphysiker Louis Leprince-Ringuet (1901-2000) war Lenoir "einer der 100 größten Erfinder aller Zeiten".

Der Fardier von Nicholas Cugnot (1771)

Originalmotoren Lenoirs sind im Deutschen Museum in München, in Köln, Wien, Prag und London ausgestellt; das erwähnte Musée des Art et Métiers in Paris besitzt zwei (von 1861 und 1862) sowie das Modell eines Lenoir-Viertakters und einen Lenoir-Telegraphen. Hier wird auch Cugnots Fardier präsentiert.

Ehrungen

• 1878: Prix Montyon des Institut de France für seine Methode zur Oberflächenbearbeitung von Glas
• 1880: Grand prix d’Argenteuil der Société d'encouragement à l'Industrie nationale für seine Methode zum Gerben von Leder
• 1881: Französische Staatsbürgerschaft
• 1881: Chevalier (Ritter) der Französischen Ehrenlegion wegen seiner Verdienste bei der Verteidigung von Paris (Fernmeldetechnik); zusammen mit der Staatsbürgerschaft
• 1900: Verdienstplakette des ACF
• Sonderbriefmarke Monaco €) 1.75 "150 Jahre Erfindung des Gasmotors"
• Sonderbriefmarke Belgien €) 4 + 1

Zu Lenoirs Ehren wurden einer Marmorstatue in Virton und ein Monument in Arlon errichtet - hier ist auch eine Strasse nach ihm benannt. Eine Marmorinschrift findet sich in Musée des Arts et Métiers, weitere Inschriften gibt es am Geburtshaus an der Grand rue und am Grundschulhaus in Mussy-La-Ville.

Literatur

• Richard v. Frankenberg / Marco Matteucci: Geschichte des Automobils (1973), Sigloch Service Edition, Künzelsau / STIG Torino; ohne ISBN

Weblinks

Commons: Étienne Lenoir – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Gasmotor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

klingt falsch

• Literatur von und über Chief tin cloud/Étienne Lenoir Erweiterung im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
• whoswho.de: Biografie Jean-Joseph Étienne Lenoir (1822-1900) (abgerufen am 16. Juli 2013)
• Revue de la Société d'Entraide des Membres de la Légion d'Honneur, Nr. 107, Mai 1990, S. 16-18: Biographie Jean-Joseph Étienne Lenoir (1822-1900) (französisch, PDF, 88 KiB) (abgerufen am 19. Juli 2013)
• wertpapiergeschichte.com: Lenoir (abgerufen am 19. Juli 2013)
• Musée des Arts et Métiers: Carnet Lenoir (Broschüre über den lenoir-Gasmotor; französisch, PDF) (abgerufen am 19. Juli 2013)
• inventors.about.com: The History of the Automobile / The Internal Combustion Engine and Early Gas-Powered Cars (englisch) (abgerufen am 16. Juli 2013)
• Lenoir-Motor bei youtube.com (französisch) (abgerufen am 16. Juli 2013)
• Lenoir-Motor bei youtube.com (französisch) (abgerufen am 17. Juli 2013)
• Engine Maturity, Efficiency, and Potential Improvements, Seite 7-8 (Englisch; PDF-Datei; 2,63 MB)
• histomobile.com: Moteur Lenoir (französisch) (abgerufen am 18. Juli 2013)
• Austro Classic Nr. 2, 2009, S. 58: Adolf Ezsöl: Paul Haenlein und sein Luftschiff "Aeoius" (abgerufen am 19. Juli 2013)