TECHNIKATÖRTÉNET
Bánki Donát
(1859-1922)
Bánki Donát (1859-1922) korának egyik legjelentősebb gépészmérnöke, akadémikus, tanszékvezető egyetemi tanár, neves feltaláló, akinek szerteágazó tevékenysége és a különböző területeken elért eredményei szinte egyedülállóak. Igényes, kiegyensúlyozott környezetben nevelkedett egy bakonybánki körorvos hat gyermekének egyikeként. A családban uralkodó alaphangulatot áthatotta az 1848-49. évi vesztett szabadságharc felett érzett keserűség és az apa hazaszeretete. Bizonyára ennek is köszönhető, hogy később fia, a világhírűvé vált professzor ahelyett, hogy a jobb megélhetést és kutatási lehetőségeket kínáló zürichi Stodola professzor ajánlatát elfogadta volna, a kir. József Műegyetemen maradt tanítani, s a felkérést visszautasító válaszában hazafias kötelességére hivatkozott. Elemi és alsó-középiskolai oktatásban apja részesítette. A budapesti V. ker. főreáliskolában töltött középiskolai évek után a kir. József Műegyetemre iratkozott be gépészetet tanulni. Tanulmányait az 1880-81-es tanévben fejezte be, gépészmérnöki diplomáját azonban ma már nehezen magyarázhatóan csak 12 év múlva, 1893-ban szerezte meg.
A gázüzemű motorok iránti érdeklődése és a tárgykörben szerzett alapos elméleti ismeretei elismeréseképpen IV. éves hallgatóként tanársegédi állást kapott. Egyetemi tanulmányainak befejeztével, még 1881-ben az Államvasúti Gépgyárban kezdett dolgozni, ahonnan igen rövid idő múlva, 1882-ben a Ganz és Társa Vasöntő és Gépgyárhoz lépett át, ahol ettől az időponttól 1898-ig gépkonstruktőri, osztályvezetői, végül főmérnöki beosztásban dolgozott.
A Ganz-gyárban már kezdetben olyan nagy szaktudást és rátermettséget igénylő feladatokkal bízták meg, mint az akkor épülőfélben lévő elevátor felszerelésének befejezése és az ott szükségessé váló gabonaszállítók és daruk szerkesztése, vagy Mechwart András találmányának, a Mechwart-féle forgóekének a megszerkesztése. Ezek a szerkezetek a második világháborúban ugyan megsemmisültek, de addig kifogástalanul működtek. Bár figyelme ebben az időben más területek felé irányult, a gázmotorokkal kapcsolatos elképzeléseinek megvalósításáról nem tett le. Ezért, amikor tudomására jutott, hogy Csonka János, a József Műegyetem gépműhelyének vezetője gáz- és benzinmotorok szerkesztésével és gyártásával foglalkozik, csatlakozott hozzá, és együttes erővel láttak neki a motorok fejlesztésének. Nagy elméleti tudását és képzelőerejét hatékonyan egészítette ki Csonka János gyakorlati jártassága. Együttműködésükből számos szabadalom született: "Újítás gázgépeknél", "Újítás gáz- és petroleum-mótorokon" (1888), "Gáz- és petróleumkalapács" (1889), "Újítások petroleum-mótorokon" (a bejelentés napja 1893. február 11., de a találmány 1891-ben már rajzasztalon, és a bejelentés napján már kész szerkezetként létezett). Ez utóbbi szabadalomban fogalmazták meg a porlasztó működési elvét, ekképpen: "Gépünknél a táplálás petroleum szivattyú nélkül történik, amennyiben az egy-egy hengertöltéshez való petroleum mennyiségét a gépbe szívott levegő magával ragadja", s a megoldást "Petroleum mótor etetőkészüléke" címmel külön is szabadalmaztatták. A porlasztó ötletét a legenda szerint közös kísérletezésükből hazafelé tartva egy virágáruslánytól vették, aki a szájában tartott vékony csőbe levegőt fújva oszlatta permetté a virágjainak szánt vizet.
Ezzel megoldották a motor egyenetlen járásának és az üzemanyag-fogyasztás szabályozásának problémáját, amivel Benz és Daimler is küszködött, ráadásul a megoldás nem igényelt külön energiaforrást. Azzal, hogy az üzemanyagot egy kis tartályból juttatták a porlasztó segítségével a motorba, és a kis tartályban egy tűszelepet működtető úszó segítségével biztosították az üzemanyag állandó szintjét, megoldódott az üzemanyagtartályban lévő üzemanyag szintjétől függő adagolás problémája is. Túlzás nélkül állítható, hogy a Bánki és Csonka nevéhez fűződő "etetőkészülék", a ma karburátor néven ismert szerkezet feltalálása volt a legjelentősebb lépés a robbanómotorok történetében, a világ mégis részben a német Wilhelm Maybach ötleteként tartja számon, aki 1893. augusztus 17-én, tehát fél évvel a szerkezet létezése után adta be ötletét a párizsi szabadalmi hivatalban. Sem a Ganz-gyár, sem maguk a feltalálók nem tettek lépéseket elsőbbségük védelmében, így nem meglepő, hogy a szakirodalom és a tudománytörténet hármójukat egyaránt a karburátor megteremtőjének tekinti, akárcsak Daimlert és Benzt az autó megalkotóinak, akik ugyancsak egymástól függetlenül jutottak el szinte ugyanahhoz a megoldáshoz.
Szabadalmait tudományos kutatásaival támasztotta alá, és eredményeit tanulmányaiban tette közzé, melyek közül az egyik legjelentősebb, ebben az időszakban keletkezett dolgozata "A gázmotorok elmélete", melyben elsőként mondja ki, hogy a benzin- és olajmotorok hatásfoka vízbefecskendezéssel növelhető, illetve hogy valamely hőmotor melegkihasználása annál jobb, minél nagyobb a gázkeverék kompressziója az elégés előtt. A Magyar Mérnök- és Építész-Egylet ezért a dolgozatért Bánki Donátnak 1892-ben a Hollán-díjat második alkalommal is odaítélte (az elsőt még 1887-ben kapta "Bánki Donát szabadalmazott erőmérője" című publikációjáért).
A fenti elméleten alapuló egyik találmányánál, melyet "Nagy kompressziós explóziós mótorok keverékének hűtése korai gyújtások megakadályozására" (1898) címen szabadalmaztatott, a keverék idő előtti öngyúlásának a megakadályozására a keveréken kívül finoman porlasztott vizet szívat be egyidejűleg a hengerbe, ami a keletkezett hő egy részét lekötve a motor belsejében a hőfok jelentős csökkenését eredményezi, s ezzel a megoldás az öngyúlás megakadályozásán felül a motor indikált hatásfokát is jelentősen növeli. A megoldás kétütemű explóziós motoroknál való alkalmazását a " Vízbeföcskendező berendezés kétütemű explóziós mótorok számára" c. szabadalomban (1906) írta le, melynek lényege, hogy a keverék minél teljesebb nedvesítése érdekében a vízbefecskendezés nem közvetlenül a hengertérben, hanem a kompresszorban, vagy még előnyösebben az előtt történik.
Napjainkban, amikor a környezetszennyezés és az energiatakarékosság kérdése egyre inkább előtérbe kerül, a "vízbefecskendezés" kérdése ismételten élénken foglalkoztatja a szakembereket, bár ma a nedvesítés egy egészen más módjával, a víz-üzemanyag keverék hosszú távon stabil emulzióban tartásával remélik a Bánki-féle felismerés realizálását, a keverék tökéletes nedvesítését.
A keverék elégés előtti nyomásának és hőmérsékletének a növelését valósítja meg a "Segédkeverékkel dolgozó nyersolajmotor" c. szabadalma a szívóütem végén beszívott, és a kompressziólöket végén berobbantott segéd robbanókeverék révén.
A kompressziótér munkahengertől legtávolabb eső végében beszívott robbanókeverék robbanása révén a kompressziótérben lévő levegő nyomása és hőmérséklete nagymértékben megnő, így a megfelelő pillanatban befecskendezett olaj meggyullad és munkát kifejtve elég.
Segédkeverékkel dolgozó nyersolajmotor
a) dugattyú, b) munkahenger, c) kompressziótér, m) segédkeverék szelep, n) levegőszelep, o) kipufogószelep, g) olajbefecskendező, q) gyújtókészülék
Ma már legfeljebb a dízelmotorok indítási periódusában használnak ehhez hasonló megoldást, a megfelelő kompressziót a dugattyú segítségével hozzák létre, a korabeli körülmények mellett azonban csak ezzel a valóban szellemes megoldással volt biztosítható a megfelelő kompresszió, s bizonyítható az elmélet helyessége. Az 1910-ben bejelentett "Nyersolajmótor" c. szabadalma ennek a megoldásnak a továbbfejlesztett változata.
A századforduló táján már igen jelentős konstruktőri és tudományos munkásságra tekinthetett vissza, aminek elismeréseképpen az a megtiszteltetés érte, hogy 1898-ban meghívták a kir. József Műegyetem Gépszerkezeti Tanszékére tanárnak, és két évvel később, 1900-ban kinevezték a Hidraulika és Hidrogépek Tanszék tanszékvezető tanárának. Az ekkor már 40 éves Bánki Donát figyelme egészen új műszaki terület, a hidraulika felé fordult, s a Ganz-gyár gyakorlati szakembere az elméleti kutatómunkába vetette magát.
Végigkísérve ezen a területen végzett tevékenységét, elsőként a gőzturbinákkal kapcsolatos munkásságáról kell szólni. A század elején az egyre jobban elterjedő gőzturbinák érthetően felkeltették a minden iránt érdeklődő tudós figyelmét. A gőzturbinák veszteségeinek aprólékos vizsgálatával és kísérleti meghatározásával folyt bele a felmerülő elvi és gyakorlati kérdések megválaszolására irányuló munkába. Eredményeit rendszeresen publikálta hazai és külföldi szaklapokban. Mi sem mutatja jobban eredményességét, mint az e területen végzett kutatásai eredményeképpen 1905-ben megjelent "Gőzturbinák szerkesztési alapelvei" című összefoglaló munkája, melyben számítási modellt ad a szerkesztő kezébe a megfelelő gőzturbinatípus megválasztására, vagy az, hogy neve 1906-ban már neves külföldi szaklap, a "Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen" című műszaki folyóirat címlapján az állandó munkatársak között szerepel.
Ezzel egyidőben már a centrifugálszivattyúk tárgyköréből is egyre több tanulmánya jelenik meg itthon és külföldön, a kapcsolódó szivattyúszelepek szerkesztési elveit foglalja össze "Szivattyúventilek szerkesztése" c. tanulmányában (1904) a gyakorlati szerkesztő számára jól felhasználható módon. Eközben erősen foglalkoztatták hidraulikai alapkérdések, melyeket a kor olyan nagyságaival vitatott meg, mint Prandtl, Kaplan vagy Lorenz. Akadémiai székfoglaló előadását is e tárgykörben tartotta "Folyadékok mozgása hajlított csatornákban" címmel 1912-ben.
Ezen a területen végzett munkájának eredményeként 1916-ban megjelent "Energia-átalakulások folyadékokban" című, egyetemi előadásainak teljes elméleti anyagát feldolgozó műve a szakemberek véleménye szerint mind közül a legértékesebb.
Bár, amint látható, Bánki professzor mint a karburátor társfeltalálója és más, a motorok tökéletesítésével kapcsolatos egyéb felismeréseivel kitörölhetetlenül beírta a nevét az autógyártás történetébe, a világ figyelmét alkotásai közül leginkább a nevéhez fűződő kétszeres átömlésű szabadsugár turbina, a Bánki-turbina hívta fel. A Bánki-féle turbinát, a hidraulika területén végzett évtizedes munkájának e kétségkívül legjelentősebb alkotását 1917-ben szabadalmaztatta "Vízturbina a kerékdobon szabadon átfolyó vízsugárral" címen.
Bánki-féle turbina
Turbinája radiális be- és kiömlésű vízturbina, a kerékdobon szabadon átfolyó vízsugárral, mely kétszer szeli át a kerékkoszorút. A lapátok mindkétszer elterelik irányából és kényszerítik, hogy a koszorúnak energiáját leadja. A turbina lényeges ismérve, hogy töltése evolvensszerű vezető felületekkel történik, amelyek a vízsugarat úgy vezetik a kerékre, hogy annak minden "folyadékszála" közel ugyanazon szög alatt metszi a kerék kerületét.
Jogviták ezzel a szabadalmával kapcsolatban is támadtak. Anthony George Maldon Michell ausztráliai magánmérnök 1904-ben Angliában és 1906-ban Németországban is szabadalmat kapott egy szabadsugarú, radiális turbinára, melyben az áramlási viszonyok, valamint a lapátok kialakítása lényegében megegyezett Bánki megoldásával. A Michell-féle turbinák elterjedéséről azonban már 1919-ben sem sokat tudtak, míg a Bánki-féle turbinából 1925-ig körülbelül 3000 berendezést gyártottak és szereltek fel Európa-szerte.
A tudós a gépészmérnöki oktatást is forradalmasította, amikor bevezette a laboratóriumi gyakorlatokat és keresztülvitte egy kalorikus és hidraulikus laboratórium megépítését az új műegyetemi épületben. A laboratóriumban a hidraulikai és kalorikus gépek kísérleti bemutatásával alapozta meg a hallgatók gyakorlati képzését egy kitűnően összeállított program szerint, de gondot fordított arra is, hogy a laboratóriumban végzett kutatómunkába a tehetséges hallgatókat bevonja. Munkájának eredményeit, a tudományos felismerésein alapuló elméleti ismeretanyagot rendre beépítette az oktatási anyagba. Így került a század elején elterjedő gőzturbinák elmélete az előadások anyagába, vagy a "Hidrogépek, kompresszorok és gőzturbinák szerkezettaná"-val foglalkozó összefoglaló műve kézzel írott jegyzet formájában hallgatói kezébe, melynek sajtó alá rendezésére életében már nem kerülhetett sor.
A műszaki alkotások jogvédelmével élete során nem csak mint feltaláló állt kapcsolatban, foglalkoztatták a műszaki alkotások jogvédelmének aktuális kérdései is. "A szabadalmi bizottság jelentése és a szabadalmi törvényjavaslat" címmel 1894-ben megjelent írásában erélyesen utasította vissza A Magyar Mérnök- és Építész-Egylet Szabadalmi Bizottságának a találmányi szabadalmakról és a használati minták oltalmáról szóló törvényjavaslatról írt jelentését. A bizottság több ponton bírálta a javaslatot és azzal a váddal illette, hogy nem tartja kellőképpen szem előtt a hazai szempontokat. Javaslatai között szerepelt, hogy az újdonságot hazai iparunk és műszaki tudásunk szempontjából követeljék meg - ellentétben a törvényjavaslattal és a hatályos német és osztrák törvénnyel, melyek az újdonságot a külföld viszonylatában is megkövetelték. Bánki Donát a bizottság szinte valamennyi érvével vitába szállva rámutatott, hogy a javaslat törvényesítené a bitorlást, megsértve ezzel azt az elvet, hogy a szabadalom egyedül a feltalálót illeti meg, s abból a hibás tézisből indul ki, hogy a fejlettebb országok iparát a szabadalmak teremtették meg. 1910-től a szabadalmi tanács, majd a szabadalmi felsőbíróság ülnökeként a műszaki tulajdon védelmének gyakorlati munkájában is részt vett.
Életműve láttán feltehetjük a kérdést, vajon a világ különbözne-e a maitól, ha Bánki Donát nem élt volna? A válasz csak az lehet: talán, hiszen bizonyosan nem tudható, hogy felismerései nélkül a tudomány és a technika fejlődése milyen irányt vett volna, csak az sejthető, hogy a felmerült kérdésekre a válaszok előbb vagy utóbb, de megszülettek volna.
Felhasznált irodalom
Bánki Donát szabadalmai
A Magyar Mérnök- és Építész-Egylet Közlönye 1882/32
Schimanek Emil: Bánki Donát tudományos munkássága és alkotásai, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1954
Műszaki nagyjaink (szerkesztette Szőke Béla), Gépipari Tudományos Egyesület Kiadása, Budapest, 1983
Dr. Varga József: Bánki Donát élete és munkássága, BME Vízgépek Tanszékének Közleményei, 1988/61
Magyar találmányok sorsa, HVG 1997/39
Huszár Enikő