Лампа безопасности - Safety lamp

Современные противопожарные лампы, используемые в шахтах, производства Koehler

Безопасность лампа представляет собой любая из нескольких типов ламп , что обеспечивает освещение в угольных шахтах , и предназначено для работы в воздухе , которые могут содержать угольную пыль или газы, оба из которых являются потенциально горючими или взрывоопасными. До разработки эффективных электрических ламп в начале 1900-х годов горняки использовали пламенные лампы для освещения. Лампы открытого пламени могут воспламенить воспламеняющиеся газы, которые собираются в шахтах, вызывая взрывы; Предохранительные лампы были разработаны, чтобы заглушить пламя и предотвратить его возгорание в окружающей атмосфере. На горнодобывающих предприятиях заменены пламегасители на герметичные взрывозащищенные электрические фонари.

Фон

Сырье или газы

Горняки традиционно называют различные газы, встречающиеся во время горных работ, дамбами , от средне-нижненемецкого слова dampf (что означает « пар »). Заслонки - это различные смеси и исторические термины.

  • Firedamp  - Легковоспламеняющиеся смеси природного происхождения, в основном метан.
  • Blackdamp или Chokedamp  - Азот и углекислый газ без кислорода. Образуется при полном сгорании рудничного газа или возникает естественным путем. Уголь при контакте с воздухом будет медленно окисляться, и, если неиспользуемые выработки не вентилировать, могут образоваться очаги черной сырости. Внекоторых работах XIX векатакже называется азотным воздухом .
  • Whitedamp  - образуется в результате неполного сгорания угля или рудничного газа. Смесь может содержать значительное количество окиси углерода, которая является токсичной и потенциально взрывоопасной.
  • Stinkdamp  - естественный сероводород и другие газы. Сероводород очень токсичен, но его легко обнаружить по запаху. Другие газы, содержащиеся в нем, могут быть рудничным или черновым.
  • Afterdamp  - газ от взрыва рудничного газа или угольной пыли. Содержит различные пропорции blackdamp и whitedamp и поэтому является удушающим, токсичным или взрывоопасным, или любой их комбинацией. Afterdamp также может содержать вонь. Afterdamp может быть более серьезным убийцей после взрыва, чем сам взрыв.

Освещение открытым пламенем

До изобретения предохранительных ламп горняки использовали свечи с открытым пламенем. Это приводило к частым взрывам . Например, на одной шахте (Киллингворт) на северо-востоке Англии 10 шахтеров были убиты в 1806 году и 12 - в 1809 году. В 1812 году 90 мужчин и мальчиков были задушены или сожжены заживо в валочной яме возле Гейтсхеда и 22 - в шахте. следующий год.

Вуд 1853 описывает испытание шахты на рудничный газ. Свечу готовят путем обрезки и удаления лишнего жира. Его держат на расстоянии вытянутой руки на уровне пола в одной руке, а другой закрывает все, кроме кончика пламени. Когда свеча поднимается, ее наконечник наблюдается, и в неизменном состоянии атмосфера безопасна. Если, однако, наконечник становится голубовато-серым, увеличиваясь в высоту до тонкой вытянутой точки, становящейся более темно-синей, значит, присутствует рудничный газ. При обнаружении рудничного газа свечу опускают и принимают меры для проветривания помещения или преднамеренного зажигания рудничного газа после окончания смены. Мужчина продвигался вперед со свечой на конце палки. Он держал голову опущенной, чтобы позволить взрыву пройти над ним, но как только взрыв произошел, встал как можно более вертикально, чтобы избежать остаточной сырости. Официально известный как пожарный, его также называли кающимся или монахом из-за одежды с капюшоном, которую он носил для защиты. Защитная одежда была из шерсти или кожи и хорошо увлажнена. Как можно представить, эта процедура не всегда сохраняла жизнь человека, нанятого таким образом.

Когда они вошли в регулярное использование, барометры использовались, чтобы определить, было ли атмосферное давление низким, что могло привести к просачиванию большего количества рудничного газа из угольных пластов в шахтные галереи. Даже после появления аварийных ламп это все еще была важная информация, см. Trimdon Grange для получения подробной информации об аварии, в которой было задействовано давление.

Отсутствие хорошего освещения было основной причиной нистагма, вызывающего поражение глаз . Шахтерам, работающим на тонких пластах или при подрезке угля, приходилось лежать на боку в стесненных условиях. Кирка качнулась горизонтально до точки за макушкой. Чтобы видеть, куда они целятся (и требовались точные удары), глаза должны были напрягаться в том, что обычно было бы направлено вверх и немного в сторону. Это напряжение привело сначала к временному нистагму, а затем к стойкой инвалидности. Легкий нистагм исправится сам собой, если шахтер перестанет выполнять эту работу, но если его не лечить, он заставит человека отказаться от добычи. Более низкий уровень света, связанный с лампами безопасности, вызвал увеличение числа случаев нистагма.

Первые попытки безопасных ламп

Мельница Spedding в Немецком горном музее, Бохум, Земля Северный Рейн-Вестфалия, Германия

И на европейском континенте, и в Великобритании использовались сушеные рыбные шкуры. От них происходит слабая биолюминесценция (часто называемая фосфоресценцией). Еще одним безопасным источником освещения в шахтах были бутылки со светлячками.

Кремневые и сталелитейные заводы, введенные Карлайлом Спеддингом (1696-1755) до 1733 года, имели ограниченный успех. Пример сталелитейного завода Спеддинга можно увидеть в музее в Уайтхейвене, где Спеддинг был менеджером угольных шахт сэра Джеймса Лоутера, 4-го баронета . Стальной диск вращался с высокой скоростью кривошипно-шатунным механизмом. Если прижать кремень к диску, возникли искры и тусклый свет. Использовать эти мельницы было неудобно, и часто ими работал мальчик, единственной задачей которого было освещение группы горняков. Предполагалось, что у искр было недостаточно энергии для зажигания рудничного газа до серии взрывов на шахте Уолсенд в 1784 году; Дальнейший взрыв в июне 1785 года, в котором выжил оператор мельницы (Джон Селкирк), показал, что возгорание возможно.

В первой предохранительной лампе, изготовленной Уильямом Ридом Клэнни, использовалась пара сильфонов для прокачки воздуха через воду к свече, горящей в металлическом корпусе со стеклянным окном. Выхлопные газы выходили через воду. Лампа давала только слабый свет, хотя она была искробезопасной при условии, что ее держали в вертикальном положении. Он был тяжелым и неуклюжим и требовал, чтобы человек постоянно его перекачивал. Это не имело практического успеха, и Клэнни впоследствии изменил принцип работы более поздних ламп на свет ламп Дэви и Стивенсона.

Масляные лампы

Принцип работы

Лампы безопасности должны решать следующие проблемы:

  • Обеспечьте адекватный свет
  • Не вызывать взрывов
  • Предупредить об опасной атмосфере

Огонь требует для сжигания трех элементов: топлива, окислителя и тепла; треугольник огня . Удалите один элемент этого треугольника, и горение прекратится. Предохранительная лампа должна гарантировать, что треугольник огня сохраняется внутри лампы, но не выходит наружу.

  • Топливо  - внутри лампы находится топливо в виде масла, а снаружи - в виде рудничного газа или угольной пыли.
  • Окислитель  - окислитель находится вне лампы в виде воздуха. Конструкция лампы должна позволять окислителю проходить в лампу (и, следовательно, выходить выхлопным газам), иначе лампа погаснет.
  • Тепло  - тепло может переноситься выхлопными газами через теплопроводность и горение рудничной лампы, втянутой в лампу, проходя обратно по входному отверстию. Контроль передачи тепла - ключ к созданию успешной предохранительной лампы.

В лампе Geordie впускной и выпускной патрубки разделены. Ограничения на входе гарантируют, что через лампу проходит ровно столько воздуха, сколько требуется для горения. Высокий дымоход содержит отработавшие газы над пламенем. Если процентное содержание рудничного газа начинает расти, в воздухе становится меньше кислорода, и горение уменьшается или гаснет. У ранних ламп Geordie над дымоходом был простой медный колпачок с отверстиями, чтобы еще больше ограничить поток и гарантировать, что жизненно важный отработанный газ не уйдет слишком быстро. Более поздние конструкции использовали марлю для той же цели, а также в качестве барьера. Вход осуществляется через несколько тонких трубок (ранее) или через галерею (позже). В случае системы галереи воздух проходит через несколько небольших отверстий в галерею и через сетку к лампе. Обе трубки ограничивают поток и обеспечивают охлаждение любого обратного потока. В узких трубках фронт пламени движется медленнее (ключевое наблюдение Стивенсона) и позволяет трубам эффективно останавливать такой поток.

В системе Дэви марля окружает пламя и простирается на некоторое расстояние выше, образуя клетку. Все лампы, кроме самых первых ламп Дэви, имеют двойной слой в верхней части клетки. Поднимающиеся горячие газы охлаждаются сеткой, металл отводит тепло и сам охлаждается поступающим воздухом. Воздуху, поступающему в лампу, нет никаких ограничений, поэтому при попадании рудничного газа он будет гореть внутри самой лампы. Действительно, в опасной атмосфере лампа горит ярче, что является предупреждением для горняков о повышении уровня горючего газа. В конфигурации Clanny используется короткая стеклянная секция вокруг пламени с марлевым цилиндром над ней. Воздух втягивается и спускается внутрь стекла, проходя вверх через пламя в центре лампы.

Наружные кожухи светильников изготавливаются из латуни или луженой стали. Если лампа ударится о твердый кусок камня, может возникнуть искра, если использовать железо или нелуженную сталь.

История и развитие

Через несколько месяцев после демонстрации Клэнни своей первой лампы было объявлено о двух улучшенных конструкциях: одна от Джорджа Стефенсона , которая позже стала лампой Джорди , и лампа Дэви , изобретенная сэром Хэмфри Дэви . Впоследствии Clanny объединила аспекты обеих ламп и произвела предшественников всех современных масляных безопасных ламп.

Джордж Стефенсон происходил из семьи горняков и к 1804 году занял должность тормозного мастера на шахте Киллингворта. Он присутствовал при взрывах в яме 1806 и 1809 годов. К 1810 году он был механиком и отвечал за наземное и подземное оборудование. Яма представляла собой газовую яму, и Стефенсон возглавил работу по тушению пожара в 1814 году. В течение нескольких лет до 1815 года он экспериментировал с воздуходувками или трещинами, из которых выходил газ. Он рассудил, что лампа в дымоходе может создать достаточный восходящий поток, чтобы рудничный газ не проникал в дымоход. Дальнейшие наблюдения за скоростью фронтов пламени в трещинах и проходах привели его к созданию лампы с тонкими трубками, пропускающими воздух.

Сэру Хамфри Дэви было предложено рассмотреть проблемы с аварийной лампой после взрыва Феллинга. Предыдущие экспериментаторы неправильно использовали угольный газ (в основном окись углерода), полагая, что это то же самое, что и рудничный газ. Однако Дэви провел свои эксперименты с образцами рудничного газа, собранными из ям. Как химик-экспериментатор он знал, что пламя не проходит сквозь марлю; его эксперименты позволили ему определить правильный размер и тонкость рудничной лампы.

Дэви был награжден медалью Рамфорда и 1000 фунтов стерлингов Королевским обществом в 1816 году и премией в размере 2000 фунтов стерлингов от владельцев угольных шахт страны, которые также вручили Стивенсону 100 гиней (105 фунтов стерлингов). Однако комитет Ньюкасла также наградил Стивенсона призом в 1000 фунтов стерлингов, полученным по подписке. Доктор Клэнни был награжден медалью Королевского общества искусств в 1816 году.

И лампы Дэви и Стивенсона были хрупкими. Сетка в лампе Дэви ржавела во влажном воздухе угольной ямы и становилась небезопасной, в то время как стекло в лампе Стефенсона легко разбивалось и позволяло пламени воспламениться рудничным газом в шахте. Более поздние конструкции Стивенсона также включали марлевую сетку в качестве защиты от разбивания стекла. Разработки, в том числе лампы Grey, Mauceler и Marsaut, пытались решить эти проблемы за счет использования нескольких сетчатых цилиндров, но стекло оставалось проблемой до тех пор, пока не стало доступным закаленное стекло .

Если в лампе гаснет пламя, то угольщик снова испытывает искушение зажечь его. Некоторые открыли лампы, чтобы зажечь табачные трубки под землей. Обе эти практики были строго запрещены, так как они сводили на нет цель предохранительной лампы. Предполагалось, что горняк вернется в шахту для повторного зажигания, в оба конца до нескольких миль. Для мужчин, работающих сдельно, это означало потерю дохода (возможно, 10% от их дневной заработной платы), чего мужчины хотели избежать и поэтому пошли на риск. Начиная с середины века, и особенно после закона 1872 года, лампы должны были иметь механизм блокировки, который не позволял шахтеру открывать лампу. Существовали две схемы: либо требовался специальный инструмент, который держался у изголовья ямы, либо открывание лампы гасило пламя. Последний механизм можно увидеть в лампах Муселлера, Ландау и Ятса ниже. Такая лампа была известна как защитная лампа, термин, выбранный и использованный в качестве названия компании. Только по возвращении в банк светильник мог открыть лампу для доливки и обслуживания. Были разработаны различные механизмы блокировки; горняки, как правило, изобретательно находили способы их обойти. Предполагалось, что каждую банду людей будет сопровождать несколько дополнительных фонарей, но ограничение количества было очевидной экономией для владельцев ям.

Свет, испускаемый этими лампами, был слабым (особенно светом Дэви, где он проходил через марлю); действительно, в ранних лампах хуже, чем в свечах. Проблема не была решена до появления электрического освещения примерно в 1900 году и до появления в 1930 году ламп на шлемах с батарейным питанием. Плохое освещение стало еще одной причиной, по которой шахтеры пытались обойти замки.

В ранних лампах (Дэви, Джорди и Клэнни) марля подвергалась воздействию воздушных потоков. Вскоре было обнаружено, что поток воздуха может заставить пламя проходить через марлю. Пламя, играющее прямо на марле, нагревает ее быстрее, чем тепло может быть отведено, в конечном итоге воспламеняя газ за пределами лампы.

Следующая таблица составлена ​​из статьи Hunt 1879 : Предохранительные лампы:

Напольная лампа Скорость воздуха, при которой пламя проходит через марлю (фут / с) Время до взрыва (с) Количество ламп на 1 стандартную свечу Часы, чтобы сжечь 2 унции масла
Дэви 8 15 4,63 16
Клэнни 9 45 2,68 16,5
Джорди 11.2 28 год

После таких несчастных случаев, как Уоллсенд (1818 г.), Тримдон-Грейндж (1882 г.) и Бедфордская угольная шахта (1886 г.), лампы пришлось защитить от таких токов. В случае с «Дэви» была разработана «жестяная банка Дэви», которая имела металлический цилиндр с перфорацией в нижней части и стеклянное окошко для света из сетки. Лампы, производные от Clanny, имели металлический экран (обычно из луженого железа) в форме усеченного конуса, называемый крышкой, закрывающей сетку над стеклянным цилиндром. Важный принцип заключается в том, что на сетку не должен попадать постоянный ток воздуха. У щита был недостаток: он не позволял угольщику или помощнику проверять, что марля на месте и чиста. Поэтому лампы были сделаны так, чтобы их можно было осмотреть, а затем надеть и запереть капот.

Хронология развития

1730 ( 1730 )
Спеддинг изобретает сталелитейный завод.
9 июня 1785 г. ( 1785-06-09 )
Взрыв угольной шахты Уоллсенд . Вызвано мельницей Спеддинг.
25 мая 1812 г. ( 1812-05-25 )
Катастрофа с валкой ямы унесла жизни 92 человек. Это было последним стимулом для Стивенсона и (косвенно) Дэви начать свои исследования.
10 октября 1812 г. ( 1812-10-10 )
Серьезный взрыв (погибло 24 человека) на заводе Mill Pit в Херрингтоне недалеко от Сандерленда.
20 мая 1813 года ( 1813-05-20 )
Уильям Аллен представляет лампу Уильяма Рида Клэнни Лондонскому Королевскому обществу искусств . Оригинальная лампа была впоследствии усовершенствована и уменьшена в весе до 34 унций (960 г).
1 октября 1813 г. ( 1813-10-01 )
Учреждение «Общества предотвращения аварий на угольных шахтах», позднее известное как «Сандерлендское общество».
1815 г. ( 1815 )
Лампа Клэнни опробовала на Милл-Пит, Херрингтон, но оказалась непрактичной.
21 октября 1815 г. ( 1815-10-21 )
Масляная лампа (пламя закрыто стеклом, ограниченное проникновение воздуха через одну дроссельную трубку) доставлено Джорджу Стивенсону для испытаний по определению безопасного размера отверстия
3 ноября 1815 г. ( 1815-11-03 )
На «собрании угольной торговли» в Ньюкасл-апон-Тайн , Англия, зачитывается частное письмо сэра Хамфри Дэви, в котором сообщается о прогрессе в разработке предохранительной лампы. В письме Дэви упоминаются четыре различных возможных дизайна; ни один из них не предполагает окружения пламени проволочной сеткой; один (пламя, окруженное стеклом, ограниченное проникновение воздуха через трубки с малым диаметром) примерно соответствует второй конструкции Стивенсона.
4 ноября 1815 г. ( 1815-11-04 )
Стефенсон тестирует улучшенную лампу (доступ воздуха через три трубки малого диаметра, чтобы дать больше света) на шахте Киллингворта .
9 ноября 1815 г. ( 1815-11-09 )
На собрании Королевского общества в Лондоне Дэви представляет газету с описанием своей лампы.
30 ноября 1815 г. ( 1815-11-30 )
Дальнейшая усовершенствованная лампа протестирована Стефенсоном.
5 декабря 1815 г. ( 1815-12-05 )
Лампа Стивенсона продемонстрирована на заседании Философско-литературного общества Ньюкасла.
9 января 1816 г. ( 1816-01-09 )
Первое испытание лампы Дэви на шахте Хебберн .
1816 г. ( 1816 )
Дэви наградил Королевским обществом медаль Рамфорда и 1000 фунтов стерлингов (что эквивалентно 77 110 фунтам стерлингов в 2019 году) , награду за обслуживание пластин в размере 2000 фунтов стерлингов (что эквивалентно 154 220 фунтов стерлингов в 2019 году) от владельцев угольных шахт страны.
1816 г. ( 1816 )
Владельцы шахт также награждают Стивенсону 100 гиней (что эквивалентно 8 097 фунтам стерлингов в 2019 году).
1816 г. ( 1816 )
Клэнни был награжден медалью Королевского общества искусств в 1816 году.
1816 г. ( 1816 )
Комитет Ньюкасла открывает подписку, чтобы исправить несправедливость присуждения наград Королевского общества. 1000 фунтов стерлингов (что эквивалентно 77 110 фунтам стерлингов в 2019 году) присуждено Стивенсону.
1818 г. ( 1818 )
Лампы Дэви, как сообщается, используются во Фландрии.
5 августа 1818 г. ( 1818-08-05 )
Взрыв шахты Уолсенд, четверо убиты. Вызвано лампой Дэви (марля повреждена при падении)
1840 г. ( 1840 )
Матьё-Луи Мисселер выставил свою лампу в Бельгии.
1843 г. ( 1843 )
Комитет Саут-Шилдс заключает, что «ни одна лампа безопасности, какой бы изобретательной она ни была, не способна защитить огненные мины от взрыва, и что полагаться на нее - это фатальная ошибка» и что «голая лампа Дэви без полного защитного экрана. стекло или другой материал является наиболее опасным орудием и, несомненно, явилось причиной тех несчастных случаев на шахтах, против которых оно слишком уверенно и широко применяется ».
1852 г. ( 1852 )
Специальный комитет Палаты общин по авариям на угольных шахтах предупреждает, что «лампу Дэви или любую ее модификацию следует рассматривать скорее как приманку к опасности, чем как безупречное средство защиты».
1853 г. ( 1853 )
Николас Вуд , президент Института горных и механических инженеров Северной Англии , представляет результаты экспериментов с различными лампами, которые пришли к выводу, что Дэви безопасен, но имеет лишь небольшой «запас опасности».
8 декабря 1856 г. ( 1856-12-08 )
Взрыв в Яме Николсона, Рэйнтонские шахты. Один человек скончался от полученных травм через 12 дней после взрыва. Firedamp загорелся при испытании лампы Clanny с треснувшим стеклом. Инспектор осуждает Клэнни и рекомендует Стивенсона для света и Дэви для испытаний.
1859 г. ( 1859 )
Уильям Кларк - первый патент на электрическую лампу
1872 г. ( 1872 )
Закон о регулировании угольных шахт требовал запертых ламп при определенных обстоятельствах.
1881 г. ( 1881 )
Джозеф Свон представил свою первую электрическую лампу.
16 февраля 1882 г. ( 1882-02-16 )
Катастрофа на угольной шахте Тримдон-Грейндж , 69 мужчин и мальчиков убиты. Коронер, докладывающий Палате общин, постановил, что: «результат этого расследования является дополнительным доказательством, если требуются дополнительные доказательства, что лампа Дэви не обеспечивает никакой безопасности ... и что ее использование ... должно быть абсолютно обязательным. запрещенный".
1886 г. ( 1886 )
Королевская комиссия по несчастным случаям на шахтах проверила лампы и дала рекомендации.
1887 г. ( 1887 )
Закон о регулировании угольных шахт установил требования по строительству, исследованию и использованию.
1900 г. ( 1900 )
Электроосвещение в шахтах.
1911 г. ( 1911 )
Закон об угольных шахтах установил требования по проверке и использованию, в том числе электрических ламп.
1911 г. ( 1911 )
Правительство Великобритании предлагает приз за лучшую электрическую лампу.
1924 г. ( 1924 )
Комитет горняков по лампам провел испытания и дал рекомендации.
1930 г. ( 1930 )
Фонари для шлема с батарейным питанием.

Примеры ламп

Лампа Дэви

Лампа Дэви

В лампе Дэви стандартная масляная лампа окружена тонкой проволочной сеткой, верхняя часть которой закрыта двойным слоем марли.

Если в пламя втянуть рудничный газ, он загорится ярче и при правильных пропорциях может даже взорваться. Пламя, достигающее марли, не проходит, и поэтому атмосфера шахты не воспламеняется. Однако, если позволить пламени играть на марле в течение значительного периода времени, оно нагреется, иногда до красного каления. На данный момент он эффективен, но в опасном состоянии. Любое дальнейшее повышение температуры до белого каления воспламенит внешнюю атмосферу. Внезапный сквозняк вызовет локализованную горячую точку, и пламя пройдет сквозь нее. При осадке от 4 до 6 футов в секунду лампа становится небезопасной. В Уолсенде в 1818 году лампы горели докрасна (что указывало на значительный рудничный газ). Мальчик (Томас Эллиотт) был нанят, чтобы выносить горячие лампы на свежий воздух и приносить обратно прохладные. По какой-то причине он споткнулся; марля была повреждена, и поврежденная лампа вызвала взрыв. В Тримдон-Грейндж (1882 г.) падение крыши вызвало внезапный взрыв воздуха, и пламя прошло через марлю со смертельным исходом (69 человек погибли).

Плохие копии и опрометчивые «улучшения» были известны, но изменение размеров уменьшало либо освещение, либо безопасность. Плохое освещение по сравнению с Джорди или Клэнни в конечном итоге привело к тому, что Дэви стал рассматриваться как «не лампа, а как научный инструмент для определения наличия рудничного газа». В некоторых ямах продолжали использовать свечи для освещения, полагаясь на Дэви, чтобы предупредить людей, когда их тушить.

Лампа Стивенсона ("Джорди")

Ранняя форма лампы Стефенсона показана с лампой Дэви слева

В более ранних лампах Geordie масляная лампа окружена стеклом. Верх стакана имеет перфорированный медный колпачок с сетчатой ​​сеткой над ним. Стекло окружено перфорированной металлической трубкой для защиты. Воздух поступал через серию трубок в основании.

Более поздние версии использовали металлическую сетку вместо перфорированной металлической трубки для окружения и защиты стекла. Воздухозаборник производился через кольцевую камеру вокруг основания лампы (вместо прежних трубок), в которую воздух поступал через небольшие ( 1 / 20- дюймовые) отверстия, а затем проходил через марлю в лампу. Если стекло, окружающее лампу, было разбито, Джорди стал Дэви.

Достаточно сильный поток воздуха мог проходить через трубки (позже отверстия и галереи) и увеличивать пламя, в конечном итоге приводя к тому, что оно становилось раскаленным. Лампа становится небезопасной при токе от 8 до 12 футов в секунду, что примерно вдвое больше, чем у Дэви.

Лампа Purdy

Развитие лампы Geordie было Purdy. Входом служил камбуз с марлей, над стеклом находился дымоход с перфорированной медной крышкой и сеткой снаружи. Латунная трубка защищала верхние части, экранировала их и удерживала их на месте. Подпружиненный штифт скрепил все вместе. Штифт можно было высвободить только путем вакуумирования невыпадающего полого винта; не то, что голодающий по никотину шахтер мог сделать на угольном забое.

Улучшенная лампа Clanny

Клэнни отказался от насосов и свечей и разработал предохранительную лампу, сочетающую в себе черты Дэви и Джорди. Масляную лампу окружал стеклянный дымоход без вентиляции снизу. Над дымоходом - цилиндр из марли с двойным верхом. Воздух поступает сбоку, а отработанные газы выходят сверху. При наличии рудничного газа пламя усиливается. Пламя должно быть достаточно сильным при нормальном использовании, небольшое пламя позволяет замкнутому пространству заполниться смесью рудничного газа и воздуха, и последующая детонация может пройти через марлю. Более крупное пламя будет держать верхнюю часть наполненной сгоревшим газом. Clanny дает больше света, чем Davy, и его легче переносить на сквозняке. Однако Люптон отмечает, что он не превосходит его ни в каком другом отношении , особенно в качестве тестового прибора.

Стекло Clanny было защищено латунным кольцом большого диаметра, которое было трудно надежно затянуть. Если в конце трещины образовался осколок или какая-либо другая неровность, уплотнение может быть нарушено. Такой инцидент произошел в Николсоновском карьере в 1856 году с лампой, которую один надсмотрщик использовал для проверки рудничного газа. Инспектор шахты рекомендовал, чтобы для освещения использовались только лампы Stephenson, а для испытаний - лампы Davys. В частности, «сверхчеловекам ... чьи лампы в основном используются для обнаружения присутствия газа [ sic ], следует избегать таких [Clanny] ламп».

Лампа Муселлера

Лампа Муселлера (слева) и производная от Джорди

Лампа представляет собой модифицированный Clanny, разработанный бельгийцем Матье-Луи Муселером. Пламя окружено стеклянной трубкой, увенчанной цилиндром с марлевой крышкой. Воздух поступает сбоку над стеклом и стекает вниз к пламени, а затем поднимается и выходит в верхней части лампы. Пока это просто Clanny, но в Mauceler металлический дымоход, опирающийся на внутреннюю сетчатую полку, направляет продукты сгорания к верхней части лампы. Некоторые лампы Муселлера были снабжены механизмом, фиксирующим основание лампы. Отвернув фитиль, в конце концов освободилось основание, но к тому времени пламя погасло и стало безопасным.

Лампа была запатентована в 1840 году, а в 1864 году правительство Бельгии сделало этот тип лампы обязательным.

При наличии рудничного газа взрывоопасная смесь протягивается через две сетки (цилиндр и полку), сгорает и затем в дымоходе остаются только дымовые газы, а не взрывоопасная смесь. Подобно Клэнни и Дэви до него, он действует как индикатор рудничного газа, горящий ярче в его присутствии. Более поздние модели имели градуированные щиты, с помощью которых помощник мог определять концентрацию рудничного газа по усилению пламени. В то время как Clanny продолжит гореть, если положить его на бок, потенциально треснув стекло; Муселлер сам погаснет из-за прекращения конвекционных потоков. Лампа безопасна при токах до 15 футов в секунду.

Лампа Marsaut

Лампа Marsaut (справа), показывающая вариант с тройной сеткой

Лампа Marsaut представляет собой клэнни с несколькими сетками. Две или три сетки вставляются друг в друга, что повышает безопасность на сквозняке. Однако несколько сеток будут мешать потоку воздуха. Marsaut был одной из первых ламп, оснащенных экраном, на рисунке справа виден капот, окружающий сетку. Экранированная лампа Marsaut может выдерживать ток 30 футов в секунду.

Лампа Бейнбриджа

Bainbridge - это развитие отеля Stephenson. Конический стеклянный цилиндр окружает пламя, а над ним - латунная трубка. Верх трубки закрыт горизонтальной сеткой, прикрепленной к корпусу лампы небольшими перемычками для отвода тепла. Воздух поступает через ряд небольших отверстий, просверленных в нижнем латунном кольце, поддерживающем стекло.

Лампа Ландау

Предохранительная лампа шахтера, разработанная Ландау до 1878 года. Опубликована в приложении к словарю доктора Юре от 1879 года.

Лампа частично является развитием модели Geordie. Воздух попадает в кольцо у основания, которое защищено марлей или перфорированной пластиной. Воздух проходит по боковой стороне лампы, проходя через ряд отверстий, покрытых марлей, и входит в основание через еще один ряд отверстий, покрытых марлей. Любая попытка отвинтить основание приводит к тому, что рычаг (показанный на рисунке буквой f ) гасит пламя. Отверстия и проходы, покрытые сеткой, ограничивают поток, необходимый для горения, поэтому, если какая-либо часть кислорода заменяется рудничным газом, пламя гаснет из-за отсутствия окислителя.

В верхней части лампы используется дымоход, как в лампах Муселлера и Моргана. Поднимающиеся газы проходят вверх по дымоходу и проходят через сетку. Вверху дымохода выпуклый отражатель отводит газы наружу через несколько отверстий в дымоходе. Затем газы начинают подниматься по промежуточной трубе, прежде чем выйти через другую сетку. Наконец, газ проходит вниз между самым удаленным дымоходом и промежуточным дымоходом, выходя немного выше стекла. Таким образом, внешний дымоход фактически служит щитом.

Лампа Йейтса

Предохранительная лампа шахтера, разработанная г-ном Уильямом Йейтсом c. 1878 г., опубликовано в приложении 1879 г. к Словарю доктора Юре.

Лампа Yates - это разработка компании Clanny. Воздух поступает через нижнюю часть марлевого верха и выходит через верхнюю часть; нет дымохода. Однако нижняя стеклянная часть лампы претерпела некоторые изменения. Его заменяет посеребренный рефлектор с сильной линзой или мишенью для пропускания света. В результате было заявлено 20-кратное улучшение освещения по сравнению с Davy. Йейтс заявил, что «искушение выставить огонь, чтобы получить больше света, устранено».

База также содержала блокирующий механизм, гарантирующий, что фитиль будет опущен, а лампа гаснет при любой попытке открыть его.

Лампа была «намного дороже, чем лампы, обычно используемые в настоящее время, но г-н Йейтс заявляет, что экономия масла, вызванная ее использованием, окупит дополнительные расходы в течение одного года».

Эван Томас

Лампа, разработанная и изготовленная Эваном Томасом из Aberdare, похожа на экранированный Clanny, но за стеклом есть латунный цилиндр. Хорошо противостоит сквознякам, но пламя тусклое.

Морган

Морган - это нечто среднее между Мусэллером и Марсаутом. Это экранированная лампа с рядом дисков наверху, чтобы пропускать отработанные пары, и серией отверстий внизу экрана, чтобы пропускать воздух. Есть внутренний и внешний экран, так что воздух не может дуть прямо на марлю, но должен сначала пройдите через узкую камеру. Есть несколько сеток, как у Мерзаут, и есть внутренний дымоход, как у Муселлера. Нет никакой «полки», поддерживающей дымоход, вместо этого он висит на перевернутом конусе марли.

Morgan выдерживает воздушную скорость до 53 футов в секунду и «достаточно безопасен для всех практических целей» .

Клиффорд

У Клиффорда также есть двойной щит, но с гладкой плоской крышкой. Дымоход довольно узкий, сверху покрыт марлей. Внизу дымохода есть стеклянный колпак, закрывающий пламя. Дымоход поддерживается на марлевой полке. Воздух поступает через нижнюю часть внешнего экрана, через проход и в лампу через внутренний экран. Он проходит через марлю, затем проходит через пламя и поднимается по дымоходу. Вверху он выходит через марлю и верх двойного щита. Внутренний дымоход изготовлен из меди, покрытой легкоплавким металлом. Если лампа становится слишком горячей, металл плавится и закрывает отверстия для воздуха, тушая лампу.

Лампа прошла испытания и, по словам Луптона, «успешно выдержала все попытки взорвать ее со скоростью более 100 футов в секунду» .

Электрические лампы

Портативный электрический свет стал реальностью только после того, как вольфрамовые нити заменили углерод. Первым пионером был Джозеф Свон, который выставил свою первую лампу в Ньюкасл-апон-Тайн в 1881 году и улучшил лампы в последующие годы. Королевская комиссия по несчастным случаям на шахтах, созданная в 1881 году, провела обширные испытания всех типов ламп, и в окончательном отчете 1886 года отмечалось, что был достигнут значительный прогресс в производстве электрических ламп, дающих свет, превосходящий масляные лампы, и ожидаемый экономический эффект. и эффективные лампы скоро станут доступны. Оказалось, что это не так, и прогресс в достижении надежности и экономичности был медленным. Лампа Sussmann была представлена ​​в Великобритании в 1893 году, а после испытаний на угольной шахте Муртон в Дареме она стала широко используемой электрической лампой с 3000 или около того, по сообщениям компании, использовавшейся в 1900 году.Однако к 1910 году в производстве было всего 2055 электрических ламп всех типов. использование - около 0,25% от всех предохранительных ламп. В 1911 году анонимный владелец угольной шахты через британское правительство предложил приз в размере 1000 фунтов стерлингов (что эквивалентно 102 589 фунтов стерлингов в 2019 году) за лучшую лампу, соответствующую указанным требованиям. Всего было 195 записей. Победителем конкурса стал немецкий инженер с лампой CEAG, которая была ручной и обеспечивала вдвое большую яркость масляных ламп при сроке службы батареи 16 часов. Награды были вручены еще 8 лампам, которые соответствовали критериям судей. Ясно, что это стимулировало развитие, и в течение следующих нескольких лет произошло заметное увеличение использования электрических ламп, особенно CEAG, Gray-Sussmann и Oldham, так что к 1922 году в Великобритании их было 294 593 штуки.

В 1913 году Томас Эдисон выиграл медаль Ратемана за изобретение легкой аккумуляторной батареи, которую можно было носить на спине, и приводить в действие параболический отражатель, который можно было установить на шлем шахтера. После обширных испытаний к 1916 году в США использовалось 70 000 надежных конструкций.

Ранние электрические лампы в Британии были ручными, так как горняки привыкли к этому, а лампы для шлемов стали обычным явлением намного позже, чем в таких странах, как США, где лампы для шлемов (кепок) были нормой.

В настоящее время предохранительные лампы в основном электрические и традиционно устанавливаются на шлемах шахтеров (например, на лампах для пшеницы ) или на фарах Oldham , герметизированы, чтобы предотвратить проникновение газа в кожух и воспламенение от электрических искр.

Хотя ее использование в качестве источника света было заменено электрическим освещением, пламенная лампа по-прежнему использовалась в шахтах для обнаружения метана и черной влаги , хотя многие современные шахты теперь также используют для этой цели сложные электронные детекторы газа .

Как новый источник света, светодиоды имеют много преимуществ по сравнению с лампами безопасности, в том числе более длительное время свечения и меньшие потребности в энергии. В сочетании с новыми аккумуляторными технологиями, такими как литиевая батарея, она обеспечивает гораздо лучшую производительность при использовании защитных ламп. Он заменяет обычные лампы безопасности.

Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах (OMSHR), входящее в состав Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH) (который входит в состав Центров по контролю и профилактике заболеваний) в США, изучает преимущества светодиодных налобных фонарей. Проблема в горнодобывающей промышленности заключается в том, что средний возраст увеличивается: 43,3 года в 2013 году (в США), и с возрастом зрение ухудшается. Светодиодная технология физически прочнее лампы накаливания и имеет более длительный срок службы: 50 000 часов по сравнению с 1 000–3 000 часов. Увеличенный срок службы сокращает легкое обслуживание и сбои; по данным OMSHR, на шахтах США в год происходит в среднем 28 аварий, связанных с освещением. NIOSH спонсировал разработку систем цокольных ламп, которые, по их утверждениям, улучшают «способность пожилых людей обнаруживать опасности движения на 15% и опасности споткнуться на 23,7%, а дискомфортные блики уменьшаются на 45%». Обычные источники света сильно сфокусированы в луче, светодиодные лампы NIOSH предназначены для создания более широкого и рассеянного луча, который, как утверждается, улучшает восприятие объектов на 79,5%.

Смотрите также

использованная литература

Библиография

дальнейшее чтение

  • Институт горных инженеров и механиков Северной Англии, Мемориальная библиотека Николаса Вуда «Горняки безопасности: справочник по ресурсам» . 2016. Справочник по книгам, журналам, правительственным отчетам, архивным материалам и другим ресурсам по лампам в библиотеке института.
  • Барри, Д. Жезл науки: история британской лампы безопасности пламени . Бирмингем: Д. Барри Риск Менеджмент Лтд., 2006.
  • Барнард Т.Р. Предохранительные лампы горняков: их конструкция и уход . Лондон: Питман, 1936.
  • Галлоуэй, Р.Л. Летопись добычи угля и торговли углем. Первая серия. [к 1835 году] Лондон: Colliery Guardian, 1898 (перепечатано Newton Abbot: David and Charles, 1971); 420-439. Вторая серия. [1835-80] Лондон: Colliery Guardian, 1904 (перепечатано Newton Abbot: David and Charles, 1971), 304-324.
  • Hardwick, FW & O'Shea, LT Заметки по истории сделок с предохранительными лампами , Институт горных инженеров 51 1915-6, 548-724. История с 1813 по 1913 год с описанием и испытаниями многих типов ламп для Великобритании и других европейских стран.
  • James, FAJL Насколько велика дыра?: Проблемы практического применения науки в изобретении шахтерской предохранительной лампы Хамфри Дэви и Джорджем Стефенсоном в журналах « Транзакции позднего Регентства в Англии» , Общество Ньюкомена 75 (2) 2005, 175–227
  • Керр, Г. Л. Практическая добыча угля, пособие для менеджеров, младших менеджеров, инженеров угольных шахт и др. 5-е изд. Лондон: Гриффин, 1914. Глава XIV.
  • Похс, Х.А. Книга огня горняков: история создания человеком подземного света. Денвер: 1995. Это делается с акцентом на США.
  • Риммер, Д. и другие Клэнни, Стивенсон и Дэви: празднование двухсотлетия аварийных фонарей шахтеров . Общество шахтеров-коллекционеров ламп, 2015
  • Уотсон, У. Ф. Изобретение лампы безопасности для шахтеров: транзакции переоценки , Newcomen Society 70 (1) 1998-9, 135-141 «для разрешения спорных характеристик ламп Клэнни, Дэви и Стивенсона»

Внешние ссылки и сокращения