Эволюция безопасных шахтерских ламп Дэви
Прототипом первой безопасной лампы служит лампа Дэви, изображенная на рисунке слева и на фиг. 1. в которой медная сетка с мелкими отверстиями предупреждает возможность распространения пламени из внутреннего пространства лампы в атмосферу шахты. Данный эффект огнепреграждения, открытый английским химиком и физиком Гемфри Дэви (1778-1829) в 1815, основан на явлении гашения процесса горения в каналах, имеющих диаметр меньше определенного критического размера, через которые свободно проходит газо-паровоздушная смесь. При этом пламя, разделённое на множество потоков, распространяться не может.
Несмотря на все свои достоинства, лампа Дэви в первоначальном варианте обладала некоторыми недостатками. Например, при быстром движении или при падении пламя легко распространялось за пределы сетки. Сверх того она давала очень мало света, но была удобна для осмотра выработок перед работами с целью определения присутствия рудничного газа — он узнается по сильному ослаблению пламени лампы при перенесении ее из взрывчатой среды в атмосферу относительно чистого воздуха. Кроме того, это почти единственная лампа, которая в этих условиях не тухнет.
Вот на этом современном видео показаны разнообразные эксперименты с огнем и сеткой, подтверждающие эффект огнепреграждения. Например, сетка установленная в стеклянную трубку эффективно задерживает пламя на 2:50 или при задувании горючей смеси прямо внутрь лампы Дэви из сетки без стекла на 4:13, можно видеть, что пламя наружу не распространяется и остается внутри лампы.
Все последующие модификации ламп изобретенные другими инженерами и использующие огнепреградительную сетку, в той или иной степени, являлись лампой Дэви с различными конструктивными особенностями. Из довольно большого числа предложенных за всю историю безопасных ламп применимыми в реальной жизни оказались всего несколько штук, у остальных был существенный недостаток – чрезвычайная сложность конструкции.
Усовершенствованной версией лампы Дэви являлась лампа Кланни (Boty, Wolf'a, саарбрюкенская). В ней нижняя часть сетки была заменена стеклянным цилиндром, отчего она давала втрое больше света (около 1/3 норм. свечи). Лампа гасла сама при перенесении ее из среды с рудничным газом на чистый воздух, вследствие чего рабочий не мог вносить лампу во взрывчатую смесь несколько раз, и следовательно, в этом отношении она была безопаснее предыдущей. Она нередко гасла и при медленном внесении в гремучую смесь вследствие развивающихся при этом колебательных движений воздуха. При наклонении гасла реже других ламп.
Наибольшее распространение получила лампа Марсо (Marsaut lamp фр.) (фиг. 2). Вследствие того, что в лампе Марсо одна или несколько сеток окружены снаружи металлическим колпаком, защищающим пламя от действия наружных струй воздуха, а сетку от механических повреждений – эта лампа была еще более безопасна. К недостаткам ее относилась легкость потухания и возможность забыть надеть сетку, так как последней не видно снаружи. Современные, выпускаемые фирмой E. Thomas & Williams, Ltd. лампы, являются лампами Марсо в чистом виде с защитной сеткой и металлическим кожухом.
Фиг. 1. Фиг. 2.
Лампа Мюзелера (фиг. 3) отличалась от лампы Кланни наличием горизонтальной сетчатой диафрагмы, сквозь которую проходила суживающаяся кверху труба. При внесении в среду с большим содержанием газа пламя лампы заполняло всю нижнюю часть ее, и продукты горения, выходя через отверстия диафрагмы навстречу притоку свежего воздуха, нарушали правильную циркуляцию последнего, вследствие чего лампа тухла. Недостаток ее состоял в том, что она легко гасла даже при небольшом наклонении.
Лампа Фюма (фиг. 4) отличалась тем, что свежий воздух притекал снизу из-под стекла через ряд отверстий, закрытых сеткой.
Фиг. 3. Фиг. 4.
Удачно выбранными размерами в этой лампе были устранены недостатки, свойственные другим лампам подобной же системы, а именно быстрое потухание при раскачивании и прокаливании сетки. Лампу Фюма отличала еще та особенность, что при внесении в среду с большим содержанием газа в лампе развивались особые колебательные движения, которые, наконец, ее тушили. Лампа эта была способна гореть даже в горизонтальном положении. В лампах последней конструкции сетки окружены металлическим кожухом. По безопасности лампа Фюма не уступает двум предыдущим.
При лабораторных испытаниях безопасных ламп их помещают во взрывчатую смесь воздуха со светильным газом и воспроизводят условия, благоприятствующие проникновению пламени сквозь сетку. Следует, однако, заметить, что статистика несчастных случаев часто совершенно не соответствовала результатам подобных испытаний, и это объясняется тем, что последние всегда совершались над вполне исправными лампами; на практике же имелись другие условия. Так, по лабораторным опытам, лампа Мюзелера гораздо безопаснее лампы Кланни, по статистическим же данным безопасность их была почти одинакова. Для того чтобы рабочие не открывали лампы в руднике, употреблялись особые механические затворы, делающие это открывание рабочими невозможным.
Обладая большой степенью взрывобезопасности, современные безопасные лампы, однако, оставляют желать многого в смысле генерируемого ими количества света. Употребление растительного лампового масла имеет большое неудобство образования нагара, уменьшающего иногда более чем наполовину первоначальную силу света. Так, лампа Мюзелера дает через 5 минут горения 0,41 свечи, по истечении же 2-х часов всего лишь 0,16. Замена растительных масел минеральными представляет значительное улучшение в смысле постоянства силы света.
По материалам статьи "Рудничный газ" Энциклопедического словаря Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона "Рудничный газ" |
