Titel: Newman's Verbesserung der Davy'schen Sicherheitslampe.
Autor: Newman, J.
Fundstelle: 1837, Band 64, Nr. LXX. (S. 344–350)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj064/ar064070

LXX. Ueber eine Verbesserung der Davy'schen Sicherheitslampe. Von Hrn. J. Newman in London.59)

Aus den Transactions of the Society of arts. Vol. LI. P. I. S. 56.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Die von dem berühmten Sir Humphry Davy erfundene Sicherheitslampe besteht bekanntlich aus einer Oehllampe, welche mit einem cylindrischen Gehäuse von beiläufig 5 1/2 Zoll Höhe und 11/2 Zoll im Durchmesser umgeben ist. Dieses Gehäuse ist aus Draht von 1/60 Zoll Dike so geflochten, daß die zwischen den Drahten befindlichen Maschen oder Räume Viereke bilden, deren Seiten dem Durchmesser der Drähte gleichkommen, und wovon also 30 auf einen Zoll gehen.

Wenn man diese Lampe in gewöhnlicher Luft anzündet, so wird der obere Theil ihres Gehäuses durch die Flamme erhizt; jene Lufttheilchen, die zugleich mit dem Oehldampfe die Flamme bilden, steigen als die heißesten und leichtesten durch das obere Ende des Gehäuses |345| empor, und werden durch einen durch die unteren Maschen eintretenden Strom kühlerer und mithin schwererer Theilchen ersezt. Die auf gleicher Höhe mit der Flamme stehenden Theilchen zeigen hiebei wahrscheinlich am wenigsten Thätigkeit. Die Flamme ist auf den über dem Dochte befindlichen Raum beschrankt, weil sich der erhizte Oehldampf wegen seiner größeren Leichtigkeit nicht mit jener atmosphärischen Luft, die noch nicht an den Docht gelangt ist, vermengen kann.

Enthält die in die Lampe eindringende atmosphärische Luft in gewissen Verhältnissen brennbare Gase beigemengt, so wird sich die Flamme des Dochtes in Folge der Verbrennung dieser Gase merklich vergrößern. Man möchte erwarten, daß sich unter diesen Umständen die Verbrennung nach allen Richtungen verbreiten müßte, und daß in dem Gehäuse sowohl der unter, als der über dem Dochte befindliche Raum mit Flamme erfüllt werden würde. Dieß ist jedoch keineswegs der Fall, wenn das Gehäuse die gehörige Höhe hat; denn je heißer der obere Theil desselben wird, um so rascher entweicht der verbrannte Dunst, und um so rascher dringt der kalte Luftstrom durch die unteren Maschen: so zwar, daß dessen Theile über das Niveau des Dochtes emporgestiegen sind, bevor sie noch bis zum Verbrennungspunkte erhizt wurden.

Wenn jedoch die Menge der in der Luft enthaltenen brennbaren Gase steigt, so wird der ganze obere Theil des Drahtgehäuses mit Flamme erfüllt, und der Draht selbst kommt endlich daselbst zum Glühen. Dessen ungeachtet kann aber die Lampe immer noch mit aller Sicherheit in eine explosionsfähige Atmosphäre gebracht werden, indem der Draht, vergleichsweise gesprochen, immer noch kühl genug ist, um die Temperatur der entzündeten Theilchen auf ihrem Durchgange durch die Maschen des Drahtgitters so weit abzukühlen, daß sie die außer der Lampe befindlichen Theilchen nicht in Brand zu steken im Stande sind. Der Grund hievon liegt in der schnellen Abkühlung des Eisens, indem es die Hize, die ihm fortwährend von dem in Brand stehenden Gase mitgetheilt wird, so rasch durch Ausstrahlung verliert, daß sich diese Hize unter gewöhnlichen Umständen nicht bis zu einem Gefahr drohenden Maaße ansammeln kann.

Es erhellt jedoch, daß dieß von einem gewissen Verhältnisse zwischen dem Volumen der Flamme in dem Gehäuse und zwischen der Dike des Drahtes und der Weite der Maschen abhängt. Das Volumen der Flamme ist selbst wieder durch die Größe des Gehäuses, in welchem sie sich befindet, bedingt. Wenn daher der Durchmesser des Gehäuses sowohl als der Maschen vermindert, und dafür die Stärke des Drahtes erhöht wird, so wird die Lampe größere |346| Sicherheit gewähren; zugleich wird aber hiedurch auch der Zufluß an Luft so vermindert werden, daß die Lampe unter Rauchentwikelung brennt und weniger Licht verbreitet: abgesehen davon, daß dieses minder leuchtende Licht auch noch durch die größere Dike der Drähte in seiner Verbreitung gehemmt wird. Gibt man andererseits sowohl dem Gehäuse als den Maschen einen größeren Durchmesser, und vermindert man dabei die Dike der Drähte, so wird man allerdings eine weit besser leuchtende, dagegen aber auch verhältnißmäßig weniger Sicherheit gewahrende Lampe bekommen. Die oben für das Gehäuse, die Maschen und den Draht angegebenen Größenverhältnisse sind diejenigen, bei denen Davy nach zahlreichen Versuchen die größte Menge Licht mit der größten Sicherheit vereint gefunden zu haben glaubte. Da diese Lampen jedoch nicht so viel Licht geben, wie die nakten Kerzen, deren man sich in den Gruben zu bedienen pflegte, so ließen sich mehrere Lampenfabrikanten in ihrer Unwissenheit verführen, zur Vermehrung des Lichtes feinere Drahte in Anwendung zu bringen, und dadurch das einzige Werthvolle an dieser Art von Lampe, nämlich ihre Sicherheit, bloßzustellen. Denn wenn der Draht weißglühend wird, so läßt er nicht bloß die in dem Gehäuse enthaltenen brennbaren Theilchen in brennendem Zustande entweichen, sondern er ist für sich selbst in Stand, das außerhalb dem Gehäuse befindliche Gemenge von brennbarem Gase und atmosphärischer Luft zu entzünden. Das Drahtgitter, welches in Newcastle nach Davy's Angaben fabricirt wird, gewahrt vollkommene Sicherheit; man hat aber leider auch sehr häufig das in London für feinere Drahtsiebe fabricirte Gitter zu bergmännischen Lampen verwendet, und dadurch Werkzeuge geschaffen, die nicht nur an und für sich wegen der Dünne der Drähte sehr unsicher sind, sondern deren Maschen auch bei der geringsten Veranlassung und Beschädigung auf eine höchst gefährliche Weise erweitert werden können.

Man hat in neuerer Zeit behauptet, daß die Davy'sche Lampe, selbst wenn sie ganz nach den Angaben des Erfinders verfertigt worden sind, unter gewissen Umständen nicht vollkommen zuverlässig sey. Diese Umstände, welche in der Praxis wahrscheinlich gar nie vorkommen dürften, sind folgende. Die Lampe soll, nachdem sie angezündet worden ist, einem schiefen Strome Steinkohlengas ausgesezt werden, so daß der obere Theil ihres Gehäuses mit Flamme erfüllt wird. Wenn sie in dieser Stellung erhalten worden, bis der Draht zum Rothglühen gekommen ist, so soll man den Gasstrom ableiten, und die Lampe einen Augenblik lang rasch bewegen, damit das Gehäuse ganz mit atmosphärischer Luft erfüllt wird, ohne daß der Draht dabei in hohem Grade abgekühlt wird. Wenn man dann den Strom |347| Steinkohlengas abermals wieder auf die Lampe leitet, so bilden die ersten hievon eintretenden Theile mit der vorher in dem Gehäuse enthalten gewesenen atmosphärischen Luft ein explosionsfähiges Gemisch, welches durch die Flamme der Lampe entzündet wird. Die mechanische Wirkung der Explosion wird in diesem Falle die Gastheilchen in brennendem Zustande und mit solcher Gewalt durch die Maschen treiben, daß der Draht, obschon er kaum roth glüht, nicht Zeit genug hat, sie auf ihrem Durchgange durch die Maschen abzukühlen; sie werden daher noch glühend in die äußere atmosphärische Luft übergehen, und den Strom Steinkohlengas in Brand sezen. Unter diesen Umständen haben sich allerdings auch Lampen, die ganz nach Davy's Angaben verfertigt worden sind, ungenügend gezeigt.

Um nun auch für diese Fälle die gehörige Sicherheit zu erzielen, schlage ich vor, den Cylinder oder das Gehäuse der gewöhnlichen Davy'schen Lampe mit einem äußeren Cylinder zu umgeben, der aus demselben Drahtgitter verfertigt ist, wie der innere.60) Dieser äußere Cylinder soll etwas kürzer als der innere seyn, und der zwischen beiden gelassene Raum soll genau so groß seyn, daß sich der äußere über dem inneren auf und nieder bewegen läßt, ohne ihn zu berühren. Zu noch größerer Sicherheit soll der Scheitel beider Cylinder aus zwei, in geringer Entfernung von einander angebrachten Schichten Drahtgitter bestehen. Der äußere Cylinder soll gewöhnlich in die aus der Zeichnung ersichtliche Stellung gebracht werden: d.h. sein unterer Rand soll sich mit der Spize der Flamme auf einer und derselben Höhe befinden, während zwischen den Scheiteln der beiden Cylinder ein Zwischenraum von beiläufig einem Zoll Höhe gelassen ist. Auf diese Weise wird der äußere Cylinder nur die schiefen, keineswegs aber die geraden von der Lampe ausgehenden Lichtstrahlen beeinträchtigen.

Wenn man eine solche Lampe unter die Umstände versezt, unter welchen die gewöhnliche Davy'sche Lampe unsicher wird, so ereignet sich im Inneren des Cylinders eine Explosion, und man bemerkt zuweilen in dem zwischen den beiden Cylindern befindlichen Raume, besonders aber in dem zwischen den Scheiteln der Cylinder bestehenden Raume, eine Flamme. Nie war ich aber bei den zahlreichen, selbst vor einer Commission angestellten Versuchen im Stande, die Flamme durch beide Cylinder, oder auch nur durch den unteren Theil des inneren Cylinders zu treiben, und dadurch den auf die Lampe |348| geleiteten Strom Steinkohlengas zu entzünden.61) Der Grund hievon liegt offenbar in der durch die Anwendung zweier Cylinder erzielten größeren Ausdehnung der abkühlenden Oberfläche, und vielleicht in einem gewissen Grade auch in dem größeren Hindernisse, welches durch den äußeren Cylinder dem Entweichen des brennenden Gases in den Weg gelegt wird.

Dieselben Versuche wurden mit einer zweiten ganz auf dieselbe Art, jedoch aus dünnerem Drahte verfertigten Lampe wiederholt. Hiebei zeigte sich, daß, wenn der obere Theil des inneren Gehäuses mit Flamme erfüllt war, der Draht hell rothglühend wurde, und daß, wenn dann eine Explosion Statt fand, die Flamme durch beide Cylinder drang und den Strom Steinkohlengas in Brand sezte. Diese Versuche gaben also einen offenbaren Beweis, daß die von Davy empfohlene Dike des Drahtes selbst bei der Anwendung doppelter Cylinder nicht mit Sicherheit umgangen werden kann.

In den beigegebenen Zeichnungen sieht man in Fig. 14 den inneren Cylinder mit a, a, den äußeren mit b, b bezeichnet. Fig. 15 stellt einen Grundriß der Lampe vor, an welchem der Scheitel im Durchschnitte dargestellt ist, damit die beiden Cylinder sichtbar wurden. Die Linse o wirft den größeren Theil des Lampenlichtes gegen den Arbeiter;62) sie hat die aus Fig. 16 ersichtliche Gestalt, ist an einen der drei Drähte d, d, d gefügt, und fällt mit einem Haken in einen anderen Draht, womit sie ganz in der Nahe des inneren Cylinders erhalten wird. Der Boden des äußeren Cylinders b ist mit Draht an einem metallenen Ringe befestigt, welcher genau an den inneren Cylinder paßt: jedoch so, daß er an demselben frei auf und nieder bewegt werden kann. Die Entfernung zwischen den beiden Cylindern beträgt nur 3/16 Zoll. Der Scheitel des äußeren Cylinders ist mit einer doppelten Drahtgitterscheibe geschlossen, indem deren Rand zuerst nach Aufwärts gebogen wird, wie man aus Fig. 17 bei b sieht, während der Rand des Cylinders auf diese Scheiben herab gebogen, und endlich mit diesen nach Einwärts gebogen wird, wie Fig. 18 zeigt. Der Scheitel des inneren Cylinders wird nach Außen gebogen, und wenn man ihn mit einer Drahtgitterscheibe bedekt hat, zuerst mit dem Rande dieser Scheibe nach Innen und hier |349| auf nach Abwärts gebogen, wie in Fig. 17 und 18 bei a angedeutet ist. Der Boden des inneren Cylinders wird in dem Ringe e, e, Fig. 17, fixirt und mit diesem auf die Lampe geschraubt, in der er mittelst eines sehr fest eingepaßten Röhrenstükes f noch mehr befestigt wird.

An dem Gitter gehen 27 1/2 Kettendrahte und 30 Einschußdrähte auf den Zoll, so daß 825 Löcher oder Maschen auf den Quadratzoll kommen. Die Drähte sind etwas kleiner als die Maschen; ihre Dike beträgt etwas unter 1/60 Zoll; die Weite der Maschen mißt in demselben Verhältnisse über 1/60 Zoll.

Der äußere Cylinder wird durch Ueberschlagung der Ränder auf die aus Fig. 19 ersichtliche Weise gebildet, so daß seine innere Seite genau an die äußere Wand des inneren Cylinders paßt. Der innere Cylinder darf, indem er genau in den am Grunde des äußeren Cylinders befindlichen Ring einpassen muß, an seiner Außenseite keinen Vorsprung zeigen; eben so wenig darf aber die Verbindungsstelle auch nach Innen einen Vorsprung bilden, indem sich dieser auf einen höheren Grad erhizen würde. Die Ränder des Drahtgitters sind daher hier auf die aus Fig. 20 ersichtliche Art und Weise zu verweben. Man verbindet zu diesem Zweke zuerst die beiden äußeren Drähte k, l, Fig. 21, der beiden Gitterränder. m, m, Fig. 20, ist der Draht, womit zwei Drahte des einen, n, n jener, womit zwei Drähte des gegenüber liegenden Randes verbunden werden; o, o hingegen ist der dritte Draht, welcher beide Ränder verbindet, so daß auf diese Weise ein Cylinder hergestellt ist, der nicht leicht durch eine gewöhnliche Gewalt und Abnüzung aus einander gehen kann. Man hat bei der Vereinigung der beiden Drahtgitterenden sorgfältig darauf zu achten, daß diese Enden einander vollkommen gleich und ähnlich sind; d.h. die beiden mit einander in Berührung gebrachten Maschenreihen dürfen nicht wie die Maschen des undurchschnittenen Gitters, sondern wie abwechselnde Maschen an einander passen. Die drei Verbindungsdrähte müssen sämmtlich nach einer und derselben Richtung laufen; und der mittlere hat nicht nur die gegenüber liegenden Randdrähte, sondern auch jene Drähte, die zur Verbindung der beiden äußeren Randdrähte dienten, mit einander zu verbinden. Wenn man mit solcher Sorgfalt zu Werke geht, so wird man Cylinder bekommen, welche hinreichende Festigkeit gewähren, und in denen nicht leicht durch irgend einen Unfall größere Löcher, als die Maschen sind, entstehen können. Die Längen- oder Kettendrähte des Gitters müssen tief auf und nieder gebogen seyn, und auch an den Quer- oder Einschußdrähten muß dieß in hinreichendem Grade der Fall seyn, damit keiner der Drähte die ihm angewiesene Stelle verlassen, |350| und hiedurch zu Entstehung größerer, höchst gefährlicher Löcher Anlaß geben kann.

An dem Brenner und Oehlbehälter ist durchaus nichts Neues; doch sieht man in Fig. 17 einen Durchschnitt dieser Theile. Die Scheibe g des Dochthälters fällt in ihren Siz h ein. Das Ganze wird durch Einschrauben des Ringes j fixirt. Für die Röhre, durch die der Puzdraht i läuft, ist ein Loch angebracht.

Hr. Newman erhielt als Preis für seine Erfindung von Seite der Society of arts die große silberne Medaille.

A. d. R.

|347|

Der selige Sir Humphry sagte in einer geschriebenen Note, welche sich in dem der Society of arts zugehörigen Exemplare seines Werkes „On the Fire-damp in Coal-mines befindet, daß man zu größerer Sicherheit doppelte Drahtcylinder anwenden könne.

A. d. O.

|348|

Der Grund, warum der untere Theil des Gehäuses nicht durch doppeltes Drahtgitter geschüzt zu werden braucht, ist darin zu suchen, daß der Zufluß an frischer Luft an dieser Stelle Statt findet, so daß der Draht hier beinahe kalt bleibt, während er sich ein Paar Zoll höher in rothglühendem Zustande befindet.

A. d. O.

|348|

Hr. Newman brachte zuerst im November 1817 an der äußeren Seite des Cylinders der Sicherheitslampe und nicht mit ihr in Verbindung stehend eine Linse an.

A. d. O.

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