Titel: Ueber die Zusammensetzung des in Erdöllampen sich bildenden Gasgemisches u.s.w.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1896, Band 300 (S. 87–94)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj300/ar300020

Ueber die Zusammensetzung des in Erdöllampen sich bildenden Gasgemisches und den Entflammungspunkt des Erdöls.

Von H. Kast und F. Rose.

Mit dem Jahre 1883 ist Deutschland in die Reihe derjenigen Staaten eingetreten, in welchen für das im Handel vorkommende Erdöl ein bestimmter Entflammungspunkt gesetzlich festgelegt wurde, welcher nicht unterschritten werden darf, wenn das betreffende Product nicht mit besonderen, im Gesetz vorgeschriebenen Signaturen versehen ist. Dieser Entflammungspunkt ist in Deutschland durch das Reichsgesetz vom 24. Februar 1882 zu 21° normirt worden; derselbe Entflammungspunkt gilt auch in Oesterreich, in England beträgt er 22,8°, in Russland 28°, jeweils bestimmt mit dem Abel'schen Erdölprüfer. In der Schweiz1) bestehen Vorschriften bezüglich des Entflammungspunktes nur in vier Cantonen, und zwar ist derselbe in St. Gallen, Luzern und Zürich zu 23°, in Basel-Stadt zu 25° fixirt. In Frankreich bedient man sich zur Flammpunktsbestimmung noch des Apparates von Granier, welcher gegenüber dem Abel-Apparate etwa 6,5 bis 8,5° höher liegende Resultate ergibt.2) Der Entflammungspunkt ist in Frankreich zu 35° festgesetzt mit zulässigen Abweichungen von 2°. Dies würde also einem Abel-test von durchschnittlich 25,5 bis 29,5° entsprechen. Man beabsichtigt übrigens, den Granier'schen Apparat durch einen modificirten Abel-Apparat zu ersetzen.3) Deutschland und Oesterreich-Ungarn haben also unter den genannten europäischen Staaten das Entflammungsminimum für Erdöl am niedrigsten gewählt. Für die Nordamerikanische Union existirt eine einheitliche Vorschrift nicht und die Bestimmungen, welche für die einzelnen Staaten der Union gelten, differiren innerhalb sehr weiter Grenzen. In Iowa ist der Entflammungspunkt auf 45° (Abel), in Illinois und Ohio auf 40°, in New York auf 33°, in Massachusetts auf 23°, in Pennsylvanien auf 22° festgesetzt; in den Staaten Californien, Maine, New Hampshire, Vermont, Rhode-Island und Connecticut beträgt er 20°, während in den übrigen Staaten der Union eine gesetzliche Regelung bis jetzt nicht erfolgt ist. Es ist aber bemerkenswerth, dass in den vier zuerst genannten amerikanischen Staaten der Entflammungspunkt sehr viel höher gelegt worden ist als in allen europäischen Ländern, Russland nicht ausgeschlossen.

Bereits vor Erlass des erwähnten deutschen Reichsgesetzes hat es an Veröffentlichungen nicht gefehlt, in welchen für Normirung einer wesentlich höheren Flammpunktsgrenze als 21° eingetreten wurde.

Chandler4) glaubte, weil er beobachtet hatte, dass die Temperatur des Oeles in brennenden Lampen oft über 38° steigt, es müsste die Temperatur, bei der ein Erdöl entzündbare Dämpfe geben dürfe, auf über 38° festgesetzt werden, und hielt 49° für nicht zu hoch. Victor Meyer und H. Hörler5) empfehlen, das Entflammungsminimum auf 36° zu legen. R. Weber macht zwar keine bestimmten Vorschläge bezüglich Fixirung des Entflammungspunktes, er sagt aber, „dass selbst Oele von höherem Dampfbildungspunkte, etwa der Region 24° Abel-test angehörend, auch nicht durchweg gefahrlos sind....“6)

In den Materialien zur technischen Begründung eines Entwurfes von Vorschriften über den Verkehr mit Erdöl ist S. 74 ausdrücklich gesagt: „Auf keinen Fall darf der Entflammungspunkt in Deutschland niedriger gefordert werden als in England, damit nicht die in England als unzulässig befundene Waare auf den deutschen Markt gebracht werde“.

Aber trotz alledem hat man für Deutschland den niedrigsten Entflammungspunkt gewählt.

Auch nach Einführung des Gesetzes über den Entflammungspunkt in Deutschland ist immer wieder darauf hingewiesen worden, dass im Interesse grösserer Sicherheit eine Erhöhung des Entflammungspunktes wünschenswerth erscheine. In diesem Sinne sprach sich Engler7) aus, welcher als zulässiges Entflammungsminimum 23° angibt, sowie L. Liebermann8), der zu dem Schlusse kommt, dass erst ein Erdöl, dessen Entflammungspunkt über 60° liege, überall in Europa mit voller Sicherheit verwendet werden könne, während Thörner9) der Ansicht ist, es sei ein Erdöl, welches bis 38° noch keine entflammbaren Dämpfe entwickele, in Deutschland mit voller Sicherheit als Brennöl zu benutzen.

Wenn also die Ansichten, wie hoch der Entflammungspunkt zu legen sei, auch innerhalb sehr weiter Grenzen schwanken, so kommen sie doch alle darin überein, dass derselbe höher als 21° normirt werden müsse.

Es schien uns deshalb von Werth, der Frage, ob durch Festlegung des Entflammungspunktes für Brennerdöl auf 21° eine genügende Sicherheit gegen Explosions- und Feuersgefahr, |88| unter solchen Umständen, wie sie im gewöhnlichen Gebrauche bei Erdöllampen vorkommen können, gewährleistet sei, auch experimentell näher zu treten.

Hierzu war es vor allem nöthig, einen Einblick in die Zusammensetzung des in Erdöllampen sich bildenden Gasgemisches zu gewinnen. Bei den nachfolgend beschriebenen Versuchen haben wir, weil wir uns den gewöhnlichen Verhältnissen möglichst anpassen wollten, absichtlich von einer Untersuchung moderner Erdöllampen mit intensiver Lichtentwickelung und hoher Temperatur, wenigstens des Brenners, zunächst Abstand genommen und uns eines gewöhnlichen Kosmos-Rundbrenners von 14 Linien ohne Brennscheibe, wie er in kleineren Haushaltungen zur Küchen- und Treppenbeleuchtung u.s.w. vielfach im Gebrauche ist, bedient. Dieser war auf ein doppelt tubulirtes, zur Aufnahme des zu prüfenden Erdöls bestimmtes Glasgefäss von etwas über 800 cc Capacität geschraubt, welches aussen mit einer Scala versehen war, die gestattete, während des Brennens der Lampe den Verbrauch von Erdöl von 100 zu 100 cc abzulesen. Der eine, oben auf dem Erdölbehälter befindliche Tubus diente zur Einführung eines Thermometers, mit welchem die Temperatur des Oeles, sowie des über demselben befindlichen Gasgemisches gemessen wurde. Der zweite Tubus war seitlich unten am Erdölbehälter angeschmolzen; an ihm war ein Kautschukschlauch befestigt, durch welchen man aus einem Gefässe Quecksilber in den Oelbehälter eintreten lassen konnte. Um das während des Brennens der Lampe sich bildende Gasgemisch bequem und sicher in die gasanalytische Apparatur (Hempel) überführen zu können, war über die im Boden des Brenners befindliche Oeffnung, durch welche das Innere des Oelbehälters mit der äusseren Luft in Verbindung steht, ein rechtwinkelig gebogenes Messingröhrchen gelöthet worden. Die Entnahme der Proben des in der Lampe vorhandenen Gasgemisches zwecks Analyse geschah in der Weise, dass zunächst die Flamme durch Ueberstülpen einer Messingkappe über die Dochttülle des Brenners ausgelöscht, dann die Messingkappe mittels Glaserkitt an der Dochttülle möglichst dicht festgekittet und hierauf durch Einströmenlassen von Quecksilber aus dem erhöht stehenden Gefäss in den Erdölbehälter das Gasgemisch zum Ausströmen gebracht wurde; dann wurde das Gasmessrohr mit dem Messingröhrchen verbunden und die Gasprobe in das erstere eintreten gelassen. Auf diese Weise war es vollkommen ausgeschlossen, dass sich während der Entnahme der Probe Luft dem Gasgemische hätte beimengen können.

Wir haben zu unseren Versuchen sieben Sorten Mineralöl verwendet. Davon waren drei Sorten als amerikanisches Erdöl in Karlsruher Handlungen gekauft; diese Proben zeigten auf dem Abel'schen Flammpunktsprüfer die Flammpunkte 22,5, 23,5 und 26,5°. Es sei bemerkt, dass es uns nur einmal gelang, aus einem hiesigen Geschäfte amerikanisches Erdöl vom Entflammungspunkt 22,5° zu bekommen, alle anderen Proben, welche wir uns verschaffen konnten, zeigten höheren Entflammungspunkt, und zwar bis zu dem angegebenen Maximum von 26,5°. Auch das russische Nobel-Erdöl von 30,5° und das Kaiseröl mit 50° Entflammungspunkt waren in Karlsruher Kaufläden gekauft worden, während die beiden schottischen Oele, Petroline mit 54,5° und Lighthouse Oil mit 66,5° Entflammungspunkt, uns von einer schottischen Fabrik zur Verfügung gestellt waren.

Um uns ein Urtheil darüber zu verschaffen, ob bei verschieden langem Brennen der Lampe wesentliche Aenderungen der Temperatur des im Oelbehälter befindlichen Oeles bezieh. Gasgemisches zu beobachten seien und ob mit dem Sinken des Oelniveaus Unterschiede in der Zusammensetzung des Gasgemisches sich bemerkbar machten, wurden bei allen untersuchten Oelsorten (mit Ausnahme des Lighthouse Oil) je vier Brenn versuche angestellt, derart, dass wir, selbstverständlich aus jedes Mal mit frischem Oel gefüllter Lampe, jeweils 200, 400, 600 und 800 cc Oel abbrennen Hessen und in jedem einzelnen Falle die Temperaturen des Dampfes und Oeles im Oelbehälter beobachteten, die Zusammensetzung des Gasgemisches untersuchten und eine Gasprobe in eine Hempel'sche Explosionspipette überdrückten, um zu prüfen, ob dieselbe durch einen kräftigen Inductionsfunken zur Explosion gebracht werden könne. Während der Brennversuche war über die Versuchslampe ein bis zum unteren Brennerrand reichender gewöhnlicher Lampenschirm (Pappschirm) gestülpt, wodurch eine nicht unbeträchtliche Temperaturerhöhung im Lampengefässe gegenüber einer ohne Schirm brennenden Lampe hervorgerufen wird.

Die Resultate, welche wir bei diesen Versuchen erhielten, sind in der nebenstehenden Tabelle I zusammengestellt.

Betrachten wir zuerst die Ergebnisse, welche die analytische Untersuchung des Gasgemisches, wie es sich bei den verschiedenen Brennversuchen in unserer Versuchslampe bildete, lieferte. Es ist bemerkenswerth, dass sich an brennbaren Bestandtheilen in dem Gasgemische überhaupt nur ungesättigte Kohlenwasserstoffe vorfinden, und zwar gleichgültig, ob man ein niedrig oder hoch entflammendes Erdöl verbrennt. Man muss deshalb annehmen, dass bei der Destillation des Erdöles alle gesättigten Kohlenwasserstoffe, welche bei der Temperatur der Lampen gasförmige Producte liefern könnten, ausgetrieben worden sind. Auch fällt der geringe Gehalt an Kohlenwasserstoffen in dem Gasgemische auf, welcher bei den von uns verwendeten amerikanischen Oelen gewöhnlich innerhalb der engen Grenzen von 1,4 bis 1,8 Vol.-Proc. schwankt. Eine Ausnahme, welche wir vorerst nicht erklären können, ergibt sich nur bei dem zweiten und dritten Versuch, welche mit amerikanischem Oel vom Flammpunkt 23,5° angestellt wurden. Bei diesem zweiten Versuch fanden wir den von uns überhaupt beobachteten höchsten Kohlenwasserstoffgehalt von 2,1 Vol.-Proc., während bei Versuch 3 sich eine auffallend niedrige Menge an Kohlenwasserstoffen – 0,9 Vol.-Proc. – ergab. Wie ein Vergleich lehrt, weichen unsere für die Menge der Kohlenwasserstoffe gefundenen Zahlen nicht unerheblich von denjenigen ab, welche Thörner10) aus der Quantität der nach Wegnahme des Sauerstoffes durch Verbrennung des Gasrestes über Kupferoxyd gebildeten Kohlensäure berechnet hat. Die Kohlenwasserstoffmengen, welche wir finden, liegen zumeist niedriger als die von Thörner angegebenen (1,5 bis 4,5 Vol.-Proc), indessen können diese Unterschiede sehr wohl durch die Verschiedenheit der Versuchsanordnung, wie auch der Art der Probeentnahme des Gasgemisches erklärt werden. Ausserdem rechnet Thörner die von ihm ermittelten Kohlensäuremengen bei zwei von seinen Analysen auf Sumpfgas,

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Tabelle I.

Textabbildung Bd. 300, S. 89
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bei zwei anderen auf Aethan und bei der fünften auf Aethylen um. Wir haben uns durch eine grosse Anzahl von Versuchen (Explosionsversuche, Leiten des Gasrestes durch eine Drehschmidt'sche Capillare) überzeugt, dass, nach Wegnahme der durch Brom oder Schwefelsäure absorbirbaren Kohlenwasserstoffe, in dem Gasreste verbrennliche Bestandtheile nicht mehr enthalten sind. Ausser ungesättigten Kohlenwasserstoffen findet sich in dem Gasgemische des Oelbehälters auch noch Kohlensäure, wenn auch in geringen Mengen. Wir haben mehrfach Kohlensäurebestimmungen vorgenommen und auch zwei Resultate in der Tabelle mitgetheilt; da jedoch die gefundenen Mengen innerhalb der, oder doch sehr nahe an die der gasanalytischen Methode anhaftende Fehlergrenze fallen, so können dieselben keinen Anspruch auf Genauigkeit machen. Immerhin muss bemerkt werden, dass mit Ausnahme von Versuch 3 und 4 beim amerikanischen Oel vom Flammpunkt 22,5° die in der Tabelle angegebenen Zahlen für ungesättigte Kohlenwasserstoffe die im Gasgemische enthaltenen Kohlensäuremengen mit einschliessen. In Wirklichkeit stellt sich also der Gehalt an ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wenn auch nur um Weniges, niedriger. Dass diese Kohlensäure ihre Entstehung einem Oxydationsprocesse von Erdölkohlenwasserstoffen verdankt, beweist folgender einfache Versuch: Von Kohlensäure befreite Luft wurde bei Zimmertemperatur durch vier Waschflaschen, welche mit erdöldurchtränkter Glaswolle gefüllt waren, und dann durch einen mit klarem Barytwasser gefüllten Absorptionsapparat langsam durchgeleitet. Das Barytwasser trübte sich und nachdem 7,5 l Luft durchgegangen waren, wurde ein Niederschlag von kohlensaurem Baryt im Gewicht von 0,067 g = 0,014 g = 7,5 cc CO2 erhalten, was einem Gehalte von 0,1 Vol.-Proc. CO2 entspricht. Man darf wohl annehmen, dass mit steigender Temperatur des Kohlenwasserstoff-Luftgemisches auch der Kohlensäuregehalt zunehmen wird.

Wie die Tabelle erkennen lässt, schwanken die Kohlenwasserstoffmengen im Gasgemisch, wenn man die beiden Extreme von Versuch 2 und 3 bei dem Oele von 23,5° Entflammungspunkt ausser Betracht lässt, bei den drei amerikanischen Oelen innerhalb sehr enger Grenzen, nämlich zwischen 1,4 und 1,8 Proc., beim Nobel-Erdöl bewegen sie sich zwischen 0,8 und 1,4 Proc. während sie beim Kaiseröl und den beiden schottischen Oelen auf 0,6 Vol.-Proc. und darunter sinken, also eine sehr bedeutende Abnahme erleiden. Im Allgemeinen lässt sich also, wie nicht anders zu erwarten, sagen, dass der Kohlenwasserstoffgehalt des in dem Oelbehälter einer Lampe sich bildenden Gasgemisches mit sinkendem Entflammungspunkt wächst.

Die Temperaturbeobachtungen, welche wir gleichzeitig mit den Brennversuchen der verschiedenen Oele anstellten, ergaben als höchste Erhitzung, welche das Gasgemisch in unserer mit verhältnissmässig kleinem Brenner und gläsernem Oelbehälter ausgerüsteten Versuchslampe erfährt, 37,5°, während das Oel gleichzeitig eine Maximaltemperatur von 34° aufweist, bei einer Zimmerwärme von 21° C. Solche und noch höhere Wärmegrade werden aber in Zimmern sowohl im Sommer wie im Winter sehr häufig erreicht. Jene Maximaltemperaturen des Gasgemisches und des Oeles haben wir beobachtet, als wir gerade das Oel mit dem Flammpunkte 22,5° auf der Lampe brannten; die Ueberhitzung des Oeles in dem Oelbehälter über den Entflammungspunkt erreicht also hier die beträchtliche Höhe von 11,5°. Natürlich vermindert sich diese Temperaturdifferenz mit steigendem Entflammungspunkte, und schon beim amerikanischen Oele vom Flammpunkt 26,5° (Versuch 2) wird in unserer Lampe diese Differenz negativ, d.h. es wird dort das Oel nicht mehr bis zu seinem Entflammungspunkt erhitzt. Indessen konnten wir beobachten, dass der Gehalt des Gasgemisches an Kohlenwasserstoffen nicht allein durch die Temperatur des Oeles beeinflusst wird. Wenn man mehrere Gasproben hinter einander aus dem Oelbehälter nimmt, so kann man beobachten, dass häufig die zuerst entnommene – das wäre bei unserer Art der Probeentnahme diejenige, welche den zu oberst im Oelbehälter befindlichen, der Einwirkung der Hitze vom Brenner am stärksten ausgesetzten Theil des Gasgemisches enthält – einen höheren Gehalt an Kohlenwasserstoffen aufweist, als die nachher entnommenen, also weiter unten im Lampenbehälter befindlichen, dem Oelniveau näheren Gasschichten. Es kann dies wohl so erklärt werden, dass in Folge der stärkeren Erhitzung, welche die oberen, dem Brenner am nächsten gelegenen Theile des Oelbehälters erleiden, dort auch eine stärkere Verdampfung von Kohlenwasserstoffen aus den an den Glaswandungen adhärirenden Erdölantheilen statthat.

Um uns einen genauen Einblick in die in unserer Versuchslampe sich ergebenden Temperaturverhältnisse zu verschaffen, haben wir noch zwei detaillirte Versuchsreihen bei constanter Temperatur des Beobachtungsraumes durchgeführt, welche in Tabelle II wiedergegeben sind. Wir Hessen bei beiden Brennversuchen die Lampe, welche vollständig gefüllt war, ganz ausbrennen und beobachteten die Temperaturen, welche sich in der obersten, mittleren und untersten Schicht des Gasgemisches, wie auch in der obersten, mittleren und untersten Oelschicht während des Brennens der Lampe ergaben.

Tabelle II.

Constante Temperatur des Beobachtungsraumes 21°, die Lampe ist mit Lampenschirm versehen, auf der Lampe brannte amerikanisches Oel vom Flammpunkt 22,5°.



Zeit
Anfangs-
temperatur
des Oeles
Temperatur
des Gasgemisches
in der
Temperatur
des Erdöls
in der
ober-
sten
mitt-
leren

unteren
ober-
sten
mitt-
leren

unteren
Schicht Schicht
Grad Grad Grad Grad Grad Grad Grad
21,5
nach ½ Stunde 27,0 23,0 22,0
„ 1 „ 31,0 26,0 23,5
„ 1½ „ 32,0 28,0 24,5
„ 2 „ 32,0 28,0 26,0
„ 2½ „ 32,5 28,5 26,5
„ 3 „ 35,0 32,5 29,0 27,0
„ 4 „ 36,5 34,0 31,0 29,5
„ 5 „ 37,5 34,0 31,5 30,0
„ 6 „ 37,5 33,5 30,5
„ 7 „ 37,0 34,5 33,0 31,0
„ 8 „ 36,5 34,0 32,5 31,0
„ 9 „ 36,0 34,0 32,0
„ 10 „ 35,5 33,5 31,5
„ 11 „ 35,0 33,0 31,5 31,5
„ 12 „ 34,5 32,5 31,5 31,0
„ 13 „ 34,0 33,0 31,5
„ 14 „ 34,5 33,5 32,0
„ 15 „ 34,5 33,5 32,0 Lampe leer gebrannt
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Constante Temperatur des Beobachtungsraumes 16°, auf der Lampe brannte amerikanisches Oel vom Flammpunkt 25°.



Zeit
Anfangs-
temperatur
des Oeles
Temperatur
des Gasgemisches
in der
Temperatur
des Erdöls
in der
ober-
sten
mitt-
leren

unteren
ober-
sten
mitt-
leren

unteren
Schicht Schicht
Grad Grad Grad Grad Grad Grad Grad
14,0
nach ¼ Stunde 17,0 16,0 15,0
„ ½ „ 21,5 18,0 17,0
„ ¾ „ 24,5 20,5 19,0
„ 1 „ 28,5 22,5 20,0
„ 1¾ „ 29,0 25,0 22,5
„ 2½ „ 29,0 25,0 23,0
„ 3 „ 31,0 28,5 26,0 24,0
„ 4 „ 30,5 30,0 26,5 25,0 23,5
„ 5 „ 30,5 30,0 26,5 24,5 23,5
„ 6 „ 30,0 29,0 25,5 24,0
„ 7 „ 30,0 29,5 27,0 26,0 24,0
„ 8 „ 30,5 30,0 29,0 26,0 24,5
„ 9 „ 31,0 30,0 27,5 26,0
„ 10 „ 31,0 30,0 27,5 26,0
„ 11 „ 31,0 29,5 28,5 26,5
„ 12 „ 30,5 29,0 28,0 26,0
„ 13 „ 30,0 28,0 27,0 26,0
„ 14 „ 29,8 27,5 26,0 Lampe leer gebrannt

Wie man sieht, ist bei dem ersten Brennversuch die Maximaltemperatur des Gasgemisches erreicht mit 37,5° in der 5. und 6. Brennstunde, diejenige des Oeles mit 34° in der 4. und 5. Brennstunde; beim zweiten Versuch wird das Maximum der Erhitzung in der obersten Gasschicht mit 31° erreicht in der 9. und 10. Brennstunde, in der obersten Oelschicht mit 29° schon nach 1¾ bis 2½ Stunden.

Da man den neueren Lampenconstructionen mit grossen Brennern und Brennscheiben in Folge der allerdings sehr hohen Temperatur des Brenners, besonders wenn die Brenner auf Oelbehälter aus Metall geschraubt sind, auch sehr hohe Oeltemperaturen zuschreibt, woraus wiederum auf Anwesenheit grösserer Kohlenwasserstoffmengen im Gasgemisch des Behälters geschlossen werden könnte, so haben wir auch die Oeltemperaturen bei solchen Lampen ermittelt und seien die Maximaltemperaturen nachstehend angeführt. Die Brenner wurden entweder auf ein grosses Lampengefäss von 1700 cc Capacität, welches mit Luftkanal senkrecht durch das Gefäss versehen war, oder auf ein kleines, ohne Luftkühlung, von 1100 cc Fassungsraum geschraubt. Beide Gefässe waren aus Messing.


Bezeichnung des Brenners

Lampen-
gefässe
Maximal-
temperatur
des Oeles

Zimmer-
temperatur
Grad Grad
Prometheus, 15 Linien kleines 40,0 21,0
Doppelblitz, 30 „ grosses 38,5 21,0
Prometheus, 20 „ 40,0 21,0
Adlerbrenner, 20 Linien 40,0 21,0
Central Vulkan, 16 Linien 42,5 21,0
Sonnenbrenner, 15 Linien 32,0 21,0
Hink's Patentflachbrenner 34,0 21,0

Gespeist wurden diese Brenner mit einem amerikanischen Oel von 26,5° Entflammungspunkt.11)

Wie zu Anfang erwähnt, haben wir die bei den verschiedenen Brennversuchen im Oelbehälter sich bildenden Gasgemische in der Weise auf ihre Explosibilität geprüft, dass wir dieselben in eine Hempel'sche Explosionspipette drückten und der Einwirkung eines kräftigen Inductionsfunkens aussetzten. Es ist bekannt, dass die Einleitung der Explosion durch den elektrischen Funken schwieriger erfolgt als durch eine Flamme, und es ist gewiss, dass, wenn wir eine Flamme zur Zündung verwendet hätten, wir auch bei niedrigerem Kohlenwasserstoffgehalt Verpuffungen und Entflammbarkeit des Gasgemisches hätten beobachten können. Wir wollten aber gerade constatiren, wann kräftig explodirende Gemische in der Lampe auftreten. Durch das Ueberdrücken des Gasgemisches in die Explosionspipette ist jedenfalls dessen ursprüngliche Temperatur im Oelbehälter erniedrigt worden und es ist nicht unmöglich, dass dadurch eine Verminderung des Kohlenwasserstoffgehaltes bewirkt und ein Gasgemisch inexplosibel befunden wurde, welches bei den in der Lampe herrschenden Temperaturen explosiv gewesen wäre. Wir müssen deshalb selbst zugeben, dass unsere Versuche die Verhältnisse in den Lampen, soweit die Explosionsfähigkeit des Gasgemisches in Betracht kommt, eher in günstigerem Lichte erscheinen lassen, als sie in Wirklichkeit sind.

Wie Tabelle I ausweist, haben wir beobachtet, dass, wenn amerikanisches Oel von 22,5° Entflammungspunkt auf unserer Lampe gebrannt wurde, bei jedem der vier angestellten Brennversuche sich ein lebhaft explodirendes Gasgemisch im Oelbehälter gebildet hatte. Ganz besonders heftig explodirte das bei Versuch 4 entstandene Gasgemisch, wobei berücksichtigt werden muss, dass bei diesem Versuch die Temperatur des Gasgemisches sowohl wie des Oeles die höchst beobachtete war und das Oel eine Ueberhitzung von 11,5° über seinen Entflammungspunkt erfahren hatte.

Wie schon hervorgehoben, haben wir unter den auf Tabelle I mitgetheilten Versuchen bei Brennversuch 2 mit dem Oel von 23,5° den Maximalgehalt an Kohlenwasserstoffen im Gasgemisch mit 2,1 Vol.-Proc. gefunden. Sonderbarer Weise konnten wir dieses Gasgemisch durch den Inductionsfunken nicht zur Explosion bringen, während wir in den anderen Fällen die Explosion jedesmal beobachteten, sowie der Kohlenwasserstoffgehalt (einschliesslich Kohlensäure) 1,8 Vol.-Proc. erreichte. Möglich, dass dieser Ausnahmefall auf eine Unregelmässigkeit bei der Ausführung des Versuches (schwächerer Inductionsfunke?) zurückzuführen ist.

Eine sehr lebhafte Explosion beobachteten wir ferner bei Versuch 4 mit dem amerikanischen Erdöl vom Flammpunkt 26,5°; auch bei diesem Versuch war bei einer Zimmertemperatur von 20° die Temperatur des Gasgemisches ziemlich hoch (auf 31°) gestiegen und die Menge der Kohlenwasserstoffe im Gasgemisch betrug 1,8 Vol.-Proc.

Sind nun die von uns beobachteten Explosionen auch nicht so stark, dass durch dieselben eine Zertrümmerung des starkwandigen Glasgefässes einer Erdöllampe zu befürchten wäre, so erscheint doch die Möglichkeit nicht ausgeschlossen, dass bei weiterer Steigerung der Temperatur und dadurch bedingter Zunahme des Kohlenwasserstoffgehaltes im Gasgemisch die Intensität der Explosion sich so weit steigert, um das Zerspringen des gläsernen Oelbehälters der Lampe zu verursachen. Als wir, um das Abstrahlen der Wärme zu hemmen und dadurch stärkere |92| Erwärmung des Oelgefässes zu bewirken, unsere Versuchslampe in einer Schieblade, deren Seitenwandungen etwa 10 cm hoch waren, aufgestellt brennen Hessen, konnten wir beobachten, dass, bei einer Zimmertemperatur von 21°, das Gasgemisch im Oelbehälter sich bis zu 41°, das Oel bis auf 38° erwärmte und die Menge der Kohlenwasserstoffe im Gasgemisch auf 2,2 Vol.-Proc. anstieg. Der Einwirkung des Inductionsfunkens ausgesetzt, explodirte dieses Gemisch äusserst heftig. Es sei hier angefügt, dass wir beim Auslöschen (Niederdrehen des Dochtes) der mit dem Centralvulkanbrenner und messingenem Lampengefäss ausgerüsteten Lampe einmal eine, wenn auch schwache, Explosion beobachten konnten. Durch dieselbe wurde die Brennscheibe aus ihrem Halter heraus und etwa 5 cm emporgeschleudert.

Es schien uns von Werth, uns ein Urtheil darüber zu bilden, wie hoch in den Lampen die Temperatur steigen müsse, damit sich ein explosives Gasgemisch bilde. Wir suchten dabei die Versuchsbedingungen soweit möglich den Verhältnissen anzupassen, wie sie beim Brennen der Lampe vorliegen. Von unserer Versuchslampe wurde der Brenner abgenommen und an dessen Stelle ein doppelt durchbohrter Kork gesetzt; durch die eine Bohrung ging ein rechtwinklig gebogenes Glasrohr, durch welches die Luft zum Oelbehälter Zutritt hatte und das auch zur Entnahme der Gasprobe diente, durch die zweite Bohrung ging ein bis auf den Boden des Behälters reichendes gebogenes Glasrohr, welches als Heber wirkte und durch das wir das Oel so langsam und in der gleichen Zeit ausfliessen Hessen, wie es vom Brenner unserer Lampe consumirt worden wäre. Die Erwärmung des Oelbehälters bezieh. Oeles geschah, analog der Erwärmung durch den Brenner, von oben durch einen Gasring; doch mussten wir, um das Oel auf die nöthige Temperatur zu bringen, den Oelbehälter auch noch in ein erwärmtes Wasserbad setzen. Indessen tauchte der Oelbehälter nicht vollständig in das erwärmte Wasser, sondern es wurde mit dem Sinken des Oelniveaus auch stets Wasser aus dem Wasserbade ablaufen gelassen, so dass nie mehr als 4/s der Oelmenge vom Wasser umspült war. Die Temperatur des Wasserbades lag immer 5 bis 7° unter derjenigen des Oeles, wenn mit dem Gasring erwärmt wurde. Wir untersuchten auf diese Weise amerikanische Oele vom Entflammungspunkt 24° und 26,5°, Nobel-Erdöl von 30,5° und Kaiseröl von 50° Entflammungstemperatur und fanden, dass bei amerikanischem Oel von 24° Entflammungspunkt ein brennbares Gasgemisch im Oelbehälter sich bildete, wenn das Oel in seiner obersten Schicht eine Temperatur von 30 bis 35° angenommen hatte, bei einem Kohlenwasserstoffgehalt des Gasgemisches von 1,6 Vol.-Proc. dass aber durch den Inductionsfunken starke Explosion hervorgerufen wurde, wenn das Oel die Temperatur 35 bis 40° erreichte und das Gasgemisch 2,2 Vol.-Proc. Kohlenwasserstoffe enthielt. Beim amerikanischen Oel mit Flammpunkt 26,5° erwies sich das Gasgemisch brennbar bei einem Kohlenwasserstoffgehalt von 1,5 Vol.-Proc. und bei einer Temperatur des Oeles von 35 bis 40°, starke Explosion trat ein bei 45 bis 50° Oeltemperatur und 2 Proc. Kohlenwasserstoffen im Gasgemisch. Das Nobel-Erdöl ergab ein schwach entflammbares Gemisch mit 1,5 Proc. Kohlenwasserstoffgehalt ebenfalls bei einer Oeltemperatur von 35 bis 40°, ein sehr heftig explodirendes Gemisch mit 2,2 Proc. Kohlenwasserstoffen bei einer Oeltemperatur von 50 bis 55°. Für das Kaiseröl mussten wir einen entsprechend construirten Oelbehälter aus Messing in Anwendung bringen, da in dem gläsernen Behälter die Temperatur des Oeles nicht genügend gesteigert werden konnte. Beim Kaiseröl konnten wir aber trotzdem ein entflammbares oder explosives Gasgemisch nicht erzeugen; als wir die Temperatur des Oeles bis auf 95° gesteigert hatten und nun das Gasgemisch in die Explosionspipette drückten, konnten wir sehen, dass sich Erdöldampf in erheblicher Menge condensirte, so dass Oeltropfen auf dem etwa 20° warmen Sperrwasser in der Pipette schwammen. Nachdem die Dämpfe sich condensirt hatten, erwies sich das Gasgemisch als nicht explosiv und enthielt auch nur 1 Proc. Kohlenwasserstoffe.

Wenn wir in unserer Versuchslampe als höchste Temperatur für das Oel auch nur 37,5 bezieh. 38° beobachten konnten und die Oeltemperatur in den mit neueren Brennern versehenen Oelbehältern nicht über 42,5° gemessen wurde, so ist daraus aber nicht zu schliessen, dass nicht Umstände eintreten können, unter denen die Temperatur in den Lampen erheblich höher steigt oder andere Ursachen die Bildung explosiver Gemische begünstigen. Ein Beispiel hierfür bietet Versuch 4 beim amerikanischen Oel vom Flammpunkt 26,5° (Tabelle I), sowie der vorhin erwähnte Versuch, bei welchem wir die mit amerikanischem Oel vom Flammpunkt 25° gespeiste Lampe in einer Schieblade hatten brennen lassen.

Wenn man fragt, warum denn nicht jedesmal, oder doch öfter als es geschieht, Lampen explodiren, wenn sich in ihrem Behälter ein explosives Gasgemisch gebildet hat, so wird die Antwort wohl so zu geben sein, dass die in Folge steigender Temperatur aus dem Oelbehälter gegen den Brenner zu austretende Menge des explosiven Gemisches nur sehr gering sein kann, ausserdem aber durch die von der Flamme angesaugte Aussenluft so stark verdünnt wird, dass eine Explosion nicht mehr möglich ist.

Gewöhnlich nimmt man an, dass die Dochtkohle Veranlassung zu Lampenexplosionen geben könne, und zweifellos kann eine solche auch eingeleitet werden, wenn ein Stückchen glühende Dochtkohle zufällig gerade durch die im Brennerboden befindliche Oeffnung in das explosible Gasgemisch im Oelbehälter fällt. Dagegen scheinen die bei unordentlichem Reinigen der Lampe in das Innere des Brenners gelangenden und mit Oel getränkten Dochtkohlepartikel nicht sehr gefährlich zu sein. Wir haben in unserer Versuchslampe, welche mit amerikanischem Oel von 24° gefüllt war, um die Oeffnung im Brennerboden herum eine Schicht mit Erdöl getränkter Dochtkohle in der Dicke von etwa 3 mm gelegt und die Lampe 12 Stunden brennen lassen; dann wurde, während die Lampe brannte, der Docht abgekratzt, damit sich die unten im Brenner befindliche Dochtkohle entzünden sollte, und als dies nicht gelang, die Dochtkohle innerhalb des Brenners angezündet und etwa 2 Minuten brennen gelassen, ohne dass eine Explosion im Lampengefäss erfolgte. Als aber der Brenner abgeschraubt und in das Lampengefäss eine Flamme eingeführt wurde, verpuffte das Gasgemisch sehr lebhaft.

Dagegen konnten wir mit Sicherheit die Explosion des Gasgemisches in der Lampe bewirken, wenn wir schlecht schliessende Dochte verwendeten, sei es, dass die Dochte zu dünn waren, also die Dochttülle nicht vollständig |93| ausfüllten, oder, dass, weil der Docht zu schmal, die Enden des Dochtes sich nicht an einander legten, also ein Schlitz entstand, der einen Kanal von der Flamme bis zum Bassin der Lampe bildete. Wir haben solche „künstlich hervorgerufenen“ Lampenexplosionen sowohl mit amerikanischem Oel von 24° Entflammungspunkt, wie auch mit russischem Nobel-Erdöl, welches bei 30° entflammte, erhalten können, sofern wir nur dafür sorgten, dass die Temperatur des Oeles genügend hoch war (28 bis 32°, also noch unter den Temperaturen liegend, welche wir im Oel der Lampen mit neueren Brennerconstructionen, wie auch in unserer Versuchslampe beobachtet hatten), was wir nöthigenfalls durch kurzes Erwärmen des Oelbehälters von oben mit dem Gasringe erreichten. Sobald sich im Oelbehälter der Lampe ein explosives Gemisch gebildet hatte, fing die Flamme eigenthümlich an zu zucken, wie wenn in der Dochtröhre eine Reihe kleiner, rasch auf einander folgender Explosionen Statt hätte; plötzlich erfolgte dann die Explosion des Gasgemisches im Oelbehälter, wobei die Flamme ausgelöscht wurde. Die Explosionen waren, wie deutlich zu erkennen, mehr oder weniger lebhaft und von mehr oder minder starkem Knall (bei schwachen Explosionen nur ein Zischen) begleitet. Eine Zertrümmerung des Lampengefässes trat bei keiner der Explosionen ein. Zwischen den Explosionen, welche wir bei Verwendung des amerikanischen und des russischen Erdöls beobachteten, bestand ein gut wahrnehmbarer Unterschied in der Intensität, derart, dass das russische Oel mit dem höheren Entflammungspunkt schwächere Explosionen veranlasste. Die Thatsache, dass gerade bei Benutzung schlecht schliessender Dochte das Auftreten von Explosionen begünstigt wird, erklären wir uns durch die Annahme, dass in Folge der hohen Temperatur der Metalltheile des Brenners aus dem vom Dochte aufgesaugten Erdöl und in dem vom Dochte nicht ausgefüllten Theile der Dochtröhre ein Luft-Erdöldampfgemisch von hohem Kohlenwasserstoffgehalt und starker Explosibilität gebildet wird, welches sich an der Flamme der Lampe zuerst entzündet und dann, analog einer Initialzündung, auch das im Oelbehälter befindliche, an Kohlenwasserstoffen ärmere Gasgemisch zur Explosion bringt.

Unsere Versuche zeigen, dass unsere gewöhnlichen Erdöllampen, wenn auf ihnen die gewöhnlichen und billigen Erdölsorten des Handels mit niedrigem Entflammungspunkt gebrannt werden, nicht denjenigen Grad von Sicherheit gewährleisten, welchen man von in allen Schichten der Bevölkerung und in so grosser Zahl im Gebrauche stehenden Apparaten verlangen kann. Fragt man sich, wie Unfällen, welche durch Erdöllampen verursacht werden können (Explosionen, Brände), am besten vorgebeugt werden könne, so scheint uns der rationellste Weg hierfür der einer Höherlegung des gesetzlich zulässigen Entflammungspunktminimums zu sein. Aus unseren Versuchen geht aber auch hervor, dass diese Erhöhung, wenn sie wirklich wirksam sein soll, eine sehr erhebliche sein muss und der Entflammungspunkt nicht unter 40° gelegt werden darf.12)

Ein anderer, besonders von englischen Chemikern empfohlener, Vorschlag zur Erhöhung der Sicherheit unserer Erdöllampen besteht darin, gesetzliche Vorschriften zu erlassen, nach welchen fernerhin nur Erdöllampen bestimmter Construction, sogen. Sicherheitslampen, in den Verkehr gebracht werden dürfen, das gesetzliche Entflammungspunktsminimum dagegen auf seiner derzeitigen Höhe zu belassen. So wünschenswerth es auch erscheint, dass Verbesserungen in der Construction unserer Erdöllampen gesetzlich vorgeschrieben werden, so glauben wir doch nicht, dass dadurch die Erhöhung des Entflammungspunktes unnöthig gemacht wird. Denn abgesehen davon, dass sich die Wirkung solcher Vorschriften erst in einem Zeitraum von mehreren Jahren geltend machen kann, wenn einmal sämmtliche in Benutzung befindlichen und zur Zeit vorräthig hergestellten Lampen aufgebraucht sind, ist es nicht zu verhüten, dass auch die besten Sicherheitslampen früher oder später, besonders wenn sie, wie dies zumeist der Fall, in den Händen von unerfahrenen und wenig geschickten Personen sind, defect werden, wodurch die Möglichkeit von Unfällen mit diesen Lampen wieder von Neuem gegeben ist.

Bekanntlich kommen eigentliche Lampenexplosionen verhältnissmässig selten vor, dagegen sind, auch in Deutschland, Fälle, bei denen Personen durch unvorsichtigen Gebrauch von Erdöl zu Schaden kommen (wir erinnern nur an die Unsitte, Erdöl zum Feueranmachen oder anfachen zu verwenden), recht häufig.13) Besonders in England scheinen aber durch Erdöllampen verursachte Unfälle relativ oft vorzukommen. Es ist in dem Animal Report of the Chief Officer of the Public Control Department, 1894 bis 1895, angegeben (S. 15), dass im J. 1894 in London die Fire-Brigade zu 448 Feuersbrünsten gerufen wurde, welche durch Erdöllampenunfälle verursacht waren; von diesen wurden 90 Lampenexplosionen zugeschrieben, während 337 durch Umwerfen von Lampen verursacht wurden.

Wir sind deshalb der Meinung, dass, wenn es sich um eine Discussion über zu ergreifende Maassregeln zur Verhütung von durch Erdöl veranlassten Unfällen handelt, man nicht, wie es wohl meist geschieht, das Schwergewicht auf die grössere oder geringere Möglichkeit von bei Erdöllampen auftretenden Explosionen legen solle, sondern auf die Feuergefährlichkeit des Erdöls überhaupt. Dass eine solche besteht, wird Niemand in Abrede stellen wollen, und dass sie im umgekehrten Verhältniss zur Höhe des Entflammungspunktes steht, ist einleuchtend. Als wir drei Streifen desselben Teppichstoffes mit gleichen Mengen von amerikanischem Oel vom Flammpunkt 24°, russischem Oel vom |94| Flammpunkt 30° und Kaiseröl mit 50° Entflammungspunkt durchtränkten, dann mit einer Flamme in Berührung brachten und die Zeit in Secunden maassen, welche die Teppichstücke gebrauchten, um Feuer zu fangen, konnten wir beobachten, dass ein erkennbarer Unterschied zwischen den Oelen von 24 und 30° Entflammungspunkt nicht bestand, während die Flamme auf das mit Kaiseröl getränkte Tuchstück 3- bis 4mal so lange einwirken musste, bis dieses zu brennen begann.

Würde man sich entschliessen, das Entflammungsminimum des Erdöls auf 40° hinaufzusetzen, so wäre das Erdöl als feuergefährlich im gewöhnlichen Sinne überhaupt nicht mehr aufzufassen und die jetzt bestehenden Einschränkungen bezüglich des Transportes und des Aufbewahrens von Lampenerdöl könnten, wenn nicht fortfallen, so doch wesentlich vermindert werden.

Karlsruhe, Chemisch-technisches Laboratorium der technischen Hochschule, März 1896.

|87|

Nach gefälliger Mittheilung von Prof. Dr. Lunge.

|87|

Materialien zur Begründung eines Entwurfs von Vorschriften über den Verkehr mit Erdöl, bearbeitet vom kaiserl. Gesundheitsamt, S. 34 und 73.

|87|

Nach gefälliger Mittheilung von Prof. Dr. Quesneville in Paris.

|87|

Wagner's Jahresbericht, 1872 S. 842.

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D. p. J. 1879 234 56.

|87|

D. p. J. 1881 241 392.

|87|

Chemische Industrie, 1882 Bd. 5 S. 110.

|87|

Zeitschrift für analytische Chemie, 1882 Bd. 21 S. 335.

|87|

Chemiker-Zeitung, 1886 Bd. 10 (1) S. 603.

|88|

Chemiker-Zeitung, 1886 Bd. 10 (1) S. 582.

|91|

Wir haben bei dieser Gelegenheit auch Lichtstärke und Oelverbrauch dieser Brennerconstructionen ermittelt und mögen die gefundenen Werthe hier mitgetheilt werden:


Bezeichnung des Brenners
Mittlere
Lichtstärke
Oelverbrauch
pro H.-L.-Stunde
H.-L.g
Prometheus 15 Linien29,02,15
„ 20 „34,02,10
Doppelblitz, 30 „77,02,18
Adlerbrenner, 20 Linien35,02,17
Central Vulkan, 16 Linien18,03,81
Sonnenbrenner, 15 Linien24,32,29
Hink's Patentflachbrenner29,02,65
|93|

Während des Druckes dieser Abhandlung erschien in der Chemiker-Zeitung, 1896 Nr. 26 S. 251 u. ff., ein Aufsatz von Dr. Lobry de Bruyn, in welchem ebenfalls eine Erhöhung des Entflammungspunktes auf 40° befürwortet wird.

|93|

In der Statistik der Brände im preussischen Staat für die Jahre 1888, 1889 und 1890, publicirt in Preussische Statistik, herausgegeben vom kgl. Statistischen Bureau in Berlin 1895, ist mitgetheilt, dass auf

18795 Brandfälle überhaupt kommen: durch Explosion von Erdöl verursacht 91, durch Explosion von Erdöllampen 252 im J. 1888;

20061 Brandfälle überhaupt kommen: durch Explosion von Erdöl verursacht 121, durch Explosion von Erdöllampen 104 im J. 1889;

21017 Brandfälle überhaupt kommen: durch Explosion von Erdöl verursacht 97, durch Explosion von Erdöllampen 274 im J. 1890.

Addirt man die Zahlen für Erdöl- und Erdöllampenexplosionen, so ergeben sich für das Jahr

1888 insgesammt 343 Brandfälle verursacht durch Erdöl = 1,8 Proc. aller Brandfälle;

1889 insgesammt 225 Brandfälle verursacht durch Erdöl = 1,1 Proc. aller Brandfälle;

1890 insgesammt 371 Brandfalle verursacht durch Erdöl = 1,7 Proc. aller Brandfälle.

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