Лампа Дэви является безопасная лампа для использования в огнеопасных атмосферах, изобретенный в 1815 году сэром Хэмфри Дэви . [1] Он состоит из фитильной лампы с пламенем, заключенным внутри сетчатого экрана. Он был создан для использования в угольных шахтах , чтобы снизить опасность взрыва из-за присутствия метана и других горючих газов, так называемых рудничных или шахтных рудников .
История
Изобретению Дэви предшествовало изобретение Уильяма Рида Клэнни , ирландского врача из Бишопвермута , который в мае 1813 года прочитал доклад Королевскому обществу . Более громоздкая предохранительная лампа Клэнни была успешно испытана на фабрике Херрингтон, и он выиграл медали из Королевское общество искусств . [2]
Несмотря на отсутствие научных знаний, машинист Джордж Стефенсон изобрел лампу, в которую воздух поступал через крошечные отверстия, через которые не могло пройти пламя лампы. За месяц до того, как Дэви представил свой проект Королевскому обществу, Стивенсон продемонстрировал свою лампу двум свидетелям, взяв ее на угольную шахту Киллингворта и подержав перед трещиной, из которой выходил рудничный газ . [3]
Первое испытание лампы Дэви с проволочным ситом было на шахте Хебберн 9 января 1816 года. [4] Письмо Дэви (которое он намеревался сохранить в тайне), описывающее его находки и различные предложения относительно лампы безопасности, было обнародовано в встреча в Ньюкасле 3 ноября 1815 г. [5] и документ с описанием лампы был официально представлен на собрании Королевского общества в Лондоне 9 ноября. [6] За это Дэви был награжден медалью Рамфорда общества . Лампа Дэви отличалась от лампы Стивенсона тем, что пламя было окружено сеткой из марли, тогда как у прототипа лампы Стивенсона была перфорированная пластина, содержащаяся в стеклянном цилиндре (конструкция, упомянутая в документе Королевского общества Дэви как альтернатива его предпочтительному решению). [6] За свое изобретение Дэви получил серебро на сумму 2000 фунтов стерлингов (деньги были собраны по публичной подписке), в то время как Стивенсона обвинили в краже идеи у Дэви, потому что полностью разработанная « лампа Джорди » не была продемонстрирована Стивенсоном до тех пор, пока после того, как Дэви представил свою статью в Королевском обществе, и (как утверждается) предыдущие версии на самом деле не были безопасными. [5] [7] [а]
Местный комитет по расследованию, собравшийся в поддержку Стивенсона, оправдал его, показав, что он работал отдельно над созданием лампы Джорди [9], и собрал для него подписку в размере 1000 фунтов стерлингов. [10] Дэви и его сторонники отказались принять их выводы и не хотели видеть, как необразованный человек, такой как Стивенсон, мог придумать решение, которое у него было: сам Стивенсон открыто признал, что он пришел к практическому решению на основе ошибочная теория. [10] В 1833 году комитет Палаты общин обнаружил, что Стивенсон имел равные права на изобретение лампы безопасности. [10] Дэви пошел в могилу, утверждая, что Стефенсон украл его идею. Лампа Стефенсона использовалась почти исключительно в Северо-Восточной Англии , тогда как лампа Дэви использовалась повсюду. Этот опыт вызвал у Стивенсона пожизненное недоверие к лондонским теоретическим и научным экспертам. [11] [b]
Дизайн и теория
Лампа состоит из фитиля с пламенем, заключенным внутри сетчатого экрана. Экран действует как пламегаситель ; воздух (и любой имеющийся рудничный газ) может проходить через сетку достаточно свободно, чтобы поддерживать горение, но отверстия слишком мелкие, чтобы позволить пламени распространиться через них и зажечь любой рудничный газ за пределами сетки. Первоначально он горел на тяжелом растительном масле.
Лампа также обеспечивала тест на наличие газов. Если присутствовали горючие газовые смеси, пламя лампы Дэви горело выше с синим оттенком. Лампы были оснащены металлическим измерителем высоты пламени. Шахтеры могут разместить лампу безопасности близко к земле для обнаружения газов, таких как углекислый газ , которые плотнее воздуха и могут скапливаться в углублениях в шахте; если бы воздух в шахте был бедным кислородом ( удушающий газ ), пламя лампы гасло бы ( черная сырость или удушающий газ ). Пламя метан-воздух гаснет при содержании кислорода около 17% (что по-прежнему поддерживает жизнь), поэтому лампа давала раннее указание на нездоровую атмосферу, позволяя шахтерам выбраться, прежде чем они умрут от удушья.
Влияние
В 1816 году газета Cumberland Pacquet сообщила о демонстрации лампы Дэви в Уильям Пит, Уайтхейвен. Помещенный в воздуходувку "... эффект был грандиозным, не поддающийся описанию. Сначала было видно, как голубое пламя перекрывает пламя лампы, затем сменилось ярким пламенем, играющим в цилиндре; и вскоре после этого пламя лампы Запальный газ расширился, так что полностью заполнил проволочную сетку. Некоторое время пламя лампы было видно сквозь пламя рудничного газа, которое в конечном итоге погасло без взрыва. Более удовлетворительных результатов нельзя было желать ... » [12 ] Другой корреспондент газеты комментировали «лампа предлагает абсолютную безопасность шахтера ... с отличной вентиляцией Уайтхэвнами угольных шахт и применением ценного инструмента сэра Хамфри в, несчастных случаях от взрыва„(карбюраторный)“водорода , которые имеют произошедших (хотя и сравнительно немногочисленных для таких обширных работ) удастся избежать с помощью этого счастливого изобретения ". [12]
Однако это предсказание не сбылось: в течение следующих тридцати лет в результате взрыва газовых рудников в шахтах Уайтхэвена погибло 137 человек. [13] : 139 В более общем плане Специальный комитет по несчастным случаям на шахтах сообщил в 1835 году, что появление лампы Дэви привело к увеличению числа несчастных случаев на шахтах; [10] : 130 лампа стимулировала работу шахт и частей шахт, которые ранее были закрыты по соображениям безопасности. [14] Например, в 1835 году 102 мужчины и мальчики были убиты в результате взрыва рудничного газа на шахте Уоллсенд, работавшей на пласте Беншема, описанном в последующем расследовании Джоном Баддлом как «опасный пласт, требующий максимальной осторожности в сохранении. рабочее состояние », с которым можно было работать только с лампой Дэви. Коронер отметил, что в результате предыдущего взрыва рудничного газа в 1821 году погибло 52 человека, но присяжных заявил, что любые выводы о целесообразности продолжения работы по шву находятся за пределами их провинции. [15]
Лампы должны были быть предоставлены самими горняками, а не владельцами, так как обычно горняки покупали собственные свечи в фирменном магазине. Шахтеры по-прежнему предпочитали лучшее освещение от открытого света, а правила шахт настаивали на использовании только предохранительных ламп [13] : 139 в принципе были драконовскими, но на практике не соблюдались и не соблюдались. После двух аварий за два года (1838–189 гг.) На карьерах Камберленда, оба из которых были вызваны проверками безопасности, проводившимися при свете открытого огня, Королевская комиссия по трудоустройству детей прокомментировала как неспособность извлечь уроки из первой аварии, так и о «дальнейшей абсурдности» «ношения лампы Дэви в одной руке ради безопасности и незащищенной зажженной свечи в другой, как будто ради опасности. Помимо этого, не может быть мыслимого легкомыслия и глупости; и когда такое управление разрешается в шахте двух самых богатых угольных собственников в королевстве, мы перестаем удивляться всему, что может происходить в шахтах, которые работают одинаково без капитала и науки » [13] : 140
Еще одной причиной увеличения аварийности стала ненадежность самих ламп. Чистую сетку легко повредить, и как только одна-единственная проволока порвется или проржавела, лампа стала небезопасной. Работа, проведенная научным свидетелем и представленная комитетом, показала, что лампа Дэви стала небезопасной при таких низких воздушных потоках, что лампа Дэви, переносимая в обычном темпе ходьбы против нормальных воздушных потоков на проходах, была безопасна только при наличии ветрозащитной витрины [16] : 13–17 (обычно не устанавливается), и комитет отметил, что несчастные случаи произошли, когда лампа использовалась «при общем и осторожном использовании; никто не выжил, чтобы рассказать историю о том, как эти происшествия имели место; предположения больше всего восполняли недостаток положительных знаний. неудовлетворительно; но инциденты зарегистрированы, что доказывает то, что должно последовать за необоснованным испытанием лампы; и ваш Комитет вынужден полагать, что незнание и ложное доверие к ее достоинствам в случаях, сопряженных с неоправданным риском, привели к катастрофическим последствиям " [10] : 131 «Комитет Саут-Шилдс», орган, созданный на публичном собрании [17] (в ответ на взрыв в карьере Святой Хильды в 1839 г.) [18] для рассмотрения вопросов предотвращения несчастных случаев. в шахтах показали, что вентиляция шахт на северо-востоке в целом была недостаточной, при недостаточном притоке свежего воздуха, что давало возможность скопиться взрывоопасным газовым смесям. [16] : 28–36 [c] Последующий избранный комитет в 1852 году согласился с этой точкой зрения; Лучше всего предотвратить взрывы рудничных газов путем улучшения вентиляции шахты (с помощью паровых эжекторов: комитет особо не рекомендовал вентиляции с помощью вентиляторов), которым пренебрегли из-за чрезмерной уверенности в безопасности лампы Дэви. [19] : viii
Однако практика использования лампы Дэви и свечи не была полностью абсурдной, если понимать лампу Дэви не только как безопасный источник света во взрывоопасной атмосфере, но и как измеритель уровня рудничного газа. Однако на практике предупреждение от лампы не всегда вовремя замечалось, особенно в рабочих условиях той эпохи. [20]
Таким образом, Закон 1860 года о регулировании и инспекции шахт требовал, чтобы угольные шахты имели достаточное количество постоянно производимой вентиляции для разбавления и обезвреживания ядовитых газов, чтобы рабочие зоны - при обычных обстоятельствах - находились в пригодном для работы состоянии ( там, где нельзя было обеспечить нормальную безопасную атмосферу, они должны были быть отгорожены «насколько возможно»): также требовалось, чтобы лампы безопасности были проверены и надежно заблокированы должным образом уполномоченным лицом перед использованием. [ необходима цитата ]
Даже когда они были новыми и чистыми, освещение от предохранительных ламп было очень плохим, и проблема не была полностью решена до тех пор, пока электрические лампы не стали широко доступны в конце 19 века. [ необходима цитата ]
Преемники
Современный эквивалент лампы Дэви был использован в реле факела Олимпийского огня. Он использовался в эстафетах на юношеских Олимпийских играх в Сиднее, Афинах, Турине, Пекине, Ванкувере и Сингапуре . Он также использовался для Специальных Олимпийских игр в Шанхае, Панамериканских и центральноафриканских играх и для эстафеты летних Олимпийских игр 2012 года в Лондоне . [21]
Лампы все еще производятся в Экклсе, Большой Манчестер ; [22] в Абердэр , Южный Уэльс ; [23] и в Калькутте , Индия . [24]
Копия лампы Дэви находится перед кассой на стадионе Света (Sunderland AFC), который построен на бывшей угольной шахте.
В 2015 году угольная шахта Bersham в Рексхэме , Уэльс, которая сейчас является музеем горного дела, пригласила посетителей принести в музей свои лампы Дэви и другие промышленные реликвии для идентификации. [25] Национальный горный музей Шотландии в Newtongrange , Шотландия, также отмечается 200 - летие изобретения. [26] В 2016 году Королевский институт Великобритании , где демонстрируется прототип лампы Дэви, решил провести 3D-сканирование изобретения, реконструировать его и представить посетителям музея в более доступном цифровом формате через кабинет виртуальной реальности. На первый взгляд кажется, что это традиционный витринный шкаф, но с сенсорным экраном с различными возможностями, позволяющими посетителям просматривать и ссылаться на виртуальные экспонаты внутри. [27]
Заметки
- ^ Средний максимальный диаметр закалки (максимальный диаметр отверстия, через которое не пройдет пламя (не взрыв)) для просверленных отверстий в латунной пластине толщиной 1/32 дюйма, как сообщалось в 1968 году, составлял 0,139 дюйма для смесей метан / воздух [ 8] В письме Дэви, прочитанном на встрече 3 ноября в Ньюкасле, сообщается, что его работа с образцами рудничного газа показала, что взрывы в легковоспламеняющихся смесях рудничного газа с воздухом не проходят через трубы диаметром менее 1/8 дюйма. [5] : 84 У первой лампы Стивенсона было отверстие для впуска воздуха 1/2 дюйма, дросселируемое ползунком, у вторых трех отверстий для впуска воздуха внутренний диаметр 3/22 дюйма (0,136 дюйма), но деформированный из-за изгиба кончика, чтобы придать овал, длинный диаметр 1/5 дюйма, короткий диаметр 1/14 дюйма, в его третьей лампе проникновение воздуха происходило через латунные пластины с отверстиями разных размеров, самые большие диаметром около 1/12 дюйма [9]
- ↑ В своей книге «Джордж и Роберт Стефенсон» автор LTC Rolt сообщает, что мнения об эффективности двух ламп разошлись; что лампа Дэви давала больше света, но лампа Джорди считалась более безопасной в более газообразной атмосфере. Он вслед за Смайлсом (1857) ссылается на инцидент 1857 года на шахте Окс в Барнсли, где использовались обе лампы. После внезапного сильного притока газа верхние части всех ламп Дэви раскалились докрасна (что в прошлом вызывало взрыв, а при этом рисковал еще один), в то время как все лампы Джорди просто погасли.
- ^ Комитет Шилдса утверждал, что у местных шахт было слишком мало шахт для размера подземных выработок (мнение, подтвержденное свидетельствами Джорджа Стивенсона, среди других), и что Специальный комитет Общины 1835 года был введен в заблуждение по этому поводу из-за грубое завышение стоимости дополнительных валов, данное им Джоном Баддлом . Комитет Шилдса также выступил против практики (которую, как он считал, парламент должен законодательно запретить для всех новых выигрышей) топить одну шахту и разделять ее перегородками («перегородками») для разделения входящего и выходящего вентиляционного воздуха - любого Взрыв, разрушающий перемычку, разрушит вентиляцию шахты и обеспечит смерть от удушья тех, кто находится под землей. Этот сценарий привел к гибели некоторых людей в результате аварии в Уолсенд в 1835 году: использование нескольких шахт стало законным требованием в 1863 году после гибели 204 шахтеров в результате катастрофы на угольной шахте Хартли в 1862 году, когда катастрофический отказ насосной балки разрушил вентиляцию и заблокировал единственный путь к побегу.
Рекомендации
- ↑ Краткая история огневой предохранительной лампы шахтёра. Архивировано 26 августа 2003 г. в Wayback Machine на minerslamps.net. Доступ 7 июля 20121
- ^ Рыцарь, Дэвид (1992) Хамфри Дэви: Наука и власть. Кембридж, Издательство Кембриджского университета, (Глава 8: Лампа безопасности), ISBN 0-631-16816-8
- ^ Брандлинг, С.Дж. (председатель) (1817 г.), Отчет о требованиях мистера Джорджа Стивенсона относительно изобретения его предохранительной лампы комитетом, назначенным на собрании в Ньюкасле 1 ноября 1817 г. , Ньюкасл: Эмерсон Чарнли , п. 17
- ^ Томпсон, Рой (2004). Грозовое подземелье: горные катастрофы в Нортумберленде, 1815–1865 гг . Ориентир. п. 121. ISBN. 978-1-84306-169-4. Проверено 8 января 2013 года .
- ^ а б в Пэрис, Джон Айртон (1831). Жизнь сэра Хэмфри Дэви, покойного президента Королевского общества, иностранного сотрудника Королевского института Франции ...: В 2-х томах . Vol. II. Колберн и Бентли.
|volume=
имеет дополнительный текст ( справка ) - ^ а б Дэви, Хамфри (1816). «О огнестойкости угольных шахт и методах зажигания шахт для предотвращения их взрыва» . Философские труды Лондонского королевского общества . 106 : 1. DOI : 10.1098 / rstl.1816.0001 .
- ^ Стивенсон, Джордж (1817). Описание предохранительной лампы, изобретенной Джорджем Стефенсоном и ныне используемой в шахте Киллингворта (второе изд.). Лондон.
- ^ Гроув, младший (1968). «Измерение диаметров закалки и их связь с взрывобезопасным группированием газов и паров» (PDF) . Третий симпозиум по опасностям химических процессов с особым упором на проектирование предприятий LChem.E. Серия симпозиумов . Лондон: Институт инженеров-химиков. 25 : 53. Архивировано из оригинального (PDF) 11 октября 2017 года . Проверено 30 апреля 2017 года .
- ^ а б Анон (1817 г.). Сообщите о претензиях мистера Джорджа Стивенсона относительно изобретения его предохранительной лампы . Ньюкасл: С. Ходжсон.
- ^ а б в г д Улыбается, Сэмюэл (1857). "Глава X .: Изобретает предохранительную лампу" Георди ". Жизнь Джорджа Стивенсона, инженера железнодорожного транспорта . Лондон: Джон Мюррей. стр. 95 -132.
- ^ Дэвис, Хантер (1975). Джордж Стивенсон: замечательная жизнь основателя железных дорог . Вайденфельд и Николсон. ISBN 0-297-76934-0.
- ^ а б «Абзацы без названия». Камберленд Пакке и рекламодатель Ware's Whitehaven . 9 апреля 1816 г. с. 3.
- ^ a b c Камберлендское и Вестморлендское антикварное и археологическое общество: Дополнительная серия XXIV: Вуд, Оливер (1988). Уголь Западного Камберленда: 1600–1982 / 3 . Кендал: Титус Уилсон. ISBN 095007795X.
- ^ Кристофер Лоуренс, Сила и слава: Хамфри Дэви и романтизм , ссылка в Эндрю Каннингем и Николас Джардин, Романтизм и науки Кембридж: University Press, 1990, стр. 224
- ^ Сайкс, Джон (1835). Отчет об ужасном взрыве в шахте Уоллсенд 18 июня 1835 года, к которому добавлен список взрывов, наводнений и т. Д. которые произошли в угольных шахтах Нортумберленда и Дарема ... Ньюкасл: Джон Сайкс.(Сайкс был издателем Newcastle Courant )
- ^ а б Отчет Комитета Саут-Шилдс, назначенного для расследования причин аварий на угольных шахтах . Лондон: Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс. 1843 г.
- ^ начало рекламы «На публичном собрании жителей ...». Рекламодатель округа Дарем . 5 июля 1839 г. с. 3.
- ^ «Ужасная гибель людей в Саут-Шилдсе». Ньюкасл Курант . 5 июля 1839 г. с. 2.
- ^ Отчет Специального комитета по угольным шахтам вместе с протоколом работы комитета, протоколом свидетельских показаний, приложением и указателем . Лондон: по приказу Палаты общин. 1852 г.
- ^ См. Примечание в разделе «Преемники» этой статьи WP о современном использовании ламп.
- ↑ Пек, Том. Пусть начнется пламя: Бекхэм заставляет гореть домашние огни The Independent , 19 мая 2012 г. По состоянию на 12 июля 2012 г.
- ↑ Protector Safety Lamp Company, Eccles at Heritage Photo Archive. Доступ 7 июля 2012 г.
- ↑ Aberdare - Cambrian Lamp Works - Э. Томас и Уильямс в библиотечной службе Rhondda Cynon Taf. Доступ 7 июля 2012 г.
- ^ JK Dey and Sons Официальный сайт. Доступ 7 июля 2012 г.
- ^ Прайор, Нил (26 сентября 2015 г.). «Горный музей отмечает 200-летие компании Davy Lamps» . BBC News . Архивировано 8 января 2019 года . Проверено 17 февраля +2016 .
- ^ «Празднование 200-летия пламенной предохранительной лампы» . Национальный горный музей . Проверено 17 февраля +2016 .
- ^ «3D-сканирование оригинальной лампы Дэви» . Физический цифровой. 2 мая 2016. Архивировано 5 июня 2016 года . Дата обращения 9 мая 2016 .
дальнейшее чтение
- Джеймс, Фрэнк AJL (2005). "Насколько велика дыра? Проблемы практического применения науки в изобретении шахтерской предохранительной лампы Хамфри Дэви и Джорджем Стивенсоном в Англии позднего регентства" (PDF) . Труды Общества Ньюкоменов . 75 (2): 175–227. DOI : 10.1179 / tns.2005.010 . S2CID 111936569 .
Внешние ссылки
- Популярное научное видео, демонстрирующее эксперимент, демонстрирующий принцип работы лампы Дэви.
- Эдвардс, Эрик, лампа безопасности горняков в музее Питт-Риверс , Оксфордский университет
- Хамфри Дэви Краткая биография в Spartacus Educational
- Мартын Поляков, Мартын Поляков . «Лампа Дэви» . Периодическая таблица видео . Ноттингемский университет .