Лампа безопасности

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 [ править ]

Сырье или газы [ править ]

Горняки традиционно называют различные газы, встречающиеся во время горных работ, дамбами , от средне-нижненемецкого слова dampf (что означает « пар »). ^[1] Заслонки - это изменчивые 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 значительные количества 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 [ править ]

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. ^[2]

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. ^[3] При обнаружении рудничного газа свечу опускают и принимают меры для проветривания помещения или преднамеренного зажигания рудничного газа после окончания смены. ^[4]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. ^[4]

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 увидеть, куда они целятся (и требовались точные удары), глаза должны были напрягать то, что обычно было бы направлено вверх и немного в сторону. ^[5] 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. ^[6] Более низкий уровень света, связанный с лампами безопасности, вызвал увеличение частоты нистагма.^[7]

Первые попытки безопасных ламп [ править ]

И на европейском континенте, и в Великобритании использовались сушеные рыбные шкуры. От них происходит слабая биолюминесценция (часто называемая фосфоресценцией). ^{[4] [8]} Еще одним безопасным источником освещения в шахтах были бутылки со светлячками. ^[9]

Кремневые и сталелитейные заводы, введенные Карлайлом Спеддингом (1696-1755) до 1733 года ^[10], имели ограниченный успех. ^[11] Пример сталелитейного завода Спеддинга можно увидеть в музее в Уайтхейвене, где Спеддинг был менеджером угольных шахт сэра Джеймса Лоутера, 4-го баронета . ^[12] Стальной диск вращался с высокой скоростью кривошипно-шатунным механизмом. Если прижать к диску кремня, то вызвала ливень искр и тусклое свечение. ^[12]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. ^[13]

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 впоследствии Клэнни изменил принцип работы более поздних ламп на лампы Дэви и Стивенсона. ^[11]

Масляные лампы [ править ]

Принципы работы [ править ]

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 за счет горения рудничной лампы, втянутой в лампу, проходящей обратно через входное отверстие. Контроль передачи тепла - ключ к созданию успешной предохранительной лампы.

В лампе Джордивпускной и выпускной патрубки разделены. Ограничения на входе гарантируют, что через лампу проходит ровно столько воздуха, сколько требуется для горения. Высокий дымоход содержит отработанные 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.Фронт пламени движется медленнее в узких трубках (ключевое наблюдение Стивенсона) и позволяет трубкам 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. ^[14]

История и развитие [ править ]

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. ^[15] Яма представляла собой газовую яму, и Стефенсон руководил работами 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 ^[16], которые также наградили Стивенсона 100 гиней (105 фунтов стерлингов). Однако комитет Ньюкасла также наградил Стивенсона призом в 1000 фунтов стерлингов, полученным по подписке. ^[17] Доктор Клэнни был награжден медалью Королевского общества искусств в 1816 году. ^[11]

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 сетку из марли в качестве защиты от разбивания стекла. ^[18] Разработки, в том числе лампы Grey, Mauceler и Marsaut, пытались решить эти проблемы, используя несколько сетчатых цилиндров, но стекло оставалось проблемой до тех пор, пока не стало доступным закаленное стекло . ^[19]

Если в лампе гаснет пламя, то угольщик снова испытывает искушение зажечь его. Некоторые открыли лампы, чтобы зажечь табачные трубки под землей. ^[20]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, таким образом, 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. ^[21]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. ^[22] Проблема не была решена до появления электрического освещения примерно в 1900 году и до появления ламп на шлемах с батарейным питанием в 1930 году. Плохое освещение стало еще одной причиной для шахтеров, чтобы попытаться 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. ^[23]

Следующая таблица составлена ​​из Hunt 1879 , статья: Предохранительные лампы:

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 внизу 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. ^[24]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 разработки [ править ]

1730 ( 1730 )

Спеддинг изобретает сталелитейный завод. ^[25]

9 июня 1785 г. ( 1785-06-09 )

Взрыв угольной шахты Уоллсенд . Вызвано мельницей Спеддинг. ^[13]

25 мая 1812 года ( 1812-05-25 )

Катастрофа на валке котлована унесла жизни 92 человек. ^[26] Это был последний стимул 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. ^[27]

20 мая 1813 г. ( 1813-05-20 )

Уильям Аллен представляет лампу Уильяма Рида Клэнни Лондонскому Королевскому обществу искусств . ^[28] Оригинальная лампа была впоследствии усовершенствована и уменьшена в весе до 34 унций (960 г). ^{[4] [29]}

1 октября 1813 г. ( 1813-10-01 )

Учреждение «Общества по предотвращению аварий на угольных шахтах», позднее известное как «Сандерлендское общество». ^[30]

1815 г. ( 1815 )

Лампа Клэнни опробовала на Милл-Пит, Херрингтон, но оказалась непрактичной. ^{[11] [31]}

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 трубы с малым диаметром) ^[32] 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 заседании Королевского общества в Лондоне Дэви представляет газету с описанием своей лампы. ^[33]

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. ^[34]

9 января 1816 г. ( 1816-01-09 )

Первое испытание лампы Дэви на шахте Хебберн .

1816 г. ( 1816 )

Дэви награжден Рамфорд медаль и 1000 £ (эквивалент £ 77,110 в 2019 году ^[35] ) в Королевском обществе , обслуживание в £ 2000 пластины (эквивалент £ 154,220 в 2019 ^[35] ) приз владельцев Кольери страны. ^{[16] [36]}

1816 г. ( 1816 )

Владельцы шахт также награждают Стивенсону 100 гиней (что эквивалентно 8 097 фунтам стерлингов в 2019 году ^[35] ).

1816 г. ( 1816 )

Клэнни был награжден медалью Королевского общества искусств в 1816 году. ^[11]

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 ^[35] ) присуждены Стивенсону. ^[17]

1818 г. ( 1818 )

Лампы Дэви, как сообщается, используются во Фландрии. ^[37]

5 августа 1818 г. ( 1818-08-05 )

Взрыв угольной шахты Уоллсенд, четверо убиты. Вызвано лампой Дэви (марля повреждена при падении) ^[38]

1840 г. (1840)

Матьё-Луи Муселер выставил свою лампу в Бельгии.

1843 г. (1843)

Комитет Саут-Шилдс заключает, что «никакая простая 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, послужило причиной тех несчастных случаев на шахтах, против которых оно слишком уверенно и широко применяется ». ^[39]

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 совершенную охрану» ^[40].

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». ^[3]

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. ^[18]

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. ^[41]

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". ^[42]

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 [ править ]

Лампа Дэви [ править ]

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, 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. ^[43]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. ^[38] В Тримдон-Грейндж (1882 г.) падение крыши вызвало внезапный взрыв воздуха, и пламя прошло через марлю со смертельным исходом (69 человек погибли). ^[42]

Плохие копии и опрометчивые «улучшения» были известны, но изменение размеров уменьшало либо освещение, либо безопасность. ^[43] Плохое освещение по сравнению с Джорди или Клэнни в конечном итоге привело к тому, что Дэви стал рассматриваться не как лампа, а как научный инструмент для обнаружения присутствия рудничного газа . ^{[11] В} некоторых ямах продолжали использовать свечи для освещения, полагаясь на Дэви, чтобы предупредить людей, когда их тушить.

Лампа Стивенсона ("Джорди") [ править ]

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.

Более поздние версии имели кольцевую камеру вокруг основания лампы , в которую входил воздух через маленькие ( ¹ / ₂₀ «) отверстий , и из которой воздуха проходил через марлю в лампу. Стакан был окружен марлей так , чтобы в случае разбитое стекло Джорди превратился в Дэви.

При достаточно сильном потоке воздуха через трубки (позже отверстия и галерею) можно было протолкнуть достаточно воздуха, чтобы увеличить пламя, и лампа могла раскалиться. ^[44] Лампа становится небезопасной при токе от 8 до 12 футов в секунду, что примерно вдвое больше, чем у Дэви. ^[44]

Лампа Purdy [ править ]

Развитие лампы Geordie было Purdy. Входом служил камбуз с сеткой, 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. ^[45] 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 [ править ]

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 сетку. ^[46] Чем больше пламя, тем выше верхняя часть горелки. 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.^[46]

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». ^[18]

Лампа Муселлера [ править ]

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. ^[47] Некоторые лампы M дейслер были оснащены механизмом, который блокировал основание лампы. Отвернув фитиль, в конце концов освободилось основание, но к тому времени пламя погасло и стало безопасным. ^[48]

Лампа была запатентована в 1840 году, а в 1864 году правительство Бельгии сделало этот тип лампы обязательным. ^[48]

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. ^[47]

Лампа Marsaut [ править ]

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. ^[49] Экранированная лампа Marsaut может выдерживать ток 30 футов в секунду. ^[24]

Лампа Бейнбриджа [ править ]

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. ^[23]

Лампа Ландау [ править ]

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. ^[23]

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. ^[23]

Лампа Йейтса [ править ]

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. Результатом стало 20-кратное улучшение освещения по сравнению с Davy. Йейтс заявил, что «искушение выставить огонь, чтобы получить больше света, устранено». ^[23]

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». ^[23]

Эван Томас [ править ]

Лампа, разработанная и изготовленная Эваном Томасом из Абердэра ^[50] , похожа на экранированный Clanny, но за стеклом над стеклом есть латунный цилиндр. Хорошо противостоит сквознякам, но пламя тусклое. ^[51]

Морган [ править ]

Морган - это нечто среднее между Мусэллером и Марсаутом. Это экранированная лампа с рядом дисков наверху, позволяющих выходить отработанным газам, и рядом отверстий внизу экрана для впуска воздуха. Имеется 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. ^[52]

Morgan выдерживает воздушную скорость до 53 футов в секунду и «достаточно безопасен для всех практических целей» . ^[52]

Клиффорд [ править ]

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 опирается на марлевую полку. 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 выполнен из меди, покрытой легкоплавким металлом. Если лампа становится слишком горячей, металл плавится и закрывает отверстия для воздуха, тушая лампу. ^[53]

Лампа прошла испытания и, по словам Луптона, «успешно выдержала все попытки взорвать ее со скоростью более 100 футов в секунду» . ^[53]

Электрические лампы [ править ]

Портативный электрический свет стал реальностью только после того, как вольфрамовые нити заменили углерод. ^{[ необходима цитата ]} Первым пионером был Джозеф Свон, который выставил свою первую лампу в Ньюкасл-апон-Тайн в 1881 году ^[41] и улучшил ее 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 отмечен значительный прогресс в производстве электрических ламп, дающих свет, превосходящий масляные лампы, и ожидаемый экономический эффект. и эффективные лампы скоро станут доступны. ^[54] Оказалось, что это не так, и прогресс в достижении надежности и экономии был медленным. Лампа Зюссмана ^[55]была представлена ​​в Великобритании в 1893 году, и после испытаний на угольной шахте Мертон в Дареме она стала широко используемой электрической лампой с 3000 или около того, как сообщила компания, использовавшимися в 1900 году. ^[56] Однако к 1910 году в производстве было всего 2055 электрических ламп всех типов. использование - около 0,25% от всех предохранительных ламп. ^[57] В 1911 году анонимный владелец шахты через британское правительство предложил приз в размере 1000 фунтов стерлингов (что эквивалентно 102 589 фунтов стерлингов в 2019 году ^[35] ) за лучшую лампу, соответствующую установленным требованиям. Всего было 195 записей. Победителем конкурса стал немецкий инженер с лампой CEAG ^[58], которая была ручной и обеспечивала вдвое большую яркость масляных ламп, а срок службы батареи составлял 16 часов. ^[59]Награды были вручены еще 8 лампам, которые соответствовали критериям судей. ^[60] Очевидно, 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 было 294 593 лампы. ^[61]

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. ^[62] После обширных испытаний к 1916 году в США использовалось 70 000 надежных конструкций. ^[63]

Ранние электрические лампы в Великобритании были ручными, так как шахтеры привыкли к этому, а шлемные лампы стали обычным явлением намного позже, чем в таких странах, как США, где шлемы (кепки) были нормой. ^[64]

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. ^[65]

Управление по безопасности и гигиене труда в шахтах (OMSHR), входящее в состав Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH) (входящего 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. ^[66]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 снижает легкость обслуживания и отказы; 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%». ^[66] 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%. ^[66]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

• A Looker On (1844 г.), «Неправильные лампы и другие фонари в угольных шахтах» , Tracts , Институт горных и механических инженеров Северной Англии, 214 , стр. 3–4 , получено 30 января 2013 г. Настоящим автором может быть Томас Незарк (веб-сайт NEIMME).
• Брюн, Юрген Ф (2010), Извлечение науки: век горных исследований , Общество горнодобывающей, металлургической и геологоразведочной промышленности, Inc, ISBN 978-0873353229, дата обращения 7 февраля 2013
• Кальвин, Ронни (2000), «Уголь», Кэмерон, Аластер (редактор), Горное наследие Лейкленда, Общество истории горного дела Камбрии, Общество истории горного дела, ISBN 0-9539477-0-X
• Кэли, Эдвард Стиллингфлит (председатель) (1852 г.), Отчет Специального комитета по угольным шахтам, вместе с Протоколом свидетельских показаний, Приложением и указателем , Лондон: по приказу Палаты общин , извлечен 8 июля 2018 г.
• Clanny, WR (1813), «О средствах обеспечения постоянного света в угольных шахтах без опасности взрыва», Philosophical Transactions of the Royal Society of London , 103 : 200–205, doi : 10.1098 / rstl.1813.0027
• Клэнни, Уильям Рид (1816a), «Отчет об испытании лампы доктора Рида Клэнни на некоторых угольных шахтах Ньюкасла» , Annals of Philosophy , VII : 368–373
• Клэнни, Уильям Рид (1816b), «Практические наблюдения за лампами безопасности для угольных шахт» , Annals of Philosophy , VIII : 353–357
• Кларк, Нил Р. (2001), «Коллекция ламп для обеспечения безопасности шахт, представленная в Национальной академии безопасности и гигиены труда в шахтах» (PDF) , Бюллетень Ассоциации безопасности Холмса (январь 2001 г.) , получено 31 декабря 2019 г. Примечание издателя: часть статьи принадлежит E. Thomas & Williams (см. Ниже).
• Дэвис, Хантер (2004), Джордж Стивенсон , The History Press, ISBN 978-0-7509-3795-5
• Дрон, Р. У. (1924), Горная ассоциация Великобритании (ред.), «Освещение шахт», Исторический обзор угледобычи , Лондон: Fleetway Press: 150–169
• Горный музей Дарема (2012 г.), Милл-Пит, Херрингтон , извлечено 10 января 2013 г.
• Даремский горный музей (2012a), шахта Уолсенд , извлечено 16 января 2013 г.
• Даремский горный музей (2014 г.), Памяти Роберта Джонсона , получено 5 мая 2014 г.
• E. Thomas & Williams Ltd, Original Types of Miners 'Flame Safety Lamps , Welshminerslamps.com , получено 10 января 2013 г.
• Фордайс, Уильям (20 июля 1973 г.), История угольных, коксовых и угольных месторождений и производства железа на севере Англии , Грэм
• Форстер, Г. (1914), Предохранительные лампы и обнаружение пожара в шахтах , Лондон: Джордж Рутледж.
• Geopedia.fr (2011), Каталог горных ламп , Geopedia.fr , данные получены 11 января 2013 г.
• Греско, Дэйв (2012), Краткая история лампы безопасности шахтёра, Minerslamps.net, заархивировано из оригинала 26 августа 2003 г. , извлечено 10 января 2013 г.
• Хоффман, Фредерик Л. (1916), Miners 'Nystagmus (PDF) , Вашингтон, США: Министерство внутренних дел, Бюро горного дела , получено 28 января 2013 г.
• Министерство внутренних дел (1901 г.), Шахты и карьеры: общий отчет и статистика за 1900 г. Часть II Труда , Cd.766, Лондон: HMSO
• Хант, Роберт, изд. (1879), Словарь доктора Юра по искусству, производству и рудникам , IV (приложение), Лондон: Longmans, Green and Co.
• Ингхэм, Роберт (президент) (1843 г.), Отчет Комитета Саут-Шилдс, назначенный для расследования причин аварий на угольных шахтах , Лондон: Longman, Brown, Green и Longmans , получен 8 июля 2018 г.
• Джонсон, Фрэнк (2014 г.), Краткий обзор разработки и производства ламп безопасности для шахтеров (PDF) , The Protector Lamp & Lighting Co Ltd , получено 1 декабря 2014 г.
• Джонс, А. В.; Таркентер, Р.П. (1993), Электрические технологии в горнодобывающей промышленности: рассвет новой эры , Лондон: Питер Перегринус
• Найт, Дэвид (1992), «8: Лампа безопасности», Хамфри Дэви: Наука и власть , Cambridge University Press, ISBN 0-631-16816-8
• Лоутер, сэр Джеймс, Барт. (1 января 1733 г.), «Отчет о влажном воздухе в угольной яме сэра Джеймса Лоутера, Барт. Затонул в 20 ярдах от моря; передан им Королевскому обществу», Philosophical Transactions , 38 (429): 109-113, DOI : 10.1098 / rstl.1733.0019 , JSTOR  103830
• Луптон, Арнольд (1893 г.), Горное дело, элементарный трактат о добыче полезных ископаемых , глава 11 , извлечено 19 октября 2014 г.
• Меткалф, Питер; Меткалф, Роджер (1999), инженерные исследования, 11-й год , инженерные исследования штата Новый Южный Уэльс
• NEIMME, Список описаний предохранительных ламп, имеющихся в распоряжении учреждения
• New Wisdom Investment Limited (2007 г.), Минеральная лампа History , извлечено 7 февраля 2013 г.
• New Wisdom Investment Limited (2008 г.), Светодиодная лампа для шахтёрской литий-ионной батареи , извлечена 7 февраля 2013 г.
• Office of Mine Safety and Health (10 апреля 2013 г.), Mining Feature: NIOSH Illumination Research рассматривает потребности в визуальных характеристиках с помощью светодиодной технологии , получено 12 октября 2014 г.
• Париж, Джон Айртон (1831 г.), Жизнь сэра Хамфри Дэви, покойного президента Королевского общества, иностранного сотрудника Королевского института Франции ...: В 2-х томах , II , Colburn & Bentley , извлечено 8 июля 2018 г.
• Парди, Уильям (1880), эссе о взрывах угольных шахт и лампах безопасности , Лондон: Хранитель угольных шахт
• Королевская комиссия по несчастным случаям в шахтах (1886 г.), Заключительный отчет Командный документ 4699
• Улыбки, Сэмюэл (1862), Жизни инженеров , Том III (Джордж и Роберт Стефенсон), Лондон: Джон Мюррей, ISBN 0-7153-4281-9(ISBN относится к переизданию David & Charles 1968 года с введением LTC Rolt )
• Снагге, Т.В. (1882 г.), Отчет о взрыве, произошедшем на шахте Тримдон-Грейндж 16 февраля 1882 г. , получен 11 января 2013 г.
• Свон, JW (1881), "Swan's electric light" , Transactions, Институт горных инженеров и механиков Северной Англии , том 30: 149–159 , получено 16 ноября 2013 г.
• Сайкс, Джон (11 июля 1835 г.), Отчет об ужасном взрыве на шахте Уоллсенд 18 июня 1835 г., 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 )
• Томсон, Томас, изд. (1814), Annals of Philosophy , IV , Роберт Болдуин , извлечено 16 декабря 2014 г.
• Томсон, Томас, изд. (1817), Annals of Philosophy , X , Роберт Болдуин , получено 27 февраля 2015 г.
• Томсон Томсон (май 1818 г.), «Использование предохранительных фонарей сэра Х. Дэви во Фландрии» , Annals of Philosophy , XI (LXV), стр. 394 , проверено 22 апреля 2015 г.
• Trianco Corporation, Solid Brass Miners 'Lamps , Страница: Miners' Lamps в натуральную величину , получено 12 марта 2013 г.
• Уитакер, JW (1928), Шахтное освещение , Лондон: Метуэн
• Вуд, Николас (1853 г.), «О лампах безопасности для освещения угольных шахт» , Сделки, Институт горных инженеров и механиков Северной Англии , Том I (1852–1853): 301–322 , получено 17 ноября 2013 г. (Президентская лекция)
• Вуд, Оливер (1988), «Уголь Западного Камберленда: 1600-1982 / 3», Камберленд и Вестморлендское антикварное и археологическое общество Дополнительная серия , Кендал: Уилсон (XXIV), ISBN 9780950077956
• Вуд, WO (1901), «Электрическая шахтерская лампа Sussmann» , Труды Института горных инженеров , XXI - 1900–1901: 189–197 - через Интернет-архив.

Дальнейшее чтение [ править ]

• 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 угольной промышленности 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 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 [ править ]

В Wikisource есть текст статьи " Safety-Lamp " из справочника нового студента .

• DMM: Даремский горный музей
• Общество коллекционеров шахтёрских ламп
• NEIMME: Институт горных и механических инженеров Северной Англии
• Жезл науки "Ресурс веб-сайта для шахтеров, собирающих лампы безопасности! Если я этого не знаю, я, вероятно, знаю человека, который знает !!"
• "Лампа безопасности"  . Британская энциклопедия (11-е изд.). 1911 г.