Karbidlampe / Sicherheitslampe
Karbidlampe
Der Brennstoff Acetylen war seit 1836 bekannt. 1862 fand Friedrich Wöhler heraus, dass es sich aus Kalziumkarbid und Wasser herstellen lässt.
Mit der Erteilung des Patents auf die Erzeugung von Kalziumkarbid aus Kalk und Kohle im elektrischen Lichtbogenofen im Jahre 1891 wurde die Karbidlampe zur gängigen Lampe in allen methangasfreien Gruben. Gegenüber der herkömmlichen Öllampe besitzt die Karbidlampe etwa die zehnfache Leuchtkraft und ist unempfindlicher gegen Verlöschen durch Zugluft.
Funktionsweise: Die Karbidlampe besteht aus zwei gasdicht zusammengefügten Gefäßen. Das untere Teilgefäß enthält Karbid, das obere Wasser. Durch eine Tropfvorrichtung gelangt etwas Wasser in das Karbidgefäß und setzt den chemischen Umwandlungsprozess zum Acetylengas in Gang. Das Gas entweicht durch den Brenner und verbrennt dort mit heller Flamme bei ca. 1960°C. Dabei verbrauchen die Lampen ca. 250 g Karbid pro Schicht (8 Std.). Der verbleibende Rückstand ist Kalziumhydroxid.
An einer Karbidlampe fällt zunächst der Reflektor auf. Die normale Ausführung wurde aufgesteckt, wobei der einfache Bergmann den verchromten oder vernickelten Blech- oder Aluminium- Reflektor, der Beamte den Messing-Reflektor trug. Beide spiegelten das Licht des brennenden Gases breit gestreut zurück.
Ein anderer wichtiger Bestandteil der Karbidlampe ist der Brenner. Die Öffnung der Gasdüse sollte so klein wie möglich gehalten werden, damit die Austrittsgeschwindigkeit des Gases sehr hoch ist, was zu einer guten und damit möglichst rückstandsfreien Verbrennung des Acetylens führt.
In der Regel bestehen solche Brenndüsen aus Speckstein, der von einer Messinghülse umgeben ist. Beide Stoffe sind gegen die hohe Betriebstemperatur unempfindlich.
Sicherheitslampe
Die offene Form der Frösche und der Acetylenlampen führte immer wieder zu Explosionen unter Tage, insbesondere im Steinkohlenbergbau. Das im Zusammenhang mit der Steinkohle auftretende Grubengas, das Methangas (CH), ist ein geruchloses, ungiftiges Gas, welches bei einer Konzentration von 5 bis 14% hochexplosiv ist und zu den berüchtigten „Schlagwettern“ führen kann.
Da sich das Grubengas chemisch nicht entschärfen lässt, unternahmen die Wissenschaftler ab Mitte des 18.Jahrhunderts Versuche, schlagwettersichere Grubenlampen zu konstruieren, d.h., die Flamme konnte nicht auf das sie umgebende Methangas übergreifen. Einen ersten Anfang machte hier W.R.Clanny mit seiner „blast lamp“. Auch H.Davy, G.Stephenson und M.Dunn erprobten erfolgreich ihre jeweiligen Modelle.
In einem Brief vom 11.Januar 1816 an die Royal Society in London beschreibt Davy das Prinzip seiner Entdeckung: „Die Erfindung besteht darin, die Flamme der Lampe oder Kerze mit einem Drahtsieb zu überdecken oder zu umgeben. Das gröbste, das ich als völlig durchschlagsicher erprobte, hatte 97 2 Maschen, das feinste 990 Maschen je cm2 .“ Damit war die Konstruktion der Sicherheitslampen klar umrissen, die Gefahr von Gasexplosionen, ausgelöst durch Grubenlampen, gebannt.
Aber die Konstruktion der neuen Lampen brachte andere, neue Schwierigkeiten mit sich: Einerseits war durch den über die Flamme gestülpten Drahtkorb die Leuchteffektivität erheblich gesunken, andererseits ließ sich die erloschene Flamme unter Tage nicht wieder anzünden, ohne die Gefahr eine Gasexplosion auszulösen.
Die Beleuchtungsfrage konnte relativ schnell durch einen Glaszylinder gelöst werden, auf dem dann der Drahtkorb befestigt wurde. Das Problem der Zündung bewältigte 1884 Carl Wolf, der das bislang als Brennstoff verwendete Öl mit einem Flammpunkt von 25° bis 50°C durch Benzin ersetzte, das einen Flammpunkt von -30° bis 10°C aufweist und sich deshalb mit Hilfe eines mechanischen Zünders innerhalb des Drahtkorbes entflammen lässt.
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Im Verlauf der Zeit führte die Entwicklung von Perkussionszündern (Schlagzünder) über Friktionszünder (Reibungszünder) zu Metallfunkenzündeinrichtungen (Feuersteinzünder) bis hin zu elektrischen Zündern.
Das unbefugte Öffnen der Lampen während des Betriebes unter Tage führte zu allen möglichen Sicherheitsverschlüssen.
Zuletzt war der Magnetverschluss am gebräuchlichsten, der sich nur mit einem extrem starken Magneten über Tage öffnen ließ.