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Immer wieder treten in Kohlegruben – wie kürzlich in der Türkei – Unfälle und Katastrophen auf, bei welchen schlagende Wetter eine große Rolle spielen. Dabei wird in erster Linie Methangas aus den Kohleflözen freigesetzt und gezündet. Die Folge sind gefährliche Stichflammen, Verpuffungen bzw. Explosionen. Einen wichtigen Ausrüstungsgegenstand für die Bergleute stellt dabei in diesem Zusammenhang die Grubenlampe, als Leuchte, die bei der Arbeit unter Tage eingesetzt wird, dar.
Alte Grubenlampe mit davyschen Sicherheitsnetz. Fotos: AdobeStock, Norbert Kaiser/Wikipdia
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rolog. Licht ist für den Bergmann ein unverzichtbares Gut, ohne welches er seine Arbeit nicht verrichten kann. Ein altes Sprichwort sagt in diesem Zusammenhang: „Ein Bergmann ohne Licht ist ein armer Wicht!“. Und jeder
Prolog. Licht ist für den Bergmann ein unverzichtbares Gut, ohne welches er seine Arbeit nicht verrichten kann. Ein altes Sprichwort sagt in diesem Zusammenhang: „Ein Bergmann ohne Licht ist ein armer Wicht!“. Und jeder
Kumpel hat seine persönliche Grubenlampe, für die er verantwortlich ist und die er selbstständig laden und instand halten muss.
Historische Betrachtungen. Die erste Lichtquelle im Bergbau der Stein- und Bronzezeit war der Kienspan. In der Antike wurden dann tönerne Froschlampen verwendet und mit Unschlitt (Talg) befüllt. Ihr charakteristisches Aussehen erhielten die Grubenlampen durch einen kräftigen Haken, mit welchem sie am Ausbau unter Tag bzw. an der Bekleidung und sogar am Helm befestigt werden konnten. In der Neuzeit wurden dann Lampen aus Eisenblech oder Messing gefertigt, die nicht nur im harten Einsatzalltag verwendet wurden, sondern auch für Repräsentationszwecke. Im 19. Jahrhundert kamen zu den üblichen Öllampen auch Gaslampen, Kerosinlampen und schließlich Karbidlampen, die ein stärkeres Licht abgaben.
Sicherheitsgrubenlampen. Diese Lampen hatten jedoch einen großen Nachteil: Wenn Schlagwetter frei wurden, konnte es durch die offene Flamme zur Zündung der brennbaren Grubengase und zu verhängnisvollen Explosionen kommen. Die ersten Versuche mit Kanarienvögeln als Gaswarner waren zwar erfolgreich bei der Erkennung von matten Wettern (geringer Sauerstoffgehalt der Grubenluft), zeigten aber weniger Erfolg bei brennbaren Gasen. Jedenfalls erforderte die Schlagwettergefahr daher ein Geleucht, welches Licht spendete, ohne die explosiblen Gase entzünden zu können. Dies führte zur Entwicklung der Sicherheitslampen.
Davy-Lampe mit Flammensieb. Um 1816 entdeckten die beiden Engländer Humphry Davy und Michael Faraday, dass sich ein hochexplosives Methan-Luft-Gemisch in engen Röhren mit weniger als 3,5 mm Durchmesser nicht mehr entzündet. Ein Drahtnetz oder Sieb mit ausreichend feinen Maschen (Flammensieb) nutzt nun diesen Effekt aus. Dabei wird die Temperatur des brennenden Dampfes unter die Zündtemperatur gedrückt und eine Zündung vorhandener Grubengase verhindert. Ein Austausch von Luftsauerstoff und Abgasen ist dabei ungehindert möglich.
Clanny-Lampe mit Glaszylinder. Die davysche Grubenlampe hatte jedoch einen großen Nachteil: Durch die laufende Verschmutzung des Drahtkorbes mit Ruß gab es eine schlechte Lichtausbeute. Dies wurde erst ab 1839 durch William Reid Clanny verbessert, als er den unteren Teil der Davy-Lampe durch einen mit Dichtringen versehenen Glaszylinder ersetzte. Dieses Gerät konnte sich jedoch erst später vollends durchsetzen, nachdem das feuerfeste Jenaer Glas im Jahre 1891 erfunden wurde.
Bei der davyschen Sicherheitsgrubenlampe werden Flammen von einer explosiven Atmosphäre durch ein metallisches Drahtnetz abgeschirmt und somit ein einfacher Explosionsschutz erzielt.
Brennendes Streichholz
Material
Wir entzünden eine Kerze, fassen das Kupferdrahtnetz mit Holzklammer und bringen es von oben her in
die Flamme. Was kann man beobachten? Die Flamme erlischt oberhalb des Drahtnetzes, sie wird quasi
abgeschnitten. Außerdem stellen wir eine Rußbildung fest, die vorher nicht vorhanden war. Erklärung. Die
Maschenweite des Kupferdrahtnetzes ist weit unter 1 mm, und daher kommt der Davy-Effekt zum Tragen.
Außerdem ist Kupfer ein guter Wärmeleiter, und die Flamme wird so abgekühlt, dass die Zündtemperatur
der Dämpfe unterschritten wird. Dadurch erlischt die Flamme oberhalb des
Kupferdrahtnetzes, während Dämpfe und Gase noch ungehindert durchgehen. Durch das Einbringen des
Drahtnetzes wird die Verbrennung gestört. Sie bleibt unvollständig, was an der starken Rußbildung zu
erkennen ist.
Kupferdrahtnetz mit Holzklammer wird von oben an die Kerzenflamme angenähert. Mit dem Drahtnetz kann man die Flamme praktisch abschneiden (Fotos: Owid).
Autor:
ELFR Dr. Otto Widetschek
Die Redaktion ersucht, den Warnhinweis zu beachten. Alle dargestellten Versuche bergen bei unsachgemäßer Ausführung Gefahren in sich. Bei Unfällen wird seitens der Redaktion keine Haftung übernommen.
