Лампа Дэви
Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2016 г. ) |


Лампа Дэви — это безопасная лампа , используемая в легковоспламеняющихся атмосферах, изобретенная в 1815 году сэром Хамфри Дэви . [1] Он состоит из фитильной лампы, пламя которой заключено внутри сетчатого экрана. Он был создан для использования в угольных шахтах , чтобы снизить опасность взрывов из-за присутствия метана и других горючих газов, называемых рудничным газом или шахтным газом .
История
[ редактировать ]Немецкий эрудит Александр фон Гумбольдт , работавший в Немецком горном бюро, заботился о здоровье и благополучии горняков и изобрел своего рода респиратор и «четыре лампы различной конструкции, подходящие для использования в различных обстоятельствах. Респиратор должен был предотвращать . они были предшественниками более позднего изобретения Дэви и часто использовались им шахтеры». [2]
Изобретению Дэви предшествовало изобретение Уильяма Рида Клэнни , ирландского врача из Бишопвермаута , который прочитал доклад Королевскому обществу в мае 1813 года. Более громоздкая безопасная лампа Клэнни была успешно испытана на Херрингтон-Милл, и он выиграл медали от Королевское общество искусств . [3]
Несмотря на отсутствие научных знаний, машиностроитель 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 собственную лампу двум свидетелям, сняв ее с шахты Киллингворт и поднеся к трещине, из которой рудничный газ . выходил [4]
Первое испытание лампы Дэви с проволочным ситом состоялось на шахте Хебберн 9 января 1816 года. [5] Письмо Дэви (которое он намеревался сохранить в секрете) с описанием его выводов и различных предложений по поводу безопасной лампы было обнародовано на встрече в Ньюкасле 3 ноября 1815 года. [6] а документ с описанием лампы был официально представлен на заседании Королевского общества в Лондоне 9 ноября. [7] общества За это Дэви был награжден медалью Рамфорда . Лампа Дэви отличалась от лампы Стивенсона тем, что пламя было окружено марлевым экраном, тогда как лампа-прототип Стефенсона имела перфорированную пластину, заключенную в стеклянный цилиндр (дизайн, упомянутый в документе Королевского общества Дэви как альтернатива его предпочтительному решению). [7] За свое изобретение Дэви получил серебро на сумму 2000 фунтов стерлингов (деньги были собраны по открытой подписке), в то время как Стивенсон был обвинен в краже идеи у Дэви, поскольку полностью разработанная « лампа Джорди » Стивенсон не демонстрировал до тех пор, пока Дэви не представил свою статью в Королевском обществе, и (она была проведена) предыдущие версии на самом деле не были безопасными. [6] [8] [а]
Местная комиссия по расследованию, собравшаяся в поддержку Стивенсона, реабилитировала его, доказав, что он работал над созданием лампы Джорди отдельно. [10] и собрал для него подписку в размере 1000 фунтов стерлингов. [11] Дэви и его сторонники отказались принять их выводы и не понимали, как такой необразованный человек, как Стивенсон, мог прийти к имевшемуся у него решению: сам Стивенсон открыто признавал, что пришел к практическому решению на основе ошибочной теории. [11] В 1833 году комитет Палаты общин установил, что Стивенсон имеет равные права на изобретение лампы безопасности. [11] Дэви сошел в могилу, утверждая, что Стивенсон украл его идею. Лампа Стефенсона использовалась почти исключительно в Северо-Восточной Англии , тогда как лампа Дэви использовалась повсюду. Этот опыт породил у Стивенсона пожизненное недоверие к лондонским научным экспертам-теоретикам. [12] [б]
Дизайн и теория
[ редактировать ]
Лампа состоит из фитильной лампы, пламя которой заключено внутри сетчатого экрана. Экран действует как пламегаситель ; воздух (и любой присутствующий рудничный газ) может проходить через сетку достаточно свободно, чтобы поддерживать горение, но отверстия слишком малы, чтобы пламя могло распространяться через них и воспламенять любой рудничный газ за пределами сетки. Лампа Дэви работала на нефти или нафте (жидкости для зажигалок). [13]
В лампе также предусмотрена проверка на наличие газов. При наличии легковоспламеняющихся газовых смесей пламя лампы Дэви горело выше с голубым оттенком. Лампы были оснащены металлическим датчиком для измерения высоты пламени. Шахтеры могли бы разместить лампу безопасности близко к земле, чтобы обнаружить газы, такие как углекислый газ , которые плотнее воздуха и поэтому могут собираться в углублениях шахты; если бы воздух в шахте был беден кислородом ( удушающий газ ), пламя лампы погасло бы ( черная сырость или удушающий газ ). Пламя метановоздушной смеси гаснет при содержании кислорода около 17% (что по-прежнему поддерживает жизнь), поэтому лампа давала ранний сигнал о нездоровой атмосфере, позволяя шахтерам выбраться наружу до того, как они умерли от удушья. [ нужна ссылка ]
Влияние
[ редактировать ]В 1816 году газета Cumberland Pacquet сообщила о демонстрации лампы Дэви в Уильям Пите, Уайтхейвен. Помещенный в воздуходувку... эффект был неописуемо грандиозным. Сначала было видно, как голубое пламя охватило пламя лампы, затем сменилось мерцающим пламенем, играющим в цилиндре; и вскоре после этого загорелось пламя лампы. рудничный газ расширился, так что полностью заполнил проволочную сетку. В течение некоторого времени пламя лампы было видно сквозь пламя рудничного газа, которое в конечном итоге погасло без взрыва. [14] Другой корреспондент газеты прокомментировал: «Лампа обеспечивает шахтерам абсолютную безопасность... Благодаря отличной вентиляции угольных шахт Уайтхейвен и использованию ценного прибора сэра ХАМФРИ, произошедшие аварии из-за взрыва «(карбюраторного)» водорода (хотя и сравнительно мало для таких обширных работ) удастся избежать этого счастливого изобретения». [14]
Однако это предсказание не оправдалось: в следующие тридцать лет взрывы рудничного газа в карьерах Уайтхейвена унесли жизни 137 человек. [15] : 139 В более общем плане Специальный комитет по несчастным случаям на шахтах сообщил в 1835 году, что внедрение лампы Дэви привело к увеличению количества несчастных случаев на шахтах; [11] : 130 лампа поощряла работу шахт и частей шахт, которые ранее были закрыты по соображениям безопасности. [16] Например, в 1835 году 102 мужчины и мальчика погибли в результате взрыва рудничного газа на шахте Уоллсенд, работавшей на пласте Беншем, который Джон Баддл в ходе последующего расследования описал как «опасный пласт, требующий предельной осторожности для поддержания в рабочем состоянии». ", 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 предупредил присяжных, что любые выводы о целесообразности продолжения работ по шву находятся за пределами их компетенции. [17]
Лампы должны были предоставлять сами шахтеры, а не владельцы, поскольку традиционно шахтеры покупали свечи в магазине компании. Шахтеры по-прежнему предпочитали лучшее освещение от открытого света, а правила горнодобывающей промышленности настаивали на использовании только безопасных ламп. [15] : 139 в принципе были драконовскими, но на практике не соблюдались и не применялись. После двух несчастных случаев за два года (1838–1839 гг.) На карьерах Камберленда, оба из которых были вызваны проверками безопасности, проводившимися с помощью открытого огня, Королевская комиссия по детской занятости прокомментировала как неспособность извлечь уроки из первого несчастного случая, так и о «дальнейшей нелепости» «носить лампу Дэви в одной руке ради безопасности, а в другой - обнаженную зажженную свечу, как бы ради опасности. За пределами этого не может быть никакого мыслимого легкомыслия и глупости; и когда такое управление разрешено в шахте двух самых богатых углевладельцев королевства, мы перестаем удивляться всему, что может происходить в шахтах, на которых работают люди в равной степени без капитала и науки». [15] : 140
Еще одной причиной роста аварийности стала ненадежность самих ламп. Голую сетку было легко повредить, а как только один-единственный провод сломался или заржавел, лампа стала небезопасной.Работа, проведенная научным свидетелем и сообщенная комитетом, показала, что лампа Дэви стала небезопасной при настолько слабом потоке воздуха, что лампа Дэви, переносимая в обычном темпе ходьбы против нормального потока воздуха в проходах, была безопасной только в том случае, если она была снабжена ветрозащитным экраном. [18] : 13–17 (обычно не устанавливается), и комитет отметил, что несчастные случаи произошли, когда лампа использовалась «обычно и осторожно; никто не выжил, чтобы рассказать историю о том, как происходили эти происшествия; догадки весьма неудовлетворительно восполняли недостаток достоверных знаний; но зарегистрированы инциденты, которые доказывают то, что должно последовать за необоснованным испытанием лампы, и ваш Комитет вынужден полагать, что незнание и ложная уверенность в его достоинствах в случаях, сопряженных с неоправданным риском, привели к катастрофическим последствиям» [11] : 131 «Комитет Саут-Шилдс», орган, созданный там на общественном собрании. [19] (в ответ на взрыв в яме Святой Хильды в 1839 году) [20] рассмотрение вопросов предотвращения аварий в шахтах показало, что шахтная вентиляция на Северо-Востоке в целом недостаточна, а недостаточная подача свежего воздуха создает все возможности для скопления взрывоопасных газовых смесей. [18] : 28–36 [с] Последующий специальный комитет в 1852 году согласился с этой точкой зрения; Взрывы рудничного газа лучше всего можно было предотвратить, улучшив вентиляцию шахты (путем использования паровых эжекторов: комитет специально рекомендовал не использовать вентиляторную вентиляцию), которой пренебрегали из-за чрезмерной уверенности в безопасности лампы Дэви. [21] : viii
Однако практика совместного 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 датчик уровня рудничного газа. Однако на практике предупреждение от лампы не всегда было замечено вовремя, особенно в условиях работы той эпохи. [22]
1860 Поэтому Закон о регулировании и проверке шахт года требовал, чтобы угольные шахты имели постоянную вентиляцию достаточного объема для разбавления и обезвреживания вредных газов, чтобы рабочие зоны были – при обычных обстоятельствах – в состоянии, пригодном для работы (зоны там, где обычно безопасная атмосфера не может быть обеспечена, должны были быть огорожены «насколько это возможно»): перед использованием также требовалось, чтобы лампы безопасности были проверены и надежно заперты должным образом уполномоченным лицом. [ нужна ссылка ]
Даже когда он был новым и чистым, освещение от ламп безопасности было очень плохим. [23] и проблема не была полностью решена до тех пор, пока в конце 19 века электрические лампы не стали широко доступны. [24]
Преемники
[ редактировать ]Современный эквивалент лампы Дэви использовался в эстафетах олимпийского огня . Его использовали в эстафетах на юношеских Олимпийских играх в Сиднее, Афинах, Турине, Пекине, Ванкувере и Сингапуре . Он также использовался на Специальных Олимпийских играх в Шанхае, Панамериканских и Центральноафриканских играх, а также на эстафете летних Олимпийских игр 2012 года в Лондоне . [25]
Лампы до сих пор производятся в Эклсе, Большой Манчестер ; [26] в Абердэре , Южный Уэльс ; [27] и в Калькутте , Индия . [28]
Копия лампы Дэви находится перед кассой стадиона « Стадион Лайт» (АФК «Сандерленд»), построенного на месте бывшей угольной шахты.
В 2015 году, к двухсотлетию изобретения Дэви, бывшая шахта Бершам в Рексеме , Уэльс, ныне горный музей, провела мероприятие, на котором представители общественности могли принести свои лампы Дэви для идентификации. [29] Национальный горный музей Шотландии в Ньютонгрейндже , Шотландия, также отпраздновал 200-летие изобретения. [30] В 2016 году Королевский институт Великобритании , где выставлен прототип лампы Дэви, решил провести 3D-сканирование изобретения, реверс-инжиниринг и представление посетителям музея в более доступном цифровом формате через кабинет виртуальной реальности. На первый взгляд это выглядит как традиционная витрина, но она оснащена сенсорным экраном с различными опциями, позволяющими посетителям просматривать и ссылаться на виртуальные экспонаты внутри. [31]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Средний максимальный диаметр гашения (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 метана и воздуха. [9] В письме Дэви, зачитанном на встрече 3 ноября в Ньюкасле, сообщалось, 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. [6] : 84 Первая лампа Стивенсона имела воздухозаборник диаметром 1/2 дюйма, дросселируемый ползунком, а вторые три воздухозаборника имели внутренний диаметр 3/22 дюйма (0,136 дюйма), но деформировались из-за изгиба на кончике, образуя овал длинного диаметра 1/5 дюйма. «, короткий диаметр 1/14», в его третьей лампе попадание воздуха осуществлялось через латунные пластины с отверстиями разного размера, самое большое диаметром около 1/12 дюйма. [10]
- ^ В своей книге «Джордж и Роберт Стивенсоны» автор LTC Ролт рассказывает, что мнения об эффективности двух ламп различались; что лампа Дэви давала больше света, но считалось, что лампа Джорди безопаснее в более газообразной атмосфере. Он следует за Смайлсом (1857), говоря об инциденте, произошедшем в 1857 году на шахте Оукс в Барнсли, где использовались обе лампы. После внезапного сильного притока газа верхушки всех ламп Дэви раскалились докрасна (что в прошлом вызвало взрыв и, таким образом, грозило еще одним), в то время как все лампы Джорди просто погасли.
- ↑ Комитет Шилдса утверждал, что в местных шахтах было слишком мало стволов для размера подземных выработок (точка зрения, подтвержденная, среди прочего, свидетельствами Джорджа Стефенсона) и что Специальный комитет палаты общин 1835 года был введен в заблуждение по этому вопросу из-за сильно завышенная оценка стоимости дополнительных валов, данная им Джоном Баддлом . Комитет Шилдса также выступал против практики (которую, по его мнению, парламент должен законодательно запретить в отношении всех новых выигрышей) проходки единственной шахты и разделения ее перегородками («перемычками») для разделения входящего и выходящего вентиляционного воздуха – любого взрыв, разрушающий перемычки, разрушил бы вентиляцию шахты и обеспечил бы смерть от удушья находящихся под землей. Этот сценарий привел к гибели некоторых людей во время аварии в Уоллсенде в 1835 году: наличие нескольких шахт стало юридическим требованием в 1863 году после гибели 204 горняков в результате катастрофы на шахте Хартли в 1862 году, когда катастрофический отказ насосной балки разрушил как вентиляцию, так и заблокировали единственный путь к бегству.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Краткая история шахтерской лампы безопасности пламени. Архивировано 26 августа 2003 года в Wayback Machine на сайте minerslamps.net. По состоянию на 7 июля 2012 г.1
- ^ Жизнь Александра фон Гумбольдта, Том. I (1872) Карл Брюнс (редактор), Глава III Юлиуса Ловенберга, стр.152 на немецком языке. Переведено на английский язык в 1873 году Джейн и Кэролайн Ласселл. в свободном доступе через Библиотеку Конгресса, по состоянию на 21 декабря 2021 г.
Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Библиотеки Конгресса .
- ^ Найт, Дэвид (1992) Хамфри Дэви: Наука и власть. Кембридж, Издательство Кембриджского университета (Глава 8: Лампа безопасности), ISBN 0-631-16816-8
- ^ Брандлинг, CJ (председатель) (1817 г.), Отчет о заявлениях г-на Джорджа Стивенсона относительно изобретения его безопасной лампы, составленный комитетом, назначенным на собрании, состоявшемся в Ньюкасле первого ноября 1817 г. , Ньюкасл: Эмерсон Чарнли , с. 17
- ^ Томпсон, Рой (2004). Гром под землей: катастрофы на шахтах Нортумберленда, 1815–1865 гг . Ориентир. п. 121. ИСБН 978-1-84306-169-4 . Проверено 8 января 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с Пэрис, Джон Айртон (1831). Жизнь сэра Хамфри Дэви, покойного президента Королевского общества, иностранного сотрудника Королевского института Франции…: В 2-х томах . Том. II. Колберн и Бентли.
- ^ Jump up to: а б Дэви, Хамфри (1816). «О гудроне угольных шахт и о методах освещения шахт для предотвращения их взрыва» . Философские труды Лондонского королевского общества . 106 :1. дои : 10.1098/rstl.1816.0001 .
- ^ Стивенсон, Джордж (1817). Описание лампы безопасности, изобретенной Джорджем Стивенсоном и сейчас используемой на шахте Киллингворт (второе изд.). Лондон.
- ^ Гроув, младший (1968). «Измерение закалочных диаметров и их связь с взрывобезопасной группой газов и паров» (PDF) . Третий симпозиум по опасностям химических процессов с особым упором на проектирование предприятий LChem.E. Серия симпозиумов . 25 . Лондон: Институт инженеров-химиков: 53. Архивировано из оригинала (PDF) 11 октября 2017 года . Проверено 30 апреля 2017 г. .
- ^ Jump up to: а б Анон (1817 г.). Отчет о заявлениях г-на Джорджа Стефенсона относительно изобретения им безопасной лампы . Ньюкасл: С. Ходжсон.
- ^ Jump up to: а б с д и Улыбается, Сэмюэл (1857). «Глава X: Изобретает предохранительную лампу «Джорди».». Жизнь Джорджа Стивенсона, инженера путей сообщения . Лондон: Джон Мюррей. стр. 95 –132.
- ^ Дэвис, Хантер (1975). Джордж Стивенсон: Замечательная жизнь основателя железных дорог . Вайденфельд и Николсон. ISBN 0-297-76934-0 .
- ^ «Шахтерские фонари» . История Линдала и Мартона . Проверено 3 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б «безымянные абзацы». Камберленд Пакет и рекламодатель Ware's Whitehaven . 9 апреля 1816 г. с. 3.
- ^ Jump up to: а б с Антикварное и археологическое общество Камберленда и Уэстморленда: 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 на Эндрю Каннингема и Николаса Джардина, Романтизм и науки Кембриджа: University Press, 1990, стр. 224
- ^ Сайкс, Джон (1835). Отчет об ужасном взрыве на шахте Уоллсенд 18 июня 1835 года, к которому добавлен список взрывов, наводнений и т. д. которые произошли на угольных шахтах Нортумберленда и Дарема ... Ньюкасл: Джон Сайкс. (Сайкс был издателем Newcastle Courant )
- ^ Jump up to: а б Отчет комитета Саут-Шилдс, назначенного для расследования причин аварий на угольных шахтах . Лондон: Лонгман, Браун, Грин и Лонгманс. 1843.
- ^ начало рекламы «На публичном собрании жителей...». Рекламодатель округа Дарем . 5 июля 1839 г. с. 3.
- ^ «Ужасные человеческие жертвы в Саут-Шилдс». Ньюкасл Курант . 5 июля 1839 г. с. 2.
- ^ Отчет Специального комитета по угольным шахтам вместе с протоколами комитета, протоколами доказательств, приложением и указателем . Лондон: по распоряжению Палаты общин. 1852.
- ^ См. примечание в разделе «Преемники» этой статьи WP о современном использовании ламп.
- ^ Смитсоновский институт (октябрь 2022 г.). «Лампы безопасности» . Смитсоновский институт . Проверено 22 октября 2022 г.
- ^ Смитсоновский институт (октябрь 2022 г.). «Электрические лампы» . Смитсоновский институт . Проверено 22 октября 2022 г.
- ↑ Пек, Том Пусть начнется пламя: Бекхэм разжигает домашние пожары The Independent , 19 мая 2012 г. По состоянию на 12 июля 2012 г.
- ^ Компания Protector Safety Lamp, Эклс в Фотоархиве наследия. По состоянию на 7 июля 2012 г.
- ^ Абердэр - Кембрийский ламповый завод - Э. Томас и Уильямс в библиотечной службе Рондды Кинон Таф. По состоянию на 7 июля 2012 г.
- ^ JK Dey and Sons Официальный сайт . По состоянию на 7 июля 2012 г.
- ^ Прайор, Нил (26 сентября 2015 г.). «Музей горного дела отмечает 200-летие ламп Дэви» . Новости Би-би-си . Архивировано из оригинала 8 января 2019 года . Проверено 17 февраля 2016 г.
Мы не особенно заинтересованы в их оценке, большинство из них стоят всего около 50 или 60 фунтов стерлингов, но некоторые из самых редких и старых экземпляров можно продать более чем за 500 фунтов стерлингов.
- ^ «Празднование 200-летия предохранительной лампы» . Национальный горный музей . Проверено 17 февраля 2016 г.
- ^ «3D-сканирование оригинальной лампы Дэви» . Физический цифровой. 2 мая 2016 года. Архивировано из оригинала 5 июня 2016 года . Проверено 9 мая 2016 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Джеймс, Фрэнк ЭйДжейл (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 Ньюкомена . 75 (2): 175–227. дои : 10.1179/tns.2005.010 . S2CID 111936569 . Архивировано (PDF) из оригинала 27 сентября 2019 года.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Научно-популярное видео, демонстрирующее эксперимент, демонстрирующий принцип работы лампы Дэви.
- Эдвардс, Эрик. Предохранительная лампа шахтеров в музее Питта Риверса , Оксфордский университет.
- Хамфри Дэви Краткая биография в Spartacus Educational
- Мартин Поляков, Мартин Поляков . «Лампа Дэви» . Периодическая таблица видео . Университет Ноттингема .