DE579258C

DE579258C - Grubenlampe

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Publication number: DE579258C
Application number: DER82512D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-08-20
Filing date: 1931-08-20
Publication date: 1933-06-22
Also published as: FR724344A; NL34830C

Description

Zum Anzeigen von Gasen, die in Mischung mit Luft explosible Eigenschaften besitzen, wie z. B. von Grubengasen, werden u. a. Lampen benutzt, bei denen unter der Einwirkung der bei einer katalytischen Verbrennung der Grubengase o. dgl. entwickelten Wärme ein Doppelmetallstreifen einen Stromkreis schließt. Xun ist aber die Wirkung von geringen Gasbeimischungen der Grubenluft auf solche Gasanzeiger sehr schwach und leicht durch Störungen beeinträchtigt. Die bekannten Gasanzeiger sind zudem in den meisten Fällen als tragbare, durch einen Akkumulator gespeiste Lampen ausgebildet. Bei diesen tritt nach einiger Brenndauer eine Erschöpfung der elektromotorischen Kraft auf, so daß dann dieVqrheizung der die katalytische Verbrennung bewirkenden Substanz nicht mehr ausreichend ist, um die gleiche Anzeige wie bei frisch geladenen Akkumulatoren zu erzielen. Auch kann der beim Hochheben der Lampe entstehende Luftzug oder die Einwirkung der an verschiedenen Stellen einer Grube verschiedenen Geschwindigkeit der Wetterführung die Anzeige stark beeinträchtigen, weil die sehr kleinen Heizspiralen sehr schnell auskühlen.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß der mittels des Doppelmetallstreifens infolge der bei der katalytischen Verbrennung entwickelten Wärme geschlossene Stromkreis einen zweiten Doppelmetallstreifen erhitzt, dessen für die Dauer des Stromschlusses bedingte Formänderung entweder die Niveauänderung einer Anzeigeflüssigkeit oder die Bewegung eines über die Lampe gleitenden, vorzugsweise farbigen Ringmantels verursacht. Durch Benutzung der Netzspannung für die Heizung der beiden Doppelmetallstreifen hat man ferner stets die gleiche elektrische Energie zur Verfügung. Ferner kann dadurch die Heizspirale groß bemessen und stark erhitzt werden, wodurch die Wirkung gesteigert wird. Dadurch werden die Störungsursachen ausgeschaltet, die ihren Grund in Temperaturunterschieden haben, Die relaisartige Verstärkung der Anzeigetätigkeit durch den zweiten Doppelmetallstreifen macht die Beobachtung auch aus großer Entfernung möglich, so daß man die zur Allgemeinbeleuchtung der Grube dienenden Lampen mit der Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung \'ersehen kann und dadurch durch die ganze Grube hindurch eine ständig wirkende Anzeige erhält.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der Erfindung:

Fig. ι stellt den senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform dar, während

Fig. 2 den senkrechten Längsschnitt der Hauptteile einer anderen Ausführungsform erkennen läßt.

Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch den Siebmantel gemäß Linie I-I in Fig. 1, während die anderen Teile ungeschnitten dargestellt sind.

Bei der Ausführungsform nach Fig. ι besitzt die Lampe eine Grundplatte 9, die aus elektrisch isolierendem Material besteht und auf einem Ringkörper 29 aufgeschraubt ist, der beispielsweise aus Metall angefertigt sein kann. Auf diesen Ringkörper ist nun der mit Gewinde versehene Ring 30 aufgeschraubt, der sich mittels eines Dichtungsrings 31 gegen den Ringkörper 29 gasdicht anlegt. Der Ring 30 trägt vorzugsweise einen .Schutzkorb, der aus mehreren Bügeln 33 bestehen kann, und preßt mittels eines an seinem unteren Ende befindlichen Flansches 32 eine Schutzglocke 1 aus Glas gegen den Ringkörper 29, wobei auch hier die Gasdichtheit durch einen Dichtungsring 34 gewährleistet ' ist. Dieser Dichtungsring dichtet ferner auch einen die Schutzglocke nach oben abschließenden Deckel 6 ab, der vorzugsweise in seiner Mitte ein Glasrohr 3 trägt, das oben offen und an seinem unteren Ende halbkugelförmig abgeschlossen ist. In diesem Glasrohr 3 ist nun eine Glühlampe 4 angeordnet, die vorzugsweise röhrenförmig gestaltet ist und sich der Form des Glasrohres 3 möglichst anpaßt. Die Durchmesser des Glasrohres 3 und der Glühlampe 4 sind so bemessen, daß zwischen ihnen nur ein enger Zwischenraum verbleibt. Die Schutzglocke 1 ist mit einer Kühlflüssigkeit 2 bis nahe an ihren oberen Rand gefüllt, während das Glasrohr 3 lediglich an seinem unteren Ende mit einer farbigen Flüssigkeit 5 versehen ist. Das Glasrohr ist zweckmäßig in derjenigen Höhe, die diese farbige Flüssigkeit 5 im Ruhezustand einnimmt, verspiegelt oder abgedeckt, so daß man in diesem Normalzustand die farbige Flüssigkeit nicht sehen kann.

Die Kühlflüssigkeit 2 wirkt im Verein mit der Schutzglocke 1 linsenartig, so daß die Lampe Und deren Licht vergrößert erscheinen. Die Kühlflüssigkeit 2 kann bei den einzelnen Lampen verschiedenfarbig getönt sein; dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die Lampe gleichzeitig zu Kennzeichnungszwecken oder zur Angabe einer bestimmten Richtung zu verwenden; beispielsweise können die einzelnen Grubensohlen oder Grubenstrecken verschiedene oder gesteigerte Tönungen der so Kühlflüssigkeit erhalten, oder man kann dadurch auf die Richtung hinweisen, in der bei eintretender Gefahr Schutzplätze oder Schachtausgänge zu erreichen sind.

Die Glühlampe 4 ist, wie vorher erwähnt, vorzugsweise röhrenförmig ausgebildet, und entsprechend ist ihr Leuchtfaden 4" gestreckt. Dadurch wird im Gegensatz zur kugelförmigen Lampe mit annähernd punktförmiger Lichtwirkung eine geringe Blendung bei gleieher Helligkeit erreicht. Eine solche Blendung kann übrigens völlig verhindert werden, wenn man die Lampe oder Schutzglocke mattiert oder wenn man der Kühlflüssigkeit 2 Stoffe zusetzt, die diese leicht trüben oder eine milchartige Färbung ergeben. Die gestreckte Form der Grubenlampe. 4 bzw. des Leuchtfadens 4" ergibt ferner in der noch zu beschreibenden Weise die Möglichkeit, den durch die Lampe angezeigten Gasgehalt der Grubenluft besser abzuschätzen.

Die Farbflüssigkeit wird zweckmäßig so gewählt, daß sie schwer verdampft. Vorzugsweise wird man sie blau oder violett wählen, um Verwechselungen mit den Signallichtern (grün, rot) der Grubenbahnen oder sonstiger Einrichtungen zu vermeiden. Diese Farbflüssigkeit steigt in der noch zu beschreibenden Weise in den Zwischenraum zwischen dem Glasrohr 3 und der Glühlampe 4 entsprechend dem Gasgehalt der Grubenluft an. Da diese Farbflüssigkeit die Lampe direkt umspült, wirkt sie als Farbfilter, das je nach dem Niveaustande der Flüssigkeit das Lampenlicht in verschiedener Höhe intensiv färbt. Diese ganze oder teilweise Überdeckung des Lichtes durch dieses Farbfilter gibt gleichzeitig das Maß für den Prozentgehalt der Grubenluft an Gas und ermöglicht infolgedessen ein klares Erkennen der Stellen, an denen Grubengas auftritt, auf sehr weite Entfernungen. Wie Versuche ergeben haben, ist diese Färbung in Gruben bis auf etwa 1000 Meter Abstand erkennbar.

Das Steigen oder Fallen dieser Farbflüssigkeit in dem Zwischenraum zwischen dem Glasrohr 3 und der Lampe 4 wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 in folgender Weise herbeigeführt:

Auf der Grundplatte 9 aus Isolierstoff ist eine mit durchbrochenen Wandungen versehene Verbrennungskammer 10 befestigt, die beispielsweise runden Querschnitt haben kann und in deren Mitte ein Doppelmetallstreifen

11 angeordnet ist. Dieser besteht aus zwei Metallschichten, die sich in erwärmtem Zustände verschieden stark ausdehnen, wie beispielsweise Stahl und Messing oder Zink. Solche Metallstreifen werden an sich vielfach benutzt, um je nach dem Grade der Erwärmung Kontakte zu steuern. Durch den Ringkörper 29 sind nun mittels der Einführungstüllen 35, 36 die beiden Leitungen 37, 38 für die Stromzuführung isoliert eingeführt. Die Leitung 37 führt zur Kontaktschraube 15 des Lampenfassungskorbes 39, während die Leitung 38 zu der Kontaktschraube 13 des Fußkontaktes 41 der Lampe führt.

Mit der Kontaktschraube 13 ist nun über die Leitung 40 das eine Ende der Heizspirale verbunden, die sich in der Verbrennungskammer 10 befindet. Das andere Ende dieser Heizspirale ist an den Kontakt 14 ange-

schlossen. Diese Heizspirale besteht aus ■ platin- oder palladiumhaltigem Material, so daß sie bei Temperaturen von 250⁰ C und darüber gegenüber Gasen katalytisch wirksam wird und sich also bei Zutritt solcher Gase von der angegebenen Grenze ab katalytisch erwärmt. Diese Heizspirale 12 ist von dem Doppelmetallstreifen 11 elektrisch isoliert. (Die Durchkreuzung der Heizspirale 12 am unteren Ende des Doppelmetallstreifens

11 in der Zeichnung ergibt sich nur infolge der schematischen Darstellung und soll nicht etwa eine metallische Verbindung angeben.) Der Doppelmetallstreifen 11 ist mit der Kontaktschraube 15 verbunden. Er legt sich in normalem bzw. wenig erhitztem Zustand mit seinem oberen Ende gegen die Kontaktschraube 14, wodurch der Stromkreis der Heizspirale geschlossen wird. Es geht nun Strom von der Leitung 37 über die Kontaktschraube 15, den Doppelmetallstreifen 11, die Kontaktschraube 14, die Heizspirale 12, die Leitung 40 zur Kontaktschraube 13 und zur Verbindungsleitung 38. Dadurch wird der Doppelmetallstreifen 11 stark erhitzt, und er entfernt sich nun durch verschiedenartiges Biegen seiner beiden Metallstreifen vom Kontakt 14.

Sobald der Doppelmetallstreifen den Kontakt 14 verläßt, ist der Strom der Heizspirale

12 unterbrochen, so daß, wenn in der umgebenden Luft sich kein Gas befindet, nach Abkühlen der Heizspirale der Doppelmetallstreifen 11 sich wieder gegen den Kontakt 14 anlegt, wodurch die Heizspirale wieder warm wird, so daß der Doppelmetallstreifen 11 sich ständig gegen den Kontakt 14 legt und von ihm wieder wegbewegt.

Ist aber die die Lampe umgebende Luft gashaltig, so tritt nach der Vorwärmung durch die Spirale 12 infolge der katalytischen Wirkung eine Erhöhung der Temperatur des Doppelmetallstreifens 11 auf, so daß dieser sich auch nach Abschaltung der Heizspirale 12 gegen den Kontakt 16 anlegt. Dadurch wird nun der Strom von der Verbindurigsleitung 37 über die Kontaktschraube 15 und den Doppelmetallstreifen 11 sowie die Kontaktschraube 16 einer Heizspirale 17 zugeführt, deren anderes Ende an die Kontaktschraube 13 angeschlossen ist. Infolgedessen erhitzt sich diese Heizspirale 17. Diese ist bogenförmig um einen zweiten Doppelmetallstreifen 19 angeordnet, dessen eines Ende durch den Schraubstutzen 42 an der Grundplatte 9 befestigt ist. Dieser Streifen streckt sich durch die Erhitzung nach oben und bewegt infolgedessen mittels des Lenkers 20, des zweiarmigen Hebels 21 und des Lenkers 22 die Stange 23 nach unten, die in der Lampenfassung 39 eingeschraubt ist. Es wird infolgedessen die Lampe 4 abwärts bewegt, wodurch die Anzeigeflüssigkeit 5 aus dem Boden des Rohres 3 verdrängt wird und nach oben steigt. '

Sobald die Grubenluft nicht mehr genügend Gas enthält, so daß die katalytische Erwärmung aufhört, verläßt der Doppelmetallstreifen irden Kontakt 16, und die Heizspirale 17 wird stromlos, wodurch der zweite Doppelmetallstreifen 19 sich krümmt und die Lampe 4 wieder nach oben bewegt wird. Selbstverständlich kann man die Anordnung auch so treffen, daß die Lampe feststehend angeordnet ist und das Glasrohr 3 durch den Doppelmetallstreifen 19 auf und ab bewegt wird.

Die röhrenförmige Gestaltung der Lampe und die zylindrische Gestaltung des Glasrohrs 3 haben zur Folge, daß die Niveauänderung der Anzeigeflüssigkeit annähernd proportional dem Gasgehalt erfolgt, so daß man an der Höhe der verfärbten Flüssigkeit den Grad des Gasgehaltes auch auf Entfernung hin abschätzen kann. Durch die Wahl eines geringen Zwischenraumes zwischen der Lampe 4 und dem Glasrohr 3 entspricht einer verhältnismäßig kleinen Änderung des Prozentgehalts des Gases und einer entsprechend kleinen Bewegung der Lampe 4 gegen das go Rohr 3 eine verhältnismäßig große Niveauänderung der Farbflüssigkeit.

Bei der Ausführungsform nach Fig-. 2 ist die Anordnung der Glühlampe, der Schutzglocke usw. im wesentlichen dieselbe. Auch hier ist eine Verbrennungskammer 10 mit dem Doppelmetallstreifen 11 und der Heizspirale 12 vorgesehen. Nur ist hier die Lampenfassung 39 fest an der Grundplatte 9 aus Isolierstoff befestigt. Hier ist auf dieser Platte 9 eine geschlossene Druckkammer 8 angeordnet, in welche ein Rohr 7 mündet, das zu einem kleinen Behälter 28 führt, in welchen das untere freie Ende des Glasrohres 3 mündet und der mit der Farbflüssigkeit 5 gefüllt ist. In der Druckkammer ist eine Heizspirale 18 angeordnet, deren eines Ende über den Durchführungskontakt 43, die Leitung 44 und die Kontaktschraube 45 mit dem Kontakt 16 verbunden ist, während das andere Ende über den Durchführungsbolzen 46 mit dem Bodenkontakt der Fassung 39 und dann mit der Kontaktschraube 13 verbunden ist. Wenn sich also hier infolge des Eintritts von Gas in die Verbrennungskammer ro der Doppelmetallstreifen 11 in der vorbeschriebenen Weise gegen den Kontakt 16 legt, so erhält die Heizspirale 18 Strom und erhitzt die Luft in der Druckkammer, die sich ausdehnt und durch das Rohr 7 in den Behälter 28 tritt, wodurch die gefärbte Flüssigkeit 5 in dem Zwischenraum zwischen dem Rohr 3

und der Glühlampe 4 hochsteigt. Auch hier wird, wenn der Metallstreifen 11 den Kontakt 16 verläßt, die Heizwirkung der Spule 18 aufhören und damit die Farbflüssigkeit in dem Glasrohr 3 wieder fallen.

Man kann aber auch die Anordnung gemäß Fig. 2 so abändern, daß das Druckrohr 7 direkt in den unteren Teil der Kühlflüssigkeit 2 mündet und daß am Boden derselben farbige Stoffteilchen liegen, die durch den Überdruck im Druckrohr 7 in der Kühlflüssigkeit 2 hochgewirbelt werden; oder man kann bei der letzteren Ausführungsform die Anordnung so treffen, daß in dem Druckrohr 7 farbige Stoffteilchen sich befinden, die bei Überdruck in die Kühlflüssigkeit 2 eingedrückt werden. In beiden Fällen würde eine mehr oder weniger starke Lichtverfärbung eintreten. Die Anordnung würde dann ao zweckmäßig so getroffen werden, daß beim Aufhören des Überdrucks die Farbstoffteilchen zu Boden sinken oder aus der Flüssigkeit heraus verdampfen, wie dies beispielsweise bei einer Lösung von Jod in Schwefelkohlenstoff geschieht. Man kann aber auch die Anordnung so treffen, daß eine Entfärbung durch chemische Reaktion eintritt; beispielsweise kann man das Verhalten von Phenolphthale'in in basischen oder sauren Lö~ surigen benutzen. So kann man beispielsweise die Flüssigkeitsfüllung 2 in geeigneter Weise durch. Übereinanderschichten oder nachträgliches. Einspritzen von Stoffen für ein derartiges Entfärben oder Bleichen des Farbstoffes fähig machen.

Es ist nicht unbedingt notwendig, die Spirale 12 aus katalytisch wirksamem Material herzustellen oder sie mit solchem zu umgeben. Schon die einfache Verbrennung der in die Heizkammer 10 eintretenden Gase würde genügen, um den Doppelmetallstreifen 11 so weit zu krümmen, daß der Kontakt 16 geschlossen wird. Tn diesem . Falle wird man . aber Vorheiztemperaturen benutzen müssen, die in der Xähe der Zündungstemperaturen explosibler Gemische liegen. Es ist in solchen Fällen dann ein besonders wirksamer Schutz gegen Zündung der Grubenluft erforderlich. Ein solcher ist an und für sich auch bei den Einrichtungen mit katalytischer Erwärmung aus Sicherheitsgründen zweckmäßig, beispielsweise um Gefährdungen auszuschließen, die durch Störungen im Betrieb auftreten könnten.

Eine besonders wirksame Schutzeinrichtung ist aus Fig. 1 und 3 ersichtlich. Hier ist der oberhalb der Grundplatte 9 bzw. des Ringkörpers 29 befindliche Raum mit der gesamten Antriebsvorrichtung durch einen doppelten Siehmantel 24, 25 abgeschlossen. In dem Zwischenraum 26 zwischen diesen beiden Sieben sind kleine zylindrische Hohlkörper 27, die beispielsweise aus Metall bestehen können, wahllos aufeinandergeschüttet; oder man kann den Zwischenraum mit kleinen Bandspiralen füllen, wie sie als Abfall beim Drehen oder Bohren von Metallen überall vorhanden sind. Diese Hohlkörper oder Bandspiralen bieten den aus der Lampe austretendenLuftgemischen im Verein mit den doppelten Sieben derart große und zahlreiche Abkühlungsflächen, daß ein Durchschlagen und damit ein Zünden des außerhalb der Lampe befindlichen Gasgemisches mit Sicherheit verhindert wird. Im allgemeinen ist die Wirkung um so besser, je kleiner der Durchmesser und die Höhe der einzelnen Hohlkörper oder Bandspiralen ist. Über diesen Siebkörpern ist zweckmäßig noch ein Schutzdeckel 47 mit einer Aufhängevorrichtung 48 befestigt, um die Siebkörper und die darin befindlichen Teile gegen Feuchtigkeit, Staub oder Beschädigung von oben her zu schützen. Durch die Hohlkörper oder Bandspiralen 27 kann auch ein Verstauben des von den Siebmänteln 24, 25 umschlossenen Raumes völlig verhindert werden. Die die Grubenlampe umströmende Grubenluft trifft innerhalb der Siebe gegen Flächen, die die verschiedensten Neigungen gegeneinander haben. Durch den Anprall sowie durch die vielfache Ablenkung wird einerseits die Geschwindigkeit des Luftstroms sehr herabgesetzt, und andererseits liegen viele Flächen und öffnungen dieser Füllkörper im Windschatten, so daß der Staub sich senkt. Durch Benetzung der Siebe und der Füllkörper mit unentflammbaren Ölen oder Fetten kann der Staub auch noch gebunden werden.

Man kann auch eine Verfärbung des Lampenlichtes zwecks Anzeige gashaltiger Luftgemische gemäß der Erfindung dadurch herbeiführen, daß der Dappelmetallstreifen 19 einen farbigen Ringmantel, vorzugsweise aus Glas, über die feststehende Lampe 4 aufwärts bzw. abwärts bewegt. In diesem Falle kommt das Rohr 3 sowie die Farbflüssigkeit 5 in Wegfall.

Claims

Patentansprüche:

i. Grubenlampe, bei der unter der Einwirkung der bei einer katalytischen Verbrennung der Grubengase o. dgl. entwikkelten Wärme ein Doppelmetallstreifen einen Stromkreis schließt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromkreis (15. 11, 16, 17, 13) einen zweiten Doppelmetallstreifen (19) erhitzt, dessen für die Dauer des Stromscblusses bedingte Formänderung entweder die Xiveauänderung einer Anzeigeflüssigkeit (5) oder die Be-

wegung eines über die Lampe gleitenden, vorzugsweise farbigen Ringmantels verursacht.
2. Grubenlampe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis (15, ii, i6, 45, 44, 43, 18, 46, 13) eine Druckkammer (8) erhitzt, deren Druckänderung die Niveäuänderung der Anzeigeflüssigkeit (5) oder die Bewegung eines über die Lampe gleitenden Ringmantels hervorruft.
3. Grubenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühlampe von einer Flüssigkeit unmittelbar umspült ist, die bei Bruch des Lampenkolbens den Glühfaden ablöscht.
4. Grubenlampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsfüllung der Schutzglocke Träger der Anzeigewirkung ist, derart, daß in ihr aufgewirbelte Farbteilchen die' Anzeige vorhandener Gasgemische bewirken.

Hierzu-1 Blatt Zeichnungen