Davylamp

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De Davylamp, ook wel Davy genoemd (en in de Grote Van Dale ook wel daviaan), is een benzinelamp die in 1815 is uitgevonden door Sir Humphry Davy. Met de lamp kan de aanwezigheid van gevaarlijke gassen als methaan en koolstofdioxide in een ondergrondse kolenmijn worden vastgesteld.

Benzinelamp met vuursteenontsteking (opzichtersuitvoering )

Licht in de mijnen[bewerken]

Hoe dieper in de grond hoe donkerder het wordt. Mensen zijn van nature niet uitgerust om in een ruimte met beperkt licht te functioneren. Bij de prehistorische vuursteenmijnen van Rijckholt - St. Geertruid zien we meerdere schachten naast elkaar. Hoe verder van de schacht verwijderd hoe minder licht, totdat niet meer gewerkt kon worden. Dan werd een nieuwe schacht gemaakt. Uit proeven in Rijckholt is gebleken dat de maximale afstand ca. 12 meter is. Dit heeft natuurlijk ook te maken met de kleur van het gesteente. Nadat de mens met vuur kon omgaan werd dit ook in de mijnen meegenomen. Er werden kaarsen, vetschaaltjes, olielampen en carbidlampen gebruikt.

Carbidlamp[bewerken]

Calciumcarbide, ook wel carbid genoemd, vormt met water acetyleengas (C2H2). In de 19e eeuw brandde men het gas in "acetyleenlampen" (Carbidlampen), ze werden onder meer gebruikt voor verlichting in de huizen. In de beginjaren van de mijnbouw werden ze ook toegepast voor verlichten van de mijngangen op plaatsen waar geen mijngas aanwezig was. Het gasvormige hydrocarbonaat is kleurloos, heeft een sterke lookgeur, het is onstabiel, hoog ontvlambaar en het produceert een zeer hete vlam (meer dan 3000°C of 5400°F) in de aanwezigheid van zuurstof. De hete vlam geeft een helder wit licht.

Mijngas- en kolenstofexplosies[bewerken]

Cut-away view van een benzinelamp

Mijngas[bewerken]

In steenkolenmijnen komt veelvuldig mijngas voor, een gasmengsel dat voor meer dan 93 procent uit methaan bestaat. Methaan (CH4), is kleur-, smaak- en reukloos en niet giftig. Het is ontdekt door Alessandro Volta in 1778. Mijngas is echter zeer brandbaar, en bij bepaalde mengverhoudingen met lucht explosief (4½% - 14%).

Open vuur in een kolenmijn kan grote gasexplosies veroorzaken, de gevolgen zijn meestal desastreus. Behalve door een open vlam, kan het mijngas ontstoken worden door beschadigde benzinelampen, door het schieten in de kool, door elektrische vonken, en door mijnbranden.

Mijngas ontstaat bij de inkoling van plantenresten. Doordat de kolenlagen met allerlei aard- en gesteentelagen zijn bedekt, kan het gas niet ontwijken en verzamelt het zich in de kolen, plaatselijk soms onder hoge druk. De uitstroming van mijngas uit de kolen begint zodra de kolenlagen worden ontsloten. In de regel zal de uitstroming langzaam en regelmatig zijn, het is echter ook mogelijk dat plotseling in korte tijd grote hoeveelheden gas vrijkomen. Omdat het maar half zo zwaar is als lucht, zal het naar hoger gelegen plaatsen stijgen en zich daar verzamelen. Om het vrijkomende mijngas voldoende te verdunnen en af te voeren, dient de mijn te beschikken over een goede luchtverversing.

Bij een mijngaspercentage tussen 4½ en 14% is het mengsel ontplofbaar. Een ontploffing is het hevigst, wanneer ongeveer 9½% mijngas in de lucht aanwezig is. Bevat de lucht minder dan 4½% of meer dan 14% mijngas, dan is zo’n mengsel theoretisch niet meer ontplofbaar. Ongevaarlijk is een mengsel van meer dan 14% mijngas in de mijn echter niet. Afgezien dat het zuurstofgehalte voor de ademhaling te gering kan worden, moet er tevens ergens een grenszone aanwezig zijn, waar het percentage mijngas zover is gedaald, dat het mengsel in die zone ontplofbaar is. Mengsels met minder dan 4½% mijngas mogen ook niet als ongevaarlijk worden beschouwd. Er is dan immers een bron voorhanden, vanwaar het mijngas vrijkomt. Hierdoor kan het percentage mijngas toenemen waardoor alsnog een ontplofbaar mengsel ontstaat.

Kolenstof[bewerken]

Ook kolenstof, dat veel vluchtige bestanddelen bevat, is een gevaar waarmee in een steenkolenmijn rekening moet worden gehouden. Het kan, onder bepaalde omstandigheden, een kolenstofexplosie veroorzaken.

Kolenstof ontstaat bij de koolontginning en bij het vervoer. Het ontstane, zeer fijne, kolenstof zet zich gedeeltelijk ter plaatse af, de rest wordt door de luchtstroom meegevoerd en zet zich elders in de mijn af. Na verloop van tijd zal zich een gevaarlijke hoeveelheid in de vervoerswegen verzameld hebben.

Wanneer dit kolenstof tot een stofwolk wordt opgewaaid, kan het tot ontploffing komen. Daartoe moet echter een tamelijk dichte kolenstofwolk aanwezig zijn en een vlam, die in deze stofwolk slaat. Gewoonlijk is een mijngasontploffing de oorzaak van een kolenstofontploffing. Ook door het schieten in de kool kan het kolenstof ontstoken worden. Door de drukgolf zal het overal in de mijn aanwezige kolenstof worden weggeblazen. Deze stofwolk kan op zijn beurt ontsteken. Hierdoor kan een kettingreactie van kolenstofexplosies ontstaan. Deze kunnen zich voortplanten door de gehele mijn.

In een kolenmijn dient daarom behalve mijngas, ook kolenstof bestreden te worden. Veel toegepaste bestrijdingsmethoden zijn het besproeien met water en het bestuiven met steenstof. Door het besproeien met water wordt kolenstofontwikkeling bij de bron tegengegaan, terwijl door bestuiven het kolenstof onschadelijk wordt gemaakt. Veelvuldig genomen proeven hebben namelijk uitgewezen dat, wanneer een mengsel van kolenstof en steenstof, 50% of meer steenstof bevat, dit mengsel niet meer ontplofbaar is.

Preventief zijn in de galerijen vaak steenstofkasten aangebracht. Deze bestaan uit losliggende planken met daarop een hoeveelheid steenstof. Bij een explosie zal door de drukgolf het steenstof opwaaien en een dichte stofwolk vormen, waarin de vlam, die steeds achter de luchtstoot aankomt, wordt verstikt. Door de verstuiving van het steenstof wordt het percentage kolenstof zover verlaagd, dat de kans op ontsteking zeer klein is en een kettingreactie wordt gestopt.

Davylamp[bewerken]

Onderdelen benzinelamp (met dubbele gaaskap)

Heel belangrijk was de uitvinding van de veilige mijnlamp, een 'gasdetectielamp' waarmee mijnwerkers gevaarlijke gassen konden aantonen en de hoeveelheid ervan ongeveer konden bepalen.

De principiële werking van de mijnlamp berust op het hoge warmtegeleidingvermogen van het koper waaruit de gaaskap is gemaakt. Bij aanwezigheid van mijngas, zal dit in de lamp gaan branden. Boven het vlammetje van de lamp zal zich een lichtblauwe kegel (mijngasvlam) vormen, die langer is naarmate er meer mijngas in de lucht aanwezig is. Aan de hand van de lengte van deze vlam, kan de mijnwerker het mijngaspercentage vaststellen. Het mijngas kan wel door het gaas in de lamp, maar de hitte van de vlam wordt door het koper afgevoerd en komt niet buiten de lamp, de ontstekingstemperatuur van het gas buiten de lamp wordt hierdoor niet bereikt, waardoor dit niet ontstoken kan worden. In een mengsel met meer dan 5% mijngas zal de vlam van de benzinelamp doven. Het mijngas blijft echter in de gaaskap doorbranden als de lamp in zulk mijngas-luchtmengsel wordt gelaten. Bij een mijngaspercentage van meer dan 14% zal de lamp geheel doven door gebrek aan zuurstof. Door onoordeelkundig gebruik kan de gaaskap gaan gloeien, hierdoor ontstaat een levensgevaarlijke situatie doordat het mijngas buiten de lamp kan worden ontstoken. Voor de veiligheid is de gaaskap daarom meestal dubbel uitgevoerd.

Variatie en uitvoering van de lamp[bewerken]

Oorspronkelijk was de Davylamp alleen een brander met een gaaskap. Bij latere uitvoeringen stond de veiligheid steeds voorop, de lamp zelf mocht niet de oorzaak zijn van een explosie. Het doel was een stabiele brander te ontwikkelen die zo nodig door de mijnwerker ter plekke ontstoken kon worden zonder de lamp te openen. De carbidbrander is in deze geen optie, omdat acetyleengas zeer ontplofbaar is, van 4% tot 96%.

Een goede optie was een benzinebrander in combinatie met een vuursteenontsteking. Veel later is de vuursteenontsteking vervangen door een elektrische ontsteking die gevoed werd door een batterij.

Ook de gaaskap was een zwak punt. De gaaskap werd beschermd door deze af te dekken met een beschermplaat of een tweede kap in een zwaardere uitvoering.

De eerste uitvoeringen waren voorzien van een gaaskap die de gehele vlam bedekte, waardoor veel van het lichtgevende vermogen verloren ging. Al snel werd de brander geplaatst in een ruimte die omgeven was door een glascilinder, al of niet voorzien van een spiegel. Met de komst van elektrische mijnlampen werd de benzinelamp als lichtbron steeds minder belangrijk. Voor mijngasdetectie bleef de benzinelamp echter in gebruik.

In verband met de veiligheid was het wenselijk dat de lamp in de mijn niet geopend kon worden. Hiervoor zijn diverse systemen bedacht, zoals bajonetsluitingen met schroeven met vierkante kop. Een veel toegepaste methode is een sluiting die met behulp van een zware magneet ontgrendeld wordt. Deze methode is later ook toegepast bij de accu's van de elektrische mijnlampen.

De mijnlamp was ook een dankbaar statussymbool. De beambten hadden een koperen of messing lamp, dikwijls iets kleiner uitgevoerd. De arbeiders hadden een massieve ijzeren uitvoering. Hoge beambten gebruikten een vernikkelde messing lamp.

Benzinelamp en mijngasinstructie[bewerken]

Benzinelamp en mijngasinstructie
  • De benzinelamp wordt brandend meegenomen. Hij dient dan voor verlichting. De wik staat hoger zodat een gele lichtgevende vlam aanwezig is.
  • De werkplek moet opgeruimd zijn om struikelen tijdens de meting te voorkomen.
  • Voordat men gaat meten wordt de wik omlaag gedraaid zodat een klein vlammetje overblijft in de vorm van een druppel.
  • Eventuele elektrische verlichting wordt gedoofd.
  • Voor de mijngasmeting plaatst men de lamp in de palm van de hand, daarna tast men rustig de ruimte aan het plafond af. Mijngas is lichter dan lucht.
  • Dooft de lamp per ongeluk, dan mag deze nooit ontstoken worden op een plaats waar zich mijngas kan bevinden.
  • Bij het constateren van mijngas dient men abrupte bewegingen te vermijden, de vlam kan anders door de gaaskap slaan.
  • De benzinelamp is ook geschikt voor het vaststellen van kooldioxide (koolzuurgas, CO2).
  • Bij een koolzuurgasmeting wordt de lamp aan de haak vastgehouden, vervolgens tast men rustig de vloer af. Bij aanwezig koolzuurgas zal de lamp doven.
  • Bij weeromslag, een depressie, bestaat een verhoogde kans op gasuitstroom. Als waarschuwing brandt dan bij de schacht de rode lamp.

De Rein Bettink-collectie[bewerken]

De Rein Bettink-collectie is onder andere een collectie authentieke mijnlampen. De collectie bestaat uit meer dan 150 benzinelampen en potlampen, die te bezichtigen zijn in het Nederlands Mijnmuseum in Heerlen.

Externe links[bewerken]