Das bergmännische Geleucht:
Die Entwicklung der Grubenlampe - Eine kurze Zusammenfassung
Die Entwicklung und Geschichte des Grubengeleuchts fußt auf der Notwendigkeit das Grubengebäude und speziell den Arbeitsplatz des Bergmannes geeignet zu beleuchten. Als erste nachweisbare Beleuchtungsmittel wurden im Ruhrgebiet Talgkerzen und offene Rüböllampen genutzt. Der umgehende frühe Bergbau war wegen des noch seltenen Vorkommens von Schlagwettergasen in den zutage tretenden Flözen - wegen der geringen Teufe und der fehlenden Mergeldecke waren diese bereits über ein lange Zeit ausgegast - allerdings noch nicht auf eine geschlossene Sicherheitslampe angewiesen und diese dienten somit ausschließlich der Beleuchtung. Bei den dennoch gelegentlich auftretenden Ansammlungen von Grubengas welche nicht durch die Wetterführung abgeführt wurden, behalf man sich daher mit dem Einsatz von Wettermühlen oder eines kontrollierten Abbrennens. Bei einem dauerhaften Ausströmen von Gasen (Bläser) wurde eine sogenannte "ewigen Lampe" eingesetzt, welche das Gas dauerhaft abbrannte. Im Jahre 1826 ließ sich der Engländer William Wood eine zeitgesteuerte "Abbrandvorrichtung" patentieren, welche mithilfe eines Uhrwerks die Schlagwetter zu einem bestimmten Zeitpunkt (nach Schichtende) entzünden sollte.
Allgemeines
Der Einsatz eines Bergmannes als "Büßer" ist im Gegensatz zum englischen Bergbau im Ruhrgebiet bisher allerdings nicht deutlich dargelegt. Es kann aber davon ausgegangen werden, daß eine ähnliche Verfahrensweise wie in England ausgeübt wurde. Dort wurde der "Fireman" in einen dicken Umhang gehüllt - dem Aussehen nach einem mittelalterlichen Büßergewand ähnelt; daher wohl auch der Name - und dieser wurde reichlich mit Wasser getränkt. So gewappnet brannte der sogenannte "Penitant" dann - unter Zuhilfenahme einer an einer Stange befestigten offenen Flamme - flach auf der Sohle (dem Boden) kauernd die angesammelten Gase ab. War die Strecke aber nicht mit brennender Flamme begehbar, so wurde ein Stempel mit angebrachter Rundöse in vollkommener Dunkelheit eingebracht. Durch die Öse wurde ein dünnes Seil gezogen und eine offene Flamme aus dem sicheren Bereich in das Schlagwetter gezogen um dieses zu entzünden. Das diese Lösungen höchst gefährlich waren und wegen der unbekannten Konzentration an Methan oft auch Schlagwetter und Grubenbrände im gesamten Grubengebäude auslöste und somit den Büßer oft tötete oder aber zumindest schwer verletzte, braucht hier nicht weiter erläutert zu werden. Aus diesem Grund wurde das "Abbrennen" nur außerhalb der eigentlichen Schichtzeiten - es befanden sich keine Bergleute in der Grube - durchgeführt. Das hierzu verurteilte Verbrecher herangezogen wurden, enspricht wohl eher einer Mär und kann fast zur Gänze ausgeschlossen werden. Es ist eher davon auszugehen, daß dieser Dienst wohl freiwillig ausgeübt wurde, da zu dieser vertrauensvollen Tätigkeit ein verläßlicher und erfahrener Bergmann (bei sicherlich entsprechender Vergütung) herangezogen werden mußte, welcher mit den Gefahren und dem Auftreten der schlagenden Wetter vertraut war.
Spedding's Steel mill
Die 1733 von Carlisle Spedding erfundene Steel mill
(Spedding mill oder steel & flint mill) konnte sich auf
deutschen Gruben nicht durchsetzen. Diese "Funkenmühle o.a.
Feuerrad" erzeugte durch das Anlegen eines Feuersteines an eine
gekerbte rotierende Stahlscheibe einen Funkenschwarm, welcher als
Lichtquelle diente. Die Temperatur der so erzeugten Funken lag
zumeist unter der Zündtemperatur der Schlagwettergase. Einen
vollständigen Schutz bot diese allerdings nicht. Ihre Hauptnachteile
waren die geringe Leuchtkraft, der Personalbedarf (ein Jugendlicher
musste diese permanent antreiben), der unvollständige Schutz sowie
die hohen Betriebskosten welche durch Reparatur und Verschleiß
entstanden. In Deutschland wurden bis zum Aufkommen von
schlagwettergeschützen Lampen solche belasteten Grubenteile entweder
nicht abgebaut oder aber nach Möglichkeit sonderbewettert um einen
Abbau zu gestatten.
Teilweise wurde in England auch phosphorizierende Fischhaut und in
Deutschland der sogenannte Kanton-Phoshor (Kalk aus gebrannten
Austernschalen und Mehl) eingesetzt.
Der nun immer tiefer fortschreitende Abbau, die oft ungenügende
Abdämmung der alten Abbaubetriebe, sowie die noch unausgereifte
Wetterführung und Sonderbewetterung führte aber immer häufiger zum
Auftreten von gefährlichen Ansammlungen von Grubengasen. Dieser
Umstand führte daher in Folge immer öfter zur Entzündung von
Schlagwettern welche nur durch die Einführung einer geeigneten
Sicherheitslampe, die vom Bergmann sowohl als Geleucht als auch zur
Anzeige von CH4
Konzentrationen verwenden konnte, behoben werden sollte.
Schon aus der Zeit des offenen Geleucht war bekannt, dass sich bei
Anwesenheit von Grubengas der Saum der Flammenaureole bläulich
verfärbte und anhand dessen Größe die Volumenkonzentration gemessen
werden konnte. Dieses Prinzip findet in allen mit Brennstoff
betriebenen Sicherheitslampen zur CH4
Messung Anwendung.
Die
Wettersicherheitslampe
Die ersten in Deutschland durchgeführten Versuche wurde durch die
1796 von Friedrich Alexander von Humboldt erfundene Rettungslampe
eingeleitet. Diese für den Bergungseinsatz bei matten
(sauerstoffarmen) Wettern im Erzbergbau vorgesehene Lampe hatte nur
eine geringe Branddauer und war daher für einen mehrstündigen
Einsatz ungeeignet. Diese basierte auf der Idee des 1780 von Aimé
Argand erfundenen Hohldochtes. Bei der Humboldt'schen Lampe wurde
die zum Betrieb benötigte Luft, durch einfließendes Wasser aus einem
geschlossenen Behälter herausgepresst und gelangte mittels einer
geeigneten Leitung und Hohldüse direkt an die Flamme.
Die Humboldtsche "Wetterlampe" mit Wasserreservoir, Tropfenventil
und innenliegender Zuführungsdüse für die Fremdluft
Als Wettersicherheitslampe konnte diese nach heute
geltenden Maßstäben natürlich nicht angesehen werden, da hier eine
offene Flamme vorhanden war. In der Publikation "Ueber die
unterirdischen Gasarten und die Mittel Ihre Nachtheil zu
vermindern - Ein Beytrag zur Physik der praktischen
Bergbaukunde" aus dem Jahre 1799 berichtet von Humboldt dazu aber
folgendes:
"Da nun schon über zwey Jahre verflossen sind, seitdem ich diese
Werkzeuge zu Stande gebracht habe, und die Rettungslampe bereits
in beträchtlicher Anzahl versandt worden ist, so habe ich die
Freude, meine eigenen Versuche auch die an anderen Orten, und ohne
meine Mitwirkung angestellten beyfügen zu können."
Ableitend hiervon kann man aber annehmen, daß diese eine relativ
weite Verbreitung im mitteldeutschen Erzbergbau gefunden haben mag.
Besonders interessant ist aber der folgende Satz, welcher auch der
obengenannten Publikation entnommen ist: "Man darf bey dieser
mit Lebensluft zu unterhaltenden Lampe nicht fürchten, dass
Entzündungen von Knall-Luft in der Grube entstehen möchten". Hierbei
hat sich von Humboldt wohl aber doch geirrt, da seine Lampe
bauartbedingt keinen Schutz gegen Schlagwetter bot.
Das Problem der durch den Gebrauch von offenem Geleucht verursachten
Schlagwetterunglücke in Kohlegruben konnte aber erst Anfang des 19.
Jahrhunderts in England gelöst werden. Dies war aber nicht nur für
den Bergbau interessant. Die Überseemacht England hatte damals mit
einer Vielzahl von Explosionen - welche beim Transport von Kohlen,
organischen Gütern oder Alkohol oft in den Laderäumen von Schiffen
oder aber in Lagerhäusern auftraten - zu kämpfen und suchte diese zu
vermeiden, da diese beträchtliche wirtschaftliche Schäden für das
gesamte Königreich darstellten. Auch wurden nach der Einführung der
Gasbeleuchtung oftmals Brände - da es noch keine Sicherheitsventile
gab - durch das Entzünden von Gasansammlungen in Häusern verursacht.
Versuchsanordnung: Bunsenbrenner und Drahtgeflecht - Kein
Durchschlagen der Flamme möglich
Ausgelöst durch das Felling Mine Disaster am 25 Mai 1812 bei dem 92
Bergleute (75% der Gesamtbelegschaft der Zeche, davon 29 Jugendliche
zwischen 8 und 16 Jahren) durch eine Schlagwetter- und der
anschließenden Kohlenstaubexplosion getötet wurden, verstärkte man
die Anstregungen eine geeignete Sicherheitslampe zu konstruieren.
Dazu wurde von der Royal Society ein Preisgeld von 1.000.- £ (heute
etwa 62.000.- €) ausgesetzt.
Auszugsweise Übersicht der britischen Schlagwetterunglücke bis zur Einführung der ersten Wettersicherheitslampen: Ausführlicher
| 11. Juni 1794 | Harraton | 28 Tote |
| 7. Februar 1798 | Washington | 7 Tote |
| 11. Oktober 1799 | Lumley | 39 Tote |
| 6. Oktober 1805 | Hepburn | 33 Tote |
| 29. November 1805 | Oxclose | 38 Tote |
| 25. Mai 1812 | Felling | 92 Tote |
| 10. Oktober 1812 | Harrington Mill | 24 Tote |
| 28. September 1813 | Fatfield | 32 Tote |
| 24. Dezember 1813 | Felling | 23 Tote |
| 12. Mai 1814 | Hepburn | 11 Tote |
| 3. Mai 1815 | Heaton | 75 Tote |
| 2. Juni 1815 | Success Pit | 54 Tote |
| 27. Juli 1815 | Isabella Pit | 10 Tote |
Konstruktion: Dr. Clanny (1-3), Mr. Brandling (4) und Dr. Murray (5)
Konstruktion: Mr. Davy (6-8) und Mr. Stephenson (9)
Im Mai 1813 wurde ein erstes Konzept von Dr. William Reid Clanny der Royal Society vorgestellt, welche die Brauch- und Abluft mittels eines Blasebalges durch ein doppeltes Wasserbad führte und so einen Explosionsschutz herbeiführte. Leider war ein Betrieb dieser Konstruktion aber zu aufwendig, da hierzu eine kontinuierliche Betätigung des Blasebalgs erforderlich war. Diese Lampe wurde am 16. Oktober 1815 auf der Anlage Harrington erfolgreich in Schlagwetter getestet, gelangte aber nicht in den Betrieb, da diese auf Grund der Bauweise den untertägigen Verhältnissen nicht genügend entsprach. Clanny erkannte aber als Erster die Einsatzmöglichkeit einer Glasscheibe zur Abtrennung der Flamme von der umgebenden Atmosphäre. Die fast zur gleichen Zeit von Mr. Brandling und Dr. Murray vorgeschlagenen Lampen konnten auf Grund ihrer Konstruktion generell keinen Schlagwetterschutz herstellen, da diese die Brauchluft durch einen flexibelen Schlauch von der Sohle ansaugten (es war ja damals schon bekannt, daß Methan deutlich leichter als Luft war und sich zumeist an der Firste sammelte). Diese Bauart konnte aber bei einer plötzlich ansteigenden Sättigung der Luft (Durchmischung durch voreilenden Luftdruck bei eine Sprengung oder Niedergehen der Dachschichten im alten Mann, plötzliches Öffnen der Wettertüren, falscher Bedienung oder einem starken Bläser etc.) explosive Gasgemische ansaugen und zünden.
Der erste Entwurf einer Sicherheitslampe
von Dr. Clanny aus dem Jahr 1813
Die ölbetriebene Wetterlampe
Nach eingehenden Versuchsreihen - welche sich mit der allgemeinen
Lampenflamme befassten - konstruierte schließlich der Engländer Sir
Humphry* Davy im Jahre 1815 eine ölbetriebene Sicherheitslampe
(Davylampe) welche einen Drahtmaschenzylinder mit einer bestimmten
Maschenweite (>400 Maschen pro square inch - später noch erhöht)
als Durchschlagschutz nutzte und somit durch die spezifische
Wärmeableitung des gewählten Materials (Kupfer, Messing oder Eisen)
die Zündtemperatur der Flamme unter den Flammpunkt senkte.
Trotz der deutlichen Unzulänglichkeiten der Konstruktion (vgl. Journal
of the Royal Society of Arts, April 27, 1866 - Seite 413,
sowie Report from the select Committee on Coal Mines, 1852)
wurde diese Lampe weitestgehend erfolgreich eingesetzt und
verbreitete sich in England auf schlagwettergefährdeten Gruben bis
zur Einführung der Clanny Lampe recht schnell.
Dies ist aber wohl eher auf den immensen Kohlenhunger der britischen
Industrialisierungsphase zurückzuführen, da diese Lampe nur bei
besonders sorgsamer Handhabung einen sicheren Explosionsschutz bot.
Ihre besonderen Nachteile waren: Die geringe Lichtausbeute,
unzulänglicher Schutz bei starker Wetterführung oder Schrägstellung
sowie das Erglühen des Korbes bei Anwesenheit von Grubengasen.
Besonders beachtenswert ist der Umstand, daß sich in England trotz
Einführung der Sicherheitslampe vorerst kaum eine Reduzierung der
Schlagwetterexplosionen einstellte. Die Anzahl der Toten und
Verletzten (ca. 1000 Tote pro Jahr) stieg sogar trotz der Einführung
noch weiterhin an. Dieses hat zum einen mit dem fehlenden
Verständnis der Belegschaft zu tun, welche sich nach den
vollmundigen Aussagen der Grubenbetreiber und des Erfinders Davy nun
vollkommen sicher fühlte; die Gefahren einer Fehlbedienung aber
weiterhin unterschätzten. Zum anderen war die umfangreiche
Inbetriebnahme von neuen Schachtanlagen mit oftmals un- oder
bestenfalls angelernten Kräften, der allgemein gewohnte sorglose
Umgang mit den neuen Lampen, das Fehlen einer Verschlußsicherung,
die Erschließung von tieferen Abbausohlen sowie die oft schlechte
Wartung der Lampen und die oft ungenügende Wetterführung dafür
ausschlaggebend. Erst nach einigen Jahren und vielen weiteren
Unglücksopfern stellt sich eine Verminderung der durch den Gebrauch
von den immer weiter verbesserten Sicherheitslampen ausgelösten
Schlagwetterunglücke ein.
Viele Entwickler versuchten in den Folgejahren die Bauart der Davy Lampe zu verbessern
1831 R. Roberts - Reflektorschirm
1832 J. Renaux - Glaskugel unter dem Dochtträger
1835 R. Roberts - Doppelte Drahtkorb und gläserner Rauchfang
1837 M. Fournet - Reflektor
1858 A. Sterry - Kugelförmiges Drahtgeflecht
uvm.
In Folge wurden eine Vielzahl an Lampentypen entwickelt:
01.) Davy
02.) Upton und Roberts
03.) Dusmenil
04.) Clanny
05.) Müseler
06.) Herold
07.) Elvin
08.) Stephenson
09.) Eckhardt und Lauten
10.) Morison
11.) Reuland
12.) Heinbach
*Humphry nicht wie oft fälschlich angegeben Humphrey!
Davy - Durchgehender Drahtgitterkorb *
Eine der ältesten erhaltenen Davy Lampen - ©The Royal Society
Die im selben Jahr (1815) von George Stephenson erfundene "Geordie
lamp" welche einen hohen Glaszylinder sowie als
Sauerstoffzufuhr einen unten liegenden Siebring bzw. Metallröhrchen
nutzte, fand allerdings nur eine Verbreitung in Nordengland und
gelangte wohl nicht in die kontinentalen Kohlereviere.
Dem Autodidakten Stephenson - welcher wohl eher durch den Bau der
ersten öffentlichen Eisenbahnstrecke bekannt wurde - gebührt wohl
die Ehre als erster eine funktionelle und praktische
Sicherheitslampe eingesetzt zu haben. Den Ruhm erntete aber nach dem
Entschluß eines Untersuchungsausschusses sein Kollege Davy.
Interessant ist eine kurze Zusammenfassung der
Entwicklungsgeschichte der "Geordie":
George Stephenson; am 9. Juni 1781 als Sohn armer
Eltern geboren, war schon in jungen Jahren gezwungen einem
Gelderwerb nachzugehen. Mit dem ihm eigenen Talent, Tatendrang und
Wissenshunger arbeitet er sich schnell vom Helfer zum
Fördermaschinisten auf der Zeche Killingworth hoch. Später stieg er
noch in der Karriereleiter bis zum verantwortlichen Ingenieur auf.
Als sogenannter Machinewright war er auch für die Wartung der
benötigten Dampfmaschine zuständig. Diese Erfahrung veranlasste ihn
nach mehreren Schlagwettern auf der Grube Killingworth zu folgenden
Versuchen und Überlegungen:
Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schlagwettern bekannt
ist, so muss diese durch einen Zugeffekt in einem geeigneten Kanal
an der Ausbreitung gehindert werden.
Dazu diente ihm wohl als Arbeitshypothese die Erfahrung des
Kaminzuges der Dampfmaschine, welche die heißen Gase und Flammen aus
dem Brennraum saugt und somit ein Rückschlag dieser verhindert.
Der erste Versuch:
Um diese Hypothese zu bestätigen, ließ er eine Lampe bauen welche
die Luftzuführung mittels eines Röhrchens mit etwa 6 mm Durchmesser
durch den Lampentopf direkt zur Flamme führte. Der obere Abschluss
wurde durch einen Glaszylinder und eine gelochte Kappe hergestellt
und der Durchlass des Rohres konnte durch einen an der Bodenplatte
angebrachten Schieber verstellt werden. Dieser erste Versuch,
welcher am 21. Oktober 1815 auf der Zeche Killingworth in
unmittelbarer Nähe eines Bläsers durchgeführt wurde, befriedigte
Stephenson aber aufgrund der unruhigen und kleinen Flamme kaum. Auch
war die Bruchgefahr des Glaszylinders sowie die noch fehlende
Justierung der Dochtstellung ein Manko.
Versuch N° 1 vom 21.10.1815 **
Die zweite Variante:
Um die Flamme zu beruhigen, wurden nun drei Röhrchen mit jeweils
reduzierten Durchmesser (~2 mm) von unten durch den Topf nahe an die
Flamme geführt. Um den Glaszylinder zu schützen, wurde ein
abnehmbare perforierte Haube aufgesetzt und die Flamme konnte durch
einen Dochthaken (Stocher) verstellt werden. Trotzdem war Stephenson
mit dem Ergebnis der am 4. November 1815 untertage ausgeführten
Versuchsreihe noch nicht zufrieden.
Versuch N° 2 vom 04.11.1815 **
Die dritte Lampe:
Ausgehend von den ersten beiden Versuchen, wurden nun die
eigentliche Endform entwickelt. Dazu wurden die Lufteinlässe nun an
den Außenmantel des Lampentopfes verlegt und die Luft durch kleine
Bohrungen bis an die Flamme geführt. Dazu wurde auch der Durchmesser
dieser weiter vermindert und unterschritt unbewusst wohl die
kritische Größe. Diese technische Änderung kreierte wohl die erste
brauchbare Sicherheitslampe, welche erfolgreich am 30. November 1815
auf der Zeche Killingworth im Schlagwetter getestet wurde.
Bereits am 9. November 1815 wurde aber die Sicherheitslampe von Sir
Humphry Davy der Öffentlichkeit vorgestellt, diese wurde aber erst
im Januar 1816 praktisch auf der Zeche Hebburn unter
Schlagwetterbedingungen getestet.
Versuch N° 3 vom 30.11.1815 **
Stephenson "Geordie" - Glaszylinder mit abgenommener
Schutzhaube
Eine todesmutige Entwicklungsgeschichte
Nach heutigen Maßstäben wird eine solche praktische
Einsatzprüfung wohl eher mit "Lebensmüde" umschrieben. Hierbei muss
man sich einmal den wissenschaftlichen Kenntnisstand vor gut 200
Jahren vor Auge führen. Zur Erprobung wurden untertage "Gasproben"
in einer Flasche gesammelt und im Labor in die Flamme geblasen.
Hierbei gab es kaum Anhaltswerte von Konzentrationen oder
Umgebungsvariablen (z.B. Wettergeschwindigkeit) von Flammpunkt etc.
ganz zu schweigen.
Bestand die Lampe im Versuch, so wurde diese untertage im "Feld"
erprobt! Sicherlich kann man heutzutage ohne Probleme mit einer
offenen Flamme durch den überaus größten Teil eines Grubengebäudes
gehen, ohne ernstlich eine Grubengasexplosion befürchten zu müssen,
dies ist aber fernab der damaligen Gegebenheiten. Ich denke jeder
Bergmann hat schon mal gesehen wie Funken sprühen oder Glimmbrände
entstehen ohne gleich in einer Grubengasexplosion zu enden... Aber
damals!!!
Der Durchbruch
1839 wurden die beiden bereits durch Davy (Siebkorb) und
Stephenson (Glaszylinder) erfundenen Lampenprinzipien wiederum durch
Dr. William Reid Clanny zu einer Bauart (Clannylampe)
zusammengeführt. Davy hatte zwar vorher schon Versuche mit dem
Einsatz von Glaszylindern durchgeführt, diese aber aufgrund der
schlechten Qualität und der daraus resultierenden Neigung zu
Glasbrüchen wieder eingestellt. Die Bauart von Clanny bot einerseits
den Vorteil einer höheren Lichtausbeute als die der Davylampe (deren
Siebkorb versottete), zum anderen wurde der bruchgefährdete
Glaskörper der Stephenson'schen Lampe deutlich gekürzt. Somit wurde
die Sicherheit gegen Glasbruch erhöht, wobei der Durchschlagschutz
durch den aufgesetzten Drahtkorb erfolgte. Der Dichtigkeitsabschluss
zwischen Glas und Korb wurde durch geeignete Dichtungen
herbeigeführt, welche eine Ausdehnung der Materialien bei Erwärmung
zuließ ohne aber eine zu starke Pressung auf den Glaszylinder
auszuüben. Durch diese Anordnung wurde das bei der Davy Lampe oft
auftretende Durchblasen bei starken Wetterströmen sowie das Erglühen
des Drahtzylinders beim Vorhandensein von Methan oder bei Schieflage
auf ein Minimum reduziert. Das Flammenbild war somit ruhiger und die
Lichtausbeute deutlich besser als bei den Vorläufermodellen.
In Deutschland fand die Sicherheitslampe bereits um 1820 eine
Anwendung im Bergbau. Diese wurde als Davy-Nachbau mit doppelten
Drahtkorb (Firma Themar aus Aachen; 5-stäbig und Firma Bernhard
Böcker aus Limburg; 3-stäbig) auf verschiedenen Gruben im
Bardenberger und Aachener Revier eingesetzt. Aber erst um 1840
gelangte diese in das Ruhrgebiet und wurde dann zumeist in
verschiedenen Weiterentwicklungen (Boty und Clannylampe) verwendet.
Clanny - Geteilter Aufbau mit Glaszylinder und Drahtkorb
Schon bald nach der Einführung der englischen Sicherheitslampe im
deutschen Bergbau begann eine eigenständige Entwicklung, welche zu
verschiedensten Formen führte. Ab etwa 1855 wurde dann die
sogenannte westfälische Wetterlampe auf einer großen Anzahl von
Bergwerken im Ruhrgebiet eingeführt. Darüber hinaus wurden weiterhin
aber auch eine Vielzahl ausländischer Fabrikate eingesetzt.
Westfälische Wetterlampe mit unteren Siebring
Der Grundsatz der geteilten Bauweise (Glas und Drahtzylinder) wurde
aber bei allen nachfolgenden Modellen bis heute beibehalten. Diese
unterschieden sich dann nur noch in der Luftzuführung, Art der
Drahtkörbe (einzel - doppelt) sowie diverser baulichen
Besonderheiten (z.B. Boty, Müseler, Marsaut etc.) welche die
Leuchtkraft, den Schutz gegen Durchblasen, die Verminderung der
Beschädigungsanfälligkeit, den Verbrauch, Kühleffekt uvm. noch
weiter verbesserten.
Die 1851 eingeführte Müseler Lampe hatte zum Beispiel eine 3x
bessere Lichtausbeute als die Davy Lampe und dies bei deutlich
geringeren Verbrauchswerten.
Botylampe - Saarbrücker Lampe
Bauart: Clanny und Müseler
Obwohl die ölbetriebende Sicherheitslampe eine damals
ausreichende Beleuchtung und einen bedingten Schlagwetterschutz bot,
so hatte diese doch noch viele Nachteile, welche erst mit der
Einführung der Benzinsicherheitslampe und weiterer technischen
Entwicklungen weitestgehend behoben werden konnten.
Dies waren zum Beispiel:
- Keine innenliegende Zündung möglich
- Kein sicherer Schutz gegen Fremdöffnung
- Rußen der Ölflamme und einhergehende Leuchtkraftminderung
- Hoher Verbrauch an Ölbrand
- Zusetzen der Körbe mit Rußpartikeln und Entflammen der Rückstände
- Keine ausreichende Sicherheit bei Verwendung in Zwangslagen
- Verminderte Beleuchtungsleistung
- Schlechte Justierungsmöglichkeit der Dochtstellung
- Starke Geruchsbildung
Die benzinbetriebene Wetterlampe
1883 entwickelte Carl Wolf die erste benzinbetriebene Sicherheitslampe. Diese wurde 1884 zum Patent angemeldet und wurde durch die Firma Friemann & Wolf vertrieben.
Wolf'sche Benzinsicherheitslampe mit untenliegender
Luftzuführung und doppeltem Drahtkorb
Die Verwendung von Benzin als Betriebsmittel hatte deutliche Vorzüge
gegenüber der ölbetriebenen Lampe. So war die Leuchtkraft deutlich
höher, der Abbrand sauberer und die Verwendung von Benzin als
Leuchtmittel ermöglichte die Einführung einer innenliegenden
Zündvorrichtung - da der Flammpunkt deutlich geringer als bei den
ölbetriebenen Sicherheitslampen ist und daher eine Fremdzündung viel
einfacher umzusetzen war.
Deutlich zeigen sich die Vorteile der Benzinwetterlampen bei einer
Gegenüberstellung der verwendeten Bauarten:
Zur Zeit der Ersteinführung der Benzinlampe waren 50 700
Öllampen im Ruhrgebiet in Gebrauch. Bereits 15 Jahre später (1899)
wurden aber nur noch etwa 35 000 eingesetzt, wohingegend aber
nun in Deutschland 220 000 Benzinsicherheitslampen betrieben wurden,
wovon etwa
146 000 Lampen allein auf den Bergamtsbezirk Dortmund entfielen. Die
ölbetriebenen Lampen verloren besonders nach der zum 1.1.1902
ergangenen bergpolizeilichen Verordnung des Oberbergamts Dortmund -
welche eine innenliegende Zündvorrichtung vorschrieb - fast gänzlich
an Bedeutung.
Probe-, Meß- und Warnlampen
Besondere Schwierigkeiten machte aber bei den herkömmlichen Sicherheitslampen die Messung von geringen Methanwerten, da eine genaue Ablesung stark von der Bauart sowie den Fähigkeiten des Benutzers abhängig war. Um diese für die Wetterführung besonders wichtigen Angaben genau und einheitlich definieren zu können, erfand Friedrich Pieler im Jahr 1883 die nach ihm benannte Pielerlampe. Diese nach dem Davy Prinzip gebaute Lampe wurde mit reinem Alkohol betrieben um die Flammenhelligkeit und somit die Blendwirkung für den Betrachter so gering wie möglich zu halten. Diese hatte einen um den Docht angebrachten Schirmkonus um so die Aureole besonders gut hervorheben zu können, sowie einen höheren Drahtkorb. Zur genauen Ablesung war entweder eine Lochblende aus Blech oder Glas oder aber eine Skala angebracht, an deren sich die Vol.-% ablesen ließen. Zur Beleuchtung war diese Meßlampe allerdings nicht zu gebrauchen, da der eingesetzte Alkohol nur mit einer blaßblauen Flamme brannte und kaum einen Lichtschein erzeugte. Mit der Einführung der scharf indizierenden Benzinwetterlampe verlor die Pielerlampe aber schnell an Bedeutung und um 1900 waren nur noch 47 dieser Lampen in Benutzung.
Die Pielerlampe war eine reine Wetterlampe, welche die Aureole
deutlicher als die herkömmlichen Lampen anzeigen konnte.
Einen besonderen technisch interessanten Aspekt erfüllen die akkustischen Warnlampen. Diese wurde von Hans Fleissner im Jahr 1916 zum Patent angemeldet und erzeugte bei dem Vorhandensein von 0,5-5% Grubengas einen akkustischen Warnton. Diese Raritäten wurden ab etwa 1923 bis 1930 in verschiedenen Versionen von Friemann & Wolf gebaut und vertrieben. Ein wirtschaftlicher Erfolg wurde diese Lampe allerdings nicht, da die Belegschaft frühzeitig schon bei der Verwendung der normalen Benzinlampen durch das auffällige Flackern oder aber durch das Erlöschen der Flamme (bei hohen Volumenkonzentrationen) auf das Vorhandensein von Grubengas aufmerksam gemacht wurden. Durch die geringe Lichtstärke musste die Benzinlampe ja immer nah am Arbeitsort aufgehängt werden und jeder Bergmann erkannte sogleich eine Änderung der Lichtstärke.
Sicherung und technischer Fortschritt
Einen ganz besonderen Aspekt bei den
Sicherheitslampen nimmt die Sicherung der Lampen durch einen
geeigneten Verschluss ein. Hierzu wurden zahlreiche Verschlussarten
entwickelt, wobei sich der Magnetverschluss am Besten eignete, um
ein unbefugtes Öffnen der Lampe zu unterbinden. Die vorhergehenden
Stift- oder Plombenverschlüsse waren nicht sicher genug oder waren
trotz Verbotes mit geringen Mitteln zu leicht zu öffnen um nach der
Schicht eine Pfeife entzünden oder bei der Abnahme des Lichtstärke
durch Versottung des Siebkorbes bei offener hellerer Flamme arbeiten
zu können.
Oftmals wurden Schlagwetter auch durch den Versuch eine erloschene
Wetterlampe wieder zu entzünden ausgelöst, oder aber andere
unerkannte oder durch fehlende sorgsame Behandlung ausgelöste
Defekte - wie z.B. Glasbruch, Beschädigung des Siebkorbes - führten
im schlimmsten Fall zur Zündung der Grubengase. So gibt es zum
Beispiel Berichte aus dem englischen Bergbau, daß Mannschaften über
Tage hindurch bei rotglühenden Drahtkörben arbeiteten!
Die Entwicklung des Sicherheitsglases (Borsilikatglas - Jena'er
Glas) 1887 durch Otto Schott war ein weiterer Schritt den Einsatz
von Wetterlampen noch sicherer zu machen, da vormals besonders die
Glaszylinder bei dem recht rustikalen Einsatz untertage oft
beschädigt wurden.
Den wohl vorletzten Schritt bei der Verbesserung der
benzinbetriebenen Wetterlampe leitete Carl Auer von Welsbach im Jahr
1903 mit der Erfindung des Cereisens (umgangssprachlich Feuerstein)
ein. Die auch als Auermetall III bekannt gewordene Legierung konnte
kostengünstig hergestellt werden und löste die bis dahin
eingesetzten unzuverlässige und wartungsintensiven Zündvorrichtungen
ab. Hierbei wurde durch Drehung eines Reibeisens ein Funkenschwarm
erzeugt, welcher die Flamme entzündete.
Der letzte Schritt der damals schon veralterten Benzinlampe welche
fast nur noch als Wetterlampe verwendet wurde, wird mit der
Serienproduktion der Knopfzellen im Jahr 1954 erreicht. Die minimale
Bauform der Batterie ermöglicht eine elektrische Fremdzündung der
Lampenflamme mittels eines Glühwendels.
Nachbau einer Friemann & Wolf Nr. 400
Folgend eine Aufstellung der 1899 im Bergamtsbezirk Dortmund eingesetzten Lampen:
78 000 Wolf'sche Benzinlampen mit Paraffinreibzünder
44 000 Seippel'sche Benzinlampen
19 000 Seippel'sche Öllampen
16 000 Wolf'sche Benzinlampen mit Perkussionszündung
9 000 Öllampen von Grümer & Grimberg
6 000 Benzinlampen von Wienpahl
4 000 Benzinlampen von Krohm
750 Seippel'sche Öllampe mit Paraffinzünder
6 500 Öllampen ohne Zünder
750 Öllampen ohne Zünder und ohne Verschluß
Trotz der erhöhten Sicherheit gegen die Entzündung
von Schlagwettern konnte die sogenannte Sicherheitslampe nicht als
Ideallösung angesehen werden, da es den Betrieben bis 1888
freigestellt wurde ein sogenannte gemischtes System zu benutzen.
Dies sah sowohl den Einsatz von offenen als auch Wetterlampen vor.
In dem Zeitraum von 1861 bis 1882 waren von 1036 Explosionen 605 und
1894 bis 1899 von 292 noch 22 durch die Verwendung von offenem Licht
ausgelöst worden.
Am 12.12.1900 wurde die Anwendung von offenem Geleucht in der Grube
aber vom Oberbergamt komplett untersagt.
Nach dieser Anweisung ging der Anteil an Zündungen durch offenes
Licht naturgemäß stark zurück, dennoch wurden in der Zeit von 1900
bis 1918 - als die Entwicklung der Sicherheitslampe schon als nahezu
abgeschlossen galt - allein in Preußen von insgesamt 607
vorgekommenen Schlagwetterexplosion immerhin noch 357 durch den
Gebrauch von Benzinwetterlampen verursacht.
Am 12. November 1908 ereignete sich auf der Schachtanlage Radbod das
bis dahin folgenschwerste Unglück im Ruhrgebiet. Dieses durch den
Defekt einer Sicherheitslampe oder aber durch ein Schießen
ausgelöste Grubenunglück forderte 350 Menschenleben. Infolge des
Unglücks wurde erneut die Diskussion des Gebrauchs von Wetterlampen
aufgenommen und die Zechenleitung beschloss die Einführung der zwar
teueren aber deutlich sichereren elektrischen Mannschaftsleuchten
auf zumindest dieser stark schlagwettergefährdeten Grube.
Aber erst nach einer weiteren schweren Schlagwetter- und
Kohlenstaubexplosion auf der Grube Mont Cenis am 20 Juni 1921 -
welches 85 Menschenleben forderte und durch Schießarbeiten ausgelöst
wurde - ergeht im selben Jahre das Verbot durch das Bergamt die
Sicherheitslampe als Mannschaftslampe auf allen als
Schlagwettergruben eingestuften Anlagen zu benutzen. Auf den ersten
Blick mag dies etwas Sinnlos erscheinen, da ja die
Schlagwetterexplosion durch ein Schießen ausgelöst wurde, dennoch
ist davon auszugehen, daß es weitere Zündungen durch das Durchblasen
(aufgrund des voreilenden Luftdrucks) von Wetterlampen gab, welche
das Unglück noch weiter forcierten.
Bis zum Jahr 1925 wurden dann alle Mannschaften der Ruhrzechen mit
elektrischen Grubenlampen ausgerüstet. Die Sicherheitslampe darf in
Folge nur noch von befugten und besonders unterwiesenen Personen
(Wetterabteilung, Sprengabteilung, Betriebsrat und verantwortliche
Steiger) zum Ableuchten genutzt werden. Dies allerdings noch bis in
die 1960er Jahre, bis es geeignete elektrische oder elektronische
Meßeinrichtungen gab.
Zu erwähnen sind noch spezielle Sonderbauarten wie
z.B.:
- Brunnenlampe = Spiegelaufsatz zum Beobachten der Flamme
- Singende Wetterlampe = Gibt einen akkustischen Warnton aus
- Steigerlampe = Miniaturausgabe in leichter Bauweise
- Bahnlampen = Ex-geschützte Lampen für Grubenloks
Quellen:
Sir Humphry David; On the safty lamp for
coal miners, with some researches on flame - Printed for R.
Hunter, London 1825
J.H.H. Holmes; A treatise on the coal mines of Durham and
Northumberland - Printed for Balwin, Cradock and Joy,
London 1816
Thomas Thomson; Annals of Philosophy - Printed for
Balwin, Cradock and Joy, London 1816
Samuel Smiles; The story of the life of George Stephenson
- John Murray - London 1860
* George Stephenson; A description of the saftey lamp -
Printed for Balwin, Cradock and Joy, London 1817
** Report upon the claims of Mr. George Stephenson relative
to the invention of his safety lamp - Printed by S.
Hodgson, Balwin, Cradock and Joy, London 1817
Die elektrische Grubenlampe
Schon 1845 beschäftigte sich de la Rive
und Boussingault mit der Problematik eine konstant leuchtende
elektrische Lichtquelle für die Kohlegruben zu entwickeln. Hierzu
verwendeten sie eine galvanische Batterie (Salpetersäure) und als
Leuchtmittel einen Platindraht. Um das Jahr 1860 wird auf englischen
Gruben elektrisches Geleucht eingesetzt. Diese sogenannten Dumas
Lampen sind aber für einen einfachen Betrieb deutlich zu sperrig,
teuer und anfällig.
Die nächsten, vom französischen Bergingenieur Parran durchgeführten
Versuche, wurden vom 18. bis 20. Oktober 1865 auf den
Steinkohlegruben von Alais (Frankreich) durchgeführt. Hierzu wurde
eine 5,5 kg schwere Lampe konstruiert, welche unempfindlich gegen
die schwierigen untertägigen Verhältnisse war und sich
widererwartend gut eignete.
Die ersten Versuche in Deutschland werden 1866 im saarländischen
Bergrevier ausgeführt. Auch hier wird die elektrischen
Sicherheitslampe von Dumas und Benoit (mit den 1856 erfundenen
Geißler'schen elektrischen Röhren) eingesetzt, welche aber im
direkten Vergleich mit einer Davy'schen Lampe nur ein 1/6 der
Leuchtkraft hervorbringt, dies aber über einen 12 stündigen
Zeitraum.
Am 4. Mai 1891 stellt dann Donato Tommasi in Paris sein Konstruktion
einer elektrischen Sicherheitslampe vor.
Mit der Erfindung der Glühwendellampe und der weiteren Entwicklung
der Akkumulatorenleistung wurde um die Jahrhunderwende der Einsatz
von elektrischen Grubenlampen immer bedeutender.
Nach dem tragischen Unglück auf der Schachtanlage Mont Cenis wurde im Jahre 1921 endgültig der Einsatz der elektrischen Grubenlampen auf zumindest den als Schlagwettergruben bekannten Anlagen beschlossen und bereits 1925 war der komplette Übergang auf elektrische Mannschaftslampen vollzogen.
- Blitzer = Handlampe für die Aufsichten
- Pottlampe = Handlampe für die Gewinnung
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- Kopflampe = Helmlampe für Handwerker
Mützenlampe aus den 1930ern
Quelle:Heise, Herbst, Fritzsche, Bergbaukunde, Springer Verlag, Berlin 1938
Wird noch weiter bearbeitet!