Откуда есть пошли взрывозащищённые светильники

Развитие взрывозащищённым светильникам дали предохранительные шахтные лампы. Из-за резкого роста в начале 19 века добычи угля разработки начали проводиться на больших глубинах, обладающих высокой газоносностью. Рудничный газ становился всё чаще причиной гибели шахтёров не только из-за отравлений, но и из-за взрывов метана (а также угольной пыли) при работе шахтёров с искусственным светом ламп.

Изначально шахтёрские лампы недалеко ушли от простых глиняных чаш с маслом и фитилём и отличались только материалом, из которого был исполнен корпус, крюком для подвешивания и в лучшем случае наличием запаянного резервуара с маслом.

Примитивные шахтерские лампы

В Великобритании еще в середине 18 века предпринимались попытки создать альтернативу лампам – Следдингом было создано специальное устройство, которое высекало искру из кремния и освещало выработку. К сожалению, данное устройство не оказалось достаточно безопасным, и сам изобретатель вскоре погиб при взрыве газа

Иллюстрация работы машины для высекания искр

Следующая попытка решить проблему безопасного освещения была предпринята независимо друг от друга практически одновременно три человека: доктор Уильям Рид Клэнни (1776–1850), сэр Гемфри Дэви (1778–1829), Джордж Стефенсон (1781–1848).

Основная идея Кленни заключалась в создании безопасной лампы для шахт, где воздух поступал в лампу, а продукты горения выходили через «водяной затвор», обеспечивая тягу с помощью мехов. Лампа была громоздкой и требовала второго человека для работы. Испытания показали, что при наличии газа лампа гасла. Усовершенствованная «паровая» лампа Кленни использовала нагрев воды для смешивания с воздухом и предотвращения взрывов. Эта конструкция получила золотую медаль Королевского общества и применялась на шахтах Харрингтона.

Изображение: «Механолампа» Кленни состояла из свечи F, помещенной в цилиндрический корпус A. С помощью мехов воздух, необходимый для горения, нагнетался через трубку K и проходил через воду в резервуаре H. Продукты сгорания выталкивались через трубку B, конец которой был закрыт водой, и попадали в воздушную камеру C. Резервуар D, наполненный водой, служил водяной рубашкой для охлаждения верхней части лампы. E — окошко из толстого стекла.

Гемфри Дэви (1778–1829) опирался на работы Теодора Гротгуса (1785–1822), который в 1808–1811 годах выяснил, что горючая смесь газов не воспламеняется в узкой трубке. Дэви проводил эксперименты с горящей свечой в металлическом футляре с застекленными окошками, где воздух поступал через узкие трубки и выходил через отверстия сверху.

Он обнаружил, что пламя не проходит через множество отверстий диаметром, равным глубине (сетку). В следующей модели лампы воздух поступал через отверстия с металлической сеткой, а пламя закрывалось стеклянным колпаком с сеткой. Дэви описал эту конструкцию в отчете для Королевского научного общества от 9 ноября 1815 года.

Иллюстрация оригинальной конструкции лампы Дэви 1815 года с подробными схемами проволочного сетчатого цилиндра, который закрывал пламя, чтобы предотвратить взрывы газа в угольных шахтах.

Джордж Стефенсон (1781—1848) работал над созданием безопасной шахтерской лампы, основываясь на своем опыте в шахтах. Он пришел к выводу, что пламя в длинной трубке сгорает, предотвращая взрыв. В своей первой лампе, хранящейся в Музее науки в Лондоне, Стефенсон использовал узкую трубку для подачи воздуха через резервуар с маслом. В следующем варианте он добавил три трубки для улучшения тяги, а затем отказался от них, подавая воздух через отверстия в верхней части резервуара. Лампа, представленная 5 декабря 1815 года в Ньюкастле, имела стеклянный цилиндр с перфорированной крышкой и металлический футляр для защиты стекла.

Техническая иллюстрация безопасной лампы «Джорди» Стивенсона в разобранном и собранном виде. Слева: лампа в разобранном виде с цилиндрическим пламегасителем, внутренней камерой и нижней пластиной с тремя отверстиями. Справа: лампа в собранном виде с перфорированным металлическим корпусом и петлей-ручкой сверху.

Вильям Кленни в 1835 году разработал безопасную рудничную лампу, объединив идеи Дэви и Стефенсона. Он укоротил проволочный цилиндр на 2 дюйма и добавил стеклянный цилиндр на 3 дюйма короче, чем у Стефенсона, заменив часть сетки вокруг пламени. Воздух поступал через сетку над стеклом, а продукты горения уходили в её верхнюю часть. Этот дизайн стал основой для последующих ламп. Лампы Кленни представлены в собраниях Политехнического музея (Москва), музея национального минерально-сырьевого университета «Горный», Национального музея американской истории.

 Безопасная лампа конструкции Кленни образца 1835 г. (Политехнический музей, Москва)

В дальнейшем технические решения Вильяма Кленни, Гемфри Дэви и Джорджа Стефенсона были усовершенствованы.

Предохранительная лампа Мюзелера (Бельгия, 1840 г.) использовала стеклянный цилиндр вместо части сетки вокруг пламени. Внутри сетки была металлическая трубка, усиливающая конвекцию и свет.

Иллюстрация, на которой показаны три вида в разрезе предохранительной лампы Мюзелера 1840 года. Обратите внимание на конструкцию дымохода, который отделяет горячие газы от поступающего воздуха, чтобы снизить риск воспламенения метана в угольных шахтах.

В «Горном журнале» РИ 1863 года Барбота-де-Марни описывает одну из ламп разработанную на базе лампы Мюзелера – «Горная предохранительная лампа Годеня». Как отмечает автор статьи – «Лампа была легкой, давала больше света, чем лампа Деви, и экономила масло, что делало ее популярной в Бельгии. Однако у нее были недостатки: она тухла при наклоне из-за замедления выхода продуктов горения и давала недостаточно света из-за расположения трубки и кружка. Г. Годен предложил улучшения: поднял тяговую трубку, освободил ее из кожуха и добавил рефлектор, что увеличило свет и предотвратило тушение при наклоне.»

Так же Барбота-де-Марни описывает конструкцию данной лампы:

1. Резервуар с маслом.
2. Стеклянный цилиндр (муфта).
3. Остов (клѣть) лампы.
4. Тяговая трубка.
5. Металлическая сетка для выхода продуктов горения (144 петли/см²).
6. Цилиндр из металла (3-4 см), защищающий сетку.
7. Металлическая сетка для подачи воздуха (коническая, 3-4 см).
8. Рефлектор (3 см в ширину).
9. Белая основа муфты для усиления света.
10. Трубка для доступа воздуха в резервуар.

Вес лампы — около 850 г, объем масла — 6 см³.

И выделяет следующие преимущества лампы Годеня:

1. Питание пламени сверху снижает риск взрыва.

2. Лампа тухнет только в местах, где действительно рабочему предстоит опасность

3. Она может быть сильно наклоняема. При весьма продолжительном наклоне въ ней скорее потухнет огонь, чем лопнет стеклянная муфта.

4. Сильные качания во все стороны нисколько не вредят этой лампе.

5. Сильная струя воздуха, направленная на лампу, не выдувает из нее пламя наружу.

6. Устройство рефлектора дозволяет помещать лампу на большое расстояние от рабочих.

7. Листовое железо Р отвращает опасность, которая могла бы произойти от повреждения воздухопропускной сети.

8. Лампа эта прочнее других ламп, между тем как устройство ее не дороже.

9. Она дает сбережение в масле несмотря на то, что светящая способность ее выше относительно всех других ламп.

10. Так как металлическая сеть составляет (по размеру) лишь 1/3 металлических тканей (сетей), употребляемых в других лампах, то угольная пыль имеет внутрь лампы меньший доступ, через что менее грязнится масло и менее тускнеет стекло.

11. Железный цилиндр, кроме представляемой им безопасности, имѣет еще ту выгоду, что при подвешивании лампы дозволяет употреблять один крючок вполовину длины против крючков тех ламп, которые снабжены (только) металлическою сетчатою одеждою. Из опыта давно известно, что если крючок вдевается в кольцо лампы и если высота всей лампы не превосходит высоты проволочного кожуха, то этот последней часто повреждается концом крючка.

12. Наконец, лампа г. Годеня выстаивала совершенно исправно въ самых сильных гремучих смѣсях.

Тем не менее Барбота-де-Марни отмечает, что лампа может тухнуть в сильных восходящих потоках воздуха. В обычных условиях она показывает отличные результаты.

Лампа Марсо (Франция, 1871 г.) была модификацией лампы Кленни с металлическим шлемом, защищавшим от сильных воздушных потоков в шахтах.

 

Составное изображение, демонстрирующее три технических ракурса безопасной лампы Marsaut 1870-х годов: разрез двойной сетчатой конструкции, внешний вид собранной лампы и подробный технический чертеж с указанием пути воздушного потока и размеров. Слева: вид в разрезе, на котором видны двойные проволочные цилиндры, окружающие пламя для дополнительной защиты. В центре: собранная лампа с усиленной верхней частью и закрытой камерой для пламени, предназначенная для безопасной работы в условиях сильного воздушного потока. Справа: схема с указанием размеров, внутреннего воздушного потока и расположения сетки вокруг пламени.

Новый этап в развитии шахтерских ламп начался с перехода на более высокотемпературное топливо (керосин, бензин), что потребовало обеспечения безопасности. Карл Вольф объединил в своей бензиновой лампе наработки предшественников: предохранительную сетку (Дэви), нижнюю подачу воздуха (Стефенсон), стеклянный цилиндр вокруг пламени (Кленни) и металлический шлем (Марсо).

Лампа Вольфа

Лампа Вольфа, разработанная благодаря работам Дэви, Кленни и Стефенсона, была одной из самых популярных в мире. В конце XIX века в Германии использовали 67 000 таких ламп, а в Австрии — 12 000. Лампа получила золотую медаль на Всемирной выставке в Париже в 1900 году.

Лампой Вольфа шахтёры не только освещали себе путь, но и определяли уровень метана в шахте. Лампу осторожно подносили к потолку шахты, где обычно скапливается газ. Если ореол пламени становился голубым, значит концентрация газа в этом месте была опасной.

Инструкция по определению концентрации метана из «Шахтные лампы: бензиновые ЛБК-1, ЛБП-1, ЛББ-1; аккумуляторные: технадзорская ЛАТ-1 и головная ЛАГ-1 [Текст] : Инструкция по уходу и эксплоатации»

Поэтому шахтёры продолжали пользоваться лампами, даже когда в шахтах появилось электрическое освещение — вплоть до середины XX века

В России привилегия на безопасную рудничную лампу с защитным кожухом и внешним зажиганием была выдана Карлу Вольфу в 1893 году. Производство ламп Вольфа началось в 1914 году в Харькове на заводе Н.Ф. фон-Дитмара, но из-за Первой мировой войны и революции объемы выпуска были невелики. Серийный выпуск отечественной лампы ЛБК начался в 1935 году на заводе «Свет шахтера», ранее принадлежавшем фон-Дитмару.

В 1881 год — Джозеф Свон демонстрирует первую электрическую шахтную лампу. Эта первая электрическая лампа ознаменовала переход от ламп с пламенем к лампам с нитью накаливания в подземном освещении

Фотография портативной электрической лампы Swan United Electric Light Company, Лондон, примерно 1880 года, с лампой накаливания Swan и аккумулятором. Экспонат Венского технического музея.

Первые отечественные аккумуляторные лампы появилась в СССР в 1930-х годах. Лампы как напоминали уже ставшими классическими лампы Вольфа – «Технадзорская лампа ЛАТ-1» - предназначена для осмотра выработок лицами технического надзора, так и налобные фонари мало отличающиеся от современных – ЛАГ-1 – лампа состояла из двух частей – фары, крепящейся к головному убору и соединённая кабелем с аккумулятором закрепленным на поясе шахтера.

Технадзорская лампа ЛАТ-1 из «Шахтные лампы: бензиновые ЛБК-1, ЛБП-1, ЛББ-1; аккумуляторные: технадзорская ЛАТ-1 и головная ЛАГ-1 [Текст] : Инструкция по уходу и эксплоатации»

Головная лампа ЛАГ-1 из «Шахтные лампы: бензиновые ЛБК-1, ЛБП-1, ЛББ-1; аккумуляторные: технадзорская ЛАТ-1 и головная ЛАГ-1 [Текст] : Инструкция по уходу и эксплоатации»

Компания ООО СВТ производит современные взрывозащищенные светильники категорий 1Ex и 2Ex.

СВЕТИЛЬНИКИ «VAR-1Ex» для зон 1 (I) класса защиты. (Перейти в раздел Взрывозащищенные светильники 1Ex)

Выполнены на базе серии «VAR». В стандартном исполнении светильник поставляется с постоянно выведенным из него кабелем длиной 1,0м (3х1,5 кв. мм)

Корпус: Литой экструдированный алюминиевый анодированный профиль

Вторичная оптика / рассеиватель: ПК + Стекло силикатное закаленное прозрачное

Крепление: Консоль на трубу до 60мм / Поворотная лира / Подвес

БАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

 

Мощность, Вт	13 ꟷ 200
Световой поток, Лм	2100 ꟷ 29640
Эффективность, Лм/Вт	до 162
Коэффициент мощности	≥0,95
КСС	Г, 65 / Д,120 / Д,90 / К, 20 / К, 25 / К, 35

 

‣ маркировка:

1Ex mb IIC T6 Gb Х / Ex tb IIIС T80°C Db X

‣ возможно исполнение с напряжением питания

AC/ DC 12/ 24/ 36 В

‣ возможно исполнение с напряжением питания

AC/ DC 220-230 В (для связи с внешним БАП)

 

СВЕТИЛЬНИКИ «MPRO-EX» для зон 2 (II) класса защиты. (Перейти в раздел Взрывозащищенные светильники 2Ex)

Выполнены на базе серии «MPRO». В стандартном исполнении светильник поставляется с постоянно выведенным из него кабелем длиной 0,5м (3х0,75 кв. мм)

Корпус: Литой экструдированный алюминиевый анодированный профиль

Исполнение: Без оптики / С вторичной оптикой

Вторичная оптика / рассеиватель: Прозрачный поликарбонат

Крепление: Универсальный поворотный кронштейн / Поворотная лира

БАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Мощность, Вт	27 ꟷ 408
Световой поток, Лм	4210 ꟷ 63650
Эффективность, Лм/Вт	156
Коэффициент мощности	≥0,95
КСС	Г, 65 / Д,100 / Д,120 / К, 20 / К, 35 / Овал,30х120 / Ш,150 / ШБ,157х90

 

‣ маркировка:

2Ех nС IIC T6 Gc Х / Ex tc IIIС T85°C Dc X

‣ возможно исполнение с напряжением питания

AC/ DC 12/ 24/ 36 В

 

ЛИНЕЙНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ «DIRECT-EX» для зон 2 (II) класса защиты. (Перейти в раздел Линейные взрывозащищенные)

Выполнены на базе серии «DIRECT». В стандартном исполнении светильник поставляется с постоянно выведенным из него кабелем длиной 0,5м (3х0,75 кв. мм)

Корпус: Литой экструдированный алюминиевый анодированный профиль

Исполнение: С оптикой / Без оптики

Вторичная оптика / рассеиватель: Прозрачный поликарбонат

Крепление: Универсальный поворотный кронштейн / Поворотная лира

БАЗОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Мощность, Вт	6 ꟷ 64
Световой поток, Лм	780 ꟷ 8320
Эффективность, Лм/Вт	130
Коэффициент мощности	≥0,95
КСС	Д,120 / К, 8 / К, 15 / К, 25 / Г, 45 / Овал,10х60

 

‣ маркировка:

2Ех nС IIC T6 Gc Х / Ex tc IIIС T85°C Dc X

‣ возможно исполнение с напряжением питания

AC/ DC 12/ 24/ 36 В

‣ широкий размерный диапазон от 300 до 1500мм

Источники

1. Горный журнал. 1863. Кн. 3 (март) (стр. 55-61) https://elib.uraic.ru/bitstream/123456789/6327/1/gorn_mag_1863_3.pdf

2. Горный журнал. 1863. Кн. 6 (июнь) (стр. 243) https://elib.uraic.ru/bitstream/123456789/6330/1/gorn_mag_1863_6.pdf

3. Минина Екатерина Валерьевна Из истории изобретения безопасной лампы для угольных шахт // ГИАБ. 2016. №12. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/iz-istorii-izobreteniya-bezopasnoy-lampy-dlya-ugolnyh-shaht

4. Статья «Экспонат - Шахтёрская лампа конструкции Карла Вольфа» ФГБУК «Политехнический музей» https://polymus.ru/collection/detail/shakhtyerskaya-lampa-konstruktsii-karla-volfa

5. Шахтные лампы: бензиновые ЛБК-1, ЛБП-1, ЛББ-1; аккумуляторные: технадзорская ЛАТ-1 и головная ЛАГ-1 [Текст] : Инструкция по уходу и эксплоатации / [Сост. Гормашпроектом]; Гос. машиностр. з-д "Свет шахтера". — Москва, Ленинград : Каталогиздат, 1939. — 76 с. : ил., черт. : 22 см. https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_005208125/?ysclid=mmvxzppi9s181363158

6. ООО СВТ Каталог продукции 2025 https://gcsvt.ru/upload/iblock/05f/%D0%9A%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%20%D0%A1%D0%92%D0%A2-2025_web.pdf

7. LES LAMPES DU MINEUR https://www.mairie-la-machine.fr/static/14c6b74da6a04967966795f6e1afa02a/dossier-de-presse-pdf1.pdf#:~:text=La%20premi%C3%A8re%20lampe%20de%20s%C3%BBret%C3%A9%2C%20%C3%A0%20flamme,seul%20but%20d'accro%C3%AEtre%20la%20s%C3%A9curit%C3%A9%20des%20mineurs.

8. Miners Lamp by Stable MARK https://www.stablemark.com/blog/miners-lamp

9. Journal of the Society for Arts, Vol. 26, no. 1329 (стр. 542 (по pdf стр. 23)) https://www.jstor.org/stable/pdf/41326379.pdf