"...Калильная сетка
Важнейшим изобретением в эволюции керосиновой лампы является калильная сетка. Изобретение калильной сетки Велсбахом (Carl Auer Freiherr von Welsbach) в 1885 году не нуждается в подробном пояснении, поскольку и так хорошо известно. Однако интересен тот факт, что его первоначальная идея - пропитывать ткань из хлопка или волокна рами смесью из 99% окиси тория и 1% церия - используется до сих пор.
Сетки для масляных ламп и сейчас изготовляются тем же способом: ткань сжигают, а оставшуюся легкую сетку оксидов погружают в смесь коллодия, эфира, камфары и касторового масла для придания сетке прочности при последующей транспортировке.
Также интересно, что Велсбах в первичной спецификации назвал свое изобретение Осветительным приспособлением для газовых и иных горелок, из чего следует, что он предполагал применять его в керосиновых горелках. Тем не менее, как и многим другим изобретателям, Велсбаху пришлось ждать несколько лет до того, как его изобретение применили на практике. Однако к 1893 г. производство калильной лампы стало приносить прибыль, после чего последовали многочисленные предложения по применению калильных сеток Велсбаха в газовых и масляных горелках. Самые ранние примеры керосиновых калильных ламп описаны в патентах, выданных Гретцу (Graetz) в 1892 г. и Мюллеру (Mueller) в 1895 г., чьи лампы представляли собой так называемую E.R.A. лампу. Лампа Гретца не являлась калильной лампой как таковой, но давала голубое пламя и была сконструирована для накаливания до светящегося состояния огнеупорных материалов (Рис. 6). В конструкцию лампы Гретца входил кольцеобразный фитиль, система внутренней и внешней подачи воздуха и дисковый распределитель пламени. В патенте сообщалось, что эта горелка производит неяркое голубое пламя, сопровождающееся выделением большого количества тепла, что позволяет нагревать такие огнеупорные материалы, как известь и металлическая сетка, до светящегося состояния.
В спецификации не сообщается о способе применения огнеупорных материалов в горелке, но, тем не менее, изобретение является прямым прототипом калильной лампы. В этом смысле более значимой является лампа Мюллера (1895 г.), поскольку она содержит в себе калильную сетку, используемую в газовых фонарях, которая способна производить очень яркий свет. Конструкция лампы включает в себя кольцеобразный фитиль, верх которого состоит из асбестовой ткани (Рис.7).
Внутренняя подача воздуха обеспечивается при помощи трубки внутри фитиля, а извне воздух поступает через регулируемые отверстия в основании, на которое опирается юбка сетки. Перфорированный распределитель направляет пламя от верхушки фитиля наверх к сетке. Конструкция Мюллера включает в себя горелку Арганда, кольцеобразный фитиль Хьютона, систему внутренней и внешней подачи воздуха и перфорированный распределитель пламени. Все эти компоненты составляют основную структуру современной калильной лампы, хотя в последующие годы в нее были внесены многочисленные усовершенствования и модификации деталей.
Применение калильной сетки в керосиновой горелке сопряжено с проблемами, которых не возникает при использовании калильной сетки в газовой горелке. В последнем случае давления от подачи газа достаточно для того, чтобы вызвать поток воздуха, и вспомогательных приспособлений не требуется. Однако в керосиновой лампе нет давления газа, поэтому необходимо создать внутреннюю и внешнюю подачи воздуха в верхнюю часть кольцевого фитиля, чтобы добиться голубого пламени, от которого будет нагреваться калильная сетка. Чтобы получить максимальное свечение, профиль голубого пламени должен точно совпадать по размеру и форме с калильной сеткой, иначе свечение сетки будет полностью или частично красноватым, что дает менее эффективное освещение. Эту проблему нужно было решить до выпуска калильной лампы на рынок. Попытки использовать калильные сетки в керосиновых горелках, что впервые было осуществлено Гретцем и Мюллером, позже предпринимались многими изобретателями, в частности, в США, Великобритании, Франции, Германии и Швеции, но никто из них не достиг коммерческого успеха. Объем статьи не позволяет перечислить все сделанные изобретения, но мы постараемся проследить последовательность открытий, которые в течение последующих 20 лет привели к созданию калильной лампы, занявшей достойное место на рынке.
В 1895 г. Альбин Перлих (Albin Perlich) из Лейпцига описал калильную лампу с несколькими отверстиями для подачи воздуха по бокам фитиля и сетчатой поверхностью, на которой горит пламя.
В 1896 г. появилась лампа Метеор, которая включала в себя изобретения Кролля (Kroll), создавшего компанию по производству ламп Континентал Газ Глюлихт Акциен Гезельшафт Метеор (The Continental Gas Gluhlicht Aktien Gesellschaft Meteor). (Рис.8).
Первое изобретение Кролля касалось использования огнеупорных материалов в газовых и иных горелках (каких именно, не указывалось). Однако в патенте на его второе изобретение есть ссылка на горелку Арганда для калильной лампы. Его конструкция ламповой горелки предусматривала, что один из потоков воздуха подавался для испарения части жидкого топлива, а другой - вверх, вдоль фитиля для поддержания горения. Изобретатель признавал необходимость охлаждения нижних частей горелки для того, чтобы предотвратить чрезмерное испарение топлива. Поиск решения этой проблемы занял многие годы.
Другой немецкий изобретатель - Ричард Адом (Richard Adom). Особенностью его конструкции был дефлектор, который предназначался для направления пламени от фитиля вверх. Этот факт свидетельствует о том, что уже тогда изобретатели осознавали, что для получения освещения максимальной яркости необходимо добиться соответствия пламени размеру калильной сетки.
Бельгийский производитель Лео Дурра (Leo Durra) создал в 1897 г. конструкцию калильной лампы, которая была основана на системе внешней и внутренней подачи воздуха. Однако закрытая верхушка дефлектора предотвращала поступление воздуха внутрь калильной сетки и замыкала как внутренний, так и внешний потоки воздуха на юбке калильной сетки.
Кунт и Дайсслер (Kuhnt & Deissler) совершили важный шаг в эволюции калильной лампы в 1928 г., когда они ввели в ее конструкцию распределитель пламени в виде перфорированного наконечника, установленного на верхнем конце трубки внутри фитиля (Рис.9).
Этот тип распределителя пламени остается важным элементом калильных ламп в настоящее время.
Английская компания Эра Инкандесент Ойл Лэмп (The Era Incandescent Oil Lamp Co.Ltd.), основанная около 1898 г., производила изобретение Т. Крэнстона (T.J.Cranston). Изобретение включало в себя перфорированный по верхним и боковым стенкам распределитель пламени, соединенный с двумя кольцевыми дефлекторами, направляющими потоки воздуха в центр пламени и вокруг калильной сетки. Однако лампа оказалась неудачной, и компания разорилась в 1903 г.
В течение следующих десяти лет предпринимался ряд попыток наладить прибыльное производство калильных ламп, но безуспешно. В 1900 и 1901 гг. в Соединенных Штатах были основаны две компании по производству калильных ламп.
Первой из них была Стандарт Инкандесент Компани оф Портленд Мэйн (The Standard Incandescеnt Company of Portland Maine), вторая - Инкандесент Петролиум Лайт Компани (The Incandescent Petroleum Light Company) в г. Сент-Луис, штат Миссури.
Оба вышеупомянутых типа ламп, а также другие конструкции, предлагавшиеся в то время, включали в себя закрытые или неперфорированные распределители пламени. Как выяснилось на практике, такая конструкция неравномерно распределяла центральный поток воздуха по сетке.
Кроме компаний, уже упомянутых в этой статье, в конце века также существовал ряд других фирм, занимавшихся производством калильных ламп. В число этих компаний входили Континентал Газ-Глюлихт А.Г. (The Continental Gas-Gluhlight A.G. и Эрих и Гретц (Ehrich & Graetz) из Германии и Актиболагет Аладин (Aktiebolaget Aladin) из Швеции. В 1904 г. Нюрнберг (Nurnberg) описал калильную сетку для газовой или керосиновой горелки. Эта лампа не была основана на принципе воздушной тяги, но предполагала подачу жидкого или газообразного топлива при помощи струи кислорода. В 1909 г. Карл Бланкенберг (Carl Blankenberg) из Лейпцига описал калильную лампу, основанную на принципе воздушной тяги. Ее конструкция очень похожа на тот вариант лампы, который, в конце концов, добился коммерческого успеха. В ее конструкции было два новых элемента. Первым из них являлся кольцеобразный выступ в конусе горелки, за которым находится перфорированный перевернутый наконечник распределителя пламени. Второе новшество лампы Бланкенберга заключалось в перфорированной перегородке, которая находилась между конусом горелки и внешней трубкой фитиля. Благодаря этой перегородке часть внешнего воздушного потока подавалась на открытую поверхность фитиля, а вторая - на основание калильной сетки.
Различия между предыдущими конструкциями ламп продемонстрированы в изобретении Баллантайна (H.J.Ballantine) 1910 г. (Рис. 10).
В этой конструкции распределитель пламени имеет закрытый верх, и расположен прямо над конусом горелки. Поэтому пламя на кончике фитиля перегревало кольцеобразные детали системы воздушной тяги, расположенные вокруг пламени. Несмотря на описанные выше изобретения, на тот момент калильные лампы не были распространены. Причины этого описаны профессором Вивиан Б. Льюис (Vivian B.Lewis) в книге Жидкое топливо, которая была опубликована в 1913 г.:
Применение калильной сетки в угольных и газовых горелках было настолько частым, что были предприняты попытки ее адаптации к керосиновым горелкам; однако сложностей на пути к достижению успеха было очень много. При горении газомазутного топлива выделяется огромное количество углеводородов, поэтому требуется значительно больше кислорода, чем при горении каменноугольного газа. При сжигании каменноугольного газа легко достигается неяркое пламя. Если такое пламя нагреть до высокой температуры, оно будет давать больше света, поскольку увеличение температуры приводит к расщеплению водородосодержащих молекул газа на углерод и водород, которого не происходило в холодном газе, поскольку молекулы были разделены и частично смешаны с воздухом. Если калильную сетку поместить над неярким пламенем, она нагреется до нужной температуры, что произведет аналогичное свечение. Однако вскоре сетка покроется налетом углерода, что сильно уменьшит ее свечение. Если же обеспечить большее поступление воздуха к пламени, то углеводороды сгорают до того, как достигают поверхности сетки, и отложения углерода не происходит.
Фитиль также создавал ряд проблем, поскольку, если пламя не было абсолютно симметричным, его форма не совпадала с формой сетки, и потому вся работа конструкции нарушалась, а в результате происходило обильное выделение углерода. В более поздних лампах фитиль служил всего лишь для подачи топлива в паровую камеру, где оно превращалось в газ. Первые лампы имели кольцеобразный фитиль, в котором топливо находилось на небольшом расстоянии от наконечника горелки. Поступавшее от пламени тепло приводило к испарению масла. К пламени подавалось два воздушных потока, один из которых был направлен почти горизонтально к основанию пламени. Хотя в умелых руках эти лампы работали, их невозможно было производить с коммерческой целью, поскольку лампы требовали постоянного внимания и работали неравномерно..."
