Gasmantel - Wikipedia

Ein glühender Gasmantel ein Gasmantel oder Welsbach-Mantel ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von hellem weißem Licht, wenn er durch eine Flamme erhitzt wird. Der Name bezieht sich auf seine ursprüngliche Wärmequelle in Gaslaternen, die im späten 19. Jahrhundert die Straßen Europas und Nordamerikas erfüllte. Der Mantel bezieht sich auf die Art und Weise, wie sie über der Flamme hängt. Noch heute wird es in tragbaren Campinglaternen, Drucklaternen und einigen Öllampen verwendet. ^[1]

Gasmäntel werden normalerweise als Textilerzeugnisse verkauft, die durch das Imprägnieren mit Metallnitraten beim Erhitzen ein starres, aber brüchiges Metalloxid-Geflecht bilden erstmalige Verwendung; Diese Metalloxide erzeugen bei ihrer Verwendung Licht aus der Flammenwärme. Thoriumdioxid war im Allgemeinen eine Hauptkomponente; Da es radioaktiv ist, hat es zu Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der an der Herstellung von Mänteln Beteiligten geführt. Bei normalem Gebrauch besteht jedoch ein minimales Gesundheitsrisiko.

Mechanismus [ edit ]

Gasmantel in einer Straßenlaterne (kalt)

Heiße Gasmäntel. Der unterste sichtbare Mantel ist teilweise gebrochen und reduziert die Lichtleistung.

Eine 85-mm-Chance-Brüder Petroleum Vapor Installation die bis 1976 das Licht für den Sumburgh Head Lighthouse produzierte. Die Lampe (hergestellt um 1914) ) verbranntes verdampftes Paraffin; Der Verdampfer wurde mit einem Brennspiritusbrenner erhitzt. Beim Anzünden wurde ein Teil des verdampften Brennstoffs in einen Bunsenbrenner geleitet, um den Verdampfer warm zu halten und den Brennstoff in Dampfform zu halten. Der Treibstoff wurde durch Luft zur Lampe gezwungen; Die Wärter mussten den Luftbehälter etwa jede Stunde aufpumpen. Dies wiederum drückte den Paraffinbehälter unter Druck, um den Brennstoff zur Lampe zu drücken. Die "weiße Socke" ist der Mantel, auf dem der Dampf brannte, bis jetzt ungenutzt.

Der Mantel ist eine grob birnenförmige Gewebetasche aus Seide, Kunstseide auf Ramie-Basis oder Rayon. Die Fasern sind mit Seltenerdmetallsalzen imprägniert; Wenn der Mantel in einer Flamme erhitzt wird, brennen die Fasern weg und die Metallsalze werden zu festen Oxiden und bilden eine spröde Keramikschale in der Form des ursprünglichen Stoffs. Ein Mantel leuchtet hell im sichtbaren Spektrum und sendet dabei nur wenig Infrarotstrahlung aus. Die Seltenerdoxide (Cer) und Actinid (Thorium) im Mantel haben im Infrarotbereich einen niedrigen Emissionsgrad (im Vergleich zu einem idealen schwarzen Körper), im sichtbaren Spektrum jedoch einen hohen Emissionsgrad. Es gibt auch Hinweise darauf, dass die Emission durch Candolumineszenz verstärkt wird, also die Emission von Licht aus den Verbrennungsprodukten, bevor sie ein thermisches Gleichgewicht erreichen. ^[2] Die Kombination dieser Eigenschaften ergibt einen Mantel, der bei Erwärmung durch eine Kerosin- oder Flüssiggasflamme entsteht , emittiert intensive Strahlung, die meistens sichtbares Licht ist, mit relativ wenig Energie im unerwünschten Infrarot, wodurch die Lichtausbeute erhöht wird.

Der Mantel unterstützt den Verbrennungsprozess, indem er die Flamme bei höheren Brennstoffflüssen als in einer einfachen Lampe klein und enthalten hält. Diese Konzentration der Verbrennung im Mantel verbessert die Wärmeübertragung von der Flamme auf den Mantel. Der Mantel schrumpft, nachdem das gesamte Stoffmaterial abgebrannt ist und nach dem ersten Gebrauch sehr zerbrechlich wird.

Geschichte [ edit ]

Seit Jahrhunderten wird künstliches Licht mit offenen Flammen erzeugt. Limelight wurde in den 1820er Jahren erfunden, aber die Temperatur, die erforderlich ist, um sichtbares Licht allein durch Schwarzkörperstrahlung zu erzeugen, war zu hoch, um für kleine Lichter geeignet zu sein. Im späten 19. Jahrhundert versuchten mehrere Erfinder, eine wirksame Alternative zu entwickeln, die auf der Erwärmung eines Materials auf eine niedrigere Temperatur basiert, jedoch die Emission diskreter Spektrallinien zur Simulation von weißem Licht verwendet.

Viele frühe Versuche verwendeten mit Metallnitraten getränkte Platin-Iridium-Gaze, die jedoch wegen der hohen Kosten dieser Materialien und ihrer geringen Zuverlässigkeit nicht erfolgreich waren. Der erste wirksame Mantel war 1881 der nach seinem Erfinder benannte Clamond-Korb. Dieses Gerät wurde aus einer geschickt hergestellten Matrix aus Magnesiumoxid hergestellt, die nicht von einem Platindrahtkäfig getragen werden musste, und wurde in der Crystal Palace-Ausstellung von 1883 ausgestellt.

Der moderne Gasmantel war eine der vielen Erfindungen von Carl Auer von Welsbach, einem Chemiker, der in den 1880er Jahren Seltene-Erden-Elemente untersuchte und der Schüler von Robert Bunsen war. Ignaz Kreidl arbeitete mit ihm an seinen ersten Versuchen, um den Welsbacher Mantel herzustellen. Sein erstes Verfahren verwendete eine Mischung aus 60% Magnesiumoxid, 20% Lanthanoxid und 20% Yttriumoxid, die er "Actinophor" nannte und 1887 patentierte, US-Patent, erteilt am 15. März 1887, # 359,524. Diese ursprünglichen Mäntel gaben ein grün getöntes Licht aus und waren nicht sehr erfolgreich. Das erste Unternehmen von Carl Auer von Welsbach gründete 1887 in Atzgersdorf eine Fabrik, die jedoch 1889 scheiterte. 1889 erhielt Welsbach sein erstes Patent, das Thorium erwähnte, am 5. März 1889, US-Patent Nr. 399 174. 1891 perfektionierte er eine neue Mischung aus 99% Thoriumdioxid und 1% Cerdioxid, die ein viel weißeres Licht ausstrahlte und einen stärkeren Mantel erzeugte. Nachdem er diesen neuen Mantel 1892 kommerziell eingeführt hatte, verbreitete er sich rasch in ganz Europa. Der Gasmantel blieb bis zur weit verbreiteten Einführung der elektrischen Beleuchtung in den frühen 1900er Jahren ein wichtiger Teil der Straßenbeleuchtung. ^[3]

Produktion [ edit

Mantles in ihrer ungenutzten flachgepackten Form [19659019] Zur Herstellung eines Mantels wird Baumwolle zu einem Netzbeutel gewebt oder gestrickt, mit löslichen Nitraten der gewählten Metalle imprägniert und anschließend erhitzt; Die Baumwolle brennt weg und die Nitrate werden in Nitrite umgewandelt, die sich zu einem festen Netz verbinden. Während des Erhitzens zersetzen sich die Nitrite schließlich in ein zerbrechliches Netz fester Oxide mit sehr hohem Schmelzpunkt.

Frühe Mäntel wurden im unbeheizten Baumwollnetz verkauft, da die Oxidstruktur für den Transport zu schwach war. Der Mantel wurde in eine Arbeitsform umgewandelt, als die Baumwolle beim ersten Gebrauch wegbrannte. Unbenutzte Mäntel konnten nicht sehr lange gelagert werden, da die Baumwolle aufgrund der korrosiven Natur der sauren Metallnitrate schnell verfaulte, ein Problem, das später durch Tränken des Mantels in einer Ammoniaklösung zum Neutralisieren der überschüssigen Säure angegangen wurde.

Spätere Mäntel wurden aus Guncotton (Nitrocellulose) oder Kollodium statt aus gewöhnlicher Baumwolle hergestellt, da extrem feine Fäden dieses Materials hergestellt werden konnten, die jedoch vor dem ersten Gebrauch durch Eintauchen in Ammoniumsulfid wieder in Cellulose umgewandelt werden mussten, da Guncotton ist hochentzündlich und kann explosiv sein. Später wurde entdeckt, dass ein Baumwollmantel ausreichend verstärkt werden konnte, indem er in eine Kollodiumlösung getaucht wurde, die ihn mit einer dünnen Schicht überzog, die bei der ersten Verwendung des Mantels abgebrannt wurde.

Ummantelungen besitzen einen Bindefaden, um sie an der Lampenfassung anzubringen. Bis es wegen seiner Karzinogenität verboten wurde, wurde Asbestfaden verwendet; moderne Mäntel verwenden einen Draht oder einen Keramikfaserfaden.

Sicherheitsbedenken [ edit ]

Thorium [ edit

Thorium ist radioaktiv und produziert das radioaktive Gas Radon-220 als eines von seine Zerfallsprodukte. Darüber hinaus verflüchtigt das Thorium bei Erwärmung bis zum Glühen seine aufkommenden Radio-Töchter, insbesondere Radium-224. Trotz seiner sehr kurzen Halbwertszeit wird Radium schnell von seinem Radio-Elternteil (Thorium-228) wieder aufgefüllt, und bei jeder neuen Erwärmung des Mantels auf Glühen wird ein neuer Radium-224-Strahl in die Luft freigesetzt. Dieses Nebenprodukt kann eingeatmet werden, wenn der Mantel in Innenräumen verwendet wird, und ist ein Problem mit der inneren Toxizität der Alpha-Emitter. Sekundäre Zerfallsprodukte von Thorium umfassen Radium und Actinium. Aus diesem Grund gibt es Bedenken hinsichtlich der Sicherheit von Thoriummänteln. Einige Agenturen für nukleare Sicherheit geben Empfehlungen für ihren Einsatz. ^[4]

Eine Studie aus dem Jahr 1981 schätzte, dass die Dosis eines Thoriummantels an jedem Wochenende für ein Jahr 3–6 Mikrosievert (0,3–0,6) betragen würde mrem), winzig im Vergleich zur normalen jährlichen Hintergrundstrahlungsdosis von etwa 2,4 mSv (240 mrem). Eine Person, die tatsächlich einen Mantel einnimmt, würde eine Dosis von 2 mSv (200 mrem) erhalten. ^[5][6] Die Radioaktivität ist jedoch ein wichtiges Anliegen für Personen, die mit der Herstellung von Mantel beschäftigt sind, und das Problem der Verschmutzung des Bodens in der Umgebung einiger ehemaliger Fabrikstandorte. ^[7]

Ein möglicher Grund zur Besorgnis besteht darin, dass Partikel aus Thoriumgasmänteln mit der Zeit "herausfallen" und in die Luft gelangen, wo sie in Speisen oder Getränken aufgenommen werden. Diese Partikel können auch eingeatmet werden und verbleiben in der Lunge oder der Leber, was zu einer Langzeitbelastung führt. Besorgniserregend ist auch die Freisetzung von thoriumhaltigem Staub, wenn der Mantel aufgrund von mechanischen Einwirkungen zerspringt.

All diese Probleme haben in einigen Ländern zur Verwendung von Alternativen geführt, normalerweise Yttrium oder manchmal Zirkonium, obwohl diese entweder teurer oder weniger effizient sind. Sicherheitsbedenken waren Gegenstand einer Bundesklage gegen die Coleman Company ( Wagner v. Coleman ), die anfänglich zugestimmt hatte, Warnschilder auf den Mänteln für dieses Anliegen anzubringen, und daraufhin auf Yttrium umgestellt. ^{[6] [8]}

Im Juni 2001 veröffentlichte die NUREG eine Studie über die systematische radiologische Bewertung von Ausnahmen für Quellen- und Nebenprodukte ^[9] in der angegeben wird, dass sich radioaktives Gas befindet in den USA ausdrücklich legal. ^[10]

Siehe auch [ ]

1. Aladdin Mantle Lamp Co.
2. H. F. Ivey (1974). "Candolumineszenz und radikalerregte Lumineszenz". Journal of Luminescence . 8 (4): 271–307. doi: 10.1016 / 0022-2313 (74) 90001-5.
3. ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Chemie der Elemente (2. Ausgabe). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9.
4. ^ "Archivierte Kopie". Archiviert vom Original am 2010-09-13 . Abgerufen 2010-09-17 . CS1 Pflege: Archivierte Kopie als Titel (Link) .
5. ^ Heroves - Survival Unlimited Archiviert am 3. April 2005 im Wayback Maschine
6. ^ ^{a b} Die Zwerge: Sind Lagerlaternen radioaktiv?
7. "Archivierte Kopie" ] (PDF) . Archiviert aus dem Original (PDF) am 2006-06-13 . Abgerufen 2005-09-25 . CS1 Pflege: Archivierte Kopie als Titel (Link)
8. ^ http://www.motherearthnews.com/natural-health/radioactive-danger-of-mantle-lamps-zmaz82ndzgoe
9. ^ NUREG-1717 (abschnitt 3.14 Glühlampenmäntel). PDF 3,1 MB].
10. ^ NUREG-1717 Ziffer 3.14 .: "Jede Person ist von den Zulassungsvoraussetzungen befreit, sofern die Person Thorium-Mengen erhält, besitzt, verwendet oder überträgt Diese Befreiung wurde am 20. März 1947 (12 FR 1855) eingeführt und ist seitdem im Wesentlichen unverändert geblieben. "

External links [ edit