Auszug aus dem

Handbuch der Lichttechnik

Band 1

Herausgegeben von

Rudolf Sewig

Berlin, 1938

B12. Lampen für flüssige Brennstoffe

von

ERNST ALBERTS, Oberingenieur und Direktor der Ehrich u. Graetz A. G., Berlin-Frohnau, Artuswall 31

a) Bedeutung der flüssigen Brennstoffe

Der Ausbau der Elektrizitätsversorgung hat in den vergangenen Jahren in Deutschland gewaltige Fortschritte gemacht, so daß auch auf dem flachen Lande elektrisches Licht eine Selbstverständlichkeit geworden ist. Nur in ganz entlegenen Einzelhäusern trifft man noch hin und wieder die gute alte Petroleumlampe an. Man vergißt darüber leicht, daß auch heute noch, und wohl auch noch für eine geraume Zukunft dem allergrößten Teil der Menschheit die Segnungen des Lichtes durch die Petroleumlampe geschenkt werden. Selbst in einer so vollständig elektrifizierten, modernen Riesenstadt wie Berlin spielt die Petroleumbeleuchtung eine durchaus nicht unbedeutende Rolle, z.B. auf den Wochenmärkten und im Straßenhandel. Die fast ausschließliche Vorherrschaft, die sie, auf das Ganze gesehen, ausübt, verdankt sie in erster Linie dem wohlgeordneten Gefüge des Weltpetroleumhandels, der seine Ware überallhin zu bringen versteht, wo überhaupt Menschen zu finden sind, sei es in die eisgefilde Alaskas, sei es in das volkreiche China oder in das Innere Afrikas.

b) Chemie und Physik der flüssigen Brennstoffe

Das Petroleum (englisch Paraffine, amerikanisch Kerosine) ist der flüssige Brennstoff für Beleuchtungszwecke, demgegenüber alle anderen (Benzin, Benzol, Spiritus) nur eine untergeordnete Rolle spielen.
Petroleum ist der zwischen 150° und 300° siedende Teil des in vielen Gebieten der Erde vorkommenden Erdöls. Die heute für die Weltwirtschaft wichtigsten Vorkommen finden sich in den Vereinigten Staaten, Rußland, Galizien, Rumänien, Mesopotamien, Mexiko, Birma und Niederländisch-Indien. Die deutschen Vorkommen in Hannover sind vergleichsweise unbedeutend und bei weitem nicht imstande, unseren Eigenbedarf zu decken. Da der Verbrauch, insbesondere durch das Kraftfahrzeug nach dem Kriege, außerordentlich gestiegen ist, so werden voraussichtlich die Erdölvorräte der Welt in nicht allzulanger Zeit (geschätzt auf ~40 Jahre) zur Neige gehen. Ob die Auffindung neuer, bisher unbekannter Vorkommen oder eine bessere Nutzbarmachung der bekannten daran etwas ändern kann, ist zweifelhaft. Es ist aber anzunehmen, daß die Verflüssigung der Kohle in nächster Zeit weitere Fortschritte machen wird, so daß man um die Zukunft weder des Kraftwagens noch der Petroleumlampe besorgt zu sein braucht.
Wie oben erwähnt, siedet Leuchtpetroleum zwischen 150° und 300° C. Innerhalb dieser Grenzen ist der Anteil der hoch und niedrig siedenden Bestandteile sehr verschieden je nach der Herkunft des Erdölbestandteile durch Aufspaltung (Krackverfahren) zu Benzin verarbeitet werden.
utsche, an niedrigsiedenden das amerikanische. Das spezifische Gewicht schwankt zwischen 0,79 und 0,82. Der Entflammungspunkt liegt nach der in Deutschland geltenden Vorschrift bei 21°, England schreibt 75° F (22,8° C) vor. Die Verbrennungswärme beträgt 11000 WE/kg. In vielen, dem Kraftverkehr schon weitgehend erschlossenen Ländern (z.B. Amerika) ist Benzin leichter erhältlich als Petroleum und spielt daher auch als Lampenbrennstoff eine verhältnismäßig nicht unbedeutende Rolle, da heute geeignete und zuverlässige Lampen dafür auf dem Markte sind. Die Siedegrenzen liegen bei 80° und 150° C.
Die Verbrennungswärme des Benzins ist nur unwesentlich geringer als die des Petroleums, etwa 10500 WE/kg; da aber Benzin (spezifisches Gewicht durchschnittlich 0,7) spezifisch wesentlich leichter ist als Petroleum, so ist die Wärme und damit auch die Lichtausbeute doch fühlbar geringer, wenn man sie, wie es praktisch allein möglich ist, auf die Raummenge bezieht.
Leichtbenzin oder Gasolin siedet zwischen 40° C und 80° C. Es läßt sich in Dampflampen sehr bequem verwenden, da nur wenig vorgewärmt zu werden braucht; bei entsprechender Bauart des Verdampfers genügt oft schon ein Streichholz. Diesem Vorteil steht aber die hohe Feuergefährlichkeit als schwerwiegender Nachteil gegenüber, so daß es heute nur noch in beschränktem Maße verwendet wird.
Benzol ist im Gegensatz zu den Erdölanteilen - Petroleum, Benzin und Leichtbenzin - von chemisch einheitlichem Aufbau (C6H6). Es hat seinen Siedepunkt bei 80,5° C, ein spezifisches Gewicht von 0,88 und eine Verbrennungswärme von 10000 WE/kg. Es ist ein Nebenerzeugnis der Leuchtgasherstellung und hat als Leuchtstoff eine Zeitlang eine gewisse Bedeutung gehabt. Heute wird es, außer in der chemischen Industrie, fast nur noch zur Beimischung zum Kraftfahrbrennstoff verwendet, wozu es sich vorzüglich eignet.
Auch Spiritus ist für die Beleuchtung noch immer ein wichtiger Brennstoff. Er wird nicht nur als Anheizbrennstoff für Petroleum- und Benzingeleuchte in ausgedehntem Maße verwendet, sondern auch als Hauptbrennstoff. Sein Siedepunkt liegt bei 78° C, die Verbrennungswärme beträgt rd. 7000 WE/kg. Hinsichtlich seines Preises steht der Spiritus recht ungünstig da; nichtsdestoweniger wird dem Spiritusglühlicht aber oft genug der Vorzug gegeben, vor dem Petroleumglühlicht wegen der Einfachheit und Billigkeit der Geleuchte und deren besonders geringer Neigung zum Rußen.
Von den oben aufgezählten Brennstoffen ist das Petroleum bei weitem der wichtigste, es folgt Benzin, während Leichtbenzin und Benzol höchstens in Sonderfällen von Bedeutung sind. Spiritus tritt besonders in den Ländern hervor, in denen die Verwendung durch ein staatliches Monopol (Deutschland, Polen nach deutschem Muster, Holland u.a.)gefördert wird.
Dementsprechend ist auch die Zahl der Lampen- und Brennerbauarten für Petroleum weitaus am größten. Selbst Fachleute dieses Sondergebietes sind heute bei weitem nicht mehr in der Lage, die Unzahl von Bauarten vollständig zu übersehen, die seit dem Erscheinen des Kosmos-Brenners um 1870 das Licht der Welt erblickten und kürzere oder längere Zeit auf dem Markte waren, von den zahllosen Eintagsfliegen und Entwürfen ganz zu schweigen.
Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf einige kennzeichnende Vertreter der heute auf dem Weltmarkte befindlichen Baumuster. Es erscheint zweckmäßig, die Bauarten nicht nach dem verwendeten Brennstoff, sondern vielmehr nach ihrer Wirkungsweise zu unterteilen in solche mit selbstleuchtender Flamme, solche mit entleuchteter Dochtflamme und Glühkörper und schließlich solche mit Bunsenbrenner und Glühkörper. Auf diese Weise ist es möglich, die den Bauarten trotz Verschiedenheit des Brennstoffes gemeinsamen technischen Aufgaben und ihre Lösungen im Zusammenhange darzustellen.

c) Brenner mit leuchtender Dochtflamme

Der einfachste Brenner mit selbstleuchtender Flamme ist der Flachdochtbrenner. Er wird hauptsächlich bei Sturmlaternen für Petroleum verwendet. Einige wenige deutsche Fabriken, z.B. Stübgen-Erfurt und Hermann Nier-Beiersfeld (Sa.) beliefern mit ihren Erzeugnissen fast die ganze Welt, da es ihnen gelungen ist, durch ungewöhnlich vollkommene Herstellungseinrichtungen diese Laternen zu früher nicht für möglich gehaltenen billigen Preisen auf den Markt zu bringen. Die Laterne (Abb. 254) besteht für gewöhnlich aus dem Behälter, dem aus zwei Hälften zusammengesetzten Tragrohr, welches gleichzeitig der Zufuhr im Schornstein vorgewärmter "Sekundärluft" zum Brenner dient, dem Brenner mit der Siebscheibe, die die Glasglocke trägt. Oberhalb der Glasglocke und mit Abstand von ihr angeordnet, befindet sich bei älteren Bauarten ein einfacher Prallteller, während neuere Bauarten zur Erhöhung der Windsicherheit eine besondere Haube besitzen.
Der Brenner derartiger Laternen besitzt eine etwa halbkugelige, geschlitzte Kappe. Die Flammenwurzel befindet sich innerhalb der Kappe und ist auf diese Weise gegen störende Luftströme noch besonders geschützt. Heben und Senken des Baumwolldochtes geschieht ohne Verwendung einer besonderen Dochthülse einfach durch Zahnrädchen, die den Docht gegen die nach unten verlängerte Dochtscheide pressen und dadurch mitnehmen.
Natürlich ist die Lichtausbeute derartiger Lampen nur gering. Ausschlaggebend ist eben nicht die Sparsamkeit im Verbrauch, sondern der niedrige Preis der Laterne selbst.
Etwas verwickelter im Bau des Brenners ist der auch heute noch sehr verbreitete Kosmos-Brenner (Abb. 255).
Die Bauart stammt von der alten, längst eingegangenen Berliner Firma Wild & Wessel und hat heute das stattliche Alter von 67 Jahren erreicht. Das Hauptmerkmal dieses Brenners ist die schlank- kegelförmige Ausbildung der beiden Dochtrohre. Dadurch wird die Verwendung eines rundgelegten Flachdochtes ermöglicht, der am oberen Ende der Dochtrohre diese vollständig ausfüllt, unten dagegen so weit auseinanderklafft, daß ein Lufttor zur Einführung der Luft ins Innere des Innenrohres noch Platz findet. Bemerkenswert ist auch die Einschnürung des Zugzylinders oberhalb des Brenners. Bekanntlich rußt eine gewöhnliche Flamme am ehesten an ihrer Spitze. Hier tritt am leichtesten Luftmangel ein, da die Luft beim Aufsteigen längs der Flamme nicht mehr genügend die Glühzone berührt, so daß die Verbrennung unvollkommen wird. Dem tritt die Einschnürung wirksam entgegen. Ob Wild & Wessel FARADAYS berühmte Lecture on the chemical history of a candle 1862 gekannt haben, ist nebensächlich, jedenfalls ist beim Kosmos-Brenner rein erfahrungsgemäß dem Wesen der Flamme in günstigster Weise Rechnung getragen.

Abb. 254. Sturmlaterne für Petroleum. Abb. 255. Kosmos-Brenner. Abb. 256. Matador-Brenner.
Abb. 254. Sturmlaterne für Petroleum.
Abb. 255. Kosmos-Brenner.
Abb. 256. Matador-Brenner.

Der 14´´´ (linige) Kosmos-Brenner verbraucht nach LUX 40 g Petroleum in der Stunde, hat etwa 14 HK waagerechte und 12 HK mittlere räumliche Lichtstärke, also einen Verbrauch von 3,33 g/HK0 · h. Setzt man die Verbrennungswärme des Petroleums mit 11000 WE/kg an, so ergibt sich ein Verbrauch von 42,3 W auf 1 HK. Diese Zahl ist natürlich für die Praxis zu einem unmittelbaren Vergleich mit durch andere Energiearten betriebenen Lampen völlig unverwendbar (da der Preis der Energie in ihr nicht enthalten ist), wohl aber zum Vergleich mit anderen Petroleumgeleuchten.
Einen verbesserten Kosmos-Brenner (Abb. 256) stellt der Brenner mit Brandscheibe dar. Als Beispiel sei der 20´´´ (linige) Matador-Brenner von Ehrich & Graetz erwähnt.
Durch die Brandscheibe wird die Flamme kugelförmig gespreizt, wobei die Wirkung der Brandscheibe durch eine Ausbauchung im Zylinder noch unterstützt wird. Dieser Brenner, der bereits seit den neunziger Jahren hergestellt wird, hat sich bis heute in der Gunst der Käufer zu behaupten verstanden und ist natürlich ebenso wie der Kosmos-Brenner vielfach nachgeahmt worden.
Sein Verbrauch beträgt 110 g in der Stunde bei einer waagerechten Lichtstärke von 32,2 HK. Der Verbrauch für die HK würde also etwa 35 W betragen. Ebenfalls mit Brandscheibe sind die Luftzuglampen ausgestattet, ein Beispiel hierfür ist die kleine 10´´´ Mirador-Lampe der gleichen Firma (Abb. 257).
Bei diesen Lampen wird als Docht ein Schlauchdocht verwendet. Das innere Dochtrohr ist durch den Behälter nach unten hindurch geführt. An ihrem Fuß besitzt die Lampe Schlitze für die Zuführung der Luft durch das innere Dochtrohr hindurch und zur Brandscheibe. Diese Art der Luftzufuhr nach innen von unten her ist günstiger als die Zufuhr von der Seite wie beim Kosmos-und Matador-Brenner, man kommt mit etwas kürzeren Zylindern aus. Der verhältnismäßig wenig verbreiterte Flansch der Brandscheibe gestattet die Verwendung eines glatten, d.h. weder gebrauchten noch eingeschnürten Zylinders.
Die Lichtstrommessung dieser 10´´´ Mirador-Lampe, die in der Ulbrichtschen Kugel unter Berücksichtigung des Störungseinflusses der Leuchtkörper vorgenommen wurde, ergab bei einem mittleren Brennstoffverbrauch von 51 g/h ohne Opalglasglocke 143 lm± 14%. Bei einer Verbrennungswärme des Petroleums von 11 WE/g ergibt sich eine Lichtausbeute von 0,22 lm/W. Mit Opalglasglocke liefert die Lampe 125 lm± 14%. Der Wirkungsgrad des Geleuchtes beträgt demnach 87,5 %.
Es gibt nur eine einzige Arbeit über die Theorie der Petroleumlampe mit selbstleuchtender, am Docht brennender Flamme: STEPANOFF, Grundlagen der Lampentheorie 1896 (russisch), ins Deutsche übersetzt 1906. Aber gerade dieses Werk beweist schlagend, daß der Petroleumlampe auf theoretischem Wege nicht beizukommen ist. Es gibt keine Möglichkeit, sie vorauszuberechnen, sondern ihr Erbauer ist ganz und gar auf Versuche angewiesen. Eine allgemeine Kenntnis der wirkenden physikalischen Kräfte, der Kapillarität des Dochtes, der Flamme und ihrer Wärmewirkungen und schließlich des Saugzuges des Zylinders muß ihm genügen, um durch Abstimmen dieser Kräfte aufeinander das jeweils gewünschte Ergebnis zu erreichen.

d) Brenner mit entleuchteter Dochtflamme und Glühkörper

Das oben Gesagte gilt im gleichen oder vielleicht sogar in noch erhöhtem Maße für den Petroleumglühlichtbrenner, d.h. den Dochtbrenner mit entleuchteter Flamme und Auer-Glühkörper. Die Flamme dieser Brenner ist blau und hat Ähnlichkeit mit der Flamme des Bunsenbrenners, aber die Art ihrer Erzeugung ist eine gänzlich andere. Eine Dochtblauflamme kommt dadurch zustande, daß der Zone der glühenden Kohlenstoffteilchen einer gewöhnlichen Leuchtflamme Luftströme so zugeführt werden, daß das Glühen nicht eintritt. Daß dabei in der so veränderten Zone in nennenswertem Maße Verbrennung stattfindet, ist trotz der Anwesenheit der genannten Luftströme nicht anzunehmen, vielmehr entspricht diese Zone in ihrer grünlichblauen Färbung dem Kern der Bunsenflamme. Die violett gefärbte Verbrennungszone ist außerdem bei der Blauflamme regelmäßig viel größer als die dünne Verbrennungszone der

Abb. 257. Mirador-Lampe. Abb. 258. Aladdin-Brenner.
Abb. 257. Mirador-Lampe.
Abb. 258. Aladdin-Brenner.

entsprechenden Leuchtflamme. Der wesentliche Unterschied zwischen Bunsenflamme und Dochtblauflamme besteht darin, daß eine scharfe Unterscheidung von Erst- und Zweitluft bei der Dochtblauflamme nicht, bei der Bunsenflamme aber sehr wohl möglich ist.
Der Hauptmangel der Petroleumglühlichtlampe ist das sog. Nachziehen oder Hochkriechen der Flamme. Hierfür ist in erster Linie eine zu starke Erwärmung des äußeren Dochtrohres verantwortlich. Dieses muß so kühl gehalten werden, daß selbst eine nennenswerte Verdunstung nicht eintreten kann, denn auch dadurch kann schon die Menge der freiwerdenden Petroleumdämpfe das Maß dessen, was durch die Luftströmung noch entleuchtet werden kann, übersteigen. Außerdem ist natürlich ein tadellos geglätteter Zustand der Dochtbrennfläche unerläßliche Voraussetzung; schon einzelne hervorstehende winzig kleine Dochtfasern sind die Ursache von gelben Spitzen in der Verbrennungszone, die, sobald sie den Glühkörper erreichen, dort zur Bildung von Rußflecken Veranlassung geben. Durch diese Rußflecken wird nun aber auch der Luftwiderstand des Glühkörpers erhöht, bzw. die Zugwirkung des Zylinders geschwächt, so daß bei nicht genügend aufmerksamer Wartung der Glühkörper schnell vollständig verrußen kann. Schließlich kann aber auch trotz tadellosen Zustandes der Dochtoberfläche und genügend kühl angeordneten Dochtrohres Rußen eintreten, wenn der Docht von vornherein zu hoch geschraubt wird, da die Flamme des warmen Brenners bei gleicher Dochtstellung natürlich größer ist als beim Anzünden, wenn der Brenner noch völlig kalt ist.
Beispiele von Glühlichtbrennern und -lampen sind die amerikanischen Aladdin-Brenner (Abb. 258) und die deutsche Esso-Lampe (Abb. 259).
Der Aladdin-Brenner besitzt am oberen Ende des äußeren Dochtrohres einen Flansch, der den Zweck hat, das Brennen der Flamme an der äußeren seitlichen Dochtfläche zu ermöglichen. Damit nun nicht die Dampfzone der Flamme sich auf diesen Flansch legt und ihn zu stark überhitzt, wie es bei älteren Brennern der Fall war, ist der Flansch von einem überhöhten Ring in sehr geringem Abstande umgeben. Durch den Spalt zwischen Flansch und Ring tritt nur soviel Luft hindruch, als zur Verhinderung der Wärmeübertragung erforderlich ist. Bemerkenswert sind an diesem Brenner außerdem noch die Ausbildung des Glühkörperträgers und der verhältnismäßig kleine Glühkörper. Die Glasbefestigung durch Knaggen ist nicht zu empfehlen, sie gibt leicht Veranlassung zum Bruch des Zylinders.
Bei der Esso-Lampe (Abb. 259) ist der Flansch vollständig von dem äußeren Dochtrohr getrennt, so daß die Erwärmung des Flansches nicht auf das Dochtrohr übergreifen kann.

Abb. 259. Esso-Lampe (Brenner).
Abb. 259. Esso-Lampe (Brenner).
Beide Brenner leisten etwa 100 HK waagerecht bei einem Verbrauch von 80 g Petroleum stündlich.
Für den Aladdin-Brenner wurde eine spährische Lichtstärke von 74 HK ermittelt. Damit ergibt sich der Einheitsverbrauch zu 13,8 W auf die HK, gegenüber 42,3 W beim Kosmos-Brenner.

e) Bunsenbrenner mit Glühkörper

Der Bunsenbrenner in seiner gewöhnlichen Form benötigt zu seinem Betrieb Gas von bestimmtem Überdruck. Bei den Geleuchten für flüssige Brennstoffe mit Bunsenbrenner tritt an die Stelle des Gases hinreichend trockener Dampf, der durch Verdampfung des Flüssigbrennstoffes erzeugt wird. Der Dampf muß, um im Bunsenbrenner arbeiten zu können, unter Druck gesetzt werden. Dies geschieht in sehr verschiedener Weise. Die kleinsten Drücke werden durch Erwärmung von an ihrem oberen Ende vollständig umschlossenen Volldochten erzielt. Der Dampfstrahl ist nicht sehr kräftig und ein Teil der benötigten Luft muß als Zweitluft mit Hilfe eines genügend langen Glaszylinders angesaugt werden. Höhere Drücke werden durch Gefälle, also durch eine gegenüber der Düse überhöhte Anordnung des Brennstoffbehälters erreicht. Diese beiden Verfahren zur Druckerzeugung werden gelegentlich als Verfahren mit natürlichem Druck bezeichnet zur Unterscheidung von Verfahren zur Erzeugung wesentlich höherer Drücke (künstlicher Druck). Von diesen ist das einfachste und bisher fast ausschließlich angewandte die Verwendung eines druckfesten Brennstoffbehälters, in dem der Brennstoff durch Hineinpumpen von Luft mittels einer Handpumpe unter Druck gesetzt wird. Es sind schon vielfach Vorschläge gemacht worden, den Dampf ohne die menschliche Arbeit des Aufpumpens unter hohen Druck zu setzen, z.B. von SCOTT-SNELL und LUCAS; diese Vorschläge haben aber für die Lichterzeugung bisher noch keine praktische Bedeutung erlangt.
Um den Brennstoff verdampfen zu können, muß der Verdampfer mindestens bis zur Temperatur des höchsten Siedepunktes des Brennstoffes erwärmt werden. Der Brennstoff selbst darf nicht sogleich dem kalten Verdampfer zugeführt werden, weil der aus der Düse austretende Flüssigkeitsstrahl keine Saugwirkung im Mischrohr hervorruft und wenn er angezündet wird, mit großer stark rußender Flamme brennt, da die in der Zeiteinheit durch die, für dampfförmigen Zustand des Brennstoffes bemessene Düse durchtretende flüssige Brennstoffmenge viel zu groß ist. Bunsengeleuchte für flüssige Brennstoffe weisen daher regelmäßig eine Einrichtung zum Vorwärmen des Verdampfers auf. Die einfachsten Einrichtungen dieser Art sind Schälchen oder Lunten, die mit Spiritus gefüllt und angezündet werden. Derartige Schälchen sind streng genommen nur bei Spirituslampen unbedingt am Platze; für alle anderen Brennstoffe wäre die Vorwärmung mittels des Hauptbrennstoffes an sich vorzuziehen. Aus diesem Grund sind viele Vorschläge gemacht worden, die darauf hinausliefen, Benzin oder Petroleum zum Zwecke der Vorwärmung des Verdampfers rußfrei zu verbrennen, darüber hinaus aber auch, die Handhabung des Vorwärmungsvorganges zu vereinfachen und womöglich vollständig selbsttätig sich abspielen zu lassen. Am leichtesten ist die Aufgabe für Benzin lösbar. In einem geschlossenen Behälter, in dem Benzin und darüber Luft sich befindet, wird immer die Luft wegen der Verdunstung des Benzins in starkem Maße mit Benzindämpfungen angereichert (sog. Karburierung, Luftgas), auch ohne daß es besonderer Einrichtungen zur Förderung dieses Vorganges bedürfte. Die benzingeschwängerte Luft läßt sich in einem geeigneten Brenner ohne weiteres verbrennen.
Auf diesem Grundgedanken beruht eine von der Standard-Licht-Gesellschaft auf den Markt gebrachte Benzinsturmlaterne (Abb. 260).
Natürlich ist das Absinken des Luftdruckes während der Anheizung recht beträchtlich, auch sind besondere Absperrventile für Vorwärmer und Verdampfer erforderlich, die in der richtigen Reihenfolge und nicht zu zeitig betätigt werden müssen. Von der Verwendung von Thermoventilen sowohl für diese Art der Vorwärmung als auch für die gewöhnliche Spiritusvorwärmung ist man schon seit längerer Zeit abgekommen, da es hisher nicht gelungen ist, unter allen Umständen völlig betriebssicher arbeitende Bauarten zu schaffen.

Abb. 260. Benzinsturmlaterne der Standard-Licht-Gesellschaft. Abb. 261. Coleman-Benzinlaterne.
Abb. 260. Benzinsturmlaterne der Standard-Licht-Gesellschaft.
Abb. 261. Coleman-Benzinlaterne.

Dagegen gelang es auf einem anderen Wege, wenigstens für besondere Fälle den Gedanken der völlig selbsttätigen Vorwärmung für mit Druckluft arbeitende Lampen zu verwirklichen.
Eine der diesen Gedanken verkörpernden Benzinlaternen ist die der amerikanischen Coleman- Gesellschaft (Abb. 261).
Sie geht auf die Arbeit des Erfinders MC CUTCHEN zurück. Bei neueren Ausführungen ist das zum Vergaser führende unten offene Steigrohr von einer es ziemlich eng umschließenden oben offenen Hülse umgeben, die an ihrem unteren Ende eine Düse besitzt. Durch geeignete Wahl der Abmessungen der Düse und der Rohre ist es möglich, zunächst ein Gemisch von Brennstoff und Luft in den Verdampfer zu drücken, das als nebelartiger Sprühkegel aus der Düse austritt und nach dem Durchlaufen des Mischrohres im Glühkörper unmittelbar angezündet werden kann. Ist der Verdampfer dann durch den Glühkörper soweit erwärmt, daß er den Brennstoff völlig zu verdampfen imstande ist, so sammelt sich innerhalb der Hülse im Brennstoffbehälter die Flüssigkeit an und bedeckt die Lufteintrittsöffnung. Denn die Dampfmenge, die die Verdampferdüse durchläßt, ist natürlich weit kleiner als die während der Anheizzeit durchgelassene, in dem Brennstoffnebel enthaltene Flüssigkeitsmenge, und diese Dampfmenge kann schon von einem Teilquerschnitt der Steigerohrdüse gedeckt werden, so daß zwangsläufig Brennstoff im unteren Teil der Hülse bleibt und die Luft absperrt.

Abb. 263. Petromax-Sturmlaterne mit Petroleumdochtvorwärmer.
Abb. 263. Petromax-Sturmlaterne
mit Petroleumdochtvorwärmer.
Eine andere, ebenfalls völlig selbsttätig wirkende Vorwärmeinrichtung ist von Ehrich & Graetz in dem D.R.P. Nr. 556033 angegeben worden (Abb. 262). Bei ihr wird zur Beimischung während der Anheizzeit die in einem Hilftsluftbehälter aufgespeicherte Luft verwendet.
Eine einfachere, nicht selbsttätig wirkende Vorwärmeinrichtung für Benzingeleuchte schuf die amerikanische Acron-Licht-Gesellschaft.
Die Acron-Lampe enthält ein Doppelsitzventil, das gleichzeitig Hauptabsperrventil ist. Im halbgeöffneten Zustande werden Brennstoff und Luft zum Vorwärmen in den Verdampfer gelassen, nach erfolgter Vorwärmung wird das Ventil bis zum Anschlag gedreht, so daß die Luft abgesperrt wird und nur noch Brennstoff an den Vergaser gelangen kann.
Die vorbeschriebenen drei Vorwärmeinrichtungen setzen einen leichten, nur aus einem dünnen Rohr bestehenden Verdampfer voraus, der sich verhältnismäßig schnell auf den für den Brennstoff erforderlichen Wärmegrad bringen läßt und sind schon aus diesem Grunde nur für Benzin und sonstige leicht siedende Brennstoffe, nicht dagegen für Petroleum geeignet.
Beim Bau von Vorwärmern für Petroleum war man zunächst gezwungen, einen grundsätzlich anderen Weg zu gehen. Dieser sei an dem Beispiel einer älteren Laterne der Ehrich & Graetz A.G. aufgezeigt (Abb. 263).
Diese Laterne besitzt einen senkrecht aufsteigenden Verdampfer aus ziemlich weitem, starkwandigem Rohr, um den unten ein Schälchen zur Aufnahme von Petroleum mit Abstand herumgelegt ist. In dem Schälchen befindet sich ein ringförmiger Asbestdocht. Vom Innen- und vom Außenrande des Schälchens erstrecken sich zwei gleichmittige gelochte kleine Blechschornsteine nach oben bis etwa zur halben Höhe des Verdampfers. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann man eine rußfreie und zur Beheizung des Verdampfers voll ausreichende Flamme erzielen. Immerhin dauert die Vorwärmung etwa ebensolange wie bei der Spiritusflamme, und es kann auch der Anheizbrennstoff nicht unmittelbar aus dem Hauptbehälter entnommen werden, da dieser ja unter Druck gesetzt werden und bis auf die Düse dicht geschlossen sein muß.
Aus diesem Grunde gingen Ehrich & Graetz dazu über, einen Sprühvorwärmer zu entwickeln (D.R.P. 645164), der den Brennstoff unmittelbar aus dem Hauptbehälter entnimmt (Abb. 264).
Auf selbsttätige Wirkungsweise mußte hierbei notgedrungen und in Erkenntnis der Zusammenhänge auch bewußt verzichtet werden. Selbst wenn eine Einleitung des Gemisches in den Verdampfer und seine Verbrennung im Glühkörper, wie bei dem Benzinbrenner, an sich möglich wäre, was nicht der Fall ist, so würde die Wirkung der so erhaltenen Flamme auf den Verdampfer, der bei Petroleum nicht nur viel schwerer bemessen werden, sondern der außerdem auch noch auf eine viel höhere Temperatur gebracht werden muß, eine viel zu ungünstige sein, und die Vorwärmung würde viel zu lange Zeit beanspruchen. Aus diesem Grunde wurde der Vorwärmer von Ehrich & Graetz so bemessen und angeordnet, daß seine Flamme zwar klein genug ist, um in dem engen Gehäuse einer Sturmlaterne noch Platz zu finden, aber doch wirksam genug, um den Verdampfer in einem Bruchteil der Zeit auf Betriebswärme zu bringen, die bei Spiritus- oder Petroleumdochtvorwärmung erforderlich ist. Bemerkenswert an dem Vorwärmer ist die Verwendung eines verhältnismäßig weiten Haarrohres zur Brennstoffzufuhr in den Mischraum. Dadurch wird ein besonders gleichmäßiger Zufluß von Brennstoff und eine gute Mischung erreicht, die sich auf die Stetigkeit der Flamme sehr günstig auswirkt. Innerhalb der vorkommenden Druckschwankungen - durch den Verbrauch des Vorwärmers sinkt selbst natürlich der Druck während der Anheizzeit fühlbar - kann die Flamme zwar ihre Färbung leicht ändern, aber weder abreißen noch rußen.
Lampen mit diesem Vorwärmer sind bereits seit 1936 unter dem Namen Petromax-Rapid im Handel und haben sich gut bewährt.
Abb. 262. Benzinlaterne von Ehrich & Graetz. Abb. 264. Petromax-Rapid-Sprühvorwärmer von Ehrich & Graetz.
Abb. 262. Benzinlaterne von Ehrich & Graetz.
Abb. 264. Petromax-Rapid-Sprühvorwärmer
von Ehrich & Graetz.

Die Vorwärmer der Spiritus-Bunsengeleuchte sind, als Brenner betrachtet, in keiner Weise bemerkenswert; es handelt sich stets um offene Schalen, in denen der Spiritus verbrannt wird. Dagegen verdienen die Einrichtungen zur Bemessung der Vorwärmmenge und zur selbsttätigen Überleitung des Anheizzustandes in den Betriebszustand eine gewisse Beachtung.
Als Beispiel einer selbsttätigen Spirituslampe sei eine etwa 100kerzige Hängelampe von Ehrich & Graetz erwähnt. Die Lampe (Abb. 265) erzeugt den Druck durch das Gefälle zwischen Behälter und Düse.
Vom Behälter führt ein Rohr abwärts zu einem Hahn, der in der geöffneten Stellung zwei senkrechte gleichlaufende Bohrungen, in der geschlossenen Stellung eine obenliegende Nute zur Wirkung bringt. Durch die Nut wird bei geschlossenem Hahn das vom Behälter kommende Auslaufrohr mit einem dahinterliegenden, nach oben gehenden offenen Rohr verbunden und letzteres daher bis zum Brennstoffspiegel im Behälter mit Spiritus gefüllt. Wird nun der Hahn geöffnet, so entleert das hintere Rohr seinen Inhalt in die Anheizschale, wo er angezündet werden kann, während das vordere Rohr mit dem Verdampfer verbunden wird. Der Brennstoff kann nicht eher aus der Düse treten, als bis er verdampft ist, da der Überhitzerteil des Verdampfers im Innern der Lampe zunächst bis über den höchstmöglichen Brennstoffspiegel hinaus nach oben geführt ist.
Diese Lampe verdient auch noch aus einem anderen Grunde Beachtung, nämlich, weil an ihr ein sehr wichtiger Teil der bei der Verdampfung des Brennstoffes auftretenden Schwierigkeiten erkennbar wird. In das waagerecht von außen nach innen führende, den eigentlichen Verdampfer bildende Rohr ist bei ihr eine ziemlich dicht um einen Stab gewickelte Rolle aus Metallgewebe eingeführt, die sog. Stopfung. Sie ist bei nach unten gehenden und waagerechten Verdampfern immer, bei schräg nach oben gehenden Verdampfern seltener, am wenigsten bei senkrecht nach oben gehenden Verdampfern anzutreffen. Sie dient nicht etwa, wie vielfach angenommen wird, als Filter, sondern hat vielmehr die Aufgabe, den etwa zuviel entwickelten Dampf sofort wieder zu verflüssigen, damit der Verdampfungsvorgang stetig verläuft. Besonders die waagerechten Verdampfer neigen in stärkstem Maße zur absatzweisen Dampfentwicklung, wobei natürlich große Druckschwankungen auftreten, die sich als regelmäßige Schwankungen in der Lichtstärke unangenehm bemerkbar machen.
Sehr deutlich läßt sich die Wirkung der Stopfung auch bei nach unten gehenden Verdampfern an einem kleine Spirituspendel von Ehrich & Graetz erkennen (Abb. 266). Die Stopfung besteht hier, da die Verdampfung erst am unteren Ende des Verdampfers eintritt, aus Baumwolle. Entfernt man die Stopfung und setzt die Lampe mit genügend vorgewärmtem Verdampfer in Betrieb, so steigen eine Zeitlang Dampfbläschen nach oben in den Behälter, wie sich durch die Einfüllöffnung deutlich beobachten läßt. Längere Zeit läßt sich dieser, nur zur Deutlichmachung der Wirkung der Stopfung unternommene Versuch nicht durchführen, da der Verdampfer durch die zu starke Überflutung mit Brennstoff sehr bald abkühlt, so daß unverdampfter Brennstoff aus der Düse zu treten beginnt.

Abb. 265. Spiritus-Innenlampe. Abb. 266. Spirituspendel der Ehrich & Graetz A. G.
Abb. 265. Spiritus-Innenlampe.
Abb. 266. Spirituspendel der
Ehrich & Graetz A. G.

Bei der Verdampfung der Erdölanteile, insbesondere des Petroleums kommt noch eine weitere Schwierigkeit hinzu, nämlich die Ablagerung von Rückständen im Verdampfer und an der Düse. Die Ablagerungen sind teils teerartig, teils kohleartig; die ersteren scheiden sich bei den niedrigeren, die letzteren bei höheren Temperaturen ab. Sehr schädlich ist es auch, wenn die Überhitzung in der Mitte des Überhitzers stärker ist als am Austrittsende, also der Düse. Unzweifelhaft spielt bei der Zersetzung der chemisch verwickelt aufgebauten, höher siedenden Petroleumbestandteile auch der Baustoff des Verdampfers eine bedeutende Rolle, wobei vielleicht eine katalytische Wirkung denkbar ist. Für den Bau der Verdampfer und der Überhitzer haben sich hiraus allgemeine Erfahrungsregeln ergeben, die aber immer der sorgfältigen Nachprüfung durch den Dauerversuch bedürfen. Vergaser, die 1000 Brennstunden ohne gründliche innere Reinigung durchhalten, sind als vorzüglich zu bezeichnen.
Die Bildung von Rückständen ist bei Benzin der Menge nach wesentlich geringer, jedoch gilt grundsätzlich das oben Gesagte auch für Benzinverdampfer, ja sogar für Spiritusverdampfer, bei denen man dies wegen des chemisch einheitlichen Brennstoffes nicht erwarten sollte.
Wenn der Dampf durch die Düse den Verdampfer verläßt, so tritt er als Kegel in das Mischrohr ein und saugt dabei die erforderliche Erstluft an. Da die Düsenöffnung bei ihrer ungewöhnlichen Kleinheit nicht veränderbar ausgeführt werden kann, so läßt sich die höchste Leuchtkraft nur durch Veränderung der Erstluftmenge einstellen. Es ist allerdings möglich, bei genauer Einhaltung bestimmter, ein für alle Male festgelegter Maße für den Mischrohrabstand von der Düse, die Weite und Länge des Mischrohres und gegebenenfalls der Lufteintrittslöcher hinreichende Durchschnittsergebnisse zu erlangen, aber den Bestwert der Lichtstärke für jede einzelne Lampe kann man nur durch die Verwendung von Regeleinrichtungen erreichen. Wie empfindlich die Flamme auf winzige Änderungen der Mischrohrabmessungen antwortet, zeigt das Schaubild (Abb. 267), eines Versuches, der von Ehrich & Graetz an einer Petroleumdrucklampe bei sonst gleichen Mischrohrabmessungen mit Strahlrohren verschiedener Lichtweite gemacht wurde.

Abb. 268. 100 HK-Aida-Sturmlaterne.
Abb. 268. 100 HK-Aida-Sturmlaterne.
Abb. 267. Lichtstärke in Abhängigkeit vom Strahlrohrdurchmesser.
Abb. 267. Lichtstärke in Abhängigkeit
vom Strahlrohrdurchmesser.
Die gebräuchlichen Regeleinrichtungen sind bei den mit niedrigem Druck arbeitenden Spirituslampen den entsprechenden Einrichtungen der Niederdruckgaslampen in vereinfachter Form nachgebildet. Die Innenlampe (Abb. 265) derselben Firma für Spiritus zeigt ein Beispiel dafür.
Für die Luftregelung der Hochdrucklampen gab die Preßluftlampe das Vorbild. Die dort wohl zum ersten Male verwendete Regelzunge hat sich bei den Starklichtlampen und -laternen bei weitem am besten bewährt, sie ist auch das wichtigste Mittel um ein und dieselbe Lampe für Brennstoffe mit verschiedenem Luftbedarf gleich gut geeignet zu machen. Außer der vom Gas- bzw. Dampfstrahl angesaugten Erstluft wird der Flamme regelmäßig auch nocht Zweitluft unmittelbar zugeführt. Die zu diesem Zweck vorgesehenen Öffnungen müssen bei Außenlampen so angeordnet und bemessen sein, daß sie die Windsicherheit nicht beeinträchtigen. Der Einfluß der Zweitluft auf die Lichtstärke bzw. Ausbeute ist im allgemeinen gering, wenn auch nicht vernachlässigbar. Dagegen ist die Anwesenheit von Zweitluft unerläßlich für das Zustandekommen einer vollständigen Verbrennung, die bei den mit flüssigen Brennstoffen betriebenen Lampen wegen des üblen Geruches der unverbrannten Brennstoffdämpfe besonders wichtig ist.
Hinsichtlich des Baues des Brennermundstückes stehen sich die deutsche und die amerikanische Praxis völlig gegensätzlich gegenüber. Während von den deutschen Firmen fast ausschließlich keramische Mundstücke verwendet werden, bevorzugen die Amerikaner Metallgewebe in Metallfassungen mit feinem Gewinde. Als Grund dafür wird angegeben, daß sich das keramische Mundstück mit seinem notgedrungen gröberem Gewinde bei Erschütterungen leicht lockert, wärend die feineren Metallgewinde festbrennen. Wenn auch diesem Einwand seine Berechtigung nicht völlig abgesprochen werden kann, so scheint doch die deutsche Praxis den Vorzug zu verdienen, da die Haltbarkeit der keramischen Mundstücke viel größer ist als die der Metallsiebe, die unter dem Einfluß der Flammenhitze sehr schnell unbrauchbar werden. Eine große Bedeutung kommt der richtigen Wahl des Austrittsquerschnittes zu, da von ihr die Sicherheit des Mundstückes gegen Durchschlagen in erster Linie abhängt. Auch mit Rücksicht auf diesen Punkt ist das keramische Mundstück, wenn richtig bemessen, unbedingt überlegen. Allerdings ist die Neigung zum Durchschlagen bei dem Hauptbrennstoff, dem Petroleum, nicht sehr groß; es neigt zwar eher zum Durchschlagen als Preßgas, wird aber darin von Benzin und besonders Spiritus weit übertroffen.
Von den mit einem Bunsenbrenner ausgerüsteten Lampen für flüssige Brennstoffe haben die sog. Dampfbrenner nur noch so geringe Bedeutung, daß von der Beschreibung einzelner Bauarten abgesehen werden muß. Durch Gefäll druckerzeugende Lampen werden heute nur noch für Spiritus gebaut und sind in der Hauptsache bereits oben erwähnt, so daß nur noch einige kennzeichnende Vertreter des Petroleumstarklichtes als Beispiele dargestellt werden.
Die 100 Hk Aida-Sturmlaterne der Aida-G.m.b.H., Berlin (Abb. 268) zeigt auf einem etwa halbkugelförmigen Behälter einen Laternenkorb, der gleichzeitig zur Aufnahme des Glaszylinders und der Haube dient. Der untere Teil des Verdampfers ist fest mit dem Behälter verbunden und nimmt eine kleine Kurbel auf, durch deren Zapfen die Reinigungsnadelstange getragen wird. Die Reinigung der Düse erfolgt durch Drehen des kleinen Handrädchens, wobei eine Kerbe am Rande die Stellung der Nadel von außen sichtbar macht. Auf einer Stufung an dem oberen, den Laternenkorb abschließenden Tragring ruht der Innenschornstein, der das U-förmig gebogene Mischrohr beherbergt. Zwischen Innenschornstein und Haube befindet sich ein Ringraum, aus dem die Erstluft entnommen wird. Diese Bauart wird in Deutschland bevorzugt, während amerikanische Lampen meist die Erstluft durch ein senkrecht neben dem Verdampfer aufsteigendes, weites Rohr entnehmen (z.B. auch die Laterne nach DRP. 556033). Der Austrittsschenkel des Mischrohres trägt die Gaskammer, in die das Mundstück eingeschraubt ist. Der darin angebundene Glühkörper beheizt das obere Ende des Verdampfers und die schraubenförmig um ihn herumgehende Überhitzerschleife.
Ähnliche Laternen werden für 200, 300 und 500 HK gebaut. Abb. 269 zeigt einen Schnitt durch eine 300 HK Petromaxlaterne der Ehrich & Graetz A.G. Das 100 HK-Baumuster ist erst seit einigen Jahren auf dem Markte, da die besondere Kleinheit der Düsen zunächst als eine unüberwindliche Schwierigkeit angesehen wurde.
Als Beispiel einer großen Außenlampe sei die 800 HK-Petromaxlampe genannt (Abb. 270)
Sie besitzt einen ringförmigen Behälter. Das Absperrventil befindet sich unterhalb des Behälters, obgleich die Brennstoffzuleitung von oben aus dem Behälter austritt, da dies die günstigste, d.h. kühlste Stelle ist. Der Anschluß der Zuleitung ist nicht, wie dies bei der Lage des Ventils am einfachsten wäre, unten, sondern oben, um 1. unten am Behälter Lötstellen zu vermeiden, und 2., um ein Abschrauben des Behälters auch im gefüllten Zustande zu ermöglichen. Der Verdampfer ist waagerecht angeordnet und muß daher an seinem Eingangsende mit einer Stopfung versehen sein. Die Reinigung der Düse erfolgt von außen mittels einer Handnadel. Zu diesem Zwecke ist am Lampengehäuse eine Tür vorgesehen, die auch den Zugang zu der zur Anheizschale führenden Klappe bildet. Ähnliche Lampen werden auch für 200 und 400 HK gebaut.
Die mittlere Lichtstärke für die untere Halbkugel wurde bei einer 200 HK-Lampe zu 238 HK gemessen, wobei der Höchstwert 259 HK betrug. Bei der vorliegenden Bauart des Reflektors kann man etwa 10% Strahlung nach oben rechnen, so daß sich als mittlere räumliche Lichtsätrke 131 HK ergeben. Der Verbrauch betrug dabei 70 g ständlich. Daraus erhält man den Einheitsverbrauch zu 6,8 W/HK.


f) Glühkörper

Bei den Glühkörpern für flüssige Brennstoffe trifft man heute leider womöglich eine noch größere Mannigfaltigkeit an als früher bei denen für Leuchtgas, die (vgl. B 11) neuerdings genormt und in ihren Formen vereinfacht sind.
Eine Sonderform bilden die Glühkörper des Petroleum-Docht-Glühlichtes. Sie sind aus besonders weitmaschigem, einfachem Gewebe hergestellt und können nur abgebrannt und vorgeformt verwendet werden. Vielfach, so z.B. beim Aladdin-Glühkörper werden besondere metallische Tragringe verwendet, durch die die Größe der oberen Öffnung dauernd sichergestellt werden soll.

Abb. 269. 300 HK-Petromax-Sturmlaterne. Abb. 270. 800 HK-Petromax-Außenlampe.
Abb. 269. 300 HK-Petromax-Sturmlaterne.
Abb. 270. 800 HK-Petromax-Außenlampe.

Für Niederdruck-, d.h. Spirituslampen werden ausschließlich vorgeformte Glühkörper, und zwar für Hängelicht mit der vom Graetzin-Brenner übernommenen Dreibeinaufhängung verwendet.
Ähnliche Glühkörper werden auch bei Hochdruckgeleuchten verwendet, und zwar sowohl in Hill- (Multifil) als auch in Doppel- (Duplex) und Einfachgewebe. Im allgemeinen gibt man aber heute für Druckgeleuchte dem selbstformenden Glühkörper, besonders dem kunstseidenen, unbedingt den Vorzug.


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