Газовый фонарь

<час />

Фон

Газовый фонарь - это легкое портативное устройство, которое излучает яркий и эффективный свет, защищая свое содержимое от ветра и дождя. Как сельские жители, так и любители природы в течение примерно 100 лет полагались на разновидности современных газовых фонарей, открывая доступ к сараям, хижинам, палаточным городкам и лесным тропинкам вне светлого времени суток.

Этот стиль фонарей более практичен, чем его предки, потому что он работает по принципу накаливания - скорее, он полагается на свет, производимый теплом. Нагретые кожухи газового фонаря излучают гораздо больше света, чем пламя масляной лампы, что обеспечивает лучшую видимость на большей площади. Мантии представляют собой химически насыщенные тканевые оболочки, которые при нагревании пламенем фонаря становятся мощным источником белого света мощностью до 300 свечей или примерно 300-ваттной лампочки.

История

В течение неисчислимого количества лет открытое пламя было единственным источником контролируемого света для человечества. Ранние керамические лампы, относящиеся к римской эпохе, были не более чем глиняными горшками с трубками для подачи растительного масла к фитилю и носику. Веками развития предпринимались попытки освоить потенциал лампы, используя различные виды топлива и фитилей для повышения эффективности, но только в девятнадцатом веке ученые и изобретатели начали значительно улучшать качество света.

К 1830-м годам была разработана переносная лампа, в которой использовался прижимной механизм для подачи мазута в горелку. Эта концепция, в сочетании с появлением в 1885 году первой прочной рабочей мантии, привела к появлению современных стилей переносных фонарей, используемых в течение последних ста лет.

Австрийскому химику Карлу Ауэру фон Вельсбаху приписывают изобретение современной ториевой мантии. Работая с редкоземельными металлами, Ауэр фон Вельсбах обнаружил, что некоторые оксиды при нагревании излучают свет лампы накаливания. Оригинальные мантии Welsbach представляли собой рыхлую шелковую ткань, пропитанную оксидами магния и лантана. Шесть лет спустя он остановился на смеси, состоящей на 99% из тория, серебристо-белого металла с температурой плавления почти 6000 ° F (3300 ° C). Эта способность противостоять огромной жаре позволила ему излучать более высокий уровень яркого белого света. Историки отмечают, что прогресс Ауэра фон Вельсбаха в этой области частично был обусловлен чувством неотложности развития; его работа прямо конкурировала с лампами накаливания.

Пройдут десятилетия, прежде чем надежное электроснабжение выйдет за пределы городских сообществ, а спрос на пригодный к употреблению свет резко повысится в сельских домах и на рабочих местах. Предшественником современного фонаря стала эффективная лампа, произведенная компанией Edward Miller из Коннектикута. Портативная эффективная лампа использовала систему давления для испарения бензина, смешивания его с воздухом и зажигания в горелке для нагрева мантий. В 1900 году продавец пишущих машинок по совместительству У. К. Коулман наткнулся на эффективную лампу в витрине аптеки в Алабаме. Очарованный яркостью лампы, Коулман нашел ее владельцев и немедленно начал продавать продукт сам. Два года спустя он купил права на дизайн, внес некоторые улучшения и переименовал его в дуговую лампу Coleman Arc Lamp. В течение следующего десятилетия от Coleman и нескольких конкурентов, в том числе Western Lighting Company (ныне Aladdin), появились вариации ламп с манжетой под давлением, основателя которой также вдохновила немецкая керосиновая горелка с манжетой под названием «Practicus».

Фонарь Coleman Arc Lantern, представленный в 1914 году, был первым в длинной череде портативных моделей газовых фонарей. Способный освещать круг диаметром 100 футов (30 м), Arc Lantern имел защитный металлический капюшон для защиты от ветра, дождя и любопытных насекомых. Его подпорка (ручка) и крепкая форма позволяли легко переносить Arc Lantern, подвешивать на ветке или стропиле или устанавливать на землю.

Доработки фонаря Arc должны были оставаться в производстве в течение следующих 53 лет. Первоначальные усовершенствования в 1920-х годах представили «Фонари Instant-Lite», которые устранили необходимость в предварительном нагреве генератора. В более ранних моделях генератор нужно было нагревать вручную, прежде чем он испарит топливо; это включало поднесение к ней спички или горящего куска войлока (обычно пропитанного топливом). Более поздние инновации привели к появлению многотопливных фонарей, которые сжигали керосин, бензин, бензин, бензин или парафин. Успехи в металлургии после Второй мировой войны привели к появлению хранилищ из некоррозионной стали или топливных баков. Разработка и использование термостойкого стекла также решила ключевую проблему дизайна:горячий стеклянный шар имел тенденцию разбиваться при попадании холодного дождя.

За прошедшие годы усовершенствования сделали традиционный фонарь ярче, его легче носить с собой и проще в использовании. Более новые модели с электрическим запуском больше не требуют соответствия. Топливо из баллонов с пропаном избавляет от необходимости увеличивать давление вручную. Однако даже с учетом этих изменений простая конструкция переносного фонаря практически не изменилась с первых десятилетий этого столетия.

Сырье

Высококачественная сталь составляет большинство компонентов фонаря. Вытяжной кожух и сборник вентилятора обычно бывают вытяжными, а это означает, что сталь гибкая и не трескается под давлением глубокого пресса. Для изготовления деталей системы подачи топлива используются различные латунные сплавы; Марка, используемая для каждой детали, зависит от того, сколько тепла она должна выдерживать. Другие стальные сплавы используются для изготовления более мелких деталей, таких как скоба, воротник, а также системы давления и зажигания. Постоянное основание и ручки управления в более поздних моделях были изготовлены из литого пластика или резины.

Хотя некоторые глобусы сделаны из металлической сетки, термостойкое боросиликатное стекло по-прежнему является наиболее распространенным материалом, используемым в производстве глобусов. Стекло, которое часто продается под торговой маркой Pyrex, изготовлено из смеси кварцевого песка и оксида бора.

Мантии состоят из шелковой или вискозной сетки, пропитанной различными химическими веществами. Торий по-прежнему широко используется, но его часто критикуют - применение слаборадиоактивного тория включает производство ядерного оружия. Из соображений безопасности производители в США теперь заменяют его на более дорогой, но нерадиоактивный элемент иттрий, который имеет более желтоватый оттенок.

Дизайн

Современный дизайн адаптирован к различным потребностям. Хотя стандартные долговечные фонари прошлых десятилетий по-прежнему пользуются популярностью на рынке, инженеры-конструкторы теперь учитывают удобство, полезность и даже косметические проблемы при разработке новых моделей. Для серьезных отдыхающих и альпинистов доступен класс небольших легких фонарей; световой поток минимален, но потребитель в данном случае заботится о портативности. Однако для стандартного использования конкуренты по дизайну экспериментируют с более высокими сортами стали, лучшей топливной экономичностью и более прочной оболочкой. Такие особенности, как металлические каркасы по всему миру, насосы с саморегулированием давления, электрические зажигания и нескользящие резиновые основы, становятся аспектами нового стандарта производства газовых фонарей. Сами мантии также были усовершенствованы по форме, материалу и размеру.

Производственный
процесс

Изготовление стальных компонентов

• 1 Для образования жидкой стали железная руда плавится с использованием кокса, богатого углеродом вещества, образующегося при нагревании угля в вакууме. В зависимости от сплава также могут быть введены другие металлы, такие как алюминий, марганец, титан и цирконий. После охлаждения сталь формуют в листы между роликами высокого давления и распределяют по производственному предприятию.

  Пропановый фонарь с двойной мантией.

• 2 Здесь металлические прессы формуют сталь в соответствующие детали. Однако этот процесс не полностью механизирован; Для перемещения стали от пресса к прессу требуются многоступенчатые ручные операции.

Покрытие стали эмалью

• 3 Обычно это делается с помощью технологии «e-dip» на водной основе, которая используется для придания фонарям характерных цветов. Стальные компоненты очищаются и вручную устанавливаются на большой конвейер. Затем эти детали получают электрический заряд, который определяет толщину краски при погружении и обеспечивает равномерное покрытие.
• 4 После нанесения грунтовки, краски и верхнего покрытия детали сушат в печи. Однако из-за дороговизны электронного окунания компоненты меньшего размера часто покрываются эмалью с помощью автоматического краскораспылителя. Это процесс, при котором статическое электричество притягивает краску к объекту, сводя к минимуму чрезмерное распыление и переносимые по воздуху токсины. Этот метод требует значительного ручного труда, который требует подвешивания деталей на крючки перед эмалированием.

Изготовление пластиковых деталей

• 5 Небольшие пластиковые детали, такие как ручки и кнопки, часто изготавливают сторонние продавцы. Чтобы сформировать эти объекты, пластиковые гранулы добавляются в бункер литьевой машины. Пластмасса расплавляется, и гидравлический шнек проталкивает вещество через сопло, где оно впрыскивается в предварительно сформированную форму, выдерживается под давлением и охлаждается. Персонал завода перевозит готовые детали, но в остальном процесс полностью автоматизирован.

Создание глобусов

• 6 При производстве глобусов используется горизонтальное колесо с несколькими полостями, обычно с шестью формами. Горячее боросиликатное стекло в форме трубки выталкивается из патрубка питателя на колесо. Затем слой сжатого воздуха обдувается формами, и колесо вращается, образуя форму шара. Края стекла автоматически обжигаются, и стекло оставляют охлаждаться.

Изготовление мантий

• 7 Шелковые или синтетические нитки доставляются на фабрику поставщиками, а остальная часть продукции производится на заводе. Хрупкость мантии требует, чтобы «носок» изготавливался вручную с помощью швейного оборудования, с использованием некоторых автоматизированных конвейерных систем для более эффективного продвижения процесса.
• 8 Заводской персонал развешивает незаконченные мантии для подготовки к автоматизированному химическому окунанию. Процессы химической пропитки различаются и обычно считаются производителями мантии коммерческой тайной.

Сборка

• 9 Перед тем, как фонарь будет полностью собран на основных конвейерных линиях, в процессе, называемом подсборкой, собираются более мелкие детали и соединяются их в более крупные системы. Основная сборка включает в себя «квадратную линию», четырехсторонний конвейер, на котором работают три или четыре человека. Предварительно собранные детали, такие как топливная система и система давления, привинчиваются к колодцу. Далее рабочие используют гайки и винты для завершения этапа окончательной сборки, который включает в себя установку муфты и прикрепление шара, вентилятора и скобы.

Контроль качества

Особенность, которую покупатели постоянно ищут в фонаре, - это долговечность. Ожидается, что эти продукты прослужат безотказно в течение десятилетий. В связи с этими стандартами визуальный и механический осмотр необходимы на каждом этапе. В процессе проектирования внутренние группы обеспечения качества проводят мозговой штурм и устраняют неполадки, пытаясь сформировать индивидуальные спецификации для каждого продукта. Это включает в себя требуемые уровни качества материалов, протокол проверки, а также управление давлением и температурой оборудования. Производители также должны придерживаться государственного регулирования; Эти стандарты включают стандарты, касающиеся безопасности труда, выбросов, а также транспортировки и упаковки продуктов, содержащих потенциально летучие виды топлива.

Побочные продукты / отходы

При производстве газовых фонарей не образуются побочные продукты. Отходы минимальны благодаря тому, что большинство производственных материалов можно использовать повторно. Иттрий, используемый в мантии, поскольку он довольно дорог, сохраняется и перерабатывается с целью повышения эффективности. Металлические сплавы перерабатываются в максимально возможной степени, но лом действительно является одним из примеров промышленных отходов. Единственными примерами опасных отходов являются ЛОС (летучие органические соединения), которые образуются в процессе эмалирования. Тем не менее, технологии, используемые на этом этапе, призваны поддерживать минимальные уровни ЛОС и насколько это возможно ниже государственных пределов.

Будущее

Когда становятся доступными новые технологии, группы исследований и разработок представляют эти варианты инженерному и конструкторскому персоналу, который затем решает, включать ли их в продукт. Однако газовые фонари менее подвержены резким изменениям из-за их простой конструкции. Хотя широко продаются фонари, использующие альтернативные источники света, использующие аккумуляторную, электрическую и солнечную энергию, простая и утилитарная привлекательность газовых фонарей, скорее всего, не позволит продукту подвергнуться каким-либо серьезным системным ремонтам. Тем не менее, новые возможности материалов и простота эксплуатации всегда являются важным приоритетом.

Где узнать больше

Книги

Хобсон, Энтони. Фонари, освещающие наш мир, книга вторая. Нью-Йорк:Golden Hill Press, 1997.

Другое

«Краткая история накаливания мантийной напорной лампы». Неограниченная веб-страница "Лампочки давления". 1998 г., декабрь 2001 г. .

Coleman Company, Inc. Краткая история использования ламп и фонарей Coleman. Брошюра, 1980 г.

"Доктор Карл Ауэр фон Вельсбах:Портрет". Веб-страница музея Ауэр-фон-Вельсбаха. Декабрь 2001 г. .

«Для лучшего фонаря - Боракс». Веб-страница Музея стекла Корнинга. Декабрь 2001 г. .

Устное интервью с Ричардом Лонгом, старшим инженером компании Coleman, Уичито, Канзас. Декабрь 2001 г.

Кейт Кречманн