Het Belfort. Jaargang 5

[p. 41]

Atmosferoscopen.

SEDERT de mensch het inwendige der aarde tot voorwerp heeft gekozen zijner nasporingen en dienstbaar gemaakt aan den bloei der nijverheid, is er eene onderaardsche bevolking ontstaan, die men mijnbewoners zou kunnen noemen.

Honderden in Duitschland, duizenden in België, tienduizenden in Engeland en de Vereenigde Staten, dalen dagelijks af in den schoot der aarde om er uren achtereen te leven en te arbeiden, vooral ter exploitatie der steenkolen, de brandstof onzer eeuw. Daar offert de proletariër vaak gezondheid en leven op om in eigen onderhoud en dat der zijnen te voorzien. De dampkring, waarin hij ademt, draagt de kiemen des doods, die bij verdere ontwikkeling maar zelden haren vernielenden invloed missen. Nu eens vaart de dood langzaam sluipend in de leden des geen gevaar vermoedenden werkmans, dan eens doet hij een inval met geweld door de verschrikkelijke ontploffingen van brandbare gassen. Gelijk de sluipmoordenaar, dien men bemerkt, wanneer het vluchten onmogelijk is, zoo overvalt gewoonlijk deze doodende atmospheer hen, die haar als noodzakelijke levensvoorwaarde tot hunne longen moeten toegang verleenen.

Wel verplicht is dus de maatschappij aan hem, die het middel aan de hand geeft om dien gevaarlijken belager bij tijds te ontdekken en hem even tijdig te kunnen ontvluchten. Zulke weldoeners heeft zij gevon-

[p. 42]

den in de heeren M. Ansell en H. Carleton, uitvinders en J. Salleron, te Parijs, den vervaardiger der elektrische indicators. De uitvinding des eersten is reeds van ouderen datum, maar wellicht nog niet algemeen bekend, de laatste heeft de vrucht van zijnen arbeid eerst verleden jaar gepubliceerd.

De werktuigen hebben ten doel de tegenwoordigheid van gasmengels aan te geven, in 't bijzonder die van ontplofbare gassen in den omgevenden dampkring. Zij leeren ons dus den toestand des dampkrings kennen waarom wij hen Atmosferoscopen noemen.

Het mijngas in de steenkoolgroeven, het lichtgas in onze woningen, het verstikkende koolzuur in bierkelders en bergplaatsen van den wijnoogst, de schadelijke dampen in putten van privaten, in ijzermijnen enz. zijn even zoovele oorzaken van menigvuldige ongelukken, die niet genoeg kunnen voorkomen en vermeden worden.

De werking van den Atmosferoscoop van Ansell berust op de osmose van gassen. Het is overgenoeg bekend, dat, wanneer twee verschillende gassen slechts gescheiden zijn door een poreus middenschot, als een plaat van pijpaarde, een organisch vlies of een dun marmerplaatje, zij zich trachten te vermengen door de poriën van het tusschenschot heen. Die strooming heeft bij de twee gassen niet in gelijke mate plaats; het lichtere dringt met meer snelheid in het zwaardere dan omgekeerd. Daaruit moet volgen, dat de ruimte, waar het eerste gas binnendringt een grooter volumen gaat aannemen of er vermeerdering van drukking veroorzaakt op de wanden.

Bij doelmatige inrichting, waardoor een dier wanden bewegelijk is, zal hij onder deze werking zich verplaatsen: hiervan kan men partij trekken tot nuttige aanwijzingen omtrent de verhouding der gasmengsels.

De gasindicator om tevens een geschikt signaalgever tot vluchten te zijn, is verbonden met een elektrischen toestel, die door het klingelen eener bel of het ver-

[p. 43]

plaatsen eener naald het oor of het oog waarschuwt, dat er op verren afstand gevaar dreigt. Het werktuig bestaat uit een U-vormige buis, waarvan een der armen uitloopt in een trechter gesloten met eene plaat van poreuze aarde (fig. 1 en 2).

Fig. 1.

Fig. 2.

Het andere uiteinde is voorzien van een stop, waardoor de platinastift f gaat van boven eindigend in een klemschroef b. De geleiddraad eener elektrische batterij wordt hiertusschen vastgeklemd. - De U-vormige buis bevat een zuiltje kwik, dat door middel van een tweeden knop b' in verband staat met de andere elektrode. Het kwik bereikt in de buis de hoogte m tot aan de punt van het platina f, maar zonder contact daar te stellen. Zoolang de onder het poreuze deksel besloten lucht dezelfde samenstelling heeft als de omringende dampkring, blijft het kwik in rust, terwijl de hoogte van het oppervlak in beide armen dezelfde zal zijn. - Brengt men evenwel het instrument aldus ingericht in een ruimte met een lichter gas gevuld, dan zal dit door de plaat D heen in den trechter dringen, volgens boven aangegeven beginsel, de spankracht daarbinnen zal toenemen en het niveau aan den eenen kant doen

[p. 44]

dalen, aan den anderen evenveel doen rijzen. Dientengevolge zal het kwik in aanraking komen met het staafje van platina, de galvanische keten gesloten worden en het ingeschoven schelapparaat of ander signaalgevend toestel zal onmiddelijk de tegenwoordigheid en de werking van het gas verraden.

De geringe moeite om de sluitdraden te verlengen en te leiden waar men wil maakt ook het middel gemakkelijk om hetzelfde signaal over te brengen op alle punten die door het naderend gevaar mochten bedreigd worden. -

In de hier gegeven verklaring hebben we verondersteld, dat het vreemde gas, welks tegenwoordigheid men wil weten ijler is dan de lucht, hetgeen 't geval is met lichtgas en het kool-waterstofgas der koolmijnen (CH₄). Heeft men integendeel de aanwezigheid van een gas te constateeren, dat zwaarder is dan lucht bijv. van koolzuur (CO₂), dan moet de werking van den toestel in omgekeerden zin plaats hebben en zijne inrichting voor dat geval is voorgesteld in onderstaande figuur 3.

Fig. 3.

In de kleine kuip c giet men kwik zoolang zijn

[p. 45]

oppervlak in de glazen buis tot aan m geklommen is, zonder contact te vormen met f. Overigens is alles gelijk aan het vroeger beschreven instrument.

Bevat nu de ruimte, waarin het werktuig geplaatst is, een gas zwaarder dan lucht, dan zal dit in den toestel dringen door de poriën der plaat D. Ter zelfden tijd ontsnapt een gelijk volumen lucht, die echter sneller uittreedt, daar zij soortelijk lichter is en daardoor eene vermindering van druk bewerkt.

Dien tengevolge rijst het kwik bij m en treedt in contact met de stift f. Ook hier zal de electrische schelinrichting wederom een teeken geven op de wijze, die boven is uiteengezet.

Daar het lichte gas zich altijd ophoopt boven in de kamer of den mijngang zal ook de toestel moeten geplaatst worden dicht bij het plafond of gewelf. Indien het zware gassen betreft, die zich beneden in de localen verdichten moet men het werktuig in de nabijheid van den vloer plaatsen. Na de vereischte opstelling bevestigt men een der geleiddraden van de batterij aan den knop b en den anderen aan b'. Om vervolgens de schel in den sluitdraad te brengen opent men een der pooldraden en de beide daardoor verkregen electroden bevestigt men aan de twee draadeinden van den electro-magneet. Hieruit blijkt dat de eigenlijke indicator zeer ver kan verwijderd zijn van de schel en de batterij, die meestal bij het bureau van den ingenieur of bij de ventilatetoestellen zijn geplaatst.

Ofschoon Salleron aanraadt een zeer gemakkelijk te onderhouden en standvastige batterij van hydrargyrosulphaat te gebruiken, zullen een paar Leclanché-elementen, vooral in den verbeterden vorm van droog apparaat wel evengoed voldoen. Om zich te verzekeren, dat het werktuig nog in goeden staat is, zal men dagelijks den indicator een oogenblik in een hellenden stand brengen, zoodat er contact ontstaat tusschen de platinastift en het kwik; de elektrische schel zal dan terstond zich moeten doen hooren.

[p. 46]

De bekwame werktuigkundige Salleron heeft het vernuftig denkbeeld gehad den metaal-barometer dienstbaar te maken tot het meten van den gasdruk, waarover boven gesproken is. Tot dat einde heeft hij aan den bekenden aneroïde-barometer van Naudet (fig. 4 en 5) een

Fig. 4.

Fig. 5.

tweede doos aangebracht, die gesloten is door een poreuze plaat D, die men bedekt met een koperen deksel, wanneer het instrument geen dienst doet als indicator. In den gewonen toestand geeft het werktuig als barometer alleen de drukking van den dampkring aan; maar indien men hem brengt in een gasmengsel van eene andere dichtheid dan de atmosferische lucht, begint aanstonds de diffusie door den poreuzen wand en geeft de naald de veranderde drukking aan. Zij beweegt zich in den zin der wijzers van een uurwerk, wanneer het bijkomend gas lichter en in tegengestelde zin, wanneer het zwaarder is dan gewone lucht. Alvorens te experimenteeren neemt men het deksel weg van het diaphragme D, schroeft vervolgens den ring b, waarmede de barometer wordt opgehangen, eenige slagen los en laat het werktuig eenige oogenblikken in de nabijheid der plaats, waar men een onderzoek wil instellen. Is hierdoor even-

[p. 47]

wicht van temperatuur tot stand gekomen in de lucht binnen en buiten den toestel, dan schroeft men den ring b weer aan om de doos te kunnen sluiten, en neemt aanteekening van den stand der naald op den verdeelden rand der wijzerplaat. Nu eerst plaatst men het instrument in de atmosfeer, die men gaat onderzoeken, slaat de schommelingen der naald eenigen tijd gade en teekent de grootste afwijking aan. Daaruit kan de verhouding van het in de ruimte aanwezige gas worden afgeleid door middel van onderstaand lijstje:

Verhoudingen mijngas (CH4).	Vermeerderden druk in millimeters.	Verhoudingen koolzuur (CO2).	Vermeerderden druk in millimeters.
1 pct	0,21	1 pct	0,38
3 pct	0,72	3 pct	1,27
5 pct	1,51	5 pct	2,03
7 ½ pct	2,01	10 pct	4,06
10 ½ pct	3,31	15 pct	6,10
15 ½ pct	5,51	20 pct	8,38
20 pct	8,14	50 pct	20,83
50 pct	20,34	100 pct	41,66
100 pct	42,62

Bedenkt men nu dat een atmosfeer waarin mijngas voor 30 à 40 pct aanwezig is een ontplofbaar mengsel vormt, en dampkringslucht voor 20 pct met koolzuur bezwangerd zeer schadelijk wordt voor de gezondheid, dan blijkt het welke juiste en nuttige aanwijzingen ook dit instrument oplevert.

Een ander vernuftig middel om zich van de aanwezigheid van een gevaarlijk gas te vergewissen, wel zoo eenvoudig van werking, is de vinding van H. Carleton te New-York. Zijn toestel is een soort van baroscoop en bestaat uit twee zeer gevoelige balanzen, waarvan eene geplaatst wordt in de mijn of waar elders de verdachte atmosfeer moet gekend worden, de andere in het kantoor van ingenieur of directeur. De

[p. 48]

twee balanzen zijn volmaakt gelijk; iedere evenaar draagt een cilindervormige ballon van uiterst dun glas en ongeveer 5 dM³ inhoud; op de schalen aan de andere armen worden gewichten geplaatst ter daarstelling van evenwicht. De twee werktuigen staan met elkander in elektrische verbinding, zoodat alle doorslag die balans n^o 1 ondergaat op n^o 2 zal worden overgebracht. Gesteld nu, dat het koolwaterstofgas in de mijn zich gaandeweg ophoopt, naarmate de toename zal de balans doorslaan en de helling van haar evenaar mededeelen aan het juk der tweede, die daardoor de sterkte der gasontwikkeling in de mijn aangeeft.

De lezer zal wel reeds hebben ingezien, dat deze inrichting berust op de stelling van Archimedes: ieder lichaam in een gas of damp gedompeld verliest schijnbaar evenveel in gewicht als de verplaatste lucht weegt. Het zoogenaamde mijngas nu heeft niet dezelfde dichtheid als dampkringslucht, waaruit volgt, dat een balans van de beschreven inrichting, die den gewonen toestand van rust aanneemt in de lucht, zal doorslaan tot een nieuw evenwicht, wanneer de omgevende dampkring genoegzaam is vermengd met een zwaarder of lichter gas. In dit geval toch zal de glazen ballon meer of minder aan gewicht verliezen dan in de zuivere lucht en naar evenredigheid daarvan het evenwicht der balans wijzigen. - Het mijngas dat ook wel licht koolwaterstof wordt genoemd doet derhalve, zoodra het in genoegzame hoeveelheid vrij komt, in de exploitatiegallerijen de balans overhellen naar de zijde van den ballon. - De Revue scientifique heeft bij het verschijnen dezer nieuwe toepassing op industrieel gebied, de gegronde bemerking gemaakt, dat in dit systeem eene elektrische schelinrichting zeer gevoeglijk de kantoor-balans zou kunnen vervangen. Behalve toch, dat zulk eene wijziging de gewenschte werking minstens evengoed zal voortbrengen, is voor waarschuwend signaal het geluid zeker te verkiezen boven ieder ander, dat men door het gezicht moet waarnemen. Overigens is de laatst beschreven

[p. 49]

toestel in princiep niet zoo geheel nieuw van vinding: Omtrent 1850 reeds deed in Frankrijk M. Chuard proeven met een zeer lichten glazen ballon, die boven in de mijn zweefde zoolang hij niet, ten gevolge van de ophooping van gas in de gewelven der steenkoolgroeve naar beneden kwam. - Dit dalen van den ballon laat zich eveneens geleidelijk verklaren uit het geringe soortgelijk gewicht, waardoor het ontvlambare gas, dat zich uit de steenkoolmassa ontwikkelt het bovenste gedeelte der besloten ruimte inneemt. - Hierin kan de ballon niet meer zweven maar zinkt naar dichtere luchtlagen tot dat zijne zwaarte gelijk is aan die van een gelijk volumen gas of damp, waarin hij zich beweegt. Beneden gekomen, stelt ook hij eene elektrische schel in werking.

De maatschappij ter aanmoediging van nationale nijverheid kende M. Chuard de gouden medaille toe voor zijne vernuftige uitvinding. Tot toepassing in het mijnwezen werd het werktuigje evenwel te gevoelig bevonden; voor kleinere localen woonvertrekken en zou het om deze hoedanigheid waarschijnlijk in deugdelijkheid winnen.

Wel is de natuur dikwijls ontzettend in hare werkingen en verwoestend, waar ze hare kracht doet gelden, maar zij heeft ook meestal in die krachtstuitingen zelven de middelen opgesloten om de eerste onschadelijk te maken of te leiden tot nut. Aan den mensch staat het, door studie en toeleg die verborgenheden te ontdekken, hare schoonheden en onovertreffelijk wijze samenstelling te bewonderen en ze dienstbaar te maken tot heil der menschheid.

Rome, December '89.

J.v. Helvoort.