CXVIIICXIX. Ansell's Wetter-Indicator oder Apparat zur Nachweisung schlagender Wetter in Bergwerken. Nach der Chemical News, vol. XV p. 13; Januar 1867. Mit Abbildungen auf Tab. IX. Ansell's Wetter-Indicator für Steinkohlengruben. Die in der letzteren Zeit auf englischen Steinkohlengruben vorgekommenen, durch die Explosion schlagender Wetter verursachten Unglücksfälle haben der im polytechn. Journal Bd. CLXXIX S. 185 mit beigegebenen Abbildungen beschriebenen Erfindung des Hrn. Ansell, Beamten der königl. Münze in London, von Neuem großes Interesse zugewendet. Jene Beschreibung war zu ihrer Zeit ganz richtig, der Erfinder blieb aber bei der damaligen Form des Apparates nicht stehen, da er die Instrumente in den Gruben bei ihrer Aufstellung zum praktischen Gebrauche selbst zu beobachten sehr häufig Gelegenheit hatte. Dieselben entsprachen zwar vollkommen dem Zwecke, zu welchem er sie empfohlen hatte – nämlich zur Erkennung schlagender Wetter, wo sich dieselben langsam oder rasch ansammeln; es wurden jedoch diesen Apparaten von Männern der Praxis Uebelstände vorgeworfen, was den Erfinder veranlaßte, für sein Instrument eine einfachere, für jeden Bergarbeiter von nur gewöhnlicher Intelligenz faßliche Einrichtung zu ermitteln, was ihm auch gelungen ist. Zum besseren Verständnisse der Einrichtung und Wirkungsweise dieses Instrumentes wollen wir zunächst einige Bemerkungen über das Princip, welches ihm zu Grunde liegt, machen, bevor wir seine Beschreibung geben. Es ist eine längst bekannte Thatsache, daß zwei verschiedene, in zwei besonderen, durch ein enges Rohr mit einander verbundenen oder durch poröse Scheidewände (Diaphragmen) von einander getrennten Gefäßen enthaltene Gase sich allmählich mit einander mischen, bis sie in beiden Gefäßen ein gleichmäßiges Gemisch bilden. Diese Diffusion der Gase – wie die Erscheinung bezeichnet wird –, welche zuerst von Priestley beobachtet, später (i. J. 1825) von Berthollet und Döbereiner zum Gegenstande eingehender Untersuchungen gemacht und in neuerer Zeit namentlich von Graham und Anderen näher studiert worden ist, findet mit einer, jedem Gase eigenthümlichen Geschwindigkeit statt, welche dieselbe bleibt, mag nun das betreffende Gas in einen leeren oder in einen mit einem anderen Gase erfüllten Raum eindringen. Graham wendete bei seinen früheren Diffusionsversuchen ein einfaches Instrument, ein Diffusiometer an, welches in einem geraden, cylindrischen, an seinem einen Ende mit einer porösen (aus Gyps, Graphit oder ähnlichem Materiale bestehenden) Platte verschlossenen Glasrohre besteht, das mit dem auf sein Diffusionsvermögen zu prüfenden Gase gefüllt und mit seinem offenen Ende in ein mit Wasser oder Quecksilber gefülltes Gefäß eingesenkt wird. Füllt man ein solches Diffusiometer mit Steinkohlengas (Grubengas, leichtem Kohlenwasserstoffgas) und stellt sein unteres Ende in ein Wasser enthaltendes Gefäß, so diffundirt das Gas nach Außen – in die Atmosphäre – mit weit größerer Geschwindigkeit als die atmosphärische Luft von Außen durch das poröse Diaphragma in den Cylinder eindringt, so daß das Wasser binnen wenigen Minuten in dem letzteren mehrere Zoll hoch emporsteigt. Diese Erscheinung ist es, welche Ansell bei der Construction seines „Indicators für schlagende Wetter“ benutzt hat. Derselbe fand nämlich bei seinen Untersuchungen, daß die Gase nicht allein durch Substanzen hindurch diffundiren, die als porös bekannt sind, sondern auch durch solche Körper, welche, wie z.B. Kautschuk, bis ganz neuerlich für vollkommen homogener Natur gehalten wurden. Noch merkwürdiger ist die von ihm gemachte Beobachtung, daß selbst Kohlensäure ebenso rasch durch Kautschuk hindurch diffundirt, als die leichteren Gase. Bei den früheren (a. a. O. beschriebenen) Formen seines Instrumentes benutzte Ansell diese Eigenschaft des Kautschuks; indessen hat er jetzt die Verwendung dieser Substanz aufgegeben, und bei der Modification seines Indicators, welche im Nachfolgenden beschrieben wird und die neueste Form desselben darstellt, benutzt er andere Substanzen, nämlich Thon und Marmor, als Diaphragma. In Steinkohlengruben kommen leider noch immer allzuoft Unfälle vor, welche durch das plötzliche Auftreten schlagender Wetter, dieses gefährlichen Gemisches von (leichtem) Kohlenwasserstoffgas (Grubengas) mit atmosphärischer Luft, verursacht werden. Diese plötzliche und heftige Entwickelung schlagender Wetter (meistens aus den sogen. Bläsern, Klüften im Kohlensandsteine und Schieferthone) findet zuweilen in solcher Ausdehnung statt, daß die Atmosphäre der Grubenbaue binnen wenigen Minuten bis auf eine (engl.) Meile Entfernung hin explosiv wird. Es sind sogar einige Fälle in noch frischer Erinnerung, in denen ein ungeheurer Raum binnen wenigen Secunden in dieser Weise gefährdet wurde. Gewöhnlich aber entwickelt sich das explosive Gasgemisch in Folge eines Firstenbruches, eines Eingehens des Hangenden, eines Bruches in den Seitenstößen oder im Liegenden einer Strecke oder eines Abbaupunktes, oder aus Klüften, Rücken, Verwerfungen und anderen Störungen der Flötze, sowie aus Höhlungen in den letzteren, aus Ablösungen des Nebengesteins und aus der Kohle selbst, und macht durch Beimischung zu gewöhnlichen guten Wettern einer Grube die ganze Atmosphäre derselben schlagend. Ein solches Gasgemisch breitet sich mit dem Wetterzuge langsam, aus, bis es auf eine ungeschützte Flamme trifft und vernichtet dann, möglicherweise kaum eine Stunde nach seiner Entwickelung, manches Menschenleben. Für alle derartigen Fälle empfiehlt Ansell die Anwendung seines neuen Wetter-Indicators, von welchem Fig. 15 eine Skizze gibt. Derselbe besteht aus einem metallenen – gewöhnlich eisernen –, mit einem aus dem gleichen Materiale angefertigten Uförmig gebogenen Rohre verbundenen Trichter. Am freien Ende dieses Rohres ist mittelst einer Messingfassung ein kurzes Stück Glasrohr befestigt, mit welchem der eine Poldraht einer galvanischen Batterie verbunden wird. Das Glasrohr isolirt zugleich eine an seinem oberen Ende aufgekittete Messingkappe, durch welche eine Stellschraube hindurchgeht, an deren unterem Ende ein kurzer, mit einer Platinspitze versehener Kupferdraht angelöthet ist. In den eisernen Trichter wird Quecksilber gegossen, bis dasselbe in dem Glasrohre einen angemessenen Stand erreicht hat; es kann zu dieser Höhe steigen, sobald beim Aufstellen des Instrumentes ein zu diesem Zwecke angebrachtes Ventil geöffnet wird. Als Diaphragma dient ein aus verglühtem Steinzeug (Wedgewood-Masse) angefertigter Deckel, welcher die Mündung des Trichters verschließt. Derselbe wird am besten mit gutem Siegellack festgekittet. Der zweite Poldraht der Batterie wird mit dem Trichter in Verbindung gesetzt – während der erste, wie schon bemerkt, mit der die Stellschraube mit dem Platindrahte tragenden Messingkappe zu verbinden ist – so daß, sobald die Diffusion eintritt, das Quecksilber gegen die Platinspitze gepreßt und dadurch die Kette geschlossen wird. In die Kette wird eine elektrische Lärmglocke eingeschaltet, welche, so lange die Spitze des Platindrahtes über dem Niveau des Quecksilbers bleibt, also mit dem letzteren nicht in Berührung kommt – so lange demnach die Kette noch nicht geschlossen ist – ruhig bleibt. Wird nun das Instrument in eine Grubengas enthaltende Atmosphäre gebracht, so dringt dieses Gas durch das poröse Diaphragma rascher in den Trichter, als die in demselben vorhandene Luft nach Außen entweicht; in Folge dessen entsteht in dem Trichter ein Druck, durch den das Quecksilber in dem unmittelbar an demselben befindlichen Schenkel des gebogenen Rohres nieder- und im anderen Schenkel emporgepreßt wird, so daß die Oberfläche des Quecksilbers mit der Platinspitze in Berührung kommt. Sobald dieß geschieht, wird natürlich die Kette geschlossen und die Glocke läutet. Nach Ansell's eigenen Beobachtungen gibt dieß Instrument innerhalb vier Secunden, wenn das Gasgemisch noch unter dem Explosionspunkt ist, d.h. wenn es noch nicht so viel leichten Kohlenwasserstoff enthält, daß es in Folge seiner Zusammensetzung bei der Berührung mit einem brennenden Körper explodiren muß, solche Warnungssignale; stellt man indessen die Platinspitze so ein, daß zwischen ihr und der Oberfläche des Quecksilbers – beim Normalstande des letzteren – ein Raum nur von der Dicke eines Shilling (Viergroschenstückes) bleibt, so meldet der Indicator eine gefährliche Irruption schlagender Wetter schon binnen zwei Secunden. Eine Quelle großer Gefahr bildet jener Zustand der Grubenwetter, welcher durch das allmähliche Hervordringen des Gases aus der Kohle verursacht wird. Beim Befahren eines solchen Baues hört man fortwährend ein knisterndes, dem Zirpen eines Heimchens entfernt zu vergleichendes Geräusch. In manchen Gruben kann ein diesem eigenthümlichen Geräusche (dem sogen. „Krebsen“) ähnlicher Ton allerdings auch durch das Niederfallen von Schieferbruchstückchen oder vom Zerspringen der Kohle hervorgebracht werden; allein ein geübtes Ohr erkennt den Unterschied sehr bald. Sollten im freien Wetterwechsel irgend welche Störungen oder Hindernisse auftreten, so werden die Wetter in Folge dieser langsamen Gasentwickelung (des Blutens, bleeding, der Steinkohle, wie der nordenglische Kohlenbergmann sich ausdrückt) sehr allmählich vom Nullpunkte – d.h. vom normalen oder vom Zustande der Reinheit – bis zum Explosionspunkte – also bis zu der Beschaffenheit, bei welcher sie schlagend werden – verdorben; oder es ist auch möglich, daß in Folge einer durch allmähliches Fallen des Barometers sich kundgebenden Veränderung im atmosphärischen Drucke ein allmähliches Hervordringen von Grubengas aus einem Firstenbruche oder einem Setzen des Hangenden, aus Klüften und Ablösungen etc. stattfindet, was dann, wenn diese Erscheinung auch scheinbar noch so unbedeutend ist, in solcher Ausdehnung der Fall seyn kann, daß die ganzen Wetter eines Baues schlagend werden, wenn auf demselben nicht ein sehr guter, lebhafter Wetterwechsel stattfindet. An manchen Abbaupunkten und auf manchen Strecken eines und desselben Baues kann in einem derartigen Falle eine solche Anhäufung Wagender Wetter schon binnen einer halben Stunde eintreten, während es an anderen Stellen derselben Grube mehrere Stunden währt und an noch anderen ein ganzer Tag vergeht, bevor ein explosives Gasgemisch sich bildet. Für Fälle dieser Art hat Ansell, wie oben bemerkt wurde, einen Kautschukballon angewendet (vergl. polytechn. Journal Bd. CLXXIX S. 185, und Fig. 46 Tab. IV); dieser war jedoch, obschon seinem Zwecke ganz entsprechend, zu sehr der Zerstörung ausgesetzt. Deßhalb gieng er von dieser Einrichtung ab und benutzt jetzt Platten von weißem sicilianischem Marmor als Diaphragmen. Durch eine angemessene Regulirung der Dicke dieser Platten vermeidet er den Uebelstand der Effusion in solchem Grade, daß er mittelst dieser Vorrichtung in der Grube jene allmählichen Anhäufungen von Kohlenwasserstoffgas genau nachzuweisen im Stande ist. Er hat sich Herzeugt, daß sich mit der Anwendung einer einen Viertelzoll starken Marmorplatte anstatt des oben erwähnten, aus Wedgewood-Masse bestehenden Deckels (Fig. 15) das Vorhandenseyn eines seit einer halben Stunde, und mittelst einer halbzölligen Marmorplatte die Gegenwart eines seit zwei Stunden entstandenen und in dieser Zeit vom Nullpunkte bis zum Schlagendwerden veränderten Gasgemisches zuverlässig nachweisen läßt. In allen diesen Fällen können Warnungssignale gegeben werden, bevor die Wetter schlagend geworden sind, und diese Signale können längere Zeit fortgesetzt werden, selbst wenn die Wetter nicht noch mehr verderben, wobei freilich nicht außer Acht gelassen werden darf, daß dieselben Umstände, unter denen die normalen Wetter einer Grube sich mit 10 Proc. Kohlen- oder Grubengas mischen können, auch gestatten, daß 50 Proc. von letzterem und darüber von den Wettern aufgenommen werden. Die Instrumente selbst müssen in der Strecke, beziehungsweise an dem zu untersuchenden Abbaupunkte etc. hoch, der Firste ziemlich nahe, aufgestellt werden, wo ungeachtet des Diffusionsgesetzes Anhäufungen des Gases stattfinden; denn es ist durchaus keine ungewöhnliche Erscheinung, wenn zunächst der Firste 30 Proc., sechs Zoll tiefer 20 Proc. und fünfzehn Zoll unterhalb der Firste gar kein Kohlenwasserstoffgas sich nachweisen läßt. Den Grund dieser Erscheinung werden wir bei einer anderen Gelegenheit näher erörtern. Es wird empfohlen, zwei Indicatoren, den einen zur Nachweisung langsam und den andern für die Entdeckung plötzlich stattfindender Gasanhäufungen, neben einander aufzustellen, und dazu besondere, zu diesem Zwecke in den gußeisernen, zur Unterstützung des Daches oder des Hangenden dienenden Stempeln angebrachte Löcher zu benutzen, welche durch die Stempel ganz hindurchgehen, so daß das Gas oder vielmehr das Gemisch desselben mit den Grubenwettern die Instrumente vollständig umgibt und ungehindert über dieselben hinwegstreichen kann. Denn das Kohlengas zeigt oft ein gar seltsames Verhalten und pflegt wohl in Folge von sehr geringfügigen Ursachen von einem Orte zu einem anderen so „abzustreichen,“ daß dieß kaum zu bemerken ist. In den gedachten Ausschnitten der eisernen Stempel würden die Instrumente auch vor Beschädigung durch Steinschlag oder durch eingehende Wände wohl geschützt seyn, und an den Seiten dieser Stempel könnten Rinnen zur Aufnahme der Telegraphen- oder Signaldrähte beim Gießen angebracht werden. Zum Ueberfluß bemerken wir hier noch, daß die Ansell'schen Instrumente Schutzmaßregeln anderer Art keineswegs verdrängen sollen, indem sie nur zur Erkennung des Vorhandenseyns schlagender Wetter bestimmt sind. Zur Nachweisung des Vorhandenseyns von Kohlensäure („bösen Wettern“) in Grubenbauen erhält der beschriebene Indicator eine für diesen Zweck nothwendige Modification, von welcher Fig. 16 eine Abbildung gibt. Dieselbe bedarf kaum einer näheren Beschreibung; man erkennt auf den ersten Blick, daß die Kette geschlossen wird, sobald das Quecksilber in dem vom Trichterhalse gebildeten abgeschlossenen Raume bis zu dem Drahte aufsteigt. Man adjustirt das Instrument durch Neigen des dasselbe tragenden Fußes, indem dann ein Kork auf ein Ledersäckchen drückt und dadurch das Quecksilber bis zu der erforderlichen Höhe emporpreßt. Es liegen noch keine Erfahrungen darüber vor, ob Marmor gegen die Einwirkung des Kohlensäuregases dauerhaft genug ist; nöthigenfalls würde sich dieses Material durch ein Diaphragma aus einer anderen porösen Substanz ersetzen lassen. Ansell empfiehlt diese Form seines Indicators zur Anwendung in solchen Gruben, in denen die Gesundheit oder gar das Leben der Bergarbeiter durch Auftreten von Kohlensäuregas gefährdet wird. Die französischen Weinproducenten benutzen dieses Instrument bereits zur Bestimmung des Zeitpunktes, in welchem die Gährung des Mostes beginnt; wahrscheinlich wird dasselbe demnächst auch von den englischen Bierbrauern zu einem ähnlichen Zwecke angewendet werden. Für den Fall, daß durch die Angaben der Indicatoren oder durch das Verhalten der Sicherheitslampen die Gegenwart von schlagenden Wettern in einer Grube mit Sicherheit erkannt worden ist, empfiehlt Ansell die Anwendung einer anderen Form seines Instrumentes, des im polytechn. Journal Bd. CLXXIX S. 186 beschriebenen und in Fig. 48, Tab. IV abgebildeten Apparates, sowie für den Bergmann, den Grubenaufseher und dessen Stellvertreter den Gebrauch des a. a. O. (S. 187) erwähnten Aneroid-Indicators, eines leicht zu handhabenden Taschen-Aneroidbarometers, zur Bestimmung des Gehaltes der Grubenluft an beigemischtem Grubengase. Manche Leute, welche es nicht der Mühe für werth gehalten haben, sich mit dem Zwecke, zu welchem letzteres Instrument bestimmt ist, näher vertraut zu machen, schreiben demselben gar seltsame Eigenschaften zu. Wir bemerken deßhalb ausdrücklich, daß dieses eigenthümliche Instrument keineswegs zur Nachweisung oder Entdeckung von Kohlenwasserstoffgas in der Grube angewendet werden, sondern daß dasselbe, wie soeben angedeutet wurde, zur Bestimmung des Procentgehaltes der Grubenwetter an Grubengas oder an Kohlensäuregas dienen soll, nachdem das Vorhandenseyn dieser Gase erkannt worden oder sobald ihre Gegenwart vermuthet wird. Zu diesem Behufe muß der kleine Apparat strenge nach den Vorschriften der ihm beigegebenen Gebrauchsanweisung angewendet werden. Dieser Aneroid-Indicator muß, noch mit der schützenden Metallkapsel versehen, in die Nähe des wetterverdächtigen Punktes gebracht und dort so lange gelassen werden, bis er die an dieser Stelle herrschende Temperatur angenommen hat, wozu gewöhnlich nur einige (etwa fünf) Minuten erforderlich sind. Darauf wird das Ventil geöffnet, so daß das Quecksilber den wahren Nullpunkt der bez. Höhe des Ortes einnehmen kann; dann schließt man dieses Ventil wieder und beobachtet den Zeiger einige Secunden lang, um sich zu überzeugen, daß er stationär bleibt. Ist dieß der Fall, so nimmt man die Messingkapsel ab, hält das Instrument an der wetterverdächtigen Stelle die auf der Gebrauchsanweisung angegebene Zeit hindurch (etwa eine Minute lang) an seinem Handgriffe in die Luft, und liest dann ab. Wir müssen hier noch bemerken, daß bei einem und demselben Procentgehalte der Grubenwetter an Kohlenwasserstoffgas die Diffusion des letzteren durch das Diaphragma eines und desselben Instrumentes in verschiedenen Gruben eine verschiedene Zeitdauer beansprucht. Die Ursache dieser Erscheinung ist bis jetzt noch nicht ergründet worden, doch ist Ansell mit speciellen Untersuchungen über diesen Gegenstand beschäftigt. Diese Zeitdauer schwankt zwischen 45 und 60 Secunden; in einer und derselben Grube aber bleibt sie constant, so daß, wenn sie einmal bestimmt worden, eine Wiederholung der Beobachtung nicht nöthig ist. Daß diese auffällige Erscheinung auf einer dem Gase eigenthümlichen Eigenschaft beruht, wird durch die Thatsache bewiesen, daß Wetter mit einer Beimischung von 10 Procent Grubengas auf einer Grube bisweilen mit weit größerer Heftigkeit explodiren, als Wetter mit demselben Procentgehalt an Kohlenwasserstoff auf einer anderen Grube. Die Steiger auf den englischen Kohlenbergwerken bezeichnen die erstere Art von Wettern als „scharfe,“ und die letztere als „träge“ oder „matte“ Gase. Man kann diesen Unterschied ganz deutlich wahrnehmen, wenn man in einer Atmosphäre von solchen Wettern die Sicherheitslampe einige Zeit lang genau beobachtet. Zur Herbeiführung eines guten, kräftigen Wetterwechsels in einer Grube muß derselben fortwährend so viel frische atmosphärische Luft zugeführt werden, daß eine selbst ganz plötzliche Anhäufung von schlagenden Wettern sich rasch bis gehörig unter den Explosionspunkt verdünnen kann. Ein Wetterwechsel, welcher nur für gewöhnliche Zustände des Abbaufeldes hinreicht, ist als durchaus ungenügend zu betrachten. (Es mag hier noch die Bemerkung stattfinden, daß sämmtliche Ansell'sche Apparate von den HHrn. Marratt und Short, King William-street, London, in bester Qualität angefertigt werden.) H.