Davy-Lampe mit Flammsieb

Humphry Davy und Michael Faraday erkannten um 1816, dass ein hochexplosives Methan-Luft-Gemisch sich in engen Röhren mit weniger als 3,5 mm Durchmesser nicht mehr entzündet.

Ein Drahtnetz oder Sieb mit ausreichend feiner Maschung um die Flamme (Flammsieb) nutzt diesen Effekt aus, die gute Wärmeleitung des Metalls senkt die Temperatur des brennenden Gases schnell unter die Zündtemperatur (siehe auch Grenzspaltweite), was eine Entzündung einer explosionsfähigen Atmosphäre außerhalb der Lampe verhindert, jedoch den Austausch von Luftsauerstoff und Abgasen erlaubt.

Dieses Prinzip hat einen wichtigen Nebeneffekt: Das mit der Luft eindringende Methangas wird innerhalb des Geflechts durch die höhere Temperatur entzündet. Dadurch kommt es zu einer charakteristischen bläulichen Aureole – einem blauen „Hütchen“ auf der Flamme –, anhand deren Höhe der Bergmann den Methangehalt der Wetter abschätzen kann. Die Aureolen warnen so den Bergmann vor dem brennbaren Gas.

Clanny-Lampe mit Glaszylinder

Der große Nachteil der Davy-Lampe, die schlechte Lichtausbeute, die sich durch die Verschmutzung des Drahtkorbes mit sich daran absetzendem Ruß im Laufe der Schicht noch weiter verschlechterte, wurde 1839 durch William Reid Clanny behoben. Er verbesserte die Davysche Sicherheitslampe, indem er den unteren Teil des Drahtkorbes durch einen Glaszylinder ersetzte. Die beiden Stirnflächen dieses Zylinders wurden parallelgeschliffen und durch Dichtringe gegenüber den Wettern abgedichtet.

Die Clanny-Lampe konnte sich jedoch nur schwer durchsetzen, weil man ständig fürchtete, der Glaszylinder könnte durch die Hitze der Flamme platzen. Diese Gefahr wurde erst Jahre später durch das feuerfeste Jenaer Glas gebannt.

Bei Sonderausführungen der Lampe trägt der Glaszylinder Markierungsringe mit %-Methan-Angabe.

Benzin-Sicherheitsgrubenlampe

Entscheidende Verbesserungen gelangen Carl Wolf aus Zwickau. Er ließ 1884 eine Lampe mit Benzinbrand patentieren, die heller brannte und auch nicht rußte. Endlich hatte der Kohlebergmann ein sicheres und ausreichend helles Geleucht zur Verfügung.

Die zweite Neuerung Wolfs war die Innenzündvorrichtung, so dass der Bergmann die Lampe im Falle des Erlöschens vor Ort selbst wieder entzünden konnte, ohne dabei sich und seine Kameraden (Kumpel) zu gefährden. Außerdem entwickelte Wolf den sogenannten Magnetverschluss. Dies war ein federbetätigter Ankerverschluss, der nur mit einem Magneten geöffnet werden konnte, damit der Bergmann unter Tage bei Störungen die Lampe nicht selbst manipulieren und dadurch eine Explosion herbeiführen konnte.

Mit diesen Innovationen trat die Lampe ihren Siegeszug in den kohlefördernden Ländern der Welt an. Die Firma Friemann & Wolf in Zwickau avancierte in kurzer Zeit zum größten Grubenlampenhersteller der Welt.

Handlampen

Handlampen waren die ersten massenhaft verwendeten Grubenlampen. Sie sind sehr massiv ausgeführt und wiegen bis zu 5,5 kg. Eine typische Handlampe besteht aus einem zylindrischen Unterteil, in dem sich der Akku befindet und dem mit (meist vier) Gestellstäben versehenen Oberteil. Unter- und Oberteil werden miteinander verschraubt. Die Gestellstäbe schützen die Glasglocke, die kugel- oder halbkugelförmig ist und innen eine Riffelung aufweist, um blend- und schattenfreies Licht zu erzeugen. Die Lampe wird durch Drehung des Oberteiles ein- und ausgeschaltet. Die Gestellstäbe halten das Dach, an dem mit einer drehbaren Öse ein Haken befestigt ist.

Kopflampen

Die ersten Kopf- (oder Mützen-) lampen bestanden aus einem am Lampenriemen zu tragenden Akkukasten, der durch das Lampenkabel mit dem Kopfstück verbunden ist. An dieser grundsätzlichen Bauweise hat sich bis ins 21. Jahrhundert nichts geändert. Der Akku bestand entweder aus zwei oder drei Zellen, die eine Spannung von 2,4 bzw. 3,6 V abgaben. Bei einem Gewicht von ca. 2,5 kg war eine Leuchtdauer von 13 Stunden möglich. Der Bergmann hatte nun die Hände frei, und der Strahl der Lampe fiel immer dahin, wohin sich der Blick richtete. Die Kopflampen brauchten lange, um sich flächendeckend gegen die Handlampen durchzusetzen. Gegenargumente waren das gerichtete Licht, das eine scharfe Hell-/Dunkelgrenze erzeugte, die höheren Kosten und die geringere Robustheit gegenüber den herkömmlichen Handlampen. Im Laufe der Kopflampenentwicklung wurden die Blechakkukästen und -kopfstücke durch solche aus Kunststoff ersetzt, und der Schalter wanderte vom Akku an das Kopfstück. Das Gewicht sank bis auf rund 2 kg und es wurden Zweifadenglühbirnen eingesetzt mit einem Haupt- und einem Neben- oder Notlicht. Ein Sonderweg war die HLE 7 der Firma CEAG, die hauptsächlich durch das THW, die Bundeswehr und die Feuerwehren eingesetzt wurde. Diese Lampe hatte Trockenakkus und ein integriertes Ladegerät. Deshalb hatte sie eine geringere Akkukapazität als normale Grubenlampen und wurde mit einer schwächeren Glühbirne versehen, um die geforderte Leuchtdauer von mindestens 8 Stunden zu erreichen.

Das Ende der Entwicklung klassischer Kopflampen markierte der Einsatz von Halogenglühbirnen. Diese Lampen hatten dann eine zweite Glühbirne als Nebenlicht.

Der aktuelle Trend geht zu Kopflampen mit Hochleistungs-LED-Technik und wartungsfreien Lithium-Ionen-Akkumulatoren, die nochmals eine wesentliche Gewichts- und Größenreduktion möglich machen. Durch die geringe Stromaufnahme der LEDs ist es möglich, den Akku mit ins Kopfstück zu integrieren, sodass der Akkukasten und das Lampenkabel entfallen.

Einsatz bei der Feuerwehr

Im Sprachgebrauch der Feuerwehren wird die Kopflampe als Kopfscheinwerfer bezeichnet. Kopfscheinwerfer der Feuerwehr müssen eine ATEX-Zulassung haben, das heißt, nicht nur schlagwetter-, sondern auch explosionsgeschützt sein. Da Feuerwehrhelme nicht, wie Bergbauhelme, über eine Halterung für das Kopfstück verfügen, wird der Lampenkörper mit dem Helmband am Feuerwehrhelm befestigt, der Batteriekasten an der Schutzkleidung oder am Feuerwehrhaltegurt.

Der Kopfscheinwerfer kann – wenn nicht am Helm befestigt – mit roten oder grünen Vorsteckscheiben zum Geben von Sicht- und Führungszeichen benutzt werden.

Beraubescheinwerfer

Eine besondere Art der Grubenlampe ist der Beraubescheinwerfer. Um die Sicherheit der Bergleute zu gewährleisten, muss die Decke (der Bergmann spricht von der Firste) des Grubenbaus auf lose Schollen (Schalen) überprüft werden, um dem gefährlichen Steinfall vorzubeugen. Zur Ausleuchtung, insbesondere großer Höhen, wird eine hohe Lichtleistung benötigt. Beraubescheinwerfer haben eine deutlich höhere Leistung als normale Grubenlampen.