가스 랜턴

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배경

가스 랜턴은 바람과 비로부터 내용물을 보호하면서 밝고 효율적인 빛을 공급하는 경량의 휴대용 장치입니다. 시골 거주자와 야외 활동가는 모두 약 100년 동안 현대식 가스 랜턴의 변형에 의존하여 낮 시간이 지나도 헛간, 오두막, 캠핑장 및 숲이 우거진 길에 접근할 수 있게 되었습니다.

이 스타일의 랜턴은 열에 의해 생성되는 빛에 의존하는 백열 원리로 작동하기 때문에 조상보다 더 실용적입니다. 가스 랜턴의 가열된 맨틀은 기름 램프의 불꽃보다 훨씬 더 많은 빛을 방출하므로 더 넓은 지역에서 더 나은 가시성을 제공합니다. 맨틀은 화학적으로 포화된 직물 껍질로, 랜턴의 불꽃으로 가열될 때 최대 300 촛불 또는 대략 300와트 전구에 해당하는 강력한 백색광원이 됩니다.

연혁

셀 수 없이 많은 세월 동안 화염은 인류가 통제할 수 있는 유일한 광원이었습니다. 로마 시대로 거슬러 올라가는 초기 도자기 램프는 심지와 주둥이에 식물성 기름을 공급하는 튜브가 있는 토기 냄비에 불과했습니다. 수세기 동안 개발은 효율성을 높이기 위해 다양한 연료와 심지 재료를 사용하여 램프의 잠재력을 마스터하려고 시도했지만 과학자와 발명가가 조명 품질을 크게 개선하기 시작한 것은 19세기가 되어서였습니다.

1830년대에는 연료유를 버너로 밀어 넣는 압력 메커니즘을 사용하여 휴대용 램프가 개발되었습니다. 이 개념은 1885년 최초의 내구성 있는 작업용 맨틀의 도착과 함께 지난 100년 동안 사용된 현대적인 스타일의 휴대용 랜턴으로 이어졌습니다.

오스트리아의 화학자 Carl Auer von Welsbach는 현대 토륨 맨틀을 발명한 것으로 알려져 있습니다. 희토류 금속에 대한 연구를 통해 Auer von Welsbach는 특정 산화물이 가열될 때 백열광을 방출한다는 것을 발견했습니다. 원래 Welsbach 맨틀은 마그네슘과 란탄 산화물이 함침된 느슨하게 짠 실크 직물의 형태로 제공되었습니다. 6년 후, 그는 거의 6,000°F(3,300°C)의 녹는점을 가진 은백색 금속인 99% 토륨으로 구성된 혼합물에 정착했습니다. 엄청난 열을 견딜 수 있는 이 능력 덕분에 더 높은 수준의 밝은 백색광을 방출할 수 있었습니다. 역사가들은 이 분야에서 Auer von Welsbach의 발전이 부분적으로는 발달의 긴박감에 의해 주도되었다고 지적합니다. 그의 작업은 백열전구의 작업과 직접적인 경쟁 관계에 있었습니다.

신뢰할 수 있는 전기 서비스가 도시 지역 외부에 도달하고 시골 가정과 직장에서 사용 가능한 조명에 대한 수요가 급증하기까지는 수십 년이 걸릴 것입니다. 현대 랜턴의 선구자는 코네티컷에 기반을 둔 Edward Miller Company에서 제조한 효율적인 램프로 알려져 있습니다. 휴대용 Efficient Lamp는 압력 시스템을 사용하여 가솔린을 기화시키고 공기와 혼합한 다음 버너에서 점화하여 맨틀을 가열했습니다. 1900년, 시간제 타자기 판매원 W. C. Coleman은 앨라배마 약국 창가에 있는 이피션트 램프(Efficient Lamp)를 우연히 발견했습니다. 램프의 강도에 매료된 Coleman은 램프의 소유자를 찾아 즉시 제품을 직접 판매하기 시작했습니다. 2년 후, 그는 디자인에 대한 권리를 구입하고 일부를 개선하여 Coleman Arc Lamp로 이름을 변경했습니다. 다음 10년 동안 Coleman과 Western Lighting Company(현재 Aladdin)를 비롯한 여러 경쟁업체에서 압력 맨틀 램프의 변형이 등장했습니다. 이 회사의 설립자는 "Practicus"라고 불리는 독일 등유 맨틀 버너에서 유사하게 영감을 받았습니다.

1914년에 소개된 Coleman Arc Lantern은 휴대용 가스 랜턴 모델의 첫 번째 모델이었습니다. 직경 100피트(30m)의 원을 밝힐 수 있는 아크 랜턴은 바람, 비, 호기심 많은 곤충을 막아주는 보호 금속 후드가 특징이었습니다. 손잡이(손잡이)와 튼튼한 모양 덕분에 아크 랜턴을 쉽게 운반하거나 나뭇가지나 서까래에 매달거나 땅에 놓을 수 있습니다.

아크 랜턴의 개정판은 향후 53년 동안 계속 생산될 예정이었습니다. 1920년대의 초기 개선으로 발전기를 예열할 필요가 없는 "Instant-Lite Lanterns"가 도입되었습니다. 이전 모델에서는 발전기가 연료를 기화시키기 전에 수동으로 가열해야 했습니다. 이것은 성냥이나 불타는 펠트(보통 연료에 적셔진) 조각을 그것에 대항하는 것과 관련이 있습니다. 이후의 혁신은 등유, 휘발유, 벤젠, 휘발유 또는 파라핀을 태울 다중 연료 랜턴을 가져왔습니다. 제2차 세계 대전 이후 야금술의 발전으로 부식되지 않는 강철 샘 또는 연료 탱크가 탄생했습니다. 내열 유리의 개발 및 사용은 또한 중요한 설계 문제를 해결했습니다. 뜨거운 유리 구체는 차가운 비를 맞으면 부서지는 경향이 있습니다.

수년에 걸친 개선으로 전통적인 랜턴이 더 밝고 휴대가 간편하며 사용이 간편해졌습니다. 최신 전기 시동 모델에는 더 이상 일치가 필요하지 않습니다. 프로판 병 연료는 이제 수동으로 압력을 가할 필요가 없습니다. 그러나 이러한 변경 사항을 고려하더라도 휴대용 랜턴의 단순한 디자인은 금세기 초반부터 본질적으로 변경되지 않았습니다.

원자재

고급 강철은 랜턴 구성 요소의 대부분을 구성합니다. 인공 호흡기 후드와 분수는 일반적으로 인발 품질입니다. 즉, 강철은 유연하고 깊은 프레스의 압력에도 깨지지 않습니다. 다양한 황동 합금이 연료 공급 시스템의 부품을 만드는 데 사용됩니다. 각 부품에 사용되는 등급은 특정 부품이 견뎌야 하는 열의 양에 따라 다릅니다. 다른 강철 합금은 보석금, 칼라, 압력 및 점화 시스템과 같은 더 작은 부품에 사용됩니다. 최근 모델의 스탠딩 베이스와 컨트롤 노브는 성형 플라스틱 또는 고무로 만들어졌습니다.

일부 글로브는 금속 메쉬로 만들어지지만 내열 붕규산 유리는 여전히 글로브 생산에 가장 널리 사용되는 재료입니다. 종종 브랜드 이름 Pyrex로 판매되는 유리는 규사와 산화붕소의 조합으로 형성됩니다.

맨틀은 다양한 화학 물질로 포화된 실크 또는 레이온 메쉬로 구성됩니다. 토륨은 여전히 ​​일반적으로 사용되지만 종종 비판을 받습니다. 약간의 방사능을 지닌 토륨의 응용 분야에는 핵무기 제조가 포함됩니다. 안전 문제에 대한 응답으로 미국 제조업체는 이제 더 비싸지만 비방사성 원소인 이트륨을 대체하여 더 노란빛을 띠고 있습니다.

디자인

현대적인 디자인은 다양한 요구에 맞게 조정됩니다. 지난 수십 년간의 내구성이 뛰어난 표준 랜턴이 여전히 시장에 열광하고 있지만, 디자인 엔지니어는 이제 새 모델 개발에서 편의성, 유용성, 심지어는 외관상의 문제까지 고려합니다. 진지한 캠퍼와 등반가를 위해 작고 가벼운 랜턴 클래스를 사용할 수 있습니다. 광 출력은 최소화되지만 이 경우 소비자의 관심사는 휴대성입니다. 그러나 표준 용도의 경우 설계 경쟁자는 더 높은 등급의 강철, 더 나은 연료 효율성 및 더 단단한 쉘로 실험합니다. 전 세계의 금속 케이지, 자가 측정 압력 펌프, 전기 점화 및 미끄럼 방지 고무 베이스와 같은 기능은 가스 랜턴의 새로운 생산 표준의 한 측면이 되고 있습니다. 맨틀 자체도 모양, 재료 및 크기가 개선되었습니다.

제조
프로세스

강철 부품 제작

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1 쇳물을 형성하기 위해 철광석은 석탄을 진공에서 가열할 때 생성되는 탄소가 풍부한 물질인 코크스와 함께 녹습니다. 합금에 따라 알루미늄, 망간, 티타늄 및 지르코늄과 같은 다른 금속도 도입될 수 있습니다. 강은 냉각 후 고압 롤러 사이에서 판상으로 성형되어 제조 공장으로 공급됩니다.

이중 맨틀 프로판 랜턴.

2 거기에서 금속 프레스가 강철을 적절한 부분으로 성형합니다. 그러나 이 프로세스가 완전히 기계화되지는 않았습니다. 프레스에서 프레스로 강철을 이동하려면 다단계 수동 작업이 필요합니다.

강철 에나멜 처리

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3 이것은 일반적으로 랜턴에 고유한 색상을 부여하는 데 사용되는 수성 공정인 "e-dip"을 통해 수행됩니다. 강철 구성 요소는 세척되고 대형 컨베이어에 수동으로 설정됩니다. 그런 다음 이러한 부품에 전하가 전달되어 침지 시 페인트의 두께를 결정하고 균일한 코팅을 보장합니다.

4 프라이머, 페인트 및 탑코트 딥 후 부품을 베이킹 건조합니다. 그러나 e-dipping은 비용이 많이 들기 때문에 더 작은 구성 요소는 종종 자동 페인트 분무기로 에나멜 처리됩니다. 이것은 정전기가 물체에 페인트를 끌어당겨 과도한 스프레이와 공기 중 독소를 최소화하는 과정입니다. 이 방법에는 상당한 양의 수작업이 포함되며, 법랑질을 하기 전에 부품을 후크에 걸어야 합니다.

플라스틱 부품 만들기

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5 손잡이와 단추와 같은 작은 플라스틱 조각은 종종 외부 공급업체에서 만듭니다. 이러한 물체를 형성하기 위해 플라스틱 펠릿이 사출 성형기의 호퍼에 추가됩니다. 플라스틱이 녹고 유압 나사가 노즐을 통해 물질을 밀어 넣고 미리 성형된 금형에 주입하고 압력을 가한 다음 냉각합니다. 공장 직원은 완성된 부품을 운송하지만 프로세스는 완전히 자동화되어 있습니다.

지구본 만들기

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6 글로브 생산에는 일반적으로 6개의 금형이 있는 다중 캐비티 수평 휠이 포함됩니다. 뜨거운 붕규산 유리를 튜브 형태로 피더 노즐에서 휠로 밀어 넣습니다. 그런 다음 압축 공기 층을 금형에 불어넣고 바퀴를 회전시켜 구형을 형성합니다. 유리 가장자리는 자동으로 가열되고 유리는 식도록 그대로 둡니다.

맨틀 만들기

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7 실크 또는 합성 끈은 공급업체에서 공장으로 배송되며 나머지 생산은 자체적으로 이루어집니다. 맨틀의 섬세함은 재봉 기계의 도움으로 "양말"을 손으로 만들어야 하며, 프로세스를 보다 효율적으로 이동시키기 위해 일부 자동화 컨베이어 시스템이 사용됩니다.

8 공장 직원은 자동화된 화학 약품 침지를 준비하기 위해 미완성 맨틀을 걸어 놓습니다. 화학적 함침 공정은 다양하며 일반적으로 맨틀 제조업체가 영업 비밀로 간주합니다.

조립

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9 메인 컨베이어 라인에서 랜턴이 완전히 조립되기 전에 하위 조립이라는 프로세스가 더 작은 부품을 모아 더 큰 시스템으로 연결합니다. 주 조립에는 3~4명의 인력이 있는 4면 컨베이어인 "사각 라인"이 포함됩니다. 연료 및 압력 시스템과 같은 사전 조립 부품은 분수에 나사로 고정됩니다. 라인을 따라 작업자는 너트와 나사를 사용하여 칼라를 장착하고 글로브, 인공호흡기 및 베일을 부착하는 최종 조립 단계를 완료합니다.

품질 관리

구매자들이 랜턴에서 일관되게 찾는 특징은 내구성입니다. 이러한 제품은 수십 년 동안 문제 없이 사용할 수 있을 것으로 예상됩니다. 이러한 표준 때문에 모든 단계에서 육안 및 기계적 검사가 필요합니다. 설계 프로세스 중에 사내 품질 보증 팀은 각 제품에 대한 개별 사양을 형성하기 위해 브레인스토밍하고 문제를 해결합니다. 여기에는 재료의 필수 등급 수준, 검사 프로토콜, 기계 압력 및 온도 관리가 포함됩니다. 제조업체는 또한 정부 규정을 준수해야 합니다. 이러한 표준에는 직업 안전, 배기 가스, 잠재적으로 휘발성 연료가 포함된 제품의 운송 및 포장과 관련된 표준이 포함됩니다.

부산물/폐기물

가스 랜턴의 제조로 인한 부산물이 없습니다. 대부분의 생산 자재를 재사용할 수 있기 때문에 폐기물이 최소화됩니다. 맨틀에 사용되는 이트륨은 상당히 비싸기 때문에 효율성을 위해 보존 및 재활용됩니다. 금속 합금은 가능한 한 많이 재활용되지만 스크랩은 산업 잔류물의 한 예를 구성합니다. 유해 폐기물의 유일한 예는 법랑 공정에서 형성되는 VOC(휘발성 유기 화합물)입니다. 그러나 이 단계에서 사용되는 기술은 VOC 수준을 최소로 유지하고 가능한 한 정부 한계 미만으로 유지하도록 설계되었습니다.

미래

새로운 기술을 사용할 수 있게 되면 연구 및 개발 팀에서 이러한 옵션을 엔지니어링 및 설계 직원에게 제시하고 이들은 이를 제품에 통합할지 여부를 결정합니다. 그러나 가스 랜턴은 단순한 디자인으로 인해 급격한 변화에 덜 취약합니다. 대체 광원을 사용하는 랜턴은 배터리, 전기 및 태양열 발전을 사용하여 널리 판매되지만 가스 랜턴의 소박하고 실용적인 매력은 제품이 주요 시스템 점검을 거치지 않도록 할 것입니다. 그럼에도 불구하고 재료에 대한 새로운 가능성과 작동 용이성은 항상 중요한 우선 순위입니다.

자세히 알아보기

도서

홉슨, 앤서니. 우리 세상을 밝히는 등불, 2권. 뉴욕:Golden Hill Press, 1997.

기타

"백열 맨틀 압력 램프의 간략한 역사." 압력 램프 무제한 웹 페이지. 1998. 2001년 12월. .

Coleman Company, Inc. Coleman 램프 및 랜턴 사용의 간략한 역사. 팜플렛, 1980.

"칼 아우어 폰 벨스바흐 박사:초상화." 아우어 폰 벨스바흐 박물관 웹 페이지. 2001년 12월. .

"더 나은 랜턴을 위해 - 붕사." Corning 유리 박물관 웹 페이지. 2001년 12월. .

캔자스 주 위치타 소재 Coleman Company의 수석 엔지니어 Richard Long과의 구두 인터뷰. 2001년 12월.

케이트 크레취만