Kvicksilverlagring: Skillnad mellan sidversioner

Från fyrwiki
Hoppa till navigering Hoppa till sök
Ingen redigeringssammanfattning
Ingen redigeringssammanfattning
(2 mellanliggande sidversioner av samma användare visas inte)
Rad 1: Rad 1:
'''kvicksilverlagring''' är en form av lågfriktionslagring som användes för större fyrlinser. [[Lins]]en bärs upp likt en båt som flyter på vatten. Denna typ av lagring användes i Sverige och andra länder till nyligen i en del fyrar med tunga linssystem. De blev därmed lättare att driva runt, ljudlöst och '''nästan helt utan friktion!'''
'''kvicksilverlagring''' är en lågfriktionslagring använd för fyrlinser. Linsen flyter likt en båt. Den drevs runt nästan utan friktion! Denna typ av lagring användes i Sverige och i andra länder för tyngre linser.


Kvicksilverlagring nådde marknaden i slutet av 1800-talet och fick stort genomslag i ”alla” världens fyrväsenden. Den medgav skapandet av nya [[fyrkaraktär]]er och nya konstruktioner av linser. De var en nödvändighet för fortsatt utbyggnad av kusternas upplysning. Nylig utveckling av alternativ teknik och fokus på hälsa och miljö har gjort att kvicksilverlagringen ersätts.  
Kvicksilverlagring nådde marknaden på 1890-talet och fick stort genomslag i ”alla” fyrväsenden. Den medgav skapandet av nya linskonstruktioner och nya fyrkaraktärer, något som var nödvändigt för fortsatt utbyggnad av kusternas upplysning. Nylig utveckling av alternativ teknik och fokus på hälsa och miljö har gjort att kvicksilverlagringen ersätts.  




Rad 9: Rad 9:
[[Fil:Kompassros ritad.jpg|45 px|border|länk=navigation]]
[[Fil:Kompassros ritad.jpg|45 px|border|länk=navigation]]


[[Fil:LinsMedHjulLeifE.jpg|thumb|230px|Linsen till fyren Tarbatt konstruerades av David Alan Stevenson. Foto L Elsby ]]
[[Fil:LinsMedHjulLeifE.jpg|thumb|250px|Linsen till fyren Tarbatt konstruerades av David Alan Stevenson. Foto L Elsby ]]
[[Fil:HjulUnderLinsLeifE.jpg|thumb|230px| Den roterande massan bärs upp av små hjul. Foto L Elsby]]  
[[Fil:HjulUnderLinsLeifE.jpg|thumb|250px| Den roterande massan bärs upp av små hjul. Foto L Elsby]]  
[[Fil:KorradIALA.jpg|thumb|230px|På vänstra delen av figuren ses linsens roterande massa bäras upp av små hjul. På den högra flyter linsen på kvicksilver i en dito lagring. Ursprung IALA. Bearbetning L Elsby]]
[[Fil:KorradIALA.jpg|thumb|250px|På vänstra delen av figuren ses linsens roterande massa bäras upp av små hjul. På den högra flyter linsen på kvicksilver i en dito lagring. Ursprung IALA. Bearbetning L Elsby]]
[[Fil:MercuryFloatPriciple.jpg|thumb|230px| Principen för kvicksilverlagring. Figur L Elsby]]
[[Fil:Kullen fyrlins.jpg|thumb|250px|[[Kullen]]s kvicksilverlagrade [[lins]] av 1:a ordningen. Leveransfoto BBT, Paris. Arkiv Sjöfartsverket]]
[[Fil:Kullen fyrlins.jpg|thumb|230px|[[Kullen]]s kvicksilverlagrade [[lins]] av 1:a ordningen. Leveransfoto BBT, Paris. Arkiv Sjöfartsverket]]


[[Fil:BiformLins.jpg|thumb|230px|Bi-formlins är en lins i två våningar. Fanns bland annat på finska fyren [[Yttergrund]]. [[Barbier]] BBT Arkiv World Lighthouse Society]]
[[Fil:BiformLins.jpg|thumb|230px|Bi-formlins är en lins i två våningar. Fanns bland annat på finska fyren [[Yttergrund]]. [[Barbier]] BBT Arkiv World Lighthouse Society]]
Rad 19: Rad 18:
== Varför kvicksilverlagring ==
== Varför kvicksilverlagring ==


De sjöfarande använder fyrar för att bestämma sin position och för att korrigera kurs och fart. Med den på 1800-talet ökade fartygstrafiken, förutom med segelfartyg nu även med de snabbare ångfartygen, uppstod behovet av ha det tätare mellan fyrarna, dvs ett större antal fyrar behövdes. För att kunna skilja dem åt i nattens mörker ökade som följd av detta även behovet av antalet möjliga [[fyrkaraktär]]er. Vad som stod till buds var [[fast sken]] eller någon form av [[blänk]]. Blänken alstrades antingen med [[omgående]] spegel- eller linsfyrar. För båda typerna användes [[urverk]] och [[lod]] för att driva dem runt. Det var vad som fanns att tillgå.  
Sjöfarande använder fyrar för bestämning av sitt läge och för korrektion av kurs och fart. Med den ökande fartygstrafiken på 1800-talet behövdes fler fyrar. För att kunna skilja dem åt i nattens mörker behövdes fler fyrkaraktärer. Vad som stod till buds var fast sken eller någon form av blänk. Blänken alstrades antingen med omgående spegel- eller linsfyrar. Det var vad som fanns.  


Exempelvis [[Kullen]]s fyr hade år 1843 en apparat med en omloppstid av 8 minuter som gav ”[[blänk]]ar vardera av omkring 1/2 minuts varaktighet och med 1 1/2 minuts långa mörka mellantider”. Ljuset på [[Fårö]] hade 1846 en omloppstid av 8 minuter ”varunder fyren visar 4 starka sken, vardera av omkring 1/2 minuts varaktighet, med mörka mellantider av omkring 1 1/2 minut.” [[Hoburg]] hade 1845 en omloppstid av 8 minuter och gav ”1 blänk à 30 sekunder var annan minut.” Med så långa uppehåll mellan blänken var det svårt att bestämma sitt läge.  
Exempelvis [[Kullen]]s fyr hade år 1843 en apparat med en omloppstid av 8 minuter som gav ”blänkar vardera av omkring 1/2 minuts varaktighet och med 1 1/2 minuts långa mörka mellantider”. Ljuset på [[Fårö]] hade 1846 en omloppstid av 8 minuter ”varunder fyren visar 4 starka sken, vardera av omkring 1/2 minuts varaktighet, med mörka mellantider av omkring 1 1/2 minut.” [[Hoburg]] hade 1845 en omloppstid av 8 minuter och gav ”1 blänk à 30 sekunder var annan minut.” Fyren ”försvann” alltså regelbundet för den sjöfarandes åsyn i minutlånga pauser.  


För att alstra fyrljuset användes på den tiden en brinnande låga. Ju större, desto kraftigare ljus. Samtidigt blev strålningen av värme högre. Då behövdes ett större ”säkerhetsavstånd” till glaset i linsen. Alltså, för att få större [[lysvidd]] krävdes inte bara en kraftigare låga utan också en större [[lins]]. Större betyder tyngre. En lins av 1:a [[ordning]]en är en "maffig pjäs". Exempelvis har [[Kullen]] en [[omgående]] lins som väger 6 ton.  
För fyrljuset användes en brinnande låga. Ju större, desto kraftigare ljus. Samtidigt bildades mer värme. Då behövdes ett större ”säkerhetsavstånd” till linsen. Alltså, för att få större lysvidd krävdes inte bara en kraftigare låga utan också en större lins. Större betyder tyngre. En lins av 1:a ordningen är en "maffig pjäs". Exempelvis har Kullen en omgående lins som väger totalt 6 ton.  


För att lagra en lins så att den kan rotera har man ett par alternativ:
För att lagra en lins så att den kan rotera har man ett par alternativ:  
:- glidlager
:- glidlager
:- små ”hjul”
:- små ”hjul”
Rad 31: Rad 30:
:- och kvicksilverlagringen
:- och kvicksilverlagringen


Glidlager för en lins på några ton medförde en alldeles för hög friktion. Kullager / rull-lager kunde vid denna tid bära en mindre lins men hade ännu inte utvecklats för att bära upp en stor tung lins. På mitten av 1800-talet lagrades en tyngre lins på ett antal små "hjul" som placerats under linsen. Det var vad som fanns och som kom till användning. De löpte på en "bana" runt linspelaren. hjulen vilade vikten av linsen. Kraften för driften överfördes från ett tungt lod via ett kraftigt urverk.  
Glidlager för en lins på några ton medförde en alldeles för hög friktion. Kullager / rull-lager kunde vid denna tid bara bära en mindre lins. På mitten av 1800-talet lagrades en tyngre lins på ett antal små "hjul" som placerats under linsen. De löpte på en "bana" runt linspelaren. Linsens vikt vilade på hjulen. Kraften för driften överfördes från ett tungt lod via ett kraftigt urverk.


Man kan uttrycka det som så, att det var fyrvaktarens händer som drev linsen runt. Slit och släp. Denne vevade ju upp lodet som sedan magasinerade och matade ut kraften. Men det var inte bara fyrvaktaren som belastades, utan på den tiden värre, även urverket, som trots smörjning utsattes för ett stort slitage och fick en begränsad livslängd. Det betydde att det med jämna mellanrum behövde ersättas. Och en sådan kostnad, det kändes "surt" för Fyrväsendets ledning.  
Egentligen var det fyrvaktaren som drev linsen runt. Slit och släp. Denne vevade ju upp lodet, som sedan magasinerade och matade ut kraften. Men det var inte bara fyrvaktaren som belastades. Med stor lins krävdes kraftigare urverk. Med högre rotationshastighet krävdes större lod och ett ännu kraftigare urverk. Trots smörjning utsattes det för ett stort slitage.  


Utvecklingen av kvicksilverlagring löste dessa problem. För fyrar som [[Kullen]] och [[Hoburg]] kunde man nu åstadkomma ett varv, inte på 8 minuter, utan på 15 sekunder. Ett fantastiskt framsteg! Det gav en blixt var 5:e sekund.  
Utvecklingen av kvicksilverlagring löste många problem. För fyrar som Kullen och Hoburg kunde man nu åstadkomma ett varv, inte på 8 minuter, utan på 15 sekunder! Ett fantastiskt framsteg! Det gav en blixt var 5:e sekund. Och det nästan helt utan friktion! För att "starta" en sådan lins krävdes bara kraften av ett lillfinger och linsen fortsatte att rotera en minut om drivningen kopplats bort. Fantastiskt det också!!  
 
Och det nästan helt utan friktion. För att "starta" en sådan lins krävdes bara kraften av ett lillfinger och linsen fortsatte att rotera en minut efter att drivningen kopplats bort. Fantastiskt det också!  


== Princip ==
== Princip ==


Principen för kvicksilverlagring är ganska enkel. Konstruktionen består av tre delar: en ”gryta”, en flottör och en tillräcklig mängd kvicksilver för att hålla det hela flytande. På flottören vilar linsens hela tyngd.
[[Fil:KvicksilerLagringRitad4.jpg|500px|border]]
 
* Grytan tillverkas i gjutjärn och har en cirkulär urholkning. Den får sina yttre och inre mått justerade genom svarvning.
 
* Flottören påminner om en rund frälsarkrans. Flottören tillverkas även den i gjutjärn och får även den sin form genom svarvning.
 
* Spalten dem emellan, avståndet i sidled mellan flottör och gryta, är relativt liten, cirka 2 – 4 millimeter. Det är detta utrymme som fylls med kvicksilver. Det görs i en sådan mängd att flottörens underkant just lyfter några millimeter från grytans botten. Rätt dimensionerad skall då kvicksilvret ha stigit inte mer än till grytans halva inre höjd. För att bära upp en lins på 6 ton ”räcker” det med cirka 20 liter.  


* Flottör och gryta omges av ett ”lock”, som vid underhåll kan förskjutas i höjdled. Lockets primära funktion är att hindra damm, smuts och ”havsångor” att tränga in.
Principen för kvicksilverlagring. Figur L Elsby


I förstone kan det tyckas märkligt att 20 liter vätska kan lyfta flera ton. Men tänk på Archimedes princip: den undanträngda vätskan väger lika mycket som vikten hos den nedsänkta kroppen. Och i detta fall är vätskan 13,6 gånger så ”tung” som vatten. Det blir då 272 kg. Men det är ju inte alls lika mycket som linsens tyngd. Hur kan det lyfta flera ton? Det måste finnas en ”hävstång”. Och det gör det. Genom att grytans inre diameter bara är något större än flottören bildas en smal spalt där vätskan stiger upp tills flottören lyfter från botten. Och det är den höjden som bildar kroppens nedsänkta djup. Det gånger flottörens yta ger volymen för den undanträngda vätskan och därmed dess vikt.  I och med att spalten är smal har den inte så stor volym. Därför räcker det med en ”liten” volym vätska för att lyfta en stor tyngd. Det är ju smart uträknat!
Principen för kvicksilverlagring är enkel. Konstruktionen består av tre delar: en ”gryta”, en flottör och en tillräcklig mängd kvicksilver. På flottören vilar linsen.  
* Grytan tillverkas i gjutjärn och har en cirkulär urgröpning.  
* Den ihåliga flottören påminner om en rund frälsarkrans och tillverkas i gjutjärn.  
* Ytorna på gryta och flottör bearbetas i en svarv. Passningen mellan flottör och gryta är ganska liten, cirka 2 – 4 millimeter. Det är detta utrymme, plus lite mer, som fylls med kvicksilver.  
* Flottör och gryta täcks av ett ”lock”, som hindrar damm, smuts och ”havsångor” att tränga in.  


Det fantastiska med kvicksilverlagringen är den låga friktionen och att den är nästan helt ljudlös. Det är bara det svaga surret från drivanordningen som hörs.  
I förstone kan det tyckas märkligt att 20 liter vätska kan lyfta flera ton. Archimedes princip säger att den undanträngda vätskan väger lika mycket som vikten av den nedsänkta kroppen. Och i detta fall är vätskan 13,6 gånger ”tyngre” än vatten. Då blir 20 liter 272 kg. Men hur kan den ”lilla” mängden lyfta flera ton? Det måste finnas ett knep?! Och det gör det.  


Till konstruktionen kommer ett antal ytterligare funktioner, ungefär samma som behövs för linser med annan lagring.  
Mellan gryta och flottör bildas en yttre och en inre spalt. Fyllningen med kvicksilver görs här i en sådan mängd att flottören lyfter några millimeter från grytans botten. Rätt dimensionerad skall kvicksilvret då inte ha stigit mer än till grytans halva höjd. Och kroppens = flottörens nedsänkta djup är höjden vätska i spalten, höjden som krävs för att flottören skall lyfta. Det gånger spalternas yta ger volymen och därmed den undanträngda vätskans vikt.  I och med att spalten är smal och flottören svävar nära botten är volymen inte så stor. Därför räcker det med en liten mängd vätska, i exemplet Kullen 20 liter, för att lyfta en stor tyngd. Det förstod man år 1825!


God ventilation krävs i lanterninen för att leda bort värmen från fyrljuset. Samtidigt vädras andra ångor bort.
Det fantastiska med kvicksilverlagringen är den låga friktionen och att den är nästan ljudlös. Det är bara det svaga surret från drivningen som hörs. Till konstruktionen kommer ett antal ytterligare funktioner, ungefär samma som behövs för linser med annan lagring. För att leda bort värmen från fyrljuset har lanterninen god ventilation. Samtidigt vädras andra ångor bort.


== Hur det började ==
== Hur det började ==


Idén sägs komma från linsernas fader Augustin [[Fresnel]]. Han nämner den i ett brev daterat 1825. Men han dog innan den hade förverkligats. Och kanske var han för tidigt ute. Det egentliga behovet uppstod först senare då de snabbare ångfartygen blev ett alternativ till de långsammare segelfartygen.  
Idén sägs komma från linsernas fader Augustin [[Fresnel]]. Han nämner den i ett brev daterat 1825. Men han dog innan den hann förverkligas. Och kanske var han för tidigt ute. Det egentliga behovet uppstod först senare då de snabbare ångfartygen kompletterade segelfartygen.  


65 år efter idéns tillkomst tog chefsingenjören i det franska fyrväsendet, Monsieur Leon Bourdelles, kontakt med firma [[Barbier]], Benard & Turenne i Paris (BBT). BBT konstruerade och tillverkade fyrlinser med mera. Deras samarbete ledde till en konstruktion som efter prov och modifieringar installerades i fyren Cape La Heve år 1893. Kort därpå hade Dr John Hopkinson hos den engelska tillverkaren Chance Brothers and Co Ltd förbättrat konstruktionen.
65 år efter idéns tillkomst tog chefsingenjören i det franska fyrväsendet, Monsieur Leon Bourdelles, kontakt med firma Barbier, Benard & Turenne i Paris (BBT). BBT konstruerade och tillverkade fyrlinser med mera. Deras samarbete ledde till en konstruktion som efter prov och modifieringar installerades i fyren Cape La Heve år 1893. Kort därpå hade Dr John Hopkinson hos den engelska tillverkaren Chance Brothers förbättrat konstruktionen.  


Konkurrensen var och förblev stentuff de två företagen emellan. De hade sin bas på var sin sida Engelska kanalen. 5 år senare hade världens mer betydande fyrväsenden beställt fyrlinser med kvicksilverlagring. Den tidens ”high-tech”.
Konkurrensen mellan de två företagen på var sin sida Engelska kanalen var och förblev stentuff. 5 år senare hade världens mer betydande fyrväsenden beställt fyrlinser med kvicksilverlagring. Den tidens ”high-tech”.  
 
Cirka 25 år senare hade man lärt sig tillverka och använda andra mekaniska lager. De nya var dessutom billigare. Kvicksilver var dyrt. Det var dessa lager som kom att överta manteln att vara den tidens ”high-tech”.  


Cirka 25 år senare hade man lärt sig tillverka annan lagring. De nya var dessutom billigare. Det var dessa lager som kom att överta manteln att vara den tidens ”high-tech”.
== Hur det blev ==
== Hur det blev ==


Några exempel i siffror:  
Några exempel i siffror:  
* Kanada beställde 214 fyrar med kvicksilverlagring. Cirka 75% kom från Chance Brothers, resten från BBT.  
* Kanada beställde 214 fyrar med kvicksilverlagring. Cirka 75% kom från Chance Brothers, resten från BBT.  
* USA hade 34 franska (från BBT) och ett antal av inhemsk tillverkning.  
* USA hade 34 franska (från BBT) och ett antal av inhemsk tillverkning.  
* Sverige har haft 15 i drift.
* Sverige har haft 15 i drift.
* Danmark har haft minst 4 i drift.
* Danmark har haft minst 4 i drift.
* Norge har haft minst 7 i drift.
* Norge har haft minst 7 i drift.


== Underhåll ==
== Underhåll ==


Kvicksilverlagringen krävde nästan inget underhåll. Någon enstaka gång kunde linsen nypa fast på grund av avlagringar och minskad kvicksilvernivå. Smuts och föroreningar kunde vara orsaken. Efter att ha rengjort (skrapat av) avlagringar i grytan fick man kanske fylla på 1/4 till 1/2 liter. För Hanö fanns för detta ändamål upptaget i en inventarieförteckning: ”1 tratt af stål för påfyllning av kvicksilfver och 4 flaskor af smidesjärn med skruvproppar till kvicksilfver.”
Kvicksilverlagringen krävde nästan inget underhåll. Någon enstaka gång kunde linsen nypa fast på grund av avlagringar och minskad kvicksilvernivå. Smuts och föroreningar kunde vara orsaken. Efter att ha rengjort (skrapat av) avlagringar i grytan fick man kanske fylla på 1/4 till 1/2 liter. För Hanö fanns för detta ändamål upptaget i en inventarieförteckning: ”1 tratt af stål för påfyllning av kvicksilfver och 4 flaskor af smidesjärn med skruvproppar till kvicksilfver.”  


För de svenska fyrarna har under åren 1972 – 2013 påfyllning behövt göras på [[Kullen]] och på [[Ölands Södra Udde]]. På [[Hoburg]] har det vid ett tillfälle fyllts på något lite. [[Ölands Norra Udde]] hade en spricka i grytan, vilket var orsaken till att kvicksilvret togs bort. Linsen stod därmed still. Blinket ersattes av en LED-lampa på fyraltanen. ”Övriga fyrar har man inte fyllt på - mig veterligen” säger en insatt person.  
För de svenska fyrarna har sedan 1972 en liten påfyllning behövt göras på Kullen och på Ölands Södra Udde. På Hoburg har det ”vid ett tillfälle fyllts på något lite”. Ölands Norra Udde hade en spricka i grytan, vilket orsakade att kvicksilvret där togs bort. Linsen står efter det still med ”blinket” ersatt av en [[LED]]-lampa på fyraltanen. ”Övriga fyrar har man inte fyllt på - mig veterligen” säger en insatt person.


== Hur det slutade ==
== Hur det slutade ==


2008 drabbades Danmark av en ett jordskalv. Det bar sig inte bättre än att en mindre mängd kvicksilver skvimpade ut ur lagringen för [[Nakkehoved]] västra fyr. Enligt krav från miljömyndigheten tappades fyren på allt kvicksilver. Den roterande linsen stod därmed stilla. ”Blinket” ersattes av en stång med lysdioder (LED-ljus). Nattens svepande ljus var borta. Sorg i hjärta och samhälle. Gillelejes ”varumärke” var rumphugget. Hur kul var det?
År 2008 drabbades Danmark av ett mindre jordskalv. Det bar sig inte bättre än att en liten mängd kvicksilver skvimpade ut ur lagringen för linsen till [[Nakkehoved]] västra fyr. Enligt krav från miljömyndigheten tömdes fyren på allt kvicksilver. ”Blinket” ersattes av en stång med lysdioder ([[LED]]-ljus). Den roterande linsen kom därmed att stå still. Nattens svepande ljus var borta. Sorg i hjärta och samhälle. Gillelejes ”varumärke” var rumphugget. Hur kul var det?  
 
Professor Peder Klit på Danmarks Tekniska Universitet (DTU) och hans medarbetare Niels Steenfeldt lyckades ta fram en lösning baserad på moderna rull-lager. I augusti 2017 hade de hunnit med att bygga om 14 fyrar i Danmark, Norge och i Sverige. En ombyggnad uppges ta cirka 100 timmar och varje fyr kräver sin unika lösning.


Professor Peder Klit på Danmarks Tekniska Universitet (DTU) och hans medarbetare Niels Steenfeldt lyckades ta fram en lösning baserad på moderna rull-lager. I augusti 2017 hade man hunnit bygga om 14 fyrar i Danmark, Norge och i Sverige. En ombyggnad uppges ta cirka 100 timmar och varje fyr kräver sin unika lösning.
I skrivande stund har i Sverige denna typ av lösning använts på fyrarna [[Kullen]], [[Hoburg]] och [[Hanö]].
I skrivande stund har i Sverige denna typ av lösning använts på fyrarna [[Kullen]], [[Hoburg]] och [[Hanö]].


== Egenskaper, miljö och säkerhet ==
== Egenskaper, miljö och säkerhet ==


Kvicksilver har ett par unika egenskaper. Det är den enda metall som vid rumstemperatur är flytande. Den har en smältpunkt av -38 °C och en kokpunkt av +357 °C. Den är tung. Den är 13,6 gånger tyngre än vatten. Bly som jämförelse är "bara" 11,3 gånger tyngre än vatten. Den är en nästan lika "ädel" som metallen silver. Den blandar sig lätt med andra metaller. Blandningarna är just blandningar (legeringar, inte kemiska föreningar) och återgår i sina komponenter vid upphettning. Blandningarna har samlingsnamnet amalgam. En viss sådan typ har använts av tandläkare för fyllning av tänder. Det har gjorts på 100-tals miljoner människor.
Kvicksilver har ett par unika egenskaper. Det är den enda metall som vid rumstemperatur är flytande. Den har en smältpunkt av -38 °C och en kokpunkt av +357 °C. Den är tung. Den är 13,6 gånger tyngre än vatten. Bly som jämförelse är "bara" 11,3 gånger så tungt som vatten. Den är en nästan lika "ädel" metall som silver. Den reagerar inte men blandar sig lätt med andra metaller. Blandningarna är legeringar, inte kemiska föreningar, och återgår i sina komponenter vid upphettning. Blandningarna har samlingsnamnet amalgam. En viss sådan typ har använts av tandläkare för fyllning av tänder. Det har gjorts på 100-tals miljoner människor.  
 
Kvicksilver är en ren naturprodukt. Den förkommer i naturen som metall på vissa geografiska platser. På andra föreligger den i förening med svavel, det röd-svarta mineralet cinnober. Denna sulfid har extremt låg löslighet i vatten, vilket även det gör det unikt.  


Vid hantering av kvicksilver skall man vara försiktig. Se till att ventilationen är god. Skydd som gummihandskar, skyddsglasögon, andningsskydd och skyddskläder skall användas. Spill kan ”sugas upp” genom kontakt med en zinkplåt eller galvaniserad spik. Spill skall tas omhand på ett miljöriktigt sätt. Av försiktighetsskäl byts på senare tid kvicksilver ut till något lämpligt alternativ.  
Kvicksilver är en ren naturprodukt. Den förkommer naturligt på vissa geografiska platser. På andra föreligger den i förening med svavel, det röd-svarta mineralet cinnober. Denna sulfid har extremt låg löslighet i vatten, nästan ingen alls, vilket även det gör det unikt.  


== Svenska fyrar med kvicksilverlagring ==
== Svenska fyrar med kvicksilverlagring ==
Rad 139: Rad 127:
| 1921 || [[Stora Fjäderägg]] || 3:e ordningens planlins || Bytt mot trumlins 1955
| 1921 || [[Stora Fjäderägg]] || 3:e ordningens planlins || Bytt mot trumlins 1955
|-
|-
| 1922 || [[Understen]] || 3:e ordningen planlins ||  
| 1922 || [[Understen]] || 3:e ordningens planlins ||  
|}
|}



Versionen från 21 februari 2019 kl. 19.26

kvicksilverlagring är en lågfriktionslagring använd för fyrlinser. Linsen flyter likt en båt. Den drevs runt nästan utan friktion! Denna typ av lagring användes i Sverige och i andra länder för tyngre linser.

Kvicksilverlagring nådde marknaden på 1890-talet och fick stort genomslag i ”alla” fyrväsenden. Den medgav skapandet av nya linskonstruktioner och nya fyrkaraktärer, något som var nödvändigt för fortsatt utbyggnad av kusternas upplysning. Nylig utveckling av alternativ teknik och fokus på hälsa och miljö har gjort att kvicksilverlagringen ersätts.


Symbol fyr.jpg Fotogenlamp ritad.jpg Historik.jpg Kompassros ritad.jpg

Linsen till fyren Tarbatt konstruerades av David Alan Stevenson. Foto L Elsby
Den roterande massan bärs upp av små hjul. Foto L Elsby
På vänstra delen av figuren ses linsens roterande massa bäras upp av små hjul. På den högra flyter linsen på kvicksilver i en dito lagring. Ursprung IALA. Bearbetning L Elsby
Kullens kvicksilverlagrade lins av 1:a ordningen. Leveransfoto BBT, Paris. Arkiv Sjöfartsverket
Bi-formlins är en lins i två våningar. Fanns bland annat på finska fyren Yttergrund. Barbier BBT Arkiv World Lighthouse Society

Varför kvicksilverlagring

Sjöfarande använder fyrar för bestämning av sitt läge och för korrektion av kurs och fart. Med den ökande fartygstrafiken på 1800-talet behövdes fler fyrar. För att kunna skilja dem åt i nattens mörker behövdes fler fyrkaraktärer. Vad som då stod till buds var fast sken eller någon form av blänk. Blänken alstrades antingen med omgående spegel- eller linsfyrar. Det var vad som fanns.

Exempelvis Kullens fyr hade år 1843 en apparat med en omloppstid av 8 minuter som gav ”blänkar vardera av omkring 1/2 minuts varaktighet och med 1 1/2 minuts långa mörka mellantider”. Ljuset på Fårö hade 1846 en omloppstid av 8 minuter ”varunder fyren visar 4 starka sken, vardera av omkring 1/2 minuts varaktighet, med mörka mellantider av omkring 1 1/2 minut.” Hoburg hade 1845 en omloppstid av 8 minuter och gav ”1 blänk à 30 sekunder var annan minut.” Fyren ”försvann” alltså regelbundet för den sjöfarandes åsyn i minutlånga pauser.

För fyrljuset användes en brinnande låga. Ju större, desto kraftigare ljus. Samtidigt bildades mer värme. Då behövdes ett större ”säkerhetsavstånd” till linsen. Alltså, för att få större lysvidd krävdes inte bara en kraftigare låga utan också en större lins. Större betyder tyngre. En lins av 1:a ordningen är en "maffig pjäs". Exempelvis har Kullen en omgående lins som väger totalt 6 ton.

För att lagra en lins så att den kan rotera har man ett par alternativ:

- glidlager
- små ”hjul”
- kullager / rull-lager
- och kvicksilverlagringen

Glidlager för en lins på några ton medförde en alldeles för hög friktion. Kullager / rull-lager kunde vid denna tid bara bära en mindre lins. På mitten av 1800-talet lagrades en tyngre lins på ett antal små "hjul" som placerats under linsen. De löpte på en "bana" runt linspelaren. Linsens vikt vilade på hjulen. Kraften för driften överfördes från ett tungt lod via ett kraftigt urverk.

Egentligen var det fyrvaktaren som drev linsen runt. Slit och släp. Denne vevade ju upp lodet, som sedan magasinerade och matade ut kraften. Men det var inte bara fyrvaktaren som belastades. Med stor lins krävdes kraftigare urverk. Med högre rotationshastighet krävdes större lod och ett ännu kraftigare urverk. Trots smörjning utsattes det för ett stort slitage.

Utvecklingen av kvicksilverlagring löste många problem. För fyrar som Kullen och Hoburg kunde man nu åstadkomma ett varv, inte på 8 minuter, utan på 15 sekunder! Ett fantastiskt framsteg! Det gav en blixt var 5:e sekund. Och det nästan helt utan friktion! För att "starta" en sådan lins krävdes bara kraften av ett lillfinger och linsen fortsatte att rotera en minut om drivningen kopplats bort. Fantastiskt det också!!

Princip

KvicksilerLagringRitad4.jpg

Principen för kvicksilverlagring. Figur L Elsby

Principen för kvicksilverlagring är enkel. Konstruktionen består av tre delar: en ”gryta”, en flottör och en tillräcklig mängd kvicksilver. På flottören vilar linsen.

  • Grytan tillverkas i gjutjärn och har en cirkulär urgröpning.
  • Den ihåliga flottören påminner om en rund frälsarkrans och tillverkas i gjutjärn.
  • Ytorna på gryta och flottör bearbetas i en svarv. Passningen mellan flottör och gryta är ganska liten, cirka 2 – 4 millimeter. Det är detta utrymme, plus lite mer, som fylls med kvicksilver.
  • Flottör och gryta täcks av ett ”lock”, som hindrar damm, smuts och ”havsångor” att tränga in.

I förstone kan det tyckas märkligt att 20 liter vätska kan lyfta flera ton. Archimedes princip säger att den undanträngda vätskan väger lika mycket som vikten av den nedsänkta kroppen. Och i detta fall är vätskan 13,6 gånger ”tyngre” än vatten. Då blir 20 liter 272 kg. Men hur kan den ”lilla” mängden lyfta flera ton? Det måste finnas ett knep?! Och det gör det.

Mellan gryta och flottör bildas en yttre och en inre spalt. Fyllningen med kvicksilver görs här i en sådan mängd att flottören lyfter några millimeter från grytans botten. Rätt dimensionerad skall kvicksilvret då inte ha stigit mer än till grytans halva höjd. Och kroppens = flottörens nedsänkta djup är höjden vätska i spalten, höjden som krävs för att flottören skall lyfta. Det gånger spalternas yta ger volymen och därmed den undanträngda vätskans vikt. I och med att spalten är smal och flottören svävar nära botten är volymen inte så stor. Därför räcker det med en liten mängd vätska, i exemplet Kullen 20 liter, för att lyfta en stor tyngd. Det förstod man år 1825!

Det fantastiska med kvicksilverlagringen är den låga friktionen och att den är nästan ljudlös. Det är bara det svaga surret från drivningen som hörs. Till konstruktionen kommer ett antal ytterligare funktioner, ungefär samma som behövs för linser med annan lagring. För att leda bort värmen från fyrljuset har lanterninen god ventilation. Samtidigt vädras andra ångor bort.

Hur det började

Idén sägs komma från linsernas fader Augustin Fresnel. Han nämner den i ett brev daterat 1825. Men han dog innan den hann förverkligas. Och kanske var han för tidigt ute. Det egentliga behovet uppstod först senare då de snabbare ångfartygen kompletterade segelfartygen.

65 år efter idéns tillkomst tog chefsingenjören i det franska fyrväsendet, Monsieur Leon Bourdelles, kontakt med firma Barbier, Benard & Turenne i Paris (BBT). BBT konstruerade och tillverkade fyrlinser med mera. Deras samarbete ledde till en konstruktion som efter prov och modifieringar installerades i fyren Cape La Heve år 1893. Kort därpå hade Dr John Hopkinson hos den engelska tillverkaren Chance Brothers förbättrat konstruktionen.

Konkurrensen mellan de två företagen på var sin sida Engelska kanalen var och förblev stentuff. 5 år senare hade världens mer betydande fyrväsenden beställt fyrlinser med kvicksilverlagring. Den tidens ”high-tech”.

Cirka 25 år senare hade man lärt sig tillverka annan lagring. De nya var dessutom billigare. Det var dessa lager som kom att överta manteln att vara den tidens ”high-tech”.

Hur det blev

Några exempel i siffror:

  • Kanada beställde 214 fyrar med kvicksilverlagring. Cirka 75% kom från Chance Brothers, resten från BBT.
  • USA hade 34 franska (från BBT) och ett antal av inhemsk tillverkning.
  • Sverige har haft 15 i drift.
  • Danmark har haft minst 4 i drift.
  • Norge har haft minst 7 i drift.

Underhåll

Kvicksilverlagringen krävde nästan inget underhåll. Någon enstaka gång kunde linsen nypa fast på grund av avlagringar och minskad kvicksilvernivå. Smuts och föroreningar kunde vara orsaken. Efter att ha rengjort (skrapat av) avlagringar i grytan fick man kanske fylla på 1/4 till 1/2 liter. För Hanö fanns för detta ändamål upptaget i en inventarieförteckning: ”1 tratt af stål för påfyllning av kvicksilfver och 4 flaskor af smidesjärn med skruvproppar till kvicksilfver.”

För de svenska fyrarna har sedan 1972 en liten påfyllning behövt göras på Kullen och på Ölands Södra Udde. På Hoburg har det ”vid ett tillfälle fyllts på något lite”. Ölands Norra Udde hade en spricka i grytan, vilket orsakade att kvicksilvret där togs bort. Linsen står efter det still med ”blinket” ersatt av en LED-lampa på fyraltanen. ”Övriga fyrar har man inte fyllt på - mig veterligen” säger en insatt person.

Hur det slutade

År 2008 drabbades Danmark av ett mindre jordskalv. Det bar sig inte bättre än att en liten mängd kvicksilver skvimpade ut ur lagringen för linsen till Nakkehoved västra fyr. Enligt krav från miljömyndigheten tömdes fyren på allt kvicksilver. ”Blinket” ersattes av en stång med lysdioder (LED-ljus). Den roterande linsen kom därmed att stå still. Nattens svepande ljus var borta. Sorg i hjärta och samhälle. Gillelejes ”varumärke” var rumphugget. Hur kul var det?

Professor Peder Klit på Danmarks Tekniska Universitet (DTU) och hans medarbetare Niels Steenfeldt lyckades ta fram en lösning baserad på moderna rull-lager. I augusti 2017 hade man hunnit bygga om 14 fyrar i Danmark, Norge och i Sverige. En ombyggnad uppges ta cirka 100 timmar och varje fyr kräver sin unika lösning.

I skrivande stund har i Sverige denna typ av lösning använts på fyrarna Kullen, Hoburg och Hanö.

Egenskaper, miljö och säkerhet

Kvicksilver har ett par unika egenskaper. Det är den enda metall som vid rumstemperatur är flytande. Den har en smältpunkt av -38 °C och en kokpunkt av +357 °C. Den är tung. Den är 13,6 gånger tyngre än vatten. Bly som jämförelse är "bara" 11,3 gånger så tungt som vatten. Den är en nästan lika "ädel" metall som silver. Den reagerar inte men blandar sig lätt med andra metaller. Blandningarna är legeringar, inte kemiska föreningar, och återgår i sina komponenter vid upphettning. Blandningarna har samlingsnamnet amalgam. En viss sådan typ har använts av tandläkare för fyllning av tänder. Det har gjorts på 100-tals miljoner människor.

Kvicksilver är en ren naturprodukt. Den förkommer naturligt på vissa geografiska platser. På andra föreligger den i förening med svavel, det röd-svarta mineralet cinnober. Denna sulfid har extremt låg löslighet i vatten, nästan ingen alls, vilket även det gör det unikt.

Svenska fyrar med kvicksilverlagring

Installerad Fyrplats Lins Anmärkning
1893 Garpen 4:e ordningens planlins Tornet revs 1933
1896 Holmögadd 3:e ordningens lins Fyren släckt 2008
1898 Högby 3:e ordningens liten planlins Bytt mot trumlins 1967
1898 Svartklubben 4:e ordningens lins
1900 Kullen 1:a ordningens planlins, 3 fack á 120° Kvicksilver borttaget 2016
1903 Gotska Sandön 3:e ordningens planlins 4 fack à 60° Linsen bytt 1970(?)
1903 Tjärven 4:e ordningen trumlins 3 fack à 72° och planlins 2 fack à 54° Bytt mot trumlins 1953
1905 Pite-Rönnskär 3:e ordningens planlins 3 fack à 72°, spegellins 2 fack à 72° Ersatt av Nygrån 1958
1906 Ölands Norra Udde 3:e ordningens planlins Lins ersatt 1976
1906 Ölands Södra Udde 3:e ordningens planlins
1906 Hanö 3:e ordningens planlins Kvicksilver borttaget 2018
1915 Hoburg 1:a ordningens planlins, 3 fack á 120° Kvicksilver borttaget 2018
1921 Östergarn 3:e ordningens planlins Bytt mot trumlins 1964
1921 Stora Fjäderägg 3:e ordningens planlins Bytt mot trumlins 1955
1922 Understen 3:e ordningens planlins

Referenser

  • The Mercury Float Lighthouse Lens; Its Development, Use and Decline, Lightening Lights - The Keepers Log Magazine - Volume 22 Number 3
  • Technical University of Denmark
  • Svenska Fyrsällskapets Lexikon - fyrwiki
  • Gunnar Hägg, Allmän och oorganisk kemi
  • Inventarieförteckning för Hanö
  • Personliga kontakter

Skrivet av Leif E Elsby, Stockevik/Fiskebäckskil 2018


Jfr rotationslins, omgående, Kullen, Hoburg.