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Zündfähigkeit von mechanischen Funken in explosionsfähigen Atmosphären

04.11.2005

Eine der wichtigsten Zündgefahren entsteht aus der schlagenden oder schleifenden Berührung von metallischen Bauteilen mechanischer Geräte im Fehlerzustand. Eine Zündwirkung kann dabei einerseits durch die heiße Oberfläche an der Kontaktstelle und andererseits durch die aus der Oberfläche heraus gelösten heißen Partikel erreicht werden. Fallen heiße Partikel in eine Staubschicht, bestehen darüber hinaus noch Gefahren durch Brand infolge der Bildung eines Glimmnestes. Im Rahmen des EU-Projektes MECHEX (Mechanical Ignition Hazards in Potentially Explosive Gas and Dust Atmospheres; EU-Vertrag GRD2-CT-2001-30553) wurden in der PTB Zündvorgänge durch einzelne, künstlich erzeugte heiße Partikel in explosionsfähigen Gas- und Staubatmosphären sowie Staubschichten untersucht.

Die nicht brennbaren Partikel wurden aus einer Suspension aus hoch absorbierendem Material auf einem dünnen Draht hergestellt. Diese wurden einzeln mittels Laserlicht (Nd:YAG-Laser, Wellenlänge 1064 nm) aufgeheizt und verschiedenen explosionsfähigen Atmosphären ausgesetzt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zur Zündung von Gas/Luft-Gemischen zeigten, dass ein einzelner Funke durchaus in der Lage ist ein brennbares Gas/Luft-Gemisch zu zünden. [1, 2]

Weiterhin wurden Staub/Luft-Gemische und Staubschichten untersucht. Für diese Untersuchungen wurde ein Lichtwellenleiter des Durchmessers von 1000 µm mit einer dünnen Eisenoxidbeschichtung präpariert. Diese wurde von hinten durch den Lichtwellenleiter mit dem Laser bestrahlt und verschiedenen explosionsfähigen Atmosphären ausgesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass die untersuchten Staub/Luft-Gemische mit den einzelnen Partikeln gezündet werden können. Die Untersuchungen der Staubschichten zeigten nur bei einer Staubart (Holzmehl) die Bildung eines Glimmnestes. Andere Stäube (z. B. Schwefel) schmolzen durch die hohe Temperatur oder zeigten keine Reaktion (z. B. Kohle). [1, 2]

[1] D. Lakic, M. Beyer, Untersuchungen zur Zündung explosionsfähiger Gemische und Staubschichten durch kleine heiße Partikel, GVC/DECHEMA-Jahrestagung, Wiesbaden, 06-08.09.2005
[2] D. Lakic, M. Beyer, Untersuchungen zur Zündung explosionsfähiger Gemische und Staubschichten durch kleine heiße Partikel, CIT 8 (2005) 1125 


Bild 1: Schematische Darstellung des Aufbaus für die Untersuchungen zur Zündung von Gas/Luft-Gemischen (Ansicht von oben)


Bild 2: Schema des Versuchsaufbaus für die Untersuchungen von Gas/Luft-Gemischen