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Zündwirksamkeit mechanisch erzeugter Zündquellen in Wasserstoff/Luft-Atmosphären

07.11.2011

Mechanische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen erzeugen in bestimmten Fehlerzuständen, z.B. beim Ausfall von Schmiermittel, mechanisch erzeugte Funken und heiße Oberflächen. Aktuell wurden Zündgrenzen bei Trockenreibung ermittelt.
Während Hersteller und Betreiber sich sicher fühlen, sobald die Relativgeschwindigkeit zweier Reibpartner unterhalb
1 m/s liegt, sind unter worst-case-Bedingungen im Labor bereits Zündungen bei 0,4 m/s nachgewiesen worden.
Bei der Werkstoffwahl gilt rostfreier Edelstahl als funkenarm, so dass er für mechanische Geräte häufig erlaubt ist und
verwendet wird. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des Edelstahls führt in Reibsituationen jedoch zur Ausbildung heißer
Oberflächen, deren Temperatur die Zündtemperatur explosionsfähiger Atmosphären überschreiten kann. So wird die
heiße Oberfläche bei geringen Relativgeschwindigkeiten zur wirksamen Zündquelle und zündet bei geringeren
Flächenpressungen als der funkenreichere unlegierte Stahl.
Betrachtet man neben der Relativgeschwindigkeit auch die Einflussgrößen Flächenpressung und Reibkoeffizient, so lässt
sich als Produkt dieser drei Größen die in der Reibstelle umgesetzte Leistungsdichte bestimmen.
Für Wasserstoff/Luft-Atmosphären liegen die Zündgrenzwerte für Edelstahl bei einer Leistungsdichte von 2,0 W/mm²
bzw. einer Leistung von 100 W, die Grenzen für unlegierten Stahl sind mit 4,5 W/mm² bzw. 225 W mehr als doppelt so
hoch. Damit ist im Fehlerfall bei lang anhaltenden Reibvorgängen Edelstahl gefährlicher einzustufen als unlegierter
Stahl.

 

Minimale Leistungsdichte für Zündung von Wasserstoff/Luft-Atmosphären durch mechanisch erzeugte Zündquellen

Abb.1: Minimale Leistungsdichte für Zündung von Wasserstoff/Luft-Atmosphären durch mechanisch erzeugte        
           Zündquellen


Kontakt

Dr.-Ing. Michael Beyer, FB 3.7, michael.beyer(at)ptb.de