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Die Entstehung von heißen Oberflächen in metallischen Reibsituationen und ihre Zündwirksamkeit

20.11.2018

Für seine Dissertation „Die Entstehung von heißen Oberflächen in metallischen Reibsituationen und ihre Zündwirksamkeit“ wurde Herrn Lennart Meyer am 13. Februar 2018 von Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg der akademische Grad des Doktoringenieurs (Dr.-Ing) verliehen. Die Thematik zielt auf Bewertungsverfahren zur sicherheitsgerechten Konstruktion explosionsgeschützter mechanischer Geräte.

Beim Einsatz mechanischer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen können in Fehlerfällen mechanisch erzeugte Zündquellen entstehen. Während die mechanischen Funken in der Vergangenheit bereits umfassend untersucht wurden, besteht für die Bewertung von heißen Oberflächen in Reibsituationen weitergehender Forschungsbedarf. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die in den letzten Jahren erarbeiteten wissenschaftlichen Erkenntnisse zur Entstehung und Wirksamkeit mechanisch erzeugter Zündquellen aufgegriffen und die noch bestehenden Wissenslücken hinsichtlich der heißen Oberflächen in Reibsituationen durch eigene Untersuchungen und neue Erkenntnisse vervollständigt.

Nach Beschreibung des Standes der Forschung werden die sicherheitstechnischen und tribologischen Grundlagen erläutert. Im weiteren Verlauf wird der Versuchsaufbau erklärt, sowie die notwendigen Voruntersuchungen beschrieben. Dies dient als Grundlage für die Untersuchungen zur zeitlichen Entwicklung, der in Reibsituationen entstehenden heißen Oberflächen, die in Abhängigkeit der Parameter der verwendeten Konstruktionswerkstoffe (Wärmeleitfähigkeit, Härte) und der mechanischen Eingangsgrößen (Relativgeschwindigkeit, Flächenpressung, Leistungsdichte, Geometrie) beschrieben werden.

Im Anschluss daran wurde die Zündwirksamkeit der in Reibsituationen erzeugten Zündquellen untersucht. Dazu wurden aus den durchgeführten Zündversuchen für die untersuchten Brennstoffe individuelle Zündgrenzkurven erstellt, aus denen ein funktioneller Zusammenhang zwischen den relevanten sicherheitstechnischen Kenngrößen und der Zündwirksamkeit von mechanischen Zündquellen abgeleitet werden konnte. Abschließend werden die zuvor erzielten Ergebnisse an praxisrelevanten Anordnungen validiert. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse ist es möglich, erste Ansätze für ein Bewertungsverfahren zur sicherheitsgerechten Konstruktion mechanischer explosionsgeschützter Geräte vorzuschlagen.

Literatur

Meyer, L.: Die Entstehung von heißen Oberflächen in metallischen Reibsituationen und ihre Zündwirksamkeit. PTB-Bericht Ex-9, Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), 2018, zgl. Dissertation der Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Meyer, L., Thedens, M., Beyer, M.: Incendivity of aluminium bronze in mechanical friction contact. Journal of Loss Prevention in the Process Industries 49 (2017) 947-952, (http://dx.doi.org/10.1016/j.jlp.2017.02.003)

Meyer, L., Thedens, M., Beyer, M., Krause, U.: Mechanically triggered ignition at repetitive friction contacts. Proc. of the 11th International Symposium on Hazards, Prevention, and Mitigation of Industrial Explosions (11th ISHPMIE), July, 24-29, 2016, Dalian, China, Paper #144

Meyer, L., Gramse, G., Beyer, M.: Hot surfaces generated by sliding metal contacts and the effectiveness of their ignition source. Journal of Loss Prevention in the Process Industries 36 (2015) 532-538, (http://dx.doi.org/10.1016/j.jlp.2015.02.013)