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Grenzspaltweite in Abhängigkeit von Inertgasanteil und erhöhtem Druck

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  • Metrology for Society
01.12.2022

Die Grenzspaltweite ist ein Maß für das Flammendurchschlagsvermögen eines Gases. Wird die Grenzspaltweite gemäß der Norm ISO/IEC 80079-20-1 unter Umgebungsbedingungen in reiner Luft gemessen, bezeichnet man sie als Normspaltweite oder auch MESG (maximum experimental safe gap). Die Normspaltweite ist eine der grundlegenden Größen im konstruktiven Explosionsschutz. Mit ihrer Hilfe werden die Auswirkungen auf Menschen, Material und Umwelt auf ein ungefährliches Maß minimiert, wenn Explosionsvorgänge nicht komplett vermeidbar sind. Die Normspaltweite wird sowohl für die sichere Auslegung druckfest gekapselter Geräte als auch die Auswahl von Flammensperren herangezogen. Nun wurde ermittelt, ob auch bei Einsatz eines Inertgases die bekannte Druckabhängigkeit der Grenzspaltweite erhalten bleibt und inwieweit die Art des Inertgases sich auf die Durchschlagsfähigkeit des Gemisches auswirkt. Die bei der Flammendurchschlagsprüfung repräsentativ für die Explosionsgruppen verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemische wurden vor der Prüfung mit Inertgas verdünnt und der Anfangsdruck bis auf 2 bar erhöht.  Abgesehen von der bekannten reziproken Abhängigkeit vom Anfangsdruck führt das zugesetzte Inertgas zu einem exponentiellen Anstieg der Grenzspaltweite. Dieser Effekt hängt vom Inertisierungspotential des Gases ab und ist daher bei Stickstoff und Kohlendioxid unterschiedlich. Die Rangfolge der Brennstoffe ist die gleiche wie bei MESG. Die Arbeit wurde von der BG-RCI in Heidelberg gefördert (PTB-Förderkennzeichen 37056).

S. Zakel, U. Hansen, T. Stolz, M. Mitu; Abschlussbericht zum PTB-Forschungsvorhaben 37056: Ermittlung der Grenzspaltweite von Gasgemischen in Abhängigkeit von Inertgasanteil und Druck im Überdruckbereich, Laufzeit: 03/2019-07/2020, Juli 2020, Opens external link in new windowhttps://www.bgrci.de/fileadmin/BGRCI/Downloads/DL_Praevention/Explosionsschutzportal/Wissen/Abschlussbericht_Grenzspaltweite_Gasgemische.pdf

Mitu, M.; Stolz, T.; Zakel, S.; Inert gas influence on limiting experimental safe gap of fuel-air mixtures at various initial pressures, 14th International Symposium on Hazards, Prevention and Mitigation of Industrial Explosions; ISHPMIE, Braunschweig, 11-15, July, 2022, Germany, PTB-Open Access Repository

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