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Herausforderungen bei der Bestimmung niedriger Mindestzündenergie (MZE) von Stäuben

25.11.2019

Die Prüfung der Mindestzündenergie stellt einen wesentlichen Bestandteil der Betrachtung der Explosionsgefährlichkeit von zündfähigen Stoffen dar. Eine reproduzierbare und verlässliche Bestimmung dieser sicherheitstechnischen Kenngröße ist höchst relevant für die adäquate Festlegung von Sicherheitsmaßnahmen. Bei der Prüfung von Stäuben ergeben sich, speziell bei niedrigen Mindestzündenergien << 3 mJ, eine Reihe von besonderen Herausforderungen. Hierzu zählen unter anderem die Unterschiede zwischen der Laborbestimmung der Mindestzündenergie sowie der Handhabung der Stäube in der Praxis. Dabei werden verschiedene Annahmen zur Bestimmung der Entladeenergie kritisch beleuchtet.

Die Zündwahrscheinlichkeit einer Entladung ist nicht nur von ihrer Energie oder übertragen Ladung, sondern auch von ihrer Art wie z. B. der einer Funkenentladung oder einer Büschelentladung abhängig. Diese könnte bei Bewertungen und in sicherheitstechnischen Betrachtungen berücksichtigt werden. Darüber hinaus findet eine Bewertung der Vergleichbarkeit der entsprechend der DIN EN ISO/IEC 80079-20-2 verwendeten Prüfapparaturen statt.

Alternativ zur Bestimmung der Mindestzündenergie könnten Methoden, die unter Berücksichtigung der Verluste im Entladekreis, die tatsächliche Zündfähigkeit von Entladungen messen, angewandt werden. Dabei bietet sich die Messung der Mindestzündladung QMZQ von Staub-Luft-Gemischen durch Messung der übertragenen Ladung von Entladungen (z. B. Funken- oder Büschelentladungen) an der Erdelektrode der Versuchsapparatur mit Shunt und Oszilloskop entsprechend Gleichung (1) an.

 

Es könnte auch die Messung des Mindestzündstromes IS von Entladungen (z. B. Funken- oder Büschelentladungen), im Erdpfad der Versuchsapparatur mit Shunt und Oszilloskop oder mit Stromwandler, ggf. Abschwächer und Oszilloskop nach den Gleichungen (2) oder (3) durchgeführt werden.

 

Wobei US die vom Oszilloskop gemessene Spannung, RShunt der Widerstand des verwendeten Shunts (0,100 W bis 0,500 W), FAT der Faktor des Abschwächers (10:1) und FCT der Faktor des Stromwandlers (0,25 V/A bis 2,5 V/A) sind.

 

Als weitere Möglichkeit bietet sich der Einsatz der Teilentladungsmesstechnik an, die den Verlust von Ladung einer durch den Zündfunken teilentladenen Kapazität C ausgleicht und die Größe dieser durch den Zündfunken abgeflossenen Ladung Q bestimmt.

Technische Sicherheit Bd. 9 (2019) Nr. 6 - Juni