Forum Verlag Herkert GmbH - Prüfhandbuch Explosionsschutz

Zündtemperatur {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Zündtemperatur}

Die Zündtemperatur ist die unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der die Entzündung eines brennbaren Stoffs als Gas-/Luft- oder Dampf-/Luft-Gemisch eintritt.

Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß DIN EN 51794 in einem vorgeheizten Erlenmeyerkolben angewendet.

Bild 7: Ermittlung der Zündtemperatur in einem Erlenmeyerkolben; (Quelle: Inburex Consulting GmbH)

Die Zündtemperatur wird zur Neustoffanmeldung benötigt und dient dazu, brennbare Stoffe in Temperaturklassen nach DIN EN 50014 einzuteilen.

Elektrische und nicht elektrische Betriebsmittel dürfen in explosionsgefährdeten Bereichen nur dann eingesetzt werden, wenn sie für die entsprechende Temperaturklasse gemäß der folgenden Tabelle zugelassen sind.

Temperaturklassen nach DIN EN 50014 mit Blick auf Zündtemperatur nach DIN EN 51794 und der max. Oberflächentemperatur; Quelle: Inburex Consulting GmbH

In der Praxis ist festzustellen, dass die Zündtemperatur stark von betrieblichen Umgebungseinflüssen abhängt.

Unterer Explosionspunkt {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Unterer Explosionspunkt} (UEP)

Der untere Explosionspunkt ist die Temperatur einer brennbaren Flüssigkeit, bei der die Konzentration des gesättigten Dampfes in Luft gleich der unteren Explosionsgrenze ist.

Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 15794 verwendet.

Der untere Explosionspunkt erlaubt eine genauere Festlegung der Explosionsgrenzen als der Flammpunkt. Aufgrund der aufwendigen Bestimmung wird er jedoch nur selten direkt gemessen. Meist erfolgt eine Abschätzung über den Flammpunkt.

Liegt die maximale Verarbeitungstemperatur über dem unteren Explosionspunkt der Flüssigkeit, so können explosionsartige Dampf-/Luft-Gemische entstehen.

Durch starke oberflächenvergrößernde Maßnahmen, wie z. B. Versprühen oder Vernebeln, ist auch bei Temperaturen unterhalb des UEP mit der Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre zu rechnen.

Maximaler Explosionsdruck {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Maximaler Explosionsdruck} und maximaler zeitlicher Druckanstieg

Im Zusammenhang mit Staubexplosionen wird der bei einer Explosion eines Gas/Luft- oder Dampf/Luftgemischs in geschlossenen Behältern bei optimaler Konzentration maximal auftretende Druck pmax und der maximal zeitliche Druckanstieg (dp/dt)max bestimmt.

Der maximale Explosionsdruck ist i. d. R. nicht volumenabhängig. Er liegt bei den meisten organischen Gasen und Dämpfen mit Luft bei atmosphärischen Anfangsbedingungen bei etwa 8 bis 10 bar.

Der maximale zeitliche Druckanstieg ist volumenabhängig. Das Produkt aus dem maximalen zeitlichen Druckanstieg und der dritten Wurzel des betreffenden Volumens ist nach dem kubischen Gesetz konstant.

Ähnlich zum Verfahren bei Stäuben wird auch hier das Prüfverfahren in einer 20-L-Staubexplosionskugel oder in einem 1 m³-Behälter verwendet.

Diese Anstiegsgeschwindigkeiten der Explosionsdrücke werden für die apparative Auslegung und für den konstruktiven Explosionsschutz benötigt.

Schutzmaßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes, Quelle: Inburex Consulting GmbH

Sauerstoff-Grenzkonzentration {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Sauerstoff-Grenzkonzentration}

Die Sauerstoff-Grenzkonzentration ist die maximale Konzentration in einem Gemisch eines brennbaren Stoffs mit Luft und inertem Gas, in dem unter festgelegten Versuchsbedingungen bei beliebigen Brennstoffkonzentrationen keine Explosion auftreten kann.

Prüfverfahren: Die Sauerstoff-Grenzkonzentration wird im Allgemeinen anhand der Explosionsbereiche von Dreistoffgemischen (Brenngas/Inertgas/Luft) ermittelt.

Die Explosionsgrenzen sind relevante Daten für Neustoffanmeldungen und werden zusammen mit der Sauerstoff-Grenzkonzentration zur Auslegung der Schutzmaßnahme „Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre“ benötigt.

Mindestzündenergie {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Mindestzündenergie} (MZE / MIE)

Die Mindestzündenergie (MZE) ist die unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte, kleinste, in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie, die bei einer Entladung ausreicht, das zündwilligste Gemisch einer explosionsfähigen Atmosphäre zu entzünden.

Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß DIN EN 15967 verwendet.

Die MZE ist eine der Beurteilungskriterien für die Zündwirksamkeit von Zündquellen. Für brennbare Gase und Dämpfe in Luft liegt sie überwiegend im Bereich von 0,1 bis 1 mJ.

Grenzspalt {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Grenzspaltweite} - bzw. Normspaltweite

Die Übertragung einer Explosion von einem Anlagenteil in einen anderen kann unterbunden werden, wenn beide Bereiche durch einen hinreichend schmalen Spalt getrennt sind.

Gemäß IEC 60079-20-1 wird dies geprüft.

Die Normspaltweite wird bestimmt als die größte Weite eines 25 mm langen Spalts zwischen den beiden Teilen einer Prüfanordnung, bei der unter vorgeschriebenen Bedingungen die Entzündungen des Gasgemisches im Inneren einer Anlage nicht zur Entzündung des außen befindlichen Gasgemisches führt. Dies gilt für alle Konzentrationsbereiche des geprüften Gases oder Dampfes in der Luft.

Die Normspaltweite ist für die Zündschutzart der druckfesten Kapselung und für die Auslegung von Flammensperren von Bedeutung.

Flammpunkt {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Flammpunkt}

Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der eine Flüssigkeit unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen brennbares Gas oder Dampf in entsprechender Menge abgibt, sodass bei Kontakt der Dampfphase mit einer wirksamen Zündquelle sofort eine Flamme entsteht.

Um den Flammenpunkt zu bestimmen, kommen diverse Methoden infrage. Wesentliche Unterscheidungsmerkmale sind offener oder geschlossener Tiegel, Einsatz einer Rühreinrichtung und die unterschiedlichen Temperaturbereiche.

Prüfmethoden im Überblick; Quelle: Inburex Consulting GmbH