Status:
abgeschlossen 12/2011
Zielsetzung:
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Erarbeitung neuer Ansätze zum Explosionsschutz an Mischern
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Erstellung von Mustergefährdungsbeurteilungen für verschiedene Mischer in unterschiedlichen Branchen
Die Mustergefährdungsbeurteilungen sollen Herstellern und Betreibern von Mischern die Möglichkeit bieten, Gefährdungsbeurteilungen nach dem Stand der Technik durchführen zu können.
Aktivitäten/Methoden:
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Konzentrationsmessungen und Explosionsversuche sowie Untersuchungen von Mischern zusätzlich in praktischen Versuchen
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Einbringung der Ergebnisse der Untersuchungen zu praxistauglichen Explosionsschutzkonzepten für verschiedene Bauformen
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Nachvollziehung und Extrapolierung der Ergebnisse durch EDV-gestützte Modellierungen.
Ergebnisse:
Die Ergebnisse des vorliegenden Forschungsvorhabens sind:
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Eine Klassifizierung von Explosionsschutzkonzepten nach Industriebranchen ist nicht zielführend, da ein branchenübergreifendes Spektrum an Mischerbauformen und -betriebsweisen sowie sicherheitstechnischen Kennzahlen der verwendeten Mischgüter in der Praxis präsent ist.
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Branchenabhängig können Voraussetzungen, wie z. B. Vermeidung von Fremdkörpern in Pharma- und Nahrungsmittelindustrie sowie große Anteile inerter Mischgüter in der Baustoffindustrie, angenommen werden, die sich nicht primär auf den Explosionsschutz beziehen, jedoch einen Einfluss auf diesen haben können.
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Schutzkonzepte für Zwangsmischer, die auf konstruktiven Explosionsschutzmaßnahmen basieren, sind nur in Ausnahmefällen umgesetzt.
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Ergebnis aus den durchgeführten Konzentrationsmessungen ist, dass der Füllgrad eines Zwangsmischers kein verlässliches Kriterium zur Beurteilung der Auftretenswahrscheinlichkeit von explosionsfähigen Staub/Luft-Gemischen ist.
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Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähigen Staub/Luft-Gemischen innerhalb von Zwangsmischern ist von stofflichen, verfahrenstechnischen sowie baulichen Randbedingungen abhängig.
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Grundsätzlich sind Mischer im Inneren ohne zusätzliche Maßnahmen zur Vermeidung des Auftretens explosionsfähiger Atmosphäre, wie bspw. Inertisierungsmaßnahmen, in eine Zone 20 einzuteilen.
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Ausgenommen sind vertikale Zwangsmischer mit Umfangsgeschwindigkeiten < 1 m x s-1, die zur Homogenisierung von Schüttgütern der Staubungsgruppe 1 nach VDI 2263 Blatt 9 verwendet werden. Für diese Konfigurationen ist nur während des Befüllens und Entleerens von einem Auftreten explosionsfähiger Staub/Luft-Gemische auszugehen, so dass eine Einteilung im Inneren in die Zone 21 erfolgen kann.
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Die Abbildung des Mischprozesses über numerische Simulationen zeigte, dass die Staubungsneigung eines Schüttgutes von einer Vielzahl von stofflichen Eigenschaften abhängt, die sich schwerlich durch ein mathematisches Modell beschreiben lassen.
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Allein die Eigenschaften der Korngrößenverteilung und des Schüttgewichtes eines Mischgutes sind unzureichend zur Beschreibung der Staubungsneigung.
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Für eine Abbildung des Mischprozesses unter Berücksichtigung der Vielzahl an Partikeln mit der exakteren Diskreten Elemente Methode sind nach heutigen Standards unzureichende Hardwareressourcen vorhanden, sodass eine Simulation der Staubkonzentrationen in Mischern unter wirtschaftlichen Aspekten derzeitig noch nicht praktikabel umgesetzt werden kann.
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Die Forschungsergebnisse sind in einem Leitfaden zur Bewertung des betrieblichen Brand- und Explosionsrisikos sowie in Mustergefährdungsbeurteilungen für typische Explosionsschutzkonzepte zusammengefasst.
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Anhand dieser Zusammenfassung wird es insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen leichter, systematisch betrieblich vorliegende Gefahren zu erkennen und dem Stand der Technik entsprechende Schutzmaßnahmen abzuleiten und umzusetzen.
Stand:
21.09.2021
