Zündwirksamkeit von Ultraschall beim Einsatz in explosionsfähigen Gas- und Dampf-Luft-Atmosphären

Status:

abgeschlossen 06/2013

Zielsetzung:

Moderne Ultraschallanwendungen stoßen in explosionsgefährdeten Bereichen an den Grenzwert, der im sicherheitstechnischen Regelwerk (TRBS 2152 Teil 3, DIN EN 1127-1) festgelegt ist oder überschreiten ihn sogar. Die Bewertung bzw. die Nachweisführung der Einhaltung dieses Grenzwertes war bisher unklar oder teilweise technisch nicht möglich. Deshalb entstand das Interesse, die Zündquelle Ultraschall neu zu untersuchen und den bestehenden Grenzwert zu überprüfen.

Aktivitäten/Methoden:

Zur Untersuchung der Zündquelle Ultraschall wurden zunächst die Einsatzgebiete von Ultraschall und das bisherige Unfallgeschehen recherchiert, um die von Ultraschall ausgehenden Zündgefahren differenziert und möglichst vollständig zu erfassen. Darauf aufbauend wurden anhand theoretischer Überlegungen Worst-Case-Szenarien für eine Zündung entwickelt, die allgemein gültige Schlussfolgerungen erlauben. In entsprechend konstruierten Versuchseinrichtungen wurden Zündversuche durchgeführt. Variiert wurden u. a. die brennbare Komponente, die Gemischzusammensetzung, die Schallleistung und das Absorbermaterial. Die Ergebnisse führten zu einer sicherheitstechnischen Neubewertung der Zündquelle Ultraschall.

Ergebnisse:

Erstmals konnte experimentell nachgewiesen werden, dass Ultraschall sowohl in explosionsfähigen Atmosphären von Stäuben als auch von Dämpfen brennbarer Flüssigkeiten zündwirksam werden kann. Eine Zündung erfordert sehr hohe Leistungen der Ultraschallquelle und spezielle Randbedingungen. Ultraschallfelder können im Bereich hoher Schalldrücke bzw. Intensitäten durch Erwärmung von absorbierenden Festkörpern mittelbar zu zündwirksamen heißen Oberflächen führen. Kavitation ist dagegen als Zündquelle unwirksam. Die Ergebnisse erlauben es, für den Einsatz in Gasen und in Flüssigkeiten differenzierte Grenzwerte vorzuschlagen, die einer Anhebung des bestehenden Grenzwertes um mehr als zwei Größenordnungen entsprechen. Damit sind alle heute bekannten Ultraschallanwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen entweder unkritisch oder durch einfache Maßnahmen, die oft aus technischen Gründen ohnehin gegeben sind, sicher zu gestalten.

Stand: