ISBN 978-3-8439-1735-3

978-3-8439-1735-3, Reihe Ingenieurwissenschaften

Felix Welzel
Die Entstehung von Zündquellen durch mechanische Reibvorgänge und deren Zündwirksamkeit in explosionsfähigen Gas/Luft-Atmosphären

147 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2014), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Durch den Einsatz mechanischer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen können in Fehlerfällen mechanisch erzeugte Zündquellen entstehen. Während Zündungen durch Schlagfunken bereits sehr umfangreich untersucht wurden, standen hier durch Reibsituationen entstehende heiße Oberflächen und Funken im Fokus. In zahlreichen Versuchen wurden detaillierte Ergebnisse zum Wirken tribologischer Mechanismen, zur Entstehung von Funken sowie zu deren Zündwirksamkeit erzielt. Dabei wurde u.a. gezeigt, dass ab Relativgeschwindigkeiten von 0,6 m/s Reibfunken entstehen und Zündungen durch heiße Oberflächen ab 0,4 m/s eintreten können.

Für Relativgeschwindigkeiten unterhalb von 3,0 m/s ist der momentane Reibkoeffizient in der Reibstelle normalverteilt und erlaubt eine sinnvolle Bestimmung dernflächenbezogenen Leistungsdichte. Da für die Bildung von Reibfunken eine Mindesttemperatur in der Reibstelle notwendig ist, muss starke Erwärmung an den Bauteilen mechanischer Geräte verhindert werden. Bei geringen Relativgeschwindigkeiten wird der Wärmetransport maßgeblich durch Wärmeleitung bestimmt, so dass die Entstehung und Zündwirksamkeit mechanisch erzeugter Zündquellen maßgeblich durch die Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Werkstoffe geprägt wird.

Die in der Reibstelle umgesetzte flächenbezogene Leistungsdichte sollte zur Bewertung von Zündgefahren herangezogen werden. Wasserstoff/Luft-Atmosphären zündeten bei den niedrigsten Leistungsdichten im Vergleich mit Ethen und Propan. Zündgrenzwerte für Edelstähle mit geringer Wärmeleitfähigkeit liegen im Allgemeinen bei einer geringeren Leistungsdichte als die Grenzen für unlegierten Stahl.Weiterhin ist es notwendig, dass Schlag- und Reibfunken auf Grund der unterschiedlichen Entstehungsprozesse getrennt betrachtet werden.