Ex.CE.L Unternehmensberatung und Arbeitsschutz
Ingenieur- und Sachverständigenbüro
Dipl.-Ing. (mult.) Mario Kräft

Leitender Sicherheitsingenieur
Beratender Ingenieur
Sachverständiger für Explosionsschutz

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Flammendurchschlagsichere Armaturen, Versuche 

Allgemeines über flammendurchschlagsichere Armaturen

Immer wenn in technischen Anlagen, wegen der verfahrenstechnischen Gegebenheiten oder durch Störungen des bestimmungsgemäßen Betriebes, zerfalls- oder explosions- fähige Medien für sich oder in Gemischen gehandhabt werden, ist mit der schnellen Ausbreitung einer gezündeten Umsetzung im gesamten reaktionsfähigen Bereich zu rechnen. Diese im allgemeinen deflagrativ verlaufende Reaktion breitet sich mit Unterschallgeschwindigkeit aus. Sie kann jedoch in längeren Rohrleitungen, nach dem Durchlaufen der notwendigen Anlaufstrecke, sich zum detonativen Reaktionsverlauf mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit ausbilden. Unter langen Rohrleitungen sind hier alle diejenigen zu verstehen, deren Länge sehr viel größer als der Leitungsnenndurchmesser ist. Der Reaktionsverlauf ist durch eine Reihe von Parametern gekennzeichnet und wird zunächst von der Art und Zusammensetzung der reagierenden Gase, Dämpfe oder Gas/- bzw. Dampf/Luft- oder Gas/-, Dampf/Sauerstoff-Gemische beeinflusst.

Ferner ist der Umsetzungsverlauf abhängig vom jeweiligen thermodynamischen Grundzustand, wie beispielsweise Druck, Temperatur, spezifischer Wärmekapazität der Reagenzien, der zugeführten Zündenergie und der Beschaffenheit des Einschlussvolumens.

Zur Begrenzung der Ausbreitung dieser Reaktionen auf einzelne Anlagenteile, also zu deren Entkopplung, verwendet man Flammendurchschlagsicherungen. Durch den Einsatz dieser Armaturen wird einerseits für eine Begrenzung der Explosionswirkung und andererseits für den zusätzlichen Schutz vor dem Wirksamwerden potentieller Zündquellen gesorgt.

Das Vermögen und mithin der jeweilige Einsatzbereich solcher Flammendurchschlagsicherungen zur Verhinderung eines Flammendurchschlages ist jedoch begrenzt.

Je nach Anwendungsfall unterscheidet man bei Explosionssicherungen grundsätzlich deflagrationssichere (= explosionssichere) und detonationssichere Armaturen. Eine weitere Unterteilung dieser flammendurchschlagsicheren Armaturen erfolgt in nach- brandsichere bzw. dauerbrandsichere Armaturen (s. Der Flammendurchschlag bei Deflagrationen). Weiterhin unterscheidet man nach dem Strömungszustand der gehandhabten explosionsfähigen Medien (ruhend oder strömend) in statische oder dynamische Systeme sowie in Armaturen mit trockenen oder flüssigen Sperrschichten. Schließlich gibt es noch einige sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten der vorgenannten Explosionschutzeinrichtungen.

Der wichtigste Teil einer Flammendurchschlagsicherung ist die Flammensperre. Sie soll die Übertragung des Flammendurchschlages in die zu schützenden Anlagen(teile) verhindern.

Die trockene Flammensperre besteht aus einem System enger Spalten, wobei Bandsicherungen, Sintermetallscheiben, Metallschaumgewebe und andere üblich sind. Eine Übersicht über die trockenen Flammensperren wird in tabellarischer Übersicht geliefert.

Bei den Flüssigkeitsflammensperren wirkt eine Flüssigkeitsschicht, z. B. ein von Brenngas durchströmter und mit Wasser gefüllter Behälter, als Flammensperre.

Beide vorgenannten Flammensperren sind entsprechend ihrer Betriebsweise als statisch zu bezeichnen.

Dynamische Flammensperren verhindern einen Flammendurchschlag durch die Strömungsgeschwindigkeit des explosionsfähigen Mediums, die an jeder Stelle, z.B. der Austrittsöffnung, stets größer als die Flammengeschwindigkeit sein muss. Dieses kann strömungstechnisch zum Beispiel über eine Düse erreicht werden. Der Nachteil dieser Sperre ist, dass es nie zu einer Verringerung oder zu einem Abriss des Volumenstromes kommen darf, da sonst ein Flammendurchschlag entgegen der Volumenstromrichtung erfolgen kann, wenn nicht zusätzliche Schutzmaßnahmen getroffen werden (s. Explosionssicherungen) [2, 10]

Im Folgenden wird versucht, einen Überblick über die Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten der in den Versuchen verwendeten flammendurchschlagsicheren Armatur zu vermitteln. Ein übergreifend abdeckendes Übersichtsschaubild über flammendurchschlagsichere Armaturen mit Beispielen und Anwendungsmöglichkeiten, wird unter der Übersicht über Flammendurchschlagsicherungen gegeben.

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