Читать книгу Prüfhandbuch Explosionsschutz - Forum Verlag Herkert GmbH - Страница 19
Оглавление1.10 Sicherheitstechnische Kennzahlen {Sicherheitstechnische Kennzahlen von Gefahrstoffen}
Eine Einteilung verschiedener Gefahrstoffe nach ihrem chemischen Aufbau ist prinzipiell möglich, aber nicht immer eindeutig. Besser geeignet ist es diese nach den physikalisch-chemischen Eigenschaften zu klassifizieren. Aus diesen Eigenschaften auf mögliche Gefährdungen zu schließen, ist von deutlich praktischerem Nutzen.
Bild 1: Ermittlung der chemisch-physikalischen Kennzahlen im Labor; (Quelle: Inburex Consulting GmbH)
1.10.1 Allgemeine chemisch-physikalische Größen
Um chemische Verbindungen und Gemische zu charakterisieren, können neben ihrer chemischen Zusammensetzung ihre chemisch-physikalischen Größen herangezogen werden.
| • | Siedepunkt TSd = f(p) |
| • | Dichte = f(p, T) |
| • | Korngrößenverteilung |
| • | Dampfdruck pD = f(T) |
| • | Viskosität = f(p, T, ρ) |
| • | Bildungsenthalpie |
| • | Schmelzpunkt TSm = f(p) |
| • | pH-Wert |
| • | Löslichkeit in Wasser bzw. Fett |
Neben diesen allgemeinen Größen lassen sich für die Einschätzung der Gefährdung durch diese Stoffe spezielle sicherheitstechnische Kennzahlen bestimmen.
1.10.2 Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube} {Sicherheitstechnische Kennzahlen von Gefahrstoffen, Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube}
Sicherheitstechnische Kennzahlen, die zur Charakterisierung von Feststoffen und Stäuben für die sicherheitstechnische Auslegung von Anlagen zu ermitteln sind, sind u. a.
| • | das Brennverhalten (z. B. Brennzahl, Abbrandgeschwindigkeit, Schwelpunkt), |
| • | die Selbstentzündung (z. B. Warmlager, Glimmtemperatur), |
| • | die Explosionsgrenzen (Explosionsfähigkeit, UEG und OEG), |
| • | die elektrostatischen Kennzahlen (Widerstand, Leitfähigkeit), |
| • | die Mindestzündenergie (MZE), |
| • | die Mindestzündtemperatur, |
| • | der maximale Explosionsdruck (Pmax), |
| • | die maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit (KSt) und |
| • | die Sauerstoffgrenzkonzentration. |
Neben einer Definitionsbeschreibung werden entsprechenden Prüfverfahren im Einzelnen beschrieben sowie eine Einordnung der sicherheitstechnisch relevanten Bedeutung der Kennzahlen gegeben.
Schwelpunkt {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Schwelpunkt}
Der Schwelpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der eine feste Substanz Schwelgase abgibt, sodass die entstehenden Schwelgas-/Luft-Gemische durch Fremdzündung entflammt werden können.
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß VDI 2263-1 angewendet.
Brennbare Schwelgas-/Luft-Gemische entstehen bei unvollständiger Verbrennung, bei endothermer (Wärme benötigend) oder exothermer (Wärme freisetzend) Zersetzung und auch beim Ausgasen flüchtiger Komponenten.
In geschlossenen Behältern können sich bei einigen Produkten über einen längeren Zeitraum auch bei Temperaturen unterhalb des Schwelpunkts explosionsfähige Gemische ausbilden.
Bei der Beurteilung des Schwelpunkts gilt, dass die betrieblich relevanten Temperaturen, Verweilzeiten und örtlichen Gegebenheiten bewertend mit einbezogen werden müssen.
Maximaler Explosionsdruck {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Maximaler Explosionsdruck} und maximaler zeitlicher Druckanstieg
Im Zusammenhang mit Staubexplosionen wird der, bei einer Explosion eines Staub-/Luft Gemisches in geschlossenen Behältern bei optimaler Konzentration, maximal auftretende Druck pmax und der maximal zeitliche Druckanstieg (dp/dt) bestimmt.
Ein Staub ist in der jeweils untersuchten Form (z. B. Feinheit, Feuchte) nicht explosionsfähig, wenn über einen weiten Konzentrationsbereich (mindestens von 30-2.000 g/m³) keine Entzündung auftritt.
Als „nicht staubexplosionsfähig“ kann ein Stoff nur dann eingestuft werden, wenn von seiner chemischen Beschaffenheit her exotherme Oxidationsreaktionen ausgeschlossen sind oder wenn die Untersuchungen zur Explosionsfähigkeit auch für Feinstaub (< 63 µm) zu keiner Explosion geführt haben.
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 und wird als KSt-Wert bezeichnet.
Nach ihm lassen sich verschiedene Explosionsklassen für brennbare Stäube definieren:
| KSt-Wert | Staubexplosionsklasse | Typ-Beispiele |
| K St -Wert < 200 bar m/s | St 1 | nicht modifizierte Naturstoffe |
| 200 bar m/s < K St -Wert < 300 bar m/s | St 2 | Kunst-/Pharmawirkstoffe |
| K St -Wert > 300 bar m/s | St 3 | Leichtmetallstäube |
Definition der Staubexplosionsklassen; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Die Staubexplosionsklasse liefert nur einen Hinweis, welches Schutzkonzept im Zusammenhang mit Staubexplosionen bzw. wie Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes auszulegen sind.
| Staub | Median[µm] | UEG[g/m3] | Pmax,Ü [bar] | KSt [bar m/s] | Klasse |
| Aluminium | 29 | 30 | 12,4 | 415 | St 3 |
| Cellulose | 33 | 60 | 9,7 | 229 | St 2 |
| Braunkohle | 24 | 60 | 9,2 | 129 | St 1 |
| Lactose | 23 | 60 | 7,7 | 81 | St 1 |
Beispielkennzahlen für verschiedene Stäube; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-1 und -2 in einer 20-L-Staubexplosionskugel oder in einem 1 m³-Behälter angewendet.
| 20-L-Staubexplosionskugel (Quelle: Inburex Consulting GmbH) | 1 m³-Behälter (Quelle: Inburex Consulting GmbH) |
Diese Daten werden für die apparative Auslegung und für den konstruktiven Explosionsschutz benötigt.
| Schutzmaßnahmen | zu beachtende Kenngröße |
| explosionsfeste Bauweise | maximaler Explosionsüberdruck |
| Explosionsdruckentlastung | maximaler Explosionsüberdruck, KSt-Wert |
| Explosionsunterdrückung |
Schutzmaßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Untere und obere Staubexplosionsgrenze {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Staubexplosionsgrenze}
Die Staubexplosionsgrenzen beschreiben den Konzentrationsbereich der Stäube mit Luft, innerhalb dessen Explosionen möglich sind.
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-3 verwendet.
Aufbauend auf der unteren Staubexplosionsgrenze UEG kann eine Gefährdungsbeurteilung für ein Explosionsschutzkonzept erarbeitet werden.
Die obere Staubexplosionsgrenze ist bei sicherheitstechnischen Betrachtungen im Zusammenhang mit aufgewirbelten brennbaren Stäuben von geringer Bedeutung, da sich darauf kein Sicherheitskonzept zur Umsetzung in der Praxis aufbauen lässt. Sie wird daher i. d. R. nicht bestimmt.
Sauerstoffgrenzkonzentration {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Sauerstoffgrenzkonzentration}
Die Sauerstoffgrenzkonzentration ist die maximale Sauerstoffgrenzkonzentration in einem Gemisch eines brennbaren Stoffs mit Luft und inertem Gas, in dem unter festgelegten Versuchsbedingungen bei beliebigen Brennstoffkonzentrationen keine Explosion auftreten kann.
Auch hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-4 verwendet.
Die Sauerstoffgrenzkonzentration wird im Allgemeinen anhand der Explosionsbereiche von Dreistoffgemischen (Brenngas/ Inertgas/ Luft) ermittelt.
Die Explosionsgrenzen sind relevante Daten für Neustoffanmeldungen und werden zusammen mit der Sauerstoffgrenzkonzentration zur Auslegung der Schutzmaßnahme „Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre“ benötigt.
| Brennstoff | SGKN2 [Vol.%] | SGKCO2 [Vol.%] |
| Wasserstoff | 4,3 | 5,2 |
| Kohlenmonoxid | 4,3 | 4,6 |
| Methan | 9,9 | 13,7 |
| Ethan | 8,8 | 11,7 |
| Propan | 9,8 | 12,6 |
| Ethylen | 7,6 | 10,5 |
| Propylen | 9,3 | 12,6 |
| Ethanol | 8,5 | - |
| Isopropanol | 8,7 | - |
| Benzol | 8,5 | 11,8 |
Beispiele für verschiedene Sauerstoffgrenzkonzentrationen, Quelle: Inburex Consulting GmbH
Diese Vermeidung der explosionsfähigen Atmosphäre kann z. B. durch Inertisierung erreicht werden. Je nach Inertgas werden verschiedene Grenzkonzentrationen benötigt.
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.
Prüfverfahren: gemäß EN 13821
Bild 4: Hartmannrohr im Versuch; (Quelle: Inburex Consulting GmbH)
Die Prüfeinrichtung sieht wie folgt aus:
| • | Es wird ein modifiziertes Hartmann-Rohr verwendet. |
| • | Es gibt eine Funkenentladung mit variabler Zündquelle. |
| • | Dabei werden Zündenergien i. d. R. bis zu etwa einem Jahr in Kraft gesetzt. |
| • | Eine Induktivität wird eingebaut: zeitliche Dehnung der Funken, daraus entsteht eine höhere Zündwirksamkeit. |
Unter Variation der Apparateparameter (Zündenergie, Zündverzögerungszeit, evtl. Temperatur) und der Staubkonzentration werden die niedrigste Funkenenergie, bei der es zur Entzündung des zündwilligsten Staub-/Luft-Gemisches kommt und die höchste Funkenenergie, bei der es nicht zur Entzündung kommt, bestimmt.
In der Regel ist die MZE brennbarer Stäube 2-3 Zehnerpotenzen höher als die MZE für Gase und Dämpfe.
Die MZE ist abhängig von der Feinheit, der Oberflächenbeschaffenheit und von der Feuchte des Staubes und nimmt mit zunehmender Temperatur und abnehmender Partikelgröße ab.
Eine Einstufung der Zündempfindlichkeit kann der folgenden Tabelle entnommen werden.
| Zündenergieintervall | Einstufung der Stäube |
| MZE ≥ 10 mJ | normal zündempfindlich |
| 3 mJ < MZE ≤ 10 mJ | besonders zündempfindlich |
| MZE < 3 mJ | extrem zündempfindlich |
Zündempfindlichkeit abhängig vom Zündenergieintervall; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Elektrische Leitfähigkeit {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Elektrische Leitfähigkeit}
Die elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß für die elektrostatische Aufladbarkeit von Stäuben und wird meist in der Einheit pS/m angegeben. (1 pS = 1 pico Siemens = 10-12 Ω-1)
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 80079-20-2 angewendet.
Teilweise kann bei der mechanischen Separation oder der mechanischen Bearbeitung von Stoffen eine Trennung derselben mit einer elektrostatischen Aufladung einhergehen. Diese kann auch durch Influenz auf benachbarte Gegenstände oder Personen überspringen.
In einer explosionsfähigen Atmosphäre kann eine elektrostatische Entladung als Zündquelle für eine Explosion wirken.
Selbstentzündung – Glimmtemperatur
Die Glimmtemperatur beschreibt die Mindestzündtemperatur einer Staubschicht bei einseitiger thermischer Belastung.
Bild 5: Prüfvorrichtung für die Ermittlung der Glimmtemperatur (Quelle: Inburex Consulting GmbH)
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß IEC 61241-2-1 Verf. A angewendet.
Die Glimmtemperatur ist eine der relevanten Größen für die Auswahl elektrischer und nichtelektrischer Betriebsmittel in Bereichen, in denen es zu Staubablagerungen kommen kann.
Explosionsfähigkeit (Staubexplosionsfähigkeit)
Ein Staub ist dann staubexplosionsfähig, wenn er im Gemisch mit Luft mit Hilfe einer einwirkenden Zündquelle und deren Energie zu einer anhaltenden Entflammung führen kann. Hierbei muss die Entflammung im geschlossenen Behälter mit einer Drucksteigerung verbunden sein (vgl. Verfahren zum modifizierten Hartmannrohr).
Das angewendete Prüfverfahren ist jenes gemäß VDI 2263.
Da bei einer Explosion neben Temperaturen von mehr als 1000 °C auch Druckerhöhungen um den Faktor 8 bis 10 des Ausgangsdrucks auftreten, liegt ein erhebliches Gefahrenpotenzial vor.
Ist also eine Substanz explosionsfähig, muss ein entsprechendes Explosionsschutzkonzept ausgearbeitet werden.
Brennzahl {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Brennzahl}
Die Brennzahl (BZ) charakterisiert das Brand-/Abbrandverhalten eines Stoffs.
Hierbei gilt das Prüfverfahren gemäß VDI 2263-1.
| Art der Reaktion | BZ | Beispiele | |
| kein Anbrennen | 1 | Kochsalz | |
| keine Ausbreitung eines Brandes | kurzes Anbrennen und rasches Erlöschen | 2 | Weinsäure |
| örtliches Brennen oder Glimmen mit höchstens geringer Ausbreitung | 3 | Milchzucker | |
| Durchglühen ohne Funkenwurf (Glimmbrand) oder langsame, flammenlose Zersetzung | 4 | Lykopodium, Tabak | |
| Ausbreitung eines Brandes | Ausbreitung eines offenen Brandes oder Abbrennen unter Funkensprühen | 5 | Schwefel |
| verpuffungsartiges Abbrennen oder rasche, flammenlose Zersetzung | 6 | Schwarzpulver |
Beispielsammlung verschiedener Stäube mit Blick auf Reaktion und Brennzahl; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Bild 6: Apparatur zur Bestimmung der Brennzahl; (Quelle: Inburex Consulting GmbH)
Die Brennzahl ist ein Kriterium für die Ausbreitung eines Brandes nach lokaler Einwirkung einer hinreichend starken Zündquelle.
Sie stellt eine wichtige Kenngröße dar, um das Brandverhalten von Feststoffen, das darauf aufbauende Brandschutzkonzept und geeignete Brandbekämpfungsmaßnahmen zu charakterisieren.
Abbrandgeschwindigkeit {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Abbrandgeschwindigkeit}
Die Abbrandgeschwindigkeit beschreibt die maximale Ausbreitungsgeschwindigkeit der Verbrennungszone in Feststoffen.
Prüfverfahren: Richtlinie 92/69/EWG
Die Abbrandgeschwindigkeit einer 25 cm langen Schüttung, die an einem Ende mithilfe einer Gasflamme entzündet wird, wird über eine Länge von 10 cm zeitlich erfasst.
Ähnlich der Brennzahl ist die Abbrandgeschwindigkeit ein Kriterium für das Brandverhalten.
1.10.3 Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten} {Sicherheitstechnische Kennzahlen von Gefahrstoffen, Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten}
Brennbare Gase und Dämpfe erfordern eine besondere Aufmerksamkeit aus sicherheitstechnischer Sicht. Die bei der explosionsartig ablaufenden Reaktion auftretenden Temperaturen können um die 1000 °C und der Druck kann den 10-fachen Wert des Ausgangsdrucks erreichen.
Zur Charakterisierung von brennbaren Flüssigkeiten und Gasen gehören diese Kennwerte bzw. Kennzahlen:
| • | Explosionsgrenzen |
| • | Flammpunkt |
| • | Zündtemperatur |
| • | minimale Zündenergie |
| • | maximaler Explosionsdruck |
| • | maximale Druckanstiegsgeschwindigkeit |
Neben einer Definitionsbeschreibung werden die entsprechenden Prüfverfahren im Einzelnen beschrieben sowie eine Einordnung der sicherheitstechnisch relevanten Bedeutung der Kennzahlen gegeben.
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.
| Zündtemperatur nach DIN EN 51794 | Temperaturklasse nach DIN EN 50014 | Maximale Oberflächentemperatur |
| ZT > 450 °C | T 1 | 450 °C |
| 300 °C < ZT < 450 °C | T 2 | 300 °C |
| 200 °C < ZT < 300 °C | T 3 | 200 °C |
| 135 °C < ZT < 200 °C | T 4 | 135 °C |
| 100 °C < ZT < 135 °C | T 5 | 100 °C |
| 85 °C < ZT < 100 °C | T 6 | 85 °C |
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 | zu beachtende Kenngröße |
| explosionsfeste Bauweise | maximaler Explosionsüberdruck |
| Explosionsdruckentlastung | maximaler Explosionsüberdruck, KSt-Wert |
| Explosionsunterdrückung |
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.
| Name | Norm | Anwendungsbereich | Temperaturbereich |
| Abel-Pensky | DIN 51755 | Mineralöle und andere brennbare Flüssigkeiten | -30 °C bis 5 °C 5 °C bis 65 °C |
| DIN 53213-1 | Anstrichstoffe, Lacke, Klebstoffe, zähe Flüssigkeiten | 5 °C bis 65 °C | |
| Pensky-Martens | DIN EN 22719 | Mineralöle und andere brennbare Flüssigkeiten | 10 °C bis 370 °C |
| Cleveland | DIN ISO 2592 | Mineralöle und andere brennbare Flüssigkeiten | > 79 °C |
| Schnellverfahren | DIN EN 456 | Brennbare Flüssigkeiten | 0 °C bis 110 °C |
Prüfmethoden im Überblick; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Bild 8: Bestimmung des Flammpunkts nach Pensky-Martens; (Quelle: Inburex Consulting GmbH)
Der Flammpunkt ist eine zentrale Kenngröße, um die Brand- und Explosionsgefahr von Flüssigkeiten zu beurteilen und wird zur Neustoffanmeldung benötigt.
Er ist zusätzlich eine wesentliche Größe für die gefahrgutrechtliche Einstufung brennbarer Flüssigkeiten.
| Flammpunkt (FP) | Zusätzliche Bedingung | Kategorie |
| FP < 23 °C | Siedepunkt ≤ 35 °C | 1 |
| FP < 23 °C | Siedepunkt > 35 °C | 2 |
| 23 °C < FP < 60 °C | 3 |
Einstufung flüssiger Stoffe und Zubereitungen nach RL 1272/2008/EG; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Die laminare Flammengeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der bei Flammenreaktionen das Frischgas unter laminaren Strömungsbedingungen auf die Flammenfront zuströmt.
Bei laminaren Flammen auf Brennern ist die Flammenfront ortsfest, bei turbulenten Flammen, wie sie in den meisten technischen Verbrennungsvorgängen vorkommen, fluktuiert die Flammenfront um eine mittlere Lage. Die Flammengeschwindigkeit der turbulenten Flamme beträgt ein Vielfaches der Geschwindigkeit der laminaren Flamme.
Prüfverfahren:
| 1. | Gefäßverfahren: Die Flamme wandert durch das ruhende Brenngasgemisch, wobei die laminare Flammengeschwindigkeit aus der Wanderung der Flammenfront berechnet wird. |
| 2. | Brennerverfahren: Die Flamme und Frischgasgemisch strömen der Flammenfront entgegen. |
Innerhalb der Zündgrenzen eines brennbaren Gemisches ist die Flammengeschwindigkeit eine geeignete Größe, um die Flammenfortpflanzung zu beschreiben.
Explosionsgrenzen {Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Flüssigkeiten, Explosionsgrenzen} – untere und obere Explosionsgrenze
In Gemischen brennbarer Gase und Dämpfe mit Luft kann sich eine selbstständige Verbrennung nur innerhalb eines gewissen Konzentrationsbereichs fortpflanzen. Die Grenzkonzentrationen, bei denen dies gerade nicht mehr möglich ist, werden als untere (UEG) und obere Explosionsgrenze (OEG) bezeichnet.
Bei einer Konzentration unterhalb der unteren Explosionsgrenze ist das Gemisch zu „mager“ (es enthält zu wenig Brennstoff).
Bei einer Konzentration oberhalb der oberen Explosionsgrenze ist das Gemisch zu „fett“ (es enthält zu viel Brennstoff, d. h. zu wenig Sauerstoff), um eine Flammenfortpflanzung nach erfolgter Entzündung zu ermöglichen.
Für die Bestimmung der Explosionsgrenzen gibt es verschiedene standardisierte Messmethoden.
| Messbereich | Norm |
| Atmosphärendruck, Temperatur bis 200 °C | DIN 51649-1 |
| Atmosphärendruck, Temperatur bis 150 °C | ASTM E 681-98 |
| erhöhter Druck und Temperatur | ASTM E 918-83 |
Messmethoden zur Bestimmung der Explosionsgrenze; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Gase, die unter atmosphärischen Bedingungen einen Explosionsbereich, d. h. eine untere und obere Explosionsgrenze besitzen, gelten i. S. d. Gefahrstoffverordnung als hochentzündlich. Auch die entsprechende Klassifizierung brennbarer Gase nach Gefahrgutrecht stützt sich auf die Explosionsbereiche.
Die Explosionsgrenzen werden zusammen mit der Sauerstoffgrenzkonzentration benötigt, um die Schutzmaßnahme „Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre“ auszulegen. Die Temperatur-, Druck- und Inertgasabhängigkeiten sind zu berücksichtigen. Zu beachten ist weiterhin, dass die obere Explosionsgrenze eine Funktion des Sauerstoffgehalts ist.
