Safety characteristics are essential for the design of preventive and protective explosion measures. According to international Standards explosion characteristics of dust clouds are determined in 20-L-sphere and l-m3-vessel.
The ignition of respective dust samples is realized vvith special pyrotechnical igniters with energy of 1 kJ or 5 kJ vvhich are defined in the testing Standards. However Sobbe in Germany is the only Company at the moment which sells such igniters.
The paper presents results of a comparative study between the 5 kJ Sobbe igniter and a 5 kJ igniter manufactured by Sirnex in Czech Republic. The study has been conducted under participation of BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance (IFA).
Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe (BGN) and Swiss Institute for Promotion of Safety and Security (Swissi).
For the study six dusts from different product groups with various explosion severities and ignitabilities were chosen.
The tests were carried out in the 20-L-sphere as well as in the l-m3-vessel. Maximum explosion overpressure Pmax, dust explosion constant Kst and lower explosion limit LEL were determined. Furthermore tests with a high speed and a thermal imaging camera were carried out, in order to compare burning time and flame pattern of Sobbe and Simex
igniter.
Die zeitlichen Druckanstiege dp/dt von binären Methan/Sauerstoffgemischen wurden im Explosionsbereich bei Anfangsdrücken von 1 bar und 5 bar experimentell untersucht und das normierte europäische Bestimmungsverfahren für zeitliche Druckanstiege DIN EN 15967 [1] auf Anwendbarkeit bei erhöhtem Anfangsdruck und reinem Sauerstoff als Oxidator geprüft.
Die Messergebnisse zeigen eine Zunahme der zeitlichen Druckanstiege bei einem Annähern der Gemischzusammensetzung an das stöchiometrische Verhältnis der vollständigen Verbrennungsreaktion (CH4:O2 1:2). Eine zuverlässige Bestimmung der zeitlichen Druckanstiege ist ab einer bestimmten Zusammensetzung nicht mehr möglich, da starke Oszillationen der Drucksignale auftreten. Um trotz der Oszillationen Auswertungen zu ermöglichen wird erstmals zur Glättung der Signale ein physikalisches Modell für Gasexplosionen im geschlossenen Gefäß verwendet. Damit ist es möglich, noch stark oszillierende Signale auszuwerten. Trotzdem gelingt es nicht, den gesamten Explosionsbereich mit der üblichen Messtechnik zu untersuchen. Für die Druckmessung wurden sowohl piezoresistive als auch piezoelektrische Druckmessensoren eingesetzt. Die Messergebnisse der beiden Sensoren stimmen sehr gut überein. Die verwendeten piezoresistive Druckmesssensoren können jedoch ab einer bestimmten Gemischzusammensetzung durch die sehr schnellen Druckstöße (dp/dt > 30000 bar/s) zerstört werden. Für solche Fälle wären die robusteren piezoelektrischen Sensoren besser geeignet. Bei einem Anfangsdruck von 5 bar liegen die Konzentrationsbereiche, in denen keine Auswertung mehr möglich ist bei 16 Mol-% bis 53 Mol-% Methananteil. Bei einem Anfangsdruck von 1 bar fällt dieser Konzentrationsbereich kleiner aus (von 24 Mol-% bis 42 Mol-% Methananteil).
Die Messergebnisse zeigen jedoch, dass die ausschließlich für Atmosphärendruck geltende Norm DIN EN 15967 auch für höhere Anfangsdrücke und reinen Sauerstoff als Oxidator prinzipiell anwendbar ist.