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Organisationseinheit der BAM
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Zur Bemessung von Druckentlastungseinrichtungen bei Gasexplosionen in
Umschließungen existieren derzeitig nur wenige wissenschaftlich fundierte Auslegungskriterien,
die die konstruktiven Randbedingungen oder Prozessbedingungen
der explosionsgefährdeten Anlagenteile ausreichend berücksichtigen. Aus diesem
Grund werden in der Praxis häufig stark konservative Annahmen getroffen, die zu
erheblichen Überdimensionierungen der Druckentlastungseinrichtungen führen
können. Aus sicherheitstechnischer Perspektive können gerade diese vermeintlichen
Sicherheitsmargen zu einer erheblichen Beschleunigung des transienten Druckverlaufs
und damit eher zu einer Unterdimensionierung führen oder sogar den
Übergang von Deflagrationen zu Detonationen (DDT) begünstigen [1-3].
Um die Gefahren bzw. die Einflussfaktoren dieser kritischen Zustände beurteilen zu
können, soll im Rahmen eines Forschungsprojektes das Explosionsverhalten in
Anwesenheit Turbulenz bildender Einbauten oder bei nicht atmosphärischen
Bedingungen speziell bei erhöhten Anfangsdrücken - systematisch untersucht
werden.
Zur Bemessung von Druckentlastungseinrichtungen bei Gasexplosionen in Umschließungen existieren derzeitig nur wenige wissenschaftlich fundierte Auslegungskriterien, die die konstruktiven Randbedingungen oder Prozessbedingungen der explosionsgefährdeten Anlagenteile ausreichend berücksichtigen. Aus diesem Grund werden in der Praxis häufig stark konservative Annahmen getroffen, die zu erheblichen Überdimensionierungen der Druckentlastungseinrichtungen führen können.
Aus sicherheitstechnischer Perspektive können gerade diese vermeintlichen Sicherheitsmargen zu einer erheblichen Beschleunigung des transienten Druckverlaufs und damit eher zu einer Unterdimensionierung führen oder sogar den Übergang von Deflagrationen zu Detonationen begünstigen.
Sowohl Messungen als auch erste Simulationen mit Hilfe von CFD-Modellen begründen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen mit
explosionsgefährdeten Gasanlagen.
Da insbesondere bei turbulenten Verbrennungsvorgängen in den Normen Verbesserungspotential herrscht, wird bei der BAM zukünftig verstärkt dieses Thema in Forschungsarbeiten berücksichtigt.
There is a general lack of information on the effects of full-bore obstacles on combustion in the literature, these obstacles are prevalent in many applications and knowledge of their effects on phenomena including burning rate, flame acceleration and DDT is important for the correct placing of explosion safety devices such as flame arresters and venting devices. In this work methane, propane, ethylene and hydrogen-air explosions were investigated in an 18 m long DN150 closed pipe with a 90 degree bend and various baffle obstacles placed at a short distance from the ignition source. After carrying out multiple experiments with the same configuration it was found that a relatively large variance existed in the measured flame speeds and overpressures, this was attributed to a stochastic element in how flames evolved and also how they caused and interacted with turbulence to produce flame acceleration. This led to several experiments being carried out for one configuration in order to obtain a meaningful average. It was shown that a 90 degree bend in a long tube had the ability to enhance flame speeds and overpressures, and shorten the run-up distance to DDT to a varying degree for a number of gases. In terms of the qualitative effects on these parameters they were comparable to baffle type obstacles with a blockage ratios of between 10 and 20%.
Bei Anlagen, in denen mit brennbaren oder toxischen Gasen unter Druck umgegangen wird, tritt bei einem Versagen der Umschließung oder beim Ansprechen von Druckentlastungseinrichtungen ein Freistrahl aus. Mit entsprechenden Modellen können, z. B. für das Explosionsschutzkonzept, die untere und obere Explosionsgrenze des Freistrahls berechnet werden. Bei der Freisetzung eines toxischen Gases ist die Überhöhung des Freistrahls als Eingabeparameter für die anschließende Berechnung der impulsfreien Gasausbreitung relevant. Aus der Literatur sind einige empirische Modelle bekannt, die unter bestimmten Randbedingen mit geringem Rechenaufwand einsetzbar sind. Weit verbreitet sind die Integralmodelle, die in bekannten Programmpaketen für Auswirkungsbetrachtungen enthalten sind. Der Vergleich verschiedener Freistrahlmodelle mit experimentellen Untersuchungen soll eine Bewertung der Berechnungsergebnisse ermöglichen und dient gleichzeitig als Grundlage für die Weiterentwicklung eines Integralmodells.
The method described in this paper enabled reliable and accurate positioning of an overdriven detonation by calculation of shock wave velocities (detonation and retonation) for hydrogen explosions in a closed 18 m long horizontal DN150 pipe. This enabled an empirical correlation between the ignition position and the run-up distance to DDT to be determined. It was shown that the initial ability of the flame to expand unobstructed and the piston-like effect of burnt gas expanding against the closed end of the tube contributed to initial flame acceleration and hence were able to affect the run-up distance to overdriven detonation. Flame speeds and rates of initial pressure rise were also used to explain how these two competing effects were able to produce a minimum in the run-up distance to DDT. The shortest run-up distance to DDT, relative to the ignition position, for this pipe and gas configuration was found when the ignition position was placed 5.6 pipe diameters (or 0.9 m) from the closed pipe end. The shortest run-up distance to DDT relative to the end of the pipe was recorded when the ignition source was placed 4.4 pipe diameters or 0.7 m from the pipe end.
The effects of a gas explosion in enclosures like vessels can be limited e.g. by gas explosion venting
systems. The major design step of this constructive explosion protection method is to determine the
required vent area, which depends significantly on whether turbulent combustion exists. However,
current standards like NFPA 68 or EN 14994 are applicable only to limited boundary conditions and
as far as possible only to laminar flame propagation. Difficulties arise in the assessment or predictability
of gas explosion hazard when turbulence occurs.
In this research especially venting at elevated initial pressure has been shown to accelerated
flame propagations and therefore, to a considerably higher reduced pressure. Therefore, it is essential
to provide a broader data base of turbulent combustion and explosion behaviour to verify the
existing rules or to determine their safety-relevant parameters.
For a better safety assessment or design of protective systems the turbulent combustion and
accelerated gas explosion behaviour of quiescent methane in air were investigated at initial pressures
up to 8 bar using vessels up to 100 litres. In particular a systematic study was performed to
investigate the influence of turbulence on the overpressure development during accelerated gas
explosion. Moreover, the present study consider the position of the spark igniters, the burning velocity
and the maximum pressure rise for different concentration of fuel as well as the size of orifice
and/or vent area.
A choice of experimental tests showed under the investigated conditions that not only turbulence
inducing obstacles but also over sized vent areas could lead to an increased pressure development
and therefore to an inacceptable safety state. Due to the numerous influencing variables of
explosion behaviour the presented experimental results help to judge whether another more sophisticated
method should be applied than the one described in standards.
The effects of a gas explosion in enclosures like vessels can be limited e.g. by gas explosion venting systems. The major design step of this constructive explosion protection method is to determine the required vent area, which depends significantly on whether turbulent combustion exists. However, current standards like NFPA 68 or EN 14994 are applicable only to limited boundary conditions and as far as possible only to laminar flame propagation. Difficulties arise in the assessment or predictability of gas explosion hazard when turbulence occurs. In this research especially venting at elevated initial pressure has been shown to accelerated flame propagations and therefore, to a considerably higher reduced pressure. Therefore, it is essential to provide a broader data base of turbulent combustion and explosion behavior to verify the existing rules or to determine their safety-relevant parameters. For a better safety assessment or design of protective systems the turbulent combustion and accelerated gas explosion behaviour of quiescent methane and hydrogen in air were investigated at initial pressures up to 8 bar using vessels up to 100 litres. In particular a systematic study was performed to investigate the influence of turbulence on the overpressure development during accelerated gas explosion. Moreover, the present study consider the position of the spark igniters, the burning velocity and the maximum pressure rise for different concentration of fuel as well as the size of orifice and/or vent area. A choice of experimental tests showed under the investigated conditions that not only turbulence inducing obstacles but also over sized vent areas could lead to an increased pressure development and therefore to an inacceptable safety state.
Üblicherweise werden Werkzeuge für den industriellen Einsatz aus hochlegierten Chromstählen hergestellt. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen werden oft Werkzeuge aus speziellen Nichteisen-Metalllegierungen (NE-Metall) verwendet. Für diese sogenannten funkenarmen Werkstoffe und deren mögliche Schlagpartner gibt es bisher keine umfassenden Untersuchungen mit Aussagen zur Zündwahrscheinlichkeit.
Die TRGS 723, Abschn. 5.15, fordert den Nachweis der Funkenfreiheit der verwendeten Werkstoffpaarung. Jedoch sind Werkzeuge keine Geräte oder Schutzsysteme im Sinne der Richtlinie 2014/34/EU. Deshalb ist es nicht möglich, Werkzeuge in Übereinstimmung mit dieser Richtlinie zu zertifizieren. Der Nachweis der Erfüllung dieser Anforderungen ist durch Zertifizierungen im sogenannten "gesetzlich nicht geregelten" Bereich möglich. Die BAM bietet diese Zertifizierung für "Funkenarme Werkzeuge" im Rahmen ihres Zertifizierungsprogrammes an.
Die bisherigen Ergebnisse der hier vorgestellten Untersuchung haben gezeigt, dass es keine funkenfreien, metallischen Werkzeuge (non-sparking Tools) gibt. Entscheidend ist im Hinblick auf die TRGS 723, ob zündfähige Funken entstehen oder nicht. Es ist immer die Frage, worauf die Werkzeuge im praktischen Anwendungsfall schlagen oder fallen gelassen werden können, d.h. aus welchem Material der mögliche Schlagpartner besteht. Dies können metallische Schlagpartner, aber auch Betonoberflächen sein. Unterschiedliche Kombinationen von Werkstoffen ergeben bei Schlagbeanspruchung im explosionsgefährdeten Bereich jeweils unterschiedliche Zündwahrscheinlichkeiten. Aber auch die Höhe der beim Einsatz der Werkzeuge möglichen kinetischen Schlagenergie und der Brenngas/Luft-Atmosphäre im betreffenden explosionsgefährdeten Bereich sind wichtige Einflussgrößen.
The ignition probability of gaseous mixtures of acetylene, hydrogen and ethylene with air due to mechanical impacts between stainless steel components was examined for various impact energies. Additionally, the sources of ignitions were identified by infrared high-speed recordings. The stainless steel types used had different chemical compositions in order to investigate the influence of the chromium content on the ignition probability. The investigations reveal different ignition probabilities of the gas mixtures as well as different sources of ignitions depending on the steel type used and the impact energy applied. Impact energies below 126 J resulted in ignition of the gaseous mixture at the hot surfaces of the pin or the plate in most of the cases. At higher energies, initiation of ignition due to abraded particles was more probable when using stainless steel components with lower chromium content whereas the source of ignition was almost exclusively limited to the hot surfaces of pin and plate for the steel with the highest chromium content. However, as opposed to the source of ignition, the probability of ignition could not be correlated to the chromium content of the stainless steel.
For the design of gas explosion venting systems for confinements only little guidance is given when considering the constructional boundary conditions or process conditions. For this reason conservative assumptions are prevalent in practice and in many cases the protective Systems become significantly oversized. Such safety margins in venting areas can lead to a critical acceleration of the pressure rise. Finally, a gas explosion at turbulent conditions caused by oversizing of the venting area rather leads to an under-sized system and supports the deflagration to detonation transition (DDT). The present investigation was focused especially on the influence of certain obstacles as well as the effect of the initial pressures on the explosion venting behavior of methane-air-mixtures and of hydrogen-air-mixtures.
Die funkenerzeugenden Prozesse der Reib- und Schlagfunken konnten über gezielte Betrachtungen und einen schmalen Bereich der Parameterbreite der jeweiligen Zündquelle verglichen werden. So zeigten Versuche bei einem Volumenanteil von c ≤ 10 % H2 und somit sehr kurzen Reibzeiten (t < 1,0 s) ähnliche Ergebnisse bezüglich der Funkenentstehung sowie der Zündwahrscheinlichkeiten. Durch die unterschiedlichen funkenerzeugenden Mechanismen werden Schlagfunken jedoch schneller und bei geringeren Schlagenergien bzw. bei deutlich geringeren Leistungsdichten erzeugt.
In Wasserstoff/Luft-Atmosphären bis 10 % H2 sinkt mit geringer werdendem Wasserstoffanteil sowohl bei Kurzzeit-Reib- als auch bei Schlagvorgängen die Zündwahrscheinlichkeit. Bei Konzentrationen über 10 % H2 steigt nur bei Reibschlagvorgängen die Zündwahrscheinlichkeit. Dies liegt an der Zunahme des Einflusses der heißen Oberfläche bei gleichzeitig sinkender Oxidationsmöglichkeit der heißen Partikel durch die hohe Wärmeleitfähigkeit von Wasserstoff bedingt durch den verminderten Sauerstoffgehalt im Gemisch.
Temperaturmessungen bestätigen trotz der verkürzten Reibzeit Temperaturen von über 400 °C, die zur Entstehung von Funken aus unlegiertem, ferritischem Stahl notwendig sind.
Eine sinnvolle und praxisgerechte Bewertung der Zündwahrscheinlichkeiten erscheint für Schlagfunken über das Energiekriterium und für Reibfunken über das Leistungskriterium möglich.
Die Konformitätsbewertung als Voraussetzung für das Inverkehrbringen von Geräten, die in den Geltungsbereich der Europäischen Richtlinie 94/9/EG fallen, bedarf einer Zündgefahrenbewertung, die auch die Gefahren durch 'mechanisch erzeugte Funken' berücksichtigen muss. In einem Forschungsvorhaben wurden in diesem Zusammenhang die von Edelstahlschlagfunken ausgehenden Zündgefahren untersucht.
Explosionsschutz ist für viele Bereiche der Industrie und des Transport- und Lagerwesens von großer Bedeutung. Arbeitssicherheit, Anlagenschutz, Umweltschutz und öffentliche Sicherheit sind dabei gleichermaßen sicherzustellen.
Die Ex-Schutz-Seminare der Technischen Akademie Heilbronn richten sich an Planer, Errichter, Betreiber und deren befähigte Personen sowie das gesamte Umfeld (Hersteller, Behörden, Prüfstellen, Berater). Sie sind unter ein einheitliches Thema gestellt: Wie sind Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen sicher zu planen, zu errichten und zu betreiben. Zu Beginn jeden Seminars werden die physikalischen und technischen Grundlagen behandelt und anhand der einschlägigen Richtlinien und Normen (VDE, EN, IEC usw.) gezeigt, wie der Explosionsschutz grundsätzlich verwirklicht werden kann (integrierter Explosionsschutz). Die rechtlichen Grundlagen, Zusammenhänge und ihre Bedeutung werden dargestellt, einschließlich der Prüfung und Zertifizierung.
Experimentelle Untersuchungen zu streifenden Schlägen mit verschiedenen Edelstahlsorten in explosionsfähigen Atmosphären, jeweils bestehend aus Wasserstoff, Acetylen, Ethylen bzw. Propan mit Luft, haben gezeigt, dass deren Zündwahrscheinlichkeit sowohl von der Art des Brenngas-Gemisches als auch der Höhe der kinetischen Schlagenergie abhängt. Ein Einfluss des Chromgehaltes im Edelstahl auf die Zündwahrscheinlichkeit durch mechanisch erzeugte Schlagvorgänge konnte in dem untersuchten Bereich des Chromgehaltes nicht nachgewiesen werden, obwohl ein steigender Chromgehalt die Oxidationsfähigkeit abgetrennter Partikel erhöhter Temperatur tatsächlich senkt. Ferner haben weitere Werkstoffeigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität, Dichte und Härte einen Einfluss auf die Zündwahrscheinlichkeit mechanischer Edelstahl-Schlagvorgänge bei Wasserstoff/Luft-Gemischen. Mit steigender Wärmeleitfähigkeit des Edelstahls sinkt die Zündwahrscheinlichkeit. Für die spezifische Wärmekapazität, Dichte und Härte konnte kein Einfluss nachgewiesen werden. Für Schlagvorgänge wurden in der Norm EN 13463-1:2009 Grenzwerte für die maximale kinetische Schlagenergie festgelegt, unterhalb derer die Entstehung einer wirksamen Zündquelle als unwahrscheinlich angenommen werden kann. Dabei wurde zwischen Schlagvorgängen mit funkenarmen Metallen, wie z. B. Kupfer, Messing, und Schlagvorgängen mit sogenannten „sonstigen Werkstoffen“ unterschieden. Die Grenzwerte dieser sonstigen Werkstoffe resultieren aus Versuchen der BAM mit unlegiertem Baustahl. Bei solchen Schlagvorgängen wird von Oxidationsprozessen einzelner Partikel mit dem Luftsauerstoff ausgegangen, die das Gasgemisch aufgrund des hohen Temperaturanstiegs entzünden. In industriellen Anwendungen wie zum Beispiel der chemischen Industrie wird jedoch statt ferritischem Stahl überwiegend Edelstahl verwendet. Im Allgemeinen gilt mit Chrom hochlegierter Edelstahl bei Schlagvorgängen gegenüber ferritischem Stahl als funkenärmer, da die Oxidationsfähigkeit von Edelstahlpartikeln mit steigendem Chromgehalt abnimmt. Aufgrund der abnehmenden Oxidationsfähigkeit postulierte Voigtsberger, dass abgetrennte Edelstahlpartikel mit einem Anteil von 18,11 % Chrom nicht mehr oxidieren können. Bei den eigenen Schlagversuchen der BAM konnte zwar eine sinkende Oxidationsfähigkeit der Partikel, aber keine abnehmende Zündwirksamkeit von Edelstählen mit steigendem Chromgehalt beobachtet werden.
In industrial applications carbon steel is often replaced by stainless steel. Stainless steel is supposed to be less problematic than carbon steel as a possible ignition source because of the decreasing oxidizability of stainless steel particles with increasing content of alloying elements such as chromium. However, knowledge about the ignition probabilities and about factors influencing ignitions are far from being sufficient. Better knowledge could well be used to decrease and minimize explosion hazards. Additionally, adequate risk assessment could lead to cost reduction by avoiding possible overestimation of hazards. In this contribution, we present results of grazing impact experiments using four different stainless steels in acetylene-, hydrogen-, ethylene- and propane-air mixtures. We investigated the influence of the chromium content and of some of the material properties of stainless steel on the ignition probabilities of these gas mixtures.
The experiments show an appreciable amount of ignitions in the acetylene-air and the hydrogen-air mixture only. The observed source of ignition depends on the chromium content of the steel. At impact energies of 126 J and more, acetylene-air mixtures were ignited by hot surfaces resulting from impacts between stainless steel components containing 22.5 % chromium whereas separated and subsequently oxidized particles acted as ignition source after impacts of stainless steel containing 17.7 % chromium and less. These observations are in accordance with the decreasing oxidizability of stainless steel with increasing chromium content. However, an exclusive correlation between chromium content and ignition probability was not found. Almost all ignitions of hydrogen-air were initiated by hot surfaces and impacts of steel containing the highest amount of chromium were most incendive. This observation shows that a low oxidizability of the steel due to its high chromium content does not necessarily lead to a lower ignition probability. Quite contrary, an increasing chromium content leads to a decreasing thermal conductivity and thus to a higher ignition probability. As a result the thermal con-ductivity was found to be a key parameter determining the ignition probability. The density, specific heat capacity and hardness of the steel were also taken into account; however, they did not affect the ignition probability.
In conclusion, the different sources of ignition can be distinguished with regard to the resulting ignition probability of flammable gas mixtures subjected to grazing impacts of stainless steel. In cases where the ignitions are initiated by hot surfaces, the thermal conductivity of the impacting steel is the most critical parameter. On the other hand, the temperature increase due to impacts and the propensity of the steel to be oxidized mainly influence the ignition probability in cases where separated particles act as ignition source. Consequently, stainless steel with a high thermal conductivity and a low oxidizability has to be utilized in order to minimize the ignition probability due to mechanical impacts.
Grazing impact experiments of various types of stainless steels were performed in explosive atmospheres of hydrogen, acetylene, ethylene or propane with air. Depending on the gas mixture, kinetic energy of the impact, and applied stainless steel, the dominant ignition sources are either separated particles or hot friction surfaces. An influence of chromium content on the ignition probability was not found, although an increase in chromium content results in a reduction of the oxidizability of separated particles. Additionally, the influence of the material properties thermal conductivity, specific heat, density and hardness on the ignition probability of the hydrogen–air mixture was investigated. With increasing thermal conductivity a decreasing rate of ignitions was observed. In contrast, an influence of the physical properties specific heat, density and hardness on the ignitability was not found.
Ausgehend von den entsprechenden Artikeln des Vertrages über die Arbeitsweise der Europäischen Union /1/ lassen sich die Europäischen Richtlinien entsprechend der Zielrichtung der zugrundeliegenden Artikel folgendermaßen gliedern:
- Richtlinien zur Harmonisierung des Handels (Beschaffenheitsrichtlinien) nach Artikel 114 (früher Artikel 95 EG-Vertrag)
- Richtlinien über Mindeststandards zum Schutz der Arbeitnehmer (Arbeitsschutzrichtlinien) nach Artikel 153 (früher Artikel 137 EG-Vertrag)
Diese Richtlinien sind von den Mitgliedsstaaten in ihre jeweiligen nationalen Rechtssysteme umzusetzen. Die Art und Weise der Umsetzung ist abhängig davon, zu welcher der beiden Gruppen die Richtlinie gehört.
Richtlinien nach Artikel 114 sind in die entsprechenden Gesetze und Verordnungen so umzusetzen, dass die wesentlichen Forderungen unverändert übernommen werden.
Beschaffenheitsanforderungen an Produkte, die Explosionsschutzanforderungen zu erfüllen haben, werden in Deutschland durch die 9. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (9. ProdSV, Maschinenverordnung) /2/ und speziell für atmosphärische Bedingungen in der 11. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (11. ProdSV, Explosionsschutzverordnung /3/ bis 19.4.2016 bzw. Explosionsschutzprodukteverordnung /4/ ab 20.04.2016) geregelt. Durch die 11. ProdSV wurde die Richtlinie 94/9/EG /5/ bzw. wird die Richtlinie 2014/34/EU /6/ in deutsches Recht überführt. Die Richtlinie 2014/34/EU gibt es seit dem 26. Februar 2014. Sie ersetzt die Richtlinie 94/9/EG. Die Frist für den Übergang von der Richtlinie 94/9/EG zur Richtlinie 2014/34/EU endet am 20. April 2016. Die Richtlinie 2014/34/EU ist eine Neufassung der Richtlinie 94/9/EG, wobei die Inhalte des sogenannten Neuen Rechtsrahmens einbezogen wurden. Die materiellen Anforderungen der Richtlinie 2014/34/EU unterscheiden sich nicht von denen der Richtlinie 94/9/EG.
Wesentlicher Inhalt dieser Verordnungen und der Europäischen Richtlinie 2014/34/EU sind die Begriffsdefinitionen für Geräte, Schutzsysteme und Komponenten, das System der Konformitätsbewertung und die Konformitätserklärung, sowie die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen. Es gilt dabei das Prinzip der Herstellerverantwortung. Der Hersteller eines Produktes dokumentiert die Erfüllung der Richtlinienanforderungen mit seiner Konformitätserklärung und der Kennzeichnung des Produktes mit dem CE-Zeichen.
Ausgehend von den entsprechenden Artikeln des Vertrages über die Arbeitsweise der Europäischen Union /1/ lassen sich die Europäischen Richtlinien entsprechend der Zielrichtung der zugrundeliegenden Artikel folgendermaßen gliedern:
- Richtlinien zur Harmonisierung des Handels (Beschaffenheitsrichtlinien) nach Artikel 114 (früher Artikel 95 EG-Vertrag)
- Richtlinien über Mindeststandards zum Schutz der Arbeitnehmer (Arbeitsschutzrichtlinien) nach Artikel 153 (früher Artikel 137 EG-Vertrag)
Diese Richtlinien sind von den Mitgliedsstaaten in ihre jeweiligen nationalen Rechtssysteme umzusetzen. Die Art und Weise der Umsetzung ist abhängig davon, zu welcher der beiden Gruppen die Richtlinie gehört.
Richtlinien nach Artikel 114 sind in die entsprechenden Gesetze und Verordnungen so umzusetzen, dass die wesentlichen Forderungen unverändert übernommen werden.
Beschaffenheitsanforderungen an Produkte, die Explosionsschutzanforderungen zu erfüllen haben, werden in Deutschland durch die 9. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (9. ProdSV, Maschinenverordnung) /2/ und speziell für atmosphärische Bedingungen in der 11. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (11. ProdSV, Explosionsschutzverordnung /3/ bis 19.4.2016 bzw. Explosionsschutzprodukteverordnung /4/ ab 20.04.2016) geregelt. Durch die 11. ProdSV wurde die Richtlinie 94/9/EG /5/ bzw. wird die Richtlinie 2014/34/EU /6/ in deutsches Recht überführt. Die Richtlinie 2014/34/EU gibt es seit dem 26. Februar 2014. Sie ersetzt die Richtlinie 94/9/EG. Die Frist für den Übergang von der Richtlinie 94/9/EG zur Richtlinie 2014/34/EU endet am 20. April 2016. Die Richtlinie 2014/34/EU ist eine Neufassung der Richtlinie 94/9/EG, wobei die Inhalte des sogenannten Neuen Rechtsrahmens einbezogen wurden. Die materiellen Anforderungen der Richtlinie 2014/34/EU unterscheiden sich nicht von denen der Richtlinie 94/9/EG.
Wesentlicher Inhalt dieser Verordnungen und der Europäischen Richtlinie 2014/34/EU sind die Begriffsdefinitionen für Geräte, Schutzsysteme und Komponenten, das System der Konformitätsbewertung und die Konformitätserklärung, sowie die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen. Es gilt dabei das Prinzip der Herstellerverantwortung. Der Hersteller eines Produktes dokumentiert die Erfüllung der Richtlinienanforderungen mit seiner Konformitätserklärung und der Kennzeichnung des Produktes mit dem CE-Zeichen.
Effects of the "new" ATEX Directive 2014/34/EU - consequences for manufacturers - claims by users
(2016)
Directive 94/9/EC of the European Parliament and of the Council of 23 March 1994 on the approximation of the laws of the Member States concerning equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres has been substantially amended. The new ATEX Di-rective 2014/34/EU on equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres replaces Directive 94/9/EC. The new Directive was published on March 29, 2014, became enacted on April 19, 2014 and will become effective starting April 20, 2016. It was the aim of the revision to harmonize the requirements with the New Legal Framework (New Legislative Framework - NLF). The NLF consists of the following two documents: the Regulation (EC) No 765/2008 of the European Parliament and of the Council of 9 July 2008, which sets out the re-quirements for accreditation and market surveillance relating to the marketing of products, and the Decision No 768/2008/EC of the European Parliament and of the Council of 9 July 2008, which sets on a common framework for the marketing of products.
The harmonization with the NLF especially results in a lot of new definitions and a new structure compared with the “old” ATEX. Some content which was in the annexes of the “old” ATEX is now turned into distinct chapters or articles in the main part. New content was included which comprises things like presumption of conformity, principles of CE marking, notification of conformity as-sessment bodies, Union market surveillance, and Union safeguard procedure. What is more, the definitions of the economic operators like manufacturer, distributor and importer and the description of their duties are now in separate chapters. Thus, the “new” ATEX is much bigger than the “old” one. With the publication of the Directive 2014/34/EU a lot of questions were raised especially from manufacturers.
These questions include:
- Did everything change now?
- Does the new Directive affect essential safety and health requirements (ESHR) for equipment and protective systems intended for use in hazardous areas?
- Is the module system for conformity assessment changed?
- What happens with existing certificates?
- What happens with products which were already produced before April 20, 2016 but will be placed on the market later?
The presentation will deal with some of these questions. But it has to be stated that the essential health and safety requirements for equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres have not changed. That means: A product which was safe under the Directive 94/9/EC is still a safe product in the sense of the Directive 2014/34/EU.
Effects of the "new" ATEX Directive 2014/34/EU - consequences for manufacturers - claims by users
(2016)
Directive 94/9/EC of the European Parliament and of the Council of 23 March 1994 on the approx-imation of the laws of the Member States concerning equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres has been substantially amended. The new ATEX Di-rective 2014/34/EU on equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres replaces Directive 94/9/EC. The new Directive was published on March 29, 2014, became enacted on April 19, 2014 and will become effective starting April 20, 2016. It was the aim of the revision to harmonize the requirements with the New Legal Framework (New Legislative Framework - NLF). The NLF consists of the following two documents: the Regulation (EC) No 765/2008 of the European Parliament and of the Council of 9 July 2008, which sets out the re-quirements for accreditation and market surveillance relating to the marketing of products, and the Decision No 768/2008/EC of the European Parliament and of the Council of 9 July 2008, which sets on a common framework for the marketing of products.
The harmonization with the NLF especially results in a lot of new definitions and a new structure compared with the “old” ATEX. Some content which was in the annexes of the “old” ATEX is now turned into distinct chapters or articles in the main part. New content was included which comprises things like presumption of conformity, principles of CE marking, notification of conformity as-sessment bodies, Union market surveillance, and Union safeguard procedure. What is more, the definitions of the economic operators like manufacturer, distributor and importer and the description of their duties are now in separate chapters. Thus, the “new” ATEX is much bigger than the “old” one. With the publication of the Directive 2014/34/EU a lot of questions were raised especially from manufacturers.
These questions include:
- Did everything change now?
- Does the new Directive affect essential safety and health requirements (ESHR) for equipment and protective systems intended for use in hazardous areas?
- Is the module system for conformity assessment changed?
- What happens with existing certificates?
- What happens with products which were already produced before April 20, 2016 but will be placed on the market later?
The presentation will deal with some of these questions. But it has to be stated that the essential health and safety requirements for equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres have not changed. That means: A product which was safe under the Directive 94/9/EC is still a safe product in the sense of the Directive 2014/34/EU.
Die beiden Normen ISO 80079-36 (Nichtelektrische Geräte für den Einsatz in explosionsfähigen Atmosphären - Grundlagen und Anforderungen) und ISO 80079-37 (Nichtelektrische Geräte für den Einsatz in explosionsfähigen Atmosphären - Schutz durch konstruktive Sicherheit "c", Zündquellenüberwachung "b", Flüssigkeitskapselung "k") beschreiben die Anforderungen an explosionsgeschützte mechanische Geräte. Die Normen ersetzen die Teile 1, 5, 6, und 8 der Normenreihe DIN EN 13463. Wesentliche Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den Vorgängernormen werden hier erläutert. ISO 80079, Teil 36 und 37 sind Teil einer Normenreihe für nichtelektrische Geräte und Schutzsysteme (ISO/IEC 80079), die gemeinsam mit den Normen für explosionsgeschützte elektrische Geräte (Normenreihe IEC 60079) ein integriertes internationales technisches Regelwerk für den Explosionsschutz bildet. Dies wird mittel- bis langfristig den globalen Marktzugang, insbesondere für die exportorientierten deutschen Hersteller, erleichtern. Zu den gerade erschienenen Normen der Reihe ISO/IEC 80079 wurden parallel zum Normungsprozess die Grundlagen erarbeitet, um sie analog zu den elektrischen Geräten in das IECEx System einzubinden. Die Möglichkeiten zur Anwendung der beiden Normen bei der Konformitätsbewertung im Rahmen der ATEX Richtlinie und des IECEx Systems werden diskutiert.
Die beiden Normen ISO 80079-36 (Nichtelektrische Geräte für den Einsatz in explosionsfähigen Atmosphären - Grundlagen und Anforderungen) und ISO 80079-37 (Nichtelektrische Geräte für den Einsatz in explosionsfähigen Atmosphären - Schutz durch konstruktive Sicherheit "c", Zündquellenüberwachung "b", Flüssigkeitskapselung "k") beschreiben die Anforderungen an explosi-onsgeschützte mechanische Geräte. Die Normen ersetzen die Teile 1, 5, 6, und 8 der Normenreihe DIN EN 13463. Wesentliche Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den Vorgängernormen werden hier erläutert. ISO 80079, Teil 36 und 37 sind Teil einer Normenreihe für nichtelektrische Geräte und Schutzsysteme (ISO/IEC 80079), die gemeinsam mit den Normen für ex-plosionsgeschützte elektrische Geräte (Normenreihe IEC 60079) ein integriertes internationales technisches Regelwerk für den Explosionsschutz bildet. Dies wird mittel- bis langfristig den globalen Marktzugang, insbesondere für die exportorientierten deutschen Hersteller, erleichtern. Zu den gerade erschienenen Normen der Reihe ISO/IEC 80079 wurden parallel zum Normungsprozess die Grundlagen erarbeitet, um sie analog zu den elektrischen Geräten in das IECEx System einzubinden. Die Möglichkeiten zur Anwendung der beiden Normen bei der Konformitätsbewertung im Rahmen der ATEX Richtlinie und des IECEx Systems werden diskutiert.
Die Ergebnisse des Forschungsprojektes zeigen, dass Schlagvorgänge mit Edelstählen eine erhebliche Zündgefahr von explosionsfähigen Brenngasgemischen darstellen können. Dabei bestehen jedoch mitunter deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Brenngasgemischen. Besonders hohe Zündwahrscheinlichkeiten konnten bei Brenngasgemischen mit Brenngasen der IEC-Explosionsgruppe IIC beobachtet werden, die Acetylen bzw. Wasserstoff als Brenngas enthielten. Schläge im Wasserstoff/Luft-Gemisch waren dabei jedoch bedeutend zündwirksamer. In diesem Gasgemisch konnte bei nied-rigen maximalen Schlagenergien bis 60 J sogar eine mitunter höhere relative Zündhäufigkeit beobachtet werden als bei Versuchen mit unlegiertem Baustahl.
Beschaffenheitsanforderungen an Produkte, die Explosionsschutzanforderungen zu erfüllen haben, werden in Deutschland durch die 9. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (9. ProdSV, Maschinenverordnung) und speziell für atmosphärische Bedingungen in der 11. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (11. ProdSV, Explosionsschutzverordnung bis 19.4.2016 bzw. Explosionsschutzprodukteverordnung ab 20.04.2016) geregelt. Wesentlicher Inhalt dieser Verordnungen und der Europäischen Richtlinie 2014/34/EU sind die Begriffsdefinitionen für Geräte, Schutzsysteme und Komponenten, das System der Konformitätsbewertung und die Konformitätserklärung, sowie die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen. Es gilt dabei das Prinzip der Herstellerverantwortung. Der Hersteller eines Produktes dokumentiert die Erfüllung der Richtlinienanforderungen mit seiner Konformitätserklärung und der Kennzeichnung des Produktes mit dem CE-Zeichen.
Beschaffenheitsanforderungen an Produkte, die Explosionsschutzanforderungen zu erfüllen haben, werden in Deutschland durch die 9. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (9. ProdSV, Maschinenverordnung) und speziell für
atmosphärische Bedingungen in der 11. Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (11. ProdSV, Explosionsschutzverordnung bis 19.4.2016 bzw. Explosionsschutzprodukteverordnung ab
20.04.2016) geregelt. Wesentlicher Inhalt dieser Verordnungen und der Europäischen Richtlinie 2014/34/EU sind die Begriffsdefinitionen für
Geräte, Schutzsysteme und Komponenten, das System der Konformitätsbewertung und die Konformitätserklärung, sowie die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen. Es gilt dabei das Prinzip der Herstellerverantwortung. Der Hersteller eines Produktes dokumentiert die Erfüllung der Richtlinienanforderungen mit seiner Konformitätserklärung und der Kennzeichnung des Produktes mit dem CE-Zeichen.
Nach dem Prinzip der integrierten Explosionssicherheit sind bei der Planung von Anlagen
folgende Maßnahmen in Betracht zu ziehen:
a) Vermeidung der Bildung von explosionsfähiger Atmosphäre
b) Vermeidung der Entzündung von explosionsfähiger Atmosphäre und
c) Vorrichtungen, die anlaufende Explosionen umgehend stoppen und/oder den von einer Explosion betroffenen Bereich begrenzen.
Im Folgenden werden einige Aspekte der konstruktiven Maßnahmen zur Auswirkungsbegrenzung von Explosionen nach c) erläutert.
Die vier wesentlichen, eingeführten und erprobten derartigen Schutzmaßnahmen sind Explosionsdruckentlastung, explosionsfestes Gerät, Explosionsunterdrückung und Explosionsentkopplung.