Bedingungen für eine Explosion

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2 Bedingungen für eine Explosion
Explosionen sind die Folge von plötzlichen Temperatur- und Druckerhöhungen, ausgelöst durch Oxidationsreaktionen. Damit Explosionen in atmosphärischer Luft stattfinden, müssen in der Regel drei Faktoren zusammenkommen: Explosion Sauerstoff Zündquelle brennbare Gase Brennbare Gase Sauerstoff (Luft) Zündquelle Chemische Fabriken Raffinerien Lackfabriken und Lackierereien Reinigungsanlagen Tank- und Verladeanlagen für brennbare Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe Primärer Explosionsschutz Sekundärer Explosionsschutz In Produktions- und Arbeitsstätten können sich Gefahrenbereiche für Explosionen ausbilden, wenn die ersten zwei Voraussetzungen für eine Explosion erfüllt sind. Typische Gefahrenbereiche entstehen in chemischen Fabriken, Raffinerien, Lackfabriken, Lackierereien, Reinigungsanlagen, Mühlen und Lagern für Mahlprodukte und andere brennbare Stäube, in Tank- und Verladeanlagen für brennbare Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe.

3 Primärer Explosionsschutz
Verhinderung der Bildung eines explosionsfähigen Gemisches durch: Ersetzen der brennbaren Stoffe oder des Luftsauerstoffs oder Verringerung der Mengen der beiden Faktoren Verhinderung oder Einschränkung des Austritts von brennbaren Stoffen durch Konzentrationsbegrenzung, Inertisierung in einem Umgehäuse, Belüftung und Konzentrationsüberwachung

4 Primärer Explosionsschutz
Brennbare Stoffe können gasförmig, flüssig oder fest sein. Sie werden nach ihrer Reaktionsfähigkeit mit dem Sauerstoff der Luft beurteilt. Bei Flüssigkeiten spielt außerdem der Flammpunkt eine wichtige Rolle. Explosion Sauerstoff Zündquelle brennbare Gase Gase wie Wasserstoff Flüssigkeiten wie Benzin oder Lösungsmittel Feststoffe wie Staub oder Flusen In Produktions- und Arbeitsstätten können sich Gefahrenbereiche für Explosionen ausbilden, wenn die ersten zwei Voraussetzungen für eine Explosion erfüllt sind. Typische Gefahrenbereiche entstehen in chemischen Fabriken, Raffinerien, Lackfabriken, Lackierereien, Reinigungsanlagen, Mühlen und Lagern für Mahlprodukte und andere brennbare Stäube, in Tank- und Verladeanlagen für brennbare Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe.

5 Primärer Explosionsschutz
Der in der Luft vorhandene Sauerstoff kann nur eine bestimmte Menge brennbaren Stoffs oxidieren – verbrennen. Das optimale Mischungsverhältnis wird stöchiometrisches Gemisch genannt. Gleichgewicht zwischen brennbarem Stoff und Luftsauerstoff bedingt heftigste Wirkung der Explosion Wenn der Anteil an brennbarem Stoff gegenüber dem Luftsauerstoff zu hoch oder zu gering ist finden die Verbrennungsprozesse nur langsam statt oder kommen ganz zum Erliegen Explosion Sauerstoff Zündquelle brennbare Gase

6 Sekundärer Explosionsschutz
Der sekundäre Explosionsschutz hat die Verhinderung von Zündquellen zum Gegenstand. In technischen Einrichtungen sind eine Vielzahl von Zündquellen möglich: Heiße Oberflächen Flammen, heiße Gase und Partikel Mechanisch erzeugte Funken Sichtbare elektrische Funken Elektrische Ausgleichsströme Statische Elektrizität Blitzschlag Radiostrahlung, IR-Strahlung, sichtbares Licht, UV-Strahlung, Ultraschall Adiabatische Kompression und Stoßwellen Explosion Sauerstoff Zündquelle brennbare Gase Beispiele hierzu auf den Seiten 10 und 11 der Ex-Broschüre von BARTEC

7 Richtlinien und Normen
Richtlinien legen grundlegende Anforderungen und Schutzziele fest, die verbindlich sind und in nationales Recht inhaltlich identisch umzusetzen sind. Die konkrete Regelung erfolgt über Normen, welche allerdings erst rechtliche Relevanz erhalten, sobald sie im Amtsblatt der EU veröffentlicht werden oder in nationalen Gesetzen und Bestimmungen auf sie verwiesen wird  Harmonisierung.

8 Richtlinien und Normen
Richtlinienebene 94/9/EG (ATEX 95): Regelung der Anforderung an die Beschaffenheit explosionsgeschützter Geräte und Schutzsysteme Normenebene EN60079: Anforderungen an elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen

9 Richtlinien und Normen
Normungs-Organisation Legislativen/ Vereinigungen IEC – International Electrotechnical Commission Internationale Forschungseinrichtungen IECEx – Zertifizierung Standards Normenreihen Publikationen Empfehlungen Studien Anleitungen IEC 60079 CENELEC – European Committee for Electrotechnical Standardization Rat der Europäischen Gemeinschaften ATEX – Zertifizierung Europäische Normen Richtlinien EN60079 94/9/EG (ATEX 95) DKE – Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE BMPT BMWi DIN VDE- und DIN-Normen Gesetze

10 Ex-Kennzeichnung ATEX 95 IEC 60079
SI/SSX/LF/4/1/K/PURLF/Variante I M2 / II 1 G Ex ia I Mb / Ex ia IIC T6 Ga ATEX 95 IEC 60079 Die meisten ATEX-zertifizierten Jola-Produkte sind auch zum Einsatz in schlagwettergefährdeten Grubenbauen (Montanbereich, Kategorie M) geeignet, auch, wenn dies nicht direkt in der Produktbezeichnung angegeben ist: II 2 G TSR/FED/E./Ex d/Ex-1G Ex d IIB T6 Gb

11 Ex-Kennzeichnung I M2 / II 1 G Ex ia I Mb / Ex ia IIC T6 Ga
Gerätekategorie und Geräteschutzniveau Zündschutzarten Gasgruppen Temperaturklassen

12 Ex-Zonen (bei Gasen, Dämpfen, Nebel)
Zone 0 dauernd Zone 1 gelegentlich Zone 2 selten Dauer des Vorhandenseins explosionsfähiger Atmosphäre Die Einteilung in eine der drei Zonen ist durch den Betreiber einer Anlage vorzunehmen und in der EG-Richtlinie 1999/92/EU geregelt. !

13 Geräteschutzniveau EPL Geräteschutzniveau EPL
Gerätekategorie Gerätegruppe II Zone Gerätekategorie Geräteschutzniveau EPL 1G Ga 1 2G Gb 2 3G Gc ATEX 95 IEC 60079 Gerätegruppe I Anforderungen Gerätekategorie Geräteschutzniveau EPL sehr hohe Sicherheit M1 Ma hohe Sicherheit M2 Mb

14 Zündschutzarten Vier Schutzprinzipien können Betriebsmittel als Zündquelle ausschließen. Das Betriebsmittel besitzt eine Kapselung gegen das Eindringen von explosionsfähigen Gemischen Eindringen und Zünden von explosionsfähigen Gemischen in das Innere von Geräten, in denen sich eine Zündquelle befinden kann Eindringen von explosionsfähigen Gemischen in das Innere von Betriebsmitteln jedoch ohne Zündung Verhinderung des Eindringens explosionsfähiger Gemische in das Innere des Betriebsmittels Kapselung von im Inneren von Geräten ablaufenden Explosionen gegen die Umgebung Verhinderung von Funken und zündfähigen Temperaturen Funken und erhöhte Temperaturen dürfen nur begrenzt auftreten

15 Zündschutzarten Schutzprinzip Zündschutzart Schema Hauptanwendung
Kapselung von im Inneren von Geräten ablaufenden Explosionen gegen die Umgebung Druckfeste Kapselung „d“ Schaltgeräte Schaltanlagen Steuerungen Funken und erhöhte Temperaturen dürfen nur begrenzt auftreten Eigensicherheit „i“ Mess- und Regeltechnik Feldbustechnik Sensoren ia = Zone 0, 1, 2 ib = Zone 1,2 ic = Zone 2

16 Temperaturklassen Für alle Zündschutzarten gilt, dass die Geräte keine unzulässig hohen Temperaturen annehmen dürfen. Die Zündtemperatur eines brennbaren Gases ist die niedrigste Temperatur einer erhitzten Oberfläche, an der die Entzündung des Gas/Luft-Gemisches eintritt. Die Temperaturen dürfen unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur und der Erwärmung maximale Werte annehmen, die in 6 Temperaturklassen festgelegt sind.

17 Temperaturklassen Temperaturklasse Beispiele für Gase und Dämpfe
Zündtemperatur der Gase und Dämpfe [°C] Max. Oberflächen-temperatur des Gerätes [°C] T1 Methan > 450 450 T2 n-Butan > 300 bis 450 300 T3 Benzin (allgemein) > 200 bis 300 200 T4 Acetaldehyd > 135 bis 200 135 T5 > 100 bis 135 100 T6 Schwefelkohlenstoff > 85 bis 100 85

18 Gasgruppen Elektrische Geräte der Gruppe II (Gas) werden entsprechend den Eigenschaften der explosionsfähigen Atmosphäre für die sie bestimmt sind in 3 Gasgruppen unterteilt: Die Zuordnung betrifft die Zündschutzarten „Druckfeste Kapselung“ und „Eigensicherheit“. Druckfeste Kapselung: Experimentell ermittelte Grenzspaltweite als Maß für das Durchschlagverhalten einer heißen Flamme durch einen engen Spalt Eigensicherheit: Mindestzündstrom (MIC) als Maß für die Mindestzündenergie der auftretenden Gase und Dämpfe Gruppe Typisches Gas Grenzspaltweite (MESG) [mm] Mindestzündstromverhältnis (MIC), bezogen auf Methan IIA Propan > 0,9 > 0,8 IIB Ethylen 0,5 … 0,9 0,45 … 0,8 IIC Wasserstoff < 0,5 < 0,45

19 ATEX-Fragebogen für Jola-Sensoren
Englisch Deutsch Französisch

20 Anwendungsbeispiele: Ex ia
Konduktive Elektrode zur Leckage-Detektion Endschalter an Regelklappe

21 Anwendungsbeispiel: Ex d
TSR/…/Ex d

22 Anwendungsbeispiel: Schwimmelektrode I
Schwimmelektrode (Variante ILS in Ex-Ausführung) zur Erkennung von Mineralöleinträgen in einer Tanktasse eines Mineralöltanklagers

23 Anwendungsbeispiel: Schwimmelektroden II
Schwimmelektrode (Ex-Ausführung) zur Überwachung eines Regenwasserschachtes auf mögliche Kraftstoffeinträge

24 Sonderanfertigungen (auf Kundenwunsch)
TS/E/34/5xSI/SSR/1/K/SIL/…/Ex ia

25 Sonderanfertigungen TS/E/34/5xSI/SSR/1/K/SIL/…/Ex ia

26 Leergehäuse und Anschlusskästen
Ex i-Leergehäuse Ex i-Anschlusskästen schwarz antistatisch

27 Literatur

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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29 Niveau-Regelgeräte & Leckage-Detektoren für Flüssigkeiten
Jola Spezialschalter GmbH & Co. KG Klostergartenstr Lambrecht Deutschland Tel Fax Jola.Spezialschalter Stand: JUNI 2015