Die Explosion eingrenzen und umleiten

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Aufbau eines Explosionsschlots

Der Explosionsschlot wird in die Rohrleitung vor die zu schützende Apparatur gebaut und führt eine einlaufende Staubexplosion nach Ansprechen der Druckentlastung nach oben ab. Im Inneren des Explosionsschlots laufen zwei Rohre ineinander zusammen. Das Ende des äußeren, längeren Rohres wird mit einer Druckentlastungseinrichtung verschlossen. Durch diese „Rohr in Rohr“-Bauweise wird die Strömung innerhalb des Explosionsschlots um 180° umgelenkt.

Weniger wirkungsvoll war jedoch die flammensperrende Wirkung. Flammenüberschläge ließen die Explosion weiterlaufen und resultierten oft in großen Schäden. Deshalb muss bei Explosionsschloten zwischen den Explosionsrichtungen „in“ und „gegen“ die Strömungsrichtung unterschieden werden.

Erfolgt eine Explosion in Strömungsrichtung wird die Übertragung der gefährlichen Druckwelle durch die Druckentlastung vermieden. Flammenüberschläge sind nicht zu 100 % ausschließbar, aber sehr selten. Je heftiger eine Explosion umso geringer die Wahrscheinlichkeit des Überschlages. Kommt es tatsächlich zu einem Flammenüberschlag, wird im Explosionsschlot die Flammenstrahlzündung zu 100 % vermieden und die Anlage geschützt. Bei Explosionen gegen die Strömungsrichtung bietet der Explosionsschlot nicht immer eine 100-prozentige Entkopplung. Nur bei geringer Staubbeladung in der Rohrleitung (kleiner als 50 % der unteren Staub-Explosionsgrenze) und einer „stromaufwärts“ mindestens 15 m langen Rohrleitung bietet er eine sichere Entkopplung.

Die DIN EN 16020:2011 gibt nun mit festgelegten Prüfverfahren, Konstruktionsvorschriften und dem ausführlichen Anforderungskatalog klare Rahmenbedingungen für den Einsatz als Schutzsystem. Nachteil dabei war, dass enorme Druckverluste dieser „Rohr in Rohr“-Systeme die Wirtschaftlichkeit in Frage stellten. Hier festgelegte Geometrien führen zu Druckabfällen von bis zu 1500 Pa, die die Ventilatoren kompensieren müssen.

Neue Strömungssimulationsprogramme bieten die Möglichkeit, bei normkonformer Konstruktion die Druckverluste um über 60 % auf 550 Pa zu reduzieren. Damit sind die Druckverluste verfahrenstechnisch auf dem Niveau einer Rückschlagklappe, die, unter wirtschaftlichen Aspekten, als Entkopplungssystem seit Jahren große Akzeptanz genießt.

Eine abgestimmte Berstscheibe

Wichtig bei Explosionsschloten ist auch, dass die eingesetzte Berstscheibe eine entsprechende Zertifizierung im Hinblick auf ihre mechanische Integrität durchlaufen hat. Eine rechteckige Berstscheibe mit einer speziell geformten Wölbung, die vakuumsbeständig ist und somit ausreichend Stabilität bietet, ist für diesen Einsatz geeignet. Sie hält hohen Druckwechselzyklen unbegrenzt stand und schützt zuverlässig. 

Weiterführende Literatur

[1] A. Vogl, P. Schlepp und S. Radandt: Neue Erkenntnisse über Entlastungsschlote für die explosionsstechnische Entkopplung; Technische Überwachung 46 (2005) Nr. 9, S. 10-14.

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