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Explosionsdruckentlastung

Wie Entlastungsventile die Gefahr von Staubexplosionen mindern

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Ein weiterer erforderlicher Parameter ist das Verhältnis L/D (Länge zu Durchmesser). Diese Zahl beschreibt, welche maximale Länge die Explosionswelle durchläuft, bevor die erste Entlastungsöffnung erreicht wird und zwar in Relation zum durchströmten Querschnitt. Ein sehr schlanker langgestreckter Behälter mit der Entlastungsöffnung an einem Ende benötigt bei gleichem Volumen und entsprechenden Eckdaten eine größere Entlastungsfläche als ein nahezu würfelförmiger Behälter.

Effektive Entlastungsfläche

Das Ergebnis der Berechnung (siehe Kasten) ist die effektive Entlastungsfläche Ae. Würde man am Behälter eine freie Öffnung in der Größe von Ae anbringen, wird bei einer Explosion der vorher berechnete predmax erreicht. In der Praxis setzen genutzte Einrichtungen der Entlastung einen gewissen Widerstand entgegen. Diese Einflüsse werden bei der obligaten Baumusterprüfung durch die Ermittlung der Effizienz oder Entlastungsfähigkeit EF [%] berücksichtigt.

Bei einer einfachen Kunststofffolie, die ausschließlich bei Vergleichsprüfungen zum Einsatz kommt, läge dieser Effizienzwert bei 100 %. Jede andere, in der Praxis verwendete Entlastungseinrichtung reduziert diesen Wert. Somit bewegen sich realistische Herstellerangaben signifikant unter 100 %. Aus diesem Effizienzwert wird nach Ag = Ae/EF die erforderliche „geometrische“ Entlastungsfläche festgelegt. Dies ist jene Querschnittsfläche, die mit der spezifischen Entlastungseinrichtung eingesetzt werden muss, um den Behälter entsprechend zu schützen.

Entlastung in der Praxis

Bei der Firma Stangl (siehe Aufmacherbild) sollte die Anlage mit einer flammenlosen Entlastungseinrichtung abgesichert werden. Von Vorteil war dabei, dass die Anlagen im Inneren der Betriebshalle angeordnet werden konnten. Bei der Entlastung treten keine Flammen aus und es gibt kein Risiko für Sekundärexplosionen. Die flammenlose Entlastungseinrichtung besteht aus dem Entlastungsorgan (Ventil, Klappe, Berstmembran) und einem nachgeschalteten Flammenfilter. Die Hoerbiger-Entlastungsventile des Typs EVN2.0 vereinigen beide Teile in einem sehr kompakten Design. Beim Ansprechen öffnet die Ventilplatte und lässt die heißen Gase entweichen, am Umfang des Ventils werden diese durch die engen Spalte des Flammenfilters gezwungen. Dabei gibt das Gas seine Wärmeenergie an das Filtermaterial ab und wird stark abgekühlt. An der Außenseite ist die Temperatur bis unter die Flammtemperatur abgesunken und die Flammen sind gelöscht.

Bei jeder flammenlosen Entlastungseinrichtung ist das maximal abzusichernde Volumen zu beachten. In dem Beispiel der Absicherung einer Sauganlage der Firma Stangl ist die erforderliche geometrische Entlastungsfläche Ag = 2200 cm2 und das explosionsfähige Volumen beträgt 2,6 m3. Nach Überprüfung der Baumusterprüfbescheinigung kann hierfür ein Entlastungsventil der Type 565EVN2.0 eingesetzt werden, dessen Entlastungsfläche ist mit 2300 cm2 etwas größer als die Anforderung.

* Der Autor arbeitet bei Hoerbiger Ventilwerke GmbH & Co. KG. Kontakt: Tel. +43-1-74004145

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