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Staubexplosionsrisiken durch mechanische Funken oder Heißstellen

Risiken durch Metall-Metall-Kontakte, die in der Staubgefahrenanalyse (DHA), ATEX-Risikoanalyse oder DSEAR zu berücksichtigen sind

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung
2. Beispiele für Metall-Metall-Kontakte
3. Risiken im Zusammenhang mit mechanischen Funken oder Heißstellen

1. Einführung

Welche Rolle spielen Metallreibungen und mechanische Schläge bei Staubexplosionen?

Ein großer Fokus liegt auf elektrostatischen Risiken während der Staubexplosionsrisikoanalyse, wie z. B. ATEX-Risikoanalyse oder Dust Hazard Analysis (DHA), was absolut korrekt ist. Dennoch sollte man andere mögliche Zündquellen von Staubwolkennicht außer Acht lassen, insbesondere mechanische Funken oder Heißstellen durch mechanische Reibung.

Diese Risiken durch Reibungshitze oder mechanische Schläge sind sehr häufig mit rotierenden Anlagenkomponenten im Prozessverbunden.

2. Beispiele für Metall-Metall-Kontakte

Die folgenden Anlagenkomponenten (nicht abschließende Liste) können durch Metall-Metall-Kontakte mechanische Funken oder Heißstellen erzeugen:

  • Schneckenförderer : Übermäßige Durchbiegung der Welle kann dazu führen, dass die Schneckenwendel zu nah an das Rohr oder die Wanne gelangt.
  • Drehschleusen (Rotary Valves) : Der Spalt zwischen Rotor und Stator ist sehr schmal, wodurch die Komponente äußerst empfindlich gegenüber mechanischen Problemen ist, z. B. einer falschen Wiederzusammenbau nach Wartungsarbeiten.
  • Mühlen / Zerkleinerer : Diese Komponenten rotieren typischerweise sehr schnell und weisen enge Spalte zwischen dem Mahlwerkzeug und dem Gehäuse oder Kalibriergitter auf. Ein mechanisches Versagen kann zu Kontakten zwischen den rotierenden Teilen oder zwischen rotierenden Teilen und dem Gehäuse führen.
  • Mischer : Der Rührer rotiert schnell. Falls übermäßige Kraft auf das Mischwerkzeug ausgeübt wird, z. B. bei Überfüllung , kann sich der Rührer verbiegen und gegen die Mischbehälterwände schlagen.

Bei allen rotierenden Komponenten müssen die Lager ein zentraler Fokus sein, da jeder Defekt zu Überhitzung mit potenziell gefährlichen Temperaturen für das Pulver führen kann.

Auch die Risiken durch das Eindringen eines Fremdkörpers in die Anlage müssen bewertet und kontrolliert werden. Ein metallischer Fremdkörper könnte zwischen rotierendem Teil und Gehäuse eingeklemmt werden und zu Metall-Metall-Kontakt führen.

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3. Risiken im Zusammenhang mit mechanischen Funken oder Heißstellen

3.1 Umfangsgeschwindigkeit

Experimente haben gezeigt, dass mechanische Reibung bei einer Geschwindigkeit < 1 m/s wahrscheinlich nicht genug Energie für gefährliche Funken oder hohe Temperaturen erzeugt (Hinweis: bei Standardpulvern mit einer MIE > 3 mJ und einer Mischung mit Luft allein erhöht die Anwesenheit eines brennbaren Gases im Gemisch das Risiko deutlich).

Folgende Maßnahmen sollten ergriffen werden, um Risiken durch mechanische Funken zu vermeiden oder zu kontrollieren:

  • Anlagenkomponenten mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotierender Teile < 1 m/s auslegen: wenn die Geschwindigkeit zwischen zwei Metallteilen, die in Kontakt kommen könnten, konstruktionsbedingt unter 1 m/s liegt, ist das Risiko einer Staubexplosion unwahrscheinlich.
  • Betrieb der Anlage mit einer Umfangsgeschwindigkeit < 1 m/s: wenn möglich, bei Komponenten, die mit höherer Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden können. Der Bediener muss jedoch sicherstellen, dass die Komponente nicht versehentlich schneller als vorgesehen rotiert: Die erforderlichen Maßnahmen sollten in der Risikoanalyse beschrieben werden.
  • Betrieb der Anlage mit einer Umfangsgeschwindigkeit > 1 m/s, jedoch nur, wenn das Pulver nicht in explosiver Konzentration vorliegt: Dies kann z. B. bei einem Trockenmischer angewendet werden, indem die Geschwindigkeit während des Befüllens und Entleerens unter 1 m/s Umfangsgeschwindigkeit reduziert wird, während sie beim Mischen mit voller Füllung erhöht wird.

Hinweis: Der Grenzwert von 1 m/s, gültig für Edelstahl, kann sich bei anderen Metallen oder bei Korrosion ändern.

3.2 Lagerüberhitzung

Bei Lagerschäden können diese überhitzen und zu Explosionsrisiken führen: Pulver in den Dichtungen kann sich entzünden und anschließend eine Explosion in der Anlage auslösen.

Folgende Maßnahmen sollten ergriffen werden:

  • Für alle rotierenden Komponenten: druckbeaufschlagte Lagerdichtungen verwenden, dies hilft, Pulver von den Lagern fernzuhalten, was Schäden durch Pulvereintritt verhindert und Überhitzung sowie Entzündung des Pulvers vermeidet.
  • Für besonders empfindliche Komponenten: Zusätzlich sollte der Luftstrom kontrolliert werden, um die Druckbeaufschlagung sicherzustellen. Temperatur- und ggf. Vibrationssensoren sollten installiert werden. Die Sensoren müssen bei Abweichungen automatisierte Maßnahmen auslösen.

3.3 Fremdkörper

Fremdkörper können die Anlage beschädigen und zu Metall-Metall-Kontakt führen oder zwischen Rotor und Stator eingeklemmt werden und ebenfalls Metall-Metall-Kontakt erzeugen. Um diese Probleme zu vermeiden, muss der Prozess durch folgende Maßnahmen vor dem Eindringen von Fremdkörpern geschützt werden:

Der Einsatz dieser Komponenten allein reicht nicht aus; es müssen Verfahren zur regelmäßigen Überprüfung angewendet werden. Dies sollte in der DHA-/DSEAR-/ATEX-Risikoanalyseerläutert werden.


Hinweis: Die oben genannten Werte gelten für Edelstahl. Falls andere Materialien beteiligt sind, muss dies in der Risikoanalyse hervorgehoben und spezifische Maßnahmen ergriffen werden (z. B. oxidierter Stahl, Aluminium usw. können leicht Funken erzeugen; bei diesen Materialien ist besondere Vorsicht geboten).