Kennzahlen für Stäube, Maximaler Explosionsdruck} und maximaler zeitlicher Druckanstieg
Im Zusammenhang mit Staubexplosionen wird der, bei einer Explosion eines Staub-/Luft Gemisches in geschlossenen Behältern bei optimaler Konzentration, maximal auftretende Druck pmax und der maximal zeitliche Druckanstieg (dp/dt) bestimmt.
Ein Staub ist in der jeweils untersuchten Form (z. B. Feinheit, Feuchte) nicht explosionsfähig, wenn über einen weiten Konzentrationsbereich (mindestens von 30-2.000 g/m³) keine Entzündung auftritt.
Als „nicht staubexplosionsfähig“ kann ein Stoff nur dann eingestuft werden, wenn von seiner chemischen Beschaffenheit her exotherme Oxidationsreaktionen ausgeschlossen sind oder wenn die Untersuchungen zur Explosionsfähigkeit auch für Feinstaub (< 63 µm) zu keiner Explosion geführt haben.
Der maximale zeitliche Druckanstieg ist volumenabhängig. Das Produkt aus dem maximalen zeitlichen Druckanstieg und der dritten Wurzel des betreffenden Volumens ist nach dem kubischen Gesetz konstant und wird als KSt-Wert bezeichnet.
Nach ihm lassen sich verschiedene Explosionsklassen für brennbare Stäube definieren:
| KSt-Wert | Staubexplosionsklasse | Typ-Beispiele |
| K St -Wert < 200 bar m/s | St 1 | nicht modifizierte Naturstoffe |
| 200 bar m/s < K St -Wert < 300 bar m/s | St 2 | Kunst-/Pharmawirkstoffe |
| K St -Wert > 300 bar m/s | St 3 | Leichtmetallstäube |
Definition der Staubexplosionsklassen; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Die Staubexplosionsklasse liefert nur einen Hinweis, welches Schutzkonzept im Zusammenhang mit Staubexplosionen bzw. wie Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes auszulegen sind.
| Staub | Median[µm] | UEG[g/m3] | Pmax,Ü [bar] | KSt [bar m/s] | Klasse |
| Aluminium | 29 | 30 | 12,4 | 415 | St 3 |
| Cellulose | 33 | 60 | 9,7 | 229 | St 2 |
| Braunkohle | 24 | 60 | 9,2 | 129 | St 1 |
| Lactose | 23 | 60 | 7,7 | 81 | St 1 |
Beispielkennzahlen für verschiedene Stäube; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-1 und -2 in einer 20-L-Staubexplosionskugel oder in einem 1 m³-Behälter angewendet.
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Diese Daten werden für die apparative Auslegung und für den konstruktiven Explosionsschutz benötigt.
| Schutzmaßnahmen | zu beachtende Kenngröße |
| explosionsfeste Bauweise | maximaler Explosionsüberdruck |
| Explosionsdruckentlastung | maximaler Explosionsüberdruck, KSt-Wert |
| Explosionsunterdrückung |
Schutzmaßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes; Quelle: Inburex Consulting GmbH
Untere und obere Staubexplosionsgrenze {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Staubexplosionsgrenze}
Die Staubexplosionsgrenzen beschreiben den Konzentrationsbereich der Stäube mit Luft, innerhalb dessen Explosionen möglich sind.
Hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-3 verwendet.
Aufbauend auf der unteren Staubexplosionsgrenze UEG kann eine Gefährdungsbeurteilung für ein Explosionsschutzkonzept erarbeitet werden.
Die obere Staubexplosionsgrenze ist bei sicherheitstechnischen Betrachtungen im Zusammenhang mit aufgewirbelten brennbaren Stäuben von geringer Bedeutung, da sich darauf kein Sicherheitskonzept zur Umsetzung in der Praxis aufbauen lässt. Sie wird daher i. d. R. nicht bestimmt.
Sauerstoffgrenzkonzentration {Sicherheitstechnische Kennzahlen für Stäube, Sauerstoffgrenzkonzentration}
Die Sauerstoffgrenzkonzentration ist die maximale Sauerstoffgrenzkonzentration in einem Gemisch eines brennbaren Stoffs mit Luft und inertem Gas, in dem unter festgelegten Versuchsbedingungen bei beliebigen Brennstoffkonzentrationen keine Explosion auftreten kann.
Auch hierbei wird das Prüfverfahren gemäß EN 14034-4 verwendet.
Die Sauerstoffgrenzkonzentration wird im Allgemeinen anhand der Explosionsbereiche von Dreistoffgemischen (Brenngas/ Inertgas/ Luft) ermittelt.
Die Explosionsgrenzen sind relevante Daten für Neustoffanmeldungen und werden zusammen mit der Sauerstoffgrenzkonzentration zur Auslegung der Schutzmaßnahme „Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre“ benötigt.
| Brennstoff | SGKN2 [Vol.%] | SGKCO2 [Vol.%] |
| Wasserstoff | 4,3 | 5,2 |
| Kohlenmonoxid | 4,3 | 4,6 |
| Methan | 9,9 | 13,7 |
| Ethan | 8,8 | 11,7 |
| Propan | 9,8 | 12,6 |
| Ethylen | 7,6 | 10,5 |
| Propylen | 9,3 | 12,6 |
| Ethanol | 8,5 | - |
| Isopropanol | 8,7 | - |
| Benzol | 8,5 | 11,8 |
Beispiele
