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Explosionsgrenzen

Explosionsgrenzen

Definition:

Brennbare Gase und Dämpfe sowie brennbare Stäube können mit einem Oxidationsmittel wie z.B. Luftsauerstoff so reagieren, dass sich nach erfolgter Zündung eine Reaktion selbstständig fortpflanzt, d.h. es kommt zur Explosion. Eine Explosion ist mit einer Temperatur – und Druckerhöhung verbunden.

Der Explosionsbereich ist begrenzt durch eine untere (UEG) und eine obere (OEG) Explosionsgrenze. Die untere Explosionsgrenze ist die niedrigste Konzentration, bei der eine Entzündung und eine selbstständige Flammenausbreitung beobachtet wird. Die obere Explosionsgrenze ist die höchste Konzentration, bei der gerade noch eine Entzündung und eine selbstständige Flammenausbreitung beobachtet wird.
In der folgenden Graphik ist der Explosionsbereich einer brennbaren Flüssigkeit dargestellt. Die Konzentration der Flüssigkeitsdämpfe in dem Dampf-Luft-Gemisch ist dargestellt. Mit steigender Erwärmung der brennbaren Flüssigkeit bilden sich mehr Flüssigkeitsdämpfe über der Flüssigkeit, d.h. die Konzentration des brennbaren Stoffes in der Gasphase nimmt zu. Erst bei der Dampf-Konzentration, die der unteren Explosionsgrenze entspricht, kommt es durch Zündung (Zündquelle mit ausreichender Zündenergie) der Dämpfe zur Explosion. Unterhalb dieser Konzentration besteht keine Explosionsgefahr, da die Dampfkonzentration nicht ausreichend ist. Das Gemisch aus Flüssigkeitsdämpfen und Sauerstoff ist zu „mager“ und es ist nicht brennbar.
Im Explosionsbereich kommt es nach Zündung zur Explosion. Oberhalb der oberen Explosionsgrenze liegt weiterhin ein brennbares Gemisch aus Flüssigkeitsdämpfen und Luft vor, aber der Luftsauerstoff-Anteil ist zu gering, damit das Gemisch nach Zündung explodieren kann. Das Gemisch ist zu „fett“. Wird aber Luftsauerstoff hinzugefügt, besteht Explosionsgefahr!

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Die untere Explosionsgrenze von brennbaren Flüssigkeiten liegt etwas unterhalb des Flammpunktes.

Messverfahren:

Der Explosionsbereich mit unterer und oberer Explosionsgrenze von Gasen wird durch Zündung eines Gas-Luft-Gemisches mittels eines elektrischen Funkens in Abhängigkeit der Gaskonzentration bestimmt (siehe Entzündlichkeit (Gase) ).

Geeignete Prüfmethode:

Die Bestimmung der Entzündlichkeit von Gasen kann nach der in der Prüfmethoden-Verordnung (EG) Nr.440/2008, Teil A, Methode A.11 beschriebenen Prüfmethode erfolgen.

Angabe im Sicherheitsdatenblatt:

Es wird der Explosionsbereich, gekennzeichnet durch die untere (UEG) und obere (UEG) Explosionsgrenze, angegeben. Die Explosionsgrenzen werden als Gaskonzentrationen in [Vol-% ] oder [g/cm3] angegeben.
Besteht die Möglichkeit der Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre, dann muss unter „Explosionsgefahr“ daraufhin gewiesen werden.

Aussage:

Die Bestimmung des Explosionsbereiches mit Explosionsgrenzen ist eine sicherheitstechnische Kenngröße zur Beurteilung der Brand- und Explosionsgefahr.

Beispiele:

In der Literatur sind Explosionsbereiche mit unterer und oberer Explosionsgrenze von Gasen und Dämpfen veröffentlicht.

Tipps:
Eine gute Übersicht über die Grundlagen der sicherheitstechnischen Kenngrößen bietet das Merkblatt R003 der BG RCI.

Für den Umgang mit Stoffen und Gemischen, die mit Luft eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden können, gilt die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV). Die Explosionsgefährdungen müssen im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung ermittelt werden. Kann eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre nicht verhindert werden,  dann muss ein Explosionsschutzdokument erstellt werden.  

Die Technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS) konkretisieren die Anforderungen hinsichtlich der Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen sowie der Ableitung von geeigneten Maßnahmen. 

 
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