Explosionsgrenzen

Definition:

In Gemischen brennbarer Gase und Dämpfe mit Luft kann sich eine selbstständige Verbrennung nur innerhalb eines gewissen Konzentrationsbereiches fortpflanzen. Die Grenzkonzentrationen, bei denen dies gerade nicht mehr möglich ist, werden als untere und obere Explosionsgrenze bezeichnet. Bei einer Konzentration unterhalb der unteren Explosionsgrenze ist das Gemisch zu „mager“ (es enthält zu wenig Brennstoff), bei einer Konzentration oberhalb der oberen Explosionsgrenze ist es zu „fett“ (es enthält zu viel Brennstoff, d. h. zu wenig Sauerstoff), um eine Flammenfortpflanzung nach erfolgter Entzündung zu ermöglichen.

Die Explosionsgrenzen sind relevante Daten für Neustoffanmeldungen und werden zusammen mit der Sauerstoffgrenzkonzentration zur Auslegung der Schutzmaßnahme „Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre“ benötigt.

Prüfverfahren:

Für die Bestimmung der Explosionsgrenzen gibt es verschiedene standardisierte Messmethoden: Die Ermittlung der Kenngrößen bei erhöhten Drücken und Temperaturen erfolgt in der Regel in nicht standardisierten Apparaturen. Die Zündung erfolgt im Allgemeinen mittels einer Funkenstrecke (bei atmosphärischen Bedingungen) oder Drahtzünder (bei erhöhten Drücken und Temperaturen). Sofern die 20 L-Apparatur zum Einsatz kommt wird die Gaskonzentration solange variiert bis das Gas-Luft-Gemisch nicht mehr gezündet werden kann. Dieses Verfahren gilt für die UEG und OEG.

Bewertung:

Als Zündkriterium gilt bei visueller Beobachtung die Ablösung der Flamme von der Zündquelle, anderenfalls wird das Verhältnis Enddruck/Anfangsdruck > 1,05 herangezogen (Zündkriterium Druckanstieg).

Als Explosionsgrenzen werden die Konzentrationen angegeben bei denen in 3 aufeinanderfolgenden Versuchen keine Entzündung mehr stattfindet.

Messbereich

Norm

Atmosphärendruck, Temperatur bis 200 °C

EN 1839

Atmosphärendruck, Temperatur bis 150 °C

ASTM E 681-98

Erhöhter Druck und Temperatur

ASTM E 918-83

Sicherheitstechnische Relevanz:

Im Sinne der Gefahrstoffverordnung gelten Gase als hochentzündlich, wenn sie unter atmosphärischen Bedingungen einen Explosionsbereich, d.h. eine untere und eine obere Explosionsgrenze besitzen.

Die Explosionsgrenzen sind relevante Daten für Neustoffanmeldungen und werden zusammen mit der Sauerstoffgrenzkonzentration zur Auslegung der Schutzmaßnahme “Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre” benötigt. Die Temperatur-, Druck- und Inertgasabhängigkeiten sind zu berücksichtigen. Zu beachten ist weiterhin, dass die obere Explosionsgrenze eine Funktion des Sauerstoffgehalts ist.