Staubexplosionen in Elevatoren mit geringen Kosten beherrschen

Im Keim erstickt

10.06.2007 In Förderanlagen und Elevatoren, die Produkte in den Fertigungsprozess fördern, entstehen die meisten Staubexplosionen. Im Falle einer Staubexplosion transportieren Elevatoren aber auch gerade deshalb das Explosionsereignis in die nachgeschalteten Produktionseinrichtungen hinein. Die Folge sind verheerende Staubexplosionen. Die aus dem Elevator in die Produktionseinrichtung transportierte Explosion stellt, im Gegensatz zum Zündfunken, darüber hinaus ein riesiges Zündpotenzial für sekundäre Explosionen dar.

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Der vorbeugende Explosionsschtz, so wie er in der Atex-Richtlinie geregelt ist, hat eindeutig und uneingeschränkt Vorrang vor Maßnahmen des konstruktiven Explosionsschutzes. Erst wenn der vorbeugende Explosionsschutz eine Staubexplosion nicht verhindern kann, kommt der konstruktive Explosionsschutz als Schutzmaßnahme zum Tragen.

Das ist bildlich vergleichbar mit einer elektrischen Anlage, bei der durch vorbeugende Maßnahmen ein Kurz- oder Erdschluss verhindert wird. Reicht diese Form der Absicherung nicht mehr aus, treten die entsprechenden aktiven Schutzmaßnahmen, wie beispielsweise Sicherung oder FI-Schalter, schützend in Aktion.
Im Elevator beginnen die gewaltigen Staubexplosionsereignisse. Die besonderen Staubexplosionsgefahren, die bei der Förderung von organischen Feststoffen entstehen, sind hinlänglich bekannt. Bekannt ist inzwischen auch, dass gerade die großen Staubexplosionsereignisse der letzten Jahre ihren Ursprung im Wesentlichen in Elevatoren fanden. Gegen Staubexplosionen ungeschützte Elevatoren tragen die anlaufende Explosion in die folgenden Betriebseinrichtungen hinein. Die Folge ist Zerstörung von Silos, Filtern usw. Weiterhin führt das gleichzeitige Aufplatzen der Elevatorschächte zu sekundären Staubexplosionen in den Betriebsgebäuden, die im schlimmsten Fall komplette Werksanlagen dem Boden gleich machen.

Herkömmliche konstruktive Maßnahmen sehr kostenintensiv

Die bisher technologisch verfügbaren konstruktiven Schutzmaßnahmen für Elevatoren werden aus Kostengründen nur selten eingesetzt. Die Investitionskosten liegen hierfür oftmals um ein Vielfaches höher als die Investitionskosten für den Elevator selbst.

Trotz Atex und anderer einschlägiger Richtlinien, wie etwa NFPA, kann die Industrie die Kosten für bisher verfügbare Lösungen einfach nicht aufbringen. Es ist nicht möglich, die entsprechenden Budgets für den konstruktiven Explosionsschutz von Elevatoren bereitzustellen.
In Zusammenarbeit mit einschlägigen Forschungsinstituten hat ein Hersteller den Q-Atomizer entwickelt. Hierbei handelt es sich um ein selbstauslösendes Unterdrückungssystem zum Schutz gegen die Auswirkungen und vor Staubexplosionen in Elevatoren, Becherwerken, Transportschächten und Rohrleitungen.
Das System wird aktiviert durch die Druckwelle der anlaufenden Staubexplosion im Elevatorschacht. Über diese Aktivierung schlägt eine Pendelklappe auf eine Löschmittelkartusche auf, wodurch Löschmittel freigesetzt wird. Gleichzeitig wird im Zusammenspiel mit der Pendelklappe und der besonderen Formgebung des Q-Atomizer-Gehäuses ein zusätzlicher Überdruck erzeugt, der das Löschmittel schlagartig in den Elevatorschacht treibt.

Druckwelle zur Ablöschung umgewandelt

Zusammenfassend wird die sonst verheerende Druckwelle der Staubexplosion im Q-Atomizer in mehreren Stufen zur Ablöschung der anlaufenden Staubexplosion umgewandelt. Die Kraft der Druckwelle aus der anlaufenden Staubexplosion wird idealerweise in kinetische Energie umgewandelt, die eine Löschmittelkartusche öffnet. Der daraus entstehende Druck wird über eine besondere Strömungsmechanik als Treibmittel für das Einblasen des Löschmittels in den Elevatorstrang umgelenkt.

Die speziell entwickelte Löschmittelzusammensetzung wurde insbesondere auf die entstehenden Staubexplosionsgemische in Elevatoren abgestimmt. Das Löschmittel hat gleichzeitig löschende und energiebindende Eigenschaften, so dass eine Explosion im Keim erstickt wird.
Das System wird von einem faseroptischen Zustandsmelder redundant überwacht. Der Anlagenbetreiber wird automatisch informiert, sobald ein Ereignis stattgefunden hat. Nach einem Ereignis ist durch Reset der Pendelklappe sowie dem Tausch der Löschmittelkartusche der Q-Atomizer sofort wieder einsatzbereit.

Da weder Hilfsenergien noch komplizierte Mechanismen benötigt werden, gestaltet sich das System als besonders wartungsfreundlich und kostengünstig. Es nutzt die Energie der anlaufenden Explosion, um sich selbst zu aktivieren. Damit ist höchste Sicherheit bei minimaler Investition garantiert. Die Montage erfolgt an der Wand des Elevatorschachtes ohne großen Aufwand, d.h. ohne Verlegung von Stromkabel.

Heftausgabe: Juni 2007

Über den Autor

Norbert Schlüter , Research & Development, Rembe Safety+Control
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