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Zündwirksamkeit von Ultraschall

− Bewertung der Ergebnisse −

Erstmals konnte experimentell nachgewiesen werden, dass Ultraschall sowohl in explosionsfähigen Atmosphären von Stäuben als auch von Dämpfen brennbarer Flüssigkeiten zündwirksam werden kann. Eine Zündung erfordert sehr hohe Leistungen der Ultraschallquelle und spezielle Randbedingungen. Ultraschallfelder können im Bereich hoher Schalldrücke bzw. Intensitäten durch Erwärmung von absorbierenden Festkörpern mittelbar zu zündwirksamen heißen Oberflächen führen. Kavitation ist dagegen als Zündquelle unwirksam.

Die Ergebnisse erlauben es, für den Einsatz in Gasen und in Flüssigkeiten differenzierte Grenzwerte vorzuschlagen, die einer Anhebung des bestehenden Grenzwertes um mehr als zwei Größenordnungen entsprechen. Damit sind alle heute bekannten Ultraschallanwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen entweder unkritisch oder durch einfache Maßnahmen, die oft aus technischen Gründen ohnehin gegeben sind, sicher zu gestalten.

Alle im Projektplan gelisteten Projektabschnitte konnten erfolgreich umgesetzt und das Projekt damit fristgerecht beendet werden. Die vorbereitenden Arbeiten (Projektabschnitt 1) lieferten keine Hinweise auf Zündungen durch Ultraschall, weder im Labor noch bei Unfällen in industriellen Anlagen.

Die theoretischen Betrachtungen (Projektabschnitt 2) ergaben Worst-Case Bedingungen, die Zündungen durch Ultraschall provozierten. Zudem ließen sich unterschiedliche Leistungsultraschallquelle beschaffen, sodass sich diese Worst-Case Situationen in Versuchsanordnungen zur experimentellen Untersuchung umsetzen ließen.

Im Fall der Zündversuche in Staub-Luft Gemischen (Projektabschnitt 3) und an Flüssigkeitsoberflächen (Projektabschnitt 4) konnten dabei Zündungen erzielt werden. Zudem konnten Grenzwerte und Randbedingungen für den sicheren Betrieb ermittelt werden.

Die Zündversuche mit Kavitation (Projektabschnitt 5) lieferten keine Zündungen. Zwar könnte versucht werden, mit noch stärkeren Sonotroden oder auf anderem Wege noch stärkere akustische Kavitation zu erzeugen. Allerdings sind diesem Phänomen technische Grenzen gesetzt, da das Aufreißen der Flüssigkeit bei der Kavitation dazu führt, dass sich die Schallwelle immer schlechter in die Flüssigkeit einkoppeln lässt. Die verwendeten Dampf-/Gas-Luft/Sauerstoff Gemische bilden den Worst-Case hinsichtlich der explosionsfähigen Atmosphäre nach. Zudem konnte sichergestellt werden, dass Kavitation und Brennstoff Gemisch in direkten Kontakt gekommen sind, sodass akustische Kavitation als Zündmechanismus aufgeschlossen werden kann. In Diskussion im Fachbeirat konnten letztlich sicherheitstechnische Schlussfolgerungen.

Den kompletten Abschlussbericht finden Sie hier: