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3.1.2.2 Begrenzung der isolierenden Oberfläche durch leitfähige Netze

Können die höchstzulässigen Abmessungen nach Abschnitt 3.1.2.1 nicht eingehalten werden, lassen sich gefährliche Aufladungen mit Hilfe geerdeter Metallnetze oder Metallrahmen vermeiden, die in das isolierende Material eingebaut sind oder dauerhaft die Oberfläche berühren. Sie sorgen für eine ausreichende Abschirmung, wenn die Größe der gebildeten Teilflächen folgende Kriterien erfüllt:

1. Die von der Masche des Netzes oder vom Rahmen eingeschlossene Fläche überschreitet nicht das vierfache der in Tabelle 1a angegebenen Werte oder, wenn die Masche nicht vollständig aufliegt, das zweifache der in Tabelle 1a angegebenen Werte.
2. Die Stärke isolierenden Materials oberhalb eines eingebauten Metallnetzes überschreitet nicht den Wert nach Abschnitt 3.1.2.3.1
   und
3. stark ladungserzeugende Prozesse kommen nicht vor.

Ein eingebautes Netz oder ein eingebauter Metallrahmen bieten bei stark ladungserzeugenden Prozessen keinen Schutz gegen Gleitstielbüschelentladungen.

3.1.2.3 Isolierende Beschichtung leitfähiger Gegenstände und Einrichtungen

3.1.2.3.1 Begrenzung der Beschichtungsdicke

Die Dicke isolierender Beschichtungen soll bei von Gasen und Dämpfen

• der Explosionsgruppen IIa und IIB berührten Oberflächen 2 mm und
• der Explosionsgruppe IIC berührten Oberflächen 0,2 mm

nicht überschreiten. Der leitfähige oder ableitfähige Teil des Gegenstandes muss beim Handhaben geerdet bleiben.

Durch diese Maßnahmen werden Büschelentladungen in der Regel verhindert. Bei stark ladungserzeugenden Prozessen können jedoch Gleitstielbüschelentladungen auftreten.

3.1.2.3.2 Begrenzung der Durchschlagspannung

Soll zur Vermeidung von Gleitstielbüschelentladungen die Durchschlagspannung eines Gegenstandes begrenzt werden, darf sie 4 kV nicht überschreiten.

Beschichtungen mit einer ausreichend geringen Durchschlagspannung, z.B. Farbanstriche, werden elektrisch durchschlagen, bevor sich eine für eine Gleitstielbüschelentladung ausreichende Ladungsmenge ansammeln kann.

Bei Gasen und Dämpfen der Explosionsgruppe IIC reicht diese Maßnahme zur Vermeidung von Entzündungen nicht aus, sofern ladungserzeugende Prozesse nicht ausgeschlossen sind.

3.1.2.3.3 Trennen isolierender Folien von festen Grundkörpern

Das Abziehen isolierender Folien von festen Grundkörpern muss außerhalb der Zonen 0 und 1 erfolgen.

Bei Arbeitsprozessen, z.B. Abziehen von Schrumpffolien von Packmitteln, können gefährliche Aufladungen auftreten.

Betriebsmäßig zu erwartende Entladungen sind auch in Zone 2 nicht zulässig.

3.1.2.4 Befeuchtung der Luft

Eine Erhöhung der relativen Feuchte darf nicht als alleinige Maßnahme in Zone 0 angewendet werden.

Ist der erforderliche Oberflächenwiderstand nicht gegeben, kann manchmal die Erhöhung der relativen Luftfeuchte auf 65 % - bei 23 °C - den erforderlichen Oberflächenwiderstand ermöglichen. Auch wenn feuchte Luft selbst isolierend ist, kann die Oberfläche vieler isolierender Materialien durch feuchte Luft ableitfähig werden. Während z.B. Glas oder Naturfasern diese Eigenschaft besitzen, trifft dies für viele andere Materialien, z.B. Polytetrafluorethylen oder Polyethylen, jedoch nicht zu.

3.1.2.5 Ionisierung der Luft

Eine gefährliche Aufladung isolierender Gegenstände kann manchmal lokal durch ionisierte Luft vermieden werden. Dieses Verfahren eignet sich z.B. zur Neutralisation elektrischer Ladungen auf Kunststoffplatten oder -schichten. Die Wirksamkeit der Ionisierungseinrichtungen ist regelmäßig zu prüfen.

3.1.2.5.1 Passive Ionisatoren

Passive Ionisatoren dürfen bei Stoffen der Explosionsgruppe IIC nicht angewendet werden. Sie sind allein keine ausreichende Maßnahme in Zone 0.

Passive Ionisatoren sind geerdete spitze Elektroden, z.B. feine Nadeln, dünne Drähte oder leitfähige Litzen. Sie neutralisieren durch Koronaentladung elektrische Ladungen auf der Oberfläche eines aufgeladenen Gegenstandes nur solange die Anfangsfeldstärke überschritten ist. Stark verschmutzte passive Ionisatoren können zu Entzündungen führen.

3.1.2.5.2 Aktive Ionisatoren

Aktive Ionisatoren eignen sich, lokale Ladungsansammlungen zu neutralisieren. Ihre Wirksamkeit hängt wesentlich von der richtigen Auswahl, Positionierung und regelmäßiger Wartung ab.

Zur Wartung gehört auch die regelmäßige Reinigung der emittierenden Seite der Ionisatoren.

Aktive Ionisatoren dürfen bei Stoffen der Explosionsgruppe IIC und darüber hinaus in Zone 0 nicht angewendet werden.

Bei Anwendung in Zone 1 muss für den Ionisator eine Baumusterprüfbescheinigung vorliegen.

Bei einem aktiven Ionisator wird üblicherweise eine hohe Spannung an koronaerzeugende Spitzen angelegt. Handelsübliche Systeme verwenden in der Regel Wechselspannung in einem Bereich zwischen 5 und 75 kV.

3.1.2.5.3 Radioaktive Ionisierung

Die Dauer der Wirksamkeit radioaktiver Ionisatoren ist wegen der Halbwertszeit der radioaktiven Präparate begrenzt.

Radioaktive Ionisatoren dürfen nicht in Zone 0 verwendet werden.

Radioaktive Stoffe ionisieren die umgebende Luft und können zur Ableitung elektrischer Ladungen von einem aufgeladenen Gegenstand eingesetzt werden.

3.1.2.5.4 Gebläse mit ionisierter Luft

Gebläse mit ionisierter Luft dürfen nicht in Zone 0 verwendet werden.

Zunächst wird die Luft mit einer der vorgenannten Methoden ionisiert und anschließend durch ein Gebläse an den Verwendungsort gebracht. Dieses Verfahren eignet sich zur Ableitung elektrischer Ladungen von Gegenständen mit kompliziert geformter Oberfläche. Innerhalb des Luftstromes ist die schnelle Abnahme der Ionenkonzentration zu berücksichtigen. Die Ionisation der Luft ist beim Transport über Distanzen > 10 cm oft schwer aufrecht zu erhalten.

3.1.3 Folien- und Papierbahnen

Folien- und Papierbahnen können unter anderem beim Laufen über Walzen gefährlich aufgeladen werden.

Diese Aufladung entsteht beim Abheben oder Trennen des isolierenden Trägermaterials von der Unterlage oder von den Führungs- und Druckelementen, z.B. beim Abwickeln von der Rolle bei Rollenmaschinen, beim Lauf des Trägermaterials über Führungs- und Leitwalzen, beim Austritt der bedruckten bzw. beschichteten Bahn aus dem Druck- bzw. Auftragswerk.

Erfahrungsgemäß ist an Tief- und Flexodruckmaschinen das bedruckte Trägermaterial nach seinem Austritt aus dem Druckwerk, d. h. in unmittelbarer Nähe des Farbkastens, insbesondere beim Einsatz elektrostatischer Druckhilfe am stärksten aufgeladen. Die Farbe selbst wird durch den in ihr rotierenden Zylinder beträchtlich aufgeladen, wozu ihre dispergierten Feststoffanteile stark beitragen.

Die Aufladung beim Drucken und Beschichten ist so gering wie möglich zu halten. Folgende Parameter beeinflussen ihre Höhe:

• Art, Oberflächenbeschaffenheit und Leitfähigkeit der Folienund Papierbahnen, z.B. durch die Feuchte des Trägermaterials sowie der Verarbeitungsgeschwindigkeit,
• Art, Oberflächenbeschaffenheit und Leitfähigkeit der Führungs- und Druckelemente, wie Rollen, Walzen und Zylinder,
• konstruktionsbedingte zusätzliche Reibung zwischen Materialbahn und Rollen, Walzen und Zylindern beim Anlauf oder bei Geschwindigkeitsänderung von Rollenmaschinen oder bei schwergängigen Umlenkwalzen,
• relative Luftfeuchte im Arbeitsraum.

In explosionsgefährdeten Bereichen können gefährliche Aufladungen durch folgende Maßnahmen verringert werden:

• Erdung aller leitfähigen Teile,
• Einsatz ableitfähiger Materialien für Rollen, Walzen und Zylinder,
• Erhöhung der Leitfähigkeit für Farben, Lacke, Klebstoffe, Lösemittel, Schmiermittel oder des Trägermaterials auf mindestens 1000 pS/m,
• Entladung der Papier- oder Folienbahn auslaufseitig in der Mitte zwischen der Ablöselinie vom Presseur und der ersten Umlenkrolle und - falls notwendig - zusätzlich vor Eintritt in das Druck- oder Auftragswerk.

  In vielen Fällen reichen die genannten Maßnahmen nicht aus und die explosionsfähige Atmosphäre ist z.B. durch technische Lüftung zu vermeiden.

Beispiel 1: Beschichten und Bedrucken von isolierenden Folien

Büschelentladungen nicht vermeidbar Ionisatoren als alleinige Explosionsschutzmaßnahme in Zone 1 nicht ausreichend Ionisatoren vermindern Verschmutzung und Belästigung von Personen (1) Durchlauftrockner (2) Presseur (3) Ionisator (4) Starke Büschelentladung, wenn (3) nicht installiert (5) Büschelentladung (6) Auftragswerk für leichtentzündlichen Beschichtungsstoff (7) Wickelstationen zum Ab- und Aufrollen (8) Staubpartikel (9) Fußboden, leitfähigoder ableitfähig in Zone 1

3.1.4 Fördergurte

Der kontinuierliche Trennvorgang zwischen den Trommeln und dem Fördergurt kann beträchtliche Ladungsmengen auf den bewegten Oberflächen und dabei gefährliche Aufladungen erzeugen. Die Aufladung hängt vom spezifischen Widerstand der verwendeten Werkstoffe ab. Sie steigt mit der Geschwindigkeit, der Zugspannung sowie der Breite der Berührungsfläche.

Die vom Gurtband aufgenommene Ladung kann nur über die geerdeten ableitfähigen Rollen oder Trommeln sicher abgeleitet werden, wenn der Fördergurt ausreichend ableitfähig ist.

Normalerweise wird ein Fördergurt aus isolierendem Material gefertigt, wohingegen Antriebstrommel und Tragrollen aus leitfähigem Material bestehen.

Ein Fördergurt heißt ableitfähig, wenn die Oberflächenwiderstände der Ober- und Unterseite des Bandes weniger als 3 * 10⁸Ω, betragen. Besteht der Gurt aus Schichten unterschiedlicher Materialien, wird er nur als ableitfähig betrachtet, solange sein Durchgangswiderstand 10⁹Ω nicht überschreitet.

Die Widerstandsmessung erfolgt bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte.

Siehe auch DIN EN 1637.

In explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur ableitfähige Fördergurte eingesetzt werden. Diese sind über leitfähige, geerdete Rollen und Trommeln zu führen. Isolierende Fördergurte dürfen nur dann eingesetzt werden, wenn gefährliche Aufladungen ausgeschlossen sind.

Gurtverbinder sind in Bereichen der Zone 0 nicht zulässig. Gleiches gilt in Zone 1 bei Gasen oder Dämpfen der Explosionsgruppe IIC.

Reparaturen ableitfähiger Fördergurte dürfen den Widerstand nicht erhöhen.

Für Fördergurte gelten die Höchstgeschwindigkeiten der Tabelle 2.

Tabelle 2: Höchstgeschwindigkeiten für ableitfähige Fördergurte

In Explosionsgruppe I gelten die gleichen Werte wie für Explosionsgruppe IIA.

Für Bandgeschwindigkeiten > 5 m/s liegen keine Erfahrungen vor.

3.1.5 Antriebsriemen

Der kontinuierliche Trennvorgang zwischen dem Antriebsriemen und der Riemenscheibe kann beträchtliche Ladungsmengen auf den bewegten Oberflächen und dabei gefährliche Aufladungen erzeugen. Die Aufladung hängt vom spezifischen Widerstand der verwendeten Werkstoffe ab. Sie steigt mit der Geschwindigkeit, der Zugspannung sowie der Breite der Berührungsflächen.

Antriebsriemen sind Keilriemen, Zahnriemen und Flachriemen, die rotierende Teile oder Maschinen antreiben.

Die Materialien, aus denen der Riemen gefertigt ist, sind häufig isolierend, während die Riemenscheiben normalerweise aus Metall sind.

Ein Antriebsriemen heißt ableitfähig, wenn für den Riemen gilt:

R * B< 10⁵ Ωm

R	Widerstand des montierten Antriebsriemens gegen Erde. Der Messpunkt liegt auf der Innenseite des Riemens und in der Mitte zwischen zwei Laufrollen.
B	bei Flachriemen die Riemenbreite, bei Keilriemen die doppelte Flankenbreite.

Besteht der Antriebsriemen aus Schichten unterschiedlicher Materialien, wird er nur dann als ableitfähig betrachtet, wenn zusätzlich sein Durchgangswiderstand senkrecht zu den Schichten 10⁹ Ω nicht überschreitet.

Die Widerstandsmessung erfolgt bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte.

In explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 0 dürfen keine, in den Zonen 1 und 2 nur ableitfähige Antriebsriemen eingesetzt werden. Sie sind über leitfähige, geerdete Riemenscheiben zu führen. Isolierende Antriebsriemen dürfen nur dann eingesetzt werden, wenn gefährliche Aufladungen ausgeschlossen sind.

Riemenverbinder sind nicht zulässig.

Haftwachs oder isolierende Klebstoffe dürfen die ableitfähige Eigenschaft der Antriebsriemen nicht herabsetzen.

Reparaturen ableitfähiger Antriebsriemen dürfen den Widerstand nicht erhöhen.

Für Antriebsriemen gelten die Höchstgeschwindigkeiten der Tabelle 3.

Tabelle 3: Höchstgeschwindigkeiten für ableitfähige Antriebsriemen

In Explosionsgruppe I gelten die gleichen Werte wie für Explosionsgruppe IIA.

Erfahrungen bei höheren Treibriemengeschwindigkeiten liegen nicht vor.

Siehe auch ISO 1813.

3.2 Elektrostatische Aufladungen beim Umgang mit Flüssigkeiten

Durch Füllen und Entleeren von Behältern mit Flüssigkeiten, durch Umpumpen, Rühren, Mischen und Versprühen von Flüssigkeiten aber auch beim Messen und Probenehmen sowie durch Reinigungsarbeiten können sich Flüssigkeiten oder das Innere von Behältern gefährlich aufladen. Die Höhe der Aufladung hängt von den Eigenschaften der Flüssigkeit, ihrer Strömungsgeschwindigkeit, dem Arbeitsverfahren sowie von der Größe und Geometrie des Behälters sowie von den Behältermaterialien ab.

3.2.1 Einteilung von Flüssigkeiten

Die Höhe der Aufladung einer Flüssigkeit steigt mit der Größe vorhandener Grenzflächen, z.B. an Wandungen und mit der Strömungsgeschwindigkeit. Eine zweite, nicht mischbare Phase, z.B. in Dispersionen oder flüssig/flüssig-Mischungen, vergrößert die Aufladung erheblich. Da sich Flüssigkeiten niedriger Leitfähigkeit stärker aufladen als solche hoher Leitfähigkeit, werden zur Wahl geeigneter Maßnahmen die Flüssigkeiten hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit χ wie folgt eingeteilt:

Die Leitfähigkeit kann nach DIN 51412 Teil 1 oder Teil 2 bestimmt werden. Zur Veranschaulichung der Begriffe siehe auch Anhang 1 Abschnitt I.

Die Leitfähigkeit ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes, z.B. 1000 pS/m entsprechen 10⁹ Ωm. Die hier genannten Bereiche stimmen nicht mit den in den Begriffsbestimmungen genannten Grenzen für leitfähig, ableitfähig und isolierend überein.

Ergebnisse von Messungen der Leitfähigkeit einer Flüssigkeit können unterschiedliche Werte bei ruhenden bzw. nicht ruhenden Flüssigkeiten ergeben.

Eine gefährliche Aufladung tritt besonders leicht bei Flüssigkeiten niedriger Leitfähigkeit auf. Bei Flüssigkeiten mittlerer Leitfähigkeit ist beim Strömen durch Rohre und Filter sowie bei Rührprozessen eine gefährliche Aufladung auch noch möglich. Bei Flüssigkeiten hoher Leitfähigkeit ist mit gefährlichen Aufladungen nur bei stark ladungserzeugenden Prozessen, z.B. beim Versprühen oder wenn sie keinen Erdkontakt aufweisen, zu rechnen.

3.2.2 Verfahrenstechnische Maßnahmen

Den Maßnahmen zur Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen ist die Klärung, ob eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre vermieden werden kann, voranzustellen.

Liegt z.B. die Oberflächentemperatur der Flüssigkeit über ihrem Flammpunkt, ist im Dampfraum stets von einer explosionsfähigen Atmosphäre auszugehen. Ist ein Behälter starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt, muss - solange der Flammpunkt der Flüssigkeiten unter 55 °C liegt - bereits von einer explosionsfähigen Atmosphäre im Behälter ausgegangen werden. In Bereichen extrem hoher Umgebungstemperatur oder besonders intensiver Sonneneinstrahlung können explosionsfähige Atmosphären auch bei Flüssigkeiten auftreten, deren Flammpunkt über 55 °C liegt. Beim Umgang mit Flüssigkeiten, deren oberer Explosionspunkt deutlich unter der Umgebungstemperatur liegt, darf nicht generell davon ausgegangen werden, dass dieDampfphase über der Flüssigkeit nicht explosionsfähig ist.

Oft entsteht die explosionsfähige Atmosphäre nicht durch die gehandhabte Flüssigkeit selbst, sondern durch Reste aus der vorhergehenden Füllung eines Behälters. Dies ist z.B. der Fall, wenn eine Flüssigkeit mit hohem Flammpunkt in einen Behälter geladen wird, der zuvor eine Flüssigkeit mit niedrigem Flammpunkt, z.B. Benzin enthielt (so genanntes "Switch-Loading").

Die folgenden Maßnahmen gelten für den Umgang mit Flüssigkeiten und organischen Lösemitteln der Explosionsgruppen IIa und IIB mit MZE> 0,2 mJ sowie mit Mineralölprodukten, die explosionsfähige Atmosphären bilden können. Sie gelten somit z.B. nicht für Schwefelkohlenstoff oder Diethylether.

Alle leitfähigen Stoffe, Einrichtungen und Gegenstände sind zu erden und alle ableitenden mit Erde zu verbinden.

Hinsichtlich Erdung und Potenzialausgleich siehe Abschnitt 3.6.

Arbeitsschritte, z.B. Rühren, Umpumpen, Dispergieren, dürfen nur in leitfähigen Behältern durchgeführt werden, es sei denn, die Leitfähigkeit der homogenen Phase beträgt mehr als 1000 pS/m.

Zur Vermeidung gefährlicher Ladungsansammlungen in Flüssigkeiten ist die Erhöhung der Leitfähigkeit durch Additive eine wirksame Maßnahme.

Mit speziellen Additiven kann die Leitfähigkeit einer Flüssigkeit auf über 50 pS/m erhöht werden, z.B. bei Flugzeugkraftstoffen. Oft genügen bereits Konzentrationen im ppm-Bereich.

Beim Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten muss oft die Erzeugung elektrostatischer Ladungen begrenzt werden.

Maßnahmen können sein:

• Beim Rühren oder Schütteln z.B.:
  • Begrenzen der Nennleistung des Rührwerks,
  • Vermeiden einer zweiten, nicht mischbaren Phase.
• Beim Befüllen oder Entleeren eines Behälters z.B.:
  • Begrenzen der Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrleitung,

    Begrenzungen der Strömungsgeschwindigkeit beziehen sich im Folgenden auf Flüssigkeiten im normalen Viskositätsbereich. Bei Flüssigkeiten hoher Viskosität, z.B. Schmierölen, sind darüber hinaus gehende Maßnahmen erforderlich.
    Siehe auch Abschnitt 3.2.6.

  • Ausreichende Verweilzeit hinter Pumpen und Filtern, z.B. durch Berücksichtigen einer Zeitspanne vom mehrfachen der Relaxationszeit gemäß Anhang 1 Abschnitt F,
  • Vermeiden verspritzender Flüssigkeit, z.B. durch Unterspiegelabfüllung oder durch Füllrohrführung bis zum Boden bei der Kopfbefüllung oder Befüllung von unten mit Ablenkplatte bei der Bodenbefüllung,
  • Vermeiden von Gasblasen,
  • Vermeiden einer zweiten, nicht mischbaren Phase oder deren Aufwirbelung, z.B. von Wasser am Grund von Öltanks.
• Beim Reinigen von Behältern mit Flüssigkeitsstrahler z.B.:
  • Beschränken des Flüssigkeitsdruckes und -durchsatzes,
  • Vermeiden einer zweiten, nicht mischbaren Phase; insbesondere, wenn die Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf geführt wird,
  • Vermeiden der Tankreinigung mit Dampfstrahl.
• Beim Umgang mit Suspensionen z.B.:
  • Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit.
• Beim Betrieb von Behältern z.B.:
  • Beschränkung des Potenzials an der Oberfläche der aufgeladenen Flüssigkeit auf Werte unter 58 kV,

    Erfahrungsgemäß können Büschelentladungen zwischen der Oberfläche einer gefährlich aufgeladenen Flüssigkeit und Einbauten oder Vorsprüngen in einem Behälter auftreten.
    So gilt z.B. bei Kohlenwasserstoffen, dass deren Dampf/ Luft-Gemische entzündet werden können, wenn das Potenzial an der Oberfläche der aufgeladenen Flüssigkeit auf Werte über 58 kV ansteigt.
    Siehe auch Handbuch des Explosionsschutzes, Steen et al, Wiley-VCH, Weinheim (2000)

  • Vermeiden isolierter, leitfähiger Gegenstände im Behälter.

    Zündwirksame Entladungen können auch bei Potenzialen unterhalb von 58 kV auftreten, wenn sich in einem Behälter isolierte leitfähige Gegenstände befinden, z.B. metallene Schwimmkörper.

  • Regelmäßige Kontrolle auf schwimmende Gegenstände.

Weitergehende Maßnahmen, insbesondere beim Befüllen oder Entleeren, sind abhängig von der Behältergröße. Im Folgenden werden

• große,
• mittelgroße
  und
• kleine

Behälter unterschieden.

3.2.3 Große Behälter

Große Behälter sind Behälter mit einer Diagonalen > 5 m oder einem Behälterinhalt > 50 m³. Dazu gehören z.B. Lagertanks und auch Ladetanks von Schiffen.

Behälter aus ausschließlich ableitfähigem Material werden wie Metallbehälter behandelt.

Große Behälter aus ableitfähigem Kunststoff oder mit ableitfähigen Kunststoffbeschichtungen, sind mit der Aufschrift "elektrostatisch ableitfähig" zu versehen. Ortsfeste große Behälter müssen Erdkontakt besitzen und ortsbewegliche müssen mit Erdungseinrichtungen ausgerüstet sein.

Große Behälter aus nichtmetallischen Werkstoffen erfordern eine gesonderte Beurteilung.

Im Bereich großer ortsfester Behälter unterscheidet man Tanks mit Festdach und Tanks mit Schwimmdach oder innerer Schwimmdecke.

3.2.3.1 Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit

Für die sichere Befüllung großer Behälter kann eine Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit erforderlich sein.

Die Füllgeschwindigkeit [m³/h] wird durch die Strömungsgeschwindigkeit [m/s] im Füllrohr und den Füllrohrquerschnitt [m²] bestimmt.

Die Begrenzung der Strömungsgeschwindigkeit hängt unter anderem von folgenden Randbedingungen ab:

• Verunreinigung der Flüssigkeit mit einer anderen, nicht mischbaren Phase,

  Eine Flüssigkeit ist verunreinigt, wenn sie mehr als 0,5 Vol.-% freie, nicht mischbare Flüssigkeit, z.B. Wasser in Benzin, oder wenn sie mehr als 10 mg/l suspendierte Feststoffe enthält.

• der Füllvorgang befindet sich noch in der Anfangsphase.

  Die Anfangsphase des Füllvorganges endet beim Tank mit Festdach, wenn der Auslauf des Füllrohres und alle weiteren Einbauteile am Boden des Tanks um mindestens das 2fache des Füllrohrdurchmessers überdeckt sind.
  Bei Tanks mit Schwimmdach oder inneren Schwimmdecken endet die Anfangsphase beim Aufschwimmen des Daches oder der Abdeckung.
  Liegt Wasser in den Rohrleitungen vor, endet die Anfangsphase nachdem das vorhandene Wasser vollständig beseitigt wurde.
  Erfahrungsgemäß liegt kein Wasser in den Rohrleitungen mehr vor, nachdem das 2fache des Rohrleitungsinhaltes in den Tank gelaufen ist oder die Befüllung bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit 30 Minuten angedauert hat.

Die höchstzulässigen Strömungsgeschwindigkeiten für das Befüllen großer Metalltanks mit Flüssigkeiten niedriger Leitfähigkeit zeigt Tabelle 4.

Bei Strömungsgeschwindigkeiten < 7 m/s ist erfahrungsgemäß nicht mit gefährlichen Aufladungen zu rechnen.

Tabelle 4: Höchstzulässige Strömungsgeschwindigkeiten v beim Befüllen großer Metalltanks mit Flüssigkeiten niedriger Leitfähigkeit

Da für mittlere Leitfähigkeiten von 50 pS/m bis 1000 pS/m nur geringe Erfahrungswerte vorliegen, wird empfohlen, die Werte der Tabelle 4 auch für diese Flüssigkeiten anzuwenden.

3.2.3.2 Tanks mit Festdach

Neben den Maßnahmen nach Abschnitt 3.2.2 sind alle leitfähigen Teile der Tanks und alle dazugehörenden leitfähigen Ausrüstungen, wie Rohre, Pumpen, Filtergehäuse, zu erden.

Bei Flüssigkeiten niedriger Leitfähigkeit sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich:

• Flüssigkeiten dürfen nicht in einen Tank, der bereits eine Flüssigkeit höherer Dichte als die der einzufüllenden enthält, eingefüllt werden.
• Die einfließende Flüssigkeit darf keine gasförmige Phase, z.B. Luft- oder Dampfblasen enthalten.

  Diese Maßnahmen vermeiden den Auftrieb aufgeladener Flüssigkeiten an die Oberfläche und verringern das elektrische Potenzial im Totraum des Tanks.

• Hinter Einrichtungen, die Flüssigkeiten aufladen, z.B. Mikrofilter in der Einfüllleitung, ist eine angemessene Verweilzeit zwischen den ladungserzeugenden Bauteilen und dem Tankeinlass erforderlich.

  Damit wird die Ansammlung von Ladungen im Tank verringert.

• Die Befüllung ist so durchzuführen, dass Entladungen zwischen der Flüssigkeit und dem Füllrohr oder den Einbauteilen vermieden werden.
• Turbulenz der Flüssigkeiten ist zu vermeiden.

  Hierfür wichtige Parameter sind der Querschnitt des Füllrohres, die Füllgeschwindigkeit sowie die Steuerung des Füllrohres bei Unterspiegelbefüllung.
  Vermeiden von Turbulenz bedeutet, dass einfließende, aufgeladene Flüssigkeit eher am Boden des Tanks verbleibt und nicht an die Oberfläche gelangt. Abgesetzte, nicht mischbare Flüssigkeiten, z.B. Bodenwasser, Feststoffe oder Sedimente werden ohne Turbulenz nicht aufgewirbelt.

• Füllgeschwindigkeiten und Durchmesser des Füllrohres sind so zu wählen, dass die Strömungsgeschwindigkeiten sowohl zu Beginn als auch danach die höchstzulässigen Werte nach Abschnitt 3.2.3.1 nicht überschreiten.

3.2.3.3 Tanks mit Schwimmdach oder innerer Schwimmdecke

Das Schwimmdach oder die Schwimmdecke müssen aus leitfähigem Material bestehen und geerdet sein, um Aufladungen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels zu vermeiden.

Schwimmkörper, z.B. Schwimmkugeln, dürfen nur bei Flüssigkeiten mit ausreichender Leitfähigkeit eingesetzt werden und müssen aus leitfähigem oder ableitfähigem Material bestehen und mit Erde verbunden sein.

Schwimmkörper werden eingesetzt, um die Verdunstung im Tank zu beschränken. Sie können sich gefährlich aufladen, wenn sie nicht mit Erde verbunden sind. Es sind Anwendungen bekannt, bei denen eine Leitfähigkeit > 50 pS/m ausreicht.

Füllgeschwindigkeiten und Durchmesser des Füllrohres sind so zu wählen, dass die Strömungsgeschwindigkeiten sowohl zu Beginn als auch danach die höchstzulässigen Werte nach Abschnitt 3.2.3.1 nicht überschreiten.

In der Anfangsphase ist zu berücksichtigen:

• Hinter Einrichtungen, die Flüssigkeiten aufladen, z.B. Mikrofilter in der Einfüllleitung, ist eine angemessene Verweilzeit zwischen den ladungserzeugenden Bauteilen und dem Tankeinlass erforderlich.
• Eventuell vorhandenes Bodenwasser darf nicht aufgewirbelt werden.

  Damit wird die Ansammlung von Ladungen im Tank verringert.

Die einfließende Flüssigkeit darf keine gasförmige Phase, z.B. Luftoder Gasblasen enthalten.

Unter dieser Bedingung liegt bei Tanks mit Schwimmdach oder innerer Schwimmdecke nach der Anfangsphase keine explosionsfähige Atmosphäre oberhalb des Flüssigkeits spiegels vor.

3.2.4 Mittelgroße Behälter

Mittelgroße Behälter sind Behälter mit einer Diagonalen< 5 m oder 1 m³ < Rauminhalt < 50 m³. Dazu gehören z.B. Reaktionsbehälter und die Behälter von Straßentank- oder Eisenbahnkesselwagen.Unabhängig von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit sind die Maßnahmen zur Begrenzung der Ladungserzeugung nach Abschnitt 3.2.2 zu treffen.

Rohrleitungen und Schläuche müssen aus ableitfähigem Material gefertigt sein oder den Anforderungen an Rohre und Schläuche entsprechen.

Siehe auch Abschnitt 3.2.9.

Die Leitungen dürfen mit Luft oder anderen Gasen nur dann gereinigt werden, wenn unterhalb der höchst zulässigen Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet wird.

Beispiel 2: Befüllen mittelgroßer Behälter

Leitfähiges Füllrohr als Tauchrohr bis zum Boden herabführenoder so kurz wie möglich in den Gasraum des Behälters hineinragen lassen Beim Befüllen über nicht getauchtes Füllrohr die nach Abschnitt 3.2.4 höchstzulässige Füllgeschwindigkeit halbieren Messeinrichtungen, z.B. Widerstandsthermometer entweder gesichert unter Flüssigkeitsspiegel haltenoder eng an der Wand entlang führen Erdung leitfähiger Flüssigkeit, z.B. in kunststoffbeschichtetem Behälter sicherstellen (1) Tauchrohr (2) Füllrohr (3) Messeinrichtung (4) Reaktionsbehälter aus Metall, innen blank,emailliert oder < 2 mm kunststoffbeschichtet (5) Leitfähiger oder ableitfähiger Fußboden

3.2.4.1 Begrenzung der Füllgeschwindigkeit

Die Füllgeschwindigkeit ist zu begrenzen. Die höchstzulässige Strömungsgeschwindigkeit hängt von Größe und Form des Behälters, der Füllmethode, z.B. Kopf- oder Bodenbefüllung, dem Durchmesser der Leitung zum Behälter und der Leitfähigkeit der Flüssigkeit ab und darf 7 m/s nicht überschreiten.

Quader- oder kugelförmige Behälter von etwa 5 m³ Rauminhalt - das entspricht in etwa der Größe und Form eines Teilraums bei Straßentankfahrzeugen - führen auf Grund ihrer Geometrie am ehesten zu gefährlichen Aufladungen.

Bei der Befüllung mit einer zwei- oder mehrphasigen Flüssigkeit ist die Strömungsgeschwindigkeit auf 1 m/s zu begrenzen. Gleiches gilt auch, wenn abgesetztes Bodenwasser im Behälter aufgewirbelt werden kann.

Die Strömungsgeschwindigkeit soll aber auch 1 m/s nicht wesentlich unterschreiten, da sich andernfalls Wasser an tiefen Punkten in der Rohrleitung absetzen kann.

Für höchst zulässige Strömungsgeschwindigkeiten einphasiger Flüssigkeiten niedriger Leitfähigkeit, z.B. gesättigte kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeiten ohne freies Wasser, gilt:

v * d/N = 0,38 m²/s bei Bodenbefüllung ohne zentralen Leiter,

v* d/N = 0,50 m²/s sonstige Befüllung.

Bei der Bestimmung der Länge einer Tankkammer werden Schwallbleche nicht berücksichtigt.

Bei der Kopfbefüllung wirkt das Füllrohr als zentraler Leiter und reduziert das maximale elektrische Potenzial im Tank.

Liegt z.B. bei der Bodenbefüllung der Kammer eines Straßentankwagens kein zentraler Leiter vor, ist die Strömungsgeschwindigkeit nach der zweiten Formel zu bestimmen, die um 25 % niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten ergibt.

Da für mittlere Leitfähigkeiten von 50 pS/m bis 1000 pS/m nur geringe Erfahrungswerte vorliegen, wird empfohlen, die Werte der Tabelle 5 auch für diese Flüssigkeiten anzuwenden.

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