Zündung explosionsfähiger Atmosphären durch Hochfrequenzfunken

Einstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer Wechselfelder kann an ungewollten Empfangsgebilden die Zündung dort vorhandener explosionsfähiger Gemische durch Funkenbildung hervorrufen. Zur Bestimmung der in HF-Funken umgesetzten Leistung und der Funkenenergie wird ein hochfrequenztaugliches Funkenprüfgerät eingesetzt, dessen nutzbarer Frequenzbereich sich von DC bis zu ca. 1 GHz erstreckt. Öffnungs- und Schließfunken sowie Funken zwischen statischen Elektroden können einzeln erzeugt werden. Die Detektorspannungen werden mit einer Auflösung von 2.5 ns/Punkt mit einem Digital-Oszilloskop registriert und anschließend ausgewertet. Die Funkenlebensdauer τF und die zur Gasgemischzündung erforderliche Funkenenergie EF ist von Elektrodenmaterial und -form, der Gasgemischzusammensetzung und der Ausgangsleistung der Quelle abhängig. Die genannten Abhängigkeiten werden untersucht. Werte für τF liegen zwischen einigen µs und einigen ms.

Die niedrigsten für Öffnungsfunken ermittelten Funkenenergien liegen bei ca. 400 µJ für die Zündung von stöchiometrischem H2/O2-Gemisch (Zündwahrscheinlichkeit WF = 10-2; Ohm'scher HF-Kreis υ = 27 MHz). Periodenweise Integration der Augenblicksleistung ergibt eine lineare Leistungseinkopplung mit Wirkungsgraden ηF zwischen ca. 8 und 100 %. Als worst case kann ηF = 1 bei einer Wirkleistung PWmin 3.4 W angenommen werden. Bei der minimalen Funkenlebensdauer von 20 µs entspricht dies einer Energie von ca. 68 µJ. Messungen bei υ = 10 MHz ergeben PWmin 9 W, bei υ = 70 MHz PWmin 19 W (hier WF = 5·10-2). Aus den Messungen kann auf keine signifikante Frequenzabhängigkeit im Bereich 10 - 70 MHz geschlossen werden. Die Untersuchungen von kapazitiven Niederfrequenzkreisen, die Vergleiche mit Ergebnissen anderer Autoren erlauben, ergeben minimale Zündenergien für stöchiometrisches H2/O2-Gemisch von ca. 40 µJ. Aus den vorliegenden Ergebnissen kann geschlossen werden, daß die bei HF-Funkenzündung ermittelten Werte für EF bei den untersuchten Gemischen von vergleichbarer Größenordnung mit Werten sind, die mit den für Niederfrequenzanwendungen konzipierten Standard-Funkenprüfgeräten gemessen werden.

Bibliografische Angaben

Titel:  Zündung explosionsfähiger Atmosphären durch Hochfrequenzfunken. 

Verfasst von:  Krösche, M.; Höner, P.; Kreutz, E. W.

1. Auflage.  Bremerhaven:  Wirtschaftsverlag NW Verlag für neue Wissenschaft GmbH, 1992. 
(Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz: Forschungsbericht , Fb 649)

ISBN: 3-89429-182-6, Seiten: 108, Preis: 11,00 EUR, Papier

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