Flammensperre

Flammendurchschlagsicherung (dauerbrandsichere Deflagrations-Endsicherung) an der Entgasungsleitung eines stillgelegten Kohlenbergbauschachtes; sie wird umgangssprachlich als Protegohaube bezeichnet

Flammendurchschlagsicherungen sind Armaturen, die die Ausbreitung einer Explosion in andere Anlagenteile verhindern sollen. Sie müssen insbesondere dann eingebaut werden, wenn sich ein explosionsfähiges Gas-Luft-Gemisch bilden kann und sich eine Explosion in Behälter oder Anlagenteile ausbreiten kann, die nicht explosionsdruckstoßfest ausgelegt sind. Mit diesen Einrichtungen soll im Falle einer Explosion die Auswirkung auf ein beherrschbares Maß beschränkt bleiben.
Flammendurchschlagsicherungen sind Geräte für den Explosionsschutz. Sie werden auch als Flammensperre oder Kito bezeichnet. Kito ist die Abkürzung für Kiestopf. Dies ist die ursprüngliche Bauform der Flammendurchschlagsicherung.

Flammendurchschlagsicherungen sind i. d. R. über die Europäischen Norm EN 12874:2001 definiert, die als deutsche Norm übernommen wurde. Die bereits veröffentlichte ISO 16852 wird ca. Ende 2008 die jetzige EN 12874:2001 ablösen.

Die Wirkungsweise beruht darauf, dass eine Flammenfront durch Einbauten (z. B. aufgewickelte Siebbleche, Kiesschüttung) soweit gekühlt wird, dass eine Flamme sich hinter der Flammendurchschlagsicherung nicht weiter ausbreiten kann. Man unterscheidet zwischen:

• Deflagrationssicherungen und
• Detonationssicherungen.

Welche Art von Flammendurchschlagsicherungen eingesetzt wird, hängt in der Praxis vom Medium, vom Abstand zur Zündquelle und von der Anwendung (Rohrsicherung, Endsicherung) ab.

Innerhalb von Rohrleitungen bildet sich nach der Zündung eines explosionsfähigen Gas-Luft-Gemisches anfänglich eine Deflagration aus. Diese pflanzt sich mit Unterschallgeschwindigkeit fort. Im Fall einer Zündung bei atmosphärischem Druck liegen die Drücke bei einer Deflagration bei maximal 10 bar. In der Rohrleitung baut sich nach einer Länge (>50 x DN; DN: Nenndurchmesser der Rohrleitung), eine instabile Detonation auf, die extrem hohe Drücke und Flammengeschwindigkeiten zur Folge hat. Eine instabile Detonation schlägt abhängig von Rohrdurchmesser, Rauhigkeit des Rohres und Medium in eine stabile Detonation um, welche durch Flammengeschwindigkeiten im Überschallbereich (ca. 1600 bis 2000 m/s) charakterisiert ist. Deflagrationsrohrsicherungen müssen sehr nahe hinter der potentiellen Zündquelle (max. Abstand 30 x DN oder 50 x DN [abhängig vom Medium und der Zulassung]) eingebaut werden. Die Flammenausbreitung durch eine Detonation in den weiter entfernt liegenden Anlagenteilen kann durch Detonationsrohrsicherungen unterbunden werden. Die besonderen Einbaubedingungen (Wechsel von Nennrohrdurchmessern, Abstand zur Zündquelle) müssen den Zulassungen entnommen oder im Rahmen einer Einzelprüfung ermittelt werden. Um eine Flammenfront, welche vor der Flammendurchschlagsicherung steht, zu registrieren, werden typischerweise Temperatursensoren eingesetzt. Der Temperatursensor registriert einen Temperaturanstieg innerhalb einer bestimmten Zeit (<30s) und leitet die Unterbrechung des Gasstromes ein, z. B. durch Schließen eines Ventils oder die Abschaltung einer Pumpe. Flammendurchschlagsicherungen, die mit einem Temperatursensor ausgeliefert und eingesetzt werden, sind kurzzeitbrand- und dauerbrandsicher. Flammendurchschlagsicherungen, die mit zwei Temperatursensoren pro Armatur ausgeliefert und eingesetzt werden, sind für den bi-direktionalen Gebrauch geeignet.

Deflagrations-/Detonationsrohrsicherung mit Temperatursensor (Typ RMG 933-S)

Endsicherungen (an Tanks oder Entlüftungsleitungen) sind dagegen Deflagrationssicherungen, da sie am Entstehungsort der Zündung an der Verbindung der Beatmungsleitung zur Atmosphäre installiert sind. Endsicherungen sind häufig dauerbrandfest, d. h. ein länger anhaltender Brand führt nicht zu einer Beeinträchtigung der Sicherheitseinrichtung aufgrund der Erwärmung der Armatur. Endsicherungen, die nicht dauerbrandsicher sind, können mit einem Temperatursensor ausgerüstet werden, welcher automatisch die Unterbrechung des Gasstromes einleitet, z. B. durch Schließen eines Ventils oder die Abschaltung einer Pumpe.

Weitere Ausführungsformen von Flammendurchschlagsicherungen sind:

• Wassertauchungen,
• Flüssigkeitsverschlüsse (mit flüssigem Produkt als Sperre; Aufbau wie ein Siphon)
• Hochgeschwindigkeitsventile (sog. dynamische Flammensperre)
• Automatische Löschmittelsperren und
• Zellenradschleusen.

An Tauchungen wird ein potentiell explosionsfähiges Gasgemisch durch Wasser mit einer abgesicherten Mindesthöhe geleitet. Die Wasservorlage verhindert so rückwärts die Ausbreitung einer Explosion.

Automatische Löschmittelsperren werden in Verbindung mit Infrarotflammendetektoren eingesetzt, die die Auslösung von unter Druck stehenden Löschmittel einleiten und somit einen Brand löschen und ggf. den weiteren Zustrom des explosionsfähigen Gemisches verhindern.