Untersuchung des Übergangs von elektrischen Kontaktöffnungsentladungen zur Flammfront eines H2-Luft-Gemisches
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Carsten Uber
Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Explosionsgeschützte Sensorik und Messtechnik, Themenbereiche: Zündprozesse durch elektrischen Kontakt-Entladungen, Explosionsgeschützte Leuchten, Mitglied in der Working Group IEC TC31 WG4.
,
Steffen Franke
Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Plasmastrahlungstechnik mit den Themenschwerpunkten thermische Lichtbögen, Schaltlichtbögen, Diagnostik, Spektroskopie, Strahlungstransport.
Arbeitsgruppenleiter im Bereich des elektrischen Explosionsschutzes, Themenschwerpunkte Entladungsmechanismen, Eigensicherheit und elektrostatische Phänomene, Mitglied der IEC TC31 SC31G.
Wissenschaftliches Vorstandsmitglied sowie Forschungsbereichsleiter Materialien und Energie am INP, Professur für Hochspannungs- und Hochstromtechnik an der Universität Rostock. Themenschwerpunkt: Simulation thermischer und nicht-thermischer Plasmen.
Abteilungsleiter für gesetzliche und internationale Metrologie und Leiter der Konformitätsbewertungsstelle für den Explosionsschutz, Themenschwerpunkte: Sicherheit von Batterien, elektrischer Antriebstechnik und elektrischen Entladungen, IECEx Chairman ExTAG.
Zusammenfassung
Elektrische Kontaktöffnungsentladungen sind eine potenzielle Zündquelle für brennbare Gasgemische. Betriebsmittel, in denen gegebenenfalls Kontaktentladungen auftreten, können mit einem sogenannten Funkenprüfgerät der internationalen Norm IEC 60079-11 (6te Ed.) geprüft werden. Nachteile dieser Methode sind die schlechte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und die Verwendung von toxischem Cadmium.
Für die Entwicklung einer Alternative wurden bisher die elektrischen Entladungen charakterisiert. Der Übergang von der Entladung zur Zündung wurde dabei noch nicht ausreichend untersucht. In diesem Artikel werden die ersten Ansätze zur Abschätzung des Temperaturfeldes mit Schlieren- und örtlich aufgelösten spektroskopischen Untersuchungen dargestellt.
Abstract
Electrical contact break discharges are a potential ignition source for flammable gas mixtures. Equipment which can generate contact discharges can be tested by means of a so-called “spark test apparatus” of the international standard IEC 60079-11 (6th edition). However, this apparatus has a bad reproducibility of results, and the cadmium electrode is toxic.
So far, the electrical discharges have been characterized to be able to develop an alternative. The formation of an ignition due to discharges has not been sufficiently examined yet. This article presents the first approaches to an assessment (or estimation) of the temperature field via schlieren and spatially resolved spectroscopic examinations.
Funding statement: Die vorliegende Arbeit ist Teil des Projektes “Development of a multi-physical model of an electrical switching discharge for predicting explosions in a flammable gas mixture” und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), DFG-Projektnummer 411446115, gefördert.
Über die Autoren
Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Explosionsgeschützte Sensorik und Messtechnik, Themenbereiche: Zündprozesse durch elektrischen Kontakt-Entladungen, Explosionsgeschützte Leuchten, Mitglied in der Working Group IEC TC31 WG4.
Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Plasmastrahlungstechnik mit den Themenschwerpunkten thermische Lichtbögen, Schaltlichtbögen, Diagnostik, Spektroskopie, Strahlungstransport.
Arbeitsgruppenleiter im Bereich des elektrischen Explosionsschutzes, Themenschwerpunkte Entladungsmechanismen, Eigensicherheit und elektrostatische Phänomene, Mitglied der IEC TC31 SC31G.
Wissenschaftliches Vorstandsmitglied sowie Forschungsbereichsleiter Materialien und Energie am INP, Professur für Hochspannungs- und Hochstromtechnik an der Universität Rostock. Themenschwerpunkt: Simulation thermischer und nicht-thermischer Plasmen.
Abteilungsleiter für gesetzliche und internationale Metrologie und Leiter der Konformitätsbewertungsstelle für den Explosionsschutz, Themenschwerpunkte: Sicherheit von Batterien, elektrischer Antriebstechnik und elektrischen Entladungen, IECEx Chairman ExTAG.
Danksagung
Die Autoren danken den Mitarbeitern des PTB Fachbereiches 3.6 einschließlich der studentischen Mitarbeiter sowie allen, die diesen Artikel mit Kompetenz und Equipment unterstützt und ermöglicht haben.
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