David Gailey

Die Industrie für Sicherheitsausrüstungen in den USA hat in den letzten Jahren einen Aufschwung erlebt, da die Hersteller ihre Bemühungen zur Förderung des Sicherheitsbewusstseins und der Ausbildung der Endbenutzer verstärkt haben.  In diesem Zusammenhang haben auch die Hersteller von Autogenschneid- und -erhitzungsgeräten erfolgreich das Bewusstsein für Sicherheitsfragen im Zusammenhang mit ihren Geräten geschärft.  Dies ist ein positiver Trend, der sich fortsetzen sollte.  Allerdings können auch Sicherheitsausrüstungen bei unsachgemäßer Verwendung gefährliche Bedingungen schaffen, die das Risiko von Unfällen und/oder Verletzungen erhöhen.

Viele Jahre praktischer Erfahrung haben gezeigt, dass Autogenbrenner bei ordnungsgemäßer Verwendung gemäß den Anweisungen des Herstellers auch ohne zusätzliche Sicherheitseinrichtungen wie Rückschlagventile und Flammensperren sicher und zuverlässig sind. Es muss jedoch betont werden, dass der Endbenutzer geschult und sorgfältig sein muss, um Autogengeräte sicher zu bedienen. In der heutigen schnelllebigen Arbeitswelt werden bestimmte Sicherheitspraktiken leicht übersehen, wie z. B. das Spülen der Schlauchleitungen beim An- und Abschalten oder das Sicherstellen, dass alle Gasdurchgänge frei von Schmutz, Öl und Ablagerungen sind. 

Die meisten Hersteller sind sich dessen bewusst und bauen zumindest Rückschlagventile in ihre Brenner ein, und einige bauen sogar Rückschlagventile und Blitzableiter in den Brenner ein.  All dies ist schön und gut, aber die Bemühungen der Hersteller um die Sicherheit der Geräte können niemals die Verantwortung des Anwenders ersetzen, sichere Betriebstechniken anzuwenden.  Wenn ein Endbenutzer die vom Hersteller angegebenen oder veröffentlichten Sicherheits- und Wartungsempfehlungen vernachlässigt oder ignoriert, ist er eine unfallgefährdete Person, und keine zusätzliche Sicherheitsvorrichtung kann alle möglichen Unfälle verhindern. Als jemand, der in den letzten Jahren Rechtsstreitigkeiten über Unfälle bearbeitet hat, kann ich eindeutig sagen, dass die meisten Unfälle mit Autogengeräten nicht durch Fehlfunktionen der Geräte verursacht werden, sondern durch Nachlässigkeit, Ungeduld oder mangelnde Erfahrung im sicheren Umgang mit den Geräten.

Flammenrückschlagsicherungen

Flammenrückschlagsicherungen (Flashback Arrestors, FBAs) sind häufig verwendete Sicherheitsvorrichtungen, die das Fortschreiten einer Flammenfront vor dem Einführungspunkt stoppen oder behindern.  Wahrscheinlich 90 % aller an Autogenschneid- und -erwärmungsbrennern verwendeten FBAs sind Konstruktionen mit gesinterten Edelstahlelementen. Bei den übrigen handelt es sich um Konstruktionen, bei denen gewickelte Rohre verwendet werden, um die mit einer Flammenrückschlagflamme verbundene Hitze zu unterdrücken. Diese Elemente löschen die Flammenfront, während sie sich stromaufwärts in Richtung Brenner und/oder Regler ausbreitet.  FBAs erfüllen im Allgemeinen zuverlässig die vorgesehene Funktion, solange das Gerät gemäß den Anweisungen des Herstellers verwendet wird.

Es gibt zwei Arten von Sinterelement-Ableitern.  Der eine wird am Ausgang von Reglern und der andere am Eingang von Brennern montiert. Reglerableiter sind in der Regel größer und haben eine höhere Durchflusskapazität als Brennermodelle, da das Sinterelement eine größere Oberfläche hat, die einen größeren Durchfluss ermöglicht.  Die Größe von Ableitern für die Brennermontage ist begrenzt, damit der Brenner nicht zu schwerfällig wird.  Brennerableiter werden bevorzugt, weil ihre Position ideal ist, um Rückflüsse in die Schläuche zu verhindern.  Werden reglermontierte Absperrvorrichtungen verwendet, kann es trotzdem zu Rückschlägen in den Schläuchen kommen, was ein hohes Verletzungsrisiko birgt.  Wenn höhere Durchflüsse erforderlich sind, werden reglermontierte Absperrvorrichtungen verwendet, die Regler und Zylinder vor den Auswirkungen eines Rückschlags schützen.

Flammenrückschläge und anhaltende Rückbrände
Bei Autogenschneid- und -erhitzungsbrennern treten drei Arten von Phänomenen auf: Rückzündungen, anhaltende Rückzündungen und Flammenrückschläge.  Es ist wichtig, diese Begriffe zu verstehen und in der Lage zu sein, diese Reaktionen zu erkennen, wenn sie auftreten.  Leider haben die Hersteller und Vertreiber von Autogenbrennern ihren Kunden nicht genau erklärt, was diese Begriffe bedeuten.  Das Ergebnis ist ein allgemeines Missverständnis unter den Endverbrauchern.  

Rückzündung.  Eine Rückzündung ist definiert als das kurzzeitige Zurückweichen der Flamme in die Brennerspitze. Der Benutzer hört einen "Knall" und die Flamme erlischt.  Die Flamme kann wieder entzündet werden, wenn eine benachbarte Zündquelle vorhanden ist, oder es kann die Verwendung eines manuellen Zünders erforderlich sein.  Dies stellt normalerweise kein Sicherheitsrisiko dar, und viele Hersteller lösen bei Konstruktions- und Produktionstests Rückzündungen aus, um die Flammenintegrität von Brennern und Brennerdüsen zu gewährleisten.

Anhaltende Rückzündung.  Dies ist definiert als ein anhaltendes Zurückbrennen der Flamme im Brenner, normalerweise am Mischer, kann aber unter den richtigen Bedingungen auch weiter stromaufwärts auftreten.  Dies wird häufig von einem zischenden oder quietschenden Geräusch und/oder einer rauchigen, spitzen Flamme begleitet.  Der Benutzer sollte sofort alle Ventile des Brenners schließen, um Schäden oder Verletzungen zu vermeiden.  Wenn eine anhaltende Fehlzündung weiterbrennt, ohne dass die Brennerventile geschlossen werden, kann dies zu schweren Schäden am Brenner und zu einer erhöhten Brandgefahr führen.  Die meisten anhaltenden Rückzündungen können im Brenner eingedämmt werden, bis der Benutzer den Gasfluss abstellen kann, und dringen nicht nach außen.  Es gibt jedoch einige Brennerkonstruktionen mit dünnen Konstruktionswänden, bei denen die Flamme die Wand durchbricht und in kurzer Zeit Feuer und geschmolzenes Metall ausspuckt.

Flammenrückschlag.  Ein Flammenrückschlag ist eine kurzzeitige oder anhaltende Rückentwicklung der Flamme vor dem Mischer, normalerweise im Brenner oder in den Schläuchen.  Dies ist eine potenziell gefährliche Situation, insbesondere wenn die Flamme die Schläuche erreicht, was zu einer Explosion und damit zum Bruch oder zur Abtrennung des Schlauchs führen kann.  Ein Flammenrückschlag wird im Allgemeinen durch den Rückfluss von Gasen in die Schläuche oder andere Geräte verursacht.  Dieser Rückfluss ist in der Regel das Ergebnis 1) unsachgemäßer Abschalt- und/oder Anfahrverfahren oder 2) eines zu niedrigen Flaschendrucks oder 3) eines nicht ordnungsgemäß funktionierenden Rückschlagventils. 

Flammenrückschlagsicherungen sind in der Regel sehr gut geeignet, um Flammenrückschläge zu verhindern, sie können jedoch keine anhaltende Rückzündung verhindern und sind auch nicht für diese Funktion vorgesehen.  Tatsächlich können FBAs die Wahrscheinlichkeit von anhaltenden Rückzündungen sogar noch erhöhen.  Und so geht's:  Autogengasmischer sind so konstruiert, dass sie angemessene Mengen an Sauerstoff und Brenngas in einen Mischkanal oder eine Mischdüse leiten.  Darüber hinaus sorgt ein ordnungsgemäß konstruierter Mischer für eine angemessene Austrittsgeschwindigkeit des gemischten Gases an der Spitze, um ein anhaltendes Rückzünden zu verhindern.  All dies geschieht ohne Zwischenfälle, wenn die üblichen Sicherheitsvorkehrungen getroffen und die Drücke wie vom Hersteller empfohlen eingestellt werden.  FBAs mit Sinterelementen erzeugen dramatische Druckabfälle über das Sinterelement und in den Brenner.  Dies bedeutet, dass auch die Drücke am Mischer niedriger sind.  Niedrigere Drücke am Mischer bedeuten niedrigere Austrittsgeschwindigkeiten des Mischgases an der Spitze oder Düse.  Dies kann zu einer anhaltenden Rückzündung führen, wenn der Brenner zu nahe an das Werkstück herankommt.  Schwere Erwärmungsanwendungen sind für dieses Ereignis besonders anfällig, da Heizdüsen große Gasmengen verbrauchen und sehr anfällig für Rückzündungen sind, die zu anhaltenden Rückzündungen werden können, wenn die Mischerdrücke zu niedrig sind. 

Eine Möglichkeit, die mit anhaltenden Rückzündungen verbundenen Gefahren zu vermeiden, besteht darin, den Druckabfall bei der Verwendung von Flammenrückschlagsicherungen auszugleichen.  Die meisten Hersteller von Flammendurchschlagsicherungen liefern zusammen mit ihren Produkten Druckabfalltabellen (siehe Abb. 1).  Diese Tabellen sollten bei der Einstellung des Drucks in Systemen mit Flammenrückschlagsicherung genau beachtet werden.  Die Diagramme werden wie folgt gelesen:

Bestimmen Sie die Durchflussmenge und den empfohlenen Druck, der je nach verwendeter Düse erforderlich ist (diese Angaben erhalten Sie beim Hersteller oder in der Literatur des Herstellers).

Da in den meisten Tabellen Luft oder Stickstoff als Prüfgas verwendet wird, sind die Durchflussraten entsprechend der Dichte des tatsächlich verwendeten Gases zu korrigieren (d. h. Sauerstoff und Acetylen, Propan, Erdgas usw.).

Ermitteln Sie den Druckabfall, der bei einer bestimmten Durchflussrate und einem bestimmten Druck im Diagramm zu erwarten wäre.  Hier ein Beispiel auf der Grundlage des nachstehenden Diagramms: Wenn die Spitze oder Düse 400 scfh bei 80 psig benötigt, würde dies auf die Kurve Dp=10 psig fallen und der Druck am Regler sollte auf 90 psig eingestellt werden.

Wenn diese Druckabfalldiagramme von den Endbenutzern eingehalten werden, wird sichergestellt, dass ein angemessener Druck an der Düse aufrechterhalten wird und die Wahrscheinlichkeit von anhaltenden Rückzündungen sinkt.  Es gibt jedoch einige schwere Erhitzungsanwendungen, bei denen die Durchflüsse so hoch sind, dass es unpraktisch wäre, Flammenrückschlagsicherungen am Brenner zu verwenden.  Einige schwere Heizspitzen, die von Harris Calorific hergestellt werden, benötigen zum Beispiel bis zu 1600 scfh Sauerstoff und 400 scfh Propan.  Der Druckabfall bei diesen Heizspitzen wäre so dramatisch, dass brennermontierte Flammendurchschlagsicherungen nicht verwendet werden sollten.  Stattdessen sollten reglermontierte Ableiter mit hohem Durchfluss verwendet werden, wobei darauf zu achten ist, dass die entsprechenden Drücke kompensiert werden, um einen angemessenen Durchfluss zur Düse zu gewährleisten. 

Weitere Informationen über die Verwendung von Flammenrückschlagsicherungen in Verbindung mit Autogengeräten bietet die Compressed Gas Association in zwei (2) Veröffentlichungen: SB-16 Use of High Flow Oxy-Fuel Gas Heating Torch Apparatus und TB-3 Hose Line Flashback Arrestors auf ihrer Website (www.cganet.com). 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Benutzer stets die vom Hersteller empfohlenen Sicherheits- und Wartungsverfahren befolgen sollten.  Niemand weiß besser als der Hersteller, wie man das Gerät sicher bedient und wartet.  Denken Sie auch nicht, dass eine zusätzliche Sicherheitsvorrichtung das Gerät gegen alle Unfälle immun macht.  Dies kann ein falsches Gefühl der Sicherheit vermitteln und zu Unachtsamkeit führen.  Und schließlich sollten Sie bei schweren Heizungsanwendungen mit Flammenrückschlagsicherungen äußerst vorsichtig sein.  Wenn sie verwendet werden, ist es sehr wichtig, dass es sich um ein Modell mit hohem Durchfluss handelt, das wahrscheinlich mit einem Regler ausgestattet ist, und dass die entsprechenden Druckausgleichstabellen befolgt werden.  Dies sollte zu einer sicheren und unfallfreien Verwendung Ihrer Autogengeräte führen.

David Gailey ist Manager für Spezialprodukte bei der Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. Er ist seit 27 Jahren bei Harris tätig und war früher Vorsitzender des CGA-Ausschusses für Industriegasgeräte.