Bibliographic Metadata
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- TitleZündfähigkeit von Büschelentladungen für explosionsfähige Staub-Luftgemische : - Paradigmenwechsel bei der Bewertung - / vorgelegt von Ralf Jahn
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- Degree supervisor
- Published
- Description1 Online-Ressource (x, 216, LXXXIII Seiten)
- Institutional NoteBergische Universität Wuppertal, Dissertation, 2025
- Defended on2025-02-11
- LanguageGerman
- Document typeDissertation (PhD)
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Zusammenfassung
Die vorliegende Dissertation beschreibt eine detaillierte Analyse der durchgeführten Untersuchungen zur Zündfähigkeit von Büschelentladungen. Zu diesem Zweck wurde eine mehrstufige Methodik entwickelt, welche zu einer Unterteilung der Untersuchungen in drei vertikalen Ebenen führte. Diese sind die „Makroskopische Ebene im Kontext der Sicherheitstechnik“, die „Mikroskopische Ebene“ mit den Grundprinzipien der Elektrodynamik und der Hochspannungstechnik sowie die „Nanoskopische Ebene“, mit den Erkenntnissen aus der Streamer- und Leader-Physik. Damit wurde eine konsistente und kohärente Strukturierung der Ergebnisse gewährleistet. Die durchgeführte Literarturrecherche in den einzelnen Ebenen ergab, dass die Büschelentladung spezifische physikalische Prozesse aufweist, die zu einer Bewertung ihrer Zündfähigkeit bei explosionsfähigen Atmosphären zwischen einer akkumulierten dielektrischen Oberfläche und einer ableitenden Elektrode führte. Des Weiteren konnte der Nachweis erbracht werden, dass dielektrische Stäube aufgrund ihres Dipolverhaltens in der Gasentladungsstrecke nicht von Büschelentladungen gezündet werden können. Die Erkenntnisse aus der Elektrodynamik dienten der Entwicklung eines Verständnisses für die Prozesse von elektrostatischen Akkumulationen und Entladungen. Auf Basis dieser Erkenntnisse und mit Einbeziehung der Ergebnisse aus der „Nanoskopische Ebene“ wurden die Vorgänge von Gasentladungen modelliert, welche für die Untersuchungen mit einer eigens dafür selbst entwickelten Versuchsapparatur erforderlich waren. Mittels Akkumulations- und Entladeversuchen an der Versuchsapparatur konnten darüber hinaus messtechnische Nachweise erarbeitet werden, welche eine detaillierte Analyse von Büschelentladungen ermöglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse erlauben eine Bewertung von Büschelentladungen an Industrieanlagen. Damit entstand ein Paradigmenwechsel bei der Bewertung der Zündfähigkeit der Büschelentladungen, die zur Entwicklung einer Schrittfolge bei der unmittelbaren Bewertung der Zündfähigkeit von Büschelentladungen auf der „Makroskopischen Ebene im Kontext der Sicherheitstechnik“ nach sich zog. Darüber hinaus konnte durch das neue Verständnis der Büschelentladungen die Entwicklung von verbesserte Explosionsschutzmaßnahmen und deren Wirksamkeit aufgezeigt werden.
Abstract
This dissertation describes a detailed analysis of the investigations carried out on the ignitability of brush discharges. For this purpose, a multi-stage methodology was developed, which led to a subdivision of the investigations into three vertical levels. These are the "macroscopic level in the context of safety technology", the "microscopic level" with the basic principles of electrodynamics and high-voltage technology and the "nanoscopic level" with the findings from streamer and leader physics. This ensured a consistent and coherent structuring of the results. The literature research carried out in the individual levels revealed that the brush discharge has specific physical processes that led to an assessment of its ignition capability in explosive atmospheres between an accumulated dielectric surface and a discharging electrode. Furthermore, it was possible to prove that dielectric dusts cannot be ignited by brush discharges due to their dipole behaviour in the gas discharge path. The findings from electrodynamics were used to develop an understanding of the processes of electrostatic accumulations and discharges. Based on these findings and with the inclusion of the results from the "nanoscopic level", the processes of gas discharges were modelled, which were required for the investigations with a specially developed experimental apparatus. By means of accumulation and discharge tests on the test apparatus, it was also possible to obtain metrological evidence that enables a detailed analysis of brush discharges. The knowledge gained allows an evaluation of brush discharges in industrial plants. This resulted in a paradigm shift in the assessment of the ignition capability of brush discharges, which led to the development of a sequence of steps for the direct assessment of the ignition capability of brush discharges at the "macroscopic level in the context of safety engineering". In addition, the new understanding of brush discharges enabled the development of improved explosion protection measures and their effectiveness to be demonstrated.
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