Gefahrstoff-Emissionsraten von Maschinen

Status:

abgeschlossen 12/2002

Zielsetzung:

Zu klären war die Frage, wie die von Maschinen ausgehenden Gefahrstoffemissionen (Stäube, Gase, Nebel etc.) am besten gemessen und bewertet werden können. Als Grundlage diente die Normenreihe EN 1093 "Sicherheit von Maschinen - Bewertung der Emission von luftgetragenen Gefahrstoffen" unter besonderer Berücksichtigung von Teil 2 "Tracer-Verfahren" und Teil 3 "Prüfstandsverfahren". An dem mehrjährigen Forschungsprojekt waren acht Forschungsinstitute aus sechs europäischen Ländern beteiligt. Ziel des Gesamtvorhabens war es, Prüfnormen für bestimmte Gerätegruppen, so genannte C-Normen, so festzulegen, dass die Maschinen unter reproduzierbaren Bedingungen geprüft werden und für die gleichen Maschinen bei allen Prüfstellen die gleichen Ergebnisse erzielt werden.

Aktivitäten/Methoden:

Zunächst sollten durch den Einsatz von Referenz-Staub- bzw. -Gasquellen die wichtigsten Prüfparameter festgelegt werden. Hierzu gehören z. B. die Position der Gefahrstoffquelle in der Prüfkabine, die Luftgeschwindigkeit, Form und Länge des Messkanals, geeignete Messpunkte und Messgeräte etc. Mit diesen Parametern sollten unter normierten Prüfbedingungen einfache Maschinen mit Staub- und Gasemissionen auf mehreren Prüfständen in den verschiedenen Ländern untersucht werden. Ziel war es, Prüfnormen für bestimmte Gerätegruppen so festzulegen, dass für die Maschinen bei einer Prüfung unter reproduzierbaren Bedingungen bei allen Prüfstellen die gleichen Ergebnisse erzielt werden können. Hersteller von Maschinen haben damit die Möglichkeit, den Nachweis über die Erfüllung der grundlegenden Anforderungen der Maschinenrichtlinie bezüglich der Gefahrstoffemission zu erbringen.

Ergebnisse:

Für die Optimierung von Emissionsmessungen auf verschiedenen Prüfständen europäischer Arbeitsschutzinstitute wurden viele Varianten hinsichtlich Luftgeschwindigkeit, Staubquellenpositionierung und Messfilteranzahl untersucht. Für die Messungen von Staubemissionen wurden folgende vier Einstellungen favorisiert: Emissionsmessung mit möglichst vielen, gleichmäßig über den Kanalquerschnitt verteilten Messfiltern; Positionierung der Staubquelle in Richtung und mit zwei Meter Abstand zum Kabinentrichter; Positionierung der Staubquelle auf halber Kabinenhöhe oder darüber und Luftgeschwindigkeit in der Messkabine 0,5 m/s oder höher. Jedes der Verfahren birgt Vor- und Nachteile: Bei der Emissionsmessung mit möglichst vielen Messfiltern muss ein Kompromiss zwischen Messfilteranzahl (genauere Bestimmung des Staubverteilungsprofils) und dem Aufwand (Kosten) gefunden werden. Nach VDI 2066 Blatt 1 "Messen von Partikeln, Staubmessungen in strömenden Gasen, Gravimetrische Bestimmung der Staubbeladung - Übersicht" ist die Querschnittsfläche eines rechteckigen Messkanals in gleichgroße Teilrechtecke zu teilen, auf deren Diagonalschnittpunkte die Messfilter zu platzieren sind. Somit würden vier oder neun Teilrechtecke und Filterpositionen entstehen. Meist wurden fünf Filter verwendet, wobei das fünfte Filter in der Mitte der Kanalquerschnittsfläche positioniert war. Bei Mittelwertbildung mit fünf Messfiltern wird die Mitte überrepräsentiert und entspricht nicht der o. g. Messnorm. Allerdings ist die entstehende Abweichung bei den gemessenen Staubprofilen so gering, dass auch diese Verfahrensweise der Mittelwertbildung akzeptabel ist. Die Vergrößerung des Abstandes zwischen Staubquelle und Kabinentrichter zeigte bei kleinen Partikeln durch die längere Verweilzeit eine gleichmäßigere Staubverteilung und bei größeren Partikeln höhere Sedimentationsverluste. Das System wurde auf geringe Sedimentationsverluste optimiert. Diese können weiter verringert werden, wenn die Ausblasrichtung der Staubquelle zum Messkanal gerichtet ist und die Verwirbelung im Messkanal durch zusätzliche Luftturbulenzen (z. B. durch Ventilator oder Druckluftdüse) am Messkanalbeginn erhöht wird. Auch durch die Positionierung der Staubquelle in verschiedenen Höhen wurde das System auf geringe Sedimentationsverluste optimiert. Die untersuchten Staubquellen wurden in drei Höhen positioniert (ein Viertel, halbe und drei Viertel der Kabinenhöhe). Während bei der kleinsten Höhe insbesondere bei größeren Partikeln ein höherer Sedimentationsverlust auftrat, lieferten die beiden anderen Höhen Ergebnisse, die in der Summe der Messfilter annähernd zum gleichen Resultat führten. Die Erhöhung der Luftgeschwindigkeit erscheint problematisch, da zwar ein guter Staubtransport von der Staubquelle zum Messfilter gewährleistet ist, jedoch der freigesetzte Staub sehr stark verdünnt wird. Des Weiteren ist die Luftgeschwindigkeit von 0, 5 m/s praxisfremd. Auch vermindert sich die Wirkung der Maschinenabsaugung, weil der Staub zu schnell von der Maschinenerfassung wegtransportiert wird. Diese Einstellung sollte bei zukünftiger Normungsarbeit nicht umgesetzt werden.

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Stand: