Brand- und Explosionsschutz

Unter Bränden versteht man Flammenerscheinungen und eine Flammenausbreitung, die bei Tätigkeiten mit Kühlschmierstoffen (KSS) in der Regel auf das Innere der Maschinen beschränkt sind. Sie können aber auch das Rohrleitungssystem der Absauganlage sowie Späneförderer und Spänebehälter betreffen. Der Begriff Explosion steht für Flammenaustritte aus Undichtigkeiten, aufgedrückten Gehäusetüren, Werkzeugzuführungs- und -entnahmeöffnungen, die durch einen Knall begleitet werden.

Brände und Explosionen können immer dann entstehen, wenn gleichzeitig

• brennbare Stoffe (Kühlschmierstoff, Metallspäne)
• Sauerstoff (Luft) und
• eine Zündquelle mit ausreichender Zündenergie (Funken, heiße Oberflächen)

vorhanden sind. Für das Zustandekommen einer Explosion muss darüber hinaus der Brennstoff vorliegen

• in fein verteilter Form, d. h. als Staub, Dampf oder Aerosol (Nebel)
• im Gemisch mit Luft und
• in explosionsfähiger Konzentration.

Innerhalb geschlossener Werkzeugmaschinen und Anlagen können Brand- und Explosionsgefährdungen sowohl bei Verwendung nichtwassermischbarer KSS (Durchzünden der KSS-Aerosole) auftreten als auch bei der Bearbeitung von Magnesiumlegierungen mit wassergemischten KSS (Gefahr der Wasserstoffbildung). Es können sich brennbare und unter Umständen explosionsfähige Dampf/Aerosol-Luft-Gemische bilden. Die Entzündung solcher Gemische mittels elektrischer Funken ist bereits mit Energien < 10 Joule möglich (nach DGUV Information 209-026, bisher BGI/GUV-I 719).

Schutzmaßnahmen gegen Brände und Explosionen müssen zunächst darauf ausgerichtet sein, dass brennbare Stoffe, Sauerstoff und Zündquellen nicht zusammen (zur selben Zeit, am selben Ort) auftreten können. Bei Tätigkeiten mit KSS haben gemäß DGUV Information 209-026 (bisher BGI/GUV-I 719) u. a. die folgenden Maßnahmen zur Vermeidung von Bränden und Explosionen Vorrang:

• Auswahl eines Kühlschmierstoffes mit geringem Gefährdungspotenzial, z. B. Einsatz von KSS mit möglichst hohem Flammpunkt und niedrigem Verdampfungsverlust (Noack), Einsatz vernebelungsarmer KSS (Antinebelzusätze)
• Absaugen des Ölnebels im Arbeitsraum
  Bei einem Brand muss die Absaugung sofort abschalten, um der Frischluftzufuhr und Brandausbreitung entgegenzuwirken.
• Vermeiden von Öllachenbildung
• Vermeiden von Zündquellen, z. B. durch optimale Überflutung mit KSS
  Ein Entzünden durch mechanische Funken (z. B. beim Schleifen von Stahl) ist außer bei der Bearbeitung von Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium unwahrscheinlich. Die wichtigste Zündquelle stellen heiße Oberflächen dar.

Zur Vermeidung von Zündquellen sollte man:

• für eine optimale und kontinuierliche Überflutung der Zerspanstelle mit KSS sorgen
• die Werkzeuge regelmäßig kontrollieren
• die KSS-Zufuhr gemäß VDI 3035 kontrollieren (z. B. Überwachung von Druck- und Volumenstrom mit automatischer Unterbrechung bei Störungen)
• Fehlbewegungen überwachen.

Kann durch die bereits genannten Maßnahmen nicht ausgeschlossen werden, dass Brände und Explosionen auftreten, sind darüber hinaus die Auswirkungen eines Brandes oder einer Explosion auf ein Mindestmaß zu begrenzen durch:

• ausreichende Druckfestigkeit der Verhaubung
• Druckentlastungsklappe bei nicht ausreichender Druckfestigkeit der Verhaubung
• Kühlen von Reibstellen durch Fluten mit hoher Menge KSS unter geringem Druck (nicht geeignet als Löschmaßnahme!)
• Überwachung des KSS-Strahls (z. B. Druck- oder Strömungswächter) und Abschaltmöglichkeit des KSS-Strahls möglichst unmittelbar nach der Zündung
• flammendurchschlagsichere Türlabyrinthe (s. "Schutzsysteme an WZM – Gegen Flammenaustritt beim Einsatz von brennbaren KSS" im Downloadbereich)
• Installation einer automatischen Feuerlöschanlage mit Branddetektion (thermische oder optische Brandsensoren)
• Installation von Prallblechen an der Absaugöffnung und ggf. Flammensperren im Absaugrohr gegen eindringende Flammen
• Handfeuerlöscher in direkter Nähe im Arbeitsbereich
• Unterweisung der betroffenen Beschäftigten.

Die Voraussetzungen für einen effektiven Brand- und Explosionsschutz haben die Herstellerfirmen von Werkzeugmaschinen und Anlagen zu schaffen. Für das Betreiben solcher Anlagen ist anzuraten, nur solche Maschinen oder Anlagen zu beschaffen, die die Anforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllen und das CE-Zeichen tragen. In diesen Fällen kann man in der Regel davon ausgehen, dass Explosionen oder Brände begrenzt bleiben. Voraussetzung ist, dass die Maschinen oder Anlagen bestimmungsgemäß betrieben und ausreichend instand gehalten werden.