Druck und Vakuum
Druck- und Vakuumgeräte
Kapitel 8: Druck und Vakuum
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Einleitung
In Universitätslaboratorien funktionieren viele Gräte unter Druck oder unter Vakuum.
Die geläufigsten Druckgeräte sind technische oder Labor-Gasversorgungssysteme (vgl. Un-
terkapitel «Verdichtete Gase»). Zahlreiche medizinische oder wissenschaftliche Geräte sind
mit Gas- oder Flüssigkeitsdruck-Kammern ausgestattet. Diese bedürfen oft einer direkten
Handhabung durch Personen und sind mit Vorsicht zu bedienen.
Die meisten Vakuumgeräte werden in Chemie- und Physiklaboratorien verwendet. Es handelt
sich dabei namentlich um Vakuumbehälter (z.B. Vakuumdestillation) von Trocknern und
Dewars für den Transport von Kryogenen (oder Kältemitteln).
Gefahren
Druck- und Vakuumanlagen unterstehen dem Risiko mechanischer Beschädigungen. Er-
schütterungen, extreme Temperaturbedingungen (Flammen, kryogene Flüssigkeiten) oder
Korrosionsschäden (ungenügender Unterhalt, besonders aggressive Umgebung) können
Materialien insbesondere spröde oder zerbrechlich machen und so mechanische Schäden
verursachen:
Es kommt zu einem Bersten des Materials, wenn es sich um eine Druckanlage handelt.
Es kommt zu einer Implosion, wenn es sich um eine Vakuumanlage handelt.
In beiden Fällen besteht das Risiko grosser Schäden, die durch das heftige Wegschleudern
von Materialien verursacht werden können (Wegschleudern von Glasscherben oder mechani-
schen Teilen, Peitschen durch bewegliche Schläuche usw.).
Anlagen, die Druckgase enthalten, können, wenn sie bersten oder undichte Stellen auf-
weisen, je nach Eigenschaft der verwendeten Gase zu einem Gefahrenrisiko werden: Ver-
giftungen, Brände, Explosionen.
Weitere Gefahren
Anlagen mit bedeutenden Überdruck- oder Unterdruckbereichen, die den Patienten oder
dem Medizinalpersonal zugänglich sind, beinhalten besondere Risiken (z.B. Druckkam-
mer). Es gibt folgende Risiken im Zusammenhang mit erhöhtem oder reduziertem Um-
gebungsdruck:
akute Feuergefahr (Umgebung mit Überdruck)
Hyperoxie, Sauerstoffüberversorgung (Umgebung mit Überdruck)
Hypoxie, Sauerstoffunterversorgung (Umgebung mit Unterdruck)
Schäden im Zusammenhang mit grossen Druckschwankungen (Barotraumata, De-
kompressionskrankheit)
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Vor jeglicher Handhabung und Benutzung dieser Anlagen sind somit die entsprechenden Re-
geln und Verfahren zu beachten.
Allgemeine Weisungen
Allgemeine Regeln
Bei der Handhabung von Anlagen oder Geräten, die besondere Bruch- oder Implosionsri-
siken beinhalten, sind Schutzbrillen zu tragen. Diese Regel betrifft besonders die Hand-
habung von Trockengeräten. Das Tragen von Schutzbrillen in Laboratorien ist in jedem
Fall obligatorisch.
Grundsätzlich müssen Druck- und Vakuumanlagen und -geräte von thermischen und me-
chanischen Erschütterungen geschützt sein. Dazu gehören auch Stösse und Stürze, aber
auch Erschütterungen durch abrupte Druckerhöhungen.
Trockengeräte
Trockengeräte sind an Orten zu platzieren, die weder Erschütterungen noch Stürzen aus-
gesetzt sind. Es ist darauf zu achten, dass sie von Wärme und Sonneneinstrahlung ge-
schützt sind, vor allem, wenn sie instabile Produkte enthalten. Es empfiehlt sich, sie
durch resistente Klebebänder oder Plastikfolien zu schützen, um die Zahl der Projektile
im Falle einer Implosion zu begrenzen.
Trockengeräte dürfen nicht im Vakuum transportiert werden.
Die Ventile des Deckels und des Hahns müssen regelmässig gefettet werden, um zu ver-
hindern, dass das Trockengerät im Falle eines Sichfestfressens oder Heisslaufens gefähr-
lichen Manipulationen ausgesetzt wird.
Dewargefässe
Dewargefässe sind isolierte Behälter, in denen u.a. kryogene Flüssigkeiten (z.B. flüssiger
Stickstoff) aufbewahrt und transportiert werden. Es handelt sich im Allgemeinen um verspie-
gelte, doppelwandige evakuierte Gefässe, die der guten thermischen Isolierung des darin auf-
bewahrten Stoffs gegenüber der Umgebung dienen.
Aufgrund der Implosionsgefahren sind vorzugsweise Dewars aus Leichtmetalllegierun-
gen anstelle von solchen mit Doppelglaswänden anzuschaffen.
Glasgeräte für Vakuumanwendungen (Destillationsanlagen,
Rotavaporen usw.)
Vor der Vakuumanwendung ist das Glasgerät auf seinen Zustand hin zu überprüfen (Ris-
se, Kratzer usw.).
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Es sind nur Glasgeräte unter Vakuum zu setzen, die eigens dafür vorgesehen sind (z.B.
keine Behälter oder Stehkolben).
Alle Ventile müssen vorgängig gereinigt und geschmiert werden.
Glasbehälter unter Vakuum müssen vor mechanischen und thermischen Einwirkungen
geschützt sein.
Um Siedeverzögerungen zu vermeiden, muss der Behälter z.B. mit einem Siedestein oder
mit einem Magnetschüttler versehen sein.
Der Behälter darf nicht mit mehr als der Hälfte seines Fassungsvermögens gefüllt wer-
den.
Das Bad darf erst nach Erstellung des Vakuums erwärmt werden, um ein Überschäumen
zu vermeiden.
Am Ende der Handhabung muss der Behälter abgekühlt werden, bevor das Vakuum auf-
gehoben wird.
Die unter Vakuum stehenden Geräte dürfen nicht verschoben werden.
Quellen
«Informations et directives Hygiène et Sécurité», Institut für Chemie der Universität Frei-
burg, Januar 2000.
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Verdichtete Gase
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Einleitung
In Universitätslaboratorien und -instituten werden zahlreiche verdichtete Gase verwendet. Es
handelt sich dabei namentlich um Gase, die in der Medizin zur Anwendung kommen (Sauer-
stoff, anästhetische Gase usw.), um Analysegase (Wasserstoff, Argon, Helium usw.) und um
Gase, die für technische Zwecke verwendet werden (z.B. Azetylen für Schweissarbeiten, Erd-
gas).
Die erste Eigenschaft einer Druckgasflasche ist, dass ihr Inhalt unter erhöhtem Druck steht.
Die weiteren Eigenschaften hängen mit der Art des darin enthaltenen Druckgases zusammen
(brennbar, toxisch, ätzend usw.).
Die meisten Gase sind schwerer als die Luft und haben somit die Tendenz abzusinken, wenn
keine ausreichende Luftzirkulation vorhanden ist. Treten diese Gase an einem schlecht durch-
lüfteten Ort aus, können sie sich an den tieferen Stellen konzentrieren, beispielsweise in Ab-
flüssen, Gruben, Gräben oder Untergeschossen. Die folgende Tabelle enthält die gebräuch-
lichsten Gase, die leichter sind als Luft (und die sich im Falle eines Austretens tendenziell an
der Decke ansammeln):
Gase, die leichter sind als Luft:
Gas leichter als Luft
Relative Dichte (Luft = 1)
Gas leichter als Luft Relative Dichte (Luft = 1)
Wasserstoff 0,07
Neon 0,70
Helium 0,14
Azetylen 0,91
Methan 0,55
Kohlenmonoxid 0,97
Ammoniak 0,60
Stickstoff 0,97
Erdgas 0,64
Äthylen 0,98
Gefahren
Es besteht ein durch den Druck bedingtes Bruchrisiko. Neben den Schäden, die durch das
eigentliche Bersten oder Brechen entstehen, kann es zu sehr grossen Schäden im Zusam-
menhang mit den explosionsartig herumfliegenden Teilen kommen (direkte Verletzun-
gen, Bewegung der Gasbehälter, Peitschen beweglicher Schläuche usw.).
Der Hahn ist der zerbrechlichste Teil der Gasflaschen. Es kann beispielsweise zu Brü-
chen kommen, wenn der Hahn oder der Druckregler einem Schlag ausgesetzt sind (z.B.
bei einem Umstürzen der Flasche).
Brennbare Gase, wie Acetylen, Butan, Äthylen oder Wasserstoff können brennen oder
explodieren, wenn die Gaskonzentration in der Luft zwischen der unteren Zündgrenze
(UZG) und der oberen Zündgrenze (OZG) liegt. Unterhalb dieser Grenze ist das Gemisch
zu gasarm, um zu brennen, oberhalb der Grenze ist es zu gasreich. Der wichtigste Wert,
den man kennen und kontrollieren muss, ist die untere Zündgrenze. Damit sich ein brenn-
bares Gas innerhalb seines Brennbereichs in der Luft (oder in einem oxidierenden Gas)
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entzündet, braucht es eine Zündquelle. An den meisten Arbeitsplätzen sind solche Zünd-
quellen zahlreich vorhanden (Flammen, Funken, Wärmequellen).
Die zurzeit gefährlichsten Gasflaschen enthalten Acetylen und Wasserstoff. Diese haben
einen sehr breiten Brennbereich und sind bei einem Austreten besonders gefährlich. In
der Luft (bei normaler Temperatur und normalem atmosphärischem Druck) ist Wasser-
stoff bei einem Gehalt von 4 % (UZG) und 75% (OZG) des Gemischvolumens brennbar.
Tabelle 1: Zündgrenzen einiger üblicher Gase
Entzündliche Gase
UZG [Vol.-%]
OZG [Vol.-%]
Acetylen 2,5
100
Wasserstoff
4
75
Äthan 3,2
12,5
Äthylen 2,1
36
Brennbare oder oxidierende Gase können beim Kontakt mit brennbaren
Stoffen rasch und heftig reagieren. Es kann dabei zu Bränden oder
Explosionen kommen. Als oxidierend werden alle Gase bezeichnet, die
einen höheren Sauerstoffgehalt (mehr als 23-25 Prozent) als die Atmosphäre enthalten,
wie z.B. die Stickstoffoxide und die halogenierten Gase, wie Chlor und Fluor. Brennbare
Stoffe, die mit diesen Gasen reagieren können, sind zum Beispiel:
organische Verbindungen (die Kohlenstoff enthalten), die meisten entzündlichen Ga-
se, entzündliche und brennbare Flüssigkeiten, Öle, Fette sowie eine grosse Anzahl
von Kunststoffen und Geweben
fein unterteilte Metalle (Metallpulver)
andere oxidierbare Verbindungen, wie Hydrazin, Wasserstoff, Hydride, Schwefel
und Schwefelverbindungen, Silikon, Ammoniak und Ammoniakverbindungen
Der normale Sauerstoffgehalt in der Luft beträgt 21 Prozent. Bei einem leicht höheren
Sauerstoffgehalt, z.B. von 25 Prozent, entzünden sich brennbare Stoffe, wie Kleider und
Gewebe, leichter und brennen schneller. Brände in einer Umgebung, die mit einem oxi-
dierenden Gas angereichert sind, sind sehr schwer zu löschen und können sich rasch
ausbreiten.
Einige verdichtete Reingase sind chemisch instabil (und somit stark reaktiv). Leichte
Temperatur- oder Druckerhöhungen oder mechanische Einwirkungen können zu uner-
wünschten chemischen Reaktionen führen (z.B. Polymerisationen oder Zerfälle). Diese
exothermischen Reaktionen können heftig sein und Brände oder Explosionen verursa-
chen.
Die grösste Gefahr besteht bei Acetylen, das zu den reaktivsten Gasen gehört.
Bei einem Gasaustritt können die Gase erstickend wirken, da sie den Sauerstoffgehalt in
der Luft (durch Verdünnung) reduzieren. Diese Situation kann bei geruchlosen Gasen be-
sonders gefährlich sein, da diese nur zu spät erkannt werden können. Es besteht ein Ersti-
ckungsrisiko, wenn in abgeschlossenen oder schlecht durchlüfteten Räumen mit verdich-
teten Gasen gearbeitet wird.
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Eine Minderung des Gasdruckes führt zu einer Abkühlung. Abgesehen vom Temperatur-
abfall beim Gas selbst kann diese Reaktion auch eine bedeutende Temperatursenkung der
Anlagen bewirken, die sich in der Nähe des Druckminderungsbereichs befinden (Druck-
reduzierventil, Anschluss, Rohrleitungen, Schläuche). Bei einer wesentlichen Druckmin-
derung des Gases besteht somit das Risiko von Erfrierungsverletzungen und mechani-
schen Schäden (aufgrund der Materialien, die der Kälte ausgesetzt sind).
Weitere Gefahren
Einige entzündliche Gase können Flammenrückschläge verursachen. Viele entzündliche
verdichtete Gase sind nämlich schwerer als Luft. Gase, die aus einer undichten Flasche
entweichen, können somit eine lange Spur hinterlassen. Bricht ein Feuer aus, können die
Flammen bis zur Flasche zurückschlagen.
Einige Gase sind toxisch und können schon bei einem geringeren Gehalt
als Konzentrationen, die ein Entzündbarkeits- oder Erstickungsrisiko
beinhalten, gefährlich sein. Sie sind besonders gefährlich, wenn sie
geruchlos sind. Für weitere Informationen in diesem Zusammenhang vgl. Kapitel
«Schad- und Giftstoffe».
Kohlenmonoxid (CO) ist ein Beispiel für ein entzündliches und giftiges Gas, das Ursache für
zahlreiche tödliche Unfälle ist.
Lachgas (Distickstoffoxid, N
2
O) hat einen leicht süsslichen Geruch und Geschmack und ist
leicht toxisch.
Schwefelwasserstoff (H
2
S) ist ein entzündliches Gas und ein Giftstoff, der nach faulen Eiern
riecht. Er kann zu einer Lähmung des Atemzentrums führen.
Allgemeine Weisungen
Lagerung und Zwischenlagerung
Alle Gasflaschen (auch leere) müssen mit einer Sicherheitskette fixiert und in vertikaler
Position aufbewahrt werden. Gasflaschen dürfen nur mit aufgeschraubter Schutzkappe
gelagert werden.
Volle und leere Gasflaschen sollten nicht zusammen gelagert werden.
Gasflaschen nicht Temperaturen über 50°C aussetzen. Gewisse Bruchsysteme können bei
einer Temperatur von 65 °C nachgeben.
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Transport (intern und extern)
Vor dem Transport sicherstellen, dass das Ventil der Gasflasche geschlossen und die
Schutzkappe aufgeschraubt ist. Wenn die Gasflasche nicht verwendet wird, sicherstellen,
dass das Ventil gut geschlossen ist.
Gasflaschen sind immer mit Hilfe eines dafür vorgesehenen Rollwagens zu verschieben.
Während des Transports müssen sie stehend, fixiert und mit der Schutzkappe versehen
sein. Gasflaschen beim Transport niemals ziehen oder rollen!
Flaschen immer mit Vorsicht handhaben, ohne sie fallen zu lassen oder sie anzustossen,
um zu vermeiden, dass sie sich gegenseitig beschädigen und es so zu undichten Stellen
(Gasaustritt) kommt.
Kleine Gasflaschen (bis zwei Liter) können in ihren Versandkisten, in Schränken oder
auf Platten aus nicht brennbarem Material gelagert werden. Sie dürfen nicht zusammen-
gebunden werden.
Verwendung
Gasflaschen niemals vollständig leeren. Durch die Luftfeuchtigkeit könnte es zu einer
Kontaminierung kommen. Einen leichten Druck belassen, so dass die Flasche nicht kon-
taminiert wird.
Immer Schutzbrillen benutzen, wenn mit verdichteten Gasen gearbeitet und gehandhabt
wird.
Gasflaschen nicht Temperaturen von über 50°C aussetzen. Gewisse Bruchsysteme kön-
nen bei einer Temperatur von 65 °C nachgeben.
Jede Anomalie, die in Laboratorien im Zusammenhang mit der Lagerung oder der Ver-
wendung von Gasflaschen festgestellt wird, muss dem technischen Dienst und/oder dem
Sicherheitsdienst (falls vorhanden) gemeldet werden.
Wenn die Flasche leer ist, immer den Druckregulator entfernen, Schutzkappe aufschrau-
ben und kennzeichnen, dass die Flasche leer ist (Etikette, Kennzeichen usw.), Liefer-
dienst benachrichtigen.
Darauf achten, dass ein Gaszylinder nicht zu schnell geöffnet wird, da dies manchmal ein
gefährliches Ausschlagen des Stutzens verursachen und eine statische Entladung begüns-
tigen kann. Letzteres kann zudem ein Entzünden brennbarer Gase auslösen.
Montage
Ausrüstung und Material verwenden, die für den in der Flasche erzeugten Druck konzi-
piert sind.
Das Flaschenventil niemals schmieren, verändern, aufbrechen oder schlagen.
Toxische, entzündliche oder reaktive Gase sollten möglichst unter einer Haube verwendet
werden.
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Den Stutzen oder den Regulator niemals mit öligen oder fettigen Schmiermitteln behan-
deln. Dies könnte eine Explosion auslösen, wenn es sich um Gase mit brennbaren Eigen-
schaften handelt (Sauerstoff, Lachgas usw.).
Anschlüsse und Gaskennfarben
Für jede Gasflasche den geeigneten Regulator verwenden. Die Gewinde auf dem Regula-
tor sind dazu da, um eine falsche Verwendung zu vermeiden. Jegliche Anpassung oder
Veränderung kann gefährlich sein.
Die zu verwendenden Anschlüsse unterscheiden sich
je nach Art des verwendeten Gases!
Die Gaskennfarben (Schulterfarben) werden nach und nach an die europäischen Normen
angepasst. Während dieser Übergangsphase (plangemäss von 1998 bis 2006) können bei-
de Arten der Kennzeichnung vorkommen.
Weitere Gefahren
Besonderheiten einiger gebräuchlicher Gase
Im Folgenden werden die Gefahren einiger bekannter Gebrauchsgase vorgestellt:
SAUERSTOFF
Gefahren-
hinweise
•
Brandfördernd
•
Unterstützt intensiv Verbrennung
•
Kann heftig mit brennbaren Stoffen reagieren
Vorsichts-
massnahmen
•
Kein Öl oder Fett benutzen
•
Nur Ausrüstung verwenden, die für dieses Produkt geeignet ist
•
Von Zündquellen fernhalten
•
Beim Lagern von brennbaren Gasen und anderen brennbaren Stof-
fen fernhalten
STICKSTOFF, ARGON, SELTENE LUFTGASE
Gefahren-
hinweise
•
Können bei Einatmung anstelle von Luft zur Erstickung führen
(z.B. grösserer Gasaustritt in einem geschlossenen Raum)
Vorsichts-
massnahmen
•
Benutzung und Lagerung an gut durchlüfteten Orten
Erste Hilfe
•
Bei Erstickungsgefahr muss der Retter bei der Bergung des Opfers
ein umluftunabhängiges Atemgerät tragen
ACETYLEN
Gefahren-
•
hochentzündlich: Kann mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch
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hinweise
bilden
•
Kann sich bei hohen Temperaturen und/oder Drücken heftig zer-
setzen
•
Bildet mit Kupfer, Silber, Quecksilber explosionsfähige Acetylide
Vorsichts-
massnahmen
•
Flammenschutz und Flammenrückschlagsicherungen auf den
Rohrleitungen
•
Überwachen jeglicher Austrittsrisiken
•
Lagerung nur an gut durchlüfteten Orten, abseits von brennbaren
Materialien
•
Nicht an Plätzen ablassen, wo das Risiko der Bildung eines explo-
sionsfähigen Gas/Luft-Gemisches besteht
WASSERSTOFF
Gefahren-
hinweise
•
Extrem entzündbar: kann mit Luft ein explosives Gemisch bilden
•
Brennt mit einer farblosen unsichtbaren Flamme
Vorsichts-
massnahmen
•
Von jeglicher Zündquelle fernhalten
•
Lagerung nur an gut durchlüfteten Orten, abseits von brennbaren
Materialien
•
Nicht an Plätzen ablassen, wo das Risiko der Bildung eines explo-
sionsfähigen Gas/Luft-Gemisches besteht
KOHLENDIOXID (auch: Kohlenstoffdioxid)
Gefahren-
hinweise
•
Kann bei Einatmung anstelle von Luft zur Erstickung führen (z.B.
grösserer Gasaustritt in einem geschlossenen Raum)
•
Geringe Konzentrationen verursachen eine höhere Atemfrequenz
und Kopfschmerzen
•
Schwerer als Luft, kann sich an geschlossenen Orten ansammeln,
insbesondere am oder unter dem Boden
Vorsichts-
massnahmen
•
Benutzung und Lagerung an gut durchlüfteten Orten
•
Nicht an Orten ablassen, wo eine Gasansammlung gefährlich sein
könnte
Erste Hilfe
•
Bei Erstickungsgefahr muss der Retter bei der Bergung des Opfers
ein umluftunabhängiges Atemgerät tragen
KOHLENMONOXID
Gefahren-
hinweise
•
Giftig beim Einatmen, Symptome können Schwindelgefühl, Kopf-
schmerzen, Übelkeit und Verlust der Koordinationsfähigkeit sein
•
Entzündbar
Vorsichts-
massnahmen
•
Sicherstellen einer angemessenen Lüftung
•
Von jeglicher Zündquelle fernhalten
•
Lagerung an einem gut durchlüfteten Ort, abseits von brennbaren
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Materialien
•
Nicht an Plätzen ablassen, wo das Risiko der Bildung eines ent-
zündbaren Gas/Luft-Gemisches besteht; abgelassenes Gas muss
verbrannt werden
Erste Hilfe
•
Bei Erstickungsgefahr Opfer in eine nicht kontaminierte Zone zie-
hen, der Retter muss bei der Bergung des Opfers ein umluftunab-
hängiges Atemgerät tragen
•
Opfer an der Wärme ruhigstellen, Arzt rufen, wenn nötig künstli-
che Beatmung durchführen
LACHGAS (auch: Distickstoffoxid oder Stickoxidul)
Gefahren-
hinweise
•
Brandfördernd
•
Unterstützt intensiv Verbrennung
•
Kann heftig mit brennbaren Stoffen reagieren
•
Schwerer als Luft, kann sich an geschlossenen Orten ansammeln,
insbesondere am oder unter dem Boden
Vorsichts-
massnahmen
•
Kein Öl oder Fett benutzen
•
Von jeglicher Zündquelle fernhalten
•
Lagerung an einem gut durchlüfteten Ort, abseits von Gasen und
anderen brennbaren Produkten
Quellen
«Produits dangereux», Band 2, Collectif CNPP, Aufl. 1994
«Encyclopédie des gaz, L'air liquide», Elsevier, 1976
Nützliche Links
Sicherheitsdatenblätter zu einzelnen Gasen und Gasgemischen der Carbagas:
http://www.carbagas.ch/new/deutsch/sicherheit.htm
Sicherheitsdatenblätter zu einzelnen Gasen und Gasgemischen des BOC-Konzerns:
http://www1.boc.com/uk/sds/
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Kryogene (Kältemittel)
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Einleitung
Gase, die sich bei Raumtemperatur nicht allein durch eine Druckerhöhung
verflüssigen lassen, werden als Kryogene bezeichnet. Flüssige und feste
Kryogene (wie z.B. Trockeneis) werden als Kältemittel verwendet.
Hauptgefahren
Der Kontakt mit Kältemitteln kann zu schweren
Verbrennungen (Erfrierungsverletzungen) führen,
die den thermischen Verbrennungen ähnlich sind.
Aufgrund der anästhesierenden Wirkung der
Kälte kann es sein, dass der durch den Kontakt
mit Kältemitteln verursachte Schmerz keine
ausreichende Warnung darstellt.
Aufgrund der tiefen Temperaturen kann es zu
mechanischen Schäden kommen. Kälte verändert
nämlich die Materialeigenschaften, so dass einige von ihnen brüchig werden können
(Gummi, Stahl, Plastik usw.). Auf der nebenstehenden Abbildung sind die Schäden an
einer Stahlkanalisation zu sehen, die kryogenen Flüssigkeiten ausgesetzt war (Quelle:
cryogenic safety manual).
Die Verdampfung eines Kryogens in einem geschlossenen Raum führt zu einer Minde-
rung des Sauerstoffgehalts in der Luft, weshalb ein Erstickungsrisiko besteht.
1 Liter flüssiger Stickstoff produziert rund 0,7 m
3
gasförmigen Stickstoff (geruch- und
farblos).
Die Verdampfung von Trockeneis in einem ungenügend durchlüfteten Raum führt zu
einer Erhöhung des Kohlendioxidgehalts in der Luft.
1 kg Trockeneis produziert rund 0,5 m
3
gasförmiges CO
2
.
Die allmähliche Anreicherung von flüssigem Stickstoff im Sauerstoff (durch Kondensa-
tion) kann in Anwesenheit von organischen Verbindungen zu Explosionen führen.
Eigenschaften einiger üblicher kryogener Flüssigkeiten:
Kryogen
Siedepunkt
[°C]
Verdampfungswärme
[kJ/Kg]
Sauerstoffanreiche-
rungsrisiko
Helium flüssig (He)
- 269
23,9
ja
Stickstoff flüssig (N
2
) -
196
199,2
ja
Argon flüssig (Ar)
- 186
162,7
nein
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Weitere Gefahren
Einige kryogene Flüssigkeiten, wie Wasserstoff oder flüssiges Methan, sind entzündbar.
Der Umgang mit diesen Flüssigkeiten erfordert besondere Vorsichtsmassnahmen, auf die
hier nicht näher eingegangen wird.
Allgemeine Weisungen
Transport (intern und extern)
Die Lieferung von Kryogenen (Kältemitteln), einschliesslich des Abfüllens in Behälter,
erfolgt grundsätzlich durch Fachleute (Lieferant).
Das Umfüllen und der interne Transport von Kryogenen werden durch die einzelnen Ein-
heiten und Abteilungen sichergestellt.
Beim Umfüllen oder Transportieren flüssiger Kältemittel sind Schutz-
brillen, die einen vollständigen Schutz der ganzen Augenumrandung
bieten (keine offenen Seiten), oder ein Gesichtsschutz sowie Handschuhe
und geeignete Schutzkleidung zu tragen (lange Ärmel, geschlossene Schuhe usw.).
Verwendung
Ausschliesslich Behälter verwenden, die für Kältemittel konzipiert sind (d.h. mit Vaku-
ummantel). Behälter aus Styropor (Sagex), die für Trockeneis verwendet werden, sind für
kryogene Flüssigkeiten nicht geeignet.
Um eine Eisbildung sowie eine Sauerstoffanreicherung zu vermeiden, müssen Behälter,
die Kryogene enthalten, geschlossen sein (mit Ausnahme von Dewar-Behältern). Es sind
spezielle Zapfen (die mit den Behältern mitgeliefert werden) zu verwenden, die mit ei-
nem Auspuffkanal versehen sind, um Überdruckprobleme zu vermeiden; es ist zudem zu
prüfen, dass der Auspuffkanal nicht verstopft ist.
Um ganz allgemein einen Überdruck oder ein Bersten des Behälters zu vermeiden, dürfen
weder Trockeneis noch kryogene Flüssigkeiten in hermetisch geschlossene Behälter ge-
geben werden.
Beim Umgang mit Kryogenen sind Schutzhandschuhe zu tragen. Aufgrund ihrer geringen
Viskosität können kryogene Flüssigkeiten leichter als Wasser durch die Schutzkleidung
dringen. Es sind somit Handschuhe aus nicht absorbierbarem Material (wie PVC oder
Leder) zu tragen.
Beim Umgang mit kryogenen Flüssigkeiten sind Schutzbrillen und angemessene Schutz-
kleidung zu tragen (lange Ärmel, geschlossene Schuhe usw.).
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Lagerung und Zwischenlagerung
Um eine Eisbildung, eine Sauerstoffanreicherung oder einen Überdruck zu vermeiden,
müssen die Kryogene in speziell dafür vorgesehenen Behältern gelagert werden. Diese
müssen mit einem Vakuummantel versehen sein und verfügen über einen Zapfen, der mit
einem Auspuffkanal ausgerüstet ist.
Räume, die grössere Mengen von Kryogenen enthalten (Umfüll-, Lagerräume), müssen
über eine ausreichende Lüftung verfügen (Abluft von unten). Bei Bedarf sind Sauerstoff-
detektoren zu installieren. Um das Risiko einer Minderung des Sauerstoffgehalts unter
die zulässigen Grenzwerte zu vermeiden, dürfen die Kryogenmengen folgende Werte auf
keinen Fall überschreiten:
in geschlossenen Räumen mit Türen und Fenstern: maximal 1,5 l pro m
3
des Raums
in Räumen mit natürlicher Belüftung: maximal 30 l pro m
3
des Raums
in Räumen mit ständiger künstlicher Belüftung: maximal 150 l pro m
3
des Raums
unterirdische Lagerräume sind mit einer ständigen künstlichen Belüftung zu verse-
hen
Anlagen und Geräte, deren Betrieb durch tiefe Temperaturen beeinträchtigt werden kann,
müssen mit einem Kälteschutz versehen sein.
Quellen
British Cryogenic Council, «Cryogenics Safety Manual», 3. Auflage, Butterworth, Ox-
ford, 1991.
Hempseed, «Safety considerations in using liquid nitrogen», Loss Prevention Bulletin.
Nr. 097.
Nützliche Links
Sicherheitsdatenblätter zu einzelnen Gasen und Gasgemischen der Carbagas:
http://www.carbagas.ch/new/deutsch/sicherheit.htm
Sicherheitsdatenblätter zu einzelnen Gasen und Gasgemischen des BOC-Konzerns:
http://www1.boc.com/uk/sds/
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Anhänge
Kapitel 8: Druck und Vakuum
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Kennfarben und Anschlüsse von Gasflaschen
Gas
Alte Kennfarbe CH
Neue Kennfarbe EU
Anschlussgewinde
Acetylen (C
2
H
2
)
orange
oxydrot / RAL 3009
G3/4" rechts innen
Ammoniak (NH
3
)
violett
zinkgelb / RAL 1018
W21,8x1/14" rechts
Argon (Ar)
braun/grün
smaragdgrün / RAL 6001
W21,8x1/14" rechts
Distickstoffoxid
(N
2
O)
grün/silber/grün
enzianblau / RAL 5010
G3/8" rechts
Helium (He)
gelb/grün
olivbraun / RAL 8008
W21,8x1/14" rechts
Kohlendioxyd (CO
2
)
schwarz
staubgrau
W21,8x1/14" rechts
Kapitel 8: Druck und Vakuum
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Luft
braun
gelbgrün / RAL 6018
G5/8" rechts innen
Sauerstoff (O
2
)
blau
reinweiss / RAL 9010
G3/4" rechts
Stickstoff (N
2
)
grün
schwarz
W24,32x1/14" rechts
Wasserstoff (H
2
)
rot
feuerrot / RAL 3000
W21,8x1/14" links
Andere Gase und
Gasgemische
grau
Gemäss SN 219502
Nützliche Links
Industriegasverband Schweiz (IGS):
http://www.pangas.ch/International/Web/LG/CH/likelgchpangasde.nsf/repositorybyalias/
pangas_neue_farbkennzeichnung_d/$file/PanGas_Neue_Farbkennzeichnung_D.pdf
Merkblatt des Deutschen Industriegasverbands:
http://www.industriegaseverband.de/pdf/igvfarb.pdf
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