Introduktion til gnistfangere Gnistfangere og forebyggelse af brande i naturen

Historie
Gnistfangere har været anvendt i USA siden begyndelsen af 1800-tallet, da der blev placeret skærme på Jupiter-lokomotivers skorstene, som var berygtede for at starte brande. Den første lovgivning, der krævede gnistfangere, blev vedtaget i 1905 og gjaldt for motorer og kedler, der blev drevet i, gennem eller i nærheden af skov-, busk- eller græsdækkede områder.

Den indsats, som United States Department of Agriculture (USDA) Forest Service gjorde for at bekæmpe udstyrsrelaterede brande, begyndte i 1920’erne med eksterne forbrændingsmotorer (dampæsler), der blev brugt til skovhugst.

I begyndelsen af 1950’erne begyndte USDA Forest Service at interessere sig for at reducere antallet af brande forårsaget af skovningsudstyr med forbrændingsmotorer. Denne indsats var baseret på en rapport fra 1934 af J.P. Fairbanks og Roy Bainer med titlen “Spark Arresters for Motorized Equipment”, der blev offentliggjort af University of California i Berkeley. Forskningen viste, at udstødningspartikler med en diameter på 0,023 tommer eller derover var ansvarlige for størstedelen af antændelserne.
En gnistfanger er en mekanisk anordning, der fanger eller ødelægger varme udstødningspartikler, der udstødes fra en forbrændingsmotor. Da gnistfangere forhindrede mange brande, blev der efterfølgende vedtaget love, der krævede gnistfangere på visse motortyper. Resultatet af USDA Forest Service’s indsats i 1950 førte til oprettelsen af et program for afprøvning og kvalificering af gnistfangere på San Dimas Technology and Development Center (SDTDC) i San Dimas, CA.

I april 1968 offentliggjorde Society of Automotive Engineers (SAE) i samarbejde med USDA Forest Service og fabrikanter af små motorer SAE Standard J335. Den fastsatte en standard for små motorer (kædesave, strædetrimmere osv.), som ikke blot forbyder udslip af kulstofpartikler på mere end 0,023 tommer, men også regulerer de tilladte temperaturer for udstødningsgasserne og udstødningssystemets overfladetemperatur. USDA Forest Service Specification 5100-1 definerer præstationsspecifikationer for gnistfangerudstødningssystemer, der anvendes på motorer til generelle formål (generatorer, motorcykler, landbrugsudstyr osv.).

I øjeblikket kræver et betydeligt antal stater, kommuner, føderalt forvaltede områder og alle USDA Forest Service-regioner, at alle forbrændingsmotorer med intern eller ekstern forbrænding skal være udstyret med en gnistfanger, der opfylder kravene i SAE-standarden J335 eller USDA Forest Service Specification 5100-1. I Code of Federal Regulations, 36 CFR 261.52, og i ordrer skrevet af USDA Forest Service-ansvarlige forklares kravene.

Kulstof og forbrændingsmotorer
Alle forbrændingsmotorer producerer udstødningspartikler, der overvejende består af kulstof med forurenende stoffer. Disse partikler stammer fra aflejringer, der er dannet på motorens eller udstødningssystemets indre overflader. Udstødningsgasser og kulstofpartikler kan blive udstødt fra motorblokken ved temperaturer på over 3.000 °F. Udstødningssystemets overflader kan nå temperaturer på 1.000 °F. Brændsel i naturen kan imidlertid antændes ved temperaturer på kun 400 til 500 °F. Med disse tal in mente er det indlysende, at brande kan startes ved, at brændstoffer til vilde områder kommer i kontakt med varme udstødningsgasser eller ved kontakt med udstødningssystemets varme overflader.

Motorens tilstand, eller hvor godt den er tunet, kan påvirke dens evne til at starte en brand på grund af udstødningens temperatur og den størrelse og mængde kulstofpartikler, den producerer. Typen og kvaliteten af gas og olie samt blandingsforholdet kan påvirke størrelsen og sammensætningen af udstødningspartikler. Selve udstødningssystemets udformning og placering kan i høj grad påvirke, om et stykke udstyr vil starte en brand i naturen. Temperatur, fugtighed og tæthed bidrager alle til, hvor godt brændstofferne i vildmarken vil brænde.

Fejlspærrekategorier
Fejlspærreanordninger kan opdeles i to overordnede kategorier: Multipositions små motorer (MSE) og generelle formål (GP). Multipositions gnistfangere til små motorer er beregnet til motorer, der anvendes på håndholdt udstyr som f.eks. kædesave, strædetrimmere, blæsere og buskryddere. De fleste MSE-gnistfangere anvender en skærm til at fange udstødningspartiklerne.

GP-gnistfangere er konstrueret til brug på motorer i en enkelt position, f.eks. traktorer, motorcykler eller lokomotiver til jernbaner. Der findes en række forskellige udformninger af gnistfangere til motorer til generelle formål. De mest almindelige typer er fælde, skærm og skive.

Sådan fungerer gnistfangere
Gnistfangere fungerer efter princippet om at fange eller pulverisere kulstofpartikler, der har en diameter på mere end 0,023 tommer. Selv om de ikke altid er 100 % effektive, vil en korrekt installeret og vedligeholdt gnistfanger reducere risikoen for brand betydeligt. Den mest almindelige type gnistfanger fanger kulstofpartikler i udstødningssystemet. Den fungerer ved at filtrere de større kulstofpartikler ud af udstødningen. Ved hjælp af centrifugalkraft kastes de tungere kulstofpartikler mod afskærmningsanlæggets indervægge og ledes ind i en fælde. De mest almindelige typer af filtrering anvender en skærm eller en skive. I en konstruktion af skivetypen kan der tilføjes yderligere skiver for at reducere modtrykket og øge udstødningsstrømmen.

Turboladere, kompressorer og lyddæmpere
Turboladere bruger udstødningsgasser til at dreje en turbine, der arbejder for at dreje en kompressor. Turboladere udfører gnistfangerfunktionen, når 100 % af udstødningsgasserne passerer gennem turbinen. Turboladere med waste gates tillader en del af udstødningsstrømmen at gå uden om turbinehjulet og kan derfor ikke betegnes som gnistfangere. En korrekt vedligeholdt turboladet motor har ikke brug for en gnistfanger.

Superkompressorer bruger ikke udstødningsgassen, men er direkte koblet til motoren. Motorer, der er udstyret med kompressor, kræver en gnistfanger.

Lyddæmpere er konstrueret til at reducere den støj, der udsendes af motoren, og betragtes ikke som effektive gnistfangere. Katalysatorer betragtes heller ikke som effektive gnistfangere. De kan nå temperaturer, der er høje nok til at starte brande ved kontakt med tør vegetation. Der findes flere MSE-gnistfangere, som har et katalytisk element til at reducere skadelige emissioner. Disse gnistfangere er blevet testet i henhold til SAE J335 og er kvalificerede.

Installation og vedligeholdelse, hvem er ansvarlig?
God vedligeholdelse af gnistfangere er afgørende, fordi dårlig vedligeholdelse normalt resulterer i udstyrets ydeevne under standard og øget brandrisiko. Love og bestemmelser kræver ikke, at gnistfangere skal sælges allerede monteret. Så længe afskærmningsanordningen leveres som en del af salget, er kravet opfyldt. Ejeren eller operatøren er ansvarlig for den lovlige drift af udstyr, der kræver gnistfangere. Hvis dette ikke sker, kan det medføre strafferetligt og/eller civilretligt ansvar.

Fjernspærre eller lyddæmper, hvordan kan man kende forskellen?
Fjernspærre skal indeholde en måde at fjerne det indespærrede kulstof på. De fleste GP-gnistfangere har en udrensningsstik, og MSE-gnistfangere har en mulighed for at rense skærmen. Gnistsikringer skal også have et mærke og et modelnavn. Når en anordning er identificeret som en gnistopsamler, afgøres det derefter, om den er kvalificeret. Mærker som “USDA Forest Service Approved!” gør ikke en gnistfanger kvalificeret. USDA Forest Service kræver kun, at producenten mærker gnistfangerne efter mærke og model. MSE-gnistsikringen er kvalificeret sammen med kraftværket. På grund af gnistfangerens lille størrelse er det vanskeligt at mærke enhederne med det komplette udstødningssystemnummer og varemærket. Fabrikanterne er kun forpligtet til at anbringe mærkerne på selve aggregatet.

Guide til gnistfangere
Guiden til gnistfangere er den eneste autoritative kilde i branchen til oplysninger om kvalificerede gnistfangere til brug på forbrændingsmotorer. Brug vejledningen, når du identificerer kvalificerede gnistfangere. Hvis gnistfangerens nummer er anført i vejledningen, har SDTDC evalueret gnistfangeren.

Der er to bind i vejledningen: General Purpose and Locomotive, Volume 1, og Multiposition Small Engine, Volume 2. Der udgives en revision af vejledningen hvert år. Derfor udgives hvert bind hvert 2. år. En online-guide, der opdateres hvert kvartal, er tilgængelig på USDA Forest Service Intranet på http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us. Det er en søgbar database, der giver brugeren mulighed for at foretage kraftige søgninger.

Til yderligere oplysninger
Dette tekniske tip giver en bred introduktion til gnistfangere. Der er fire andre Tech Tips i denne serie. For yderligere oplysninger om gnistfangere eller for at modtage kopier af andre relaterede Tech Tips kan du kontakte:

USDA Forest Service
San Dimas Technology and Development Center
444 East Bonita Ave.
San Dimas, CA 91773

Attn: Spark Arrester Program Leader eller http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us