Brandgefahren, Teil 6

Ein ungeregeltes System

Sachverhalt

Kurz vor Mitternacht wurde die Feuerwehr zu einem Zimmerbrand alarmiert. Der Ausbruchsort konnte von den Kriminaltechnikern auf den Bereich eines Bügelbrettes inklusive Bügeleisen eingegrenzt werden. Zuletzt war am Morgen des Vortages gebügelt worden. Ob sie den Stecker nachher ausgezogen hatte, konnte die Geschädigte nicht sicher sagen. Das Bügeleisen kam schließlich zur Untersuchung.

Untersuchung und Brandursache

Vom Bügeleisen waren nur noch die Metallteile übrig, der Kunststoff des Gehäuses war weitestgehend abgebrannt. Es verfügte über eine Edelstahlgleitsohle, welche die übliche Aluminiumsohle mit dem darin eingebetteten Heizelement unten umschloß. Nach dem Abnehmen dieser Edelstahlsohle kam ein markantes Spurenbild zum Vorschein, das nicht durch die immer großflächig wirkende Brandhitze erklärt werden konnte. Das Aluminium um das Heizelement hatte sich verflüssigt und war Richtung Rückseite des Bügeleisens geflossen, so daß die Heizung vorne freilag. Das Bügeleisen mußte also während dieser Hitzeeinwirkung auf seiner Rückseite gestanden haben.

Bei einem Bügeleisen handelt es sich um ein geregeltes System, bei dem ein Thermostat und ein Überhitzungsschutz eine leistungsstarke Heizung im Zaum halten. Funktioniert der Thermostat richtig, kann sich keine übermäßig hohe Temperatur einstellen; selbst dann nicht, wenn das Bügeleisen in einem Wäschehaufen liegt. Versagt der Thermostat, kommt als letzte Sicherung das Überhitzungsschutzelement zum Zuge, welches die Heizung unwiderruflich vom Stromnetz trennen soll.

Der Thermostat des untersuchten Bügeleisens wies einen in Teilen zerstörten, verschweißten Schaltkontakt auf, wie er nach langer Abnutzung immer wieder einmal vorkommt (siehe Bild). Der Überhitzungsschutz hatte nicht angesprochen. Die Regelung hatte hier also versagt, weil die Kontaktflächen am Thermostat nach langen Jahren und unzähligem Ein- und Ausschalten der leistungsstarken Heizung abgenutzt waren und nun zusammenklebten. Die letzte Sicherung gegen die Überhitzung schritt durch einen nicht mehr nachvollziehbaren Defekt nicht ein und so kam es zur unkontrollierten Aufheizung des Bügeleisens, bei der das Aluminium der Sohle verflüssigt und letztlich der Brand verursacht wurde.

Lehren aus diesem Fall

Betreiben sie Geräte mit leistungsstarker Heizung, wie z.B. Bügeleisen, Toaster, Kaffeemaschinen, Wasserkocher u.ä. nicht unbeaufsichtigt.
Trennen sie solche Geräte nach der Benutzung vom Stromnetz.
Jede technische Schutzmaßnahme kann einmal versagen.

Bilder der Untersuchung

Das Spurenbild an der Sohle des Bügeleisens (oben), nachdem die Edelstahlgleitsohle (unten) abgenommen wurde: Das Aluminium ist von der Spitze her um die Heizung herum geschmolzen und hat sich an der hinteren Seite des Bügeleisens gesammelt.
Der Thermostat sollte eigentlich beim Erreichen der eingestellten Temperatur abschalten, was er in diesem Fall nicht mehr getan hat.
Die Kontakte des Thermostaten waren am Ende ihrer Lebensdauer angekommen und durch das häufige Schalten der großen Heizleistung fest zusammengeschweißt.
Die Aufnahme mit der Mikroskopkamera zeigt die stark zerstörten Oberflächen der Kontakte, die normalerweise versilbert und glatt sind.

Spiritusverpuffung

Sachverhalt

An einem Spätsommernachmittag führte der Vater den Kindern seine Dampfmaschine in Form eines fahrbaren Feuerwehrautos vor. Beheizt wurde der Kessel mit Brennpaste, bei der es sich um eingefärbten und mit Kleister eingedickten Spiritus handelt. Nach mehreren problemlosen Nachfüllvorgängen der Brennpaste ereignete sich dabei eine Verpuffung, die brennende Flüssigkeit auf den gegenüberstehenden Buben schleuderte. Dessen nackter Oberkörper und seine Radlerhose wurden getroffen, was schwerste Brandverletzungen nach sich zog.

Untersuchung und Versuche

Zur Untersuchung erhielten wir Dampfmaschine und den Rest der gelb eingefärbten Brennpaste. Die Dampfmaschine war ursprünglich wie üblich für festen Trockenbrennstoff „ESBIT“ gebaut, der in einem herausnehmbaren Schieber unter dem Kessel brennt. Der Schieber dieser Dampfmaschine war dagegen mit Watte ausgelegt, die oben gelb verfärbt war. Nahe des Einschubs für den Schieber fanden sich ebenfalls gelbe eingetrocknete Tropfen, wodurch bestätigt werden konnte, daß die Dampfmaschine mit der gelben Brennpaste betrieben worden war. In einem Versuch mit dem vorgeschriebenen Trockenbrennstoff funktionierte die Maschine fehlerlos.

Eine Gefahr bei Spiritus ist es, daß seine Flamme äußerst fahl und bei heller Umgebung fast unsichtbar brennt. Zudem kann eine äußere Flamme in die Flasche des Brennstoffs zurückzünden und dort zu einer Verpuffung führen. Genau das war in diesem Fall passiert. Beim letzten Nachfüllen zündete eine kaum sichtbare Flamme am Feuerungsschieber in die Flasche der Brennpaste hinein, erzeugte dort eine Verpuffung, die brennendes Material nach vorne herauswarf und damit den gegenüberstehenden Buben traf.

Diese Situation stellten wir gezielt in mehreren Versuchen nach, bei der absichtlich Flammen in die Flasche gesaugt wurden. Bei etwa jedem vierten Versuch ereigneten sich Verpuffungen, die Brennstoff bis zu zwei Meter weit aus der Flasche herausschleuderten. Beim „Beschuß“ von Kleidungsstücken mit Brennpaste zeigten Kunstfasermaterialien wie z.B. eine Radlerhose erwartungsgemäß die gefährlichsten Eigenschaften.

Lehren aus diesem Fall

Verwenden sie stets den vorgeschriebenen Brennstoff.
Brennpaste und Spiritus brennen mit schlecht sichtbarer, sehr fahler Flamme.
Eine äußere Flamme kann in eine Flasche mit Brennpaste oder Spiritus zurückzünden. Führen sie nie solche Gefäße an Flammen heran, füllen sie nie während des Brennens Brennstoff nach!

Bilder der Untersuchung

Dampfmaschine, um die es ging
Die gelb verfärbte Watte befindet sich hier im Feuerungsschieber unterhalb des Kessels.
Die verwendete Brennpaste ist gelb eingefärbt.
Daumenkino: Die brennende Brennpaste wird vom durch die Verbrennung in der Flasche erzeugten Druck mit Schwung nach vorne herausgeschleudert und trifft auf das Kleidungsstück.

Ausgeglichene Verhältnisse

Sachverhalt

Zum Aufladen des Lithium-Polymer-Akkus seines Flugmodells hatte der Modellbauer ihn in seinem Gartenhaus ans Ladegerät angeschlossen. Nach etwa einer Stunde Ladezeit geriet der Akku in Brand. Das Feuer konnte glücklicherweise noch gelöscht werden, bevor es auf das Gartenhaus übergriff.

Laboruntersuchung

Zur Untersuchung lagen Netzteil, Ladegerät, ein Balancer und die metallischen Reste des Akkupakets vor. Netzteil, Ladegerät und Balancer funktionierten ordnungsgemäß.
Ein Balancer wird für Akkupakete gebraucht, die aus mehreren einzelnen Lithiumakkus zusammengesetzt sind. Er überwacht die Spannungen der einzelnen Akkuzellen und gleicht sie während des Ladevorgangs aneinander an. Würde dies nicht gemacht, könnten einzelne Zellen überladen werden. Lithiumakkus sind besonders empfindlich gegenüber Überladung oder Tiefentladung, was u.a. zum Zellendefekt mit Gasbildung und nachfolgender Entzündung führen kann.
Der Balancer in diesem Fall konnte zwei bis sechs Einzelzellen überwachen und ausgleichen. Der Anschluß erfolgte über einen Stecker, für den es mehrere, auf die Anzahl der Akkuzellen abgestimmte Zwischenkabel gab.

Das Akkupaket war nun ein Eigenbau und bestand aus vier Einzelzellen. Ein Steckanschluß für den Balancer war vorhanden. Der Modellbauer hatte eines der mitgelieferten Zwischenkabel direkt angelötet. Bei der Untersuchung stellte sich heraus, daß dieses hier verwendete Zwischenkabel zum Balancer für drei Akkuzellen und nicht für die vorliegenden vier geeignet war. Durch den sich daraus ergebenden Anschlußfehler war eine Akkuzelle nicht durch den Balancer überwacht. Mit zunehmender Nutzungsdauer wurde diese nicht überwachte Zelle bei jedem Ladevorgang etwas mehr geschädigt, was letztendlich zum Brand führte.

Lehren aus diesem Fall

Lithiumakkus dürfen nur mit geeigneten Ladegeräten geladen werden.
Achten sie beim Selbstbau von Akkupacks für den Modellbereich besonders auf den richtigen Anschluß eines geeigneten Balancers.
In Akkupacks für handelsübliche Elektrogeräte wie z.B. Akkuwerkzeuge oder Laptops sind entsprechende Schutzschaltungen eingebaut oder im Ladegerät enthalten.

Bilder der Untersuchung

Netzteil (links) und Ladegerät (rechts) bei der Untersuchung
Der Balancer bei der Untersuchung. Das Zwischenkabel liegt rechts daneben. An seinem abgebrannten Ende befand sich das selbstgebaute Akkupaket.
Die Reste des Akkupakets wurden hier ausgelegt, passend für die eingezeichneten Verbindungen stellten sich die Leitungen des Zwischenkabels dar.
Links ist die richtige Beschaltung des Balancers für vier Zellen abgebildet. Man beachte dabei, daß die untersten beiden Drähte des Zwischenkabels an den Minuspol des Akkupakets angeschlossen werden müssen.
Im Unterschied sehen wir hier die tatsächlich vorgenommene Beschaltung der vier Zellen mit dem irrtümlich verwendeten Zwischenkabel für drei Zellen. Sein zweitunterster Draht hätte auch noch am Minuspol des Akkupaketes angeschlossen sein müssen. Das ging hier nicht, weil beim Kabel für drei Zellen dafür ein Draht zu wenig vorhanden war. Der Minuspol für die Logik ist eine Zelle zu weit oben angesetzt.
Die Schaltungen des Balancers in der Gegenüberstellung. Die unterste Zelle liegt zwar im Ladekreis, wird aber vom Balancer nicht ausgeglichen. Das führt über längere Zeit zu sich mit jedem Ladevorgang verstärkenden Schäden an dieser Zelle.