Atex oder nicht Atex?

Der Autor: Dr. Jürgen Dirscherl Technischer Leiter, Vacuubrand

Für typische Laborapparaturen und Lösemittelmengen von unter 1 bis 2 l wird meist davon ausgegangen, dass generell auf eine Einstufung als explosionsgefährdeter Bereich nach Atex verzichtet werden kann, wobei meist nicht zwischen dem Labor als Raum und dem Inneren der Apparatur unterschieden wird. Für den Laborraum – also die Umgebung der Apparatur – wird dies meist zutreffen, da nur mit begrenzten Lösemitteldampfmengen umgegangen wird, die in einem üblichen Laborraum mit vernünftiger Lüftung kaum explosionsfähige Gemische bilden können. Aber wie sieht es im Inneren der Apparatur aus? Im Betrieb – also bei Vorliegen von Lösemitteldämpfen – liegt im Inneren eines Verdampfers oder Trockenschrankes Vakuum an, sodass dort mit hoher Wahrscheinlichkeit kein zündfähiges Gemisch vorliegt. Dazu muss man wissen, dass Lösemitteldämpfe nur in einem – vom Lösemittel abhängigen – Mischungsbereich mit Luft zünden können. Mit abnehmendem Druck (besseres Vakuum) engt sich dieser zündfähige Bereich immer mehr ein, bis das Gemisch unterhalb eines Grenzdruckes gar nicht mehr zünden kann. Doch wie sieht es in der Vakuumpumpe aus? Schließlich erfolgt dort die Verdichtung des Lösemitteldampf-Luft-Gemisches auf Atmosphärendruck, das Argument, es liege Vakuum an, gilt also nicht mehr.

Seit vielen Jahren haben sich als Vakuumpumpen im Labor die Chemie-Membranpumpen und davon abgeleitete Pumpstände durchgesetzt. Alle medienberührten Teile dieser Pumpen bestehen aus Fluorkunststoffen. Chemie-Membranpumpen bieten dank ihrer hohen Chemikalienbeständigkeit, ihrer Ölfreiheit, des Fehlens gleitender Dichtungen sowie der hermetischen Abdichtung des Schöpf-raums gegen den Antriebsbereich hervorragende Voraussetzungen für die Vermeidung von Zündquellen. Tatsächlich werden Vakuumpumpen dieses Typs seit Jahrzehnten zu Tausenden weltweit genau für diese Anwendungen eingesetzt.

Vacuubrand-Membranpumpen bieten hier aufgrund ihrer Bauweise mit präzise geführten Flachmembranen große Vorteile. Ein weiteres wichtiges Konstruktionsmerkmal ist, dass die mechanisch und thermisch hochbelasteten Bauteile im Herz der Pumpe einen metallischen Stabilitätskern besitzen, der mit kohlefaserverstärktem Fluorkunststoff umspritzt ist. Dies sorgt nicht nur für sehr hohe Langzeitstabilität, sondern vermeidet auch elektrostatische Aufladungen dieser Teile, da die Werkstoffe ableitfähig sind.

Für Anwendungen mit größeren Mengen an Lösemitteln wie im Kilolabor oder Technikum bis hin zu Produktionsanlagen sind Gefährdungsbeurteilungen und Einstufungen nach Atex allgemein üblich. Für solche Anwendungen bietet Vacuubrand speziell ausgelegte Ex-Chemie-Membranpumpen und -Vakuumsysteme an. Diese Pumpen sind durch den speziellen Aufbau mit druckgekapselten Motoren mit integrierter Schutzvorrichtung, Sicherheitsmembran unterhalb der Arbeitsmembran und Leitungen zur Inertgasspülung des Kurbelraums und des Raums zwischen den Membranen sowie vielen weiteren konstruktiven Details für den Innen- und Außenbereich nach Atex-Gerätekategorie 2 zugelassen. Sie sind somit auch für das gelegentliche Fördern von zündfähigen Gemischen sowie für die Aufstellung in Bereichen, in denen gelegentlich ein zündfähiges Gemisch vorliegt (Zone 1), verwendbar.

Andererseits sind diese Pumpen aufgrund ihrer Bauart zwangsläufig recht groß und aufwendig, und für viele Laboranwendungen in dem Sinne überdimensioniert, dass die Anforderungen dort meist nicht so hoch anzusetzen sind. Dies bezieht sich insbesondere auf die Umgebung der Pumpe, die meist nicht als Ex-Zone ausgewiesen ist, aber auch auf das Innere der Pumpe, also den medienberührten Bereich, da hier die Ex-Gemische oft nur kurzzeitig oder selten auftreten. Der Anwender hatte bisher nur die Wahl, entweder die recht aufwendigen Pumpen mit Atex-Gerätekategorie-2-Zulassung zu verwenden, die Apparatur aufwendig zu inertisieren oder aber normale, nicht-Ex-zugelassene Vakuumpumpen zu verwenden. Letzteres führt dazu, dass sich viele Laborverantwortliche mehr oder weniger in einer rechtlichen Grauzone bewegen.

Vacuubrand hat nun in sehr aufwendigen und umfangreichen Messreihen gemäß der Atex-Richtlinien nachgewiesen, dass auch die meisten nicht speziell für Atex-Gerätekategorie 2 entwickelten Vacuubrand-Membranpumpen und -Pumpstände einschließlich der kapazitiven Vakuumsensoren, Messgeräte und Magnetventile im Normalbetrieb keine Zündquellen im inneren, medienberührten Bereich aufweisen. Bei diesen Messreihen wurde für jeden Pumpentyp u. a. ermittelt, unter welchen Bedingungen und an welchen Stellen an dem Gerät die höchsten Temperaturen auftreten. Die umfangreichen Messungen mit eigens kalibrierten Messfühlern ergaben maximale Oberflächen- und Gastemperaturen von stets unter +200 °C.

Damit war eine Zulassung dieser Membranpumpen und Pumpstände einschließlich der kapazitiven Vakuumsensoren, Messgeräte und Magnetventile nach Atex-Gerätekategorie 3 und Temperaturklasse T3 möglich. Die Geräte sind also zum kurzzeitigen oder seltenen Fördern bzw. Messen von zündfähigen Gemischen (Zone 2) einsetzbar.

Betrachtet wurde hierbei jedoch nur der innere, medienberührte Bereich, nicht die Elektronik oder Motoren. Das bedeutet, dass die Geräte auch weiterhin keine Atex-Zulassung für den Außenbereich, also die Umgebung der Geräte, besitzen und somit nicht in Ex-Zonen aufgestellt werden dürfen. Für Anwendungen, in denen auch die Umgebung der Pumpe eine Ex-Zone ist, oder in denen gelegentlich ein zündfähiges Gemisch gefördert wird, müssen auch weiterhin die aufwendiger gebauten Pumpen und Vakuumsysteme mit Zulassung nach Atex-Gerätekategorie 2 verwendet werden.

Halle 4.1, Stand K49

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