Sichere Alternative zur Gehäusekapselung in Zone 1

Explosionsschutz in Leichtbauweise

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Ein integraler Explosionsschutz erfordert die umfassende Beherrschung aller Zündschutzarten, um die auch in explosionsgefährdeten Bereichen wachsende Vernetzung von Schalt-, Steuer- und Kommunikationstechnik gegen potenzielle Zündgefahren abzusichern. Mit Expressure hat R. Stahl eine Technologie für Ex-geschützte Gehäuse entwickelt, die gegenüber konventionellen Konzepten der Gehäusekapselung viele Vorteile bietet.

Expressure von R. Stahl stellt in vielen Anwendungsbereichen ein alternatives Schutzkonzept zur klassischen Ex-d-Lösung dar. Es ermöglicht die Konstruktion groß dimensionierter und leichtgewichtiger Ex-d-Schaltschränke für den sicheren Einsatz elektrischer und elektronischer Standardkomponenten in Zone 1. Neben Energieverteilungen und Steuertechnik lassen sich in Expressure-Schaltschränken auch große Betriebsmittel wie Transformatoren oder Frequenzumformer explosionsgeschützt installieren.

Druckentlastung für Zone 1

Die durch PTB und Dekra zertifizierte Expressure-Schaltschrankserie ist mit einem Druckentlastungssystem ausgestattet, bei dem spezielle Edelstahl-Drahtgeflechte an beiden Gehäuseseiten einen zünddurchschlagsicheren, effizienten Druckabbau bei kontrollierter Gasströmung und Wärmeabsorption gewährleisten. So wird bei Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre im Gehäuseinneren die freigesetzte chemische Energie sehr schnell und effizient absorbiert. Unabhängig von der Lage der Zündquelle kann nur unverbranntes und explosionsunwirksames Gas-Luft-Gemisch austreten. Zugleich fängt das Spezialgewebe ein beträchtliches Quantum der entstehenden Reaktionswärme auf und entzieht es dem inneren Druckaufbau. Aufgrund dieser Faktoren reduziert sich der im Explosionsfall gemessene Innendruck auf Maximalwerte unter 1 bar. Auch zündfähige Funken können dank der besonderen Gewebestruktur nicht nach außen dringen. Die maximale Oberflächentemperatur entspricht der Klasse T4. Auf die Druckentlastungselemente montierte Berstscheiben mit einem Solldruck von 0,1 bar dichten das EXpressure-Gehäuse im Normalbetrieb gemäß Schutzart IP66 ab.

Mehr Volumen – weniger Gewicht

Die Ex-d-zertifizierte Druckentlastungstechnologie spart bis zu 50 % Gewicht und 25 % Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Ex-d-Lösungen ein. Expressure empfiehlt sich auch als effiziente und wirtschaftliche Alternative zur Überdruckkapselung Ex p. Überdies vereinfacht das Schutzkonzept eine maschinennahe Installation von Schalt- und Steuereinheiten in Zone 1 und 2, anstatt diese weit entfernt im Nicht-Ex-Bereich platzieren zu müssen. R. Stahl bietet seine Expressure-Technologie in vier Gehäusegrößen von 300x400x200 mm bis 1000x1400x700 mm sowohl in eintüriger als auch in Doppeltür-Ausführung an. Mit Wandstärken von nur 2 mm sind die Edelstahlgehäuse gewichtssparend konstruiert und erleichtern Transport, Handling und Montage. Durch ihr optimiertes Gehäusedesign verringert sich die benötigte Aufstellfläche. Der große, ungeteilte Installationsraum ist frei zugänglich für die Bestückung und Verdrahtung von Schaltkomponenten sowie Wartungs- und Inspektionsarbeiten. Darüber hinaus ermöglicht das mit vielen herkömmlichen industriellen Schaltschränken und Steuerkästen vergleichbare Einbauvolumen eine unveränderte Übertragung des Schaltanlagen-Layouts aus dem sicheren in den Ex-Bereich ohne zusätzlichen Engineering-Aufwand. Mit dieser Gehäuselösung sind auch kurzfristige Auftragsänderungen während der Inbetriebnahme und SAT-Abnahme einfach zu realisieren. Kabeleinführungen lassen sich jederzeit unkompliziert nachrüsten und vorinstallierte Geräte um neue Komponenten ergänzen. Alle für Ex-d-Lösungen zugelassenen Stellgeber wie Drehschalter, Drucktaster, Pilztaster, Schlüsselschalter und Kontrollleuchten können ohne Modifikation eingesetzt werden. Als weiteres Zubehör stehen unter anderem Ex-e-Anschlussschächte und Schauscheiben in sechs verschiedenen Größen zur Verfügung.

Neue Leichtigkeit

In puncto Gewicht, Größe, Wartung, Um- und Nachrüstung stellen Expressure-Gehäusekombinationen in vielen Fällen eine bessere Wahl als klassische Ex-d-Gehäuse dar. Als verbreitetste Zündschutzart ist die „Druckfeste Kapselung“ auf besonders massiv gefertigte Gehäuse angewiesen, um Explosionsdruckspitzen im Bereich von 7 bis 12 bar standzuhalten. Die erforderliche Druckfestigkeit bedingt hohe Wandstärken im Bereich von 10 bis 20 mm. Dadurch wird eine wirtschaftlich und technisch sinnvolle Baugröße auf Gehäusevolumen von maximal etwa 500 l beschränkt. Große, komplexe elektrische Steuerungen und Verteilungen müssen somit auf verschiedene kleinere, druckfest gekapselte Gehäuse aufgeteilt werden. Die erforderlichen elektrischen Verbindungen erfolgen durch zünddurchschlagssichere Leitungsdurchführungen, die wegen der notwendigen Explosionsschutzanforderungen in der Herstellung und Installation relativ aufwendig sind. Alle durch die Gehäusewandung verlaufenden Spalten müssen zünddurchschlagssicher konstruiert sein, um passierenden Flammen oder heißen Gasen durch ausreichenden Energieentzug ihre Zündfähigkeit zu nehmen. Die Kapselung erschwert zudem Betrieb, Wartung und Instandsetzung. Nachträgliche Änderungen an der inneren elektrischen Verdrahtung führen zwangsläufig zu umfangreichen, zeitraubenden und teuren Umbaumaßnahmen, die in der Regel vor Wiederinbetriebnahme durch Ex-Sachverständige abgenommen werden müssen. Mit Expressure lassen sich komplette Schaltanlagen und Verteilungen in einem Gehäuse deutlich platzsparender, gewichtsreduzierter und wartungsfreundlicher unterbringen. Der Planungsaufwand verringert sich erheblich. Nachrüstungen, Umbauten und der Austausch von Komponenten sind ohne Mehrkosten schnell durchführbar.

Geräumig ohne Überdruck

Um neben Großgeräten und Sondermaschinen auch komplexe Steuerungs- und Verteileranlagen innerhalb eines Gehäuses explosionsgeschützt unterzubringen, waren bisher meist Lösungen in der Zündschutzart Überdruckkapselung (Ex p) notwendig. In dieser Zündschutzart gefertigte Gehäuse werden mit Luft oder einem Inertgas beaufschlagt, deren Überdruck kein Eindringen explosionsfähiger Gase zulässt. Weil die Überdruckkapselung vor jeder Inbetriebnahme einer Apparatur eine zeitaufwendige Spülung des Ex-p-Gehäuses mit Zündschutzgas erfordert, um aus dem Ex-Bereich eingeströmte Gasgemische zu verdrängen und den zum Betrieb benötigten Überdruck zu erzeugen, sind Wartungs-, Austausch- und Umrüstarbeiten mit längeren Stillstandzeiten verbunden. Überdies sind für den Gerätebau gemäß EN 600792 verschiedene Prüfschritte und Erprobungen auf Überdruck, Leckverluste, Prüfgasversorgung und Vorspülzeit vorgeschrieben, die die Ex-p-Konstruktionen besonders komplex machen. Verglichen mit diesem Schutzkonzept erweist sich Expressure als die weit wirtschaftlichere Alternative. Denn kostenträchtige Konstruktions- und Prüfschritte entfallen und der Ex-Schutz bleibt bei Inbetriebnahme oder nach Wartung und Nachrüstung jederzeit ohne langwierige Prozeduren erhalten.

R. Stahl GmbH, Waldenburg


Autor: Harald Waskow

Produktmanager,

R. Stahl



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