Mit Überdruck sicher im Betrieb

Magnetventile für Schaltschränke im Ex-Bereich

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Die Automatisierung komplexer Industrieanlagen im Ex-Bereich ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Häufig können die Steuereinheiten, z. B. große Schaltschränke, nicht in sicheren Bereichen aufgestellt werden, sondern müssen nah am Prozess platziert sein. Um dann die einschlägigen Atex-Anforderungen zu erfüllen, bieten sich überdruckgekapselte Gehäuse bzw. Schaltschränke an. Kompakte Magnetventile, die sich einfach installieren lassen, spielen dabei eine wesentliche Rolle.

Mit Überdruckkapselungssystemen (Ex p) lassen sich Geräte, die selbst nicht für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen zugelassen sind, praxisgerecht schützen. Nach dem Einbau in ein überdruckgekapseltes Gehäuse gemäß IEC 60079-2 können sie direkt im Ex-Bereich verwendet werden. Das Eindringen einer explosionsfähigen Atmosphäre in das Gehäuse wird verhindert, indem im Gehäuseinneren ein Zündschutzgas wie Luft oder ein inertes Gas unter Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre gehalten wird.

Zündschutzart mit Flexibilität

Als Spezialist für solche Gehäuse und Schaltschränke der Zündschutzart Ex p gilt seit vielen Jahren die Firma E.L.B. EX-Geräte Bachmann mit Stammsitz in Bensheim. Die teilweise sehr komplexen Schaltschränke, die sich für alle Ex-Bereiche der Zonen 1 und 2 eignen, werden heute hauptsächlich in Chemie, Petrochemie und Pharmazie eingesetzt. „Dabei schätzen die Anwender vor allem die Flexibilität, die sie durch diese Zündschutzart haben. Sie können Standardkomponenten verwenden, die sich bei Bedarf auch einfacher ersetzen lassen, der Ex-Schutz muss nur einmal bezahlt werden und die Lagerhaltung von Ersatzteilen bindet nicht so viel Kapital wie beispielsweise bei eigensicheren Geräten, die wesentlich teurer sind“, erläutert der Geschäftsführer Steffen Bachmann.

Bei der Zündschutzart Ex p spielt die Steuerung und Überwachung des Überdruckes im Schaltschrank eine zentrale Rolle für den Explosionsschutz und somit für die Sicherheit der gesamten Anlage. Dazu müssen auch die eingesetzten Ventile beitragen, die für die Schutzgaszuführung verantwortlich sind und gleich zwei Aufgaben erfüllen: Die Spülung des kompletten Gehäusevolumens nach Öffnen der Schaltschranktüre z. B. für Wartungsarbeiten sowie das Aufrechterhalten des Überdrucks im Gehäuse während des Betriebes in einer Ex-Atmosphäre. „Gefragt sind vor allem kompakte, zuverlässige Lösungen, die auch durch ein günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis überzeugen“, fährt Steffen Bachmann fort. „Wir arbeiten deshalb bereits seit über zehn Jahren eng mit den Fluidikspezialisten von Bürkert zusammen. Dadurch konnten die als Spülventile eingesetzten Magnetventile kontinuierlich optimiert und an den Einsatz in den überdruckgekapselten Schaltschränken angepasst werden.“ Das Resultat der engen Zusammenarbeit sind die Magnetventile 6281, die durch eine ganze Reihe praxisgerechter Features überzeugen. Bewährtes wurde beibehalten, die Ventile bauen jedoch wesentlich kompakter und der Klemmenanschlusskasten wurde für eine einfachere und flexiblere Montage ausgelegt.

Bewährt, wirtschaftlich und sicher

Ebenso wie der Vorgänger, Typ 5281, sind auch die Magnetventile 6281 für den Einsatz an den überdruckgekapselten Schaltschränken mit Atex-zertifizierten Magnetspulen vom Typ AC10 ausgestattet und haben unter dem Ventilsitz zwei einstellbare Drosseln. Das heißt, nach dem erfolgreichen Spülprozess schließt das Ventil. Die Drosseln ermöglichen es dem Anwender aber, den Ventilblock definiert undicht zu machen und auf seine spezifisch benötigte Gasmenge zur Einhaltung des Überdrucks im Schaltschrank einzustellen. Typischerweise liegt dieser Überdruck zwischen 5 und 8 mbar. Der Druck im Ex-p-Gehäuse wird fortlaufend überwacht. Unterschreiten eines Minimal- bzw. Überschreiten eines Maximaldrucks generiert eine Warnmeldung. Die Einstellung des Leckagewerts kann dann entsprechend verändert werden. „Arbeitet man dagegen bei der Überdruckkapselung mit Proportionalventilen, ist eine wesentlich aufwendigere Steuerung notwendig, denn hier ist die Gasmenge prinzipbedingt immer auch noch von den Umgebungsbedingungen abhängig, was einen geschlossenen Regelkreis notwendig macht. Diesen Aufwand sparen wir uns dank der rein mechanischen Lösung“, führt Bachmann aus. Da die Schaltschränke weltweit eingesetzt werden, ist auch nicht überall gewährleistet, dass ausreichend geschulte Mitarbeiter zur Verfügung stehen. Schließlich sind die Magnetventile nicht nur für den Einsatz in ex-geschützten Anlagen in Gesamteuropa zugelassen, sondern auch in Asien und Australien.

Ein weiterer Vorteil der Magnetventile ist, dass sie im normalen Betrieb der Anlage stromlos arbeiten. Sie benötigen nur während des Spülvorgangs elektrische Energie, nicht aber zum Aufrechterhalten des Überdrucks. Damit tragen sie auch nicht zusätzlich zur Wärmeentwicklung im Schaltschrank bei. Was in der Praxis aber meist noch wichtiger ist: Bei einem Spannungsausfall bleibt der Überdruck im Schaltschrank bestehen, denn der mechanisch eingestellte Leckagewert bleibt erhalten. Die Magnetventile sind damit fehlersicher. Auch bei einem defekten Ventil kommt es nicht zu einer Betriebsunterbrechung oder -störung.

Flexible Montage

Darüber hinaus haben die neuen Ausführungen aber noch einiges zu bieten. So wurde der Klemmenanschlusskasten der Ex-Magnetspulen komplett überarbeitet. Er ist nicht nur kompakter, sondern lässt sich vom Anwender mithilfe eines eigens entwickelten Werkzeugs um 90° drehen. Durch diese Flexibilität sinkt die Anzahl der unterschiedlichen Varianten, was das Bestellwesen und die Lagerhaltung vereinfacht.

Bewährtes wurde natürlich auch beim Klemmenanschlusskasten beibehalten. Ebenso wie beim Vorgängermodell lässt sich auch hier wieder eine explosionsgeschützte Geräteschutzsicherung verbauen. „Das ist wesentlich praxisgerechter als eine Absicherung im Gerät“, so Bachmann weiter. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass zum Öffnen und Schließen des Klemmenanschlusskastens nur noch eine Schraube gelöst werden muss; bisher waren es vier. „Das spart enorm Zeit und Aufwand. Immerhin verbauen wir im Jahr rund 1000 solcher Ventile“, ergänzt er. „Der Klemmenanschlusskasten ist gut zugänglich, der Deckel leicht zu öffnen und der Arbeitsaufwand sinkt.“ Darüber hinaus gibt es die Magnetventile mit den Ex-Magnetspulen auch in einer Variante für den Kabelanschluss. Allerdings ist diese Lösung nicht so flexibel. „Im Ex-Bereich kann man Kabel zwar kürzen, jedoch nicht einfach verlängern. Ist das Kabel zu kurz, braucht man dann einen zusätzlichen Vor-Ort-Klemmenkasten, was Kosten und Arbeitsaufwand deutlich erhöhen würde“, gibt Bachmann zu bedenken. Das Unternehmen wird darum auch in Zukunft den Magnetventilen mit Klemmenanschlusskasten und integrierter Sicherung bei ihren Überdruckkapselungssystemen den Vorzug geben.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0118buerkert


Autor: Heiko Kurtz

Field Segment Manager Atex-Solutions,
Bürkert Fluid Control Systems



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