Füllstandsensoren mit Atex-Zulassung

Sichere Verladeüberwachung im Ex-Bereich

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Das vollautomatische Verladen von Schüttgütern ist in vielen Anlagen Standard. Für die Betreiber ist wichtig, dass der Verladevorgang zuverlässig, sauber und staubfrei erfolgt. Die Verladegarnituren werden in der Regel von integrierten Füllstandsensoren gesteuert. Explosionsgefahr, aggressive Medien oder die Verwendung von Vibratoren am Verladekegel fordern den Sensoren allerdings vieles ab.

Der Autor: Frank Rupp Technische Leitung, Mollet Füllstandtechnik

Prinzipiell gibt es zwei Arten von Verladegarnituren. Die einen werden für die offene Verladung von Schüttgütern auf Lkws, Waggons, Schiffen oder Halden eingesetzt. Hier kann es bei der Verladung von staubexplosionsgefährdeten Schüttgütern auch zu Situationen kommen, in denen sich der gesamte Sensor in Zone 20 befindet.
Die anderen Verladegarnituren sind zur geschlossenen Verladung von staubigem Schüttgut in Tankwagen oder in Waggons mit Einfüllöffnungen bestimmt. Hier werden kompakte Geräte benötigt, die den geringen Einbauraum optimal nutzen können. Außerdem werden an diesen Verladekegeln häufig Vibratoren verwendet, die auch die Sensoren stark erschüttern. Mollet Füllstandtechnik hat speziell für den Einsatz in Verladegarnituren Füllstandanzeiger entwickelt, die die ideale Lösung für diese Messaufgabe sind.
Verladeüberwachung in Zone 20
Große Schiffsverladesysteme für Schüttgüter haben eine Verladeleistung von bis zu 2000 m3/h und ermöglichen einen Höhenunterschied von bis zu 50 m. Zur Steuerung dieser Systeme sind in jedem Auslaufkopf drei Füllstandanzeiger erforderlich, die jeweils um 120° versetzt am Auslauftrichter montiert werden.
Die riesigen Staubschürzen am unteren Ende des Auslaufkopfs setzen auf das Verladegut auf und bilden somit quasi ein geschlossenes System. Das Verladegut strömt durch den Auslauftrichter und der dabei entstehende Staub wird durch leistungsstarke Entstaubungsfilter abgesaugt.
Sobald das aufgestaute Schüttgut den Drehflügel-Füllstandanzeiger erreicht und den Messflügel bedeckt, wird die Rotation gestoppt. Das dadurch entstehende Drehmoment schaltet zunächst ein Ausgangssignal und stoppt danach den Motor. Durch dieses Ausgangssignal wird die Verladegarnitur dazu veranlasst, ein Stück weiter nach oben zu fahren. Somit wird sichergestellt, dass der kontinuierliche Füllstrom nicht beeinträchtigt wird. Das Anheben des Auslaufkopfs befreit den Messflügel wieder vom Schüttgut und eine Feder zieht den Motor des Drehflügel-Füllstandanzeigers zurück in die Ausgangsposition. Der Motor läuft an und das Ausgangssignal wird zurückgesetzt. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis die gewünschte Ladehöhe erreicht ist und die Verladegarnitur eine neue Verladeposition anfährt.
Die kurzen Schaltintervalle sind eine Herausforderung für die eingesetzten Füllstandanzeiger. Die äußerst zuverlässigen und robusten Geräte der Serie DF21 sind hierfür gut geeignet. Hochwertige Bauelemente, gekapselte Kugellager, große Auswahl an Wellenabdichtungen und verschiedene Selbstdiagnosefunktionen sind nur einige Eigenschaften, die dafür sprechen. Hervorzuheben ist die besondere Atex-Zulassung für staubexplosionsgefährdete Bereiche. Der Steuerkopf des Drehflügelmelders befindet sich in dem Bereich, in dem der Staub über die Filteranlagen abgesaugt wird. Deshalb ist auch in diesem Anlagenteil Zone 20 anzusetzen. Der DF21 ist so ausgelegt, dass sowohl der Drehflügel als auch der Steuerkopf den Anforderungen nach Atex für Zone 20 entsprechen. Ein zusätzlich integrierter Thermoschalter verhindert darüber hinaus das Erhitzen der Gehäuseoberfläche über den zulässigen Wert, selbst wenn der Sensor komplett verschüttet werden sollte.
Verladeüberwachung in Zone 20/21
Die geschlossene Verladung von Schüttgütern in Tankwagen oder in Waggons mit Einfüllöffnungen erfolgt ebenfalls mit Verladegarnituren. Auch für diese Systeme hat Mollet die passenden Drehflügel-Füllstandanzeiger, um den Verladeprozess zu überwachen.
In diesen Systemen wird der Sensor ganz weit vorne am Auslauf montiert, sodass sich der Messflügel auf Höhe der Unterkante des Auslauftrichters befindet. Somit ist gewährleistet, dass, sobald der zu befüllende Lkw-Tank oder Waggon voll ist, das Schüttgut den Messflügel blockiert und der Verladevorgang an dieser Einfüllöffnung des Fahrzeugs gestoppt wird. In dieser Einbausituation befindet sich der Steuerkopf des Drehflügel-Füllstandanzeigers nur in Zone 21. Deshalb sind in diesem Fall für die Verladung von staubexplosionsgefährdeten Schüttgütern Messgeräte ausreichend, die über die Atex-Zulassung für Zone 20/21 verfügen.
In diesen Verladegarnituren werden häufig Vibratoren eingesetzt, die eine besondere Belastung für die verwendeten Sensoren darstellen. Für diesen Einsatz hat Mollet eine Vibrationsdämpfung entwickelt, die den Steuerkopf komplett metallisch vom Prozessanschluss entkoppelt und elastomer lagert. Somit ist die Funktionssicherheit des Sensors auch bei starken Vibrationen sichergestellt.
prozesstechnik-online.de/cav1111400

Füllstandanzeiger DF21 für Zone 20

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Auf den Punkt gebracht

Der Drehflügel-Füllstandanzeiger DF21 mit der Atex-Zulassung für die Zone 20 bietet den Konstrukteuren von Anlagen für das Schüttguthandling weitere Einsatzmöglichkeiten. Mit dieser Zulassung kann auch der Steuerkopf des Sensors in staubexplosionsgefährdeten Bereichen der Zone 20 betrieben werden, sodass sich das gesamte Gerät in dieser Zone befinden darf. Die dabei verwendete Zündschutzart „Schutz durch Gehäuse Ex tD“ beruht auf dem Einsatz staubdichter (IP 6X) Gehäuse zusammen mit der Begrenzung der Oberflächentemperatur des Sensors unter die Glimmtemperatur des auftretenden Staubes.
Dies wird durch einen zusätzlichen Temperaturschalter sichergestellt. Außerdem ist der DF21 ein Gerät mit sehr hohem Schutzniveau zur Verwendung in brennbaren Staubatmosphären. Das bedeutet, dass bei Normalbetrieb, vorhersehbaren oder seltenen Fehlern/Fehlfunktionen keine Zündgefahr besteht. Seltene Fehler sind zwei unabhängig vorhersagbare Fehler, die einzeln keine, aber in der Kombination eine Zündquelle darstellen.
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