ATEX-Kennzeichnung: Wie man Ex-Geräte auswählt[LEITFADEN + ARBEITSHEFT]


BildungATEX-Kennzeichnung: Wie man Ex-Geräte auswählt[LEITFADEN + ARBEITSHEFT]
Grażyna Zawada
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Das Problem, Ex-Kennzeichnungen auf explosionsgeschützten Geräten zu verstehen, ist groß. Das zeigen nicht nur die täglichen Interaktionen mit Kunden, sondern auch die Tatsache, dass unser Leitfaden, der dieses Thema erklärt, bereits 10.000 Mal heruntergeladen wurde. Heute haben wir einen Leitfaden zu diesem Thema mit Aufgaben erstellt, die dir die nötigen Grundlagen für die richtige Auswahl und den Betrieb von Ex-Geräten geben. Das wird dich vor kostspieligen und vor allem gefährlichen Fehlern bewahren.

HINWEIS: Bevor wir zum Hauptteil des Artikels kommen, wollen wir ein paar Begriffe klären:

KonzeptBedeutung
Ex / explosionsgeschützte GeräteAlle Geräte oder Komponenten, die für den Betrieb in einem explosionsgefährdeten Bereich ausgelegt sind.
Ex-KennzeichnungEine Reihe von Symbolen auf dem Typenschild, in der Konformitätserklärung und in der Baumusterprüfbescheinigung (falls erforderlich), die über den möglichen Aufstellungsort des Geräts, die Sicherheitsvorkehrungen zur Verringerung des Risikos der Entzündung einer explosionsfähigen Atmosphäre und die Bedingungen für die Verwendung des Geräts informieren.
ATEX-ZertifikatDer umgangssprachliche Begriff für eine Baumusterprüfbescheinigung, d.h. ein Dokument, das ein positives Ergebnis einer Konformitätsbewertung von Geräten bestätigt, die von einer benannten Stelle unter Beteiligung einer benannten Stelle durchgeführt wurde.

HINWEIS: Nicht jedes Gerät, das für explosionsgefährdete Bereiche bestimmt ist, muss eine ATEX-Bescheinigung haben (offiziell als Baumusterprüfbescheinigung bekannt). Eine Erklärung dazu findest du im Artikel: Müssen alle Ex-Geräte ATEX-zertifiziert sein?

Hersteller von Geräten für explosionsgefährdete Bereiche müssen die Anforderungen der ATEX-Richtlinie (2014/34/EU) erfüllen, deren Bestimmungen durch die Verordnung des Entwicklungsministers vom 6. Juni 2016 über die Anforderungen an Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen (GBl. 2016 Nr. 817) in unsere Gesetzgebung aufgenommen wurden. Diese Verordnung beinhaltet unter anderem die Verpflichtung, besondere Kennzeichnungen auf den Typenschildern, in der Konformitätserklärung und in der Baumusterprüfbescheinigung (falls ausgestellt) anzubringen, die als Ex-Kennzeichnung bezeichnet werden.

Ein Beispiel für eine Ex-Kennzeichnung mit einer Erklärung der verschiedenen Bezeichnungen:

Ex ATEX Typenschild
  1. Ausrüstungsgruppe
  2. Kategorie der Ausrüstung
  3. Bestätigung, dass das Gerät explosionssicher konstruiert ist
  4. Art des Explosionsschutzes
  5. Explosionsuntergruppe von Stäuben/Gasen/Dämpfen, für die das Gerät bestimmt ist
  6. Temperaturklasse (Gase und Dämpfe) und/oder maximale Oberflächentemperatur (Staub)
  7. Schutzniveau der Ausrüstung (EPL)

Ex-Kennzeichnung: Die Bedeutung hinter den Symbolen

Die einzelnen Elemente, aus denen die explosionssichere Kennzeichnung von Geräten besteht, können in zwei Gruppen unterteilt werden:

  1. Symbole, die für die richtige Auswahl von Geräten für den Betrieb in einem gefährlichen Bereich erforderlich sind; sie geben an, unter welchen Bedingungen die Geräte eingesetzt werden können
  2. Symbol, das darüber informiert, welche Sicherheitsvorkehrungen in der Ausrüstung getroffen wurden, um Zündquellen zu beseitigen; hat oft Auswirkungen auf die Kosten für den Kauf, die Installation und den Betrieb der Ausrüstung

Dieser Artikel soll dir dabei helfen, Geräte für den Betrieb in einem bestimmten Gefahrenbereich (Punkt 1) auf sichere Weise und damit unter Einhaltung der geltenden Vorschriften auszuwählen. Da die Erklärung der Abhängigkeiten und Konsequenzen des zweiten Punktes ein umfangreiches Thema ist, werden wir es in einem separaten Artikel beschreiben.

Beispiele für Ex-Kennzeichnung

Nachfolgend siehst du ein Beispiel für die explosionssichere Kennzeichnung der HARDO OptiLine-Leuchte. Diese Leuchte kann in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden, die sowohl durch brennbare Gase und Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten als auch durch brennbare Stäube entstehen. Aus diesem Grund haben wir die Bezeichnungen in zwei Zeilen dargestellt – getrennt für Gase und Dämpfe und getrennt für Stäube.

[DUSTS]II 2D Ex tb IIIC T70°C Db
[GASE/DAMPF]II 3G Ex ec IIC T4 Gc

Worauf ist bei der Auswahl von Ausrüstung für einen Gefahrenbereich zu achten?

Im Folgenden findest du Tabellen mit Erklärungen zu den einzelnen Elementen der explosionsgeschützten Kennzeichnung. Die grüne Farbe zeigt an , dass sich ein bestimmter Wert aus der oben genannten Kennzeichnung ergibt, die du auf dem Typenschild, der Konformitätserklärung und in der Baumusterprüfbescheinigung (gemeinhin als ATEX-Bescheinigung bezeichnet) findest. Wie bereits erwähnt, geben diese Kennzeichnungen Aufschluss über die Bedingungen, unter denen ein bestimmtes Gerät sicher verwendet werden kann. Sie sind daher entscheidend für die richtige Auswahl eines Ex-Geräts im Hinblick auf die Sicherheit und die Einhaltung der Vorschriften. Auf sie werden wir uns im folgenden Abschnitt konzentrieren.

Ausrüstungsgruppe

IAusrüstung für den Einsatz in unterirdischen Bergwerken
IIAusrüstung für den Einsatz in Nicht-Bergbauanlagen

Kategorie Ausrüstung

Je nachdem, ob es sich um ein Gerät handelt, das in einem Bergbaubetrieb oder in einem Nicht-Bergbaubetrieb eingesetzt wird (siehe Gerätegruppen oben), werden die Geräte verschiedenen Kategorien zugeordnet. Diese geben an, unter welchen Bedingungen (Gruppe I) oder in welcher Explosionsgefahrenzone (Gruppe II) die Geräte eingesetzt werden können.

Kategorien für die Ausrüstungsgruppe I

M1Bergbauanlagen: Geräte, die auch bei seltenen Fehlern funktionieren können. Das erforderliche Schutzniveau wird im Falle von zwei unabhängigen Ausfällen gewährleistet
M2Bergbauanlagen: Zündquellen, die mit diesem Gerät verbunden sind, dürfen auch unter schwersten Betriebsbedingungen nicht aktiv werden, insbesondere nicht bei unvorsichtiger Handhabung und wechselnden Umgebungsbedingungen. Das Gerät schaltet sich ab, wenn eine explosive Atmosphäre entsteht

Kategorien für Ausrüstung Gruppe II

In welche Kategorie ein Hersteller ein Gerät einordnen kann, hängt von dem Sicherheitsniveau ab, das das Gerät garantiert.

Die Geräte können für den Betrieb in Gas- und/oder Staubzonen ausgelegt sein. Daher werden in der Bezeichnung auf dem Typenschild neben der Kategorie des Geräts die Buchstaben D und/oder G hinzugefügt, wobei:

  • D – Staubatmosphäre
  • G – Gas (oder brennbarer Dampf)
1GGeräte für die Zonen 0, 1 und 2, die durch Gase oder Dämpfe erzeugt werden. Sicherheitsniveau. Das Gerät verursacht auch bei gelegentlichen Fehlfunktionen keine wirksamen Zündquellen.
1DGeräte für die Zonen 20, 21 und 22, die durch Staub erzeugt werden.
2GArbeitsmittel für die Zonen 1 und 2, die durch Gase oder Dämpfe erzeugt werdenHohes Maß an Sicherheit. Das Gerät verursacht auch bei einer zu erwartenden Störung keine wirksamen Zündquellen.
2DBetriebsmittel für die Zonen 21 und 22 durch Stäube erzeugt werden;
3GGeräte für die Zone 2, die durch Gase oder Dämpfe erzeugt werdenNormal poziom bezpieczeństwa. Die Geräte verursachen bei normalem Betrieb keine wirksamen Zündquellen.
3DBetriebsmittel für Zone 22, die durch pyły&nbspStäube erzeugt werden;

HINWEIS 1: In manchen Fällen können die Geräte an verschiedenen Stellen unterschiedliche Kategorien haben, z. B. eine im Innenraum und eine im Außenbereich. Ein Beispiel wäre ein Ventilator, der im Inneren eine 2D-Kategorie hat (das bedeutet, dass es im Kanal eine Zone 22 oder 21 geben kann), während er außen eine 3D-Kategorie hat (er kann in Zone 22 installiert sein). Folglich sieht die Bezeichnung eines solchen Ventilators wie folgt aus: 2/3D.

ANMERKUNG 2: In eigensicheren Stromkreisen kann es vorkommen, dass wir es mit einem sogenannten zugehörigen Gerät (eigensichere Barriere oder Trennvorrichtung) zu tun haben. Das bedeutet, dass dieses Gerät so konstruiert ist, dass es mit einem eigensicheren Gerät zusammenarbeitet, das in einem explosionsgefährdeten Bereich installiert ist, und sich selbst, je nach Konstruktion, in einer anderen Zone oder in einem sicheren Raum befinden kann.

Die Kennzeichnung der Zusatzeinrichtung enthält die Kategorie und die Schutzart der Einrichtung, mit der sie zusammenarbeiten kann. Dabei steht die Kategorie in runden Klammern und die Schutzart in eckigen Klammern (siehe Tabelle unten). Wenn die begleitende Vorrichtung für Folgendes bestimmt ist:

  1. Installation außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs, werden nur die Kategorie und die Schutzart des Geräts, mit der es betrieben werden kann (in Klammern), in der Kennzeichnung angegeben.
  2. Installation in einem explosionsgefährdeten Bereich – dann wird in der Kennzeichnung zusätzlich zur Kategorie und Schutzart des Geräts, mit dem es zusammenarbeiten kann (Punkt 1 oben), seine eigene Kategorie und Schutzart außerhalb der Klammern gesetzt

Beispiel einer Ex-Kennzeichnung für den Anschluss eines zugehörigen Ex-Geräts für eigensichere Stromkreise

Zone 0 Zone 1 Sichere Zone
II 1GEx ia IIC T4 Ga
Kennzeichnung eines eigensicheren Betriebsmittels
II(1)G [Ex ia Ga] IIC
Kennzeichnung eines zugehörigen Betriebsmittels
II 1GEx ia IIC T4 Ga
Kennzeichnung eines eigensicheren Betriebsmittels
II 2(1)G Ex d[ia Ga] IIC T4 Gb
Kennzeichnung eines zugehörigen Betriebsmittels

Visuelles Beispiel 1

Beispiel einer Ex-Kennzeichnung für den Anschluss eines zugehörigen Ex-Geräts für eigensichere Stromkreise 1

Visuelles Beispiel 2

Beispiel einer Ex-Kennzeichnung für den Anschluss eines zugehörigen Ex-Geräts für eigensichere Stromkreise 2

Beispiele für Ausrüstungskategorien:

Benennung Erläuterung Wo zu verwenden
Ex II 1 D Geräte der Gruppe II zur Verwendung außerhalb von Bergwerken, Kategorie 1 Staub Installation in Zone 20
Ex II (1) G D Geräte der Gruppe II, zugehörige Geräte, zur Verwendung mit Staub- und Gasgeräten der Kategorie 1 Montage außerhalb von Ex-Zonen, funktioniert mit Geräten, die in Zone 0 oder 20 montiert sind
Ex II 2 (1) G Gerät der Gruppe II, zugehörige Gerätekategorie 2, zur Verwendung mit einem Gasgerät der Kategorie 1 Montiert in Zone 1, arbeitet mit einem in Zone 0 montierten Gerät zusammen (z. B. kooperierendes Gerät, das in Zone 1 montiert ist)
Ex II (2) G (1) G Gerät der Gruppe II, zugehörige Ausrüstung, zur Verwendung mit Gasgeräten der Kategorie 1 und der Kategorie 2 Montage außerhalb der Ex-Zone, funktioniert mit in Zone 1 montiertem Gerät und in Zone 0 montiertem Gerät
II 1/2 G Geräte der Gruppe II, Teil der Gerätekategorie 1, Teil der Kategorie 2 Gas Montage an Zonengrenzen, ein Teil des Geräts arbeitet in Zone 0, ein Teil in Zone 1 (z. B. Sensor in der Tankwand zwischen Zone 0 und 1 montiert)
II 3/3 D Gruppe II, Kategorie 3 Gerät innerhalb und außerhalb des Geräts Montage an Zonengrenzen, innerhalb des Geräts Zone 22, außerhalb von Zone 22 (z. B. Ventilator mit Zone 22 innen, montiert in Zone 22)
II 2/- G Gruppe II, Kategorie 2 Gerät innen Montage an Zonengrenzen, innerhalb des Gerätes Zone 1, außerhalb keine Ex-Zone (z.B. Ventilator mit Zone 1 innen außerhalb der Ex-Zone montiert)
II -/3 D Gruppe II, Kategorie 3 Gerät im Freien Geräte mit nicht explosionsfähiger Atmosphäre, Installation in Zone 22 (z. B. Ventilator, Schalter für nicht explosionsfähige Atmosphäre, der in Zone 22 montiert ist)
II 3 G
II 2 D
Geräte der Gruppe II, Kategorie 3 Gas und Kategorie 2 Staub Installation in Zone 2 oder Zone 21
GD Schutzsystem für den Einsatz in Gas-/Dampf-/Staubatmosphären Installation in Zone 0, 1, 2 oder in den Zonen 20, 21, 22

Wie bestimmt man die erforderliche Kategorie der Ausrüstung?

Um zu wissen, in welche Kategorie das Gerät gehört, musst du prüfen, in welcher Explosionsgefahrenzone es betrieben wird.

Gemäß der ATEX-Benutzerrichtlinie (1999/92/EG) sollten elektrische und nichtelektrische Geräte mit einer geeigneten Kategorie in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die je nach Art der Gefahrenzone ausgewählt wird:

– in Zone 0, nur Gerätekategorie 1G

– in Zone 0, nur Gerätekategorie 1G lub 2G

– in Zone 2, Gerätekategorie 1G, 2G oder 3G

– in Zone 20, nur Ausrüstungskategorie 1D

w strefie 21, Ausrüstungskategorie 1D oder 2D

w strefie 22, Ausrüstungskategorie 1D, 2D oder 3D

Die Zonen werden auf der Grundlage der geltenden nationalen Normen und unter Berücksichtigung der folgenden Aspekte festgelegt:

  1. Für Gaszonen
  • Stoffeigenschaften
  • mögliche Emissionsquellen, die eine explosive Atmosphäre verursachen können
  • Grad der Emission (kontinuierlich, erste oder zweite)
  • Geschwindigkeit des Luftstroms über der Emissionsquelle
  • Verdünnungsgrad
  • dostępność/niezawodność wentylacji
  • przeszkody fizyczne
  1. Für Staubzonen
  • Stoffeigenschaften
  • mögliche Emissionsquellen, die eine explosive Atmosphäre verursachen können
  • Größe der Staubpartikel (Granularität)
  • spezifische Dichte des Staubes
  • Feuchtigkeit des Staubs
  • Druck in der Anlage, die den Staub enthält
  • Lage und Größe der Öffnung, durch die die Emission erfolgt
  • Emissionseffizienz
  • Vorhandensein einer Abluftanlage
  • alle mechanischen Hindernisse
  • angewandte Reinigungsverfahren (Wirksamkeit der Reinigung)

Die Klassifizierung dient dazu, die Bereiche innerhalb der Anlage zu kennzeichnen, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann. Je nach Zeitpunkt oder Häufigkeit ihres Auftretens können wir die folgenden Zonen bezeichnen:

ZONE 0Explosive Atmosphäre ist ständig, häufig oder über lange Zeiträume vorhanden
ZONE 20
ZONE 1Explosive Atmosphäre kann manchmal während des normalen Betriebs auftreten
ZONE 21
ZONE 2Explosionsfähige Atmosphäre tritt während des normalen Betriebs nicht auf und hält während eines Ereignisses kurzzeitig an
ZONE 22

Die Einteilung der explosionsgefährdeten Bereiche ist in der Explosionsrisikobewertung oder den Dokumenten zur Explosionsrisikobewertung zu finden. Gemäß der ATEX-USER-Richtlinie (1999/92/EG) ist der Arbeitgeber verpflichtet, eine Explosionsrisikobewertung zusammen mit der Ausweisung von Explosionsgefahrenzonen zu erstellen. In der Praxis wird diese Aufgabe oft an externe Fachfirmen ausgelagert. Als WOLFF GRUPPE haben wir in über 30 Jahren auf dem Markt mehrere hundert Explosionsrisikobewertungen für Industrieanlagen aus allen wichtigen Branchen durchgeführt.

Explosionsuntergruppe für Gase und Dämpfe entzündbarer Flüssigkeiten

Brennbare Gase und Dämpfe von brennbaren Flüssigkeiten werden den Explosionsuntergruppen IIA, IIB und IIC zugeordnet. Sie werden unter anderem durch die Prüfung der Maximalen Experimentellen Sicherheitslücke (MESG) oder des Mindestzündstroms (MIC) bestimmt.

MESG-GrenzwerteUntergruppe Explosion
≥ 0,9 mmIIA
0,5 mm < MESG < 0,9 mmIIB
≤ 0,5 mmIIC
MESG-GrenzwerteUntergruppe Explosion
> 0.8IIA
0,45 ≤ MIC ≤ 0,8IIB
< 0.45IIC

Wie bestimmt man die Explosivitätsuntergruppe für Gase und Flüssigkeitsdämpfe?

Für Gase und Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten findet sich die Untergruppe Explosivität in EN ISO/IEC 80079-20-1 Explosive Atmosphären. Teil 20-1: Materialeigenschaften für die Klassifizierung von Gasen und Dämpfen. Prüfverfahren und tabellarische Daten. Sie enthält eine Tabelle mit Ergebnissen für mehr als zweihundert Stoffe. Bei Bedarf kannst du dich auch an uns wenden, um auf unsere Datenbanken zuzugreifen.

Wenn das nicht funktioniert, musst du die Explosionsuntergruppe gemäß der Norm bestimmen:

  1. Führe einen Labortest des Mindestbrandstroms (MIC) durch.
  2. Führe einen Labortest des Maximalen Experimentellen Sicherheitsabstands (MESG) durch, auch bekannt als der Mindestlöschabstand.
  3. Bestimme die Untergruppe anhand der Ähnlichkeit der chemischen Struktur (sogenannte vorläufige Klassifizierung).

In der Regel reicht es aus, nur einen der Parameter zu bestimmen (meistens ist es die MIC), um die Explosivitätsuntergruppe zu bestimmen. Nur wenn das Ergebnis grenzwertig ist, sollte es durch die Bestimmung des zweiten Parameters bestätigt werden.

Wie wählt man Geräte für einen Gefahrenbereich aus, der durch Gase und Dämpfe einer bestimmten explosiven Untergruppe entsteht?

IIAGeräte mit der Bezeichnung IIA dürfen nur in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die durch Gase und Dämpfe der Untergruppe IIA entstehen.
IIBGeräte mit der Kennzeichnung IIB können in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die durch Gase und Dämpfe der Untergruppen IIA und IIB entstehen.
IICGeräte mit der Bezeichnung IIC können in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die durch Gase und Dämpfe der Untergruppen IIA, IIB und IIC verursacht werden.

*MESG – Maximum Experimental Safe Gap – tzw. szczelina gasząca. die so genannte Löschlücke. Ein Wert (in Millimetern), der unter Laborbedingungen für Gase und Dämpfe ermittelt wird.
**MIC – Minimum Ignition Current – der Mindeststrom in einem Stromkreis, der ein stöchiometrisches Gas- oder Dampfgemisch zünden kann. MIC ist definiert als das Verhältnis des Zündstroms einer Substanz zum Zündstrom eines Methan-Luft-Gemischs.

Untergruppe Explosivität für Stäube

Brennbare Stäube werden den Explosionsuntergruppen IIIA, IIIB und IIIC zugeordnet.

Untergruppe ExplosionBeschreibung
IIA
Agglomerat aus flüchtigen, brennbaren Fasern
Faserhaltige Feststoffpartikel mit einer Nenngröße von mehr als 500μm, die sich unter ihrem eigenen Gewicht absetzen, aber in der Luft schweben bleiben können (z. B. Kunstseide, Baumwolle, Jute, Hanf, Kakaofasern).
IIB
Nicht leitfähiger Staub
Brennbare Stäube mit einem elektrischen Widerstand von mehr als103 ꭥ*m
IIC
Leitfähiger Staub
Brennbare Stäube mit einem elektrischen Widerstand von nicht mehr als103 ꭥ*m

Wie bestimmt man die Explosivitätsuntergruppe für Stäube und Fasern?

Bei Stäuben hängt die Untergruppe der Explosivität von der Form und Größe der Staubpartikel (flüchtige brennbare Fasern – Untergruppe IIIA) und vom elektrischen Widerstand (IIIB – nicht leitfähige Stäube oder IIIC – leitfähige Stäube) ab. Diese Parameter werden nach den geltenden nationalen Normen bestimmt.

Wie wähle ich Ausrüstung für einen Gefahrenbereich mit brennbarem Staub aus?

IIIAGeräte mit der Kennzeichnung IIIA dürfen nur in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die durch Stäube der Untergruppe IIIA entstehen.
IIIBGeräte mit der Kennzeichnung IIIB können in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die durch Stäube der Untergruppen IIIA und IIIB gebildet werden.
IIICGeräte mit der Kennzeichnung IIIC können in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, die durch Stäube der Untergruppen IIIA, IIIB, IIIC entstehen.
Auswahl der Geräte nach der Explosionsgruppe

Oberflächentemperatur der Ausrüstung als potenzielle Zündquelle

Bei den meisten Zündquellen, die in der Ausrüstung auftreten können, verringert die Verwendung von Schutzvorrichtungen das Risiko des Auftretens von Zündquellen. Bei der Temperatur ist das jedoch anders. Der verwendete Schutz beseitigt sie nicht vollständig, sondern begrenzt sie nur auf ein bestimmtes Maß. Welches Niveau?

Die nächste Stelle der Explosionsschutzkennzeichnung informiert darüber. Für Staub gibt der Hersteller einen bestimmten Wert für die maximale Oberflächentemperatur an, während für Gase und Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten die Temperaturklasse angegeben wird, der die Oberflächentemperatur des Geräts zugeordnet ist.

Temperaturklasse (Gase und Dämpfe)

Die Temperaturklasse des Geräts wird von seinem Hersteller festgelegt. Sie ist die maximale Temperatur, die unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen (z. B. höchste Umgebungstemperatur, höchste Belastung des Geräts) an der Geräteoberfläche auftreten kann. Wenn das Gerät unter verschiedenen Betriebsbedingungen unterschiedliche Oberflächentemperaturen erreichen kann, kann der Hersteller auf dem Typenschild verschiedene Temperaturklassen angeben, was jedoch genauer spezifiziert werden muss.

Bei der Auswahl von Geräten für den Betrieb in einem bestimmten Gefahrenbereich müssen wir ihre Temperaturklasse mit der Temperaturklasse des Gases und/oder Dampfes vergleichen, das in diesem Bereich eine explosive Atmosphäre erzeugen kann. Die Temperaturklasse des Gases oder Dampfes hängt wiederum von seiner Selbstentzündungstemperatur ab. Mit anderen Worten: Wir müssen das Gerät so auswählen, dass die Temperatur an seiner Oberfläche, ausgedrückt durch seine Temperaturklasse, die Selbstentzündungstemperatur des Stoffes, mit dem das Gerät in Kontakt kommen kann, nicht überschreitet.

Auswahl des Geräts nach der Temperaturklasse

Maximale Oberflächentemperatur (Staub)

Bei der maximalen Oberflächentemperatur der Geräte, die Staub verarbeiten, sieht die Situation etwas anders aus. In diesem Fall sollte die zulässige Temperatur für die Geräte nach der folgenden Tabelle berechnet werden.

T…oCUm zu prüfen, ob ein Gerät in einem Gefahrenbereich, der durch einen bestimmten brennbaren Staub entsteht, sicher betrieben werden kann, ist es notwendig, einfache Berechnungen der zulässigen Temperatur seiner Oberfläche durchzuführen. Dabei müssen die entsprechenden Sicherheitsmargen berücksichtigt werden.

Entzündungstemperatur der Staubwolke
Die Temperatur von senkrechten beheizten Flächen (mit einem Neigungswinkel von mehr als 60°) darf 2/3 des Wertes der Mindestzündtemperatur der Staubwolke nicht überschreiten.
Tclsicher = 2/3 – Tcl

Staubschicht-Zündtemperatur
Die maximal zulässige Temperatur von horizontalen Geräteoberflächen, auf denen sich eine Staubschicht bilden kann, wird unter Berücksichtigung der Dicke dieser Schicht bestimmt. Diese Temperatur für Geräte, die mit einer Staubschicht von 5 mm oder weniger bedeckt sind, sollte einen Wert nicht überschreiten, der 75°C niedriger ist als die Mindestzündtemperatur dieser Staubschicht.

T5 mm sicher =T5mm – 75°C
Aus Sicherheitsgründen wird meist davon ausgegangen, dass die maximale Oberflächentemperatur des Geräts niedriger sein muss als der kleinere der berechneten Werte. Andernfalls entspricht das betreffende Gerät nicht deinen Anforderungen.

Wie bestimmst du die Temperatur der Staubwolke Tcl und die Temperatur der StaubschichtT5mm?

Beide Werte werden in benannten Labors durch die Untersuchung eines bestimmten Staubs aus dem Bereich deiner Einrichtung ermittelt. Dazu musst du eine Probe aus dem Bereich nehmen, in dem der Staub voraussichtlich die anspruchsvollsten Entflammbarkeits- und Explosivitätsparameter aufweist (neben der Prüfung der Zündtemperatur werden meist noch eine Reihe anderer Parameter geprüft, z. B. untere Explosionsgrenze, Mindestzündenergie, maximaler Explosionsdruck oder Kst).

Wenn deine Anlage über ein Explosionsschutzdokument (EPD) verfügt, das auf der Grundlage einer Gefährdungsermittlung und Risikobeurteilung (HIRA) erstellt wurde, dann sollten beide Temperaturen dort zu finden sein. Du kannst auch Daten aus der Literatur heranziehen, allerdings ist diese Lösung mit einer (manchmal erheblichen) Ungenauigkeit behaftet.

Solltest du Probleme haben, diese Werte zu finden, kontaktiere uns bitte. Wir haben eine umfangreiche Datenbank mit Parametern von brennbarem Staub, die wir dir kostenlos zur Verfügung stellen. Wir können auch kommerzielle Tests im Labor in deinem Namen durchführen. Letzteres ist die beste Lösung, da es sich bei den genannten Parametern nicht um physikalische Konstanten handelt und ihre Werte von verschiedenen Faktoren abhängen, z. B. von der Feinheit der Partikel des getesteten Staubs, seinem Feuchtigkeitsgehalt oder dem Gehalt an Beimischungen.

Deshalb kann Staub an verschiedenen Stellen einer Anlage unterschiedliche brennbare und explosive Eigenschaften haben. Im Extremfall kann derselbe Staub an einer Stelle der Anlage chemisch unbedenklich sein (z. B. hoher Feuchtigkeitsgehalt), während Staub an einer anderen Stelle ein hohes Explosionsrisiko darstellen kann (z. B. Staub aus einem Trockner oder einer Mühle). Im Folgenden findest du ein Beispiel für die Parameter von Holzstaub in verschiedenen Teilen der Anlage:

StaubprobenentnahmestelleUntere Explosionsgrenze (UEG) [g/m3]Mindestzündenergie (MIE) [mJ]Entzündungstemperatur der Staubwolke
Tcl[oC]
Entzündungstemperatur der Staubschicht
T5mm.[oC]
Maximaler Explosionsdruck
Pmax [bar]
Geschwindigkeit des Druckanstiegs
Kst [bar*m/s]
Przesiewacz301734303308.557.2
Szlifierki30554303209.591.1
Przesyp301204303308.658.5

Aus diesem Grund sollten wir überlegen, wo diese Parameter am höchsten sind, d.h. wo in unserer Anlage der Staub am feinsten und trockensten ist, und dort Proben nehmen. Meistens empfehlen wir, eine Probe aus den Staubabscheidern zu nehmen. Die Staubmenge, die für einen vollständigen Test benötigt wird, beträgt etwa 3,5 kg.

Praktische Übungen

Aufgabe 1

Du bist auf der Suche nach einer Leuchte, die in einer chemischen Industrieanlage eingesetzt werden soll. Sie wird in der Explosionsgefahrenzone 2 betrieben, die durch Wasserstoff verursacht wird. Du weißt, dass dieses Gas zur Explosionsuntergruppe IIC und zur Temperaturklasse T1 gehört. Welches Gerät kann in diesen explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden?

Welche Leuchte(n) ist/sind geeignet?

Leuchte 1Leuchte 2Leuchte 3
II 2 D Ex tb IIIC T70°C Db
II 3 G Ex ec IIC T4 Gc
II 3 D Ex tc IIIC T70°C Dc
II 2 G Ex eb IIC T2 Gb
II 3 D Ex tc IIIC T170°C Dc
II 3 G Ex ec IIA T1 Gc

Antwort:

Da wir es mit gasförmigen explosionsfähigen Atmosphären zu tun haben, konzentrieren wir uns nur auf die zweite Zeile der Bezeichnung (die sich auf Gase und Flüssigkeitsdämpfe bezieht). Wir wissen, dass die Mindestanforderungen, die das Gerät erfüllen muss, den Betrieb unter den folgenden Bedingungen erlauben:

  • gasförmige explosive Atmosphäre,
  • Zone 2
  • Explosionsuntergruppe IIC
  • Temperaturklasse T1
  • Eine ATEX-Baumusterprüfbescheinigung ist nicht erforderlich (Zone 2)

Leuchte 1

II 3 G Ex ec IIC T4 Gc

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
3 Gdas Gerät kann in explosionsgefährdeten Zone 2 verursacht durch das Vorhandensein von Gasen oder Flüssigkeitsdämpfen
IICDie Vorrichtung kann mit allen Explosionsuntergruppen von Gasen und Flüssigkeitsdämpfen (IIA, IIB und IIC)
T4die Vorrichtung kann mit Gasen und Flüssigkeitsdämpfen der folgenden Temperaturklassen arbeiten: T1, T1, T2, T3 und T4
Fazit: Die Vorrichtung kann unter den festgelegten Bedingungen funktionieren.

Spielplan 2

II 2 G Ex eb IIC T2 Gb

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
2 GDas Gerät kann in der explosionsgefährdeten Zone 1 und Zone 2 verursacht durch das Vorhandensein von Gasen oder Flüssigkeitsdämpfen
IICDie Vorrichtung kann mit allen Explosionsuntergruppen von Gasen und Flüssigkeitsdämpfen (IIA, IIB und IIC)
T2das Gerät kann mit Gasen und Flüssigkeitsdämpfen der folgenden Temperaturklassen arbeiten: T1, und T2
Fazit: Die Vorrichtung kann unter den festgelegten Bedingungen funktionieren.

Spielplan 3

II 3 G Ex ec IIA T1 Gc

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
3 Gdas Gerät kann in explosionsgefährdeten Zone 2 verursacht durch das Vorhandensein von Gasen oder Flüssigkeitsdämpfen
IIAkann das Gerät nur mit Stoffen aus der IIA Untergruppe der Explosivität von Gasen und Dämpfen
T1die Vorrichtung kann mit Gasen und Flüssigkeitsdämpfen arbeiten mit T1 Temperaturklasse arbeiten:
Fazit: Das Gerät kann unter den eingestellten Bedingungen nicht funktionieren.

Aufgabe 2

Die Situation ist die gleiche wie in Aufgabe 1, mit dem Unterschied, dass neben Wasserstoff auch Schwefelwasserstoff im Arbeitsbereich des Geräts auftreten kann. Die Parameter der beiden Gase findest du in der Tabelle unten. Zur Erinnerung: Es handelt sich um eine explosionsgefährdete Zone 2 und um eine Industrieanlage, die kein Bergwerk ist.

Untergruppe Explosivität Temperaturklasse
WasserstoffIICT1
SchwefelwasserstoffIIBT3

Welche Leuchte(n) ist/sind geeignet?

Spielplan 1Spielplan 2Spielplan 3
II 2 D Ex tb IIIC T70°C Db
II 3 G Ex ec IIC T4 Gc
II 3 D Ex tc IIIC T70°C Dc
II 2 G Ex eb IIC T2 Gb
II 3 D Ex tc IIIC T70°C Dc
II 3 G Ex ec IIA T1 Gc

Antwort:

Da wir es mit einer gasförmigen explosiven Atmosphäre zu tun haben, konzentrieren wir uns nur auf die zweite Zeile der Kennzeichnung, da sie sich auf Gase und Flüssigkeitsdämpfe bezieht. Dieses Mal haben wir es mit zwei Gasen zu tun, und um ein Gerät auszuwählen, müssen wir die anspruchsvollsten Parameter auswählen. Wenn wir also die beschriebene Situation analysieren, wissen wir, dass die Mindestanforderungen, die das Gerät erfüllen sollte, den Betrieb unter den folgenden Bedingungen ermöglichen müssen:

  • gasförmige explosive Atmosphäre,
  • Zone 2
  • Explosionsuntergruppe IIC (Wasserstoff)
  • Temperaturklasse T3 (Schwefelwasserstoff)
  • Eine ATEX-Baumusterprüfbescheinigung ist nicht erforderlich (Zone 2)

Spielplan 1

II 3 G Ex ec IIC T4 Gc

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
3 Gdas Gerät kann in explosionsgefährdeten Zone 2 verursacht durch das Vorhandensein von Gasen oder Flüssigkeitsdämpfen
IICdie Vorrichtung kann mit allen Explosionsuntergruppen von Gasen und Flüssigkeitsdämpfen (IIA, IIB und IIC)
T4das Gerät kann mit Gasen und Flüssigkeitsdämpfen der folgenden Temperaturklassen arbeiten: T1, T2, T3 und T4
Fazit: Die Vorrichtung kann unter den festgelegten Bedingungen funktionieren.

Spielplan 2

II 2 G Ex eb IIC T2 Gb

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
2 GDas Gerät kann in der explosionsgefährdeten Zone 1 und Zone 2 verursacht durch das Vorhandensein von Gasen oder Flüssigkeitsdämpfen
IICdie Vorrichtung kann mit allen Explosionsuntergruppen von Gasen und Flüssigkeitsdämpfen (IIA, IIB und IIC)
T2Das Gerät kann mit Gasen und Flüssigkeitsdämpfen der folgenden Temperaturklassen arbeiten: T1, und T2, aber sie kann nicht für T3, T4, T5 und T6 verwendet werden.
Fazit: Das Gerät kann unter den eingestellten Bedingungen nicht funktionieren.

Spielplan 3

II 3 G Ex ec IIA T1 Gc

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
3 Gdas Gerät kann in explosionsgefährdeten Zone 2 verursacht durch das Vorhandensein von Gasen oder Flüssigkeitsdämpfen
IIAkann das Gerät nur mit Stoffen aus der IIA Explosivitätsuntergruppe der Gase und Dämpfe (sie kann nicht mit IIB und IIC arbeiten)
T1Das Gerät kann mit T1-Gasen und Flüssigkeitsdämpfen arbeiten, aber sie kann nicht für T2, T3, T4, T5 und T6 verwendet werden.
Fazit: Das Gerät kann unter den eingestellten Bedingungen nicht funktionieren.



Aufgabe 3

Du möchtest eine Beleuchtungsanlage für einen Betrieb in der Lebensmittelindustrie auswählen. Die Leuchte wird in einem Raum betrieben, in dem aufgrund von Mehl- und Zuckerstaub eine Explosionsgefahr bestehen kann. Du hast die Explosionsfähigkeit dieser Stäube getestet. Im Folgenden findest du einen Auszug aus diesen Tests:

Entzündungstemperatur der Staubschicht [5mm]Entzündungstemperatur der StaubwolkeExplosivität
Untergruppe
Mehl460°C390°CIIIB
Zucker430°C310°CIIIB

Welche Leuchte(n) ist/sind geeignet?

Spielplan 1Spielplan 2Spielplan 3
II 2 D Ex tb IIIC T70°C Db
II 3 G Ex ec IIC T4 Gc
II 3 D Ex tc IIIA T70°C Dc
II 2 G Ex eb IIC T2 Gb
II 3 D Ex tc IIIB T230°C Dc
II 3 G Ex ec IIA T1 Gc

Antwort:

Da wir es mit einer staubexplosiven Atmosphäre zu tun haben, konzentrieren wir uns nur auf die erste Zeile der Kennzeichnung. Wenn wir die Situation analysieren, wissen wir, dass die Mindestanforderungen, die das Gerät erfüllen sollte, den Betrieb unter folgenden Bedingungen ermöglichen müssen:

  • staubexplosive Atmosphäre
  • Zone 22
  • Explosionsuntergruppe IIB
  • Die maximale Oberflächentemperatur des Geräts sollte weniger als 207°C betragen.
  • Eine ATEX-Baumusterprüfbescheinigung ist nicht erforderlich (Zone 22)

ERLÄUTERUNG: Um die maximale Oberflächentemperatur des Geräts zu berechnen, haben wir den niedrigeren Wert der Zündtemperatur der Staubschicht (Zucker – 430°C) und der Zündtemperatur der Staubwolke (Zucker – 310°C) genommen. Dann setzten wir sie in die untenstehenden Formeln ein und wählten das niedrigere der Ergebnisse.

T5mm sicher =T5mm – 75°C

Tclsicher = 2/3 – Tcl

Tcl = 310°C — 2/3 → 206 °C

T5mm = 430°C — 430 – 75 → 355 °C

SCHLUSSFOLGERUNG: Die maximale Temperatur der Außenfläche des Geräts darf 206°C nicht überschreiten.

Spielplan 1

II 2 D tb IIIC T70°C Db

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
2 Ddas Gerät kann in den explosionsgefährdeten Zonen 21 und 22 verursacht durch das Vorhandensein von brennbaren Stäuben
IIICDie Vorrichtung kann mit allen Explosionsuntergruppen brennbarer Stäube (IIIA, IIIB und IIIC)
T70°CDie maximale Oberflächentemperatur dieses Geräts darf nicht höher sein als 70°Cwas niedriger ist als 206°C
Fazit: Die Vorrichtung kann unter den festgelegten Bedingungen funktionieren.

Spielplan 2

II 3 D Ex tc IIIA T70°C Dc

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
3 Ddas Gerät kann in explosionsgefährdeten Zone 22 verursacht durch das Vorhandensein von brennbaren Stäuben
IIIAkann das Gerät nur mit Stoffen aus der IIIA Explosionsuntergruppe der brennbaren Stäube
T70°CDie maximale Oberflächentemperatur dieses Geräts darf nicht höher sein als 70°Cwas niedriger ist als 206°C
Fazit: Das Gerät kann unter den eingestellten Bedingungen nicht funktionieren.

Spielplan 3

II 3 D Ex tc IIIB T230°C Dc

IIDie Vorrichtung kann in allen Industrieanlagen mit Ausnahme des Bergbaus
3 Ddas Gerät kann in explosionsgefährdeten Zone 22 verursacht durch das Vorhandensein von brennbaren Stäuben
IIIBdie Vorrichtung kann mit Stoffen aus den Klassen IIIA oder IIIB Untergruppe der Explosivität brennbarer Stäube
T230°CDie maximale Oberflächentemperatur des Geräts darf nicht höher sein als 230°Cund ist damit niedriger als 206°C
Fazit: Das Gerät kann unter den eingestellten Bedingungen nicht funktionieren.

Eine sehr wichtige Schlussbemerkung:

Bitte beachte, dass wir bei der Auswahl von Geräten für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen ihre Kategorie, Explosionsuntergruppe und Temperaturklasse (Geräte für Gase und Dämpfe brennbarer Flüssigkeiten) oder maximale Oberflächentemperatur (Geräte für Staub) berücksichtigen. Es interessiert uns überhaupt nicht, wie das Gerät gebaut ist (in einer verstärkten Bauhülle “e”, in einer druckfesten Hülle “d” oder geschützt durch ein Gehäuse “t”). Diese Informationen sind später wichtig, wenn du das Gerät bedienst, überprüfst und wartest.

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