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Zeitschrift 2012

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Für die Errichter und Betreiber von explosionsgeschützten elektrischen Anlagen<br />

<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong>


Titelbild: Berlin – Hauptstadt vom wiedervereinigten<br />

Deutschland. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts Sitz staatlicher<br />

Institute, u.a. für die Forschung und Untersuchungen<br />

zur Sicherheitstechnik in Industrie und Gewerbe (siehe Berichte<br />

auf Seite 18 und 26).<br />

Impressum<br />

Die Ex-<strong>Zeitschrift</strong> 44/<strong>2012</strong> (ISSN 0176-2419)<br />

erscheint im Auftrag von:<br />

R. STAHL<br />

Am Bahnhof 30, 74638 Waldenburg, Germany<br />

Telefon: + 49 7942 943-0<br />

Telefax: + 49 7942 943-4333<br />

exzeitschrift@stahl.de<br />

www.stahl.de<br />

Herausgeber<br />

R. STAHL Schaltgeräte GmbH<br />

Redaktion<br />

Dr.-Ing. Thorsten Arnhold<br />

Dr.-Ing. Peter Völker<br />

Ingénieur Industriel Roger Peters<br />

Anja Kircher<br />

Kerstin Wolf<br />

Peter Krapf<br />

Organisation und Gestaltung<br />

Anja Kircher, Yasemin Serttürk<br />

Druck<br />

f&w Mediencenter, 83361 Kienberg<br />

Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine<br />

Gewähr übernommen. Einsender von Manuskripten,<br />

Briefen u.a. erklären sich mit redaktioneller Bearbeitung<br />

einverstanden.<br />

Nachdruck nur mit Genehmigung des<br />

Herausgebers!<br />

Seite 2 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Editorial<br />

Sehr geehrte Leserinnen und Leser,<br />

Vom 18. – 22. Juni <strong>2012</strong> wird in Frankfurt/Main zum dreißigsten Mal<br />

mit der ACHEMA das Weltforum der Prozessindustrie und die weltgrößte<br />

Fachmesse für Chemische Technik, Umweltschutz und Biotechnologie<br />

ihre Pforten öffnen. Neben zahllosen anderen technischen<br />

und technologischen Themen rund um die Prozessindustrie<br />

wird auch der Explosionsschutz hier eine gewichtige Rolle spielen.<br />

Der durch die begonnene Energiewende ausgelöste Trend zur verstärkten<br />

Nutzung erneuerbarer Energien und zur deutlichen Erhöhung<br />

der Energieeffizienz in allen Bereichen der Prozesstechnik wird<br />

sich auch an den auf der Messe ausgestellten Produktneuheiten widerspiegeln.<br />

Dies ist nicht verwunderlich, immerhin gehören die chemische, die<br />

petrochemische und pharmazeutische Industrie zu den größten Energieverbrauchern.<br />

So beträgt z. B. der Anteil der Energiekosten in<br />

der chemischen Industrie an der Bruttowertschöpfung etwa 3% (im<br />

Vergleich beträgt der Durchschnitt des verarbeitenden Gewerbes<br />

etwa 1,7%). Smarte energiesparende Lösungen für die gesamte Prozessanlage<br />

einschließlich der explosionsgefährdeten Bereiche bieten<br />

große Potenziale zur Senkung der Herstellkosten. Aus der Vielzahl<br />

der sich ergebenden Lösungen sei hier stellvertretend die<br />

LED – Technik hervorgehoben, auf die wir in dieser Ausgabe unserer<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> besonders eingehen werden. Neben der erstaunlich<br />

langen Lebensdauer der LEDs, die teure Wartungs- und Austauschkosten<br />

vergessen macht, sind die Kompaktheit und die hohe Energieeffizienz<br />

ihre wichtigsten Merkmale. Bei den explosionsgeschützten<br />

Handscheinwerfern, den Signalleuchten sowie bei<br />

Serviceleuchten hat die LED bereits die herkömmlichen Leuchtmittel<br />

abgelöst, jetzt setzt sie ihren Siegeszug bei der Allgemein-beleuchtung<br />

fort.<br />

Zahlreiche weitere Neuentwicklungen auch für explosionsgefährdete<br />

Bereiche zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Nutzung<br />

autarker Energiequellen sowie zur Energiespeicherung und –umwandlung<br />

werden in Frankfurt ausgestellt.<br />

Das Redaktionsteam der Ex-<strong>Zeitschrift</strong> wünscht Ihnen viel Spaß bei<br />

Ihrer Entdeckungstour auf der Messe!<br />

Ihre Redaktion


Die Autoren<br />

Seite<br />

04 Dr.-Ing. Thorsten Arnhold<br />

Bereichsleiter Produktmanagement<br />

und Marketing,<br />

R. STAHL Schaltgeräte GmbH, Waldenburg<br />

37 Jos Abbing<br />

Product Manager Ex Solutions,<br />

Electromach BV, Hengelo/NL<br />

10 Philipp Baldermann<br />

Leitung Organisation und Kommunikation,<br />

Franz Schuck GmbH, Steinheim<br />

18 Dr.-Ing. Michael Beyer<br />

Leiter des PTB-Fachbereichs ›Zündquellensicherheit‹,<br />

PTB, Braunschweig<br />

18 Dr. Heino Bothe<br />

Leiter des PTB-Fachbereichs ›Grundlagen des<br />

Explosionsschutzes‹, PTB, Braunschweig<br />

34 Marcel Franowski<br />

Projektingenieur Anlagenbau, Andreas Junghans<br />

Anlagenbau und Edelstahlbearbeitung,<br />

Frankenberg<br />

26 Dr. Rainer Grätz<br />

Fachbereich 2.1 ›Gase, Gasanlagen‹,<br />

BAM Bundesanstalt für Materialforschung, Berlin<br />

56 Rudolf Hauke<br />

Laborleiter, DEKRA EXAM GmbH, Bochum<br />

und -prüfung, Berlin, Obmann AK 764.01.1<br />

und Sachverständiger BVS<br />

13 Dr.-Ing. Ulrich Johannsmeyer<br />

Leiter des Zertifizierungssektors<br />

Explosionsschutz, PTB, Braunschweig<br />

13 Dr.-Ing. Uwe Klausmeyer<br />

Leiter des PTB-Fachbereichs ›Zünddurchschlags-<br />

prozesse‹, PTB, Braunschweig<br />

23 Karl-Heinz Kolodziej<br />

Geschäftsführer, Blitzschutz Graff GmbH,<br />

Bergisch Gladbach<br />

42 Frank Merkel<br />

Leiter Technische Administration & Qualitäts-<br />

management und Produktleiter Ex-Produkte,<br />

Winkler GmbH, Heidelberg<br />

34 Wolfgang Moeller<br />

Sales Manager System Solution,<br />

R.STAHL Schaltgeräte GmbH, Waldenburg<br />

50 Prof. Dr. Cornelius Neumann,<br />

Karlsruher Institut für Technologie (KIT),<br />

Kollegiale Institutsleitung, Karlsruhe<br />

10 Tobias Popp<br />

Vertriebsspezialist für Systemlösungen,<br />

R. STAHL Schaltgeräte GmbH, Waldenburg<br />

18 Dr. Thomas Schendler<br />

Leiter der BAM-Abteilung ›Chemische Sicherheit‹,<br />

Bundesanstalt für Materialforschung und-<br />

prüfung, Berlin<br />

26 Dr. Volkmar Schröder<br />

Leiter des Fachbereichs 2.1 ›Gase, Gasanlagen‹,<br />

BAM Bundesanstalt für Materialforschung, Berlin<br />

56 Stephan Schultz<br />

Produktmanager Automatisierungstechnik,<br />

Wireless und Trennstufen,<br />

R. STAHL Schaltgeräte GmbH, Waldenburg<br />

§<br />

Inhalt<br />

Recht, Normen und Technik<br />

04 Ex-Nachrichten<br />

Informationen rund um den Explosionsschutz<br />

13 Anforderungen an Dienstleistungen<br />

im Explosionsschutz<br />

18 Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik<br />

und Explosionsschutz in PTB und BAM<br />

26 Geschichte und Gegenwart<br />

des Explosionsschutzes in der Bundesanstalt für<br />

Materialforschung- und prüfung<br />

50 Die Licht emittierende Diode<br />

– eine Erfolgsgeschichte<br />

> Anwendungsberichte<br />

10 Explosionsgeschützter Kugelhahn<br />

mit netzunabhängiger Antriebssteuerung für Ferngasleitungen<br />

23 Blitz- und Überspannungsschutz<br />

schafft Sicherheit<br />

34 Mobile Anlage<br />

zur organophilen Nanofiltration<br />

37 Containersysteme Ex p<br />

– optimierte Lösung für Öl- und Gasanlagen<br />

42 Flexible elektrische Heizungen<br />

für explosionsgefährdete Bereiche<br />

56 Funkanwendungen im Ex-Bereich<br />

Status quo und Neuigkeiten<br />

Produktvorstellungen<br />

i 63 Produkt-Neuheiten<br />

Nachgefragt<br />

? 61 Eine Frage bitte...<br />

Kunden fragen – wir antworten<br />

69 Druckschriften<br />

70 Ex-Seminarkalender <strong>2012</strong><br />

Termine, Themen und Veranstaltungsorte<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 3


Seite 4 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

§<br />

Ex-Nachrichten<br />

Informationen rund um den Explosionsschutz<br />

von Thorsten Arnhold (Redaktion)<br />

Recht, Normen und Technik<br />

IEC TC 31 Explosionsschutz elektrischer<br />

Betriebsmittel<br />

Die jährliche Sitzung des IEC TC 31 fand<br />

im Oktober 2011 in Melbourne statt. Wie üblich<br />

wurde dieses jährliche Treffen auch für<br />

die Zusammenkunft der folgenden Arbeitsgruppen<br />

genutzt:<br />

WG 31: Hybridgemische<br />

Die Gruppe beendete ihre Aktivitäten mit<br />

der Empfehlung an die Überarbeitungsteams<br />

der IEC-Richtlinien 60079, Teil 0 (Allgemeine<br />

Anforderungen), Teil 10 (Zoneneinteilung)<br />

und Teil 14 (Auswahl und Installation) ihre<br />

Anwendungsbereiche zu überarbeiten.<br />

WG 32: Kriech- und Luftstrecken<br />

Unter dem Sprecher, Herrn Coppler, wurde<br />

eine erste Grundlage für interne Diskussionen<br />

in der Arbeitsgruppe erstellt. Dieses<br />

Papier ist eng an die IEC-Grundnorm IEC<br />

60664 ›Isolationskoordination für elektrische<br />

Betriebsmittel in Niederspannungsanlagen‹<br />

angelehnt.<br />

Ad hoc Arbeitsgruppe (AHG) 33:<br />

Sicherheitseinrichtungen<br />

Die Aufgabe dieser Arbeitsgruppe ist es,<br />

die Europäische Norm EN 50495 in eine IEC-<br />

Norm zu transferieren. Der Sprecher ist Herr<br />

Hilgers aus Deutschland. Ein erster Bericht<br />

wurde erstellt.<br />

AHG 34: Sehr niedrige Temperaturen<br />

Eine IEC-Richtlinie hinsichtlich der korrekten<br />

Installation und Wartung und der<br />

speziellen Anforderungen für gewisse Explosionsschutzmethoden<br />

wurde entwickelt.<br />

Wie erwartet, richtete sich ein Großteil der<br />

Empfehlungen an funktionelle Aspekte.<br />

AHG 37: Elektrochemische Zellen und<br />

Batterien in Betriebsmitteln für explosionsfähige<br />

Atmosphären<br />

Das Ziel dieser Arbeitsgruppe ist es, Anforderungen<br />

zu entwickeln für primäre und<br />

sekundäre Zellen, die als Batterien zur Versorgung<br />

von Schaltkreisen mit elektrischem<br />

Strom verwendet werden.<br />

Dr. Johannsmeyer von der Physikalisch-<br />

Technischen Bundesanstalt (PTB) wurde als<br />

Sprecher vorgeschlagen. Ein Aufruf an internationale<br />

Experten wurde an die nationalen<br />

Komitees gesandt.<br />

Um die Häufigkeit der Herausgabe neuer<br />

Normen in einen vernünftigen Rahmen zu<br />

bringen, wurde entschieden, Eckdaten für<br />

jede Norm einzuführen, die den Zeitraum definiert,<br />

in welchem keine wesentliche neue<br />

Überarbeitungsaktivität erlaubt ist.<br />

Eine weitere hilfreiche Entscheidung<br />

wurde hinsichtlich der Bewertung der Bedeutung<br />

von Änderungen in neuen Normen<br />

getroffen. Dafür wurde in jeder neuen Norm<br />

ein spezieller Anhang eingeführt.<br />

IEC 60079-0: Allgemeine Anforderungen<br />

Die 6. Ausgabe der Grundnorm wurde<br />

2011 veröffentlicht. Die entscheidenden Änderungen<br />

in dieser Ausgabe sind:<br />

> Ergänzung von Grenzwerten für die<br />

Durchbruchspannung von nicht-<br />

metallischen Beschichtungen auf<br />

Metallgehäusen,<br />

> Erweiterung der Möglichkeiten zur Markierung<br />

mit dem Kennbuchstaben ›X‹ für<br />

solche nichtmetallische Gehäusematerialien,<br />

die die Grundvoraussetzungen hinsichtlich<br />

elektrostatischer Eigenschaften<br />

nicht erfüllen.


Klarstellung, dass die Anforderungen an<br />

nichtmetallische Gehäusewerkstoffe auch<br />

für lackierte oder beschichtete Metallgehäuse<br />

gelten,<br />

> Ergänzung von Grenzwerten für den Zirkonium-Anteil<br />

für Gehäuse der Gruppen III<br />

und II (nur Gb),<br />

> Einführung des Kennbuchstabens ›X‹ zur<br />

Markierung von Gehäusen der Gruppe III,<br />

die nicht mit den Grundanforderungen<br />

hinsichtlich des Materials übereinstimmen<br />

(analog zu Gruppe II),<br />

> Ergänzung der Anforderungen an Ventilatoren,<br />

> Änderung des Schlagtests zur Berücksichtigung<br />

von Prelleffekten des Schlagstücks,<br />

> Ergänzung von Anforderungen an<br />

Kabeleinführungssysteme.<br />

Das Eckdatum zur Überprüfung ist das<br />

Jahr 2015, was bedeutet, dass in diesem<br />

Jahr das Überarbeitungsteam entscheiden<br />

wird, ob ein Projekt zur Erstellung der 7.<br />

Auflage gestartet wird.<br />

Ein Harmonisierungsprozess zur Erstellung<br />

einer Europäischen Norm wird im Sommer<br />

<strong>2012</strong> gestartet.<br />

IEC 60079-1: Druckfeste Kapselung<br />

In der Sitzung der entsprechenden Überarbeitungsteams<br />

in Melbourne wurden die<br />

Kommentare zu den Normentwürfen der<br />

7. Ausgabe diskutiert. Es ist geplant, den<br />

Schlussentwurf (FDIS) bis Mitte <strong>2012</strong> zu<br />

veröffentlichen. Die hauptsächlichen Änderungen,<br />

verglichen mit der 5. Ausgabe sind<br />

folgende:<br />

> Einführung der Geräteschutzniveaus<br />

(EPL) ›da‹, ›db‹ und ›dc‹,<br />

> Neue Möglichkeiten für verklebte Spalte,<br />

> Um Missbrauch zu verhindern, dürfen U-<br />

Gehäuse künftig nur noch im Inneren des<br />

Gehäuses markiert sein,<br />

> Gehäuse, deren Spaltabmessungen von<br />

den Standardwerten abweichen, müssen<br />

gekennzeichnet sein,<br />

> Neuartige Mäanderspalte (multi step<br />

joints) sind jetzt zulässig. Dabei müssen<br />

mindestens zwei Umkehrungen der<br />

Spaltrichtung vorliegen,<br />

> Anstelle einer Stückprüfung ist auch eine<br />

Stichprobenprüfung der Druckfestigkeit<br />

möglich, wenn im Rahmen der Typprüfung<br />

ein Test mit dem dreifachen Referenzdruck<br />

bestanden wurde.<br />

Der Ursprung des neuen Schutzniveaus<br />

›da‹ ist eine australische Norm, die in den<br />

Entwurf von IEC 60079-33 übernommen wurde<br />

und die sehr kleine druckfeste Kapselungen<br />

definiert, die für Anwendungen in Zone<br />

0 geeignet sind. Für das Schutzniveau<br />

›dc‹ wurden die Anforderungen an die Zündschutzart<br />

›umschlossene Schalteinrichtung‹<br />

aus der IEC 60079-15 übernommen.<br />

Es wurde festgestellt, dass die neue Prüfung<br />

der Druckfestigkeit, die im Hauptteil der<br />

Norm beschrieben wurde, im Anhang D für<br />

leere Gehäuse vergessen wurde. Gemäß<br />

dem Sprecher des Überarbeitungsteams UL<br />

(USA), Paul Kelly, kann dies aufgrund des<br />

Status innerhalb des Überarbeitungszyklus<br />

nicht im Text korrigiert werden, aber es ist<br />

klar, dass diese Feststellung auch für leere<br />

Gehäuse gilt.<br />

IEC 60079-2: Überdruckkapselung<br />

Im November 2011 wurde der Entwurf der<br />

6. Ausgabe der Norm IEC 60079-2 veröffentlicht.<br />

Wesentliche Neuerungen, verglichen<br />

mit der 5. Ausgabe der Norm, sind:<br />

> Aufnahme der Anforderungen an Staubexplosionsschutzanwendungen,<br />

> Neue Definitionen für px, py, pz,<br />

> Zusätzliche Anforderungen an Batterien,<br />

> Zusätzliche Anforderungen an überdruckgekapselte<br />

Systeme,<br />

> Überarbeitete Prüfanforderungen an ausfallsichere<br />

Containments,<br />

> Überarbeitete Prüfanforderungen zur Begrenzung<br />

des Innendrucks durch das Gehäuse,<br />

> Zusätzliche zweite Quelle zur Schutzgaszuführung.<br />

Es wird damit gerechnet, dass einige Länder<br />

diesen Entwurf aufgrund der schwachen<br />

Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und<br />

Stabilität der Gehäuse in Artikel 5.1 ablehnen.<br />

Ein weiterer Streitpunkt sind die Batterien<br />

innerhalb der Kapselung. In früheren<br />

Normen gab es keine Einschränkungen für<br />

Batterien. Im momentanen Entwurf wurde<br />

die Tatsache, dass beim Laden brennbare<br />

Gase, wie Wasserstoff, entstehen können, in<br />

Betracht gezogen und daher wurden ähnliche<br />

Anforderungen wie an die druckfeste<br />

Kapselung hinzugefügt. Dies könnte eine<br />

große Anzahl von üblichen Anwendungen in<br />

der Zündschutzart Ex p künftig einschränken.<br />

Die Norm 60079-13 ›Geräteschutz durch<br />

überdruckgekapselte Räume‹ wurde im Oktober<br />

2010 erstmals veröffentlicht. Nun wurde<br />

das Eckdatum zur Überprüfung der ersten<br />

Ausgabe für 2014 festgesetzt.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 5


Ex-Nachrichten<br />

IEC 60079-5:<br />

Geräteschutz durch Sandkapselung<br />

Die Kommentare der nationalen Komitees<br />

zum ersten Arbeitspapier (DC = Draft for<br />

comments) der 4. Ausgabe wurden während<br />

der Zusammenkunft des Überarbeitungsteams<br />

2011 in Melbourne diskutiert. Eine<br />

Veröffentlichung des Entwurfs bis Frühjahr<br />

<strong>2012</strong> ist geplant. In dieser Norm wird zum ersten<br />

Mal die Bewertung der Änderungen in<br />

einem speziellen Anhang dokumentiert.<br />

IEC 60079-6:<br />

Geräteschutz durch Ölkapselung<br />

Der Entwurf der 4. Ausgabe wurde 2011<br />

veröffentlicht. Darin wurden die Geräteschutzniveaus<br />

ob und oc zum ersten Mal<br />

eingeführt. Die maximale Spannung für ob<br />

beträgt 11 kV, für oc sind es 15 kV. Es gibt einen<br />

neuen Paragraphen über Kurzschlusskontakte.<br />

IEC 60079-7: Erhöhte Sicherheit:<br />

Der Entwurf der 5. Ausgabe wurde im Dezember<br />

2011 veröffentlicht. Es gab 182 Kommentare<br />

zu diesem Entwurf, was das bemerkenswerte<br />

öffentliche Interesse und die<br />

Tatsache verdeutlicht, dass diese wichtige<br />

Norm nicht sehr lange Bestand hatte. Die<br />

hauptsächlichen Änderungen, verglichen<br />

mit der 4. Ausgabe, sind folgende:<br />

> Einführung der Schutzniveaus eb und ec,<br />

> sofern möglich, werden die Anforderungen<br />

der Richtlinie IEC 60079-15 für nA unter<br />

dem Schutzniveau ec in diese Norm<br />

übernommen (einige Anforderungen, wie<br />

z.B. die Vergusstechnik, konnten nicht in<br />

die Erhöhte Sicherheit übernommen werden<br />

und müssen in Teil 15 bleiben),<br />

> Neue Anforderungen an den Umrichterbetrieb<br />

wurden an das entsprechende<br />

Schutzniveau angepasst,<br />

Seite 6 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

> Spezifikation, dass U-Gehäuse nur noch<br />

innen gekennzeichnet werden dürfen.<br />

Hinsichtlich der Geräteschutzniveaus gibt es<br />

eine ausgeklügeltere Klassifizierung, die auf<br />

dem Verschmutzungsgrad basiert:<br />

> eb Standard,<br />

> eb Spezial,<br />

> ec Standard,<br />

> ec Spezial,<br />

> ec extra.<br />

Viele Experten denken jedoch, dass dies bedeutungslos<br />

ist und es die Anwendung nur<br />

verkompliziert. Die Anwendung von LEDs<br />

wird mit dem Geräteschutzniveau ec möglich.<br />

IEC SC 31 G Eigensicherheit<br />

Die Sitzung des Unterkomitees SC31 J Eigensicherheit<br />

vereinte 25 Delegierte aus 12<br />

Ländern.<br />

IEC 60079-11: Eigensicherheit<br />

Aufgrund der Tatsache, dass die 6. Ausgabe<br />

dieser IEC-Richtlinie 2011 veröffentlicht<br />

wurde, gab es in diesem Überarbeitungsteam<br />

nur geringe Aktivitäten. Die<br />

Veröffentlichung der entsprechenden europäischen<br />

Norm ist für Anfang des Jahres<br />

<strong>2012</strong> geplant. Der Anhang ZY wurde fertiggestellt,<br />

und es gibt keinen Eintrag in Spalte<br />

3 ›Signifikante technische Änderungen‹. Der<br />

Start der 7. Ausgabe ist für die Zusammenkunft<br />

in Oslo im Herbst <strong>2012</strong> geplant.<br />

IEC 60079-25: Eigensichere Systeme<br />

Die Arbeit an der 3. Ausgabe der IEC-<br />

Richtlinie wurde in Melbourne begonnen.<br />

Maßgebliche neue Punkte in der Ausgabe<br />

werden sein:<br />

> die Betrachtung von sehr niedrigen Temperaturen,<br />

> die Anwendung in einer Hybridgas-<br />

Staubatmosphäre,<br />

> und die Verwendung einer neuen Funkenprüfeinrichung<br />

(siehe unten).<br />

Die AHG 3 des Unterkomitees SC31G, die die<br />

Änderungen der Funkenprüfgeräte behandelt,<br />

setzte ihre Arbeit fort. Der Sprecher<br />

dieser Gruppe ist Herr Gabriel (Deutschland).<br />

Bis jetzt gab es nur kleine Erfolge bei<br />

der Ersetzung der Kadmiumscheibe, und es<br />

gibt eine Empfehlung der Gruppe, die herkömmliche<br />

Testeinrichtung so selten wie<br />

möglich einzusetzen. Die PTB startete ein<br />

gemeinsames Forschungsprojekt mit Australian<br />

Coal, um alternative Testmethoden zu<br />

entwickeln. Zudem wurde der Vorschlag gemacht,<br />

einen weiteren Arbeitspunkt aufzunehmen,<br />

der die neue ›Power I‹ -Technologie<br />

abdeckt. Daraufhin nahm das neue<br />

Projektteam 60079-39 die Arbeit am Entwurf<br />

der ersten Ausgabe im September 2011 unter<br />

seinem Sprecher Dr. Gerlach (Deutschland)<br />

auf.<br />

IEC 60079-15 Betriebsmittel für die Zone 2:<br />

Die 4. Ausgabe der Norm wurde veröffentlicht.<br />

Das Überprüfungsdatum wurde auf<br />

2014 festgelegt.<br />

IEC 60079-18: Schutz durch Gehäuse<br />

Die Arbeit an der 4. Ausgabe der IEC-<br />

Richtlinie wurde in Melbourne begonnen.<br />

Ein CD wird voraussichtlich Anfang <strong>2012</strong><br />

veröffentlicht werden.


Die Anmerkungen der nationalen Komitees<br />

werden in der nächsten Sitzung des<br />

Überarbeitungsteams im April <strong>2012</strong> in Northbrook<br />

(USA) diskutiert werden. Die maßgeblichen<br />

Änderungen in der neuen Ausgabe<br />

sind:<br />

> Schutzeinrichtungen werden nur noch<br />

die maximalen Oberflächentemperaturen<br />

sicherstellen müssen,<br />

> Lagertemperaturen für thermische Beständigkeitstests<br />

sind besser definiert<br />

und vereinfacht,<br />

> Der Drucktest, um Lufteinschlüsse im<br />

Formteil zu erkennen, wird in Frage gestellt<br />

und soll später diskutiert werden.<br />

Das Überprüfungsdatum für die 3. Ausgabe<br />

ist das Jahr 2013.<br />

IEC 60079-26: Betriebsmittel mit dem Geräteschutzniveau<br />

(EPL) Ga<br />

Der Entwurf (CD) der 3. Ausgabe wurde<br />

Ende 2011 veröffentlicht. In der nächsten<br />

Sitzung des Überarbeitungsteams wird der<br />

Entwurf zur ersten Abstimmung (CDV) zur<br />

Verteilung an die nationalen Komitees vorbereitet.<br />

Das Überprüfungsdatum ist das<br />

Jahr 2014.<br />

IEC 60079-31: Schutz durch Gehäuse<br />

Der IEC-Richtlinienentwurf der zweiten<br />

Ausgabe wird voraussichtlich im Oktober<br />

<strong>2012</strong> veröffentlicht.<br />

Die hauptsächlichen Änderungen, verglichen<br />

mit der ersten Ausgabe, sind:<br />

> Verringerte Anforderungen an die IP<br />

Schutzart für ›ta‹ mit zusätzlichen Anforderungen<br />

an funkende Teile und heiße<br />

Oberflächen. In diesem Fall ist ein zusätzliches<br />

Gehäuse erforderlich.<br />

Bei nicht-funkenden Betriebsmitteln mit<br />

dem Schutzniveau ›ta‹, definiert die innere<br />

Temperatur und die maximale Oberflächentemperatur<br />

des Produkts, das für eine<br />

bestimmte Staubart freigegeben ist.<br />

Für ›ta‹ ist der Drucktest vorgeschrieben,<br />

für ›tb‹ und ›tc‹ ist er nur vorgeschrieben,<br />

wenn die Dichtungen nicht am Gehäuse<br />

befestigt sind,<br />

> Verringerung der Staubschichtdicke<br />

beim Temperaturtest für ›ta‹,<br />

> Zusätzliche Bauformen der Gewindeeinführungen,<br />

> Wegfall der Einschränkungen des prospektiven<br />

Kurzschlusswertes für ›ta‹.<br />

IEC 60079-33: Sonderzündschutzart ›s‹<br />

Es kamen nur wenige Kommentare zum<br />

Entwurf der ersten Veröffentlichung der-<br />

Norm (CDV), der im April 2011 verteilt wurde,<br />

zurück. Der Schlussentwurf FDIS wird voraussichtlich<br />

Anfang <strong>2012</strong> veröffentlicht<br />

werden, und es wird erwartet, dass die<br />

Norm bis Ende <strong>2012</strong> verabschiedet wird.<br />

Der Zweck und das Ziel der Norm sind je-<br />

doch nach wie vor umstritten, da damit keine<br />

Anforderungen an die Bauform festgelegt<br />

werden. In allen anderen Produktnormen<br />

der IEC-Normenreihe 60079 werden solche<br />

Bauformänderungen spezifiziert. Das Konzept<br />

eines unabhängigen Gutachters, der<br />

die Einhaltung der Normanforderung subjektiv<br />

bewertet, deckt sich nicht mit der ATEX-<br />

Richtlinie, so dass eine Übernahme in eine<br />

EN-Norm nur schwer möglich sein wird.<br />

Zwischenzeitlich wurde der Explosionsschutz<br />

mechanischer Betriebsmittel aus<br />

dem Anwendungsbereich gestrichen und<br />

seine Aufnahme in die Norm wurde bis zur<br />

zweiten Auflage verschoben.<br />

TC31 SC31 J Einteilung und Installation<br />

IEC 60079-10-1: Einteilung der Bereiche –<br />

Gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Die Tendenz zur Quantifizierung der Zoneneinteilung<br />

setzt sich fort. Es gibt jetzt sogar<br />

starke Bestrebungen, die Zoneneinteilung<br />

durch Anwendung mathematischer<br />

Gleichungssysteme vorzunehmen. Andererseits<br />

ist die deutsche Delegation mit der<br />

Übernahme der seit vielen Jahren bewährten<br />

und praxisnahen Beispielsammlung der BG<br />

Chemie gescheitert. Die Fachleute, die in<br />

diesem Bereich arbeiten, müssen dieser<br />

erzwungenen ›Verwissenschaftlichung‹<br />

eines sehr sicherheitssensiblen Themas<br />

skeptisch gegenüberstehen. Um zuverlässige<br />

und tragfähige Schlussfolgerungen zu<br />

erreichen, müssen zahlreiche Bedingungen<br />

für die Berechnung berücksichtigt werden,<br />

und diese Bedingungen können in der Regel<br />

nicht exakt ermittelt werden. In der Sitzung<br />

der Normenorganisation CENELEC TC im<br />

November 2011 in Mailand wurde die Gründung<br />

einer AHWG beschlossen, mit dem<br />

Ziel, einen Vorschlag hinsichtlich alternativer<br />

Methoden zur Zoneneinteilung vorzubereiten,<br />

der auf praktischer Erfahrung beruht.<br />

Dies ist seit Jahrzehnten eine bewährte<br />

Vorgehensweise; sie sollte daher nicht<br />

durch rein theoretische Methoden ersetzt<br />

werden.<br />

IEC 60079-14: Projektierung, Auswahl und<br />

Errichtung elektrischer Anlagen<br />

Der erste Entwurf (CD) der 5. Auflage der<br />

Norm wurde 2011 an die nationalen Komi<br />

tees verteilt. Die Anmerkungen werden in<br />

der nächsten Sitzung des Überarbeitungsteams<br />

im Februar <strong>2012</strong> in Singapur diskutiert<br />

werden. Erstmalig werden die Anforderungen<br />

an die Qualifikation und die Kompetenz<br />

der Mitarbeiter, die mit Installationsar-<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 7


Ex-Nachrichten<br />

beiten in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

betraut sind, im Anhang beschrieben.<br />

Außerdem werden die folgenden Zusätze<br />

und Änderungen eingeführt:<br />

> Übernahme der Anforderungen an Anlagen<br />

in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

aus IEC 61241-14,<br />

> Festlegung der Spannungstoleranzen für<br />

Geräte auf +/- 10%,<br />

> Festlegung der Mindestanforderungen an<br />

Betriebsanleitungen (Anmerkung des<br />

Verfassers: Dieses Thema sollte eher in<br />

die Produktnorm IEC 60079-0 aufgenommen<br />

werden),<br />

> Stärkere Beachtung von Anlagen in extremen<br />

Umgebungsbedingungen,<br />

> Festlegung von Temperaturklassen für<br />

den Einsatz von unzertifizierten passiven<br />

RFID-Tags: hier wurde T6 für Temperaturen<br />

bis 40 °C und T5 für Temperaturen<br />

bis 60 °C festgelegt.<br />

In der neuen Ausgabe definieren eine Reihe<br />

von Anhängen die speziellen Anforderungen<br />

an<br />

> Gaserkennungssysteme,<br />

> Hybride Gemische,<br />

> Methoden zur Vermeidung des Gaseintritts<br />

über die Kabel in die Gehäuse ›d‹<br />

und ›nr‹.<br />

Das Überprüfungsdatum der Norm wurde<br />

für das Jahr 2013 festgelegt.<br />

Seite 8 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

SC 31 M<br />

IEC 60079-20-1: Stoffliche Eigenschaften zur<br />

Klassifizierung von Gasen und Dämpfen –<br />

Prüfmethoden und Daten<br />

Die Norm, die erstmals im Jahr 2011 publiziert<br />

wurde, soll im Jahr 2014 überprüft<br />

werden.<br />

IEC 60079-20-2: Untersuchungsverfahren –<br />

Verfahren zur Bestimmung der Mindestzündtemperatur<br />

von Staub<br />

Das Überprüfungsteam gibt unter der<br />

Führung des neuen Sprechers D. Enkele<br />

(USA) einen ersten Entwurf zur Veröffentlichung<br />

(CD) heraus.<br />

Beide Normen werden nun in SC 31 M<br />

überprüft.<br />

Es gibt einige Tendenzen zur Verkürzung<br />

der Überprüfungsintervalle der Normen in<br />

SC 31 M auf 2 Jahre. Dies wird nicht von allen<br />

nationalen Komitees begrüßt, da es nicht<br />

als eine Vorgehensweise angesehen wird,<br />

die die Sicherheit des Betriebsmittels steigert.<br />

CENELEC TC31<br />

Sitzung in Mailand, November 2011<br />

Ein hauptsächliches Thema dieser Sitzung<br />

war die Gültigkeit von Zertifikaten nach<br />

der Veröffentlichung von neuen Normenausgaben.<br />

Die Grundlage für die richtige<br />

Methode, die auf die Betriebsmittel und die<br />

entsprechenden Zertifikate angewendet<br />

werden kann, sollte sich nach der Klassifizierung<br />

in Anhang ZY richten, die ein wesentlicher<br />

Bestandteil der Arbeit der Überarbeitungsteams<br />

ist. Es wird dazu tendiert,<br />

dass ein neues Zertifikat nur dann nötig ist,<br />

wenn die Normänderung als signifikant<br />

klassifiziert wird (Spalte 3 von Anhang ZY).<br />

Um zu vermeiden, dass immer mehr Zertifikate<br />

aktualisiert werden müssen, sollten die<br />

Hersteller bei der Normenfestlegung in den<br />

Teams eine aktive Rolle übernehmen. Nur<br />

dadurch können die Hersteller verhindern,<br />

dass Normenänderungen unnötigerweise<br />

als signifikant eingestuft werden.


IECEx-System<br />

Die Sitzung des Management Committees<br />

(MC) von der Gruppe der Prüfstellen IECEx-<br />

Tag und verschiedener Arbeitsgruppen fand<br />

Anfang September 2011 in Split, (Kroatien)<br />

statt. Insgesamt nahmen 110 Delegierte aus<br />

30 Ländern teil. Aus der Vielzahl von Diskussionspunkten<br />

und Beschlüssen, sollten folgende<br />

besonders erwähnt werden:<br />

> Die IECEx-Verantwortlichen Kerry Mc-<br />

Manama (Vorsitzender), Chris Agius (Geschäftsführer)<br />

und Heinz Berger (Finanzleiter)<br />

wurden vom Management<br />

Committee des IECEx erneut benannt,<br />

> Dr. Alexander Zalogin wurde zum neuen<br />

stellvertretenden Vorsitzenden ernannt,<br />

> Der Vorsitzende gab in der Sitzung bekannt,<br />

dass die zweite Amtszeit von Liu<br />

Weijun als stellvertretender Vorsitzender<br />

des IEC-Ex-Systems Ende des Jahres endet<br />

und dankte ihm für die großartige Unterstützung<br />

und die geleisteten<br />

Dienste für das IECEx-System,<br />

> Ein neues Komitee mit dem Namen ›Certificate<br />

of Personnel Competence Certification<br />

Committee‹ (ExPCC) wurde von<br />

den Mitgliedern des IECEx-Systems gegründet.<br />

Abkürzungen<br />

EPL Equipment protection level<br />

Geräteschutzniveau<br />

DC Document for Comments<br />

Umfrage zum Beginn eines Neuentwurfes<br />

CD Committee Draft<br />

1. Stufe: Veröffentlichung eines<br />

Normen entwurfes<br />

CDV Committee Draft for Voting<br />

2. Stufe: Erste Abstimmung über den<br />

Normen entwurf<br />

FDIS Final Draft International Standard<br />

3. Stufe: Schlussabstimmung über den<br />

Normen entwurf<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 9


Seite 10 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

mit netzunabhängiger Antriebssteuerung für Ferngasleitungen<br />

von Philipp Baldermann und Tobias Popp<br />

>> Anwendungsberichte<br />

Explosionsgeschützter<br />

Kugelhahn<br />

Bild 1: Der Schuck Antrieb für Kugelhähne an der Asia Gas Pipeline inkl. Steuerung und allen Anbauten<br />

Die Schuck Group wurde 1972 von Franz Schuck gegründet und fertigt<br />

und vertreibt Komponenten zur Verbindung von Rohrleitungssystemen,<br />

wie Armaturen, Antriebe, Hauseinführungen, Isolierstücke und Formstücke.<br />

Mit 5 internationalen Niederlassungen, einem Vertriebsnetz in<br />

über 50 Ländern und 40 Jahre Erfahrung hat sich die Schuck Group als<br />

internationaler Spezialist für die sichere Verbindung von Rohrleitungen<br />

und die Steuerung von Armaturen einen festen Platz erarbeitet. Namhafte<br />

und auch für unsere Regionen wichtige Projekte, wie z.B. die<br />

North Stream Pipeline rund um den russischen Energiegiganten Gazprom,<br />

oder international bedeutende Projekte, sowie die East West<br />

Pipeline in Indien, sind mit Schuck Armaturen und Steuerungen ausgestattet.<br />

Der wachsende und innovative Unternehmensbereich Schuck<br />

Antriebe spielt dabei eine immer wichtiger werdende Rolle. Komplexe,<br />

wartungsfreundliche und ausfallsichere Steuerungen bilden dabei das<br />

Gehirn des Gesamtproduktes. Ohne sie sind die Armaturen-Kolosse<br />

aus bis zu 30 Tonnen Stahl und für Leitungen mit bis zu 60 Zoll Innendurchmesser<br />

über tausende von Kilometern nicht zu steuern.


Aufgabenstellung<br />

Die in der internationalen Ausschreibung geforderten Antriebe<br />

und Steuerungen für die Asia Gas Pipeline von Usbekistan nach China<br />

sollten vor allem einen Zweck erfüllen: Im Ernstfall die rund 1.818 km<br />

lange Gas-Fernleitung mit insgesamt 130 Kugelhähnen sicher und<br />

schnell absperren. Dies geschieht über Schaltungsabschnitte, die im<br />

Schadensfall durch zwei Absperrarmaturen abgeschottet werden<br />

können.<br />

Die besondere Herausforderung bei diesem Projekt war, die sichere<br />

Betätigung der Armaturen über die großen Entfernungen und das zum<br />

Teil schwer zugängliche Gelände zu garantieren. Im Bedarfsfall ist eine<br />

manuelle Steuerung vor Ort nur schwer realisierbar, da es selbst<br />

mit dem Hubschrauber mehrere Stunden dauern würde bis die Einsatzstelle<br />

erreicht ist.<br />

Durch den Betrieb der Steuerung in dem explosionsgefährdeten<br />

Bereich der Gasarmatur ist eine explosionsgeschützte Ausführung<br />

selbstverständlich Grundvoraussetzung für den sicheren Betrieb.<br />

Realisierung<br />

Die Schuck Group bekam sowohl für die benötigten 130 Absperrarmaturen<br />

als auch für die dazugehörigen Antriebe und Steuerungen<br />

den Zuschlag. Dadurch war von Anfang an eine perfekte Abstimmung<br />

der beiden Baugruppen möglich.<br />

Kern der Antriebseinheit bildet die elektronische Steuerung.<br />

Diese wurde durch die Firma R. STAHL mittels druckfester Kapselung<br />

explosionsgeschützt ausgeführt (Bild 5). Das Grundprinzip der damit<br />

gesteuerten mechanischen Antriebselemente ist so einfach wie genial:<br />

Der Leitungsdruck aus der Gas-Pipeline wird über eine Verrohrung<br />

abgenommen und als Antriebsenergie zur Betätigung der Armatur genutzt.<br />

Hierzu wird aus Sicherheitsgründen zunächst in einem Gasüber-Ölbehälter<br />

der Gasdruck in einen Öldruck transferiert. Dieser<br />

betätigt schließlich nach dem bewährten Scotch-Yoke-Prinzip den<br />

Grundantrieb und darüber die Armatur. Für den Fall eines totalen<br />

Druckverlusts in der Pipeline wurde das System mit einem Energiespeicher<br />

ausgestattet, welcher den höchsten zuletzt erreichten Pipelinedruck<br />

speichert. Damit sind dann noch bis zu drei Speicherfahrten<br />

möglich.<br />

Drehmoment<br />

zu<br />

Eingang<br />

Antrieb<br />

Kugelhahn<br />

Kugelhahnstellung<br />

Druck = konstant<br />

Drehmoment = konstant<br />

Bild 2: Das Scotch-Yoke-Prinzip<br />

auf<br />

Typ Drehmoment<br />

VG 2.000 Nm<br />

WG 4.000 Nm<br />

AG 8.000 Nm<br />

BG 20.000 Nm<br />

CG 40.000 Nm<br />

DG 85.000 Nm<br />

EG 150.000 Nm<br />

FG 350.000 Nm<br />

GG 600.000 Nm<br />

Bild 3: Verfügbare Grundantriebe<br />

mit bis zu 600.000Nm<br />

Bild 4: Ein vollverschweißter 56 Zoll Schuck<br />

Kugelhahn inkl. Gas-über-Öl Antrieb<br />

Um im Fall einer Leckage schnell reagieren zu können, wurden<br />

zwei Sicherheitskonzepte geplant und realisiert: Zum einen wurde in<br />

der Steuerung eine ›Line-Guard Komponente‹ mit integriert. Diese hat<br />

die Aufgabe, den Leitungsdruck zu überwachen und im Fall eines definierten<br />

Abfalles den Kugelhahn selbstständig zu schließen. Dadurch<br />

wird schnellstmöglich auf relevante Schwankungen reagiert. Zum anderen<br />

musste das Risiko eines Stromausfalles ausgeschlossen werden.<br />

Da die verwendete elektronische Steuereinheit SEC-200 eine<br />

Stromversorgung benötigt, hängt die Ausfallsicherheit des Systems<br />

maßgeblich von der elektrischen Versorgung der 130 Antriebe ab. Zu<br />

diesem Zweck wurde ein Solarpanel auf dem Antrieb installiert, das<br />

die im exgeschützten Batterieschrank befindlichen Akkus auflädt. Dieses<br />

System zur Notstromversorgung garantiert selbst bei völliger Dunkelheit<br />

und unter Verlust der Hauptstromversorgung eine mehrfache<br />

und sichere Betätigung der Armatur. Hier kam das für Zone 2 zugelassene,<br />

gemeinsam mit der R. STAHL entwickelte Batteriepaket mit Solarstromversorgung<br />

zum Einsatz. Um dies nun auch über große Entfernungen<br />

zu ermöglichen, bildet das integrierte GSM-Modul die<br />

Schnittstelle zur Fernbedienung aus der Schaltzentrale oder direkt<br />

über ein Smart-Phone bzw. einen Laptop.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 11


Explosionsgeschützter Kugelhahn<br />

Die elektronische Steuerung SEC-200 in explosionsgeschützter Ausführung<br />

Das Gehirn dieses Gesamtkonzeptes bildet die elektronische<br />

Steuerung Line Guard SEC-200 in druckfest gekapselter Ausführung<br />

nach EN 60079 ff. Die SEC ist eine Entwicklung des Unternehmensbereiches<br />

Schuck Antriebe und besticht durch umfangreiche projektspezifische<br />

Anpassungsmöglichkeiten und zahlreiche nützliche Produkteigenschaften.<br />

Besonders zu erwähnen sind die hohen<br />

Sicherheitsattribute, wie die Rohrleitungsdrucküberwachung, die<br />

Überwachung des Batteriesystems, die Kurzschluss- und Kabelbruchüberwachung<br />

der Druckmesskreise, sowie die Laufzeitüberwachung.<br />

Zur Umsetzung des Explosionsschutzkonzeptes durch R. STAHL<br />

wurden neben den Zündschutzarten ›e‹ (erhöhte Sicherheit) und ›i‹ (Eigensicherheit)<br />

im Wesentlichen Ex d Gehäuse (druckfeste Kapselung)<br />

angewendet. Aufgrund des begrenzten Einbauraumes wurde der Anschluss<br />

mittels Direkteinführung durch spezielle Ex-Kabelverschraubungen<br />

in druckfester Kapselung ›d‹ realisiert.<br />

Bild 5: Elektronische Steuerung SEC-200 mit ›Gas-über-Öl Steuerung-Prinzip‹ in<br />

einem Gehäuse von R. STAHL<br />

Seite 12 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Im Bereich der Benutzerinteraktion punktet die SEC-200 vor<br />

allem durch das einfache und klare Bedienkonzept, die funktionalen<br />

Bus- und Bluetooth-Schnittstellen für den einfachen Datenaustausch<br />

und für Systemupdates, sowie die umfangreichen Anpassungsmöglichkeiten<br />

auf individuelle Kundenwünsche. Das integrierte EPROM<br />

speichert alle benutzerspezifischen Einstellungen auch im Falle eines<br />

kurzfristigen Spannungsausfalles ab, bis die Notstromversorgung eingreifen<br />

kann. Diese wurde von R. STAHL mittels eines in Ex e ausgeführten<br />

Batteriekastens hergestellt (Bild 6). Die Batterien werden<br />

durch ein auf dem Skid montierten Fotovoltaikmodul geladen. Der Controller<br />

ist dabei mit in der druckfesten Steuerung eingebaut.<br />

Fazit<br />

Durch die Zusammenarbeit der Schuck- und der Explosionsschutzexperten<br />

von R. STAHL konnte die anspruchsvolle Aufgabenstellung<br />

ganzheitlich angepackt und zur vollen Zufriedenheit des Betreibers<br />

in eine sichere, zuverlässige und wirtschaftliche Lösung<br />

umgesetzt werden.<br />

Bild 6: Ex e Batteriekasten von R. STAHL


§<br />

Anforderungen<br />

an Dienstleistungen im Explosionsschutz<br />

von Ulrich Johannsmeyer und Uwe Klausmeyer<br />

Einleitung<br />

Recht, Normen und Technik<br />

In vielen industriellen und gewerblichen<br />

Anlagen, in denen mit brennbaren Stoffen<br />

gearbeitet wird, treten explosionsgefährdete<br />

Bereiche auf. In diesen Bereichen treiben<br />

Elektromotoren Pumpen, Ventilatoren und<br />

Förderanlagen an, Thermostate und Druckwächter<br />

regeln Prozesse, elektrische Heizungen<br />

erwärmen Produkte. Da nichtexplosionsgeschützte<br />

Geräte (elektrische als auch<br />

nichtelektrische) zu einer Zündquelle werden<br />

können, würde ihr Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen zu einer erheblichen<br />

Gefahr für die Beschäftigen, die Produktionsanlagen<br />

und die Umwelt werden. Über die<br />

Europäischen Richtlinien 94/9/EG und<br />

1999/92/ EG wird der Explosionsschutz europaweit<br />

seit geraumer Zeit auf eine einheitliche<br />

Grundlage gestellt. Zusätzlich wurden<br />

und werden mandatierte Europäische Normen<br />

geschaffen, um die ›grundlegenden Sicherheits-<br />

und Gesundheitsanforderungen‹<br />

der ATEX-Richtlinie 94/9/EG erfüllen zu können<br />

und mit diesen harmonisierten Normen<br />

die so genannte Vermutungswirkung auf Erfüllung<br />

der Anforderungen in Anspruch zu<br />

nehmen.<br />

Die Einteilung der explosionsgefährdeten<br />

Bereiche in Zonen ist für Gase/Dämpfe und<br />

auch für Stäube Teil der Anforderungen zum<br />

betrieblichen Explosionsschutz für den Arbeitsplatz<br />

nach Richtlinie 1999/92/EG. Auf der<br />

Grundlage einer Gefährdungsbeurteilung hat<br />

der Arbeitgeber Maßnahmen zu ergreifen,<br />

die die Sicherheit der Beschäftigten und der<br />

Umwelt gewährleisten. Die Gefährdungsbeurteilung<br />

sowie die daraus abgeleiteten Sicherheitsmaßnahmen<br />

sind in einem Explosionsschutzdokument<br />

festzuhalten. Mit den<br />

getroffenen Maßnahmen (technisch, personell,<br />

organisatorisch) wird sichergestellt,<br />

dass die minimalen Sicherheitsanforde-<br />

rungen an den Arbeitsplatz bezüglich Ausrüstung<br />

und Installation sowie personell und<br />

organisatorisch nach den Vorgaben der<br />

Richtlinie 1999/92/EG erfüllt sind.<br />

Richtlinie 94/9/EG (ATEX-Richtlinie)<br />

Für das in Verkehr bringen von Geräten<br />

und Schutzsystemen gilt die Richtlinie 94/9/<br />

EG; sie wurde in Deutschland umgesetzt<br />

durch das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz<br />

(GPSG). Seit dem 1. Juli 2003 können relevante<br />

Produkte nur dann entwurfs- und bestimmungsgemäß<br />

innerhalb der EU in Verkehr<br />

gebracht, unbehindert gehandelt und<br />

betrieben werden, wenn sie der Richtlinie<br />

94/9/EG (und anderen relevanten Rechtsvorschriften)<br />

entsprechen. In der Richtlinie wird<br />

darauf hingewiesen, dass zur Beseitigung<br />

von Handelshemmnissen durch den ›neuen<br />

Ansatz‹, den der Rat in seiner Entschließung<br />

vom 7. Mai 1985 beschlossen hat, grundlegende<br />

Anforderungen an die Sicherheit und<br />

andere relevante Attribute festgelegt werden<br />

müssen, durch die ein hoher Schutzgrad sichergestellt<br />

wird. Diese ›Grundlegenden Sicherheits-<br />

und Gesundheitsanforderungen‹<br />

sind in Anhang II der Richtlinie 94/9/EG aufgeführt.<br />

Sie nehmen Bezug auf:<br />

> potentielle Zündquellen von Geräten zur<br />

bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen,<br />

> autonome Schutzsysteme, deren wesentliche<br />

Aufgabe darin besteht, nach dem<br />

Beginn einer Explosion diese umgehend<br />

zu stoppen und/oder die Auswirkungen<br />

der Explosionsflammen und -drücke zu<br />

begrenzen,<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 13


Herausforderungen an Dienstleistungen im Explosionsschutz<br />

> Sicherheitsvorrichtungen, die dafür vorgesehen<br />

sind, zum sicheren Betrieb der<br />

genannten Geräte im Hinblick auf deren<br />

Zündquellen und zum sicheren Betrieb<br />

autonomer Schutzsysteme beizutragen,<br />

> Komponenten ohne autonome Funkti-<br />

on, die für den sicheren Betrieb der ge-<br />

nannten Geräte oder autonomen<br />

Schutzsysteme von grundlegender Be-<br />

deutung sind.<br />

Die Richtlinie 94/9/EG enthält erstmals harmonisierte<br />

Anforderungen auch an nichtelektrische<br />

Geräte, die für den Einsatz in Bereichen<br />

bestimmt sind, in denen auf Grund<br />

von Staubbildung Explosionsgefahr besteht,<br />

sowie für Schutzsysteme. Sicherheitsvorrichtungen,<br />

die für den Einsatz außerhalb von explosionsfähigen<br />

Atmosphären bestimmt sind,<br />

aber in Bezug auf Explosionsrisiken zum sicheren<br />

Betrieb von Geräten oder Schutzsystemen<br />

erforderlich sind, beziehungsweise<br />

dazu beitragen. Dies ist im Vergleich zu früheren<br />

nationalen Vorschriften zu Geräten und<br />

Systemen für die bestimmungsgemäße Verwendung<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

eine deutliche Ausweitung des Anwendungsbereichs.<br />

Ausstellung von EG Konformitätserklärungen<br />

nach EU-Richtlinie 94/9/EG nach dem Erscheinen<br />

neuer Normenausgaben<br />

Der Gesetzgeber verlangt durch die Elfte<br />

Verordnung zum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz<br />

(Explosionsschutzverordnung)<br />

auf der Basis der EU-Richtlinie 94/9/EG, Anhang<br />

II, dass der technische Erkenntnisstand,<br />

der sich schnell ändert, unverzüglich<br />

und soweit wie möglich angewandt werden<br />

muss.<br />

Seite 14 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Die Normungsorganisationen CENELEC<br />

und künftig auch CEN ziehen auch aus diesem<br />

Grund nach einer meist 3 jährigen Übergangsfrist<br />

Normen wieder zurück, wenn eine<br />

neue Ausgabe erschienen ist. Neue EG-<br />

Baumusterprüfbescheinigungen werden<br />

nach dieser Frist in jedem Fall auf der Basis<br />

der neuesten Ausgaben der Normen ausgestellt.<br />

Es wird davon ausgegangen, dass in<br />

diesen neuesten Ausgaben auch der neueste<br />

(sicherheits) technische Erkenntnisstand abgebildet<br />

ist. Die Änderungen sollen im Vorwort<br />

einer neuen Normenausgabe aufgelistet<br />

und bewertet werden. Erfolgt die Bewertung:<br />

›Der sicherheitstechnische Erkenntnisstand<br />

hat sich durch Erscheinen dieser neuen Ausgabe<br />

wesentlich geändert‹, müssen die betroffenen<br />

Produkte innerhalb der Übergangsfrist<br />

(bis zum Zurückziehen der alten<br />

Ausgabe) einem Review und ggf. einer Re-<br />

Zertifizierung (Ergänzung zur bestehenden<br />

bzw. Ausstellung einer neuen EG-Baumusterprüfbescheinigung)<br />

unterzogen werden.<br />

Für die Durchführung und Bewertung, ob ein<br />

bestimmtes Produkt von einer Normenänderung<br />

betroffen ist, ist allein der Hersteller<br />

verantwortlich. Der Grund liegt im so genannten<br />

›Neuen Ansatz‹ (New Approach) der<br />

Europäischen Union, der die Verantwortung<br />

des Herstellers für sein Produkt in den Mittelpunkt<br />

gestellt hat. Das verbindliche Dokument<br />

ist die EG-Konformitätserklärung, in der<br />

der Hersteller die Übereinstimmung mit den<br />

Grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen<br />

der Richtlinie 94/9/EG<br />

und ggf. mit anderen betroffenen EU-Richtlinien<br />

bestätigt.<br />

Der Hersteller prüft also nach Erscheinen<br />

einer neuen Normenausgabe, ob sein Produkt<br />

von den Änderungen betroffen ist. Dieser<br />

Vorgang wird durch die Auflistung der<br />

Änderungen im Vorwort der neuen Ausgabe<br />

erleichtert. Es kann nun das Problem entste-<br />

hen, dass sich die vorhandene EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

auf die alte Norm abstützt,<br />

die EG-Konformitätserklärung jedoch<br />

mit Bezug auf die neue Normenausgabe ausgestellt<br />

werden soll. Die Lösung des Problems<br />

kann über eines der folgenden Szenarien,<br />

bei denen die PTB auch unterstützend<br />

tätig wird, erfolgen:<br />

Szenario 1:<br />

Der Hersteller befindet, dass sein Produkt<br />

von den Änderungen in der neuen Ausgabe<br />

der Norm nicht betroffen ist. Dies umfasst<br />

Fälle, in denen die geänderten Anforderungen<br />

für das jeweilige Produkt nicht relevant<br />

sind oder es sich um Erweiterungen handelt.<br />

Konsequenzen:<br />

> Der Hersteller ändert die EG-Konformitätserklärung<br />

und legt die neuen Normenausgaben<br />

zu Grunde.<br />

> Gleichzeitig verweist er weiter auf die EG-<br />

Baumusterprüfbescheinigung nach den<br />

alten Ausgaben. Sollten sich Akzeptanzprobleme<br />

beim Endanwender ergeben,<br />

kann der Hersteller die Aussage von einer<br />

›Benannten Stelle‹ mit Bezug auf sein<br />

spezifisches Produkt anbieten (bis hin zur<br />

Ergänzung der EG-Baumusterprüfbescheinigung).<br />

Szenario 2:<br />

Der Hersteller befindet, dass sein Produkt<br />

nur minimal (z. B. formal) von den Änderungen<br />

betroffen ist.<br />

Konsequenzen:<br />

> Die geforderten Änderungen führen nicht<br />

zu einer Änderung der Konstruktion des<br />

Produkts. So könnte eine Prüfung hinzu<br />

gekommen sein, die leicht nachgewiesen<br />

werden kann. Die Erfüllung der neuen Kriterien<br />

ist also evident.


Der Hersteller dokumentiert die Erfüllung<br />

der Anforderungen und fügt sie der Dokumentation<br />

zu seiner EG-Konformitätserklärung<br />

bei Konsequenzen:<br />

> Er ändert die EG-Konformitätserklärung<br />

und legt die neuen Normenausgaben zu<br />

Grunde. Gleichzeitig verweist er weiter<br />

auf die EG-Baumusterprüfbescheingung<br />

nach den alten Ausgaben.<br />

> Die PTB gibt (in Abstimmung mit dem AK<br />

Ex des ZVEI) für einige Standard-Fälle Informationsblätter<br />

und Checklisten heraus,<br />

die die Hersteller bei diesem Szenario unterstützen.<br />

> Die PTB gestattet dem Hersteller, dass<br />

Produkte auch ohne neue EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

die neue Kennzeichnung<br />

erhalten dürfen, wenn der Hersteller<br />

die PTB darüber schriftlich informiert. Die<br />

PTB kann nach formaler Prüfung der<br />

Kennzeichnungsänderung ggf. widersprechen.<br />

Eine technische Bewertung findet<br />

dabei nicht statt.<br />

Szenario 3:<br />

Der Hersteller befindet, dass sein Produkt<br />

von den Änderungen betroffen ist. Er muss<br />

z. B. eine neue Anforderung bzw. Prüfung<br />

nachweisen, wodurch sich ggf. die Konstruktion<br />

des Produkts geringfügig verändert.<br />

Konsequenzen:<br />

> Der Hersteller schickt die Dokumentation<br />

zu den durchgeführten bzw. den in der<br />

PTB durchzuführenden Prüfungen sowie<br />

die technischen Unterlagen mit den geringfügigen<br />

Änderungen an die PTB mit<br />

der Bitte um Stellungnahme bzw. Ausführung.<br />

> Die PTB wird nach positiver Begutachtung<br />

der Prüfungen und Unterlagen einen<br />

Brief verfassen, in dem die Unbedenklichkeit<br />

bestätigt wird oder auf Wunsch auch<br />

eine Ergänzung zu der jeweiligen EG-<br />

Baumusterprüfbescheinigung (bei Akzeptanzproblemen)<br />

ausstellen.<br />

> Gleichzeitig verweist der Hersteller weiter<br />

auf die EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

nach den alten Ausgaben.<br />

Szenario 4:<br />

Der Hersteller befindet, dass sein Produkt<br />

betroffen ist, und dass die Änderungen wesentlich<br />

sind (siehe Annex ZY der neuen Europäischen<br />

Norm).<br />

Konsequenzen:<br />

> Der Hersteller beantragt eine Ergänzung<br />

zur bestehenden EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

unter Zugrundelegung der<br />

neuen Ausgaben der Normen oder eine<br />

neue EG-Baumusterprüfbescheinigung.<br />

> Er ändert die EG-Konformitätserklärung<br />

und legt die neuen Normenausgaben zu<br />

Grunde. Gleichzeitig verweist er auf die<br />

geänderte oder neue EG-Baumusterprüfbescheinigung.<br />

Der internationale Markt<br />

im Explosionsschutz<br />

Auch im Explosionsschutz nimmt die Bedeutung<br />

des internationalen Marktes immer<br />

mehr zu. Besonders die deutsche Industrie<br />

ist überdurchschnittlich abhängig vom weltweiten<br />

Handel mit Geräten und Ingenieurdienstleistungen,<br />

dessen Grundlage möglichst<br />

vollständig harmonisierte IEC/<br />

ISO-Normen, Zertifizierungsverfahren und<br />

staatliche Verordnungen sein sollten. Die<br />

Kunden für explosionsgeschützte Geräte sind<br />

überwiegend in den Bereichen der chemischen<br />

Industrie, Öl- und Gasindustrie sowie<br />

in der Pharmaindustrie und deren Zulieferern<br />

angesiedelt. Für den globalen Markt<br />

benötigen Herstellerfirmen neben den Europäischen<br />

Zertifikaten (EG-Baumusterprüfbe-<br />

scheinigung, QS-Mitteilung für die Anerkennung<br />

der Qualitätssicherung bei der<br />

Herstellung) auch ein Zertifikat nach dem<br />

IECEx-System sowie für den nordamerikanischen<br />

Markt eine UL (Underwriters Laboratories)<br />

oder FM (Factory Mutual)- Zulassung.<br />

Die Realisierung der Vision vom weltweit gültigen<br />

Zertifikat wird wohl noch etwas Zeit<br />

brauchen. Die PTB hat sich deshalb für die<br />

Ausstellung von ATEX-Zertifikaten und von<br />

IECEx-Zertifikaten qualifiziert. Für Hersteller<br />

bietet die PTB weiterhin durch die Partnerschaft<br />

mit UL und deren Fachexperten auf<br />

dem Gelände der PTB einen erleichterten<br />

Einstieg in den US-Markt an (siehe auch<br />

›Neue Entwicklungen in der Zusammenarbeit<br />

der PTB mit anderen Zertifizierungsstellen‹).<br />

Die Rolle der PTB im Explosionsschutz<br />

Fragen der öffentlich-technischen Sicherheit<br />

− wozu auch der Explosionsschutz gehört<br />

– sind als Teil der Daseinsvorsorge weitgehend<br />

in die Zuständigkeit des Staates<br />

gelegt. Ihm ist damit für die ordnungsgemäße<br />

Durchführung dieses Auftrages Verantwortung<br />

übertragen. Im Bereich des Explosionsschutzes<br />

nehmen diese Verantwortung die<br />

Physikalisch-Technische Bundesanstalt<br />

(PTB) und die Bundesanstalt für Materialforschung<br />

und -prüfung (BAM) in abgestimmter<br />

Arbeitsteilung wahr.<br />

Ein gemeinsames Gremium von BAM und<br />

PTB in der Form des heutigen Lenkungsgremiums<br />

›Physikalisch − Chemische Sicherheitstechnik‹<br />

hat sich als eine sehr effiziente<br />

Lösung für die Wahrnehmung der Aufgaben<br />

des Staates im Explosionsschutz erwiesen.<br />

Das Aufgabengebiet erstreckt sich hier von<br />

der Beratung der Bundesregierung, der<br />

Wahrnehmung deutscher Interessen in internationalen<br />

und europäischen �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 15


Herausforderungen an Dienstleistungen im Explosionsschutz<br />

Normungs- und sonstigen Fachorganisationen,<br />

der Dienstleistung bis hin zur Forschung.<br />

PTB und BAM betreiben anwendungsorientierte<br />

und pränormative Grundlagenforschung;<br />

sie entwickeln Normen zum Nutzen<br />

der deutschen Industrie und zur Aufrechterhaltung<br />

des Sicherheitsniveaus im Explosionsschutz.<br />

Zur Erzielung von Exporterleichterungen<br />

der Hersteller trifft die PTB inter-<br />

nationale Vereinbarungen mit anderen Prüfstellen<br />

(u. a. in der USA, in Japan und China),<br />

fördert maßgeblich das internationale IECEx-<br />

System (Prüf- und Zertifizierungsschema)<br />

und trägt darüber hinaus durch Vorträge und<br />

Gremienarbeit entscheidend zum internationalen<br />

Wissenstransfer bei. Zur Wahrnehmung<br />

dieser Aufgaben gehört, dass die PTB<br />

zum Kompetenzerhalt eigene Prüfkapazitäten<br />

für Dienstleistungsaufgaben vorhält. Das<br />

zieht nach sich, dass sie auf der Grundlage<br />

der europäischen Richtlinien auch als ›Benannte<br />

Stelle‹ agieren muss.<br />

Die prüftechnische Kompetenz der PTB im<br />

Bereich des Explosionsschutzes ist deshalb<br />

die Voraussetzung dafür, dass sie durch entsprechendes<br />

Ansehen international agieren<br />

und die Interessen der deutschen Wirtschaft<br />

vertreten kann. Gleichwohl ist es die Strategie<br />

der Bundesanstalt, nur solche Prüfungen<br />

durchzuführen, die keinen Routinecharakter<br />

haben und für die keine Voraussetzungen für<br />

eine gleichwertige Aufgabenerfüllung bei anderen<br />

Prüfstellen gegeben sind. Der Regelfall<br />

ist die Prüfung und Bewertung komplexer<br />

Systeme, bei denen das Forschungsumfeld<br />

der PTB von Nutzen ist und die Zusammenarbeit<br />

mit der BAM positiv einfließt.<br />

Die PTB steht als ›Benannte Stelle‹ im europäischen<br />

Binnenmarkt im Wettbewerb mit<br />

Prüfstellen anderer Mitgliedstaaten. Die von<br />

der PTB erhobenen Gebührensätze sind Ergebnis<br />

einer internen Kosten- und Leistungs-<br />

Seite 16 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

rechnung; sie haben eine Größenordnung,<br />

die einen hohen Grad an Kostendeckung ermöglicht.<br />

Diese Kostenhöhe ist Gewähr dafür,<br />

dass die PTB nicht über den Preis Vorteile<br />

am Markt erzielt. Die hohe Nachfrage nach<br />

Prüfdienstleistungen der PTB ist überwiegend<br />

darin begründet, dass ihren Zertifikaten<br />

ein hohes Vertrauenspotential<br />

entgegengebracht wird - nicht zuletzt<br />

durch ihre hohe Sachkompetenz und<br />

wirtschaftliche Unabhängigkeit.<br />

Auch die Arbeit der PTB in wichtigen nationalen<br />

und internationalen regelsetzenden<br />

Gremien ist unter Berücksichtigung des aufgezeigten<br />

Aufgabenspektrums unerlässlich;<br />

die PTB kann hier neutral und als unabhängiger<br />

Partner agieren. So werden bevorzugt<br />

koordinierende Funktionen angestrebt, wie z.<br />

B. die Planung und Organisation von Ringvergleichen<br />

oder die Einrichtung von Wissens-<br />

spools (Ex-Dienst, etc.).<br />

Der Trend geht zu immer mehr Eigenverantwortung<br />

der Industrie, aber in Fragen der<br />

industriellen Sicherheitstechnik funktioniert<br />

die Deregulierung nur, wenn zwischen Staat<br />

und Industrie eine neutrale und fachlich kompetente<br />

Stelle mitwirkt. Sowohl Industrie als<br />

auch die betroffenen Ministerien BMWi/<br />

BMAS bewerten diese Funktion der PTB als<br />

sehr hilfreich.<br />

Anerkennung von Hersteller-<br />

QM-Systemen<br />

Bei der Konformitätsbewertung sind die<br />

Module der Qualitätssicherung in der Produktionsphase<br />

ein Kernelement der neuen<br />

Konzeption. In den Fällen, wo in der Richtlinie<br />

94/9/EG eine Baumusterprüfung gefordert<br />

wird, ist auch ergänzend ein Qualitätssicherungs-Modul<br />

notwendig, abgestuft nach den<br />

Kategorien, d. h. dem Sicherheitsniveau des<br />

Produktes. Für Geräte der Kategorie 1 (Zone<br />

0 oder 20) und für Schutzsysteme ist das Modul<br />

›QS-Produktion‹ erforderlich; alternativ<br />

kann eine Prüfung des Produktes selbst<br />

durch die ›Benannte Stelle‹ erfolgen, was allein<br />

aus Kostengründen eine seltene Ausnahme<br />

bleiben wird. Das Gleiche gilt für die<br />

EG-Einzelprüfung, die für alle Kategorien anwendbar<br />

wäre und wohl eher für komplexe<br />

Einzelanfertigungen gedacht ist. In den Anhängen<br />

IV und VII der Richtlinie wird in gleicher<br />

Weise für die QM-Anerkennung gefordert,<br />

dass die ›Benannte Stelle‹ das<br />

QM-System bewertet.<br />

Diese und weitere Anforderungen werden<br />

so ausgelegt, dass ein allgemeines QM-System-<br />

Zertifikat nach ISO 9000 nicht ausreichend<br />

ist, sondern eine produktspezifische<br />

bzw. richtlinienspezifische Bewertung nach<br />

EN 13980 bzw. künftig IEC/ISO 80079-34 erforderlich<br />

ist. In der PTB gilt dabei der folgende<br />

Grundsatz:<br />

Der Ex-Auditor ist ein Fachmann des Explosionsschutzes<br />

für bestimmte Zündschutzarten<br />

oder Produktgruppen und hat eine Ausbildung<br />

zur Bewertung von QS-Systemen<br />

erhalten. Grundsätzlich kann ein QS-System<br />

allein durch Experten der PTB bewertet werden;<br />

eine Ausweitung der Aktivitäten ist im<br />

Sinne der Deregulierung aber nicht gewollt in<br />

einem Markt, der bereits viele kompetente<br />

Anbieter hat. Deshalb wird ein aktuelles ISO<br />

9000-Zertifikat einer anerkannten Stelle vorausgesetzt.<br />

Über die richtlinienspezifische Anerkennung<br />

des QS-Systems erhält der Hersteller<br />

eine entsprechende Mitteilung (Notification).<br />

Die Befristung der Anerkennung auf drei<br />

Jahre entspricht der üblichen Vorgehensweise<br />

bei QM-System-Zertifizierungen. Innerhalb<br />

der drei Jahre wird ein Überwachungsaudit<br />

durchgeführt. Die richtlinienspezifische<br />

QM-Anerkennung dient auch als Grundlage


für das IECEx-System, das einen QAR (Quality<br />

Assessment Report) erfordert, der mit seinen<br />

wichtigsten Daten im Internet eingestellt<br />

wird.<br />

Der Trend bei den Herstellerfirmen geht<br />

zunehmend zu außerdeutschen Fertigungsstandorten.<br />

Auch die Fertigung wesentlicher<br />

Teile von Geräten bei anderen Firmen (verlängerte<br />

Werkbank) ist immer häufiger zu finden.<br />

Die PTB stellt sich darauf durch verschiedene<br />

Strategien ein:<br />

> Nutzung externer Auditoren (z. B. in China)<br />

mit gleichem Anspruch wie an PTB-<br />

Mitarbeiter,<br />

> Matrix-Zertifizierung bei Herstellern mit<br />

mehreren Fertigungsstandorten, aber einheitlichem<br />

QM-System,<br />

> Auditierung von Zulieferern, die für den<br />

Explosionsschutz wichtige Baugruppen<br />

bzw. Komponenten fertigen.<br />

Vergleichsmessungen zwischen den nach<br />

ATEX ›Benannten Stellen‹ und IECEx-Prüflaboratorien<br />

Der Konvergenzprozess innerhalb der<br />

Normung muss hinsichtlich der nachhaltigen<br />

Umsetzung in die Praxis der Mess-, Prüf- und<br />

Bewertungstätigkeiten durch eine enge Kommunikation<br />

zwischen den ›Benannten Stellen‹<br />

begleitet werden. Deswegen wurde unter<br />

Leitung der PTB im Jahr 2008 weltweit erstmalig<br />

damit begonnen, ein umfangreiches systematisches<br />

Programm mit Vergleichsmessungen<br />

zwischen den ›Benannten Stellen‹ zu<br />

planen und umzusetzen. Gleichzeitig soll dabei<br />

ein Referenz-QM-Handbuch (ISO/IEC<br />

17025, 17065) entstehen, so dass in Zukunft<br />

alle ›Benannten Stellen‹ möglichst nach<br />

denselben Regeln Geräte prüfen und zertifizieren<br />

können.<br />

Auf die Fachbereiche des Explosionsschutzes<br />

in der PTB kommt dabei mehr und<br />

mehr die Rolle des weltweiten Koordinators<br />

bzw. die Funktion eines Referenzlaboratoriums<br />

zu. Das Programm für Vergleichsmessungen<br />

beginnt mit den Messgrößen für Explosionsdruck<br />

(Zündschutzart Druckfeste<br />

Kapselung) und Funkenzündung (Zündschutzart<br />

Eigensicherheit). Hier werden speziell<br />

präparierte Prüflinge zeitgleich an weltweit<br />

41 Prüfstellen gesandt. Dabei sind auch unter<br />

Anwendung der ISO/IEC 17043 ›Proficiency<br />

Testing‹ auf die Programme des Explosionsschutzes<br />

sowie die Entwicklung von Labornormalen<br />

zur Rückführung der Messgrößen<br />

für Explosionsdruck und Zündgrenzwerte der<br />

Eigensicherheit Regeln zu erarbeiten. Mittelfristiges<br />

Ziel ist es, die Teilnahme an den Proficiency<br />

Testing Programmen zumindest im<br />

IECEx-System als verpflichtende Bedingung<br />

für die Ausstellung von IECEx-Zertifikaten<br />

festzuschreiben. Erste Ergebnisse aus den<br />

bereits laufenden Vergleichsmessungen waren<br />

für den Beginn des Jahres 2011 erwartet<br />

worden.<br />

Neue Entwicklungen in der Zusammenarbeit<br />

der PTB mit anderen Zertifizierungsstellen<br />

Insbesondere in Fragen der Sicherheit arbeiten<br />

Kompetenzstellen mit höchster Motivation<br />

international zusammen, um ihre Erfahrungen<br />

im Sinne des optimalen Schutzes<br />

der Bevölkerung auszutauschen. Der wissenschaftlich-technische<br />

Erkenntnisstand im<br />

Fachgebiet des Explosionsschutzes wird daher<br />

auch nicht mehr in nationalen, sondern in<br />

internationalen ISO- und IEC-Normen niedergeschrieben.<br />

Die Regelwerke werden weltweit,<br />

u. a. zur Durchführung von Konformitätsbewertungen<br />

an explosionsgeschützten<br />

Geräten angewendet. Um die Gleichförmig-<br />

keit der alltäglichen Anwendung in den weltweit<br />

über 50 Laboratorien sicherzustellen,<br />

haben alle Laboratorien ein Interesse an einer<br />

möglichst engen Zusammenarbeit. Underwriters<br />

Laboratories Inc. (UL) und die<br />

Physikalisch Technische Bundesanstalt haben<br />

sich daher entschlossen, einige ihrer<br />

Fachexperten auf dem Gelände der PTB in einer<br />

Arbeitsgruppe zusammenarbeiten zu lassen.<br />

Hauptsächlich die Konformitätsbewertungen<br />

auf der Basis der Normengruppe der<br />

IEC 60079-0 werden in gemeinsamen Teams<br />

durchgeführt.<br />

Die Fachexperten von UL bearbeiten auch<br />

Konformitätsbewertungen nach US-amerikanischen<br />

Standards (NEC-Artikel 500/Divison 1<br />

und 2, NEC-Artikel 505/Zone, Class I, II und<br />

III). Die deutschen Hersteller können durch<br />

die enge Zusammenarbeit von UL und PTB<br />

nun in Braunschweig sowohl Zulassungen<br />

für den nordamerikanischen Markt als auch<br />

für den EU-Binnenmarkt erhalten. Dieses<br />

stellt eine erhebliche Vereinfachung für den<br />

Zulassungsprozess zu den wichtigsten Märkten<br />

dar. UL und PTB werden den Erfolg der<br />

engen Zusammenarbeit anhand von Kundenbefragungen<br />

überprüfen und bei positiver<br />

Rückmeldung weiter ausbauen. Auch andere<br />

Kompetenzstellen des Explosionsschutzes<br />

sind eingeladen, sich diesem Organisationsmodell<br />

anzuschließen.<br />

Unveränderter Nachdruck<br />

aus PTB-Mitteilungen 121 (2011, Heft 1)<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 17


Seite 18 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

§ Recht, Normen und Technik<br />

Physikalisch-Chemische Sicher-<br />

heitstechnik und Explosionsschutz<br />

in PTB und BAM<br />

von Michael Beyer, Heino Bothe und Thomas Schendler<br />

BAM und PTB – gemeinsam für die Physikalisch-Chemische<br />

Sicherheitstechnik<br />

Unter diesem Motto arbeiten die BAM<br />

Bundesanstalt für Materialforschung und<br />

-prüfung und die PTB abgestimmt, aber mit<br />

eigenen Schwerpunkten, eng auf dem Gebiet<br />

des Brand- und Explosionsschutzes zusammen.<br />

Das Ziel dieser Zusammenarbeit ist die<br />

Gewährleistung sicherer Prozesse und Technik<br />

in einem sich ständig verändernden technischen<br />

und industriellen Umfeld. Das vorliegende<br />

Themenheft der PTB-Mitteilungen<br />

zeigt einen Ausschnitt aus dem gemeinsamen<br />

Aufgabengebiet mit dem Schwerpunkt<br />

des klassischen Explosionsschutzes.<br />

Ein augenfälliges Beispiel für diese Zusammenarbeit<br />

sind die seit 30 Jahren gemeinsam<br />

veranstalteten Kolloquien zu Fragen<br />

der chemischen und physikalischen Sicherheitstechnik.<br />

Auch beim 12. Kolloquium dieser<br />

Reihe präsentierten beide Bundesanstalten<br />

am 15. und 16. Juni 2010 wieder ihre<br />

aktuellen Entwicklungen und Forschungsergebnisse.<br />

Teilnehmer aus wissenschaftlichen<br />

und sicherheitstechnischen Institutionen,<br />

aus Behörden, aber auch Hersteller explosionsgeschützter<br />

Geräte und sicherheitsrelevanter<br />

Ausrüstung sowie Betreiber von Anlagen<br />

mit Explosionsgefährdungen nutzten<br />

diese Gelegenheit, sich über den Stand von<br />

Wissenschaft und Sicherheitstechnik zu informieren<br />

und mit den Mitarbeitern von BAM<br />

und PTB sicherheitstechnische Praxisfragen<br />

zu diskutieren. In zwei Tagen intensiver wissenschaftlicher<br />

und sicherheitstechnischer<br />

Diskussion wurde die große Bandbreite und<br />

die damit verbundene technisch-wissenschaftliche<br />

Expertise von BAM und PTB auf<br />

dem Gebiet der physikalisch-chemischen Sicherheitstechnik<br />

deutlich.<br />

Aufgabenteilung zwischen PTB und BAM<br />

Die Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik<br />

im Aufgabenbereich von PTB und<br />

BAM umfasst im Wesentlichen die Untersuchung<br />

und Bewertung von<br />

> gefährlichen Stoffen und Gütern,<br />

> gefährlichen chemischen Reaktionen,<br />

> Verfahren, Anlagen, Anlagenteilen und<br />

Sicherheitseinrichtungen für den Umgang<br />

mit gefährlichen Stoffen und Stoffsystemen.<br />

Der Explosionsschutz als Teilgebiet der Physikalisch-Chemischen<br />

Sicherheitstechnik ist<br />

zu verstehen als Summe der Schutzmaßnahmen<br />

bei ungewollten Oxidationsreaktionen in<br />

der Gasphase unter atmosphärischen Bedingungen<br />

mit nachfolgendem Anstieg von Temperatur<br />

und Druck in geschlossenen Systemen<br />

auch außerhalb atmosphärischer<br />

Bedingungen. Dieses Gebiet erstreckt sich<br />

daher von den stofflichen Eigenschaften über<br />

die Gemischausbreitung, die Zündquellenbeherrschung<br />

und Begrenzung der Explosionsauswirkungen,<br />

die Beschaffenheitsanforderungen<br />

an Geräte, Schutzsysteme und<br />

Anlagen bis hin zu den Betriebsvorschriften<br />

der Anlagensicherheit und des Transports<br />

gefährlicher Güter.<br />

In der PTB werden ausschließlich Fragen<br />

des Explosionsschutzes bearbeitet. Dazu gehören<br />

die oben genannten apparativen Fragestellungen<br />

mit dem Schwerpunkt der Vermeidung<br />

von elektrischen und mechanischen<br />

Zündquellen sowie Fragen zum Umgang mit<br />

brennbaren Flüssigkeiten. In der BAM hingegen<br />

ist die Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik<br />

als Ganzes Schwerpunktaufgabe.<br />

Dazu gehören neben den in diesem Heft<br />

behandelten Themen generell die Ermittlung


und Bewertung gefährlicher Stoffeigenschaften<br />

sowie die Sicherheit z. B. von Druckbehältern<br />

und Lageranlagen und Festlegungen<br />

für den Transport gefährlicher Güter. Im engeren<br />

Bereich des Explosionsschutzes ist die<br />

BAM stofflich für den Umgang mit brennbaren<br />

Gasen und Stäuben zuständig, befasst<br />

sich aber − anders als die PTB − nicht mit<br />

Fragen des elektrischen Explosionsschutzes.<br />

Die beschriebene Aufgabenteilung für Standardaufgaben<br />

besteht im Wesentlichen<br />

schon seit Jahrzehnten und hat sich gut bewährt.<br />

Im Falle neuer oder komplexer, übergreifender<br />

Fragestellungen werden die Aufgaben<br />

gemeinsam in enger Absprache<br />

geklärt. Darüber hinaus gibt es seit 2005 ein<br />

gemeinsames Lenkungsgremium für den Bereich<br />

der Physikalisch-Chemischen Sicherheitstechnik,<br />

in dem mittel- bis langfristige<br />

fachliche und strukturelle Planungen, große<br />

Investitionen und Maßnahmen zur gemeinsamen<br />

Außendarstellung des Fachgebietes<br />

abgestimmt werden. Ziel ist eine gemeinsame<br />

effiziente und effektive Bearbeitung der<br />

Kernaufgaben Politikberatung, Industrieberatung<br />

(Gutachten, Normung etc.), Förderung<br />

der Wirtschaft durch wissenschaftsbasierte<br />

Dienstleistungen (Prüfung und Zulassung)<br />

und Erarbeitung wissenschaftlicher Erkenntnisse<br />

im vorhandenen Netzwerk der Sicherheitsforschung.<br />

Der nachfolgende Beitrag<br />

dieses Heftes ›Herausforderungen an Dienstleistungen<br />

im Explosionsschutz‹ beleuchtet,<br />

dass nicht nur in der Forschung erhebliche<br />

Neuerungen auf das Fachgebiet einwirken.<br />

Bild 1: Im Dezember 2005 kam es im englischen Tanklager Buncefield nach Freisetzung einer großen Ottokraftstoffdampfwolke<br />

zu mehreren Explosionen und einem verheerenden Folgebrand<br />

(Quelle: www.buncefieldinvestigation.gov.uk).<br />

Politikberatung und Wissenstransfer in die<br />

Industrie<br />

Als Ressortforschungseinrichtungen der<br />

Bundesregierung kommen BAM und PTB<br />

spezifische Aufgabenstellungen zu, damit sie<br />

ihrer Scharnierfunktion zwischen den Interessen<br />

der Wirtschaft und der Gesellschaft<br />

gerecht werden können. Ein wesentlicher<br />

Bestandteil dieser Funktion ist die Beratung<br />

der Bundesregierung in den sicherheitstechnischen<br />

Gremien verschiedener Bundesministerien,<br />

die sich u. a. mit dem Anpassungsbedarf<br />

des Regelwerkes nach großen<br />

Explosionsunfällen befassen (Bild 1). Dazu<br />

gehören u. a. der Ausschuss für Betriebssicherheit<br />

(ABS) und der Ausschuss für Gefahrstoffe<br />

(AGS) des Bundesministeriums für<br />

Arbeit und Soziales (BMAS), der Ausschuss<br />

Gefahrgutbeförderung (AGGB) und der Gefahrgut-Verkehrs-Beirat<br />

beim Bundesministerium<br />

für Verkehr, Bau und Stadtentwick-<br />

lung (BMVBS) sowie die Kommission für<br />

Anlagensicherheit (KAS) des Bundesministeriums<br />

für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit<br />

(BMU) mit diversen Untergremien.<br />

Vertreter von BAM und PTB arbeiten weiterhin<br />

in den regelsetzenden Gremien der Berufsgenossenschaften<br />

mit und beraten darüber<br />

hinaus auch die Gewerbe- und<br />

Marktaufsicht der Bundesländer sowie andere<br />

Behörden, aber auch die Industrie (u. a.<br />

Hersteller explosionsgeschützter Geräte und<br />

Betreiber überwachungsbedürftiger Anlagen).<br />

Wie in vielen anderen Branchen nimmt<br />

auch im Explosionsschutz die Bedeutung des<br />

internationalen Marktes immer mehr zu. Insbesondere<br />

die deutschen Unternehmen sind<br />

sehr stark vom globalen Handel mit technischen<br />

Produkten und Ingenieurdienstleistungen<br />

abhängig. Für die Industrie (Hersteller<br />

wie auch Betreiber von überwachungsbedürftigen<br />

Anlagen) spielt daher die �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 19


Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik und Explosionsschutz in PTB und BAM<br />

Vermeiden<br />

explosionsfähiger<br />

Atmosphäre<br />

Reduzieren der<br />

Auswirkungen<br />

von Explosionen<br />

Vermeiden<br />

von Zündquellen<br />

Bild 2: Die Maßnahmen des Explosionsschutzes werden<br />

in drei Teilaspekte gegliedert: Das Vermeiden explosionsfähiger<br />

Atmosphäre, das Vermeiden von<br />

Zündquellen und das Begrenzen der Auswirkungen<br />

von Explosionen auf ein unbedenkliches Maß<br />

Seite 20 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

europäische und internationale Normung eine<br />

immer größere Rolle. Wesentlich sind dabei<br />

die harmonisierten europäischen Normen,<br />

die die Vermutung der Konformität mit<br />

europäischen Richtlinien auslösen, hier insbesondere<br />

die Normen von CENELEC/TC 31<br />

›Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete<br />

Bereiche‹ und CEN/TC 305 ›Explosionsfähige<br />

Atmosphären – Explosionsschutz‹<br />

mit der Vermutungswirkung in Bezug auf die<br />

Richtlinie 94/9/EG. Die Normen des elektrischen<br />

Explosionsschutzes werden inzwischen<br />

nahezu ausschließlich auf IEC-Ebene<br />

erarbeitet (im IEC/TC 31 ‹Equipment for explosive<br />

atmospheres‹) und dann als harmonisierte<br />

europäische Normen übernommen.<br />

Bei den Normen des CEN/TC 305 für nichtelektrische<br />

Geräte, Schutzsysteme und sicherheitstechnische<br />

Kenngrößen, die bisher<br />

ausschließlich auf europäischer Ebene entwickelt<br />

wurden, beginnt dieser Prozess gerade<br />

im IEC/SC 31M ›Non-electrical equipment<br />

and protective systems for explosive atmospheres‹,<br />

das ISO-Normen auf diesem Gebiet<br />

erarbeitet.<br />

Mitarbeiter der vier PTB-Fachbereiche des<br />

Explosionsschutzes und der Abteilung ›Chemische<br />

Sicherheitstechnik‹ der BAM arbeiten<br />

auf allen Ebenen dieses Normungsprozesses<br />

in fachlichen und leitenden<br />

Funktionen mit. Sie vertreten dabei sicherheitstechnische<br />

und technologische Grundsätze,<br />

wie sie in Deutschland und Europa<br />

über Jahre entwickelt wurden und unterstützen<br />

damit auch die vielen KMU, die sich selber<br />

nicht an der internationalen Normung beteiligen<br />

können. Für den außergewöhnlichen<br />

Einsatz in diesem Normungssektor ist Dr.<br />

Uwe Klausmeyer 2009 mit dem Lord Kelvin<br />

Award der Internationalen Elektrotechnischen<br />

Kommission (IEC) ausgezeichnet<br />

worden.<br />

Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in<br />

PTB und BAM zu den Eigenschaften explosionsfähiger<br />

Atmosphären, über elektrische<br />

und nichtelektrische Zündquellen sowie zum<br />

Ablauf von Explosions- und Detonationsvorgängen<br />

unterstützen als pränormative Forschung<br />

die Normungs- oder Regelwerksarbeiten<br />

oder bilden Grundlagen für technische<br />

Entwicklungen.<br />

Grundzüge des Explosionsschutzes<br />

Die Grundzüge des Explosionsschutzes,<br />

die im Folgenden skizziert werden, bilden<br />

sich auch in der Arbeitsstruktur von BAM<br />

und PTB ab. Nähere Erläuterungen zu den<br />

Arbeiten beider Bundesanstalten geben dann<br />

die weiteren Fachbeiträge dieses Heftes.<br />

Die sicherheitstechnische Beurteilung von<br />

Explosionsgefährdungen ist von entscheidender<br />

Bedeutung für viele technische Prozesse.<br />

Die Maßnahmen des Explosionsschutzes<br />

gliedern sich klassisch in drei verschiedene<br />

Teilgebiete (Bild 2). Zunächst wird<br />

die Vermeidung explosionsfähiger Atmosphären<br />

betrachtet. Gelingt dies sicher, z. B.<br />

durch Verwendung nichtbrennbarer Ersatzstoffe<br />

oder Prozessführung außerhalb der<br />

Explosionsgrenzen, sind keine weiteren Explosionsschutzmaßnahmen<br />

mehr nötig. Kann<br />

aber explosionsfähige Atmosphäre nicht sicher<br />

vermieden werden, steht die Beherrschung<br />

von Zündquellen im Vordergrund. Für<br />

den Fall, dass Prozesse nicht vollständig<br />

zündquellenfrei betrieben werden können<br />

oder das Versagen von technischen Schutzmaßnahmen<br />

nicht ausgeschlossen werden<br />

kann, müssen dann im nächsten Schritt die<br />

Auswirkungen von Explosionen auf ein unbedenkliches<br />

Maß begrenzt werden.


Basisinformationen für die Beurteilung von<br />

Explosionsgefahren<br />

Eine wichtige Basis für die Beurteilung<br />

von Explosionsgefahren sind die sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen von brennbaren<br />

Gasen, Dämpfen und Stäuben. Diese Kenngrößen<br />

erlauben die Beurteilung, ob explosionsfähige<br />

Atmosphäre vorliegt (z. B. an Hand<br />

der Kenngrößen Explosionsgrenzen, Sauerstoffgrenzkonzentration,<br />

Explosionspunkt,<br />

Flammpunkt), ob die brennbaren Stoffe sich<br />

entzünden können (z. B. an Hand der Zündtemperatur<br />

und Mindestzündenergie), aber<br />

auch eine Aussage über Ausbreitung und<br />

Auswirkung einer Explosion (Normspaltweite,<br />

Explosionsdruck und Explosionsdruckanstiegsgeschwindigkeit).<br />

In der gemeinsam<br />

von BAM, PTB und DECHEMA betriebenen<br />

Datenbank CHEMSAFE werden die Kenngrößen<br />

erfasst und auf einfache Art für Anwender<br />

verfügbar gemacht. Ein wesentliches<br />

Merkmal von CHEMSAFE ist dabei, dass vor<br />

der Aufnahme der Stoffe in die Datenbank<br />

ein Bewertungsprozess durchgeführt wird,<br />

der für eine besondere Verlässlichkeit der<br />

abrufbaren Daten sorgt. Dies ist Grund genug,<br />

die Erfolgsgeschichte in dem Beitrag<br />

›CHEMSAFE 2011‹ etwas näher zu beleuchten.<br />

Aufgrund der Komplexität des Explosionsprozesses<br />

werden für eine praxisnahe sicherheitstechnische<br />

Beurteilung verschiedene<br />

empirisch ermittelte<br />

sicherheitstechnische Kenngrößen wie<br />

Zündtemperatur oder Mindestzündenergie<br />

verwendet. Diese hängen jedoch von der Art<br />

und Weise ihrer Bestimmung ab und sind daher<br />

nur für einen definierten Anwendungsbereich<br />

verwendbar. Wird der ursprüngliche<br />

Anwendungsbereich erweitert, müssen auch<br />

die Bestimmungsverfahren weiter entwickelt<br />

werden. Ein Beispiel dafür ist der Beitrag<br />

›Schwerentzündbare Gase und Dämpfe – Erweiterung<br />

der europäischen Norm EN 1839<br />

zur Bestimmung der Explosionsgrenzen‹.<br />

Vermeidung explosionsfähiger Gemische<br />

Der erste gedankliche Schritt bei der Abwägung<br />

von Explosionsschutzmaßnahmen<br />

ist immer die Überlegung, ob sich explosionsfähige<br />

Atmosphäre ganz vermeiden oder<br />

zumindest einschränken lässt. Wenn sich<br />

keine unbrennbaren Ersatzstoffe einsetzen<br />

lassen, lässt sich häufig durch die Betriebsbedingungen<br />

einer Anlage explosionsfähige<br />

Atmosphäre vermeiden, in dem z. B. die Temperatur<br />

einer brennbaren Flüssigkeit genügend<br />

weit unterhalb des Flammpunktes gehalten<br />

wird, oder aber der Anteil des<br />

brennbaren Gases oder Staubes unter der<br />

unteren Explosionsgrenze gehalten wird.<br />

BAM und PTB liefern hierzu einerseits die<br />

notwendigen Stoffkennwerte in Form der sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen, führen<br />

andererseits aber auch (oft in Form von Forschungsvorhaben)<br />

experimentelle und rechnerische<br />

Untersuchungen exemplarischer<br />

betrieblicher Situationen durch, die dann<br />

verallgemeinert die Basis für Zonenfestlegungen<br />

in den Explosionsschutzdokumenten<br />

von Betreibern explosionsgefährdeter Anlagen<br />

oder auch für Regelungen von Staat<br />

oder Berufsgenossenschaften bilden können.<br />

Der Beitrag ›Messung und Festlegung<br />

explosionsgefährdeter Bereiche – Erfahrungen<br />

aus praxisnahen Untersuchungen an<br />

Tankfahrzeugen für brennbare Flüssigkeiten‹<br />

ist ein solches Beispiel für die Untersuchung<br />

der Bildung und Ausbreitung explosionsfähiger<br />

Atmosphäre in einer typischen betrieblichen<br />

Situation.<br />

In manchen Fällen lässt sich die zeitliche und<br />

räumliche Begrenzung der explosionsfähigen<br />

Atmosphäre nicht ausreichend sicherstellen.<br />

Dann können auf Basis eines Explosionsschutzdokuments<br />

zusätzliche Schutzmaßnahmen<br />

durch besonders geeignete Gaskonzentrationsmessgeräte,<br />

die ›Gaswarngeräte‹,<br />

das Mittel der Wahl sein. Ergibt die Überwachung<br />

des betroffenen Bereiches mit Gaswarngeräten,<br />

dass bestimmte Grenzkonzentrationen<br />

der brennbaren Substanz<br />

überschritten werden, können z. B. Lüftungsmaßnahmen<br />

zur Reduzierung der Konzentration<br />

ergriffen oder Geräte mit Zündquellen<br />

abgeschaltet werden. Diese Vorgehensweise<br />

ist nur in geeigneten Situationen anwendbar,<br />

und die Gaswarngeräte müssen dafür bestimmte<br />

Qualifikationen mitbringen, die im<br />

Beitrag ›Gaswarnsysteme in der Sicherheitstechnik<br />

– Anforderungen an Messfunktion<br />

und funktionale Sicherheit‹ dargestellt werden.<br />

Vermeidung von Zündquellen<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen sind<br />

vielfältige Zündgefahren zu beachten (z. B.<br />

heiße Oberflächen, elektrostatischen Aufladungen,<br />

elektrische und mechanische Funken,<br />

optische Strahlung oder Ultraschall; Bild<br />

3). Elektrische Zündquellen sind dabei allein<br />

auf Grund der Menge und Vielfalt der eingesetzten<br />

elektrischen Geräte die häufigste<br />

Zündquellenart. Transiente Überspannungen<br />

in elektrischen Netzen oder bei Verwendung<br />

von umrichtergespeisten drehenden elektrischen<br />

Maschinen können zu unvollständigen<br />

elektrischen Entladungen (Teil- und Vorentladungen)<br />

führen. Sie galten lange als ungefährlich,<br />

da die einzelnen Entladungen zu wenig<br />

Energie freisetzen. Inzwischen konnte<br />

gezeigt werden, dass durch mehrfache �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 21


Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik und Explosionsschutz in PTB und BAM<br />

Wiederholung solcher Entladungen mit hoher<br />

Frequenz die freigesetzte Energie akkumulieren<br />

und zündwirksam werden kann. Im Beitrag<br />

›Zündung durch elektrische Entladungen‹<br />

wird u. a. auf das Zündverhalten solcher Entladungsformen<br />

eingegangen.<br />

Im Fall von technischen Defekten können in<br />

mechanischen Geräten wie Getrieben, Pumpen,<br />

Rührwerken oder dynamischen Dichtungen<br />

durch Schlagvorgänge oder durch<br />

kontinuierliche metallische Reibung wirksame<br />

Zündquellen entstehen. Dies sind einerseits<br />

abgetrennte Partikel hoher Temperatur<br />

(mechanische Funken) und bei Reibvorgängen<br />

zusätzlich entstehende heiße<br />

Oberflächen. Der Beitrag ›Mechanisch erzeugte<br />

Reib- und Schlagfunken im Vergleich‹<br />

greift dieses Thema auf und verdeutlicht Gemeinsamkeiten<br />

und Unterschiede bei der<br />

Funkenentstehung sowie insbesondere in der<br />

Zündwirksamkeit.<br />

Neben Untersuchungen der Zündvorgänge<br />

ist die adäquate Vermeidung von Zündquellen<br />

in neuartigen elektrotechnischen Anwendungen<br />

ein wichtiges Aufgabenfeld.<br />

Durch die hohe Innovationsgeschwindigkeit<br />

in diesem Bereich ergibt sich ein entsprechender<br />

Forschungs- und Entwicklungsbedarf<br />

für neue Explosionsschutzkonzepte, die<br />

dieser technischen Entwicklung angepasst<br />

sein müssen. An der Entwicklung neuer Lösungen<br />

sind PTB-Mitarbeiter wesentlich beteiligt,<br />

was kürzlich mit dem Technologietransferpreis<br />

2010 der Industrie- und<br />

Handelskammer Braunschweig für Dr. Udo<br />

Gerlach, Dr. Ulrich Johannsmeyer und Dipl.-<br />

Ing. Thomas Uehlken und ihren Transfer ›Eigensicheres<br />

Energieversorgungssystem mit<br />

hoher elektrischer Leistung im Explosionsschutz–<br />

›Power-i‹/DART‹ gewürdigt wurde.<br />

Ein weiteres Beispiel sind die Brennstoffzellen.<br />

Um solche innovativen Technologien für<br />

den Betrieb innerhalb explosionsgefährdeter<br />

Seite 22 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Bereiche zu qualifizieren, musste ein Explosionsschutzkonzept<br />

auf Grundlage einer Zündgefahrenbewertung<br />

entwickelt werden. Dies<br />

wird im Beitrag ›Zündgefahren einer PEM-<br />

Brennstoffzelle hinsichtlich innerer explosionsartiger<br />

Verbrennungsreaktionen‹ behandelt.<br />

Begrenzung der Auswirkungen einer Explosion<br />

Oft werden durch relativ kleine Explosionen<br />

große Schäden durch nachfolgende<br />

Brände und Versagen von Gebäudestrukturen<br />

ausgelöst. Solche Ereignisketten und<br />

Folgeschäden sind vermeidbar, wenn die beginnende<br />

Explosionsausbreitung innerhalb<br />

von Behältern und anderen Umschließungen<br />

beherrscht werden kann. Technische Maßnahmen,<br />

die anlaufende Explosionen auf ein<br />

unbedenkliches Maß begrenzen,sind zum<br />

Beispiel:<br />

> Entkopplungsmaßnahmen wie<br />

Flammensperren,<br />

> explosionsdruckfeste Bauweise,<br />

> Explosionsdruckentlastung,<br />

> Explosionsunterdrückung.<br />

Mit Explosionsdruckentlastungseinrichtungen<br />

kann das Bersten von Apparaten, Behältern<br />

und Rohrleitungen im Falle einer Explosion<br />

verhindert werden. Ein Kernproblem<br />

für die Auslegung von Druckentlastungsflächen<br />

ist die Berücksichtigung von Turbulenz<br />

erzeugenden Einbauten. Dies ist das Thema<br />

des Beitrages ›Auswirkungen von Turbulenzen<br />

auf die Druckentlastung von Gasexplosionen‹.<br />

In der industriellen chemischen Reaktionstechnik<br />

werden in den letzten Jahren in zunehmendem<br />

Maße Methoden der Mikroverfahrenstechnik<br />

eingesetzt. So bezeichnet<br />

man Apparate mit typischen Rohrdurchmessern<br />

oder Strukturen innerer Anlagenteile<br />

Bild 3: Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />

durch eine kleine heiße Oberfläche (›hot spot‹).<br />

kleiner als 1 mm. Mit Hilfe der Mikroverfahrenstechnik<br />

lassen sich bei geringeren<br />

Durchsätzen höhere Ausbeuten oder reinere<br />

Produkte erzielen als mit den üblichen Reaktionsverfahren.<br />

Zu Beginn des Einsatzes dieser<br />

Technik wurde angenommen, dass mikroverfahrenstechnische<br />

Apparaturen wegen<br />

ihrer geringen inneren charakteristischen<br />

Abmessungen ›inhärent sicher‹ gegenüber<br />

Zünddurchschlagsvorgängen (Deflagrations-<br />

und Detonationsvorgängen) seien. Diese Fragestellung<br />

wird im abschließenden Beitrag<br />

dieses Heftes ›Sicherheit bei mikrostrukturierten<br />

Reaktoren‹ näher untersucht.<br />

Redaktionell korrigierter Nachdruck<br />

aus PTB-Mitteilungen 121 (2011, Heft 1)<br />

Die Fachbeiträge, auf die in dieser Publikation<br />

verwiesen wird, sind ebenfalls in den<br />

PTB-Mitteilungen 121 (2011, Heft 1) erschienen<br />

(http://www.ptb.de/cms/publikationen/<br />

zeitschriften/ptb-mitteilungen.html).


Blitz- und Überspannungsschutz<br />

schafft Sicherheit<br />

von Karl-Heinz Kolodziej<br />

>> Anwendungsberichte<br />

Die Notwendigkeit von Blitzschutzsystemen für sowohl private<br />

als auch öffentliche und nicht zuletzt industrielle Bauten und Anlagen<br />

gewinnt immer mehr an Bedeutung. Große Schadensereignisse<br />

in jüngster Vergangenheit sowie die Zunahme der Gewitterhäufigkeit<br />

und Gewitterheftigkeit sind ein Beleg für den Bedarf von geeigneten<br />

Schutzmaßnahmen.<br />

Insofern ist festzustellen, dass gerade in industriellen Bereichen,<br />

dort wo kostenintensive Anlagen oder lebensrettende Einrichtungen<br />

betrieben werden, deren Verfügbarkeit höchste Priorität haben<br />

muss. Dafür sind entsprechende Informations- und Kommunikationsstrukturen<br />

zwingend erforderlich, die in diesem Zusammenhang den<br />

betrieblichen Ablauf sicherstellen. In diesem Zusammenhang hat<br />

auch die Nachfrage nach geeigneten Blitz- und Überspannungsschutzsystemen<br />

stark zugenommen.<br />

Die Firma Blitzschutz Graff GmbH mit Sitz in Bergisch Gladbach<br />

versteht sich mit seinen mehr als 80 Mitarbeitern als exzellente<br />

Fachfirma auf dem Gebiet der Planung und Montage von komplexen<br />

Blitzschutzsystemen. Es ist ein seit 150 Jahren im Markt etabliertes<br />

Fachunternehmen für Erdungs-, Blitzschutz- und Potentialausgleichssysteme<br />

und gehört zum Unternehmensverbund der Griesemann-Gruppe,<br />

die mit ihren Unternehmen Indurest GmbH, GMR<br />

GmbH und John Brown Voest GmbH die Planung, Fertigung, �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 23


Blitz- und Überspannungsschutz schafft Sicherheit<br />

Montage und Instandhaltung von insbesondere chemischen und petrochemischen<br />

Industrieanlagen professionell betreibt.<br />

In enger Absprache mit Architekten, öffentlichen Einrichtungen,<br />

Hausbesitzern und nicht zuletzt mit der Industrie, werden individuelle<br />

Schutzmaßnahmen entwickelt und umgesetzt, die den Anforderungen<br />

an einen hinreichenden Blitz- und Überspannungsschutz<br />

genügen.<br />

Durch die großflächige Ausdehnung verfahrenstechnischer<br />

Anlagen und durch den Einsatz moderner MSR-Technik ist deren<br />

Funktion in starkem Maße durch Blitz- und Schaltüberspannungen<br />

gefährdet.<br />

Bei einem Blitzeinschlag in eine ungeschützte Anlage treten in<br />

elektrisch leitenden Systemen hohe Stoßströme und -spannungen<br />

auf, wodurch wichtige elektrische Verbraucher zerstört werden können.<br />

Neben der dynamischen und thermischen Zerstörung löst der<br />

Blitzstoßstrom einen elektromagnetischen Feldimpuls aus, der tief in<br />

die bauliche Anlage, ihre Systeme und Endgeräte eindringt und dort<br />

durch Induktion in Leiterschleifen und Schaltkreisen Überspannungen<br />

von mehreren 1.000 Volt erzeugt.<br />

Deshalb ist ein anlagenspezifisches Blitz- und Überspannungs-Schutzkonzept<br />

notwendig. Eine Blitzschutzanlage soll Gebäude<br />

und Anlagen vor direkten Blitzeinschlägen und möglichem Brand<br />

und vor den Auswirkungen des eingeprägten Blitzstromes (nicht zündender<br />

Blitz) schützen.<br />

Die Kosten für individuell zugeschnittene Blitzschutzsysteme –<br />

von der richtigen Erdung bis hin zu einem funktionierenden Potentialausgleich<br />

und der Einbindung anforderungsgerechter Überspannungsschutzsysteme<br />

sind nicht annähernd mit den Kosten zu<br />

vergleichen, die durch Blitzeinschläge verursacht werden, sowohl<br />

durch direkte Schadenwirkung als auch durch kostenintensive Ausfallzeiten<br />

in Produktionsprozessen.<br />

Neben der reinen Kostenbetrachtung, die eine hohe Priorität<br />

Ex Zone 22<br />

Ex Zone 21<br />

Ex Zone 20<br />

Deckenprofil<br />

Ausblasöffnung<br />

Silodach<br />

Endverschluss<br />


Stützrohr mit HVI ®-Leitung<br />

an Mobilfunkmast<br />

Freistehende Fangstange<br />

im Dreibeinstativ<br />

DEHNiso-<br />

Distanzhalter<br />

DEHNiso-Combi<br />

Blitzschutzsysteme – Sichere Bereiche und Ex-Bereiche<br />

In allen Bereichen der Industrie, wo während der Verarbeitung<br />

oder dem Transport brennbare Stoffe, Gase, Dämpfe, Nebel oder<br />

Stäube entstehen, die im Gemisch mit Luft eine explosionsfähige Atmosphäre<br />

bilden, müssen zum Schutz gegen Explosionen besondere<br />

Maßnahmen getroffen werden.<br />

Abhängig von der Möglichkeit und der zeitlichen Dauer des Auftretens<br />

einer explosionsfähigen Atmosphäre werden die Bereiche der<br />

Ex-Anlage in Zonen eingeteilt, in so genannte Ex-Zonen. Dabei werden<br />

darin die Gefährdung durch direkte und indirekte Blitzschläge,<br />

die Schadensursachen, die zu schützenden Objekte und die anzuwendenden<br />

Schutzmaßnahmen berücksichtigt.<br />

Durch die steigende Komplexität der Anlagen nimmt auch die Notwendigkeit<br />

eines wirksamen Schutzes bei Blitzschlägen und Überspannungen<br />

zu.<br />

Eine Forderung nach Blitzschutzmaßnahmen von öffentlicher Seite,<br />

wie z. B. durch die Landesbauordnungen und die Betriebssicherheitsverordnungen,<br />

besteht für bauliche Anlagen mit explosionsgefährdeten<br />

Betriebsstätten, wie Lack- u. Farbfabriken, chemische Betriebe,<br />

größere Lager mit brennbaren Flüssigkeiten und größere<br />

Gasbehälter mit besonderer Brandgefährdung.<br />

Mit dem HVI ®-System ist es möglich, in den Ex-Zonen 1 und 2<br />

sowie auch in Zone 21 und 22 einen äußeren Blitzschutz zu errichten.<br />

Hohe Impulsspannungen verursachen ohne zusätzliche<br />

Schutzmaßnahmen Überschläge an Isolierstoffoberflächen. Dieser<br />

Effekt ist als Gleitüberschlag bekannt. Bei Überschreitung der Gleitentladungs-Einsatzspannung<br />

wird eine Oberflächenentladung initiiert,<br />

die problemlos eine Strecke von einigen Metern überschlagen<br />

kann. Um Gleitentladungen zu vermeiden, ist die HVI ®-Leitung mit<br />

einem äußeren Spezialmantel ausgestattet, der es ermöglicht, hohe<br />

Stützrohr mit HVI ®-Leitung<br />

im Ex-Bereich<br />

HVI ®-Leitung<br />

Tele-Blitzschutzmast<br />

Freistehende Fangstange<br />

im Betonsockel<br />

Bild 3: Schutz der baulichen Anlage mit ausgewiesenen Ex-Zonen mittels HVI-Leitung zur Einhaltung von Trennungsabständen und Vermeidung von gefährlicher Funkenbildung<br />

in den Ex-Zonen 1 oder 2 bzw. 21 oder 22 (Dehn Conductor System)<br />

›Blitzimpulsspannungen gegen ein Bezugspotential‹ abzuleiten.<br />

Funktionsbedingt wird dazu im Bereich des Endverschlusses eine<br />

Verbindung des äußeren Spezialmantels mit dem Potentialausgleich<br />

des Gebäudes, der nicht von Teilen des Blitzstromes durchflossen<br />

ist, geschaffen.<br />

Dieser Anschluss an den Potentialausgleich kann z. B. an metallene,<br />

geerdete Dachaufbauten, die im Schutzbereich der Blitzschutzanlage<br />

liegen, an geerdete Teile der Gebäudekonstruktion,<br />

die nicht von Blitzströmen durchflossen werden, oder an den Schutzleiter<br />

des Niederspannungssystems erfolgen. Eine Verbindung des<br />

Spezialmantels mit Teilen des Blitzschutzsystems, wie Fangeinrichtung<br />

und anderen Ableitungen im Leitungsverlauf, ist unter bestimmten<br />

Voraussetzungen zulässig. Dabei ist zu beachten, dass der errechnete<br />

Trennungsabstand an der Kontaktstelle nicht größer als 35<br />

cm in Luft ist. Sonst muss der äußere Spezialmantel nochmals direkt<br />

mit dem blitzpotentialbehafteten Gegenstand über ein Potentialausgleichs-Anschlusselement<br />

verbunden werden. Die koaxial aufgebaute<br />

HVI ®-Leitung mit 20 mm Außendurchmesser in schwarzer<br />

Ausführung und 23 mm Außendurchmesser in grauer Ausführung<br />

besteht aus einem 19 mm 2 Kupferdraht, einer dickwandigen, hochspannungsfesten<br />

Isolierung und einem äußeren, witterungsbeständigen<br />

Spezialmantel. Um energieschwache Überschläge auf Grund<br />

von kapazitiven Verschiebeströmen zu vermeiden, kann die HVI ®-<br />

Leitung im Verlauf der Leitungsverlegung zusätzlich an den Potentialausgleich<br />

angeschlossen werden. Diese Anschlüsse müssen nicht<br />

blitzstromtragfähig ausgebildet werden, da die kapazitiven Verschiebeströme<br />

energiearm sind und nicht zu gefährlichen Funkenbildungen<br />

führen. Umfangreiche Messungen zeigen, dass die HVI ®-<br />

Leitung mit ihrer hohen Spannungsfestigkeit einem äquivalenten<br />

Trennungsabstand von s = 0,75 m (Luft) gleichgesetzt werden kann.<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 25


Seite 26 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

§<br />

Geschichte und Gegenwart<br />

des Explosionsschutzes in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung<br />

von Rainer Grätz und Volkmar Schröder<br />

Recht, Normen und Technik<br />

Bild 1: Hauptgebäude der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin<br />

Explosionsschutz in der Chemisch-<br />

Technischen Reichsanstalt<br />

Die Entwicklung der Bundesanstalt für Materialforschung<br />

und -prüfung (BAM), einer<br />

Bundesbehörde unter dem Dach des Bundeswirtschaftsministeriums,<br />

ist eng mit dem<br />

Explosionsschutz verbunden. Die Wurzeln<br />

des Explosionsschutzes in Deutschland liegen,<br />

wie auch in vielen anderen europäischen<br />

Ländern, im Bergbau. Grubenexplosionen,<br />

verursacht durch Methangas und<br />

Kohlenstaub, führten dazu, dass man sich der<br />

systematischen Erforschung von Explosionsgefahren<br />

zuwandte. Mit dem Einsatz neuer<br />

Sprengstoffe zum Ende des 19. Jahrhunderts<br />

häuften sich die Schlagwetterexplosionen,<br />

und in Preußen wurde eine staatliche<br />

›Schlagwetterkommission‹ [1] berufen.<br />

Erste Bergbauversuchsstrecken zur Tauglichkeitsprüfung<br />

von Sprengstoffen entstanden.<br />

So wurde bereits 1894 für den Steinkohlenbergbau<br />

im Ruhrgebiet in Dortmund-Derne<br />

eine größere Bergbauversuchsstrecke unter<br />

Leitung des Bergassessors CARL BEYLING<br />

eingerichtet. Eine weitere Bergbauversuchsstrecke<br />

mit dem Schwerpunkt ›Braunkohle‹<br />

wurde 1928 an der Bergakademie Freiberg/<br />

Sachsen in Betrieb genommen. Mit der zunehmenden<br />

wirtschaftlichen Bedeutung des<br />

Braunkohlenbergbaus und den Explosionsgefahren,<br />

die z.B. auch bei der Kohleverarbeitung<br />

in den Brikettfabriken vorkommen, entstand<br />

hier die Notwendigkeit, sich mit<br />

Maschinen und Einrichtungen für den Einsatz<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen speziell<br />

zu beschäftigen [2].


Parallel zu den Aktivitäten im Bergbau gab<br />

es zu Beginn des 20. Jahrhunderts in<br />

Deutschland auch Bemühungen zur Gewährleistung<br />

der Sicherheit in der sich schnell<br />

entwickelnden jungen chemischen Industrie.<br />

So gab es bereits seit 1880 Bemühungen zur<br />

Schaffung einer Reichsbehörde, die nach<br />

dem Vorbild der Physikalisch-Technischen<br />

Reichsanstalt (PTR) einerseits Aufgaben zur<br />

wissenschaftlichen Förderung der Chemie<br />

haben sollte, andererseits aber auch Regeln<br />

in der chemischen Sicherheitstechnik setzen<br />

konnte. Während EMIL FISCHER, WALTHER<br />

NERNST und WILHELM OSTWALD eine chemische<br />

Reichsanstalt zur Förderung ›nur mit<br />

großem Aufwand bestreitbarer wissenschaftlicher<br />

Aufgaben‹ forderten, empfahl im<br />

Jahr 1908 CARL ALEXANDER VON MARTIUS,<br />

Gründer der Aktiengesellschaft für Anilinfabrikation<br />

(AGFA), die Einrichtung einer gewerblich<br />

technischen Reichsbehörde: ›Je<br />

mehr Wissenschaft und Technik im sozialen<br />

Leben an Bedeutung gewinne, um so mehr<br />

tritt das Bedürfnis hervor, Normen zu schaffen,<br />

die die gewerbliche Tätigkeit zur vollen<br />

Entfaltung bringen, andererseits aber die berechtigten<br />

Interessen des Publikums und der<br />

Individuen vor Beeinträchtigung bewahren‹<br />

[3]. VON MARTIUS erkannte, bahnbrechend<br />

für die damalige Zeit, dass die Akzeptanz<br />

neuer Techniken in der Bevölkerung entscheidend<br />

vom sicheren Betrieb der Anlagen<br />

abhängt.<br />

So wurde für die Förderung der Forschung<br />

1911 in Berlin-Dahlem das Kaiser-Wilhelm-Institut<br />

für Chemie gebaut. Im Jahre 1920 folgte<br />

dann mit der Umwandlung des Militärversuchsamtes<br />

die Gründung der Chemisch-<br />

Technischen Reichsanstalt (CTR) in Berlin-<br />

Plötzensee. Die CTR war eine nachgeordnete<br />

Behörde des Reichsinnenministeriums und<br />

führte u.a. chemisch-technische Untersuchungen<br />

zur Unfallverhütung durch.<br />

Die damaligen Aufgaben der Reichsanstalt<br />

spiegelten sich im Arbeitsplan von 1921<br />

[3] wieder. Hier heißt es im Teil 1 ›Untersuchungen<br />

auf dem Gebiet der Unfallverhütung<br />

und des Arbeitsschutzes‹ u.a.:<br />

> Grundlegende experimentelle<br />

chemische Untersuchungen,<br />

> Versuche für die Ausarbeitung reichsgesetzlicher<br />

Vorschriften für Herstellung,<br />

Lagerung, Beförderung und Verwendung<br />

feuer- und explosionsgefährlicher Stoffe,<br />

> Prüfung der Handhabungs- und Transportsicherheit<br />

sowie der chemischen Beständigkeit<br />

von Bergwerkssprengstoffen,<br />

Treibmitteln, Zündmitteln und feuergefährlichen<br />

Stoffen, auch Flaschen mit komprimierten<br />

Gasen,<br />

> Untersuchung von Zelluloid im Hinblick<br />

auf die Brand- und Explosionsgefahr,<br />

> Überwachung explosionsgefährlicher Betriebe,<br />

> Aufklärung von Unfällen, die durch Brände<br />

und Explosionen entstanden.<br />

Im Jahr 1921, kurz nach ihrer Gründung, wurde<br />

die CTR mit der Aufklärung eines der<br />

größten Explosionsunfälle der bisherigen Industriegeschichte<br />

betraut. Am 21. September<br />

1921 wird das neue Oppauer Werk der Badischen<br />

Anilin- und Sodafabriken (BASF) von<br />

einer verheerenden Explosion verwüstet.<br />

Über 500 Menschenleben sind zu beklagen,<br />

Werk und Umgebung werden schwer zerstört.<br />

Bei Lockerungssprengungen in einem<br />

Lagerhaus mit zusammengebacktem Ammonsalpeter<br />

ist das Düngemittel explodiert.<br />

HERRMANN KAST, Leiter der Abteilung S<br />

›Sprengstoffe‹ der CTR, übernahm die Leitung<br />

bei der Aufklärung des Unfalls und veröffentlichte<br />

1924 in der Chemiker-Zeitung den Abschlussbericht.<br />

Bild 2: Walther Rimarski<br />

(1874 – 1963), Präsident<br />

der Chemisch-Technischen<br />

Reichsanstalt<br />

1937-1945<br />

Fragen zur Sicherheitstechnik und zum<br />

Explosionsschutz wurden in der Zeit vor dem<br />

zweiten Weltkrieg vorrangig in der Abteilung<br />

C für allgemeine Chemie bearbeitet. Hier war<br />

es vor allem WALTHER RIMARSKI, der, als<br />

Abteilungsleiter und Vorsitzender des Deutschen<br />

Acetylenvereins, das sich schnell entwickelnde<br />

neue Gebiet ›Acetylen, technische<br />

Gase und Schweißtechnik‹ integrierte [3].<br />

1937 wurde RIMARSKI Präsident der CTR und<br />

leitete die Reichsanstalt bis zu ihrer Auflösung<br />

1945.<br />

In der CTR wurden erstmals die im Explosionsschutz<br />

wichtigen sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen von brennbaren Gasen<br />

und Flüssigkeiten, wie Explosionsgrenzen,<br />

Flammpunkte, Zündtemperaturen usw., systematisch<br />

untersucht und in Form einer Datei<br />

archiviert. Vor dem 2. Weltkrieg wurde auch<br />

die CTR auf die Kriegswirtschaft ausgerichtet<br />

und war als Nachfolgerin des Militärversuchsamtes<br />

während des Krieges vorrangig<br />

für die Wehrmacht tätig. Wegen dieser Aufgaben<br />

musste die CTR auf Befehl der sowjetischen<br />

Besatzungsmacht 1945 ihre Tätigkeiten<br />

einstellen. Am 1. August 1945 erfolgte<br />

dann der vom Magistrat in Berlin bestätigte<br />

Zusammenschluss des Materialprüfungsamtes<br />

mit der Chemisch-Technischen<br />

Reichsanstalt in den Gebäuden des Materialprüfungsamtes<br />

in Berlin-Dahlem. �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 27


Geschichte und Gegenwart des Explosionsschutzes in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung<br />

Bild 3: Das ›Oppauer Loch‹. Verwüstetes Werk der BASF nach der Explosion von Düngemitteln im<br />

Jahr 1921 (Quelle: www.chemieonline.de/forum)<br />

Während des Krieges ging die Datei mit den<br />

für den Explosionsschutz erforderlichen sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen brennbarer<br />

Gase und Dämpfe in der CTR verloren.<br />

Der ehemalige Mitarbeiter der CTR, KARL<br />

NABERT, begann in der aus Berlin nach<br />

Braunschweig umgezogenen Physikalisch-<br />

Technischen Reichsanstalt die Daten erneut<br />

zusammenzustellen. Bereits 1950 war ein<br />

Vorentwurf des Tabellenwerkes fertiggestellt<br />

und 1953 erschien die erste Auflage der ›Sicherheitstechnischen<br />

Kennzahlen brennbarer<br />

Gase und Dämpfe‹ [4]. Das Tabellenwerk<br />

ermöglichte mit den sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen eine einheitliche<br />

Bewertung von Explosionsgefahren und bildete<br />

die stoffliche Grundlage für den Explosionsschutz<br />

in Regelwerken und Normen.<br />

Seite 28 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Explosionsschutz in der BAM<br />

Heute ist die BAM ein Wissenschaftsinstitut<br />

mit knapp 1800 Mitarbeitern und einem Etat<br />

von mehr als 100 Millionen Euro im Jahr. Die<br />

Arbeitsinhalte sind bestimmt vom gesellschaftlichen<br />

Auftrag der Gewährleistung von<br />

Sicherheit in Technik und Chemie. Der Explosionsschutz<br />

ist seit langem ein Schwerpunkt<br />

in der Abteilung 2 ›Chemische Sicherheitstechnik‹<br />

der BAM. Dieser umfasst im Wesentlichen<br />

die Untersuchung und Bewertung<br />

> von gefährlichen Stoffen und Gütern,<br />

> von gefährlichen chemischen<br />

Reaktionen,<br />

> von Verfahren, Anlagen, Anlagenteilen<br />

und Sicherheitseinrichtungen für den Umgang<br />

mit gefährlichen Stoffen und Stoffsystemen.<br />

Als ein Teilgebiet der physikalischchemischen<br />

Sicherheitstechnik kann man<br />

den Explosionsschutz als die Summe der<br />

Schutzmaßnahmen bei ungewollten Oxidationsreaktionen<br />

mit nachfolgendem Anstieg<br />

von Temperatur und Druck betrachten. Im<br />

klassischen Sinn werden dabei atmosphärische<br />

Bedingungen mit dem Oxidationsmittel<br />

›Luft‹ betrachtet, im erweiterten Sinn aber<br />

auch Bedingungen in geschlossenen Systemen<br />

bei nicht-atmosphärischen Bedingungen.<br />

Explosionsschutz erstreckt sich daher<br />

von den stofflichen Eigenschaften über<br />

die Gemischausbreitung, die Zündquellenbeherrschung<br />

und Begrenzung der Explosionsauswirkungen,<br />

die Beschaffenheitsanforderungen<br />

an Geräte, Schutzsysteme und<br />

Anlagen bis hin zu den Betriebsvorschriften<br />

der Anlagensicherheit und des Transports<br />

gefährlicher Güter.


Arbeitsteilung mit der Physikalisch-<br />

Technischen Bundesanstalt<br />

Aufgrund der historischen Entwicklung<br />

werden die Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

heute mit einer sinnvollen Aufgabenteilung<br />

in beiden Bundesanstalten bearbeitet.<br />

Die Arbeiten erfolgen in enger Abstimmung<br />

im Rahmen des gemeinsamen Arbeitsschwerpunktes<br />

›Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik‹.<br />

In der PTB werden<br />

schwerpunktmäßig Fragen des Explosionsschutzes<br />

elektrischer Betriebsmittel, elektrische<br />

und mechanische Zündquellen sowie<br />

Fragen zum Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten<br />

bearbeitet, in der BAM brennbare<br />

Gase und Stäube. Darüber hinaus ist die physikalisch-chemische<br />

Sicherheitstechnik als<br />

Ganzes, also auch gefährliche chemische<br />

Reaktionen und Sprengstoffe, Schwerpunktaufgabe<br />

der BAM. Diese Aufgabenteilung<br />

wird über ein gemeinsames Lenkungsgremium<br />

von BAM und PTB koordiniert und hat<br />

sich seit vielen Jahren gut bewährt.<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen<br />

Wichtige Grundlage für die Ermittlung und<br />

Bewertung des Risikos von Explosionen sowie<br />

die Auswahl und Auslegung von Explosionsschutzmaßnahmen<br />

sind Kenntnisse relevanter<br />

sicherheitstechnischer Kenngrößen<br />

sowie ihrer Abhängigkeiten, insbesondere<br />

von Druck und Temperatur. Die Ermittlung sicherheitstechnischer<br />

Kenngrößen erfolgt in<br />

BAM und PTB ebenfalls arbeitsteilig. Die PTB<br />

konzentriert sich dabei auf die Ermittlung von<br />

Kenngrößen für brennbare Flüssigkeiten und<br />

Dämpfe, die BAM auf die Ermittlung von<br />

Kenngrößen für brennbare Gase und Stäube.<br />

1871<br />

1889<br />

1904<br />

1919<br />

1920<br />

1945<br />

1954<br />

1990<br />

Preußische Königliche<br />

Mechanisch-Technische<br />

Versuchsanstalt<br />

Königlich-preußisches<br />

Materialprüfungsamt<br />

Preußisches Staatliches<br />

Materialprüfungsamt<br />

Bild 4: Historische Wurzeln der BAM [5]<br />

Vereinigte Anstalten<br />

Preußische Zentralstelle<br />

für Explosivstoffe;<br />

Militärversuchsamt<br />

Chemisch-Technische<br />

Reichsanstalt (CTR)<br />

Bundesanstalt für mechanische und chemische Materialprüfung (BAM)<br />

Im Fachbereich 2.1 ›Gase, Gasanlagen‹<br />

der BAM werden folgende sicherheitstechnische<br />

Kenngrößen für brennbare Gase ermittelt:<br />

> Explosionsgrenzen,<br />

> Sauerstoffgrenzkonzentration,<br />

> Zündtemperatur,<br />

> Mindestzündenergie,<br />

> Normspaltweite,<br />

> Explosionsdruck und<br />

> Explosionsdruckanstiegsgeschwindigkeit.<br />

Deutsche Vereinigung, Restrukturierung der BAM<br />

Leitlinie: ›Sicherheit in Chemie- und Materialtechnik‹<br />

Für diese Untersuchungen stehen verschiedene<br />

Apparaturen zur Verfügung, die es ermöglichen,<br />

diese Kenngrößen sowohl für atmosphärische<br />

Bedingungen als auch für<br />

erhöhte Anfangsbedingungen (Drücke bis<br />

500 bar und Temperaturen bis 300 °C) zu bestimmen.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 29


Geschichte und Gegenwart des Explosionsschutzes in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung<br />

Für brennbare Stäube in abgelagerter und<br />

aufgewirbelter Form werden im Fachbereich<br />

2.2 die sicherheitstechnischen Kenngrößen<br />

bestimmt. Es handelt sich dabei um die<br />

> Selbstentzündungstemperatur und<br />

> die Mindestzündtemperatur des abgela-<br />

gerten Staubes (Glimmtemperatur)<br />

sowie um die<br />

> untere Explosionsgrenze,<br />

> die Sauerstoffgrenzkonzentration,<br />

> die Mindestzündenergie,<br />

> die Zündtemperatur,<br />

> den maximalen Explosionsdruck und<br />

> den maximalen zeitlichen Druckanstieg<br />

bzw. KSt-Wert für aufgewirbelte Stäube.<br />

Für die Bestimmung dieser Größen sind verschiedene<br />

Explosionsapparaturen (20 Liter<br />

und 1 m³), sowie eine modifizierte Hartmann-<br />

Apparatur, der BAM-Ofen und ein Godbert-<br />

Greenwald-Ofen verfügbar.<br />

In der gemeinsam von BAM, PTB und DE-<br />

CHEMA gepflegten Datenbank CHEMSAFE<br />

[6] werden die Kenngrößen erfasst und auf<br />

einfache Art für Anwender verfügbar gemacht.<br />

Ein wesentliches Merkmal von<br />

CHEMSAFE ist dabei, dass vor der Aufnahme<br />

der Stoffe in die Datenbank ein Bewertungsprozess<br />

durchgeführt wird, der für eine besondere<br />

Verlässlichkeit der abrufbaren Daten<br />

sorgt. Die Datenbank enthält bewertete sicherheitstechnische<br />

Kenngrößen von zurzeit<br />

3.600 brennbaren Flüssigkeiten, Gasen und<br />

Stäuben und 810 Gemischen. Diese Daten liegen<br />

nicht nur für atmosphärische, sondern<br />

auch für nichtatmosphärische Bedingungen<br />

vor. In einem Tabellenbuch von BAM und<br />

PTB [7, 8], das an die Arbeiten von NABERT,<br />

SCHÖN und REDEKER [9] anknüpft, sind die<br />

wichtigsten Kenngrößen des Explosionsschutzes<br />

in Buchform zusammengefasst<br />

Seite 30 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

worden. Darüber hinaus stehen hier im Band<br />

2 ›Explosion Regions of Gas Mixtures‹ Explosionsdiagramme<br />

von Stoffsystemen vom Typ<br />

Brenngas/Inertgas/Oxidator zur Verfügung,<br />

die erweiterte Aussagen zur Inertisierung<br />

von explosionsfähigen Gemischen gestatten.<br />

Vermeidung explosionsfähiger Atmosphäre<br />

Eine wichtige Maßnahme zur Überwachung<br />

im primären Explosionsschutz ist der<br />

Einsatz von Gaswarngeräten. Der Fachbereich<br />

2.1 ›Gase, Gasanlagen‹ ist akkreditiertes<br />

Prüflaboratorium für die Prüfung der<br />

Messfunktion und der funktionalen Sicherheit<br />

von Gaswarngeräten zur Warnung vor<br />

gefährlichen Konzentrationen von brennbaren<br />

und/oder giftigen Gasen sowie Sauerstoff.<br />

Die vollständige Prüfung der Gaswarngeräte,<br />

die sowohl die Messfunktion als ihre<br />

Eigenschaft als elektrisches Gerät betrifft, erfolgt<br />

in Kooperation mit der PTB. Dort finden<br />

alle Prüfungen zur elektrischen Zündquellensicherheit<br />

an diesen Geräten statt.<br />

Vermeidung von Zündquellen an<br />

nichtelektrischen Geräten<br />

In mechanischen Geräten, wie Getrieben,<br />

Pumpen, Rührwerken oder dynamischen<br />

Dichtungen können im Fall von technischen<br />

Defekten durch Schlagvorgänge oder durch<br />

kontinuierliche metallische Reibung wirksame<br />

Zündquellen entstehen. Die Zündfähigkeit<br />

mechanisch erzeugter Funken hängt von<br />

einer Vielzahl von Einflussfaktoren ab, wie<br />

z. B. von der kinetischen Schlagenergie bzw.<br />

der Schleifgeschwindigkeit, der Geometrie<br />

der Schlag- bzw. Schleifpartner, dem An-<br />

pressdruck der Schleifpartner, der Kinematik,<br />

den Werkstoffen, der Oberflächenbeschaffenheit,<br />

ggf. dem Grad der Verrostung und<br />

der Zusammensetzung des explosionsfähigen<br />

Gemisches, auch innerhalb einer Gasgruppe.<br />

Im Fachbereich 2.1 ›Gase, Gasanlagen‹<br />

werden in enger Abstimmung mit der<br />

PTB seit langem Untersuchungen mit Schlag-<br />

und Schleiffunkenapparaturen unter unterschiedlichen<br />

explosionsfähigen Brennstoff/<br />

Luft-Gemischen durchgeführt. In der BAM<br />

werden dabei überwiegend wissenschaftliche<br />

Untersuchungen zu Schlagfunken, in<br />

der PTB zu Reib- und Schleiffunken durchgeführt.<br />

Folgende Parameter können an den<br />

Anlagen in der BAM variiert werden:<br />

> Werkstoffpaarung,<br />

> Schlagenergie,<br />

> Schleifgeschwindigkeit und<br />

Anpressdruck,<br />

> Brenngas/Luft-Gemisch.<br />

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen bilden<br />

die Grundlage für die Beurteilung mechanischer<br />

Zündgefahren an Geräten, Gerätebaugruppen,<br />

Anlagen und Anlagenteilen.<br />

Ferner fließen die Ergebnisse in die europäische<br />

und internationale Normung ein (z.B.<br />

EN 1127-1 [10], EN 13463-1 [11], EN 14986<br />

[12]). Die vorhandenen Versuchsapparaturen<br />

erlauben weiterhin die Untersuchung von<br />

kundenspezifischen Materialpaarungen auf<br />

die Wahrscheinlichkeit der Entstehung mechanisch<br />

erzeugter Funken und deren Zündwahrscheinlichkeit<br />

unter vom Kunden vorgegebenen<br />

Randbedingungen.


Konstruktiver Explosionsschutz<br />

Relativ kleine Explosionen können oft<br />

durch nachfolgende Brände und Versagen<br />

von Gebäudestrukturen zu großen Schäden<br />

führen. Solche Ereignisketten und Folgeschäden<br />

sind vermeidbar, wenn die beginnende<br />

Explosionsausbreitung innerhalb von Behältern<br />

und anderen Umschließungen beherrscht<br />

werden kann. Technische Maßnahmen,<br />

die anlaufende Explosionen auf ein<br />

unbedenkliches Maß begrenzen, sind zum<br />

Beispiel:<br />

> Entkopplungsmaßnahmen wie<br />

Flammensperren,<br />

> explosionsdruckfeste Bauweise,<br />

> Explosionsdruckentlastung,<br />

> Explosionsunterdrückung.<br />

Die BAM beschäftigt sich in diesem Zusammenhang<br />

speziell mit Fragen der Ausbreitung<br />

von Deflagrationen und Detonationen in<br />

Rohrleitungen, der Druckentlastung von Gasexplosionen<br />

und der Untersuchung von<br />

Staubexplosionen und der Staubexplosionsentlastung.<br />

Die Untersuchung der Ausbreitung von Deflagrationen<br />

und Detonationen in Rohrleitungen<br />

erfolgt mit der Zielrichtung der Verbesserung<br />

der Grundlagen für die Auslegung<br />

und Prüfung von Flammendurchschlagsicherungen.<br />

Schwerpunkt dieser Arbeiten sind einerseits<br />

Untersuchungen zum Umschlag von<br />

Deflagrationen zu Detonationen und andererseits<br />

zum Einfluss von Einbauten auf die Ausbreitung<br />

von Explosionen in Rohrleitungen.<br />

Die Entlastung von Gasexplosionen ist ein<br />

Untersuchungsgegenstand, dem sich die<br />

BAM seit einigen Jahren widmet. Mit Explosionsdruckentlastungseinrichtungen<br />

kann<br />

das Bersten von Apparaten, Behältern und<br />

Rohrleitungen im Falle einer Explosion ver-<br />

Bild 5: Freifläche für Deflagrations- und Detonationsversuche in Rohren<br />

hindert werden. Ein Kernproblem für die Auslegung<br />

von Druckentlastungsflächen ist die<br />

Berücksichtigung von Turbulenz erzeugenden<br />

Einbauten.<br />

Weitere wichtige Schwerpunkte sind die<br />

Untersuchung von Staubexplosionen und die<br />

Staubexplosionsentlastung. Etwa 80 % aller<br />

Schüttgüter sind brennbar. Schüttgutbrände<br />

sowie Staubexplosionen treten deshalb in<br />

nahezu allen Industriezweigen sowie bei<br />

Transport, Umschlag und Lagerung von<br />

Schüttgütern auf. Die Untersuchung der sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen brennbarer<br />

Stäube sowie – darauf aufbauend – die<br />

Anwendung von Maßnahmen des Explosionsschutzes<br />

in Industrieanlagen dienen dem<br />

Schutz von Menschen, Sachwerten und der<br />

Umwelt. Zur Untersuchung dieser Themen<br />

stehen in der BAM neben Anlagen auf dem<br />

Stammgelände in Berlin-Lichterfelde auch<br />

Großversuchseinrichtungen auf dem ›Testgelände<br />

Technische Sicherheit (TTS)‹ in Horstwalde<br />

(60 km südlich von Berlin) zur Verfügung.<br />

Dort befindet sich ein Prüffeld zur Untersuchung<br />

von Brand- und Explosionsgefahren.<br />

Die Versuchseinrichtungen auf dem Prüffeld<br />

umfassen im Einzelnen:<br />

> Gebäude für Versuche mit Sauerstoff,<br />

> Technikgebäude,<br />

> Versuchsbunker mit Detonationsrohrstrecke,<br />

> Freifläche für Versuche mit Sauerstoff<br />

unter hohem Druck,<br />

> Betonplatte für Explosionsversuche,<br />

> Versuchsbunker,<br />

> Beobachtungsturm,<br />

> Siloversuchsstand,<br />

> Rohrstreckenprüfstand.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 31


Geschichte und Gegenwart des Explosionsschutzes in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung<br />

Bild 6: Silo zur Untersuchung von<br />

Staubexplosionen<br />

Seite 32 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Tätigkeiten der BAM als ›Benannte Stelle‹<br />

nach Richtlinie 94/9/EG<br />

Beschaffenheitsanforderungen an Produkte,<br />

die Explosionsschutzanforderungen zu<br />

erfüllen haben, werden durch die Europäische<br />

Richtlinie 94/9/EG [13] geregelt. Diese<br />

Europäische Richtlinie erfasst sowohl elektrische<br />

als auch nichtelektrische Geräte. Die<br />

Umsetzung dieser Richtlinie in Deutschland<br />

erfolgte durch die 11. Verordnung zum Geräte-<br />

und Produktsicherheitsgesetz (Explosionsschutzverordnung)<br />

vom 12. Dezember<br />

1996 (BGB1.I S. 1914), die zuletzt durch Artikel<br />

21 des Gesetzes vom 8. November 2011<br />

(BGB1. A S. 2178) geändert worden ist [14].<br />

Wesentlicher Inhalt dieser Verordnungen<br />

und der Europäischen Richtlinie 94/9/EG sind<br />

die Begriffsdefinitionen für Geräte, Schutzsysteme<br />

und Komponenten, das System der<br />

Konformitätsbewertung und die Konformitätserklärung,<br />

sowie die grundlegenden Sicherheits-<br />

und Gesundheitsanforderungen.<br />

Seit 1997 ist die BAM als ›Benannte Stelle‹<br />

mit der Kennnummer 0589 im System der<br />

Konformitätsbewertung von Produkten im<br />

Geltungsbereich der Richtlinie 94/9/EG tätig.<br />

Die BAM ist notifiziert für die entsprechenden<br />

Konformitätsbewertungsverfahren<br />

(EG-Baumusterprüfung, Qualitätssicherung<br />

Produktion, Qualitätssicherung Produkte) für<br />

nichtelektrische Geräte, Gaswarngeräte und<br />

Flammendurchschlagsicherungen. Weiterhin<br />

bietet die BAM als ›Benannte Stelle‹ Herstellern<br />

nichtelektrischer Geräte der Gerätegruppen<br />

I und II, Gerätekategorie M2 und 2 eine<br />

Annahme und Aufbewahrung der Unterlagen<br />

im Rahmen des Moduls der internen Fertigungskontrolle<br />

an.<br />

Mitarbeit in nationalen und internationalen<br />

Gremien des Explosionsschutzes<br />

Als Ressortforschungseinrichtung der<br />

Bundesregierung hat die BAM, wie auch die<br />

PTB, die spezifische Aufgabenstellung zwischen<br />

den Interessen der Wirtschaft und der<br />

Gesellschaft zu vermitteln. Ein wesentlicher<br />

Bestandteil dieser Funktion ist die Beratung<br />

der Bundesregierung in sicherheitstechnischen<br />

Gremien.<br />

Dazu gehören u. a. der Ausschuss für Betriebssicherheit<br />

(ABS) und der Ausschuss für<br />

Gefahrstoffe (AGS) des Bundesministeriums<br />

für Arbeit und Soziales (BMAS), der Ausschuss<br />

Gefahrgutbeförderung (AGGB) und<br />

der Gefahrgut-Verkehrs-Beirat beim Bundesministerium<br />

für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung<br />

(BMVBS) sowie die Kommission für<br />

Anlagensicherheit (KAS) des Bundesministeriums<br />

für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit<br />

(BMU) mit diversen Untergremien.<br />

Vertreter der BAM arbeiten weiterhin in regelsetzenden<br />

Gremien der Berufsgenossenschaften<br />

mit und beraten darüber hinaus<br />

auch die Gewerbe- und Marktaufsicht der<br />

Bundesländer sowie andere Behörden, aber<br />

auch Hersteller explosionsgeschützter Geräte<br />

und Betreiber überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen. Auch im Explosionsschutz nimmt,<br />

wie in vielen anderen Branchen, die Bedeutung<br />

des internationalen Marktes immer<br />

mehr zu. Auf Grund ihres großen Exportanteils<br />

sind insbesondere die deutschen Unternehmen<br />

des Maschinen- und Anlagenbaus<br />

sehr stark vom globalen Handel mit technischen<br />

Produkten und Ingenieurdienstleistungen<br />

abhängig. Daher spielt die europäische<br />

und internationale Normung eine<br />

immer größere Rolle. Wesentlich sind dabei


die harmonisierten Europäischen Normen,<br />

die die Vermutung der Erfüllung bezüglich<br />

europäischer Richtlinien auslösen. Das betrifft<br />

für nichtelektrische Geräte, Schutzsysteme<br />

und sicherheitstechnische Kenngrößen<br />

insbesondere die Normen von CEN/TC<br />

305 ›Explosionsfähige Atmosphären – Explosionsschutz‹<br />

mit ihrer Vermutungswirkung in<br />

Bezug auf die Richtlinie 94/9/EG. Während<br />

die Normen des Explosionsschutzes elektrischer<br />

Betriebsmittel inzwischen nahezu ausschließlich<br />

auf IEC-Ebene erarbeitet werden,<br />

beginnt dieser Prozess gerade im IEC/SC<br />

31M ›Non-electrical equipment and protective<br />

systems for explosive atmospheres‹, das<br />

ISO Normen auf diesem Gebiet erarbeitet<br />

[15]. Mitarbeiter der Abteilung ›Chemische<br />

Sicherheitstechnik‹ der BAM arbeiten in Zusammenarbeit<br />

mit Mitarbeitern der PTB auf<br />

allen Ebenen des Normungsprozesses in<br />

fachlichen und leitenden Funktionen mit. Dabei<br />

werden von ihnen sicherheitstechnische<br />

und technologische Grundsätze vertreten,<br />

wie sie in Deutschland und Europa über Jahre<br />

entwickelt wurden. Damit werden auch<br />

die vielen klein- und mittelständischen Betriebe,<br />

die sich selber nicht an der internationalen<br />

Normung beteiligen können, unterstützt.<br />

Forschungs- und Entwicklungsarbeiten<br />

in PTB und BAM zu den Eigenschaften explosionsfähiger<br />

Atmosphären, über Zündquellen<br />

sowie zum Ablauf von Explosions- und Detonationsvorgängen<br />

unterstützen als pränormative<br />

Forschung die Normungs-und Regelwerksarbeiten<br />

oder bilden Grundlagen für<br />

technische Entwicklungen.<br />

Literatur<br />

[1] Archive in Nordrheinwestfalen, http://www.archive.nrw.de<br />

[2] A. Pärnt ›IBExU – 80 Jahre Tradition im Explosionsschutz für Industrieanlagen‹,<br />

R.STAHL Ex-<strong>Zeitschrift</strong> 2009, S. 13 – 19<br />

[3] Walter Ruske: 100 Jahre Materialprüfung in Berlin, Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin, 1971<br />

[4] K. Nabert und G. Schön: Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und Dämpfe, Deutscher<br />

Eichverlag Braunschweig, 1953<br />

[5] W. Ruske, G. Becker, H.Czichos: Die Chronik 1871 – 1996, Wirtschaftsverlag NW, Bremerhaven, 1996<br />

[6] DECHEMA, BAM und PTB: CHEMSAFE, eine Datenbank mit bewerteten sicherheitstechnischen<br />

Kenngrößen, Frankfurt/a.M., Update 2011<br />

[7] E. Brandes und W. Möller: Safety Characteristic Data,<br />

Volume 1: Flammable Liquids and Gases, Wirtschaftsverlag NW, Bremerhaven, 2008<br />

[8] M. Molnarne, Th. Schendler und V. Schröder: Safety Characteristic Data,<br />

Volume 2: Explosion Regions of Gas Mixtures, Wirtschaftsverlag NW, Bremerhaven, 2008<br />

[9] T. Redeker und G. Schön: 6. Nachtrag zu Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer Gase und<br />

Dämpfe, Deutscher Eichverlag Braunschweig, 1990<br />

[10] DIN EN 1127-1 Explosionsfähige Atmosphären –<br />

Explosionsschutz Teil 1: Grundlagen und Methodik, Deutsche Fassung EN 1127-1:2011<br />

[11] DIN EN 13463-1 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Teil 1: Grundlagen und Anforderungen; deutsche Fassung EN 13463-1:2009<br />

[12] DIN EN 14986 Konstruktion von Ventilatoren für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen;<br />

deutsche Fassung EN 14986:2007<br />

[13] Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlaments und des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften<br />

der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen vom 23. März 1994 (ABl. EG vom 19.04.1994 Nr. L 100 S. 1;<br />

ABl. EG vom 10.10.1996 Nr. L 257 S. 44; ABl. EG vom 26.01.2000 Nr. L 21 S. 42) zuletzt geändert am<br />

29. September 2003 durch Anhang I Nr. 8 der Verordnung (EG) Nr. 1882/2003 vom 29. September 2003<br />

(ABl. EU vom 31.10.2003 Nr. L 284 S. 1)<br />

[14] Elfte Verordnung zum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (11. GPSGV) vom 12. Dezember 1996<br />

(BGBl. I Nr. 65 vom 19.12.1996 S. 1914) zuletzt geändert am 6. Januar 2004 durch Artikel 18 des<br />

Gesetzes zur Neuordnung der Sicherheit von technischen Arbeitsmitteln und Verbraucherprodukten<br />

(BGBl. I Nr. 1 vom 09.01.2004 S. 2)<br />

[15] M. Beyer, H. Bothe und T.Schendler ›Physikalisch-Chemische Sicherheitstechnik und Explosionsschutz<br />

in PTB und BAM‹, PTB-Mitteilungen 1/2011<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 33


Seite 34 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

>><br />

Mobile Anlage<br />

zur organophilen Nanofiltration<br />

von Marcel Franowski und Wolfgang Möller<br />

Anwendungsberichte<br />

Bild 1: Vereinfachtes R&I Fließbild der organophilen Nanofiltrationstestanlage<br />

Die Nanofiltration ist ein druckgetriebenes Membrantrennverfahren,<br />

angesiedelt zwischen Ultrafiltration und Umkehrosmose, das<br />

für wässrige Medien bereits industriell im Einsatz ist. Dabei werden<br />

Partikel (feindisperse Gemische oder echte Lösungen) aufgrund ihrer<br />

Größe oder Ladungseigenschaften abgetrennt. In der Vergangenheit<br />

realisierte das Unternehmen Andreas Junghans, Anlagenbau und<br />

Edelstahlbearbeitung in Frankenberg/Sachsen bereits eine Reihe von<br />

Nanofiltrationsanlagen zur Aufbereitung von speziellen Industrieabwässern<br />

mittels Membranen aus keramischen Werkstoffen. Dabei<br />

nutzte man die Vorteile des Keramikwerkstoffes für die Aufbereitung<br />

von stark alkalischen Waschbädern, wie auch von heißen Abwässern.<br />

Ein bis dahin noch weitgehend ungenutztes Potential, die Beständigkeit<br />

gegenüber organischen Lösemitteln, wurde mit der Substratgewinnung<br />

durch Diafiltration aus N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP) erstmalig<br />

tangiert.


Anwendung<br />

Die Stofftrennung im nicht-wässrigen Bereich mittels Nanofiltration<br />

stellt derzeit nur einen vernachlässigbaren Anteil dar gegenüber<br />

anderen Trennverfahren, wie Destillation, Rektifikation oder Adsorption.<br />

Jedoch bestechen die Vorteile dieses Verfahrens. Da<br />

während der Filtration kein Phasenübergang stattfindet, benötigt man<br />

weniger Energie. Zudem ist es aufgrund geringer Temperaturen schonender<br />

für die abzutrennenden Partikel, speziell wenn es sich um empfindliche<br />

Substrate handelt.<br />

Diese Eigenschaften spielen eine wichtige Rolle in der chemischen<br />

Prozessindustrie, wo der Einsatz für das Recycling von organischen<br />

Lösemitteln, der Rückgewinnung von teuren Katalysatoren,<br />

der Fraktionierung von Stoffgemischen, der Aufkonzentrierung bestimmter<br />

Substanzen und eventuell anschließender Lösemittelsubstitution,<br />

durchaus denkbar wäre.<br />

In der pharmazeutischen Industrie können mit Hilfe der organophilen<br />

Nanofiltration bestimmte Proteine, Antibiotika, Vitamine oder<br />

Polysaccharide ›sanft‹ separiert werden.<br />

Somit ist neben der Verminderung des Abfallstromes ein hohes<br />

Wertschöpfungspotential mit dieser Technologie verbunden.<br />

Ausführung<br />

Die Aufgabenstellung eines belgischen Forschungsinstitutes,<br />

den Bau einer Filtrationstestanlage für den Betrieb mit organischen<br />

Lösemitteln, konnte von der Firma Andreas Junghans mit Unterstützung<br />

für den Explosionsschutz durch R. STAHL erfolgreich umgesetzt<br />

werden.<br />

Neben der Ex-Schutz Problematik (Ex II 2/3G IIB T4) musste die<br />

Anlage den GMP Regularien entsprechen, einen maximalen Betriebsdruck<br />

von 60 bar aufweisen und zudem ortsveränderlich sein, um an<br />

unterschiedlichen Einsatzorten arbeiten zu können. Folglich entschied<br />

man sich, die Anlage so kompakt wie möglich zu gestalten, wobei auch<br />

der Schaltschrank auf dem mobilen Rahmen installiert ist.<br />

Zur Realisierung des Explosionsschutzes wurden unterschiedliche<br />

Zündschutzarten eingesetzt. Da es sich bei der benötigten Anlage<br />

um eine Einzelanfertigung für den Einsatz im explosionsgefährdeten<br />

Bereich handelt und der Aufbau der Steuerung adäquat zu einer Steuerung<br />

im sicheren Bereich erfolgen sollte, wurde die Zündschutzart<br />

Überdruckkapselung Ex p für den Schaltschrank gewählt. Als zusätzliche<br />

Vorteile der Zündschutzart Ex p sind in dieser Anwendung das<br />

geringere Gewicht, sowie die Möglichkeit einer zusätzlichen Abfuhr<br />

von Verlustwärme durch den Einsatz eines Vortex-Kühlers zu sehen.<br />

Bei der Überdruckkapselung kann die gesamte Steuerung mit<br />

normalen Industriekomponenten aufgebaut werden. Im Inneren des<br />

Ex p-Gehäuses wird mit Hilfe eines inerten Gases ein ex-freier Raum<br />

geschaffen. Hierfür wird ein innerer Überdruck im mbar-Bereich erzeugt,<br />

der das Eindringen von explosionsfähiger Atmosphäre in das<br />

Gehäuse verhindert. Dieser Überdruck wird permanent von dem eingesetzten<br />

Steuergerät aufrechterhalten und überwacht. Die Zufuhr<br />

des Inertgases erfolgt über ein am Gehäuse befindliches Digitalventil.<br />

Bei einer Unterschreitung des eingestellten Schwellwertes wird zu-<br />

Bild 2: Vorderansicht der Nanofiltrationsanlage<br />

erst das Lufteinlassventil geöffnet, um den Druckverlust wieder auszugleichen.<br />

Sollte der gemessene Druckwert weiterhin unter dem<br />

Schwellwert liegen, so erfolgt abhängig von der definierten Ex-Zone<br />

entweder eine sofortige Abschaltung (Zone 1) oder mindestens eine<br />

Alarmierung des Betreibers (Zone 2).<br />

Vor der Inbetriebnahme eines Ex p geschützten Schaltschrankes<br />

muss dieser zusätzlich mittels Inertgas gespült werden, um eine<br />

eventuell vorhandene explosionsfähige Atmosphäre im Schrankinneren<br />

zu entfernen. Das benötigte Spülvolumen beträgt ein Mehrfaches<br />

des Schrankvolumens und wird über ein Messverfahren, gemäß den<br />

Vorgaben der DIN EN 60079-2, ermittelt und dokumentiert.<br />

Konzipiert wurde die Anlage für Keramik- und Polymermembranen<br />

gleichermaßen. Die unterschiedlichen Filtrationsmodule<br />

können durch zwei Kreisläufe separat voneinander betrieben werden.<br />

Der Druck in der Anlage wird durch eine Verdrängerpumpe erzeugt,<br />

wobei ein Regelventil einen Teil des Retentatstroms zurück in den Vorlagebehälter<br />

überführt. Über dieses Regelventil kann der genaue Betriebsdruck<br />

der Anlage eingestellt werden. Um Ablagerungen auf der<br />

Membran zu vermeiden, wird durch eine zweite Pumpe ein Volumenstrom<br />

quer zur Filtrationsrichtung erzeugt, der einerseits eine Scherwirkung<br />

erzielen soll und anderseits eine Umwälzung des Stoffgemisches<br />

bewirkt, die eine Aufkonzentrierung an der<br />

Membranoberfläche verhindert. Mit der Erfassung des Volumenstromes<br />

durch einen Coriolis-Massedurchflussmesser wird die Drehzahl<br />

des Pumpenmotors geregelt, um den einstellbaren Sollwert zu<br />

erreichen. Die durch die Membran permeierende Flüssigkeit (Permeat)<br />

gelangt nach der Messung des Durchflusses in einen externen Behälter<br />

oder kann zurück in den Vorlagetank geführt werden, um im Kreislaufbetrieb<br />

zu fahren.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 35


Mobile Anlage zur organophilen Nanofiltration<br />

Bild 3: Überdruckgekapselter Schaltschrank in Zündschutzart Ex p<br />

Die Bedienung der Anlage ist halbautomatisch und erfolgt mittels<br />

eines berührungssensitiven Bildschirms von R. STAHL HMI Systems,<br />

welcher direkt in den Schaltschrank integriert ist. Die Visualisierung<br />

des Prozesses basiert auf WinCC flexible, das von der<br />

verwendeten Siemens SPS und auch dem R. STAHL HMI MT436 genutzt<br />

wird.<br />

Der innere Aufbau dieser HMI-Terminals der Serien ET und MT<br />

ist so ausgeführt, dass diese Geräte ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen<br />

in überdruckgekapselten Gehäusen für die Ex-Zone 1<br />

(Serie ET) bzw. die Ex-Zone 2 (Serie MT) eingesetzt werden können.<br />

Hierbei ist natürlich auch die volle Funktionalität des Touchscreens<br />

weiterhin gegeben.<br />

Alle regelbaren Betriebs- und Alarmparameter können über den<br />

Bildschirm eingegeben werden. Dabei unterscheidet die Steuerung<br />

vier unterschiedliche Berechtigungslevel der Bediener, um eine maximale<br />

Sicherheit zu gewährleisten. Der Betrieb erfolgt in Schritten, die<br />

nacheinander ausgeführt werden müssen. Die Filtration kann entweder<br />

als batchweises Aufkonzentrieren der Flüssigkeit im Vorlagetank<br />

oder mit kontinuierlicher Nachförderung (Option der Diafiltration)<br />

durchgeführt werden.<br />

Den hohen Anforderungen der GMP Richtlinie bezüglich der<br />

Totraumfreiheit und Oberflächengüte der produktberührenden Teile<br />

wurde durch die Verwendung von speziellen Verbindungsfittings, automatisierten<br />

Schweißverfahren und einer hohen Fertigungsqualität<br />

Rechnung getragen. Sämtliche produktberührende Teile der Anlage<br />

sind aus Edelstahl 1.4404 / 1.4435 gefertigt, als Dichtungswerkstoffe<br />

wurden FFKM und FEP-ummantelte O-Ringe eingesetzt (FFKM: Perfluorkautschuk;<br />

FEP: Perfluorethylenpropylen-Copolymer).<br />

Die besonders in der Pharmaindustrie wichtige validierbare<br />

Archivierung der Betriebsparameter war ein weiteres Kriterium. Die<br />

Daten (Druck, Temperatur, Durchfluss, Füllstand) werden fortdauernd<br />

an mehreren Stellen erfasst und in einer Datenbank gespeichert, die<br />

nur autorisiertem Personal zur Verfügung steht.<br />

Um bei externem Ausfall des Stromversorgungsnetzes diese Daten<br />

nicht zu verlieren, sollte eine Spannungsversorgung implementiert<br />

werden, die im Notfall zumindest die Versorgung des Panel PCs sicherstellt,<br />

um die gewonnenen Daten nicht zu verlieren.<br />

Seite 36 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Die Forderungen an die USV-Anlage waren:<br />

Während des normalen Betriebs in Ex-Atmosphäre werden die<br />

notwendigen Batterien geladen, um bei einem Spannungsausfall für<br />

einen Zeitraum von ca. 60 Minuten die Versorgung des Panel PCs sicherzustellen.<br />

Eine Integration in den überdruckgekapselten Schrank<br />

ist nicht möglich, da Batterien weder in Ex p noch in Ex d Gehäusen<br />

eingebaut werden dürfen. Es sind spezielle zugelassene Batteriegehäuse<br />

notwendig.<br />

Abschließend ist festzustellen, dass durch die Zusammenführung<br />

der Fachkompetenzen der Firmen Andreas Junghans und<br />

R. STAHL eine für den Betreiber optimal angepasste Anlage realisiert<br />

werden konnte.<br />

Derzeit werden unterschiedliche Anwendungen durch den Betreiber<br />

intensiv getestet und sollen, nach einem erfolgreichen Abschluss<br />

der Testreihen, in der Industrie etabliert werden.<br />

Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten dieser Filtrationstechnik<br />

erschließen der chemischen und pharmazeutischen Industrie<br />

neue, sehr wirtschaftliche und umweltschonende Produktionsmöglichkeiten,<br />

für die es nun auch eine Bauform für explosionsgefährdete<br />

Bereiche gibt.<br />

Literatur<br />

Klaus Ohlrogge: Membranen: Grundlagen, Verfahren und industrielle<br />

Anwendungen<br />

DIN EN 60079-2: Explosionsfähige Atmosphäre – Teil 2: Geräteschutz durch<br />

Überdruckkapselung ›p‹<br />

DIN IEC 62 040-1-1,1-2 / VDE 0558 Teil 511, 512: Unterbrechungsfreie<br />

Stromversorgung (USV) Allgemeine Anforderungen und Sicherheitsanforderungen


Anwendungsberichte<br />

Containersystem Ex p<br />

– optimierte Lösung für die Öl- und Gasindustrie<br />

von Jos Abbing<br />

Bild 1: Transport von zwei Containern für eine Ölförderungsanlage<br />

Die aktuelle Situation in der Öl- und Gasindustrie<br />

Die Weltbevölkerung wächst ständig und wird von heute 6,5<br />

Milliarden auf 9 Milliarden Menschen in 2050 ansteigen. Das bringt<br />

ein ähnliches Wachstum unseres Energiebedarfs mit sich. Sicherlich<br />

werden energiesparende Techniken einen gewissen Einfluss haben,<br />

dennoch wird geschätzt, dass der Energiebedarf von etwa 550 EJ<br />

heute bis auf mehr als 700 EJ im Jahr 2030 steigen wird.<br />

Globale, europaweite und nationale Planungen zeigen einen Anteil<br />

von 10% bis 25% Primärenergie aus erneuerbaren Energien bis 2030.<br />

Die Anteile von traditionellen Energiequellen aus nicht erneuerbaren<br />

Ressourcen, wie Kohle, Öl und Gas, werden stabil bleiben oder sogar<br />

noch leicht steigen. Besonders bei Erdgas wird noch eine Steigerung<br />

erwartet.<br />

Werfen wir einen Blick auf diese konventionellen Energiequellen<br />

mit dem Schwerpunkt auf Öl und Gas. Es ist eine Tatsache, dass<br />

die größten Öl- und Gasreserven in den letzten 40 Jahren bereits<br />

entdeckt wurden. Die Hauptreserven sind auf kleinere und mittlere<br />

Vorkommen verteilt. Abbaubare Öl- und Gasreserven liegen in Nordeuropa,<br />

Nordwesteuropa, im Nahen Osten, in Afrika, Nordamerika<br />

und Asien.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 37


Containersystem Ex p – optimierte Lösung für Öl- und Gasanlagen<br />

Bild 2: Anteile der Rohölsorten an den Fundstellen<br />

Bild 3: Erdölbohrturm in einer rauen Gegend in Sibirien<br />

Seite 38 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Ein Blick auf die Art der Ölreserven zeigt:<br />

> 30% Konventionelles Öl,<br />

> 30 % Ölsand (Bitumen),<br />

> 25% Extraschweres Öl,<br />

> 15% Schweröl.<br />

Der Aufwand und der Einsatz von besonderen Techniken sowie<br />

die Schwierigkeiten beim Abbau des nicht-konventionellen Teils<br />

der Öl- und Gasreserven steigen und erfordern spezielle, z.B. zielgenaue<br />

Bohrverfahren und Tiefseebohrungen.<br />

Die örtliche Lage der Bohrlöcher wird immer extremer: kältere,<br />

wärmere und abgelegenere Orte lassen die Produktionskosten weiter<br />

steigen. Dies wird durch die Anzahl aller Bohrplattformen und<br />

Bohrinseln zwischen 1996 und 2011 veranschaulicht. Sie lag in den<br />

neunziger Jahren bei etwa 2000. Bis November 2011 stieg sie bis auf<br />

über 3.500.<br />

Wir können daher erwarten, dass die Anzahl der Bohrlöcher in<br />

den nächsten 20 Jahren steigen wird, da erneuerbare Energien noch<br />

keine hundertprozentige Alternative darstellen.<br />

Gemeinsam finden wir eine Lösung!<br />

In allen Bereichen braucht die Öl- und Gasindustrie qualifizierte<br />

und erfahrene Mitarbeiter. Der Öl- und Gasverbrauch wird also<br />

weiterhin wachsen und immer anspruchsvollere Fördertechniken erfordern.<br />

Die Industrie muss für diese Fördertechniken erhebliche<br />

Mittel investieren, um die momentane Produktionsmenge aufrechtzuerhalten<br />

und sogar noch zu steigern. Das Durchschnittsalter der<br />

Mitarbeiter in diesem Sektor liegt bei etwa 55 Jahren. Das bedeutet,<br />

dass ein Großteil davon in den nächsten 10 bis 15 Jahren in den Ruhestand<br />

gehen wird. Dazu kommt die Tatsache, dass der Öl- und<br />

Gassektor bekannt ist für die raue Arbeitsumgebung, was es noch<br />

schwieriger macht, junge Fachkräfte anzuwerben.<br />

Der Öl- und Gassektor braucht erfahrene, qualifizierte und verantwortungsvolle<br />

Lieferanten. R. STAHL und Electromach werden innerhalb<br />

der R. STAHL-Gruppe diesen wachsenden Anforderungen<br />

für Ex-, NEC-, ATEX- und IEC Ex-Geräte und -Lösungen tagtäglich gerecht.<br />

Auf Erfahrung beruhende Systemlösungen, Systemfähigkeit<br />

und Verantwortungsbewusstsein werden immer wichtiger, eine Rolle,<br />

die wir seit über 50 Jahren mit Begeisterung angenommen haben<br />

und ausfüllen.<br />

Historischer Ansatz für Schutzräume und abgesetzte Instrumenten-<br />

Gebäude<br />

Der historische Ansatz für auf verschiedene Beteiligte verteilte<br />

Schutzräume für Betriebsmittel, wie z.B. örtliche Unternehmen<br />

für Energieversorgungsgebäude, elektrische Anlagen, Steuerungshersteller,<br />

Systemintegratoren und nicht zuletzt Zertifizierungsprüfung,<br />

trägt dazu bei, autonome, vormontierte oder Einzelgeräteanlagen<br />

zur anspruchsvollen Projektmanagementaufgabe zu machen,<br />

ungeachtet der verteilten Verantwortung für den Explosionsschutz<br />

der Anlage.


A B C<br />

Explosionsgefährdeter<br />

Bereich<br />

Sicherer Bereich<br />

Geprüfter<br />

Bereich<br />

Explosionsgefährdeter<br />

Bereich<br />

Sicherer Bereich<br />

Bild 4: Die 3 Funktionseinheiten A, B und C des Ex p Containersystems von R. STAHL / Electromach<br />

Der transportable, belüftete Container (TVC)<br />

Die Form der Container richtet sich nach der Funktion der eingebauten<br />

Anlagenteile, ein Konstruktionskonzept, das in unserer Organisation<br />

tief verwurzelt ist. Nach über 50 Jahren Erfahrung mit<br />

dem Umgang z.B. mit Bedienpulten in explosionsgefährdeter Umgebung<br />

haben wir erkannt, dass der Zweck und die Funktion der transportablen<br />

und belüfteten Container wichtiger ist als die Form der Einheit.<br />

Das Prinzip der transportablen und belüfteten Container in ›Ex p‹<br />

orientiert sich am neuesten, modularen und funktionsorientierten<br />

Trend der Industrie, kombiniert mit zertifiziertem Explosionsschutz,<br />

als ein logischer, aber wichtiger Faktor. Ein transportabler und belüfteter<br />

Container ist so konstruiert, dass die innere Atmosphäre garantiert<br />

frei von explosionsfähiger Atmosphäre ist und damit den Einsatz<br />

von allgemein üblichen elektrischen Instrumenten, Antrieben, kompletten<br />

Ausrüstungspaketen und sogar von Werkstätten ermöglicht,<br />

die nicht alle explosionsgeschützt ausgeführt werden müssen.<br />

Ein empfindliches Gerät wird im Container platziert, die Funktion<br />

dieser Einheit ist kritisch für die Sicherung der Qualität der Produktionsprozesse.<br />

Außerdem darf ein Zwischenfall nicht in eine Katastrophe<br />

münden. Es ist daher selbstverständlich, dass wir im<br />

Bereich der Sicherheit und Qualtität unserer Container keine Kompromisse<br />

machen. Wir glauben nicht nur an den momentanen Trend<br />

der steigenden Sicherheitsstandards in der Industrie, wir unterstützen<br />

ihn auch. Wir produzieren gemäß den ATEX, IECEx und NEC<br />

Richtlinien und deren Normen.<br />

Funktionsprinzipien<br />

Unsere Funktionseinheiten entsprechen einem der folgenden<br />

Kriterien:<br />

> Typ TVC-ev, positive Druckdifferenz für Umweltschutz (siehe A),<br />

> Typ TVP-op, positive Druckdifferenz, um eine sichere<br />

Betriebsumgebung herzustellen (siehe B),<br />

> Typ TVC-up, negative Druckdifferenz, um eine Gasansammlung<br />

im Innenraum zu vermeiden (siehe C).<br />

Bild 5: Transportabler Ex p Container mit Schutzdach<br />

Sicherer Bereich<br />

Potentiell explosionsgefährdeter<br />

Bereich<br />

Das Herz des transportablen, belüfteten Containers<br />

Die Druckregelung der Belüftung wird durch integrierte, explosionsgeschützte<br />

und modulare Komponenten der Heizungs-, Klimaund<br />

Lüftungstechnik ermöglicht. Die doppelte Funktion dieser Heizungs-,<br />

Lüftungs- und Klimakomponenten ermöglicht eine<br />

IECEx-zertifizierte Druckregelung, angepasst an die Funktionen einer<br />

Heizungs- und Klimaanlage.<br />

Die Kühlleistung der Klimakomponenten reicht von 2 KW bis zu 140<br />

KW und ermöglicht somit den Betrieb von kleineren Containern mit<br />

10 ft bis zu Containern mit 60 ft, ausgerüstet mit sowohl schweren,<br />

als auch wärmeproduzierenden Geräten.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 39


Containersystem Ex p – optimierte Lösung für Öl- und Gasanlagen<br />

Bild 6: Ex p Container mit Klimatisierungseinheit<br />

Seite 40 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Zusammenfassung der Beschreibung der TVC Funktionseinheiten<br />

Die Einheiten sind komplett auf ihre Funktionalität und den Explosionsschutz<br />

getestet, da wir unseren Kunden sofort betriebsbereite<br />

Lösungen anbieten möchten, die im Hinblick auf alle Zertifikatsanforderungen<br />

ohne weitere Prüfungen selbst installiert werden<br />

können. Neben der Einhaltung der geltenden Richtlinien garantiert<br />

dies auch eine Reduzierung der Montage- und Abnahmekosten am<br />

Einbauort.<br />

Die Einheiten sind so konstruiert, dass die Betriebskosten niedrig gehalten<br />

werden und der Arbeitsplatz ergonomisch und energieeffizient<br />

gestaltet werden kann.<br />

Unsere langjährige Erfahrung als Systemplaner und -Hersteller<br />

ermöglicht es uns, das komplette System einschließlich Projektmanagement,<br />

Programmierung, Elektrik, Hardware/Software, mechanischer<br />

Konstruktion und Transport anzubieten.<br />

Aufbau und Betriebsarten<br />

> Ein explosionsgeschütztes, autonomes, elektrisches System<br />

in einem Container<br />

> Transportabel, zur zeitweiligen oder dauerhaften Nutzung<br />

> Container ohne Personalbegehung unter normalen<br />

Betriebsbedingungen<br />

> Container für Personalbegehung unter normalen<br />

Betriebsbedingungen<br />

Mögliche Inhalte:<br />

> Steuerungssysteme, Energieverteilungen, Kommunikationseinheiten<br />

auch drahtlose, Notstromanlagen, Alarmsysteme,<br />

Werkstatt, Büro,<br />

> Elektrische Konsolen einschließlich Prozessleitsystemen,<br />

SPS, ESD, MCC, UPS oder Batterien, VSD, PC und PA,<br />

> Diagnoseschnittstellen, basierend auf GSM/GPRS oder Fieldbus,<br />

> Geeignet für die Installation in Zone 1 und Zone 2,<br />

> ATEX-Einstufung Gas IIB T4,<br />

> Normen-Ausführungen für NEC-, GOST-, Norsok- und für<br />

weitere Normen,<br />

> Umgebungstemperatur -50 bis +50 °C (projektabhängig).<br />

Die Dienstleistungen<br />

Wir übernehmen die Projektplanung einschließlich:<br />

> mechanischer und elektrischer Konstruktion (3D),<br />

> Software und Programmierung,<br />

> Materialbeschaffung,<br />

> Service,<br />

> Erweiterte Abnahmeprüfung,<br />

> Zertifizierung des Systems,<br />

> Dokumentenlieferung, Transport und Versicherung,<br />

> Inbetriebnahmeunterstützung.<br />

Mit diesen Dienstleistungen werden die gesamten Projektkosten und<br />

der Zeitaufwand minimiert. Alles kommt aus einer Hand, schnell betriebsbereit,<br />

was die Inbetriebnahmezeit verkürzt und die Verantwortung<br />

für den Explosionsschutz klar zuordnet.


Bild 7: Die Innenansicht eines Ex p Containers mit den eingebauten elektrischen<br />

Steuerungseinheiten<br />

Bild 8: Belüfteter Container mit Sicherheitsanzeigen<br />

Bild 9: Transportvorbereitung der Container<br />

Bild 10: Electromach Container Workshop<br />

Literatur<br />

Broschüre von R. STAHL ›Gemeinsam finden wir eine Lösung‹<br />

Broschüre von Electromach BV ›HVAC pressurization & ventilation‹<br />

Shell Energieplanung 2005<br />

USGS BP Statistik 2005 und Öl- und Gasjournal Dezember 2005<br />

Baker Hughes Energy, WTRG economics 2011<br />

Weltenergie 10/2007<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 41


Korrekturen Dr. Völker erl.<br />

Schick erl. 03.04.<br />

Grafiken bei Visuell zur Überarbeitung/20.03.<br />

03.05. Korrektur Schick/Autor erl.<br />

engl. Text bei Autor und Alyson Flexible elektrische Beheizungen<br />

für explosionsgefährdete Bereiche<br />

von Frank Merkel<br />

Seite 42 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> 2011<br />

>> Anwendungsberichte<br />

Bild 1: Industrieanlage mit nächtlicher Beleuchtung<br />

Wie wichtig Wärme ist, weiß jeder aus eigener Erfahrung oder besser<br />

gesagt: auf die richtige Temperatur kommt es an. Was für uns<br />

Menschen gilt, trifft auch auf die Technik zu. Dabei liegen die Vorteile,<br />

umgewandelten Strom als Wärmelieferanten zu wählen, auf<br />

der Hand: Strom ist wirtschaftlich. Strom ist sauber. Strom ist sicher.<br />

Deshalb verlassen sich auch in explosionsgeschützten Bereichen<br />

immer mehr Anlagenbetreiber auf flexible elektrische Beheizungen.<br />

Elektrische Beheizungen sind nicht auf gewisse Industriebereiche<br />

oder spezielle Anwendungen beschränkt, sondern universell<br />

einsetzbar. Durch die physikalische Grundeigenschaft der Widerstandserwärmung<br />

ist es möglich, elektrische Beheizungen gezielt<br />

anzuwenden: genau dort, wo Wärme gebraucht wird und nur dann,<br />

wenn Erwärmung notwendig ist. Diese flexible Handhabung ermöglicht<br />

ein wirtschaftliches Beheizen von großen wie kleinen Anlagen.<br />

Der größte Vorteil elektrischer Beheizungslösungen liegt jedoch darin,<br />

dass sie passgenau gefertigt werden, egal ob zum Nachrüsten<br />

bereits vorhandener Systeme oder in der Planungsphase entstehender<br />

Projekte.


Neben den klassischen Einsatzgebieten im Bereich Frostschutz,<br />

Temperaturerhaltung und Temperaturerhöhung sind auch<br />

viele weitere Anwendungsmöglichkeiten gegeben und heutzutage in<br />

den Industriebetrieben allgegenwärtig. Die Vermeidung einer Taupunktunterschreitung<br />

durch eine elektrische Beheizung ist zum Beispiel<br />

bei vielen Analysenanwendungen wichtig, um keine falschen<br />

Messergebnisse zu erhalten.<br />

Die meistverbreitete und wohl konventionellste Form einer<br />

elektrischen Beheizung ist die Widerstandserwärmung durch Verwendung<br />

von Heizleitern auf Rohren oder Schläuchen mit einer darüber<br />

liegenden thermischen Isolation aus entsprechend der Anwendung<br />

geeigneten Werkstoffen.<br />

Über eingebaute Sensoren direkt am zu beheizenden Objekt<br />

werden die Temperaturen erfasst und in einem Temperaturregelgerät<br />

ausgewertet. Entsprechend der Einstellung am Temperaturregelgerät<br />

und den gewünschten Prozesstemperaturen wird der Heizleiter<br />

mit Spannung versorgt. Die durch den Spannungsfall am<br />

Widerstand des Heizleiters erzeugte Wärmeenergie wird direkt auf<br />

das zu beheizende Objekt übertragen und erwärmt dies bis zur gewünschten<br />

Prozesstemperatur.<br />

Eine solche Widerstandserwärmung kommt auch in Bereichen<br />

zum Einsatz, wo entzündliche Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten oder<br />

Stäube entstehen, gelagert oder transportiert werden. Hier ist besondere<br />

Vorsicht geboten, da mögliche Explosionen eine permanente<br />

und nicht unerhebliche Gefahr darstellen. Unter bestimmten<br />

Voraussetzungen bildet sich in Verbindung mit dem vorhandenen<br />

Sauerstoff in der Umgebungsluft ein zündfähiges Gemisch, welches<br />

durch einen entsprechenden Zündfunken zu einer Explosion führen<br />

kann. Diese sogenannten Ex-Bereiche finden sich in vielen Industrien,<br />

z.B. der chemischen und pharmazeutischen Industrie, in Raffinerien<br />

und Tanklagern oder Lackfabriken, aber auch in holz- oder lebensmittelverarbeitenden<br />

Betrieben, wie Mühlen und Getreidesilos,<br />

in denen ausgasende oder staubbildende Güter verarbeitet, gelagert<br />

oder transportiert werden.<br />

Besondere Vorkehrungen bei Planung, Konstruktion und Bau von<br />

elektrischen Begleitheizungen für diese explosionsgefährdeten Bereiche<br />

sowie besondere und umfangreiche Montage- und Betriebsbedingungen<br />

sind Grundvoraussetzung für einen sicheren und bestimmungsgemäßen<br />

Betrieb gemäß der Europäischen Richtlinie<br />

94/9/EG [1].<br />

Die Winkler GmbH in Heidelberg entwickelt seit über 33 Jahren<br />

flexible elektrische Beheizungen, auch für explosionsgefährdete<br />

Bereiche. Das besondere an Winkler ist, dass die jeweilige Fachabteilung<br />

gemeinsam mit dem Kunden nach der besten Lösung für das<br />

spezifische Beheizungsproblem sucht. So ist fast jede Beheizungslösung<br />

ein Unikat und speziell auf die Anforderungen des Kunden oder<br />

des Prozesses abgestimmt.<br />

Im Laufe der Jahre stellten die Kunden immer speziellere Anforderungen,<br />

besonders für explosionsgefährdete Bereiche wurden<br />

flexible und breite Anwendungsmöglichkeiten gefordert, welche<br />

aber keinesfalls zulasten der Sicherheit gehen dürfen. Vorhersehbare<br />

Fehlerquellen beim Betrieb oder falscher Umgang mit den elektrischen<br />

Beheizungen müssen ausgeschlossen werden. Dies ist<br />

durch eine mitzuliefernde umfangreiche und vor allem aussagekräf-<br />

Das Thema Sicherheit war und ist eine der großen Herausforderungen,<br />

welchen sich Winkler in den letzten Jahren erfolgreich<br />

gestellt hat. Dies zeigt sich in der breiten Produktpalette systemzertifizierter<br />

explosionsgeschützter elektrischer Beheizungen vom Typ<br />

WEX… (Heizschläuche, Analysenleitungen, Heizmanschetten und<br />

Temperaturregler). Der große Vorteil der Winkler WEX-Produkte besteht<br />

darin, dass sie nicht, wie bisher üblich, aus mehreren einzeln<br />

zertifizierten Komponenten (z.B. Heizleiter, Anschlussmuffe, Temperatursensoren,<br />

usw.) bestehen, die nach der Montage eine Abnahme<br />

beim Kunden vor Ort durch speziell befähigte Personen oder Sachverständige<br />

erforderlich machen. Systemzertifiziert von Winkler<br />

heißt, dass nur eine EG-Baumusterprüfbescheinigung und eine umfangreiche<br />

Dokumentation für den bestimmungsgemäßen Betrieb im<br />

Ex-Bereich notwendig ist. Das ist eine wesentliche Vereinfachung<br />

für den Betreiber der Anlage, der nach der Gefährdungsbeurteilung<br />

nach §3 der Betriebssicherheitsverordnung -BetrSichV [2] die notwendige<br />

Dokumentation (§6 BetrSichV) erstellen muss. Die zusätzliche<br />

Abnahme des Ex-Produktes vor Ort entfällt damit.<br />

Rechtliche Grundlagen systemzertifizierter elektrischer Ex-Beheizungen<br />

Die Einführung der EU-Richtlinie 94/9/EG [1] im Jahr 1996, welche<br />

speziell die Hersteller betrifft, machte es schwieriger, entsprechend<br />

geeignete Produkte und Bauteilkomponenten für elektrische<br />

explosionsgeschützte Beheizungen am Markt zu bekommen.<br />

Auszug aus der Richtlinie 94/9/EG Artikel 2 Abs.1 [1]:<br />

›Die Mitgliedstaaten treffen die erforderlichen Maßnahmen, damit<br />

von dieser Richtlinie erfasste Geräte, Schutzsysteme und Vorrichtungen<br />

im Sinne des Artikels 1 Absatz 2 nur dann in den Verkehr gebracht<br />

und in Betrieb genommen werden dürfen, wenn sie die Sicherheit<br />

und die Gesundheit von Personen und gegebenenfalls von<br />

Haustieren oder Gütern bei angemessener Installierung und Wartung<br />

und bei bestimmungsgemäßer Verwendung nicht gefährden‹.<br />

Diese Aussage in der Richtlinie bringt alle Anforderungen, Richtlinien<br />

und Normen auf einen Punkt: ›Sicherheit steht an erster Stelle‹. �<br />

tige Montage- und Betriebsanleitung sicherzustellen. Bild 2: Winkler bringt die Wärme auf den Punkt<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 43


Flexible elektrische Heizungen für explosionsgefährdete Bereiche<br />

Hersteller<br />

RL 94/9/EG<br />

ATEX 95 (100a)<br />

GPSG<br />

Geräte- und Produktsicherheitsgesetz<br />

ExVo<br />

Explosionsschutzverordnung<br />

EU-Richtlinie ATEX<br />

Bild 3: EU Richtlinien ATEX für Hersteller und Betreiber<br />

Betreiber<br />

RL 1999/92/EG<br />

ATEX 137 (118a)<br />

BetrSichV<br />

Betriebssicherheitsverordnung<br />

ArbSch<br />

Arbeitsschutzgesetz<br />

Darüber hinaus gelten weitere nationale Vorschriften, Verordnungen<br />

und Gesetze, die Hersteller von explosionsgeschützten elektrischen<br />

Beheizungen sowie die Betreiber von explosionsgefährdeten<br />

Anlagen einhalten müssen (Bild 3).<br />

Die Richtlinie 94/9/EG [1] enthält erstmals konkrete und harmonisierte<br />

Aussagen zu Anforderungen an nichtelektrische Bauteile.<br />

Produkte, die für den Einsatz in Bereichen bestimmt sind, in denen<br />

aufgrund von Staubbildung eine Explosionsgefahr besteht, sowie für<br />

Schutzsysteme und Sicherheitsvorrichtungen, die für den Einsatz<br />

außerhalb von explosionsgefährdeten Atmosphären bestimmt sind<br />

und in Bezug auf Explosionsrisiken zum sicheren Betrieb der Produkte<br />

beitragen.<br />

Dies ist im Vergleich zu früheren nationalen Vorschriften für den bestimmungsgemäßen<br />

Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen eine<br />

Ausweitung des Verantwortungsbereiches auf Seiten des Herstellers<br />

und des Betreibers.<br />

Der Hersteller muss jetzt bei Auswahl und Verwendung von Komponenten,<br />

welche nicht unmittelbar mit den elektrischen Komponenten<br />

zu tun haben, eine Zündgefahrenanalyse nach EN 13463 [3] durchführen,<br />

um sicherzustellen, dass keine Gefahr von seinem Produkt<br />

ausgehen kann. Diese Sicherheit muss auch in einem vorhersehbaren<br />

Fehlerfall gewährleistet sein, und hierfür müssen Vorkehrungen<br />

geschaffen werden, welche in erster Linie im Bereich der<br />

technischen Ausstattung liegen.<br />

Standen vor Einführung der Richtlinie 94/9/EG [1] ausschließlich die<br />

elektrischen Komponenten einer Beheizung im Fokus, so sind nun<br />

auch die nichtelektrischen Komponenten und hierbei besonders<br />

Kunststoffe zu betrachten. Kunststoffe besitzen die Eigenschaft,<br />

elektrostatische Ladungen zu speichern und diese schlagartig in<br />

Form eines Überschlages mit Zündfunken gegenüber benachbarten<br />

Bauteilen mit anderen Potentialen abzugeben (Zündgefahr ›elektrostatische<br />

Aufladung‹). Diese Gefahrenquelle gilt es durch konstruktive<br />

Maßnahmen auszuschließen.<br />

Seite 44 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> 2011<br />

Das Inverkehrbringen von elektrischen Beheizungen für den<br />

Einsatz im Ex-Bereich unterliegt einem festgelegten Zertifizierungsprozess.<br />

Dieser wird durch ›Benannte Stellen‹ (sog. Notified Bodys)<br />

durchgeführt, welche gemäß der Richtlinie 94/9/EG [1] die Ex-Produkte<br />

exemplarisch an einem eingereichten Musterprodukt prüfen<br />

und bei Bestehen der in den für das Produkt gültigen Normen (DIN<br />

EN 60079-ff [8]) festgelegten Prüfanforderungen ihre Zertifikate in<br />

Form einer EG-Baumusterprüfbescheinigung ausstellen.<br />

Neben dem aufwendigen Prüf- und Zertifizierungsprozess<br />

muss der Hersteller ein durch eine ›Benannte Stelle‹ zertifiziertes<br />

und regelmäßig überwachtes Qualitätsmanagementsystem unterhalten<br />

sowie die Fertigung der Ex-Produkte nach den in der DIN EN<br />

13980 [5] festgelegten Kriterien jährlich überprüfen lassen.<br />

Systemzertifizierte Ex-Produkte<br />

Wie alle anderen Hersteller fertigte die Winkler GmbH bis dato<br />

seine Ex-Beheizungen aus Einzelkomponenten ohne Zertifizierung<br />

des gesamten Systems. Doch das Heidelberger Unternehmen reagierte<br />

auf die gestiegenen Anforderungen des Marktes. Im Jahr 2006<br />

entwickelte Winkler den ersten komplett systemzertifizierten explosionsgeschützten<br />

Heizschlauch bzw. die erste Ex-Analysenleitung<br />

des Typs WEX8000. Damit war Winkler der erste Hersteller in der<br />

Branche, der mit dieser Art der Zertifizierung kundenspezifische Anforderungen<br />

mit in seine Ex-Produkte integrierte.<br />

Durch den modularen Aufbau des Winkler Ex-Heizschlauchs<br />

bietet sich dem Kunden die Möglichkeit, für jeden Anwendungsfall<br />

den passenden Schlauch zu erhalten. So sind z. B. Längen bis zu 50<br />

m und unterschiedliche Grundschläuche mit verschiedenen Innendurchmessern<br />

je nach Anwendungsfall möglich. Eine vielfältige Armaturenpalette<br />

bietet unterschiedlichste Anschlussmöglichkeiten.<br />

Auswechselbare Innenleitungen aus unterschiedlichen Materialien<br />

eignen sich für die vielseitigen Anwendungen industrieller Prozesse.<br />

Über optional wählbare Sensorpositionen kann die Temperatur<br />

punktgenau erfasst und entsprechend dem Prozessverlauf optimal<br />

angepasst und geregelt werden (Bild 4; siehe rechts).<br />

Eine weitere Besonderheit an den explosionsgeschützten Beheizungen<br />

ist der komplett elektrostatisch ableitende Aufbau, welcher<br />

den Betrieb in Ex-Bereichen uneingeschränkt und ohne eine zusätzliche<br />

Erdungsanschlussleitung möglich macht. Da die Beheizungen<br />

auch oft im mobilen Betrieb eingesetzt werden und somit einer erhöhten<br />

mechanischen Belastung ausgesetzt werden, ist es wichtig,<br />

dass alle verwendeten Materialkomponenten robust, einfach und<br />

doch effektiv miteinander verbaut werden.<br />

Nach Einführung der Analysenleitung des Typs WEX8000<br />

folgten weitere Ausführungen, so dass heute über tausend anwendungs-<br />

oder kundenspezifische Versionen gefertigt werden können.<br />

Im Jahr 2011 erfolgte die komplette Systemzertifizierung von Ex-<br />

Heizmanschetten und Ex-Fassheizern, die nach dem gleichen Grundprinzip<br />

wie die Ex- Heizschläuche und Ex-Analysenleitungen aufgebaut<br />

sind.


Alle explosionsgeschützten elektrischen Beheizungen des<br />

Typs WEX… sind geeignet für den Einsatz im gasexplosionsgefährdeten<br />

Bereich der Zonen 1 und 2 sowie im staubexplosionsgefährdeten<br />

Bereich der Zonen 21 und 22. Somit sind sie auch in den verschiedensten<br />

Branchen und industriellen Anwendungen mit den<br />

Explosionsgruppen IIC (z.B. Wasserstoff) und IIIC, leitfähige Stäube<br />

(z.B. Kohlestaub), bei prozessbedingter Erwärmung universell einsetzbar.<br />

Der erweiterte Temperatureinsatzbereich gegenüber der EN<br />

60079-0: 2006 Kap.5.1.1 [9] ist bei WEX-Heizschläuchen von - 40°C bis<br />

+85°C und bei WEX-Heizmanschetten von -40°C bis +60°C möglich<br />

und weitet somit das Einsatzgebiet, selbst unter extremen Umgebungsbedingungen<br />

aus.<br />

Bauliche Grundlagen explosionsgeschützter elektrischer Beheizungen<br />

Beim Transport von Gasen, flüssigen oder festen Medien von<br />

A nach B spielt die Beheizung eine wichtige Rolle. So dienen elektrisch<br />

beheizte Schläuche zum Beispiel dazu, die Eigenschaften<br />

des Mediums an der Entnahmestelle bis zur Abgabestelle durch<br />

Temperaturunterstützung zu erhalten. Viele unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten<br />

im Bereich des Frostschutzes, der<br />

Temperaturerhaltung und der Temperaturerhöhung können damit gewährleistet<br />

werden.<br />

Als Beispiel kann die Vermeidung einer Taupunktunterschreitung<br />

herangezogen werden. Dabei wird das Medium auf seiner idealen<br />

stoffspezifischen Temperatur während des Transports gehalten,<br />

um eventuelle Absonderungen (z.B. Wasser) aufgrund seiner chemischen<br />

Zusammensetzung zu vermeiden, welche unweigerlich zu<br />

einem verfälschten Messergebnis in der nachgeschalteten Analyse<br />

führen würde. Auch beim Transport oder Abfüllen von flüssigen oder<br />

festen Medien ist eine Begleitbeheizung oft unerlässlich, um deren<br />

Fließfähigkeit gewährleisten zu können. Es kann auch vorkommen,<br />

dass bei unbeheiztem Transport das Medium sich an der Innenwand<br />

des Schlauches festsetzt und ihn so unweigerlich verstopft. Dies<br />

kann je nach den Eigenschaften des Mediums durch eine Beheizung<br />

verhindert werden. Auch das Erreichen von besseren Ergebnissen<br />

bei Produktionsabläufen oder beim Abfüllen und Einbringen von erwärmten<br />

Medien in nachgelagerte Fertigungs- und Bearbeitungsprozesse<br />

ist ein großes Einsatzgebiet für elektrische Beheizungen.<br />

Als Beispiel stehen dafür die Fass- oder Containerheizer, welche<br />

überwiegend im mobilen Betrieb eingesetzt werden. Hier werden<br />

zum sicheren elektrischen Anschluss der Zuleitungen oder Verbindungsleitungen<br />

vormontierte Ex-Klemmkästen von R. STAHL eingesetzt<br />

(Bild 5).<br />

Da solche Anwendungen auch oft innerhalb explosionsgefährdeter<br />

Bereiche vorkommen, sind besondere Vorkehrungen bei deren<br />

Konstruktion und Fertigung zu berücksichtigen.<br />

Überwiegend ist das zu beheizende Medium selbst Ursache für einen<br />

explosionsgefährdeten Bereich, da es aufgrund seiner Stoffeigenschaften<br />

als Gefahrstoff eingeteilt wurde und nur unter entsprechenden<br />

Sicherheitsbestimmungen gelagert, transportiert und<br />

verarbeitet werden darf.<br />

�<br />

Bild 5: WEXH…-Heizmanschetten (IBC Containerheizer/200 l Fassheizer),<br />

Klemmenkästen von R. STAHL für Zuleitungsanschlüsse (Netz/Sensor)<br />

Bild 4: WEX8000 Ex-Heizschlauch / Ex-Analysenleitung<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 45


Flexible elektrische Heizungen für explosionsgefährdete Bereiche<br />

Außen- und Innenmantel<br />

(elektrostatisch ableitfähig<br />

intern auf Schutzleiterpotential)<br />

Isolierung<br />

Glasnadelmatte<br />

Grundträger für HL<br />

elektrostatische Aufladung möglich<br />

Wärmeableitung<br />

Wärmeableitung<br />

zu beheizendes Objekt<br />

Bild 6: Prinzipquerschnitt einer WEX-Heizmanschette<br />

PTFE Heizleiter<br />

doppelt isoliert<br />

Trennung<br />

PTFE Heizleiter in Taschen<br />

eingezogen und fixiert<br />

Bei der Gefahrenbetrachtung sind vorgegebene Betriebs- und Umgebungsbedingungen<br />

genauso zu beachten, wie eventuelle Fehlbedienungen<br />

aufgrund von Unachtsamkeit beim Umgang oder Informationsdefizite<br />

durch fehlende Montage- und Betriebskenntnisse.<br />

Es ist die Aufgabe des Herstellers, die Produktsicherheit in erster<br />

Linie durch technische und konstruktive Lösungen zu gewährleisten.<br />

Einschränkungen für den Betrieb sind in der Montage- oder<br />

Betriebsanleitung möglichst zu vermeiden.<br />

Elektrische Komponenten<br />

Die elektrischen Komponenten bestehen aus dem Heizleiter,<br />

der Anschlussmuffe und den Temperatursensoren.<br />

Diese elektrischen Komponenten sind aufgrund ihrer physikalischen<br />

Eigenschaften auch schon im Normalbetrieb als primäre Zündquellen<br />

anzusehen. Es ist hier besonders wichtig, dass diese Komponenten<br />

nicht als Zündquelle wirken oder bei ständig vorkommenden<br />

Schaltvorgängen keinen Zündfunken erzeugen, der nach außen dringen<br />

kann (Bild 7).<br />

Der Heizleiter (1) besitzt neben einer Basisisolierung (2), welche<br />

gleichzeitig die Temperaturen direkt am Heizleiter aushalten<br />

muss, eine zusätzliche Ummantelung (4), die gegen mechanische<br />

Einflüsse von außen schützt. So ist eine Kombination von elektrischer<br />

Sicherheit (Isolierung) und mechanischer Ummantelung unerlässlich<br />

und Grundvoraussetzung für eine Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen. Das zwischen den beiden Um-<br />

Bild 7: Ex-Heizleiter mit doppelter PTFE Isolation und Schutzgeflecht<br />

Seite 46 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

mantelungen befindliche Schutzgeflecht (3) ist eine weitere Schutzmaßnahme,<br />

die bei Zerstörung der Basisisolierung zum Tragen<br />

kommt und vorgeschaltete Schutzeinrichtungen (Sicherung, FI-<br />

Schutzschalter) zum Auslösen bringt. Dazu gehört ein Kaltleiter, dessen<br />

Verbindung mit dem Heizleiter innerhalb der Anschlußmuffe mit<br />

Silikonmasse vergossen ist. Damit ist die Übergangsstelle luft- und<br />

gasdicht abgeschlossen.<br />

Weitere wichtige elektrischen Komponenten sind zwei Temperatursensoren,<br />

welche zur Regelung der Temperatur (Reglersensor)<br />

und zum Gewährleisten der maximal zulässigen Temperatur (Begrenzersensor)<br />

dienen.<br />

Für den externen Anschluss der Heizleiter und der Temperatursensoren<br />

werden die Klemmenkästen Ex e (Netz) und Ex i (Sensoren)<br />

von R. STAHL eingesetzt (Bild 8, 9, 10; siehe rechts).<br />

Nichtelektrische Komponenten<br />

Seit Einführung der Richtlinie 94/9/EG [1] müssen auch diese<br />

gesonderten Gefahrenbetrachtungen unterzogen werden. Dabei<br />

sind mögliche Gefahren, die beim bestimmungsgemäßen Betrieb<br />

entstehen können, im Vorfeld zu berücksichtigen. Eine Zündgefahrenanalyse<br />

nach EN 13463 [3] ist für alle relevanten Teile durchzuführen.<br />

Hierbei ist der Zündgefahr durch eine elektrostatische Aufladung<br />

des Außenmantels einer Heizmanschette oder des Wellrohres<br />

eines Heizschlauchens besondere Bedeutung zukommen zu lassen.<br />

Vermeidung von elektrostatischer Aufladung des Außenmantels<br />

Im Rahmen der Zündgefahrenanalyse nach EN 13463 [2] wurde<br />

ein besonderer Schwerpunkt auf die elektrostatische Ableitfähigkeit<br />

der Ex-Beheizungen gelegt. Bei mobilem Betrieb kommt diese Zündgefahr<br />

aufgrund der vielfältigen Materialberührungen sehr häufig<br />

vor.<br />

In der TRBS 2153 [6] und der BGR 132 [7], die sich mit der Vermeidung<br />

von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />

beschäftigen, sind grundlegende Maßnahmen festgelegt, welche<br />

dem Anwender als Hilfestellung dienen können und ihn bei der Gefährdungsbeurteilung<br />

nach der Betriebssicherheitsverordnung unterstützen.<br />

Sie sind auch Grundlage der Konstruktion.<br />

Dabei sind folgende Grundsätze zu berücksichtigen:<br />

> Gegenstände oder Einrichtungen dürfen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen nicht gefährlich aufgeladen werden.<br />

> Der Einsatz von Gegenständen oder Einrichtungen aus isolierenden<br />

Materialien in explosionsgefährdeten Bereichen ist zu<br />

vermeiden oder es müssen entsprechende Maßnahmen gegen<br />

gefährliche elektrostatische Aufladungen getroffen werden.


Bild 8: Glasseidenmatte mit PTFE Heizleiter Bild 9: PTFE Anschlussmuffe Bild 10: Klemmenkästen Ex e / Ex i von R. STAHL für<br />

die Anschlüsse von Heizung und Temperatursensoren<br />

> In explosionsgefährdeten Bereichen sollten grundsätzlich nur<br />

leitfähige oder ableitfähige Gegenstände oder Einrichtungen verwendet<br />

werden. Eine Miteinbeziehung in den Potentialausgleich<br />

der Anlage oder des Gesamtsystems ist notwendig.<br />

Man unterscheidet nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit drei Arten<br />

von Materialien:<br />

leitfähige Materialien<br />

ableitfähige Materialien isolierende Materialien<br />

10<br />

Oberflächenwiderstand Ro in Ω/m<br />

1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12<br />

Bild 11: Definition der Materialien hinsichtlich elektrostatischer Aufladung<br />

Ableitfähig ist ein Stoff oder Material mit einem spezifischen<br />

Widerstand von mehr als 10 4 Ω/m und weniger als 10 9 Ω/m. Hierbei<br />

spielen auch die Umgebungstemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit<br />

eine Rolle (z.B. je höher die relativer Luftfeuchtigkeit ist, desto<br />

besser sind die Ableiteigenschaften des Materials).<br />

Zitat BGR 132 Abschnitt 3.1.1: ›Nach Maßgabe der Zündwahrscheinlichkeit<br />

sind alle Gegenstände oder Einrichtungen aus leitfähigen<br />

Materialien zu erden und solche aus ableitfähigen Materialien<br />

mit Erdkontakt zu versehen. Geerdete leitfähige Gegenstände können<br />

nicht gefährlich aufgeladen werden. Sind sie jedoch von Erde<br />

isoliert, können Funkenentladungen auftreten‹. In den Technischen<br />

Regeln für Betriebssicherheit TRBS 2153, ›Vermeidung von Zündgefahren<br />

infolge elektrostatischer Aufladungen‹, findet man konkrete<br />

Forderungen und wichtige Hinweise für den Einsatz von elektrostatisch<br />

ableitfähigen oder leitfähigen Materialien.<br />

Laut DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) [8] Kapitel 6.4 müssen bei<br />

den verwendeten nichtmetallischen Materialien des elektrischen<br />

Betriebsmittels Schritte unternommen werden, um die Auswirkungen<br />

statischer Elektrizität auf ein ungefährliches Maß zu beschränken,<br />

d.h. der Isolationswiderstand bzw. Oberflächenwiderstand<br />

darf nicht größer 1 GΩ/m (10 9 Ω/m) sein, um entsprechende<br />

Aufladungen zu verhindern.<br />

Bringt man zwei unterschiedliche Materialien in engen Kontakt,<br />

so treten Ladungen von dem Stoff mit der geringeren Elektronenaustrittsenergie<br />

in den Stoff mit der höheren Elektronenaustrittsenergie<br />

über. Ist einer der beiden Stoffe elektrisch isolierend, so<br />

können bei abrupter Trennung der Materialien die Elektronen nicht<br />

schnell genug zurückfließen und verbleiben als Überschuss auf dem<br />

anderen Material. So werden unterschiedliche Potentiale aufsummiert.<br />

Aber auch durch Influenz (auch Induktion genannt) erfolgen<br />

Aufladungen, die besonders gefährlich sind, da sie auf den ersten<br />

Blick nicht erkennbar sind und sich über längere Zeit zu einer ausreichenden<br />

Zündenergie ansammeln können (Bild 12).<br />

�<br />

Bild 12: Elektrostatische Aufladung an einem Heizschlauch<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 47


Flexible elektrische Heizungen für explosionsgefährdete Bereiche<br />

Bild 13: Elektrostatische Entladung an einem Heizschlauch<br />

Diese aufgeladenen Zustände sind thermodynamisch sehr instabil<br />

und bemüht, diesen Zustand innerhalb einer elektrostatischen<br />

Entladung wieder auszugleichen. Dabei spielt die Art und Form des<br />

Energieausgleiches (z.B. Funkenentladung) eine wichtige Rolle.<br />

Sind bei diesen Entladungsvorgängen Personen beteiligt, so<br />

sind Körperteile als wirksame Zündelektroden anzusehen, die gegen<br />

Erdpotential ableitend wirken. Aber auch im umgekehrten Fall kann<br />

eine Person sich mit mehreren tausend Volt aufladen.<br />

Diese Ladungsenergien reichen aus, um brennbare Flüssigkeiten,<br />

Gase, Dämpfe und Stäube mit der entstehenden Funkenentladung zu<br />

zünden (Bild 13).<br />

Es ist nicht auf den ersten Blick erkennbar und kompliziert zu<br />

beurteilen, wo eine solche elektrische Aufladung auftreten kann.<br />

Aus diesem Grund wird in einschlägigen Bestimmungen und Vorschriften<br />

der Einsatz von leitenden bzw. ableitenden Materialien gefordert.<br />

Analysenleitungen und Heizschläuche, die mit verschiedenen<br />

für den Ex-Bereich zugelassenen Komponenten aufgebaut<br />

sind, aber keine komplette Systemzulassung des Herstellers besitzen,<br />

müssen vor Ort geprüft und einer internen Gefahrenbetrachtung<br />

unterzogen werden. Dies kann nur erfolgen, sofern der Hersteller alle<br />

entsprechenden Materialdatenblätter beigefügt hat und der Betreiber<br />

der explosionsgeschützten Anlage in der Lage ist, dies zu beurteilen.<br />

Hierzu sind umfassende Kenntnisse der Materie notwendig,<br />

welche eine fachspezifische Ausbildung erfordern. Aus diesem<br />

Grund kommt einer kompletten Systemzulassung durch eine ›benannte‹<br />

Zertifizierungsstelle eine immer größere Bedeutung zu.<br />

Bei diesen Prüfungen spielt der äußere Aufbau, das Schutzrohr<br />

(Wellrohr), sowie die Anschlussstellen (Anschlusskappen) eine<br />

große Rolle. Der Aufbau ist nicht nur als reiner mechanischer Schutz<br />

anzusehen, sondern muss in eine Gefährdungsbeurteilung des Gesamtsystems<br />

einbezogen werden. Prüfungen, die neben den üblichen<br />

Umwelteinflüssen die Materialalterung, die Hydrolyse und<br />

Tests zur Schlagfestigkeit beinhalten, sind Grundvoraussetzungen<br />

für eine erfolgreiche Zertifizierung und sichere Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen.<br />

Seite 48 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Bild 14: Mögliche elektrostatische Aufladungen<br />

Auch Entladungsvorgänge, an denen Personen beteiligt sind,<br />

können im Vorfeld nur schwierig beurteilt werden. Deshalb sind klare<br />

und unmissverständliche Arbeits- und Betriebsanweisungen notwendig,<br />

in denen Regelungen getroffen werden, wie bei Umgang bei<br />

Betrieb von Analysenleitungen und Heizschläuchen in den explosionsgefährdeten<br />

Bereichen zu verfahren ist.<br />

Die Gefährlichkeit der elektrostatischen Entladung kann an<br />

einem einfachen Beispiel deutlich gemacht werden:<br />

Wenn sich eine Person auf eine Spannung von ca. 2 kV auflädt<br />

(diese Spannung ist bei einer Entladung für die Person fühlbar), so<br />

geht in die Funkenentladung die gesamte auf der Person gespeicherte<br />

Energie mit ein (wie bei einem Kondensator). Da die Person als<br />

Leiter aufzufassen ist, hat sie eine messbare Kapazität gegen Erde<br />

von ca. 100 bis 200 pF, was eine gespeicherte Energie ergibt, welche<br />

fast alle brennbaren Flüssigkeiten, Gase, Dämpfe und Stäube mit einer<br />

etwaigen Funkenentladung zündet.<br />

Die explosionsgeschützten Analysenleitungen und Heizschläuche<br />

von Winkler sind prinzipiell mit elektrisch ableitenden Materialien<br />

aufgebaut (Außenmantel und An- / Abschlusskappen), welche<br />

eine gefährliche elektrostatische Aufladung erst gar nicht entstehen<br />

lassen.<br />

Bild 14 verdeutlicht die maßgeblichen Bereiche, an denen eine<br />

elektrostatische Aufladung an Analysenleitungen oder Heizschläuchen<br />

entstehen kann, und welche Ableitungsmöglichkeiten vorhanden<br />

sind:<br />

A Der umklöppelte PTFE Grundschlauch ist durch sein<br />

Stahlgeflecht geerdet,<br />

B Der PTFE isolierte Heizleiter ist über sein Schutzgeflecht<br />

(Metall) geerdet,<br />

C Der Außenmantel (Wellrohr) ist elektrostatisch ableitend<br />

mit Verbindung zu den Silikonkappen oder Verschraubungen, die<br />

Verbindung mit dem Schutzleitungssystem erfolgt über ein großflächig<br />

anliegendes Cu-Geflecht,<br />

D Die Silikonkappen oder Verschraubungen sind elektrostatisch Ableitend<br />

mit Verbindung zum Wellrohr,<br />

E Die Armaturen sind mit dem umklöppelten PTFE Grundschlauch<br />

verbunden und werden zusätzlich in die Schutzmaßnahme der<br />

Gesamtanlage mit einbezogen,<br />

F Schutzleiteranschluss (PE / 2,5 mm²) in Netzzuleitung.


Bild 15: Vermeidung elektrostatischer Aufladung<br />

Durch den elektrischen Anschluss (Schutzleiter in Netzzuleitung)<br />

und die Anschlussarmaturen wird der Ex-Heizschlauch an den<br />

örtlichen Potentialausgleich angeschlossen und ist somit geerdet.<br />

Bei Ex-Analysenleitungen und Ex-Heizschläuchen von Winkler wird<br />

durch die Miteinbeziehung elektrostatisch ableitender Eigenschaften<br />

der verwendeten Bauteilkomponenten jede Zündgefahr verhindert<br />

(Bild 15).<br />

Die sich eventuell durch Reibung oder Influenz bildende Ladungstrennung<br />

/ -häufung, welche einen energiereichen und thermo-dynamischen<br />

Zustand erzeugt, wird durch den kontinuierlichen<br />

Abfluss der Elektronen über das Schutzleitersystem gegen Erdpotential<br />

neutralisiert, so dass keine gefährliche Ladungsansammlung<br />

stattfinden kann. Es kommt somit bei sich nähernden Objekten auch<br />

zu keiner Ladungstrennung und zu keinem Funken durch eventuellen<br />

Ladungsausgleich.<br />

Bei der Gefährdungsbetrachtung im Rahmen des Konformitätsbewertungsverfahrens<br />

müssen alle Materialien und Komponenten<br />

überprüft und auf ihr Zusammenspiel mit den anderen Bauteilkomponenten<br />

getestet werden. Dabei spielen folgende Faktoren eine<br />

wichtige und entscheidende Rolle:<br />

Neben der sicheren, mittels Verwendung spezieller Zündschutzarten<br />

aufgebauten elektrischen Beheizung im Schlauchinneren<br />

müssen auch die in unmittelbarer Umgebung befindlichen Bauteilkomponenten<br />

eine entsprechende Schutzfunktion aufweisen, um<br />

die elektrische Beheizung gegen schädigende Umwelteinflüsse zu<br />

sichern. Dabei spielt der Außenmantel als nichtelektrisches Bauteil<br />

eine entscheidende Rolle.<br />

Die Anforderungen sind mit einer Schutzartprüfung nach<br />

IP66/IP68, auch einem Alterungstest gegen Versprödung durch ungünstige<br />

Umwelteinflüsse (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) und einer<br />

Schlagprüfung mit 7J ohne Bruch sehr hoch angesetzt. Auch der<br />

Oberflächenwiderstand aller Teile (Wellrohr, Silikonendkappen oder<br />

Verschraubungen) muss < 10 9 Ohm (elektrostatisch ableitend) sein.<br />

All diese Anforderungen erfüllen die Winkler Ex-Analysenleitungen<br />

und Ex-Heizschläuche. Auch ein entsprechender Schutz gegen chemische<br />

Einflüsse auf den Außenmantel, abhängig von der Temperatur,<br />

der Einwirkzeit (dauerndes Berühren oder nur gelegentlicher<br />

Kontakt) des chemischen Stoffes, sowie dessen Konzentration, ist<br />

maßgebend für einen sicheren und bestimmungsgemäßen Einsatz.<br />

Fazit<br />

Die sicherheitstechnischen Anforderungen an elektrische Beheizungen<br />

für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind<br />

sehr vielfältig und umfangreich. Deshalb ist es bei der Entwicklung<br />

einer prozessspezifischen Beheizung wichtig, dass man sich intensiv<br />

mit der entsprechenden Anwendung auseinandersetzt und eventuell<br />

vorhersehbare Fehler im Vorfeld mittels konstruktiver Maßnahmen<br />

verhindert oder vorneweg ausschließt. Einschränkungen in Montage-<br />

und Bedienungsanleitungen sollten vermieden werden. Somit<br />

kommt einer anwendungsunabhängigen Konstruktionsweise immer<br />

größere Bedeutung zu. Ein sicheres und effektiv einsetzbares Produkt<br />

erhält man nur, wenn es einer kompletten Systemprüfung unterzogen<br />

wird. Dies ist von besonderer Bedeutung bei wechselnden<br />

Betriebs- und Einsatzbedingungen, insbesondere auch beim Einsatz<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />

Literatur<br />

[1] Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />

23.März1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten<br />

für Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen.<br />

[2] Betriebssicherheitsverordnung vom 27. September 2002 (BGBl. I S. 3777),<br />

die zuletzt durch Artikel 5 des Gesetzes vom 8. November 2011 (BGBl. I S.<br />

2178) geändert worden ist<br />

[3] DIN EN 13463-1 : Nichtelektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen – Teil 1: Grundlegende Methodik und Anforderungen<br />

(Beuth Verlag, Berlin).<br />

[4] DIN EN ISO 9001 : Qualitätsmanagementsysteme – Anforderungen<br />

Aktuelle Ausgabe 2008 (Beuth Verlag, Berlin)<br />

[5] DIN EN 13980:2003-02 Explosionsgefährdete Bereiche –<br />

Anwendungen von Qualitätsmanagementsystemen (Beuth Verlag, Berlin)<br />

[6] TRBS 2153 – Technische Regeln für Betriebssicherheit – Vermeidung von<br />

Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladung, T033 BG RCI)<br />

[7] BGR 132 – Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer<br />

Aufladung – Berufsgenossenschaftliche Regeln für Sicherheit und<br />

Gesundheit bei der Arbeit<br />

[8] DIN EN 60079-..ff - Explosionsfähige Atmosphäre - Teil ...<br />

[9] DIN EN 60079-0 (VDE0170-1) – Explosionsfähige Atmosphäre – Teil 0:<br />

Geräte - Allgemeine Anforderungen (Beuth Verlag, Berlin)<br />

[10] DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) – Explosionsfähige Atmosphäre,<br />

Teil 14: Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen<br />

(Beuth Verlag, Berlin)<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 49


Seite 50 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

§<br />

Die Licht emittierende Diode<br />

– eine Erfolgsgeschichte<br />

von Cornelius Neumann<br />

Recht, Normen und Technik<br />

Bild 1: Die Original-Notiz von H. J. Round in der Electrical<br />

World Vol 49, 1907<br />

Als zu Beginn des 20. Jahrhunderts die<br />

großen Städte der Welt erstmals im elektrischen<br />

Licht der neuartigen Glühlampen erstrahlten,<br />

wurde – fast unbeachtet – der<br />

Grundstein für eine Lichtquelle gelegt, welche<br />

heute, über 100 Jahre später, als Innovationsträger<br />

in der Öffentlichkeit gefeiert<br />

wird, die LED.<br />

Im Jahre 1907 berichtete H.J Round in der<br />

Electrical World Vol. 49 über ›a curious phenomenon‹<br />

beim Material Carborundum, heute<br />

besser bekannt als Siliziumkarbit (Abbildung<br />

1). Beim Anlegen einer elektrischen<br />

Spannung konnte Round an einigen Kristallen<br />

ein sichtbares ›Glühen‹ in verschiedenen<br />

Farben beobachten und vermutete einen<br />

thermoelektrischen Effekt, welcher auch<br />

Glühlampen zum Leuchten bringt.<br />

Wie falsch er mit dieser Vermutung lag,<br />

wurde erst viel später klar, als die Entwicklung<br />

des Transistors im Jahre 1951 die Ent-<br />

wicklung der Halbleiterphysik beflügelte, mit<br />

deren Hilfe sich die Lichtentstehung in Halbleiterkristallen,<br />

wie beispielsweise Siliziumkarbit,<br />

erstmals erklärt werden konnte.<br />

Etwa zehn Jahre später, 1962, entwickelte<br />

Nick Holonyak bei General Electric die erste<br />

Leuchtdiode.<br />

In den folgenden Jahren fristete die LED<br />

trotz rasanter technischer Fortschritte ein<br />

Randdasein als ›Glühwürmchen‹ und fand<br />

Anwendung bestenfalls als Anzeigefunktion<br />

in elektronischen Geräten. Für den Laien war<br />

nicht abzusehen, dass die LED zukünftig als<br />

Wettbewerber für Glüh- und Gasentladungslampen<br />

auftreten würde.<br />

Über die Entwicklung der letzten Jahre<br />

wird im weiteren Verlauf noch berichtet werden,<br />

zuerst jedoch gilt es, die Lichterzeugung<br />

der Licht emittierenden Diode zu verstehen.


Eine neue Art der Lichterzeugung<br />

Die LED ist zunächst einmal eine elektrische<br />

Diode. Ein positiv dotierter Halbleiter (mit<br />

›positiven Löchern‹ im Bindungsband) und<br />

ein negativ dotierter Halbleiter (mit Elektronen<br />

im Leitungsband) werden stoffschlüssig<br />

verbunden. Bei der richtigen Polung senkt<br />

eine angelegte Spannung die Potentialdifferenz<br />

zwischen den jeweiligen Leitungs- und<br />

Bindungsbändern der Materialien herab und<br />

ein elektrischer Strom aus Elektronen und<br />

Löchern fließt durch die Diode. Umgekehrt<br />

sperrt die Diode, wenn der positive Pol am ndotierten<br />

und der negative am p-dotierten<br />

Material angeschlossen wird.<br />

Im Gegensatz zu einer normalen Diode,<br />

welche den elektrischen Strom möglichst<br />

verlustfrei weiter leiten soll, ist die Funktion<br />

der Licht emittierende Diode gerade auf<br />

sonst störende Verlustprozesse angewiesen<br />

(Bild 2).<br />

Der für die LED unerlässliche interne Verlustprozess<br />

lässt sich durch eine Vereinigung<br />

der unterschiedlichen Ladungsträger<br />

innerhalb des LED Chips beschreiben. Hierbei<br />

rekombiniert ein Elektron aus dem Leitungsband<br />

mit einem positiven Loch aus dem<br />

Bindungsband. Die dabei abgegebene Ener-<br />

E<br />

Leitungsband<br />

Lichtabstrahlung<br />

Bindungsband<br />

Bild 2: Vereinfachtes Funktionsprinzip der LED<br />

Defekt<br />

gie wird in Form elektromagnetischer Strahlung<br />

emittiert. Wenn der Energieabstand<br />

zwischen den beiden Bändern, ∆E, so groß<br />

ist, dass die abgegebene Strahlung im für<br />

den Menschen sichtbaren Bereich liegt,<br />

strahlt die Diode Licht ab.<br />

Durch den Stromfluss der Diode werden<br />

ständig Ladungsträger nachgeliefert, so<br />

dass der Prozess kontinuierlich ablaufen<br />

kann.<br />

Eine unterschiedliche Dotierung mit<br />

Fremdatomen verändert den energetischen<br />

Abstand der Bänder und damit auch die<br />

Wellenlänge des abgestrahlten Lichtes.<br />

Defekte in der Struktur des Halbleiters<br />

führen als Konkurrenzprozess zu nicht sichtbaren<br />

Emissionen, welche die Effizienz und<br />

auf Dauer die Lebensdauer der LED herabsetzen,<br />

da solche Defekte die Eigenschaft<br />

besitzen, nach und nach in die aktive Schicht<br />

der LED einzuwandern.<br />

Weil die energetischen Abstände zwischen<br />

Leitungs- und Bindungsband relativ<br />

scharf definiert sind, ist das von der LED abgegebene<br />

Licht zwar nicht monochromatisch,<br />

wie beispielsweise beim Laser, jedoch<br />

mit einer Halbwertsbreite von ca. 30 nm bis<br />

40 nm monochrom, d.h. einfarbig – eine LED<br />

ist also immer farbig!<br />

Die LED Farben sind sehr gesättigt und liegen<br />

nahe an den reinen Spektralfarben.<br />

Diese Eigenschaft der LED hat natürlich zuerst<br />

farbige Anwendungen gefördert, beispielsweise<br />

bei den roten und gelben Signalfunktionen<br />

im Automobil.<br />

Für verschiedene Farbbereiche haben<br />

sich auf dem Markt inzwischen zwei unterschiedliche<br />

LED Materialien durchgesetzt.<br />

Für den Bereich Rot und Gelb nutzt man Aluminium<br />

Indium Gallium Phosphit (kurz: AlIn-<br />

GaP), im Farbbereich Grün bis Blau (bis hin<br />

zum nahen Ultraviolett) Indium Gallium Nitrit<br />

(kurz: InGaN).<br />

Wenn aber das Licht der LED immer gesättigt<br />

farbig ist, stellt sich natürlich die Frage,<br />

wie man die ungesättigte Farbe Weiß mit<br />

LEDs erzeugt, da ansonsten diese Lichtquelle<br />

für Anwendungen in der Allgemeinbeleuchtung<br />

nur bedingt einsetzbar wäre.<br />

Weißes Licht mit LEDs<br />

Um weißes Licht zu erzeugen, kann man<br />

verschiedene Wege beschreiten, welche alle<br />

auf dem Prinzip der additiven Farbmischung<br />

beruhen (Bild 3):<br />

RGB Mischung<br />

Das Licht einer roten, einer grünen und<br />

einer blauen LED wird – analog dem Prinzip<br />

des Farbfernsehers – miteinander vermischt.<br />

Durch verschiedene Anteile der einzelnen<br />

Primärfarben kann man kontinuierlich verschiedenste<br />

Farbtöne innerhalb des von den<br />

Primärfarben definierten Farbraumes darstellen,<br />

unter anderem auch die Farbe Weiß.<br />

Dieses an sich sehr elegante Verfahren<br />

hat allerdings zwei Nachteile, welche die<br />

Nutzbarkeit einschränken. Zum einen sind<br />

die drei Lichtquellen räumlich voneinander<br />

getrennt, so dass das Licht erst vermischt<br />

werden muss. Dies geschieht entweder<br />

durch diffus streuende Materialien oder mittels<br />

Lichtleitern, in denen das Licht durch<br />

Vielfachreflexionen an den Grenzflächen des<br />

Lichtleiters vermischt wird. Zum anderen reagieren<br />

die verschiedenen LED Chips unterschiedlich<br />

auf Bestromung und Erwärmung,<br />

so dass man, um eine bestimmte Farbe stabil<br />

darstellen zu können, während des Betriebes<br />

die einzelnen LEDs jeweils unterschiedlich<br />

nachregeln muss. Dies stellt natürlich<br />

in vielen Anwendungen einen<br />

höheren technischen Aufwand dar.<br />

�<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 51


Die Licht emittierende Diode – eine Erfolgsgeschichte<br />

Blue Peak<br />

Green Peak<br />

Red Peak<br />

470 525 590 630 (nm)<br />

Kombination UV-Diode und Leuchtstoffe<br />

Diese Umwandlungsmethode ähnelt der<br />

Weißlichterzeugung in Leuchtstofflampen.<br />

Statt sichtbarer Strahlung wird die Strahlung<br />

einer UV-Diode verwendet. Die UV-Strahlung<br />

wird von über der Diode befindlichen<br />

Leuchtstoffen absorbiert und als sichtbare<br />

Strahlung wieder abgestrahlt. Durch die<br />

Kombination von Leuchtstoffen, welche in<br />

unterschiedlichen Spektralbereichen emittieren,<br />

kann man mit dieser Methode Weiß<br />

von vorzüglicher Qualität erzeugen. Leider<br />

ist die Effizienz von UV-Strahlung erzeugenden<br />

Dioden bislang deutlich schlechter,<br />

als der von Dioden im sichtbaren Bereich.<br />

Deshalb gibt es für diese Technik bislang nur<br />

wenige industrielle Anwendungen.<br />

Kombination blaue LED mit Leuchtstoff<br />

Statt einer UV-Diode nutzt man eine blaue<br />

Diode und konvertiert einen Teil des blauen<br />

Lichtes mittels eines Leuchtstoffes in den<br />

grün/gelben Spektralbereich.<br />

Die Kombination dieser Lichtfarben erscheint<br />

dem Beobachter als weiß. Diese<br />

recht einfache Technologie hat sich inzwischen<br />

auf dem Markt durchgesetzt und stellt<br />

momentan den Stand der Technik dar. Die<br />

UV LED<br />

Spectrum<br />

Combined<br />

Spectrum<br />

Phosphor<br />

Emmission<br />

410 470 525 590 630 (nm)<br />

Phosphor<br />

Emission<br />

Combined<br />

Spectrum<br />

470 525 590 630 (nm)<br />

Blue LED<br />

Spectrum<br />

Bild 3: Erzeugung von weißem Licht (von links) über RGB Mischung, Umwandlung von UV Strahlung durch mehrere Leuchtstoffe und partieller Umwandlung von blauem<br />

Licht mittels Leuchtstoff. Oben: Funktionsprinzip, unten: entstehendes Lichtspektrum (Quelle: Zukaukas et al.)<br />

Seite 52 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Farbtemperatur des Lichtes kann durch die<br />

Menge und Zusammensetzung des Leuchtstoffes<br />

zwischen kalt und warm wirkendem<br />

Weiß variiert werden. Dadurch, dass man<br />

inzwischen sehr effizient weißes Licht mit<br />

LEDs erzeugen kann, ist die LED zur sehr interessanten<br />

Lichtquelle für die allgemeine<br />

Lichttechnik geworden. Zudem ist die lichttechnische<br />

Effizienz der LED selbst in den<br />

letzten Jahren um mehrere Größenordnungen<br />

angestiegen, so dass sie die einer<br />

Glühlampe um fast den Faktor 10 übersteigt!<br />

LED-Effizienz<br />

Diese rasante Entwicklung wurde von Ronald<br />

Heitz, einem Mitarbeiter der Firma Hewlett<br />

Packard, schon in den neunziger Jahren<br />

des vergangenen Jahrhunderts vorausgesagt.<br />

Ähnlich dem Moorschen Gesetz in der<br />

Computertechnik, sagt das sogenannte<br />

Heitz´sche Gesetz die Steigerung der Lichtmenge<br />

für LED-Lampen und die Entwicklung<br />

der Herstellungskosten voraus. Seine Prognose<br />

lautet, dass der Lichtstrom einer gehäusten<br />

LED (englisch Package) – unter Umständen<br />

mit mehr als einem LED Chip – pro<br />

Jahrzehnt um einen Faktor 20 bis 30 ansteigt,<br />

während die Herstellungskosten um einen<br />

Faktor 10 pro Dekade sinken. Diese Voraussage<br />

wurde in den letzten Jahren durch die<br />

Marktenwicklung immer wieder bestätigt<br />

(Bild 4). Inzwischen gibt es LEDs mit vier<br />

Chips, welche bei einer Größe von nur wenigen<br />

Quadratmillimetern eine 100 W Standardglühlampe<br />

ersetzen können.<br />

Während die Kostenentwicklung von der<br />

Steigerung der Stückzahl und vielen Fertigungsinnovationen<br />

abhängt, ist die Effizienzentwicklung<br />

sowohl vom Chipaufbau und<br />

von der Effizienz der Lichtextraktion aus dem<br />

Chip als auch der Erwärmung der LED bestimmt.<br />

Da die LED (im Gegensatz zu Glühlampen<br />

und Gasentladungslampen) bei Erwärmung<br />

weniger Licht erzeugen, ist es für ein gutes<br />

LED System notwendig, für einen geringen<br />

Wärmewiderstand des Systems und damit<br />

für eine gute Ableitung der bei der Lichterzeugung<br />

produzierten Wärme zu sorgen – eine<br />

gute LED Leuchte braucht einen ›kühlen<br />

Kopf‹.


Die Steigerung der Leistungsfähigkeit von<br />

LEDs sieht man daher auch am Rückgang<br />

des thermischen Widerstands; während ältere<br />

Bauformen, wie beispielsweise 3 mm<br />

LEDs, noch eine Erwärmung von mehr als<br />

200 °C/W haben, zeichnen sich neue Hochleistungs-LEDs<br />

durch die Erwärmung von<br />

10 °C/W und weniger aus. Bei einer Verlustleistung<br />

von einem Watt erwärmt sich der<br />

Chip einer Hochleistungs-LED demnach um<br />

nur ca. 10 °C gegenüber der Umgebung.<br />

Allerdings, auch wenn die LED einen geringen<br />

Wärmewiderstand hat, ergibt sich nicht<br />

automatisch eine effiziente LED-Leuchte,<br />

denn wenn der Wärmewiderstand des gesamten<br />

Leuchten-Systems groß ist, bestimmt<br />

dieser dessen Leistungsfähigkeit.<br />

Hier liegt ein Stolperstein der LED-Technik,<br />

welche bei der Entwicklung von kompletten<br />

Systemen immer Beachtung finden muss.<br />

Wie wir im Folgenden sehen werden,<br />

spiegelt die Entwicklung der LED-Anwendungen<br />

die prognostizierte Effizienzsteigerung<br />

wider.<br />

LED Anwendungen im Automobil<br />

Dass die LED im Automobil in den letzten<br />

Jahren zur Lichtquelle für energiesparende,<br />

innovative und stilistisch anspruchsvolle Signalfunktionen<br />

wurde, liegt sicherlich an der<br />

hier verlangten Farbigkeit: Rot für Bremsund<br />

Schlusslicht, Gelb für Blinklicht und Blau<br />

für Kennleuchten.<br />

Zudem wurde Mitte der neunziger Jahre<br />

die zusätzliche mittige Bremsleuchte (Bild 5)<br />

für Neuwagen in den europäischen Regelungen<br />

zum Straßenverkehr, den sogenannten<br />

ECE Regeln vorgeschrieben. Diese Gesetzgebung<br />

kam genau zur richtigen Zeit, als<br />

die für solche Funktionen benötigten roten<br />

LEDs mit einem Lichtstrom zwischen �<br />

Lumen/Package<br />

~30x Increase/Decade<br />

10,000.0<br />

1,000.0<br />

100.0<br />

10.0<br />

1.0<br />

0.1<br />

0.01<br />

100W Tungsten<br />

0.001<br />

1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 Year<br />

Bild 4: Das Haitzsche Gesetz sagt die Entwicklung der Lichtmenge/Lichtstrom in Lumen pro Package voraus<br />

(Quelle: LumiLeds)<br />

Bild 5: Typische Zusatzbremsleuchten der ersten Generation (Quelle: Hella)<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 53


Die Licht emittierende Diode – eine Erfolgsgeschichte<br />

einem und drei Lumen auf dem Markt erhältlich<br />

waren und man mit ca. 20 bis 30 solcher<br />

Lichtquellen sowohl die gesetzlichen Forderungen<br />

für die Lichtverteilung als auch für<br />

die geforderte Mindestfläche erfüllen konnte.<br />

Schnell konnte sich diese Applikation in<br />

Europa einen beträchtlichen Marktanteil sichern.<br />

In den USA, wo die dritte Bremsleuchte<br />

schon deutlich früher vorgeschrieben<br />

wurde, haben sich Glühlampenlösungen<br />

bis heute auf dem Markt gehalten, während<br />

sie hierzulande nur noch ein Randdasein<br />

führen.<br />

Dem Anstieg der Leistungsfähigkeit folgend,<br />

wurden dann Schluss-, Brems- und<br />

Blinklichter in LED-Technik eingeführt, wobei<br />

die erhöhten Kosten für diese neue Lichtquelle<br />

gegenüber der altbewährten Glühlampe<br />

als einziges Innovationshemmnis deren<br />

Siegeszug verzögerten.<br />

Da sich mit den Dioden und entsprechend<br />

neuartigen Optiksystemen, wie Lichtleitern,<br />

vollkommen neue Designlösungen erschlossen,<br />

wurden LED-Signalfunktionen schnell<br />

beliebt bei den Fahrzeugdesignern. Wenn<br />

man neue Leuchten und Scheinwerfer betrachtet,<br />

stellen diese häufig ein prägendes<br />

Element des Fahrzeugdesigns dar, welches<br />

zudem für ein eindeutiges Nachterscheinungsbild<br />

sorgen kann (Bild 6, oben). Dabei<br />

sind die wesentlichen Stylinginnovationen<br />

auf die Kombinationen von Lichtquelle und<br />

neuartigen Optiksystemen zurück zu führen.<br />

Dies gilt auch für Signalfunktionen im<br />

Scheinwerfer und schließlich dem Scheinwerfer<br />

selbst (Bild 6, unten).<br />

Bei der Umsetzung von LED Positions-<br />

und -Tagfahrlicht, sowie Abblend- und Fernscheinwerfern<br />

wurden erstmals weiße Dioden<br />

als Lichtquellen im Automobil<br />

verwendet.<br />

Seite 54 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Bild 6: Beispiele für Stylinginnovationen bei Signalleuchten und Scheinwerfern mit LED Technik. Links: Peugeot<br />

308 CC mit Lichtvorhang, rechts: Ford S-Max mit Edge Light, unten Audi A8 mit Voll-LED AFS Scheinwerfer<br />

(Quellen: Hella, netcarshow.com)<br />

Das erste Tagfahrlicht mit LEDs ging 2002<br />

in Serie, den ersten Voll-LED Scheinwerfer<br />

bot Audi 2007 im Sportwagen R8 an.<br />

Im Gegensatz zu den üblichen Scheinwerferlichtquellen,<br />

Halogen und Xenon, reicht aber<br />

die Lichtmenge einer einzelnen LED nicht<br />

aus, eine ausreichend helle Lichtverteilung<br />

zu erzeugen. Aus diesem Grunde werden einerseits<br />

mehrere Chips zu einer Lichtquelle<br />

kombiniert und andererseits die Lichtverteilung<br />

auf der Straße aus der Abbildung mehrerer<br />

solcher Multichip LEDs zusammengesetzt.<br />

Inzwischen erzielen LED-Lösungen die<br />

gleiche Helligkeit wie Xenon Scheinwerfer<br />

und werden auch mit variablen Lichtverteilungen<br />

(sogenannten adaptiven Frontlicht<br />

Systemen – AFS) ausgestattet, welche (anders<br />

als bei adaptiven Xenon Scheinwerfern)<br />

ohne Mechatronik, allein durch Zu- und<br />

Abschalten einzelner Optikkomponenten der<br />

Fahrsituation angepasste Lichtverteilungen<br />

erzeugen können.<br />

Es ist zu erwarten, dass die LED in der<br />

Automobilbeleuchtung – sowohl bei Leuchten<br />

und Scheinwerfern, als auch im Fahzeuginnenraum<br />

– noch für viele neue Licht- und<br />

Designinnovationen sorgen wird.


LED in der Allgemeinbeleuchtung<br />

Natürlich hat die LED in vielen anderen<br />

Bereichen der Lichttechnik Fuß gefasst, beispielsweise<br />

in der Luftfahrt oder bei Signallichtern<br />

auf Straßen- und Schienenwegen,<br />

aber erst in den letzten drei Jahren ist ein<br />

enormer Entwicklungsschub bei der Allgemeinbeleuchtung<br />

zu beobachten, welcher<br />

wiederum der Leistungsentwicklung der<br />

Lichtquellen folgt.<br />

Auf den einschlägigen Messen werden<br />

immer mehr LED-Produkte vorgestellt. Zum<br />

Teil wird der Eindruck erweckt, dass andere<br />

Lichtquellen gar nicht mehr existieren, obwohl<br />

der Marktanteil bislang noch einstellig<br />

ist. Das kontrovers diskutierte Glühlampenverbot<br />

wird, neben der technologischen Entwicklung,<br />

allerdings für einen baldigen Anstieg<br />

des Marktanteils von LED-Produkten<br />

sorgen.<br />

Aus dem Glühlampenverbot folgt auch die<br />

erste wichtige Anwendung von LED-Leuchten,<br />

nämlich der Glühlampenersatz, auch Retrofit<br />

genannt (Bild 7).<br />

Neben Kompaktleuchtstofflampen dienen<br />

auch LED-Retrofits dem Ziel der energieeffizienteren<br />

Beleuchtung.<br />

Retrofits kombinieren Lichtquelle, elektronische<br />

Ansteuerung und Kühlung in einem<br />

Volumen, welches in etwa dem der Glühlampe<br />

entspricht.<br />

Der Vielzahl von (qualitativ sehr unterschiedlichen)<br />

Lösungen ist gemein, dass die<br />

üblichen Sockel der Glühlampe als Anschluss<br />

dienen müssen. Man steckt also eine<br />

neue Technik sozusagen in altes Schuhwerk.<br />

Vielfach wird diese Anwendung als Übergangslösung<br />

aufgefasst, welche sich in etwa<br />

15 Jahren langsam vom Markt zurückziehen<br />

wird.<br />

Bild 7: LED Retrofits in einem Langzeitmessstand des Lichttechnischen Instituts in Karlsruhe<br />

Die zweite Anwendung von LEDs stellen<br />

Leuchten dar, welche für diese Lichtquelle<br />

speziell entworfen sind. Diese werden mehr<br />

und mehr Einfluss auf unser tägliches Leben<br />

haben, indem sie sowohl gutes Licht, als<br />

auch neue Ideen in unser Heim, ins Büro, an<br />

öffentliche Orte und andere Lebensräume<br />

bringen werden.<br />

Neues Design, Farbigkeit und Weiß, sowie<br />

die geringe Größe der Lichtquelle, geben<br />

neue Impulse in der Beleuchtung.<br />

Bild 8 zeigt stellvertretend ein Beispiel für<br />

neues und vielfach ausgezeichnetes Design<br />

mit LEDs.<br />

In der allgemeinen Lichttechnik sind momentan<br />

Forschung und Entwicklung an Instituten<br />

und in der Industrie dabei, die noch offenen<br />

Fragestellungen der LED-<br />

Anwendungen, wie beispielsweise Lebensdauer,<br />

Lichtqualität und Blendungspotentiale<br />

zu beantworten.<br />

Die Grenzen der LED-Technik sind noch lange<br />

nicht erreicht. Wenn es uns gelingt, die<br />

Potentiale dieser Lichtquelle weiter zu erforschen,<br />

sinnvoll zu nutzen und in ansprechende<br />

Produkte umzusetzen, steht einer<br />

Fortsetzung der Erfolgsgeschichte nichts im<br />

Wege.<br />

Bild 8: Beispiel für neues Design mit LEDs in der Allgemeinbeleuchtung;<br />

die preisgekrönte Leuchte Circolo<br />

(Quelle: Sattler)<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 55


Seite 56 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

>> Anwendungsberichte<br />

Funkanwendungen im Ex-Bereich<br />

Status quo und Neuigkeiten<br />

von Rudolph Hauke und Stephan Schultz<br />

Bild 1: Typisches Umfeld für den Einsatz von Wireless Lösungen<br />

in der Prozessindustrie<br />

Es ist ein knappes Jahrzehnt her, da startete eine neue Technologie<br />

ihren Einzug in die industrielle Kommunikation der Prozessautomatisierung.<br />

Es wurde schnell zu einem neuen Trendthema, und<br />

man kann heute feststellen, dass die Funktechnik ihren Weg in die<br />

Prozessindustrie gefunden hat.<br />

Die Anwendungen erstrecken sich heutzutage von der Datenübertragung<br />

für mobile Geräte über die drahtlose Anbindung von<br />

Sensoren und Aktoren der Automatisierungstechnik bis hin zu Lokalisierungssystemen.<br />

Funktechnik findet in erster Linie dort Anwendung,<br />

wo der Einsatz von drahtgebundener Technik einen deutlich<br />

höheren technischen und finanziellen Aufwand bedeutet. Mit den<br />

ersten Erfahrungen im Einsatz dieser Technologie wurden neue Anforderungen<br />

und Ideen für weitere Anwendungen auf den Weg gebracht.<br />

Es bleibt festzustellen, dass das Potential der Technologie<br />

heute bei weitem noch nicht ausgeschöpft ist.<br />

Wie jede neue Technologie, musste auch die Funktechnik beweisen,<br />

dass sie in der anspruchsvollen und rauen industriellen Umgebung<br />

zuverlässig funktioniert. Dazu zählt neben einer robusten<br />

und hoch verfügbaren Auslegung für den Bereich der Prozessindustrie<br />

und viele andere Einsatzfälle das Thema Explosionsschutz.


Anforderungen auch beim Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Der Betrieb von elektrischen Geräten in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen wirft zuerst einmal ganz unabhängig von der individuellen<br />

Funktion die Frage auf: Was muss beachtet werden, um die<br />

Sicherheit im Sinne des Explosionsschutzes zu gewährleiten? Betrachtet<br />

man das Thema Wireless im Speziellen, dann gilt, es die Frage<br />

zu beantworten: Stellen Funksignale eine Zündgefahr dar, und<br />

wenn ja, was sind die Maßnahmen, um mögliche Gefahren abzuwenden?<br />

Die Frage nach der Zündquelle ›Funksignal‹ ist schnell beantwortet:<br />

Funkgeräte strahlen elektromagnetische Strahlung ab, und<br />

diese gehört eindeutig zu den möglichen Zündquellen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen. Dies wird durch die ATEX Richtlinie (Richtlinie<br />

94/9/EG) dokumentiert. Dort findet sich in der Liste der möglichen<br />

Zündquellen auch die elektromagnetische Welle.<br />

Die Zündung erfordert in diesem Fall drei Faktoren: Neben einer<br />

explosionsfähigen Atmosphäre und einer Zündquelle in Form von<br />

elektromagnetischer Strahlung, ist ein metallisches Gebilde erforderlich,<br />

das ungewollt als Empfangsantenne fungiert. Um letztendlich<br />

einen zündfähigen Funken zu erzeugen, muss dieses metallische<br />

Gebilde in einer ringförmigen Struktur über eine isolierende Unterbrechung<br />

verfügen, die wie eine Funkenstrecke wirkt. Dabei kann es<br />

sich zum Beispiel um eine Dichtung an einem Rohrleitungsflansch<br />

handeln. Bei dem Blick in eine Prozessanlage lassen sich sehr einfach<br />

genügend Beispiele für solche Gebilde und Strukturen finden.<br />

Mit dem Erscheinen der Norm IEC 60079-0 (Stand März 2006) bekamen<br />

Hersteller und Anwender die ersten Grenzwerte für den Einsatz<br />

von Funkgeräten in explosionsgefährdeten Bereichen an die Hand.<br />

Die Grenzwerte sind in Tabelle 1 aufgeführt.<br />

Die Grenzwerte beziehen sich auf die Explosionsgruppe,<br />

sprich die Gase. Je zündwilliger das explosionsfähige Gemisch ist,<br />

umso geringer ist die eingebrachte Energie, die für eine Zündung erforderlich<br />

ist. Dies entspricht der Einteilung, wie sie bereits von der<br />

Zündschutzart Eigensicherheit (Ex i) bekannt ist. Die Zündgrenzkurven<br />

der Eigensicherheit aus der IEC 60079-11 unterscheiden sich<br />

ebenfalls entsprechend den Explosionsgruppen I, IIA, IIB und IIC.<br />

Der Einfluss des Geräteschutzniveaus nach IEC 60079 (EPL<br />

Equipment Protection Level) kommt bei den Funksignalen dann ins<br />

Spiel, wenn es um die Fehlerbetrachtungen geht. In der Zone 2 entsprechend<br />

EPL 3 wird der normale Betrieb betrachtet, in Zone 1 entsprechend<br />

EPL 2 muss ein Fehler betrachtet werden, bei dem die<br />

oben erwähnten Grenzwerte nicht überschritten werden dürfen. Für<br />

den Einsatz in Zone 0 entsprechend EPL 1 werden die Anforderungen<br />

auf zwei mögliche Fehler erhöht. Hierbei wird vorausgesetzt, dass<br />

die entsprechenden Funksignale nur innerhalb des betrachteten Zonenbereiches<br />

verbleiben. Ein Signal, dass nach EPL3 eingestuft wurde,<br />

darf sich nur in der Zone 2 ausbreiten. Sollte das Signal auch in<br />

die Zone 1 einstrahlen, so sind die Kriterien des Schutzniveaus EPL2<br />

anzuwenden.<br />

Dies ist in der Praxis kaum zu realisieren, da insbesondere<br />

Rundstrahlantennen das Funksignal weiträumig verteilen. �<br />

Explosionsgruppe IIC IIB IIA I oder III<br />

Zündgrenzwert der Wirkleistung (W) 2 W<br />

gemittelt über 20 µs<br />

3,5 W<br />

gemittelt über 80 µs<br />

Tabelle 1: Grenzwerte für kontinuierliche Strahlung von Funksignalen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Bild 2: Wireless HART Gateway mit Funkschnittstelle in<br />

Zündschutzart Eigensicherheit ›i‹<br />

6 W<br />

gemittelt über 100 µs<br />

Explosionsgruppe IIC IIB IIA I oder III<br />

Zündgrenzwert der Energie Pzg 50 µJ 250 µJ 950 µJ 1.500 µJ<br />

Tabelle 2: Grenzwerte für gepulste Strahlung z.B. gepulste Radarsignale in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

6 W<br />

gemittelt über 200 µs<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 57


Funkanwendungen im Ex-Bereich – Status quo und Neuigkeiten<br />

Die im weiteren Verlauf des Artikels beschriebene vereinfachte Fehlerfallbetrachtung<br />

der Signalstärke relativiert diese Einschränkung<br />

für Signale mit geringer Sendeleistung. Beim Einsatz von Geräten mit<br />

hoher Sendeleistung muss jedoch auf die Ausbreitungsrichtung geachtet<br />

werden. So sollten Richtfunkstrecken wie sie zum Beispiel auf<br />

Offshore Plattformen üblich sind, nicht durch eine Zone 1 oder 0 verlaufen,<br />

wenn die Sendeeinheiten nur für die Zone 2 zugelassen sind.<br />

Es versteht sich von selbst, dass auch Sendeeinrichtungen, die aus<br />

dem sicheren Bereich in explosionsgefährdete Bereiche einstrahlen,<br />

betrachtet werden müssen. Hinweise zu diesen Betrachtungen können<br />

dem CENELEC Technical Report CLC/TR 50427 und der DIN VDE<br />

0848 Teil 5 entnommen werden.<br />

Bei der Entwicklung von Geräten, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen vorgesehen sind, werden mögliche<br />

Fehlerfälle vom Hersteller entsprechend berücksichtigt. Durch die<br />

Zertifizierung nach ATEX, IECEx, FM, UL, usw. erhält der Kunde ein<br />

Betriebsmittel, das er praktisch weltweit entsprechend den angegebenen<br />

Bedingungen einsetzen kann. Komplett zertifizierte Geräte<br />

sind bereits heute, z.B. für die drahtlose Steuerung von Kränen, als<br />

aktive RFID Tags oder als WirelessHART Gateways in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen im Einsatz.<br />

Etwas schwieriger ist der Fall von individuellen gekapselten<br />

Lösungen: Der Nachweis für das Fehlerverhalten ist hier nicht nur<br />

für den Projektierer so gut wie nicht möglich, sondern auch für viele<br />

Hersteller von derartigen Geräte eine kaum zu lösende Aufgabe, da<br />

ganze Schaltungsteile oft zugekauft werden. Die Aufgabe besteht<br />

darin, eine klare und belastbare Aussage über das Fehlerverhalten<br />

zu bekommen, die der Begutachtung durch den verantwortlichen<br />

Hersteller und der Zertifizierungsstelle standhält.<br />

Verbinder Connector<br />

Koaxialkabel<br />

Funkenergie<br />

ERP:<br />

Funkgerät Antenne<br />

Abgegebene<br />

Funkleistung<br />

Verbinder Koaxialkabel<br />

5 m<br />

Verbinder<br />

20 dBm 0,1 dB 5 dB 0,1 dB<br />

20 dBm<br />

100 mW<br />

19,9 dBm 14,9 dBm 14,8 dBm<br />

EIRP:<br />

Bild 3: Schematische Darstellung von ERP- bzw. EIRP-Werten<br />

Seite 58 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Antenne<br />

8 dBi<br />

22,8<br />

191 mW<br />

Vereinfachte Fehlerfallbetrachtung gemäß der neuen Ausgabe von<br />

IEC 60079-0<br />

Die neue Ausgabe der IEC 60079-0 enthält im Abschnitt zu den<br />

Grenzwerten für Funksignale eine Anmerkung, die den Anwendern<br />

und auch Herstellern das Leben erleichtern kann. Es heißt hier sinngemäß,<br />

dass bei Funksignalen, die im Normalbetrieb deutlich unter<br />

den oben genannten Grenzwerten liegen, der Fehlerfall einer überhöhten<br />

Leistung nicht betrachtet werden muss. Diese Formulierung<br />

hilft insbesondere, wenn normale Industriefunklösungen durch eine<br />

Gehäusekapselung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

ertüchtigt werden sollen. Nehmen wir einmal folgenden Fall<br />

an: Ein WLAN Access Point soll in der Zone 1 zum Einsatz kommen.<br />

Die flexibelste und am schnellsten umsetzbare Lösung ist der Einbau<br />

in ein druckfestes Gehäuse, wobei die Antenne in der Zündschutzart<br />

›Ex e‹ außerhalb des Gehäuses installiert wird. Die Antennen sind für<br />

den Einsatz in der Zone 1 bescheinigt, können jedoch einen Fehlerfall<br />

des WLAN Access Points nicht abfangen. Sollte dabei der WLAN<br />

Access Point plötzlich deutlich mehr Funkleistung abgeben, kann<br />

diese durch die Antenne nicht begrenzt werden. Die neue Anmerkung<br />

in der IEC 60079-0 weist dazu einen pragmatischen Weg aus<br />

dem Dilemma. Dies trifft insbesondere für Anwendungen, wie WLAN,<br />

Bluetooth, ZigBee, WirelessHART, ISA 100.11a und alle weiteren<br />

Technologien zu, die das ISM Band zur Übertragung nutzen. Die abgestrahlte<br />

Leistung liegt im Normalbetrieb bei Werten von 10…100<br />

mW. Es kann deshalb davon ausgegangen werden, dass es sehr unwahrscheinlich<br />

ist, dass diese Geräte in einem Fehlerfall die elektromagnetischen<br />

Grenzwerte überschreiten.<br />

Auf Basis dieser Anmerkung können mit Hilfe einer geeigneten<br />

Zündschutzart für die Kapselung des Sendemoduls (z.B. in Ex d) und<br />

Ex-zertifizierten Antennen (meistens in der Zündschutzart Erhöhte<br />

Sicherheit ›Ex e‹), schnell und flexibel Funklösungen für den Einsatz<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen ertüchtigt werden.<br />

Der Unterschied zwischen den Strahlungsleistungen EIRP und ERP<br />

Die in den Tabellen aufgelisteten Grenzwerte beziehen sich<br />

auf die an der Antenne abgestrahlte Leistung (EIRP Abkürzung für:<br />

equivalent isotropically radiated power). In diesem Zusammenhang<br />

ist es wichtig, die Begriffe ERP (Abkürzung für: effective radiated power)<br />

und EIRP näher zu erläutern.<br />

Die Leistungsfähigkeit einer Funkverbindung hängt in einem ganz<br />

entscheidenden Maße von der Ausführung der Antenne ab. Punktzu-Punkt<br />

Verbindungen erfordern Antennen, die den Großteil des<br />

Sendesignals in eine bestimmte Richtung abgeben und damit eine<br />

größere Entfernung überbrücken können. Für die Abdeckung eines<br />

Industriegeländes sind im Gegensatz dazu Rundstrahlantennen geeignet,<br />

die großflächig das Signal an die Umgebung abgeben. Die<br />

Fähigkeit der Antenne, das Signal in eine bestimmte Richtung zu<br />

bündeln, wird als Antennengewinn bezeichnet. Dieser Antennengewinn<br />

und andererseits die Dämpfung durch die Antennenkabel/<br />

Steckverbinder zwischen Funkmodul und Antenne machen den Unterschied<br />

zwischen ERP- und EIRP-Wert aus.


Vereinfacht gesagt, handelt es sich beim ERP-Wert um die abgegebene<br />

Leistung am Funkgerät selbst, z.B. an der Koaxialschnittstelle.<br />

Diese Angabe ist jedoch nicht maßgeblich für die Bewertung<br />

des Grenzwertes; sie ist lediglich die Basis der Betrachtung. Die<br />

Dämpfung des Verbindungskabels geht über die Länge und den<br />

Dämpfungsbelag in die Berechnung für den EIRP-Wert ein. Dieser<br />

Belag hängt vom Kabeltyp und der Frequenz des Signals ab. Für Antennenkabelverbinder<br />

wird oft ein Wert von 0,1 dB angegeben. Am<br />

Ende dieses Pegelplans zeigt sich der Einfluss des Antennengewinns.<br />

Der Pegelwert erhöht sich entsprechend des Antennengewinns.<br />

Es ergibt sich dann der EIRP-Wert, für den die Grenzwerte zu<br />

berücksichtigen sind.<br />

RFID – Funketiketten mit vielfältigen Einsatzbereichen<br />

Neben den Funk-/Wirelesseinrichtungen sollen nun auch die<br />

sogenannten RFID Etiketten - auch RFID Tag genannt- betrachtet<br />

werden. Man kennt sie aus der Materialverfolgung in der Lagerhaltung<br />

und auch als Warenhausetiketten. Im einfachsten Fall eines<br />

passiven RFID Tags bestehen sie aus einer kleinen Antenne, einem<br />

Energiespeicher und einem Mikrocontroller. Das Lesegerät sendet<br />

ein Signal aus, das von der Antenne des betreffenden RFID Tag aufgenommen<br />

und in Energie umgesetzt wird. Die Energie wird zwischengespeichert<br />

und betreibt damit den Mikrocontroller. Dieser<br />

sendet dann z.B. eine Inventarnummer zurück an das<br />

Lesegerät.<br />

Wenn es sich um den gezielten Einsatz eines RFID Tags im explosionsgefährdeten<br />

Bereich handelt, sollte dieser bescheinigt sein.<br />

Dies ist der Fall, wenn z. B. der Tag mit der Kennzeichnung eines Betriebsmittels<br />

im Ex-Bereich kommuniziert. Ein gezielter Einsatz besteht<br />

unter folgenden Kriterien:<br />

> Der RFID Tag ist sowohl Empfänger als auch als Sender zu betrachten.<br />

> Die Antenne nimmt die Energie eines umgebenden elektromagnetischen<br />

Feldes auf. Als Folge erwärmt sich die Antenne und muss<br />

im Sinne des Explosionsschutzes einer Zündtemperaturklasse<br />

entsprechen. Hierbei muss sowohl das durch ein Lesegerät gezielt<br />

ausgestrahlte Feld als auch die elektromagnetische Umgebung<br />

am Einsatzort des Tags berücksichtigt werden.<br />

> Das Kunststoffgehäuse eines Tags darf weder selbst noch durch<br />

seinen Einbau/Anbau an ein elektrisches Betriebsmittel eine elektrostatische<br />

Gefahr darstellen.<br />

�<br />

Bild 4: ›WLAN access point‹ gekapselt durch ein Ex d Gehäuse<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 59


Funkanwendungen im Ex-Bereich – Status quo und Neuigkeiten<br />

Bild 5: Aktiver RFID Tag für ein Lokalisierungssystem<br />

In der betrieblichen Praxis gibt es aber auch Fälle, bei denen<br />

RFID Tags in explosionsgefährdete Bereiche verbracht werden,<br />

ohne dass diese dort zum Einsatz kommen sollen. So können<br />

zum Beispiel Verpackungsetiketten auf angelieferten Waren passive<br />

RFID Tags enthalten, die im Ex-Bereich nicht ausgelesen werden.<br />

Ein weiteres Beispiel sind Betriebsausweise, die lediglich<br />

außerhalb des Ex-Bereiches für die Zugangskontrolle eingesetzt<br />

werden, vom Personal jedoch unbewusst in einen Ex-Bereich verbracht<br />

werden. Der passive RFID-Tag kann dort einer<br />

elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt werden, sodass dabei<br />

folgenden Zündquellen zu betrachten sind:<br />

> elektrische Zündenergie,<br />

> Erwärmung und<br />

> elektrostatische Aufladung.<br />

Für diese Art der Benutzung von passiven RFID-Tags wurden hilfreiche<br />

Anforderungen beschrieben, so dass unter gewissen Randbedingungen<br />

nicht nach 94/9/EG zertifizierte Tags eingesetzt werden<br />

können. Diese Randbedingungen werden u.a. in der aktuellen<br />

Ausgabe der IEC 60079-14 beschrieben.<br />

Für den Einsatz in der Zone 1 (21) oder Zone 2 (22) wird die Temperaturklasse<br />

T6 eingehalten, wenn die Umgebungsfeldstärke die<br />

Werte von 1 A/m oder 3 V/m nicht überschreitet und die Umgebungstemperatur<br />


?<br />

Nachgefragt<br />

Eine Frage bitte ...<br />

Kunden fragen – wir antworten<br />

›Wie werden einfache elektrische Betriebsmittel<br />

in eigensicheren Stromkreisen beurteilt<br />

und warum gibt es diese auch manchmal<br />

mit einer EG-Baumusterprüfbescheinigung?‹<br />

Das sogenannte ›einfache elektrische Betriebsmittel‹<br />

wird in DIN EN 60079-14:2008 im<br />

Abschnitt 3.5.2 definiert: ›…elektrisches<br />

Bauelement oder Kombination von Bauelementen<br />

einfacher Bauart mit genau bekannten<br />

elektrischen Parametern, das (die) die<br />

Eigensicherheit des Stromkreises, in dem es<br />

(sie) eingesetzt wird, nicht beeinträchtigt…‹.<br />

Eine identisch lautende Definition findet sich<br />

auch in der DIN EN 60079-11:2007.<br />

Als Beispiel werden die folgenden Betriebsmittel<br />

angeführt:<br />

> passive Bauelemente, z. B. Schalter, Anschlusskästen,<br />

Widerstände und einfache<br />

Halbleiterbauelemente;<br />

> Quellen gespeicherter Energie mit genau<br />

bekannten Parametern, z. B. Kondensatoren<br />

oder Induktivitäten, deren Werte berücksichtigt<br />

werden, wenn die Gesamtsicherheit<br />

des Systems beurteilt wird;<br />

> Energiequellen, z. B. Thermoelemente<br />

und Fotozellen, die nicht mehr als 1,5 V,<br />

100 mA und 25 mW erzeugen. Jede Induktivität<br />

oder Kapazität, die in diesen<br />

Quellen enthalten ist, muss wie in b) berücksichtigt<br />

werden.<br />

Da ein ›einfaches elektrisches Betriebsmittel‹<br />

keine Zündquelle aufweist und bei Einsatz<br />

in einem (zertifizierten) eigensicheren<br />

Stromkreis auch nur mit sehr niedriger Energie<br />

versorgt wird, ist keine EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

erforderlich.<br />

Die Beurteilung, ob es sich um ein einfaches<br />

elektrisches Betriebsmittel handelt,<br />

kann sowohl vom Hersteller als auch vom<br />

Betreiber durchgeführt werden. Hierbei ist<br />

nachzuweisen, ob das Betriebsmittel den<br />

zutreffenden Anforderungen der DIN EN<br />

60079-0 und -11 genügt, insbesondere den<br />

Aspekten unter DIN EN 60079-11, Abschnitt<br />

5.7. Hierzu gehören z.B. geforderte Abstände<br />

von Ex i- zu nicht-Ex i Stromkreisen, IP-<br />

Schutz, Elektrostatik usw.<br />

Der Hersteller sollte diesen Nachweis<br />

sinnvollerweise in der Betriebsanleitung unter<br />

Angabe der relevanten Grenzwerte des<br />

anschließbaren eigensicheren Stromkreises<br />

aufnehmen. Eine ATEX Kennzeichnung darf<br />

nicht aufgebracht werden.<br />

Auch der Betreiber kann den Nachweis führen:<br />

hier muss die Übereinstimmung mit entsprechenden<br />

Unterlagen, wie Werkstoffdatenblättern<br />

oder Prüfberichten dokumentiert<br />

werden. Diese geschieht vorzugsweise im<br />

Explosionsschutzdokument. Bei Einsatz in<br />

gasexplosionsgefährdeten Bereichen muss<br />

auch eine Zuordnung zu einer Temperaturklasse<br />

(T1…T6) gemäß DIN EN 60079-11 Abschnitt<br />

4 erfolgen<br />

Auch hier darf eine ATEX-Kennzeichnung<br />

im Sinne der Richtlinien nicht angebracht<br />

werden, allerdings muss das einfache elektrische<br />

Betriebsmittel als solches gekennzeichnet<br />

sein.<br />

Häufig entscheidet ein Hersteller, dass er<br />

für ein einfaches elektrisches Betriebsmittel<br />

eine EG-Baumusterprüfbescheinigung beantragt.<br />

Hier sind alle relevanten Bedingungen<br />

der ATEX-Richtlinien zu erfüllen, inklusive<br />

�<br />

des Moduls zur Qualitätssicherung.<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 61


Eine Frage bitte...<br />

Ein ›einfaches elektrisches Betriebsmittel‹<br />

mit einer EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

wird dadurch zu einem ›echten‹ eigensicheren<br />

Betriebsmittel mit den daraus sich<br />

ergebenden Konsequenzen. So muss eine<br />

ATEX-Kennzeichnung erfolgen und der<br />

Nachweis der Eigensicherheit mit den vorliegenden<br />

sicherheitstechnischen Daten<br />

durchgeführt werden und im Explosionsschutzdokument<br />

enthalten sein.<br />

Der Einsatz von ›einfachen elektrischen<br />

Betriebsmitteln‹ in der Zone 0 als Kategorie 1<br />

Geräte ist zulässig. Allerdings sind hier zusätzlich<br />

die Anforderungen der EN 60079-26<br />

(z.B. für Gehäuse) und EN 1127-1 anzuwenden.<br />

So darf die Oberflächentemperatur des<br />

einfachen elektrischen Betriebsmittels max.<br />

80 % der Zündtemperatur der Gase/Dämpfe<br />

erreichen (also z.B. bei T4 statt 135 °C nur<br />

max. 108 °C). Üblicherweise werden in der<br />

Zone 0 allerdings meistens Betriebsmittel<br />

mit einer EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

eingesetzt.<br />

Seite 62 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

›Kann eine elektrische Zigarette in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen verwendet werden?‹<br />

Die elektrische Zigarette sieht oftmals aus<br />

wie eine herkömmliche Zigarette und besteht<br />

aus mehreren Komponenten: Akku,<br />

Kartusche, Verdampfer und Mundstück.<br />

Durch das Vorhandensein elektrischer Bauteile<br />

muss davon ausgegangen werden,<br />

dass die elektrische Zigarette wirksame<br />

Zündquellen aufweisen kann. Damit diese<br />

Zigarette bei Vorhandensein explosionsfähiger<br />

Atmosphäre nicht zur Zündquelle wird,<br />

müssen analog zu elektrischen Betriebsmitteln<br />

alle wirksamen Zündquellen ausgeschlossen<br />

werden. Auch wenn rein formal<br />

die elektrische Zigarette kein Arbeitsmittel<br />

ist, muss der Hersteller für elektrische Zigaretten<br />

zum Einsatz in Zone 2 eine quasi EG-<br />

Konformitätserklärung in Analogie zu elektrischen<br />

Geräten zum Einsatz in explosions-<br />

gefährdeten Bereichen der Zone 2 erstellen.<br />

Aus dieser muss eindeutig hervorgehen,<br />

dass alle wirksamen Zündquellen beseitigt<br />

sind und diese Zigarette in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen der Zone 2 eingesetzt<br />

werden kann. Ist vorgesehen, die Zigarette<br />

sogar in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

der Zone 1 zu verwenden, sollte in Analogie<br />

zu elektrischen Geräten der Kategorie 2<br />

(Einsatz in Zone 1) gegebenenfalls auf der<br />

Basis einer EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

eine EG-Konformitätserklärung vom<br />

Hersteller vorhanden sein. Bisher liegen keine<br />

Erkenntnisse vor, dass Hersteller explosionsgeschützte<br />

elektrische Zigaretten anbieten.<br />

Insofern kann dem Einsatz elektrischer<br />

Zigaretten in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

aus Sicht des Explosionsschutzes<br />

nicht zugestimmt werden.<br />

(Dr. Berthold Dyrba / BG RCI, Heidelberg)


Page 63 | Ex-Magazine 2009<br />

i Produkt-Neuheiten<br />

Produkt-Neuheiten<br />

Handscheinwerfer im Einsatz bei der Feuerwehr<br />

– Interview mit Klaus Walter<br />

Herr Walter, welche Rolle spielen Handscheinwerfer<br />

für Feuerwehrleute? Was ist<br />

Ihnen bei diesen Geräten besonders wichtig?<br />

Klaus Walter: Handscheinwerfer sind bei<br />

der Feuerwehr in jedem Fahrzeug ein Muss.<br />

Das schreiben die DIN-Normen vor. Das<br />

Wichtigste für uns ist – wie bei all unseren<br />

Geräten – Zuverlässigkeit. Immer wieder<br />

schicken wir unsere Leute mit Atemschutz<br />

direkt zu dem Brandherd in einem geschlossenen<br />

Gebäude. Auch wenn das tagsüber<br />

geschieht, ist in den meisten Fällen mit<br />

Rauch zu rechnen, der enorm viel Licht<br />

schluckt. Es gibt nichts Schlimmeres – und<br />

das habe ich am eigenen Leib erlebt – als in<br />

einen solchen Einsatz mit einem Scheinwerfer<br />

zu gehen, der mitten im Brandherd plötzlich<br />

versagt.<br />

Wie beurteilen Sie die Lichtqualität und<br />

-stärke des LED-Handscheinwerfers von<br />

R. STAHL gegenüber bisher üblichen Geräten<br />

mit Halogenlampen, und was hat für Ihre<br />

Zwecke Vorrang – eher eine große Reichweite<br />

oder eher besonders gute Helligkeit<br />

im Nahbereich?<br />

Klaus Walter: Die LED-Handscheinwerfer<br />

von R. STAHL geben das beste Licht ab, das<br />

ich bis jetzt bei einem Handscheinwerfer gesehen<br />

habe, mit sehr hoher Leuchtkraft. Das<br />

Allerwichtigste ist für Feuerwehrleute, dass<br />

das Scheinwerferlicht sehr gut das Medium<br />

durchdringt, mit dem wir es bei Bränden<br />

ständig zu tun haben – also den Rauch. Der<br />

ist ziemlich unterschiedlich beschaffen. Er<br />

kann weiß sein, ebenso gut auch tiefschwarz,<br />

und er enthält, je nachdem, welche<br />

Materialien gerade verbrennen, die verschiedensten<br />

Partikel. PVC zum Beispiel erzeugt<br />

Flocken. Das LED-Licht kommt damit<br />

gut klar. Bestmögliche Unempfindlichkeit gegenüber<br />

raschen Temperaturwechseln ist<br />

ebenfalls enorm wichtig. Es kann sein, dass<br />

Bild 1: Klaus Walter, langjähriger Kommandant der<br />

Freiwilligen Feuerwehr Ingelfingen<br />

man bei -15 °C Außentemperatur ein Gebäude<br />

betritt und innerhalb kürzester Zeit einen<br />

Bereich mit +80 °C Innentemperatur erreicht.<br />

Die LED-Technologie ist außerdem besonders<br />

sparsam: Diese Geräte leuchten deshalb<br />

bis zu acht Stunden lang, bevor der Akku<br />

leer ist. Ist das für Sie auch von<br />

Bedeutung?<br />

Klaus Walter: Eine lange Betriebszeit kann<br />

ausgesprochen hilfreich sein, zum Beispiel<br />

bei Suchen draußen im Gelände. Und bei<br />

langwierigen Sicherungs- und Bergungseinsätzen<br />

ist eine langlebige Batterie natürlich<br />

vorteilhaft. Nützlich ist sie auch, wenn wir<br />

solche Scheinwerfer im Blinkmodus als Signal<br />

verwenden können. Manchmal markieren<br />

wir damit zum Beispiel einen Hydranten,<br />

den wir gerade benutzen. Aus dem schaut<br />

dann ein Rohr heraus – herannahende Autos<br />

müssen gewarnt werden, damit sie diesen<br />

Bereich besonders vorsichtig umfahren.<br />

Dass LED-Geräte mit acht Stunden Betriebsdauer<br />

auch einmal eine ganze Nacht durchhalten,<br />

erspart uns, bei einem langen Einsatz<br />

an den Austausch solcher Warnsignale alle<br />

paar Stunden denken zu müssen. �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 63


Produkt-Neuheiten<br />

Die Scheinwerfer bieten ja auch Gas- und<br />

Staub-Explosionsschutz. Wie beurteilen Sie<br />

eigentlich eventuelle Explosionsgefahren<br />

im Einsatz, und wie gehen Sie damit um?<br />

Klaus Walter: Wir dürfen prinzipiell nur explosionsgeschützte<br />

Handscheinwerfer einsetzen,<br />

denn wir können nie wissen, was uns<br />

genau erwartet. Manchmal können Sie die<br />

Situation zwar einigermaßen genau einschätzen,<br />

zum Beispiel wenn wir es mit Gefahrguttransportern<br />

zu tun haben. Und es<br />

gibt natürlich Schulungen zur Gefahrenbeurteilung<br />

bei unseren Übungen. Aber mit versteckten<br />

Gefahren ist überall zu rechnen.<br />

Die größten Überraschungen erlebt man bei<br />

Einsätzen in Wohn- und anderen Privatgebäuden.<br />

Jederzeit können in einer Garage<br />

große Gasflaschen kurz vorm Bersten stehen.<br />

Benzinkanister explodieren plötzlich.<br />

Explosionsgefahren müssen Sie als ständige<br />

Bedrohung voraussetzen. Maximaler Schutz<br />

dagegen und Risikominimierung ist deshalb<br />

Pflicht für alle technischen Geräte, die zur<br />

Ausrüstung gehören.<br />

Herr Walter, wir danken Ihnen für dieses<br />

Gespräch.<br />

Leichter LED-Handscheinwerfer für den Ex-<br />

Bereich leuchtet acht Stunden<br />

Mit rund 24.000 Candela maximaler Lichtstärke<br />

und einer Reichweite bis 155 m bei<br />

einer Beleuchtungsstärke von 1 lx stellt der<br />

tragbare explosionsgeschützte LED-Handscheinwerfer<br />

von R. STAHL konventionelle<br />

Leuchten dieser Bauart sprichwörtlich in den<br />

Schatten. Nur knapp 1,5 kg Gewicht machen<br />

die von Grund auf neu entwickelte Typreihe<br />

6148 außerdem leichter als die bisher üblichen<br />

Scheinwerfer. Nach bis zu acht Stunden<br />

Betrieb ist der Blei-Vlies-Akku des<br />

Scheinwerfers in höchstens zwölf Stunden<br />

wieder voll aufgeladen. Auch bei intensivem<br />

Gebrauch hält die 4,5 Ah starke Batterie bis<br />

zu vier Jahre. Die lange Leuchtdauer pro Akkuladung<br />

erreicht der Scheinwerfer dank der<br />

eingesetzten LED-Technologie: Die Haupt-<br />

LED, die kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur<br />

von 6000 K erzeugt, benötigt nur 3 W<br />

Leistung.<br />

Der ergonomisch gestaltete Scheinwerfer<br />

liegt perfekt in der Hand und kann gut mit<br />

einer Hand bedient werden. Der Scheinwer-<br />

Seite 64 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

fer eignet sich auch für raue Einsatzbedingungen<br />

und Umgebungstemperaturen von<br />

-20 °C bis +50 °C. Die Leuchte erreicht<br />

Schutzart IP66. Neben IEC Ex- und ATEX-<br />

Bescheinigungen liegt auch eine E1-Zertifizierung<br />

für den Automotive-Sektor vor. Per<br />

Dimmregler kann die benötigte Lichtstärke<br />

am Scheinwerfer schnell und komfortabel<br />

eingestellt werden. Auch einen Blinkmodus<br />

– bei Bedarf ebenfalls mit dimmbarem Licht<br />

– sowie eine Notlichtfunktion bieten diese<br />

Scheinwerfer. Zur Ausstattung gehört ein Ladegerät,<br />

für Eingangsspannungen von sowohl<br />

12 V bis 30 V DC als auch von 100 V bis<br />

240 V AC. Als Zubehör ist neben einem Anschlusskabel<br />

zum Betrieb der Ladeeinheit in<br />

einem Kraftfahrzeug auch ein Adapter für<br />

andere Ladegeräte verfügbar, um eine Umstellung<br />

auf moderne LED-Technik zu erleichtern.<br />

Wird der Akku an einem Bordnetz<br />

geladen, überwacht das Gerät die Eingangsspannung<br />

und schaltet den Ladevorgang ab,<br />

sobald die Fahrzeugbatterie zu stark beansprucht<br />

wird. Optional kann der neue Scheinwerfer<br />

mit gelben und roten Farbfiltern oder<br />

mit einer Streuscheibe ausgerüstet werden.<br />

Bild 2: Der neue LED-Handscheinwerfer von R. STAHL<br />

erreicht bis zu acht Stunden Leuchtdauer mit einer<br />

Akkuladung; farbige Filter können bequem mitgeführt<br />

werden<br />

Zum bequemen Tragen sind außerdem Gürtelhaken<br />

sowie ein Schultergurt erhältlich.<br />

Umfassende Lösungen für den Gefahrenschutz:<br />

Akustische und visuelle Signalgeräte<br />

von R. STAHL<br />

R. STAHL, ein international führender Anbieter<br />

von Sicherheitstechnik, bietet ein<br />

breites Sortiment an Warnsystemen für den<br />

weltweiten Einsatz, die Bediener durch akustische<br />

oder visuelle Signale rechtzeitig auf<br />

Fehlfunktionen aufmerksam machen und so<br />

z.B. in Brandschutzsystemen oder anderen<br />

Überwachungsanlagen optimale Sicherheit<br />

gewährleisten. Das Programm umfasst Geräte<br />

für den industriellen Einsatz sowie für<br />

explosionsgefährdete Bereiche, die beispielsweise<br />

im Schiffbau, in der Prozessindustrie,<br />

in der Fördertechnik und Logistik, in<br />

Kranen und Eisenbahnen und in Lagern und<br />

Fabrikgebäuden, aber auch in Hotels, Bürogebäuden,<br />

öffentlichen Einrichtungen, Krankenhäusern<br />

und Flughäfen eingesetzt werden<br />

können. Für den Ex-Bereich bietet das<br />

Produktprogramm neben druckfest gekapselten<br />

Xenon- und LED-Signalleuchten, eigensicheren<br />

LED-Statusleuchten und Verkehrsampeln<br />

auch Warnblinkleuchten,<br />

Warnhupen und robuste Alarm- und Feuermelder.<br />

Zur Yodalex-Baureihe beispielsweise<br />

gehören die Warnhupe YA60, die Warnblinkleuchte<br />

FL60 und das innovative<br />

Kombigerät YL60, das Warnhupe und Warnblinkleuchte<br />

in einem gemeinsamen Gehäuse<br />

kombiniert. Die YA60-Hupe erreicht eine<br />

maximale Lautstärke von 110 dB auf 1 m und<br />

spielt zwei ansteuerbare Signalfolgen ab, die<br />

aus einer Auswahl von 32 Warntönen ausgewählt<br />

werden können.<br />

Bild 3: Warnhupe und Warnblinkleuchten der Yodalex-Baureihe (links), akustisches und<br />

visuelles Kombigerät der Serie Yodalarm/Yodalight (rechts)


Bild 4: Drucker in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sicher betreiben: Neue Ex p-Lösung von R. STAHL<br />

Dank einer patentierten Schallhaube bei<br />

YA60 und YL60 ist eine gleichmäßige Rundum-Schallabstrahlung<br />

gewährleistet. Die<br />

Warnblinkleuchte FL60 aktiviert bei Gefahr<br />

einmal pro Sekunde einen hochintensiven 5-<br />

bis 20-Joule Blitz. Ihre aus schwer entflammbarem<br />

Polycarbonat gefertigten Kalotten<br />

sind in sieben verschiedenen Farben verfügbar<br />

und werden standardmäßig mit einem<br />

Schutzgitter geliefert. Im Angebot für den<br />

Nicht-Ex-Bereich findet man beispielsweise<br />

die Clifford & Snell-Produktpalette von elektronischen<br />

Tongebern und Signalleuchten,<br />

wie z.B. die FL40-Xenon-Warnblitzleuchten<br />

und LED-Leuchten für Status- oder Alarmanzeigen,<br />

sowie die Yodalarm- und Yodalight-Tongeber,<br />

Leuchten und Kombigeräte.<br />

Letztere kombinieren einen Tongeber mit einer<br />

maximalen Lautstärke von 120 dB auf 1 m<br />

mit Warnblitzleuchten, die mit verschiedenen<br />

Joule-Leistungen, Spannungsvarianten und<br />

Kalottenfarben erhältlich sind.<br />

Taghelles Licht in jeder Umgebung<br />

Robuste tragbare LED-Leuchten für Inspektionsaufgaben<br />

im Ex-Bereich<br />

Mit LED statt wie bisher mit Kaltkathoden-<br />

Röhren (CCFL) stattet R. STAHL Inspektionsleuchten<br />

des neuen Typs 6149/2 aus. Das<br />

weiterentwickelte Design bietet im Vergleich<br />

zur Vorgängergeneration einen erheblich geringeren<br />

Energieverbrauch. Zusätzlich weisen<br />

die LED-Geräte eine höhere Lichtstärke<br />

auf. Die neuen Handleuchten eignen sich für<br />

explosionsgefährdete Bereiche der Zonen 1,<br />

2, 21 und 22. Verfügbar sind die Geräte als<br />

T4-Varianten, die einen Einsatz selbst bei extremen<br />

Umgebungstemperaturen zwischen<br />

-40 °C und +60 °C gestatten. Zudem sind<br />

T6-Versionen lieferbar. Mit einer tageslicht-<br />

nahen Farbtemperatur von 6000 K stellen die<br />

LED beste Sichtverhältnisse auf Maschinenteile<br />

oder andere Arbeitsbereiche her. Eine<br />

Diffusor-Optik sorgt dafür, dass das Licht<br />

nicht blendet. Das Modellspektrum für Nennspannungen<br />

von 24-48 V AC/DC und 110-240<br />

V AC/DC wird mit einer neuen Ausführung für<br />

12 V DC Eingangsspannung nach unten ergänzt.<br />

Alle Geräte bieten Schutzart IP 66/67<br />

und erreichen bis zu 50.000 Stunden Lebensdauer.<br />

Der ergonomisch geformte Griff ist so<br />

gestaltet, dass eine am Einsatzort abgelegte<br />

Leuchte nicht versehentlich wegrollen kann.<br />

Ein arretierbarer Haken erlaubt außerdem<br />

das Aufhängen. Als optionales Zubehör ist<br />

unter anderem ein Schlagschutzkorb erhältlich,<br />

um das Leuchtenrohr in besonders rauen<br />

Einsatzbedingungen zusätzlich zu schützen.<br />

Ausdruck dank Überdruck:<br />

R. STAHL liefert Ex p-Lösung für Drucker<br />

Ein schneller Ausdruck von Etiketten kam<br />

bislang in explosionsgefährdeten Anlagenbereichen<br />

kaum in Frage: Es fehlte an der<br />

nötigen explosionsgeschützten Hardware<br />

oder geeigneten Schutzkonzepten für Standardgeräte.<br />

Mit einem herkömmlichen Drucker<br />

in einem Gehäuse der Zündschutzart ›Ex<br />

p‹ (Überdruckkapselung) schafft R. STAHL<br />

hier Abhilfe. Diese Lösung setzt sich aus<br />

einem Standarddrucker und einem neu entwickelten<br />

Gehäuse zusammen. Nutzer können<br />

hiermit nun problemlos Druckaufträge in<br />

Ex-Bereichen abwickeln. Die gedruckten<br />

Etiketten lassen sich einfach durch eine<br />

frontseitige Tür entnehmen, ohne dass dafür<br />

der Drucker abgeschaltet werden muss. Zudem<br />

ist das Gehäuse mit einer seitlichen Tür<br />

und einem ausziehbaren Boden mit Griff aus-<br />

Bild 5: Die energieeffizienten und lichtstarken LED-Inspektionsleuchten<br />

sind mit einer Diffusor-Optik ausgestattet,<br />

die die Blendwirkung minimiert<br />

gestattet, die einen leichten Zugriff für Wartungsarbeiten<br />

gewährleisten.<br />

Die Zündschutzart Ex p wird erreicht, indem<br />

erstens in einem geschlossenen Gehäuse<br />

vorhandene explosionsfähige Gase ausgespült<br />

werden und zweitens anschließend ein<br />

Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre<br />

erzeugt und gehalten wird. Bedingt<br />

durch den höheren Druck im Gehäuseinneren<br />

gegenüber der Atmosphäre<br />

können zu keinem Zeitpunkt explosionsfähige<br />

Gase aus der Umgebung ins Innere vordringen.<br />

Dies wird durch die korrekte Kombination<br />

von Spülgasdurchfluss, Gehäuseabmessungen<br />

und Größe der frontseitigen Tür<br />

erzielt. Rund um den eingebauten herkömmlichen<br />

Drucker, der eine elektrische und<br />

thermische Zündquelle darstellt, wird im Gehäuse<br />

damit ein gefahrloser Bereich geschaffen.<br />

Es ist dank dieser Schutzart also<br />

nicht erforderlich, beim Drucker zwingend<br />

auf eine Begrenzung des Energiebedarfs<br />

oder auf sonstige für den Ex-Schutz wichtige<br />

Aspekte zu achten. Zudem bietet dieses<br />

Überdruckgehäuse Vorteile hinsichtlich der<br />

Benutzerfreundlichkeit: Ohne Schwierigkeiten<br />

lassen sich beispielsweise größere<br />

Fenster einsetzen, die einen besonders guten<br />

Durchblick auf Anzeigen am Drucker im<br />

Schrankinneren erlauben. Ein weiterer Vorteil<br />

sind die variablen Gehäuseabmessungen<br />

der Lösung, die den Einsatz von größeren<br />

Druckern bzw. die Verwendung von größeren<br />

Etiketten ermöglichen.<br />

Nachrüstbarer Wischerarm reinigt PTZ-Kamera<br />

im Ex-Bereich<br />

Zur effizienten Reinigung der Kameraoptik<br />

direkt aus der Warte heraus hat R. STAHL für<br />

die Ex-Kameraserie EC-740-PTZ einen patentierten,<br />

rein mechanischen, Wischerarm entwickelt.<br />

Die Konstruktion kommt ohne eigenen<br />

Elektromotor aus, da sie einfach über die<br />

Bewegung der PTZ-Kamera betätigt wird.<br />

Anders als bisher schon erhältliche Wischsysteme<br />

eignet sich diese Lösung auch sehr<br />

gut zur nachträglichen Anbringung an vorhandenen<br />

PTZ-Kameras von R. STAHL. Behindern<br />

Verschmutzungen den Durchblick,<br />

wird vom Leitstand aus über die Video-Software<br />

der Kopf der betroffenen Kamera automatisch<br />

in die Reinigungsposition nach unten<br />

gefahren. Kurz vor der Betätigung �<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 65


Produkt-Neuheiten<br />

Bild 6: Der patentierte neue Wischerarm reinigt bei<br />

Bedarf die Optik der Kamera EC-740-PTZ von<br />

R.STAHL; das Reinigungssystem lässt sich auch gut<br />

nachrüsten<br />

Bild 7: YA11-Signalhupen von R. STAHL erzeugen<br />

Alarmsignale mit 100 dB<br />

des Wischers löst die Kamera in der Abwärtsbewegung<br />

ebenfalls mechanisch eine<br />

Düse aus, die das Glas aus einem Drucktank<br />

mit Reinigungslösung besprüht. Das Schutzglas,<br />

über das gewischt wird, ist etwa fünfmal<br />

härter als herkömmliches Fensterglas,<br />

womit Kratzer praktisch ausgeschlossen<br />

sind.<br />

Die dreh- und schwenkbare Zoom-Kamera<br />

EC-740-PTZ für den Ex-Bereich ist in Aluminium-<br />

oder Edelstahlgehäuse lieferbar. Beide<br />

Varianten gewährleisten den erforderlichen<br />

Explosionsschutz durch Überdruckkapselung<br />

(Ex p) statt durch massive druckfeste<br />

Kapselung (Ex d). So bleibt selbst die Edelstahlausführung<br />

mit nur 15 kg Gewicht für<br />

den Monteur gut handhabbar. Die Kameras<br />

eignen sich für CCTV-Systeme zum Einsatz in<br />

der Öl- und Gasindustrie ebenso wie für unterschiedlichste<br />

Überwachungsaufgaben in<br />

Prozessanlagen. Sie erreichen Schutzart<br />

IP69K und trotzen selbst äußerst widrigen<br />

Bedingungen an Einsatzorten von der Wüste<br />

bis zur Hochsee. Der Betrieb ist bei extremen<br />

Umgebungstemperaturen von - 40 °C bis<br />

+75 °C möglich. Bei tiefen Temperaturen<br />

kann durch Beheizung des Linsenglases von<br />

innen auch einer Eisbildung an der Scheibe<br />

vorgebeugt werden. Der zum Wischersystem<br />

Seite 66 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

gehörige Edelstahltank mit Reinigungsflüssigkeit<br />

bietet ein Fassungsvermögen von bis<br />

zu 5 Litern. Der Behälter lässt sich in Zone 1<br />

oder 2 in bis zu 20 m Entfernung von der versorgten<br />

Kamera platzieren. Er wird entweder<br />

manuell oder optional per Kompressor (max.<br />

6 bar) gespeist.<br />

Akustische Signalgeräte für Ex-Atmosphären<br />

und raue Umgebungen: YA11-Signalhupen<br />

für Schalttafeleinbau von R. STAHL<br />

R. STAHL präsentiert mit den neuen YA11-<br />

Signalhupen für den Schalttafeleinbau eine<br />

Erweiterung der Yodalex-Signalgeräteserie.<br />

YA11-Geräte sind für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Umgebungen der Zonen 2<br />

und 22 konzipiert. Mit Hilfe der von der YA11-<br />

Signalhupe erzeugten akustischen Signale<br />

können Bediener, z.B. bei Fehlfunktionen<br />

oder Prozessabbrüchen gewarnt oder auf<br />

Anzeigen eines Bedientableaus aufmerksam<br />

gemacht werden. Die leichten, flachen Aluminiumgehäuse<br />

der YA11-Reihe lassen sich<br />

auf Schalttafeln, an Gehäusewänden sowie<br />

allen geeigneten Oberflächen an Schaltschränken<br />

oder Bedienständen installieren.<br />

Mit einer Höhe von lediglich 28 mm benötigen<br />

sie nur wenig Platz. Die innenliegende<br />

Elektronik ist gekapselt und dadurch bestens<br />

geschützt, und eine manipulationssichere<br />

Abdeckung bietet Schutz vor Stößen und unbefugtem<br />

Zugang. Ein vorkonfektioniertes,<br />

3m langes Kabel vereinfacht die Installation<br />

und minimiert den Kostenaufwand. Die Geräte<br />

sind gemäß IP66 / NEMA 4X zertifiziert.<br />

Dank einer Schaumdichtung und Edelstahlbefestigungen,<br />

die im Lieferumfang enthalten<br />

sind, wird die Schutzklasse bei der Installation<br />

der Signalhupe sichergestellt.<br />

Montagesätze können auch nachträglich<br />

von R. STAHL bezogen werden, falls die Hupe<br />

ersetzt oder neu installiert werden muss.<br />

YA11-Signalhupen sind mit einem werkseitig<br />

einstellbaren Signalgenerator ausgestattet:.<br />

Nutzer können bei der Bestellung aus einer<br />

Auswahl von 32 international anerkannten<br />

Warntönen den für sie zutreffenden Signalton<br />

festlegen. Die Geräte werden mit einer<br />

Nennversorgungsspannung von 24 V DC<br />

(18 bis 32 V DC) betrieben und erreichen bei<br />

einem Nennstromverbrauch von nur 70 mA<br />

eine Lautstärke von 110 dB auf 1 m. Sie eignen<br />

sich für einen Temperaturbereich von<br />

-40 bis +70 °C und verfügen über Zertifizierungen<br />

für den globalen Einsatz (ATEX,<br />

IECEx, UL und ULC), sodass sie besonders für<br />

OEMs, Schalttafelbauer und Planer eine<br />

wirtschaftlich und technisch attraktive Lösung<br />

darstellen.<br />

Komfortabler Umstieg: Breitbild-HMIs für<br />

Ex-Prozessanlagen<br />

Hellere, effiziente 22‘‘-/24‘‘-Widescreens für<br />

aktuelle und kommende PLS<br />

Zur Umrüstung bisheriger 15‘‘- und 19‘‘-<br />

Bedienstationen im Ex-Bereich bietet<br />

R. STAHL mit großformatigen aktuellen Widescreen-HMIs<br />

eine zukunftssichere Lösung<br />

an. Die Umstellung auf neue Betriebs- oder<br />

Prozessleitsysteme ist nicht das einzige<br />

sinnvolle Umstiegsszenario: Durch die modernen<br />

22‘‘- und 24‘‘-HMIs erhöht sich durchweg<br />

der Bedien- und Visualisierungskomfort,<br />

da sie mit LED-Backlights für eine brillantere<br />

Anzeige und besser ablesbare Bilder sorgen.<br />

Auch im Zusammenspiel mit Leitsystemen<br />

älterer Generationen macht sich dies bereits<br />

deutlich positiv bemerkbar. Für jüngere Versionen<br />

und anstehende Upgrades üblicher<br />

PLS stellen die Widescreen-HMIs zudem die<br />

nötigen höheren Breitformat-Auflösungen<br />

bereit. Die leistungsfähigen Stationen bieten<br />

damit vorab volle Unterstützung für noch offene<br />

eventuelle Aufrüstungen auf der Leitebene<br />

– doch auch Prozessbilder laufender<br />

Systeme werden wie gewohnt angezeigt,<br />

ohne dass neu projektiert oder konfiguriert<br />

werden muss. In Chemieanlagen, pharmazeutischen<br />

Prozessen und verwandten Bereichen<br />

der Industrie ist ein Upgrade von<br />

Vorgänger-HMIs gängiger Hersteller so gut<br />

wie immer schnell, bequem und mit geringem<br />

Aufwand möglich. Getauscht werden müssen<br />

jeweils nur Stecker und das Ex-Terminal.<br />

Sonstige vorhandene Installationen, zum<br />

Beispiel Standfüße und insbesondere die<br />

existierende Verkabelung, können einfach<br />

übernommen und weiterverwendet werden.<br />

Dank der LED-Hinterleuchtung verbrauchen<br />

die aktuellen HMIs trotz ihrer größeren Displays<br />

rund 50% weniger Energie als die gewohnten<br />

TFT-Monitore mit konventionellen<br />

Backlights. Zudem sind die neuen Geräte frei<br />

von Schadstoffen, wie z.B. Quecksilber und<br />

Blei.


Bild 8: Die Umrüstung älterer Ex-Bedienstationen in<br />

Prozessanlagen auf 22‘‘-/24‘‘-Breitbild-HMIs bringt<br />

bessere Anzeigen und ebnet späteren PLS-Upgrads<br />

den Weg<br />

Neue Ex i-Trennstufen für Vibrationssensoren:<br />

Sichere Vibrationserfassung im Ex-<br />

Bereich erhöht Anlagenverfügbarkeit<br />

R. STAHL hat das Spektrum seiner Ex i-<br />

Trennstufenreihe ISpac mit der neuen Reihe<br />

9147 um eine weitere wichtige Funktion erweitert:<br />

Die Messumformerspeisegeräte ermöglichen<br />

den Einsatz von Vibrationssensoren<br />

in explosionsgefährdeten Umgebungen.<br />

Diese Sensoren zur Zustandsüberwachung<br />

von Maschinen und Anlagen erlauben<br />

es Nutzern, entstehende Schäden<br />

frühzeitig zu erkennen. Die meisten Vibrationssensoren<br />

für explosionsgefährdete Bereiche<br />

sind in der Zündschutzart Eigensicherheit<br />

(Ex i) ausgeführt und erfordern den<br />

Einsatz von Trennstufen. Die neuen Speisegeräte<br />

des Typs 9147 erlauben es, eine sehr<br />

breite Auswahl solcher Sensoren und Messumformer<br />

anzuschließen. Die Parametrierung<br />

erfolgt schnell und komfortabel mithilfe<br />

eines leicht zugänglichen Drehschalters. Mit<br />

einer ein- und einer zweikanaligen Version<br />

der Geräte bietet R. STAHL Anwendern flexible<br />

Möglichkeiten. Der Einsatz der zweikanaligen<br />

Version erlaubt es, 50% Platz im<br />

Schaltschrank einzusparen und so die indirekten<br />

Installationskosten zu reduzieren.<br />

Dank optimalem Signal-Rausch-Abstand ist<br />

eine hochpräzise Signalübermittlung gewährleistet.<br />

Die Module sind wie alle ISpac-<br />

Trennstufen wahlweise als Einzelgeräte auf<br />

DIN-Schiene, mit Gruppenversorgung und<br />

Sammelfehlermeldung über den kostensparenden<br />

pac-Bus oder in pac-Trägern verfügbar.<br />

Die pac-Träger ermöglichen die werksseitige<br />

Vorverkabelung von Anlagen. Dies<br />

vereinfacht den endgültigen Einbau oder<br />

auch eine spätere Nachrüstung und sorgt für<br />

eine fehlerfreie Installation der Trennstufen.<br />

Die frühzeitige Erkennung problematischer<br />

Vibrationen ist bei der Zustandsüberwachung<br />

von prozesstechnischen Anlagen mit<br />

rotierenden Teilen nahezu unverzichtbar.<br />

Sie trägt dazu bei, kostspielige Anlagenstillstände<br />

zu verhindern, indem Gefahren bereits<br />

lange vor einem drohenden Ausfall diagnostiziert<br />

werden – zumeist deutlich früher,<br />

als es durch Temperatur-, Drehzahl- oder<br />

akustische Messungen möglich wäre. Eine<br />

komplette Zustandsüberwachung von Maschinen<br />

umfasst jedoch auch Temperatursensorik,<br />

diskrete Signale und 4...20 mA-<br />

Signale. Die Trennstufenreihe ISpac von<br />

R. STAHL bietet Anwendern Lösungen für alle<br />

denkbaren Signalmischungen.<br />

Reaktionsschnell und optimiert für SIL-Anwendungen:<br />

R. STAHL führt neue Generation<br />

von Messumformerspeisegeräten ein<br />

Die Messumformerspeisegeräte des Typs<br />

9160 aus der ISpac-Serie von R. STAHL sind<br />

nun in einer komplett überarbeiteten Version<br />

erhältlich. Die Geräte sind mit zahlreichen<br />

neuen und verbesserten Funktionen ausgestattet<br />

und eignen sich daher für erweiterte<br />

Anwendungsbereiche. Hinzu gekommen ist<br />

neben einer neuen Variante mit einer eigensicheren<br />

Schnittstelle für Spannungsnormsignale<br />

auch eine SIL 3-Ausführung für Anwendungen<br />

mit funktionaler Sicherheit nach<br />

IEC EN 61508. Anwender können den Sensorteil<br />

einer Sicherheitsfunktion entsprechend<br />

SIL 3 einkanalig aufbauen oder bei einem<br />

zweikanaligen Aufbau die erforderlichen<br />

Prüfzyklen verlängern. Daneben wurde eine<br />

Bild 9: Die neuen Ex i-Trennstufen des Typs 9147 ermöglichen<br />

den Einsatz von Vibrationssensoren in explosionsgefährdeten<br />

Umgebungen<br />

Reihe von Merkmalen bei allen Geräten der<br />

Produktreihen 9160 und 9163 verbessert. Dazu<br />

zählen eine reduzierte Leistungsaufnahme,<br />

reduzierte Dämpfung für die Übertragung<br />

des HART-Signals, durchweg bessere<br />

Werte für SIL-Anwendungen, die eine flexiblere<br />

Planung ermöglichen, sowie eine reduzierte<br />

Signallaufzeit, d.h. eine schnellere<br />

Reaktion des Ausgangssignals auf Änderungen<br />

am Eingang.<br />

Die Messumformerspeisegeräte des Typs<br />

9160 sind ein- und zweikanalig erhältlich und<br />

ermöglichen daher eine platzsparende Montage<br />

im Schaltschrank. Neben dem Anschluss<br />

von 2-Leiter-Messumformern erlauben<br />

die Geräte auch den Betrieb von<br />

3-Leiter-Ausführungen und die Übertragung<br />

der Signale von 4-Leiter-Messumformern.<br />

HART-Signale werden bidirektional übertragen.<br />

Wie alle Ex i-Trennstufen der ISpac-<br />

Produktfamilie lassen sich die Geräte sowohl<br />

einfach auf der Hutschiene als auch über<br />

das pac-Bus-System installieren. Mithilfe<br />

des ohne Werkzeug installierbaren pac-Bus-<br />

Systems werden alle Geräte sofort mit Strom<br />

versorgt, und die Leitungsfehlermeldung<br />

wird als Sammelmeldung ausgelesen. Zudem<br />

lassen sich die neuen Messumformerspeisegeräte<br />

auch im pac-Träger installieren,<br />

einem Baugruppenträger, der den Anschluss<br />

an Prozessleitsysteme vereinfacht. Die Geräte<br />

der neuen Generation sind funktional<br />

und bezüglich der sicherheitstechnischen<br />

Daten voll kompatibel zu den bisher verfügbaren<br />

Versionen. Ein Umstieg ist nahtlos<br />

möglich, Schaltpläne und Nachweise der Eigensicherheit<br />

müssen nicht geändert werden.<br />

�<br />

Bild 10: Die überarbeiteten Messumformerspeisegeräte<br />

des Typs 9160 bieten zahlreiche neue und optimierte<br />

Features und sind u.a. in einer SIL 3-Variante<br />

verfügbar<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 67


Produkt-Neuheiten<br />

Pipeline-Überwachung im Ex-Bereich:<br />

Innovative Lösung von R. STAHL Camera<br />

Systems<br />

Die Überwachung von Pipelines, die sich oft<br />

über große Distanzen fernab der Zivilisation<br />

erstrecken, ist eine anspruchsvolle Aufgabe:<br />

Die hierfür eingesetzte Technik muss überaus<br />

harten Umgebungsbedingungen, wie etwa<br />

Staub, extremer Hitze oder Kälte sowie<br />

Schnee und Regen standhalten und sie muss<br />

darüber hinaus tauglich für den Einsatz in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen sein. Ein<br />

zusätzliches Problem ist, dass für Pipeline-<br />

Überwachungstechnik in vielen Fällen keine<br />

Netzstromversorgung bereitgestellt werden<br />

kann. Für solche Anwendungen hat die<br />

R. STAHL Camera Systems GmbH eine Kameralösung<br />

entwickelt, die mit einer autarken<br />

Stromversorgung ausgestattet ist und dank<br />

stickstoffbefüllter Gehäuse überaus leicht<br />

und robust ist.<br />

Sensorüberwachte Stickstoff-Füllung statt<br />

druckfester Kapselung:<br />

Die SNF-Technologie<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen darf<br />

Überwachungstechnik grundsätzlich nur in<br />

explosionsgeschützter Ausführung eingesetzt<br />

werden. Anwender, die Kameras für die<br />

Anlagenbeobachtung installieren wollten,<br />

standen daher bislang vor dem Problem,<br />

schwere druckfest gekapselte Gehäuse<br />

(Zündschutzart Ex d) integrieren zu müssen.<br />

Um die Nachteile dieser Systeme zu beseitigen,<br />

hat R. STAHL eine Alternative entwickelt:<br />

überdruckgekapselte Gehäuse (Zündschutzart<br />

Ex p), die mit Stickstoff befüllt<br />

werden. Im Kamerainneren herrscht ein permanenter<br />

Überdruck, durch den das Eindringen<br />

gefährlicher brennbarer Gase aus der<br />

Umgebungsatmosphäre ausgeschlossen ist.<br />

Die Kameras mit SNF-Technologie (sensorcontrolled<br />

nitrogen filling) sind so präzise<br />

und dicht konstruiert, dass eine einmalige<br />

Stickstoffbefüllung lebenslang einen sicheren<br />

Betrieb erlaubt. Feste Zuleitungen<br />

oder Ventile zum Nachführen von Gas, wie<br />

sie bei der Schutzart Ex p sonst notwendig<br />

sind, sind bei SNF-Systemen also nicht erforderlich.<br />

Nur eine massive mechanische Beschädigung<br />

könnte zu einem Ausfall führen.<br />

In einem solchen Fall sorgt ein in das Gehäuse<br />

integrierter Drucksensor dafür, dass das<br />

betroffene Gerät umgehend stromlos ge-<br />

Seite 68 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

Bild 11: SNF-Kameragehäuse von R. STAHL werden<br />

einmalig mit Stickstoff befüllt und von einem Drucksensor<br />

überwacht<br />

schaltet wird und damit eine Explosionsgefahr<br />

ausgeschlossen wird.<br />

Vorteile der SNF-Technologie<br />

Die SNF-Kameras von R.STAHL Camera<br />

Systems sind leicht, robust und explosionsgeschützt.<br />

Sie sind extrem temperaturresistent<br />

und zudem gas-, dampf- und wasserdicht.<br />

Ihr Gewicht liegt je nach verwendetem<br />

Kameratyp lediglich zwischen 0,6 und 15 kg.<br />

Selbst die schwerste Variante bleibt daher<br />

handlich genug, um problemlos von einer<br />

Person montiert zu werden. Eine weitere<br />

Extrem-Eigenschaft ist die hohe Temperaturresistenz.<br />

Der gute Wärmeaustausch über<br />

die robusten, mechanisch äußerst unempfindlichen<br />

Gehäuse (Werkstoff 316) erlaubt<br />

Einsätze von -40 °C bis +75 °C. Lebensdauer<br />

und Betriebszeit bleiben dank Schutzart IP68<br />

bzw. IP69K auch bei dauerhaft rauen Witterungsbedingungen<br />

unbeeinträchtigt, ob im<br />

Wüstenklima mit Sandstürmen oder in maritimer<br />

Umgebung mit aggressiver, salzhaltiger<br />

Atmosphäre. Die Stickstofffüllung sorgt<br />

dafür, dass keine Feuchtigkeit in das Gehäuse<br />

eindringt und gewährleistet stets eine klare<br />

Sicht der Kamera, da eine Betauung des<br />

Glases von innen ausgeschlossen ist. Für<br />

den Einsatz in der Pipeline-Überwachung<br />

sind sie somit optimal geeignet.<br />

Lösung für die Pipeline-Überwachung im<br />

Ex-Bereich<br />

Um im Falle einer Leckage oder Störungen<br />

von Pipelines den Überblick und die Kontrolle<br />

zu behalten, hat R. STAHL Camera Systems<br />

eine Komplettlösung für explosionsgefährdete<br />

Bereiche entwickelt. Diese besteht<br />

im Wesentlichen aus einem explosionsgeschützten<br />

Solarpanel, einer explosionsge-<br />

Bild 12: Die Wärmebildkamera EC-800 gewährleistet eine<br />

hundertprozentige Tag-und-Nacht-Überwachung<br />

schützten Batterie und der Wärmebildkamera<br />

EC-800. Das Solarpanel und die Batterie<br />

sichern eine autarke Stromversorgung mit<br />

hohen Reserven. Selbst ohne Sonneneinstrahlung<br />

kann die Kamera bis zu fünf Tagen<br />

lang betrieben werden. Der explosionsgeschützte<br />

Batteriepack ist zuverlässig vor<br />

dem Eindringen von Wasser und Staub geschützt<br />

und eignet sich somit auch für den<br />

Einsatz in Wüstenklimaten. Eine hundertprozentige<br />

Tag-und-Nacht-Überwachung wird<br />

durch den Einsatz der Wärmebildkamera sichergestellt,<br />

die keine externe Lichtquelle<br />

benötigt. Die Kamera als Ausführung mit<br />

Schwenk-/Neigefunktion ermöglicht zusätzlich<br />

einen Rundumblick und ist darauf ausgelegt,<br />

die Pipeline umfassend und zuverlässig<br />

zu überwachen.<br />

Mit vielfältigen unterschiedlichen Kameratypen<br />

in explosionsgeschützter Ausführung<br />

sowie skalierbaren Video-Management-Systemen<br />

stellt die 2011 als Tochter von<br />

R. STAHL gegründete R. STAHL Camera Systems<br />

GmbH ein breites Hard- und Softwareportfolio<br />

samt Know-how für maßgeschneiderte<br />

CCTV-Lösungen zur Verfügung. Das<br />

Kamera-Produktspektrum reicht von äußerst<br />

kompakten Modellen für die Überwachung<br />

kleinster Nischen über Dome-Kameras bis<br />

hin zu Wärmebildkameras, die eine Rundum-die-Uhr-Überwachung<br />

sichern. Dieses<br />

breite Produktspektrum und die Systemkompetenz<br />

gewährleisten zuverlässig die Überwachung<br />

unter härtesten Bedingungen und<br />

in verschiedensten Einsatzfeldern, beispielsweise<br />

in Offshore-/Onshore-, Chemie- oder<br />

auch Pharma-Anwendungen.


Druckschriften<br />

Geschäftsbericht 2011<br />

Einfach kopieren, ausfüllen und per Fax oder Post an uns schicken<br />

Firma<br />

Name<br />

Abteilung<br />

Straße<br />

PLZ und Ort<br />

Telefon Fax<br />

E-Mail<br />

Grundlagen<br />

Explosionsschutz<br />

Einführung in den<br />

Explosionsschutz<br />

elektr. Betriebsmittel<br />

und Anlagen<br />

Safety around<br />

the world<br />

Geschäftsbericht 2011<br />

Geschäftsbericht<br />

der R. STAHL AG<br />

Betreiber elektrischer Anlagen in Ex-gefährdeten Bereichen<br />

pflichten und aufgaben<br />

R. STAHL Pflichten und Aufgaben<br />

Pflichten und Aufgaben<br />

Betreiber elektrischer<br />

Anlagen in<br />

Ex-gefährdeten<br />

Bereichen<br />

Steuern & Verteilen<br />

Systemlösungen<br />

Einblicke<br />

Wo Sicherheit keine<br />

Kompromisse kennt:<br />

System lösungen,<br />

Ex-Zertifizierungen,<br />

Service u. Seminare<br />

Camera Systems<br />

Innovative Prozess- & Sicherheitsüberwachung<br />

Kamera-Systeme<br />

Innovative ProzessundSicherheitsüberwachung<br />

+49 7942 943 40 4301<br />

Ex-Plakat<br />

HMI Solutions<br />

Innovationen für alle Branchen<br />

HMI Solutions<br />

Systemlösungen für<br />

alle Bereiche<br />

Ich möchte gerne persönlich beraten werden<br />

Ich möchte gerne in den Verteiler der<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> aufgenommen werden<br />

(erscheint 1x jährlich in Deutsch und Englisch)<br />

Ich möchte gerne Informationen zu folgenden<br />

Produkten und Themen erhalten<br />

Contents<br />

> Product Information<br />

System Solutions and Services, Safety Barriers,<br />

I.S. Isolators, Remote I/O System, Fieldbus<br />

Technology, Operating and Monitoring Systems,<br />

Lighting, Installation Equipment, Control Stations<br />

and Control Devices, Signalling Devices, Components<br />

for Heating Systems, Load Disconnect<br />

Switches and Motor Starters, Applications Low<br />

Voltage Systems, Components for System Solutions,<br />

Instalation Equipment and Accessories<br />

System requirements<br />

> PC with Windows 95 ® or higher<br />

> Acrobat Reader 6.0 or higher<br />

(download for free at www.adobe.com)<br />

Installation<br />

Not required<br />

To start the CD-ROM<br />

> Activation automatically:<br />

Put the CD into the drive unit.<br />

> Manual start: If you have installed a browser,<br />

(Netscape or Explorer), start with the date file<br />

„0000_STAHL_HOME.pdf“, in the top path of the CD<br />

(example R_STAHL (D):)\0000_STAHL_HOME.pdf).<br />

Ex-Stehsammler<br />

Ihr praktischer<br />

Sammler für unsere<br />

<strong>Zeitschrift</strong>en<br />

Automatisierungskatalog<br />

Komponenten und<br />

Systeme für<br />

die Automatisierung<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 69<br />

Inhalt<br />

Produktinformationen Systemtechnik, Sicherheitsbarrieren,<br />

Ex i Trennstufen, Remote I/O System,<br />

Feldbustechnik, Bedien- und Beobachtungssysteme,<br />

Beleuchtung, Installationsgeräte, Befehls- und<br />

Meldegeräte, Signalgeräte, Heizungskomponenten,<br />

Lasttrennschalter und Motorstarter, Applikationen<br />

Niederspannungssysteme, Komponenten für die<br />

Systemtechnik, Installationsmaterial und Zubehör<br />

Systemvoraussetzungen<br />

> PC mit Windows 95 ® oder höher<br />

> Acrobat Reader 6.0 oder höher<br />

(gratis herunterladen unter www.adobe.de)<br />

Installation<br />

Nicht erforderlich<br />

Die CD starten<br />

> Automatisch:<br />

Legen Sie die CD in Ihr Laufwerk ein.<br />

> Manuell: Falls Sie einen Browser (Netscape<br />

oder Explorer) installiert haben, starten Sie mit<br />

der Datei „0000_STAHL_HOME.pdf“, direkt unter<br />

dem Verzeichnis Ihres CD-ROM Laufwerkes (zum<br />

Beispiel: R_STAHL (D:)\0000_STAHL_HOME.pdf).<br />

R. STAHL<br />

Am Bahnhof 30<br />

74638 Waldenburg<br />

Telefon +49 7942 943-0 www.stahl.de<br />

Gedruckt in Deutschland | ID 102661<br />

R. STAHL, Abteilung Marketing, Am Bahnhof 30, 74638 Waldenburg<br />

Tel. +49 7942 943 4301, Fax +49 7942 943 40 4301, info.ex@stahl.de www.stahl.de<br />

2011/02<br />

gesamtkatalog<br />

general catalogue<br />

Explosionsschutz von R. STAHL<br />

Automatisieren | Schalten und Verteilen | Installieren | Bedienen und Beobachten | Beleuchten | Signalisieren und Alarmieren<br />

Explosion protection by R. STAHL<br />

Automation | Control and Distribution | Installation Equipment | Operating and Monitoring | Lighting | Signalling<br />

cd_huelle_28.02.2011 28.02.2011 10:36:04<br />

Gesamtkatalog auf<br />

CD-ROM<br />

Explosionsschutz<br />

von R. STAHL<br />

Gesamtkatalog<br />

SG/SL


Ex-Seminarkalender <strong>2012</strong>/2013<br />

Termine, Themen und Veranstaltungsorte<br />

<strong>2012</strong><br />

Termin Seminarnummer Ort Thema Veranstalter<br />

18./19.06.<strong>2012</strong> 05FO008003 Karlsruhe SIL der Prozessindustrie VDI Wissensforum GmbH<br />

25./26.06.<strong>2012</strong> 05SE061014 Düsseldorf Betrieblicher Explosionsschutz VDI Wissensforum GmbH<br />

03.07.<strong>2012</strong> 110-121-12 Herzogenaurach Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

04.07.<strong>2012</strong> 110-121-13 München Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

05.07.<strong>2012</strong> 110-121-14 Frankenthal Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

09./10.07.<strong>2012</strong> 05SE028033 Düsseldorf Methoden der Sicherheitsanalyse für verfahrenstechnische Anlagen VDI Wissensforum GmbH<br />

10.07.<strong>2012</strong> 110-121-15 Rust Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

11.07.<strong>2012</strong> 110-121-16 Stuttgart Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

24./25.07.<strong>2012</strong> 05SE066008 München Sicherer Betrieb von Druckbehälteranlagen und Rohrleitungen VDI Wissensforum GmbH<br />

20./21.08.<strong>2012</strong> 05SE070003 Frankfurt Sichere dichte Rohrleitungen nach DGRL, BetrSichV und BlmSchG VDI Wissensforum GmbH<br />

21./22.08.<strong>2012</strong> 05SE065006 Düsseldorf Sicherheitstechnik bei verfahrenstechnischen Anlagen VDI Wissensforum GmbH<br />

20.09.<strong>2012</strong> 104-121-3 Waldenburg Betriebssicherheitsverordnung: Rechtliche Aspekte und praktische Umsetzung R. STAHL<br />

25.09.<strong>2012</strong> 101-121-5 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

26./27.09.<strong>2012</strong> 106-121-4 Waldenburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

09./10.10.<strong>2012</strong> 106-121-5 Hamburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

11.10.<strong>2012</strong> 104-121-4 Hamburg Betriebssicherheitsverordnung: Rechtliche Aspekte und praktische Umsetzung R. STAHL<br />

16.10.<strong>2012</strong> 101-125-3 Wien/AT Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

17.10.<strong>2012</strong> 106-125-3 Wien/AT Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

18.10.<strong>2012</strong> 109-125-3 Köln Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

23.10.<strong>2012</strong> 104-121-5 Waldenburg Betriebssicherheitsverordnung. Rechtliche Aspekte und praktische Umsetzung R. STAHL<br />

05./06.11.<strong>2012</strong> 8112200912 Altdorf bei Nürnberg Eigensicherheit in explosionsgeschützten elektrischen Anlagen TA Wuppertal e.V.<br />

06.11.<strong>2012</strong> 101-121-6 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

07./08.11.<strong>2012</strong> 109-121-2 Waldenburg Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

13.11.<strong>2012</strong> 101-125-4 Rheinfelden/CH Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

14.11.<strong>2012</strong> 111-121-2 Waldenburg Funktionale Sicherheit – Safety integrity Level/SIL R. STAHL<br />

14.11.<strong>2012</strong> 109-125-4 Rheinfelden/CH Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

15.11.<strong>2012</strong> 106-125-4 Rheinfelden/CH Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

20.11.<strong>2012</strong> 101-121-7 Hamburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

22.11.<strong>2012</strong> 101-121-8 Leipzig Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

27.11.<strong>2012</strong> 107-121-2 Waldenburg Mechanischer Explosionsschutz R. STAHL<br />

27./28.11.<strong>2012</strong> 05FO009054 Stuttgart Allgemeiner Explosionsschutz VDI Wissensforum GmbH<br />

28./29.11.<strong>2012</strong> 106-121-6 Waldenburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

Anschriften der Veranstalter<br />

R. TAHL<br />

Am Bahnhof 30<br />

74638 Waldenburg<br />

Telefon +49 7942 943 4165<br />

Fax +49 7942 943 40 4165<br />

www.stahl.de; seminare@stahl.de<br />

Technische Akademie Heilbronn e.V.<br />

Max-Planck-Straße 39<br />

74081 Heilbronn<br />

Telefon +49 7131 56 80 63<br />

Fax +49 7131 56 80 65<br />

http://intra.fh-heilbronn.de/tah<br />

tah@hs-heilbronn.de<br />

Seite 70 | Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong><br />

VDI Wissensforum GmbH<br />

VDI Platz 1<br />

40468 Düsseldorf<br />

Telefon +49 211 6214 201<br />

Fax +49 211 6214 154<br />

www.vdi-wissensforum.de; wissensforum@vdi.de<br />

Technische Akademie Wuppertal e.V.<br />

Hubertusallee 18<br />

42117 Wuppertal<br />

Telefon +49 0202 7495-298<br />

Fax +49 0202 7495-216<br />

anmeldung@taw.de; www.taw.de


2013<br />

Termin Seminarnummer Ort Thema Veranstalter<br />

29.+30.01.2013 Köln Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

05.02.2013 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

06./07.02.2013 Waldenburg Installtion und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

12.02.2013 Österreich Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

19.02.2013 Hamburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

21.02.2013 Leipzig Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

26.-28.02.2013 Heilbronn Heilbronner Ex-Vorträge TAH Heilbronn<br />

05.03.2013 Düsseldorf Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

06.03.2013 Köln Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

07.03.2013 Frankfurt Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

12.03.2013 Hannover Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

13.03.2013 Berlin Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

14.03.2013 Leipzig Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

19.03.2013 Osnabrück Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

20.03.2013 Dortmund Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

09.04.2013 Rheinfelden/CH Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

10.04.2013 Rheinfelden/CH Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

11.04.2013 Rheinfelden/CH Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

16.04.2013 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

17./18.04.2013 Waldenburg Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

23.04.2013 Hamburg Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

24.04.2013 Hamburg Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

24.04.2013 Waldenburg Funktionale Sicherheit – Safety Integrity Level/SIL R. STAHL<br />

25.04.2013 Bremen Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

04.06.2013 Herzogenaurach Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

05.06.2013 München Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

06.06.2013 Stuttgart Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

11./12.06.2013 Hamburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

18.06.2013 Frankenthal Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

19.06.2013 Rust Tag des Explosionsschutzes R. STAHL<br />

25.06.2013 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

26./27.06.2013 Waldenburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

02.07.2013 Waldenburg Mechanischer Explosionsschutz R. STAHL<br />

24.09.2013 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

25./26.09.2013 Waldenburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

08./09.10.2013 Köln Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

15.10.2013 Hamburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

17.10.2013 Leipzig Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

22.10.2013 Waldenburg Mechanischer Explosionsschutz R. STAHL<br />

23./24.10.2013 Waldenburg Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

05.11.2013 Rheinfelden/CH Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

06.11.2013 Rheinfelden/CH Explosionsschutz durch Eigensicherheit R. STAHL<br />

07.11.2013 Rheinfelden/CH Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

12.11.2013 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. SAHL<br />

13.11.2013 Waldenburg Funktionale Sicherheit – Safety Integrity Level/SIL R. STAHL<br />

26./27.11.2013 Hamburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

03.12.2013 Waldenburg Grundlagen Explosionsschutz R. STAHL<br />

04./05.12.2013 Waldenburg Installation und Wartung in explosionsgefährdeten Bereichen R. STAHL<br />

Weitere Termine auf Anfrage bei den Veranstaltern.<br />

Ex-<strong>Zeitschrift</strong> <strong>2012</strong> | Seite 71


R. STAHL<br />

Am Bahnhof 30, 74638 Waldenburg<br />

Telefon + 49 7942 943 -0<br />

Telefax + 49 7942 943 -4333<br />

www.stahl.de<br />

ID 215395<br />

S-Ex<strong>Zeitschrift</strong> 44/<strong>2012</strong>-00-DE-06/<strong>2012</strong> · Gedruckt in Deutschland

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