Anwendung der ATEX 95 - Inburex GmbH

Nicht-elektrische Betriebsmittel nach
ATEX 95 für explosionsgefährdete Bereiche
Dr.-Ing. Klaus Wagner, INBUREX GmbH, Hamm
INBUREX Consulting
Gesellschaft für
Explosionsschutz und
Anlagensicherheit mbH
August-Thyssen-Str. 1
59067 Hamm
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Telefax: +49 (0 23 81) 27 16 20
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Sitz der Gesellschaft: Hamm
Amtsgericht Hamm HRB 1523

Konformitätsbewertung nach ATEX 95
1. Einleitung
Für den Explosionsschutz in Europa hat die europäische Richtliniensetzung und Normung
schon große Veränderungen gebracht, jedoch ist dieser Prozess noch nicht abgeschlossen.
Ziel ist die Herstellung von sicheren Produkten und der gleichzeitige Abbau von
Handelshemmnissen. Ein wichtiger Termin sowohl für Hersteller als auch Betreiber war dabei
der 30.6.2003, der die volle Anwendung der Richtlinie 94/9/EWG (ATEX 95) brachte. Diese
Richtlinie enthält die grundlegenden Sicherheitsanforderungen für Geräte und
Schutzsysteme, die in explosionsgefährlicher Atmosphäre eingesetzt werden sollen. Sie
betrifft sowohl elektrische als auch nicht-elektrische Geräte. Während bis zu diesem Termin
nur elektrische Betriebsmittel durch europäische Richtlinien und Normen geregelt waren, ist
nun der Anwendungsbereich wesentlich größer, so dass auch eine lange Übergangsfrist von
1994 bis Mitte 2003 eingeräumt wurde.
2. Grundlagen zu europäischen Regelungen für explosionsgefährdete
Bereiche
Europäische Richtlinien zu elektrischen Geräten für explosionsgefährdete Bereiche waren die
ersten, die europaweit einheitliche Vorgaben für diesen Gerätetyp machten. Auf der
Grundlage dieser Richtlinien wurden die einzelnen Schutzarten in verschiedenen Normen
(EN-Normen der 50 0.. – Reihe) festgelegt, die zur Produktion von Geräten für die Zonen 0
und 1 sowie 10 und 11 angewandt wurden.
Damit diese Geräte auch den Anforderungen entsprachen, wurden Zulassungsverfahren
festgelegt, die eine Einschaltung nationaler Prüfstellen erforderlich machten und zu
Prüfzeugnissen und Baumusterzulassungen führten. Eine Umsetzung fand auch in den
Verordnungen zum Gerätesicherheitsgesetz, der ElexV und der VbF statt.
Anforderungen an nicht-elektrische Betriebmittel oder an Geräte für Zone 2 / Zone 11 fanden
sich in verschiedenen nationalen Regelwerken wie Verordnung über brennbare Flüssigkeiten
– VbF, Explosionsschutzregeln der BG, VDI- und VDE-Regelwerk (z.B. VDE 0165), VDMA-
Einheitsblättern und Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten
Bereichen (ElexV).
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Das neue Konzept der ATEX 95 (vorher ATEX 100a) stellt vor allem eine umfassende
Berücksichtigung aller Geräte und Betriebsmittel dar, die in explosionsgefährdeten Bereichen
eingesetzt werden sollen. Es sind:
• Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten
Bereichen
• Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten
Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren jedoch für den sicheren
Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind oder dazu beitragen.
Ausgeschlossen sind die Bereiche wie medizinische Geräte, Geräte und Schutzsysteme bei
Sprengstoffen, persönliche Schutzausrüstungen, Seeschiffe, Beförderungsmittel, d.h.
Fahrzeuge und dazugehörige Anhänger (in der Luft, auf Straßen- und Schienennetzen oder
auf dem Wasserweg). Nicht ausgenommen sind Fahrzeuge, die in explosionsgefährdeten
Bereichen eingesetzt werden sollen.
Ausgeschlossen sind auch Festlegungen zum Betrieb der Anlagen, da dieser Bereich durch
die sogenannten „Sozialen Richtlinien“ auf der Grundlage des Art. 137 geregelt wird. Die
ATEX 95 ist auf die Herstellung und das Inverkehrbringen sicherer Produkte beschränkt. Bau
und Betrieb von Anlagen wird im Rahmen des Arbeitsschutzes geregelt wie ATEX 137,
BetrSichV, UVVen und andere Vorschriften, die aber keine Beschaffenheitsanforderungen
enthalten.
Die ATEX 95 wurde im Dezember 1996 durch die Explosionsschutzverordnung (ExVO – 11.VO
zum GSG) und Änderungen an der Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten
Bereichen (ElexV), der Verordnung über Anlagen zur Lagerung, Abfüllung und
Beförderung brennbarer Flüssigkeiten zu Lande (VbF) und der Druckbehälterverordnung
(DruckbehV) umgesetzt; ElexV und VbF wiederum wurden im Oktober 2002 durch die
Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) abgelöst. Die Anpassung zugehöriger Technischer
Regeln (TRbF, TRB) ist noch nicht abgeschlossen.
Ergänzend zu den EU-Richtlinien werden EN-Normen erstellt, die Details der Sicherheitsanforderungen
enthalten. Hierfür wurde ein klares Normensystem festgelegt mit einer hierarchischen
Ordnung der Normen:
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A-Normen: Sicherheitsgrundnormen, Grundbegriffe, Gestaltungsleitsätze und allgemeine
Aspekte, die alle Maschinen, Geräte und Anlagen in gleicher oder ähnlicher Weise betreffen
B-Normen: Sicherheitsgruppennormen
- Fach Gruppennormen: Sicherheitsaspekte, die eine Reihe von Maschinen, Geräte und
Anlagen betreffen (z.B. Zündschutzarten, Brandschutzgrundsätze, Lärmbeanspruchung)
- Komponenten-Normen: Sicherheitseinrichtungen (z.B. Berstscheiben)
C-Normen: Sicherheitsproduktnormen für eine bestimmte Maschine oder Gruppen von
Maschinen (z.B. Absauganlagen); aber: nur Zusatzanforderungen
Übergreifende Aspekte sind in den A- und B-Normen enthalten und können in den
spezifischen C-Normen in Bezug genommen werden.
Die Normung erfolgt meist unter Leitung einer der beiden europäischen Normungsinstitutionen
CEN und CENELEC. Eine Liste zur Zeit vorliegender relevanter Normen, z.T. als
Entwurf (prEN) findet sich im Anhang (Tabelle A1).
Zur Ausfüllung der zur Diskussion stehenden Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) sind daher
Normen zu erstellen, die den Anwendungsbereich umfassen. Die folgenden Definitionen
sollen den genauen Umfang erläutern:
(1) Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten
Bereichen.
(2) Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten
Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren jedoch für den sicheren
Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind oder dazu beitragen.
Wesentliche Eigenschaft ist dabei die Tatsache, dass Geräte „eigene potentielle Zündquellen
aufweisen“, unabhängig davon, ob es mechanische oder elektrische Betriebsmittel
oder Kombinationen sind.
Schutzsysteme unterliegen hohen Prüfanforderungen und sind hier als ein System definiert,
das anlaufende Explosionen stoppt und als Ganzes zu prüfen ist.
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Um die hohen Anforderungen der Richtlinie von der Größe des Anwendungsbereichs als auch
der Prüfanforderungen der Produkte zu erfüllen, muss zur Festlegung der Einzelheiten eine
Vielzahl von Normen erstellt werden, um eine verlässliche Grundlage für Hersteller und
Anwender zu schaffen. Diese Normen liegen weitgehend vor.
Nachdem die Übergangsfrist mit dem 30.6.2003 abgelaufen ist, hat der Hersteller nicht mehr
die Wahl und muss die Anforderungen der Richtlinie erfüllen; der Anwender wird die
entsprechenden Geräte beschaffen. Während Hersteller elektrischer Betriebsmittel schon
über Erfahrungen mit Bauartzulassungen und Abnahmeprüfungen haben, sind diese
Aufgaben für Produzenten mechanischer Geräte noch sehr neu. Der Weg zu einem
richtlinienkonformen, sicheren Gerät wird daher im folgenden aufgezeigt.
2.1. Kriterien für ein Gerät
Zunächst ist zu prüfen, ob das geplante Betriebsmittel (Apparat, Maschine, Gerät usw.) überhaupt
die Kriterien für ein unter die ATEX 95 fallendes Gerät oder Schutzsystem erfüllt. Am
besten zieht man hier die von der Europäischen Kommission veröffentlichten Leitlinien (siehe
Anhang) heran, die auf folgende Kriterien hinweisen:
• Verwendung in oder in Zusammenhang mit einer explosionsfähigen Atmosphäre
• eigene potentielle Zündquelle
• eventuell eine innere explosionsfähige Atmosphäre
Treffen z.B. die ersten beiden Punkte nicht zu, wie bei einer Handarmatur, fällt dieses
Betriebsmittel nicht unter die ATEX 95. Weitere Einzelheiten zu Geräten, Baugruppen,
Komponenten usw. sind aus den genannten Leitlinien zu entnehmen.
2.2. Konformitätsbewertungsverfahren
Am Ende einer erfolgreichen Zulassung steht die Ausstellung einer Konformitätserklärung
(Bestätigung der Einhaltung der grundlegenden Sicherheitsanforderungen der zutreffenden
Richtlinien) und die Kennzeichnung des Geräts mit dem CE-Zeichen. Damit ist eine freie
Vermarktung in Europa möglich.
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Für diesen Weg gibt es mehrere Möglichkeiten und Alternativen, zunächst abhängig von der
Zuordnung zu einer der gewünschten Gerätegruppen bzw. Kategorien. Im folgenden wird der
Bergbau nicht betrachtet, sondern nur die
Gruppe II
- Industrieanwendung außerhalb des Bergbaus mit den Gerätekategorien 1 , 2 und 3
Die Anforderungen an die Zündquellenvermeidung (hier für Gruppe II) richten sich nach der
Gerätekategorie:
Gerätekategorie keine Zündquellen
Kat. 3 im Normalbetrieb
Kat. 2 auch bei zu erwartenden Betriebsstörungen
Kat. 1 selbst bei seltenen Betriebsstörungen
(umfasst auch Schutzsysteme)
Für jedes Gerät muss jedoch auch festgelegt sein, ob es für Gase/Dämpfe oder Stäube
eingesetzt werden soll.
In der ATEX 137 (auch in EN 1127-1) sind die Zonen definiert, die im Betrieb festgelegt
werden müssen. Nach dieser Zoneneinteilung richtet sich dann, Geräte welcher Kategorie
eingesetzt werden dürfen. Es ergibt sich dann folgende Zuordnung:
Zone
(G)
(Gase, Dämpfe)
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Gerätekategorie Zone
(D)
(Stäube/dust)
2 Kat. 3 22
1 Kat. 2 21
0 Kat. 1 20
Entsprechend den Anforderungen an die Gerätekategorien sind auch die Arten der Prüfungen
gestaffelt. Generell ist zu unterscheiden zwischen Prüfungen, die der Hersteller selbst
durchführen darf und Prüfungen, an denen eine externe Institution (Benannte Stelle)
beteiligt werden muss. Im Zuge einer erhöhten Selbstverantwortung der Hersteller können
Produktprüfungen alternativ durch Maßnahmen innerhalb eines anerkannten Qualitätssicherungssystems
ersetzt werden.
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Kat. 1 und Kat. 2 Kat.3
Schutzsysteme elektrische Geräte &
Motoren mit innerer
Verbrennung
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übrige Geräte
(nicht-elektrische
Geräte)
Baumusterprüfung Baumusterprüfung interne
Fertigungskontrolle
QS Produktion
oder
Prüfung der Produkte
QS Produkt
oder
Prüfung der
Konformität mit der
Bauart
Unterlagen an
Benannte Stelle
übermitteln
interne
Fertigungskontrolle
Anstelle der aufgelisteten Prüfungen ist jeweils auch eine Einzelprüfung möglich
Ergebnis:
Produkt erfüllt die Anforderungen
Konformitätserklärung kann ausgestellt werden
CE-Zeichen darf angebracht werden
Der Aufwand für die Planung, die Ermittlung von Schutzarten, die Konstruktion, die
Erstellung von Unterlagen und die Durchführung von internen Versuchen richtet sich vor
allem nach den in Normen beschriebenen Einzelheiten, so dass die Tabelle nur den
generellen Rahmen zeigt.
Ein wesentlicher Schritt im Rahmen der Planung ist die Festlegung des zukünftigen Einsatzbereichs
und damit der Gerätekategorie, so dass dann die Durchführung einer Zündgefahrenanalyse
und die Festlegung der Zündschutzarten erfolgen kann.
Schema einer Bewertungstabelle für Zündgefahren, Gerätegruppe II (aus EN 13463-1
entnommen):
Mögliche Zündquelle
Normalbetrieb vorhersehbarer
Fehler
Seltener Fehler Angewandte Maßnahmen,
um die Zündquelle nicht
wirksam werden zu lassen
benutzte
Zündschutzart
Diese Schema dient dazu, je nach gewählter Gerätekategorie, die relevanten Zündquellen zu
ermitteln und durch Anwendung geeigneter Schutzarten ihre Wirksamkeit zu verhindern. Neu
zu beachten sind hierbei die Schutzarten für nicht-elektrische Betriebsmittel der Gruppe II,
die in der Tabelle aufgeführt sind.
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Symbol Norm Schutzart
(tw. vorläufige, unverbindliche Übersetzung)
EN 13463-1 Teil 1: Grundlagen und Anforderungen
fr prEN 13463-2 Teil 2: Schutz durch schwadenhemmende Kapselung „fr“
d prEN 13463-3 Teil 3: Schutz durch druckfeste Kapselung 'd'
g (prEN 13463-4) inhärente Sicherheit
c prEN 13463-5 Teil 5: Schutz durch sichere Bauweise
b prEN 13463-6 Teil 6: Schutz durch Zündquellenüberwachung ´b´
p (prEN 13463-7) Überdruckkapselung
k EN 13463-8 Teil 8: Schutz durch Flüssigkeitskapselung "k"
Die folgende Grafik zeigt den Ablauf der Analyse, deren Ergebnisse Teil der
Gerätedokumentation wird.
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Neues Gerät
Zündgefahrenanalyse
wirksame
Zündquelle
im Normalbetrieb
?
Nein
Kat. 3
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Ja
wirksame
Zündquelle bei
häufiger auftretenden
Gerätestörungen
?
Nein
Grundlegende Anforderungen
Kat. 2
unterschiedliche
Schutzmaßnahmen
Ja
Ja
wirksame
Zündquelle bei
seltener auftretenden
Gerätestörungen
?
Nein
Kat. 1
Schema einer Zündgefahrenanalyse
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Geräte
Die Grafik zeigt die verschiedenen Wege, wie der Konformitätsnachweis zu führen ist, je
nach Kategorie, der das Gerät entsprechen soll. Häufig sind dabei auch
Sicherheitsanforderungen anderer EU-Richtlinien mit zu behandeln und in der
Konformitätserklärung zu bestätigen. Beispiele ergänzender Richtlinien sind:
• Richtlinie über die elektromagnetische Verträglichkeit 89/336/EWG
• Maschinenrichtlinie 98/37/EG (vorher 89/392/EWG)
Kategorie 1 Kategorie 2
Kategorie 3
Schutzsysteme
Gefährdungsanalyse
QS
Produktion
Baumusterprüfung
Prüfung
Produkte
Verbrennungsmotoren
& elektrische
Geräte
QS
Produkt
Baumusterprüfung
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übrige Geräte
(nicht-elektrische)
Gefährdungsanalyse Gefährdungsanalyse
Konformität
Unterlagen an
benannte Stelle
interne
Fertigungskontrolle
CE-Konformitätszeichen und Konformitätserklärung
Grafik des Konformitätsnachweises
interne
Fertigungskontrolle
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2.3. Spezielle Kriterien für einige beispielhafte Geräte/Schutzsysteme
3. Schluss
Schutzsysteme fallen immer in die Gerätekategorie 1, so dass stets die Beteiligung einer
Benannten Stelle erforderlich ist. Diese erhöhten Anforderungen ergeben sich aus der
Aufgabenstellung, anlaufende Explosionen zu stoppen. Dabei ist nicht nur das Gerät zu
prüfen, das sich innerhalb der explosionsgefährdeten Atmosphäre befindet, sondern alle
zugehörigen Komponenten, die zu diesem Schutzsystem gehören und es als Ganzes
funktionieren lassen.
2.3.1. Schutzsystem: Explosionsunterdrückungssystem
Gerade an ein derartiges Schutzsystem werden hohe Anforderungen gestellt, da häufig
einzelne Komponenten in Zone 20 betrieben werden, aber auch die Vielzahl der Bauteile
sicher zusammenwirken müssen, um die Funktion der Unterdrückung zu erfüllen.
2.3.2. Beispiele für nicht-elektrische Betriebsmittel, die zu Zündquellen
werden können, sind:
Pumpen, Kompressoren, Hubkolbenverbrennungsmotoren (prEN 1834-1), Flurförderfahrzeug
(EN 1755), Absauganlagen (EN 12779), Förderschnecken, Wirbelschichttrockner, Rührer,
Maschinen zur Oberflächenreinigung und -vorbehandlung (EN 12921-1 ff.)
Einige der Normen der EN 13 463-Serie liegen bis jetzt erst als Normentwurf vor. Grundlagen
und Verfahren sind jedoch in der veröffentlichten Norm EN 13463-1 enthalten.
Die europäische Explosionsschutzrichtlinie 94/9/EWG (ATEX 95) stellt die Industrie vor große
Herausforderungen. Ab dem Termin 30.6.2003 müssen alle Geräte und Schutzsysteme, die in
explosionsgefährlicher Atmosphäre eingesetzt und auf den Markt gebracht werden, nach den
neuen Vorgaben geprüft und zertifiziert sein. Da es sich nicht nur um die bisher schon
prüfpflichtigen elektrischen Betriebsmittel handelt, sondern auch um nicht-elektrische Geräte,
sind auch weitere Hersteller gefordert. Diese Hersteller können jedoch häufig die
erforderliche Dokumentation, die mit der Konformitätserklärung abgeschlossen wird, in
eigener Regie erstellen, ohne eine Benannte Stelle einschalten zu müssen.
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Literatur
Verordnung über Anlagen zur Lagerung, Abfüllung und Beförderung brennbarer
Flüssigkeiten zu Lande () Vom 19. Dezember 1996 (BGBl. I S. 1938) , Stand Februar 1997
(außer Kraft)
Verordnung über Druckbehälter, Druckgasbehälter und Füllanlagen
(Druckbehälterverordnung – DruckbehV) in der Fassung nach der letzten Änderung vom
12. Dezember 1996 (BGBl. Teil I Nr. 65 S. 1917), Stand 6/1999 (BGBl. Teil I Nr. 33 S.
1436) (außer Kraft)
Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ElexV)
Dezember 1996 (außer Kraft)
Verordnung über das Inverkehrbringen von Geräten und Schutzsystemen für
explosionsgefährdete Bereiche –Explosionsschutzverordnung- 11.GSGV
VDMA 24169, Teil 1: Bauliche Explosionsschutzmaßnahmen an Ventilatoren; Gase, Dämpfe
VDMA 24169, Teil 2: Bauliche Explosionsschutzmaßnahmen an Ventilatoren; Stäube
Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV): Verordnung über Sicherheit und
Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der
Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen und über die
Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes vom 27.09.02, BGBl. 2.Okt. 2002
Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten
Bereichen 94/9/EG (ATEX 95)
ATEX-Leitlinien (Erste Ausgabe): Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie 94/9/EG, Mai
2000
Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der
Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können 99/92/EG
(ATEX 137)
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Konformitätsbewertung nach ATEX 95
Anhang
Tabelle A 1: Liste relevanter Normen (Auswahl)
EN 1127-1 Explosionsschutz Teil 1: Grundlagen und Methodik
EN 1127-2 Explosionsschutz Teil 2: Grundlagen und Methodik in Bergwerken
EN 50014 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche; Allgemeine
Bestimmungen
EN 13463-1 Nicht–elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Teil 1
EN 1755 Sicherheit von Flurförderfahrzeugen – Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen;
Verwendung in Bereichen mit brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebel oder Stäuben,
(1998)
EN 12874 Flammendurchschlagsicherungen (1997)
DIN EN ISO
9001
DIN EN ISO
9003
Qualitätsmanagementsysteme – Modell zur Qualitätssicherung/ QM-Darlegung in
Design/Entwicklung, Produktion, Montage und Wartung (1994)
Qualitätsmanagementsysteme – Modell zur Qualitätssicherung/ QM-Darlegung bei der
Endprüfung (1994)
DIN EN 13980 DIN EN 13980, Ausgabe:2003-02
Explosionsgefährdete Bereiche - Anwendung von Qualitätsmanagementsystemen
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