Dokument zu den EU ATEX Richtlinien - Service Portal of ... · 5 Explosion ist eine plötzliche Oxida-tions- oder Zerfallsreaktion mit Anstieg der Temperatur, des Druckes oder beider

Explosionsschutz nach ATEXGrundlagen und Begriffe

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Inhalt

1 Einleitung und Zweck .............................................................................................................................4

2 Begriffsbestimmungen ............................................................................................................................5

3 Wie entstehen Explosionen? – Das Explosionsdreieck ..............................................................................6

4 Explosionsbereich und Explosionsgrenzen ...............................................................................................7

5 Zündquellen ............................................................................................................................................8

6 EG-Richtlinien zum Explosionsschutz und deren nationale Umsetzungen ..............................................9

7 Wie funktioniert Explosionsschutz? ...................................................................................................... 10

8 Gerätegruppen ...................................................................................................................................... 10

9 Gerätekategorien ................................................................................................................................... 11

10 Zoneneinteilung von explosionsgefährdeten Bereichen .......................................................................... 13

10.1 Zoneneinteilung nach ATEX .................................................................................................... 13

10.2 Alte Zoneneinteilung bei Stäuben (Stand 23.03.1994) .............................................................. 14

10.3 Bestandsschutz ....................................................................................................................... 14

10.4 Übergang von zwei auf drei Zonen bei Staubexplosionsschutz ................................................. 14

11 Zündschutzarten ................................................................................................................................... 16

11.1 Zündschutzarten für elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen ........... 17

11.2 Zündschutzarten für elektrische Betriebsmittel in Bereichen mit brennbarem Staub ...............20

11.3 Zündschutzarten für nicht-elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten

Bereichen und in Bereichen mit brennbarem Staub .................................................................21

11.4 Nachweis der Eigensicherheit ..................................................................................................22

11.5 Besonderheiten der Zündschutzart Eigensicherheit ..................................................................22

12 Mindestzündenergie und Explosionsgruppen ........................................................................................23

13 Zündtemperatur und Temperaturklassen ...............................................................................................24

14 Kriterien für die Auswahl von Geräten und Schutzsystemen .................................................................27

14.1 Auswahlkriterien ....................................................................................................................27

14.2 Gerätekategorisierung GD .......................................................................................................27

15 Dokumentation für Hersteller und Betreiber .........................................................................................28

15.1 EG-Baumusterprüfbescheinigung und Zertifizierung ..............................................................28

15.2 EG-Konformitätserklärung ......................................................................................................29

15.3 Ex-Bedienungsanleitung (Sicherheitshinweise) ........................................................................29

16 Kennzeichnung nach ATEX ...................................................................................................................30

16.1 Inhalte der ATEX-Kennzeichnung ...........................................................................................30

16.2 Kennzeichnung explosionsgeschützter elektrischer Betriebsmittel .......................................... 31

17 Kennzeichnungsbeispiele für explosionsgeschützte Betriebsmittel .........................................................32

17.1 Kennzeichnungsbeispiele für gasexplosionsgeschützte Betriebsmittel ......................................32

17.2 Kennzeichnungsbeispiele für staubexplosionsgeschützte Betriebsmittel ..................................32

17.3 Kennzeichnungsbeispiele für Betriebsmittel mit Kombizulassung GD .....................................32

17.4 Kennzeichnungsbeispiele für nicht-elektrische Betriebsmittel .................................................33

17.5 X-Kennzeichnung ...................................................................................................................33

18 Installationsbeispiele .............................................................................................................................34

19 Neue IEC-Normung zum Explosionsschutz und deren Auswirkungen

auf die „ATEX-Welt“..............................................................................................................................36

20 Richtlinien, Regelwerke und Literatur zum Explosionsschutz ................................................................39

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In vielen Wirtschafts- und Industrie-bereichen wird mit brennbaren Stoffen in Form von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben umgegangen. Als wichtigste Bereiche sind hier Chemie, Petrochemie, Öl- und Gasförderung, Bergbau, Lebens-mittelindustrie, Mühlen und der Abwas-serbereich zu nennen. Diese brennbaren Stoffe können im Gemisch mit Sauerstoff eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Bei einer Entzündung dieser Atmosphäre treten Explosionen auf, die schwerwie-gende Personen- und Sachschäden zur Folge haben können.

Für die Entstehung einer Explosion sind drei Voraussetzungen notwendig: Ein brennbares Gas oder brennbarer Staub, Sauerstoff und eine Zündquelle. Primärer Explosionsschutz kann z. B. durch Inerti-sieren der Gasatmosphäre erreicht werden. Dagegen setzt der sekundäre Explosions-schutz bei der Vermeidung von Zündquel-len an. Für die Hersteller von Geräten und Schutzsystemen bedeutet dies, dass sie ihre Geräte und Anlagen so entwickeln und konstruieren müssen, dass sie – auch unter der Berücksichtigung von möglichen Fehlern – keine Zündquelle darstellen. Beim tertiären (konstruktiven) Explosions-schutz werden die Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränkt.

1 Einleitung und Zweck

Diese Broschüre gibt eine Einführung und Übersicht zum Explosionsschutz und kon-zentriert sich auf die Anforderungen an Geräte und Schutzsysteme zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen. Es ist zu beachten, dass die gesetzlichen und nor-mativen Vorgaben laufenden Änderungen und Anpassungen an neue technische Entwicklungen unterliegen. Die in dieser Broschüre enthaltenen Informationen entsprechen deshalb dem Stand zur Zeit der Erstellung dieses Dokuments.

Zur Vermeidung von Explosionsgefahren ist der Explosionsschutz in den meisten Industriestaaten gesetzlich geregelt. In der Europäischen Union ist der Explosions-schutz in den sogenannten ATEX-Richt-linien 94/9/EG (ATEX 95) und 1999/92/EG (ATEX 137) vereinheitlicht.

Mit der Einführung der ATEX-Richtlinie 94/9/EG muss die Einhaltung sämtlicher relevanter Normen für das Errichten und das Betreiben explosionsgeschützter Be-triebsmittel in der Konformitätserklärung des Herstellers für das jeweilige Betriebs-mittel dokumentiert werden. Der Gültig-keitsbereich dieser Richtlinie erstreckt sich auf gas- und staubexplosionsgefährdete Bereiche im Bergbau und über Tage. Erst-mals wird hier auch der nicht-elektrische Explosionsschutz behandelt.

Mindestvorschriften für den Arbeitsschutz in explosionsgefährdeten Bereichen sind in der zweiten ATEX-Richtlinie 1999/92/EG festgelegt.

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Explosion ist eine plötzliche Oxida-tions- oder Zerfallsreaktion mit Anstieg der Temperatur, des Druckes oder beider gleichzeitig (gemäß EN 1127-1).

Brennbarer Stoff ist ein Stoff in Form von Gas, Dampf, Flüssigkeit, Feststoff oder Ge-mischen davon, der bei Entzündung eine exotherme Reaktion mit Luft eingehen kann (gemäß EN 1127-1).

Beispiele für brennbare Stoffe:Gase: Wasserstoff, Methan, Butan, Propan, Erdgas, …Flüssigkeiten: Benzin, Äther, Benzol, Toluol, Methanol, …Dämpfe: ausgasende Flüssigkeiten (z. B. Lösungsmittel)Feststoffe: Stäube (z. B. Kohle, Mehl, Aluminium)

Explosionsfähige Atmosphäre ist ein Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter at-mosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang nach erfolgter Entzündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch überträgt.Bemerkung: Als atmosphärische Bedin-gungen gelten hier Gesamtdrücke von 0,8 bar bis 1,1 bar und Gemischtemperaturen von –20 °C bis +60 °C.

Explosionsfähiges Gemisch (Ober-begriff) ist ein Gemisch von Gasen oder Dämpfen untereinander oder mit Nebeln oder Stäuben, in dem sich nach erfolgter Entzündung eine Reaktion selbstständig fortpflanzt.

Gefährliche explosionsfähige Atmo-sphäre (g. e. A.) ist eine explosionsfähige Atmosphäre, die in einer solchen Menge (gefahrdrohende Menge) auftritt, dass besondere Schutzmaßnahmen für die Auf-rechterhaltung des Schutzes von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer oder Anderer erforderlich werden.

Gefahrdrohende Menge: Bereits 10 Liter explosionsfähige Atmosphäre als zusammenhängende Menge müssen in geschlossenen Räumen unabhängig von der Raumgröße in der Regel als Gefahr drohend angesehen werden.

Bei Räumen von unter 100 m³ wird 1/10.000 des Raumvolumens explosions-fähige Atmosphäre als Gefahr drohend betrachtet.

Bei Staub liegt die Konzentration im zünd-fähigen Bereich bei ca. 40 g/m³ bis 4 kg/m³ und einer Teilchengröße < 400 μm.

Explosionsgefährdeter Bereich ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfä-hige Atmosphäre auftreten kann. Ein Be-reich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre nicht in einer solchen Menge zu erwarten ist, dass besondere Schutz-maßnahmen erforderlich werden, gilt nicht als explosionsgefährdeter Bereich.

Mindestzündenergie (MZE) ist die unter vorgeschriebenen Versuchsbedin-gungen ermittelte, kleinste in einem Kondensator gespeicherte elektrische Energie, die bei Entladung ausreicht, das zündwilligste Gemisch einer explosions-fähigen Atmosphäre zu entzünden (gemäß EN 1127-1).

Mindestzündtemperatur explosions-fähiger Atmosphäre ist die Zündtem-peratur eines brennbaren Gases oder des Dampfes einer brennbaren Flüssigkeit oder die Mindestzündtemperatur einer Staub-wolke, jeweils unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen (gemäß EN 1127-1).

Zündtemperatur (eines brennbaren Gases oder einer brennbaren Flüssigkeit) ist die unter vorgeschriebenen Versuchsbe-dingungen ermittelte niedrigste Tempe-ratur einer heißen Oberfläche, bei der die Entzündung eines brennbaren Stoffes als Gas/Luft- oder Dampf/Luft-Gemisch eintritt (gemäß EN 1127-1).

Als Geräte gelten Maschinen, Betriebs-mittel, stationäre oder ortsbewegliche Vorrichtungen, Steuerungs- und Aus-rüstungsteile sowie Warn- und Vorbeu-gungssysteme, die einzeln oder kombiniert zur Erzeugung, Übertragung, Speiche-rung, Messung, Regelung und Umwand-lung von Energien und zur Verarbeitung von Werkstoffen bestimmt sind, die eigene Zündquellen aufweisen und dadurch eine Explosion verursachen können.

Als Schutzsysteme werden alle Vor-richtungen bezeichnet, die anlaufende Explosionen umgehend stoppen und/oder den von einer Explosion betroffenen Be-reich begrenzen sollen und als autonome Systeme gesondert in den Verkehr gebracht werden.

Als Komponenten werden solche Bauteile bezeichnet, die für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforder-lich sind, ohne jedoch selbst eine autono-me Funktion zu erfüllen.

2 Begriffsbestimmungen

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Ein Brand ist eine nicht bestimmungsge-mäße Verbrennung, die sich selbstständig und unkontrolliert ausbreiten und zu einem Schaden führen kann. Brennbare Stoffe sind gasförmige, flüssige oder feste Stoffe, einschließlich Dämpfe, Nebel und Stäube, die im Gemisch oder im Kontakt mit Luft oder Sauerstoff zum Brennen angeregt werden können.

Explosionen entstehen dann, wenn Gase im richtigen Mischungsverhältnis zur Luft stehen und ausreichend Zündenergie er-halten. Darüber hinaus gibt es Explosionen von Flüssigkeiten oder Feststoffen, wenn diese feinst verteilt sind und ebenfalls die Mischungsverhältnisse stimmen sowie die Zündenergien ausreichen.

Eine Beurteilung, ob Explosionsgefahr herrscht, d.h. die Klärung der Frage, ob gefährliche explosionsfähige Atmo-sphäre auftreten kann, muss sich auf den

3 Wie entstehen Explosionen? – Das Explosionsdreieck

Einzelfall beziehen. Explosionsgefahren können beim Umgang mit brennbaren bzw. oxidierbaren Stoffen auftreten, wenn diese Stoffe in feiner Verteilung als Gase, Dämpfe, Nebel (Flüssigkeitströpfchen bzw. Aerosole) oder Stäube (Feststoffteilchen bzw. Aerosole) vorliegen, ihre Konzen-tration im Gemisch mit Luft innerhalb bestimmter Grenzen liegt (Explosions-grenzen) und die Gemischmenge gefahr-drohend ist (gefährliche explosionsfähige Atmosphäre).

Der Dispersionsgrad von Nebeln oder Stäuben kann für das Zustandekommen einer Explosion bereits ausreichend sein, wenn die Tröpfchen- bzw. Teilchengröße bei 1 mm liegt. Zahlreiche praktisch vorkommende Nebel, Aerosole und Stäube haben Teilchengrößen zwischen 0,1 und 0,001 mm. Bei Stoffen in gas- oder damp-fförmigem Zustand ist ein ausreichender Dispersionsgrad naturgemäß gegeben.

Zur Einleitung einer Explosion muss eine wirksame Zündquelle vorhanden sein. Bei Explosionen treten Flammen, hohe Temperaturen und vielfach auch hohe Drücke bzw. Druckanstiegsgeschwin-digkeiten auf. Hierbei können Personen verletzt, Gebäude oder Anlageteile zerstört sowie weitere brennbare Stoffe entzündet werden (Folgebrände).

Explosionen mit gefährlichen Auswir-kungen können auftreten, wenn die folgenden Voraussetzungen gleichzeitig und am selben Ort erfüllt sind (siehe Abbildung):

Brennbarer Stoff (Konzentration in Luft innerhalb der Explosionsgrenzen und genügend feine Verteilung – Dispersi-onsgrad)Sauerstoff in hinreichend hoher Konzen-trationWirksame Zündquelle mit ausreichender Energie

Wenn mindestens einer dieser Faktoren fehlt, kann keine Explosion auftreten.

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brennbarerStoff

ZündquelleSauerstoff

Explosion

Das Explosionsdreieck

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Wenn die Konzentration eines ausreichend dispergierten brennbaren Stoffes in Luft ei-nen Mindestwert (untere Explosionsgren-ze) überschreitet, ist eine Explosion mög-lich. Die in der Luft vorhandene Menge Sauerstoff kann nur mit einer bestimmten Menge brennbaren Stoffes oxidieren, also verbrennen. Theoretisch kann dieses Mischungsverhältnis bestimmt werden, es wird stöchiometrisches Gemisch genannt. Im Bereich dieses Gleichgewichtes, zwi-schen der Menge brennbaren Stoffes und des vorhandenen Luftsauerstoffes sind die Wirkungen der Explosion – Temperatur- und Druckerhöhung – am heftigsten. Ist der Anteil an brennbarem Stoff zu gering, so kann sich die Verbrennung nur mühsam fortpflanzen oder sie kommt zum Erliegen. Ähnlich sind die Verhältnisse, wenn der Anteil an brennbarem Stoff für den in der Luft verfügbaren Sauerstoff zu hoch ist.

4 Explosionsbereich und Explosionsgrenzen

Die brennbaren Stoffe haben einen stoffbezogenen Explosionsbereich. Der Explosionsbereich wird durch die untere Explosionsgrenze (UEG) und obere Explo-sionsgrenze (OEG) markiert. Das bedeu-tet, dass unterhalb und oberhalb dieser Grenzen Explosionen auszuschließen sind. Dies nützt man aus, indem die brennbaren Stoffe mit Luft ausreichend verdünnt werden oder auch indem man den Zutritt von Luft/Sauerstoff in Anlagenteile verhin-dert. Luft und Sauerstoff auszuschließen ist in einer Umgebung, in der Menschen regelmäßig arbeiten, nahezu unmöglich und deshalb beschränkt sich diese Form von Explosionsschutz auf technologische Anlagen.

Unter anderen als atmosphärischen Bedin-gungen ändern sich die Explosionsgren-zen. Der Konzentrationsbereich zwischen den Explosionsgrenzen erweitert sich z. B. in der Regel mit steigendem Druck und steigender Temperatur des Gemisches. Die oberen Explosionsgrenzen liegen bei Gemischen mit Sauerstoff wesentlich höher als bei Gemischen mit Luft. Einige chemisch instabile Stoffe haben unter bestimmten Bedingungen keine obere

Explosionsbereich und Explosionsgrenzen

100 Vol. % Luftkonzentration 0 Vol. %

Gemischzu mager

keine Verbrennung

Gemischzu fett

teilweiseVerbrennung,

keineExplosion

untereExplosionsgrenze

(UEG)

obereExplosionsgrenze

(OEG)

0 Vol. % Konzentration desbrennbaren Stoffes

100 Vol. %

Explosionsgrenze, z. B. Acetylen und Ethylenoxid. Solche Stoffe können durch Zündung auch ohne Anwesenheit von Luft oder Sauerstoff zu exothermen Reaktionen angeregt werden. Über einer brennbaren Flüssigkeit kann sich explosionsfähige Atmosphäre nur bilden, wenn die Tem-peratur der Flüssigkeitsoberfläche einen Mindestwert überschreitet.

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Zündquellen werden in ihrer Wirkung häufig unterschätzt oder nicht erkannt. Ihre Wirksamkeit, d. h. die Fähigkeit ex-plosionsfähige Atmosphäre zu entzünden, hängt u. a. von der Energie der Zündquelle und von den Eigenschaften der explosi-onsfähigen Atmosphäre ab. Unter anderen als atmosphärischen Bedingungen ändern sich die für die Entzündung maßgebenden Eigenschaften der explosionsfähigen Ge-mische, z. B. wird die Mindestzündenergie von Gemischen mit erhöhtem Sauerstoffge-halt um Zehnerpotenzen verringert.

Heiße Oberflächen (Strom führende Leiter in Wicklungen von Motoren, Heizleiter, Lager, Wellendurchführungen)Flammen und heiße Gase einschließlich heißer Partikel (z. B. Schweißen, Schneiden)Mechanisch erzeugte Funken (Reib-, Schlag- und Schleifvorgänge)Elektrische Anlagen (Funken und Lichtbögen, Öffnen und Schließen von Stromkreisen, Entladen aufgeladener Anlagenteile, Kurzschluss)Elektrische Ausgleichsströme, kathodischer KorrosionsschutzStatische Elektrizität: Elektrostatische Entladungen als Folge von Trennvorgängen, an denen mindestens ein aufladbarer Stoff beteiligt ist (z. B. isoliert angeordnete Kunst-stoff-/Metallteile)Blitzschlag (atmosphärische Entladungen)Elektromagnetische Wellen im Bereich der Frequenzen von 104 Hz bis 3 × 1012 Hz (Hochfrequenz)Elektromagnetische Wellen im Bereich der Frequenzen von 3 × 1011 Hz bis 3 × 1015 Hz Ionisierende StrahlungUltraschallAdiabatische Kompression und StoßwellenExotherme Reaktionen einschließlich Selbstentzündung von Stäuben

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5 Zündquellen

Eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre kann durch verschiedene Zündquellen erfolgen (vgl. EN 1127-1):

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Alle Aspekte des Explosionsschutzes werden in der Europäischen Union durch die so genannten ATEX-Richtlinien (ATEX = ATmosphères EXplosibles – explosions-fähige Atmosphären) geregelt. Dabei ist ATEX keine Bezeichnung für eine Richtli-nie, sondern ein Überbegriff für die beiden Explosionsschutzrichtlinien 94/9/EG (ATEX 95) und 1999/92/EG (ATEX 137). Grundsätzlich wird hier zwischen Be-schaffenheit (Herstellen, Inverkehrbringen) und Betrieb (Arbeitsschutz) unterschieden.

Die Europäische Richtlinie 94/9/EG betrifft Geräte, Komponenten und Schutz-systeme für die Verwendung in explosions-gefährdeten Bereichen. Sie dient vor allem dem freien Warenverkehr und ist in den EU-Einzelstaaten unverändert umzu-setzen. Seit 01.07.2003 dürfen nur noch Geräte in den Verkehr gebracht werden, die dieser Richtlinie entsprechen.

Sie gilt auch für Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen außerhalb des gefähr-deten Bereiches, wenn diese hinsichtlich der Explosionsgefahren für den sicheren Betrieb von Geräten im gefährdeten Bereich erforderlich sind. Die Richtlinie nimmt keinen Bezug auf festgelegte Nor-men, sondern legt grundlegende Sicher-heitsanforderungen fest, die als verbind-liche Beschaffenheitsanforderungen gelten. Auch der Schutz vor sonstigen Gefahren (z. B. elektrischer Schlag), die von diesen Geräten ausgehen, muss berücksichtigt werden.

In der Richtlinie wird zwischen der Gerätegruppe I für den Bergbaueinsatz mit den Kategorien M1 und M2, sowie der Gerätegruppe II für den Einsatz in allen übrigen Bereichen mit den Kategorien 1, 2 und 3 unterschieden.

Die Europäische Richtlinie 1999/92/EG wendet sich an Arbeitgeber und Betreiber von Anlagen in explosionsgefährdeten Be-reichen. Sie definiert Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit von Arbeitnehmern, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können. Die nationale Umsetzung dieser Richtlinie erfolgt abhän-gig vom Mitgliedstaat unverändert oder zum Teil mit deutlichen Verschärfungen.

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Über-blick der EU-Richtlinien zum Explosions-schutz und deren nationale Umsetzungen in Deutschland und Österreich. Auch im Nicht-EU-Mitgliedstaat Schweiz wurden die Anforderungen der ATEX-Richtlinien in nationales Recht umgesetzt.

6 EG-Richtlinien zum Explosionsschutz und deren nationale Umsetzungen

EG-Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) 1999/92/EG (ATEX 137)

Zielgruppe Hersteller Betreiber

Nationale Umsetzung in Deutschland

Explosionsschutzverordnung (ExVO), 11. GPSGV

Als Teil der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), in Kraft seit 03.10.2002

Gefahrstoffverordnung (GefStoffV)

Nationale Umsetzung in Österreich

Explosionsschutzverordnung (ExSV 1996)

Verordnung explosionsfähige Atmosphä-ren (VEXAT), in Kraft seit 01.08.2004

Nationale Umsetzung in der Schweiz

Verordnung über Geräte und Schutz-systeme zur Verwendung in explosi-onsgefährdeten Bereichen (VGSEB),CH Verordnung SR 734.6

Verordnung über die Verhütung von Un-fällen und Berufskrankheiten (VUV),CH Verordnung SR 832.30

ASA-Richtlinie über den Beizug von Ar-beitsärzten und anderen Spezialisten der Arbeitssicherheit (ASA-Richtlinie 6508)

SUVA-Merkblatt 2153 „Explosionsschutz, Grundsätze, Mindestvorschriften, Zonen”

ATEX-Richtlinien und nationale Umsetzung in Deutschland, Österreich und der Schweiz

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Explosionsschutz umfasst alle Maß-nahmen zum Schutz vor Gefahren durch Explosionen.Das Prinzip des integrierten Explosions-schutzes nach ATEX-Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) fordert, dass die Explosions-schutzmaßnahmen in einer bestimmten Reihenfolge zu treffen sind, wie nachfol-gend angegeben.

1. Bildung gefährlicher explosionsfä-higer Atmosphäre vermeiden (Primärer Explosionsschutz)Unter primärem Explosionsschutz versteht man alle Maßnahmen, die verhindern, dass eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre entsteht.

Dies kann z. B. erfolgen durch:Vermeidung brennbarer Stoffe (Ersatz-technologien)Inertisierung (Zugabe von Stickstoff, Kohlendioxid usw.)Begrenzung der KonzentrationNatürliche oder technische Belüftung

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2. Zündung gefährlicher explosionsfä-higer Atmosphäre vermeiden (Sekundärer Explosionsschutz)Wenn Explosionsgefahren durch primäre Explosionsschutzmaßnahmen gar nicht oder nur unvollständig auszuschließen sind, müssen Maßnahmen ergriffen wer-den, die eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre verhindern. Dazu werden die explosionsgefährdeten Bereiche nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen eingeteilt. Für die so definierten Bereiche werden Anforderungen an die dort zulässigen Betriebsmittel gestellt und es wird festgelegt, wie die Einhaltung dieser Mindestanforderungen nachzuwei-sen ist.

Einige mögliche Maßnahmen:Zündquellen vermeiden Explosionsgefährdete Bereiche nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in Zonen einteilenExplosionsgeschützte Betriebsmittel einsetzen

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7 Wie funktioniert Explosionsschutz?

Es wäre unwirtschaftlich und manchmal auch nicht machbar, alle explosionsge-schützten elektrischen Betriebsmittel unabhängig von der jeweiligen Anwen-dung stets nach Maximalanforderungen auszulegen. Deshalb verwendet man eine Einteilung der Betriebsmittel in Grup-pen entsprechend den Eigenschaften der explosionsfähigen Atmosphäre, für die sie bestimmt sind.

8 Gerätegruppen

3. Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß beschränken (Tertiärer (konstruktiver) Explosions-schutz)Kann aus verfahrenstechnischen Gründen sowohl ein Auftreten einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre als auch das Wirksamwerden einer Zündquelle nicht ausreichend sicher ausgeschlossen werden, ist der tertiäre (konstruktive) Explosions-schutz anzuwenden. Der tertiäre Explo-sionsschutz begrenzt die Auswirkungen einer Explosion auf ein ungefährliches Maß.

Einige mögliche Maßnahmen:Explosionsdruckfeste BauweiseExplosionsunterdrückungExplosionsdruckentlastungExplosionstechnische Entkopplung

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Gerätegruppe I gilt für Geräte zur Verwendung in Untertagebetrieben von Bergwerken sowie deren Übertageanlagen, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet werden können (gemäß ATEX-Richtlinie 94/9/EG).

Gerätegruppe II gilt für Geräte zur Verwendung in den übrigen Bereichen, die durch eine explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können. Die Gerätegrup-pe II wird in Abhängigkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmo-sphäre im vorgesehenen Einsatzbereich in drei Kategorien unterteilt. Mögliche explosionsfähige Atmosphäre: Gemische aus Luft und brennbaren Gasen, Nebeln oder Dämpfen oder Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub.

Es werden zwei Gruppen von Betriebsmitteln unterschieden:

Gerätegruppe Betriebsmittel

I Elektrische Betriebsmittel für schlagwettergefährdete Grubenbaue

II Elektrische Betriebsmittel für alle übrigen explosionsgefährdeten Bereiche

Bei elektrischen Betriebsmitteln der Grup-pe I (Bergbau) geht man davon aus, dass nur Methan als brennbares Gas auftritt, jedoch in Verbindung mit Kohlenstaub. Wenn in diesen Bereichen auch andere brennbare Stoffe auftreten können, muss die weitere Unterteilung wie in Gruppe II angewendet werden.Für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II erfolgt eine weitere Unterteilung in Ex-plosionsgruppen und Temperaturklassen.

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Gerätekategorien beschreiben den Schutz-umfang und den Einsatzbereich von Gerä-ten (gemäß ATEX-Richtlinie 94/9/EG).

Geräte, die eine potentielle Zündquelle aufweisen und die dadurch eine Explosion verursachen können, müssen einer Zünd-gefahrenbewertung unterzogen werden. Hieraus sind Maßnahmen entsprechend den grundlegenden Sicherheitsanforde-rungen vorzusehen, um eine Zündgefahr durch diese Geräte auszuschließen.

Geräte der Gerätegruppe I werden in zwei Kategorien, Geräte der Gerätegruppe II in drei Kategorien mit jeweils unterschiedlich hohem Sicherheitsniveau eingeteilt. Die erforderlichen Schutzmaßnahmen richten sich nach dem jeweils erforderlichen Sicherheitsniveau.

Die Gerätegruppe I wird in die Katego-rien M1 und M2 unterteilt.

Gerätekategorie M1Die Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in untertägigen Bergwerken sowie deren Übertageanlagen bestimmt, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet sind.Geräte dieser Kategorie müssen selbst bei seltenen Gerätestörungen in vorhandener explosionsfähiger Atmosphäre weiter betrieben werden und weisen daher Explo-sionsschutzmaßnahmen auf, so dass

beim Versagen einer apparativen Schutz-maßnahme mindestens eine zweite un-abhängige apparative Schutzmaßnahme die erforderliche Sicherheit gewährleistet bzw.beim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern noch die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird.

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Gerätekategorie M2Geräte dieser Kategorie sind zur Verwen-dung in untertägigen Bergwerken sowie deren Übertageanlagen bestimmt, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet sind.

Beim Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre müssen die Geräte abgeschal-tet werden können.

Die apparativen Explosionsschutz-maßnahmen innerhalb dieser Kategorie gewährleisten das erforderliche Maß an Sicherheit bei normalem Betrieb, auch unter schweren Betriebsbedingungen und insbesondere bei rauer Behandlung und wechselnden Umgebungseinflüssen.

Kategorien der Gerätegruppe I: Untertage- und Übertageanlagen im Bergbau bei Gefährdung durch Grubengas/Staub

Geräte-gruppe

Kategorie Explosionsgefährdung Maß der zu gewährleistenden Sicherheit

I M1 Lang und dauerhaft durch Gruben-gas gefährdete Bereiche (Stäube werden mit berücksichtigt).

Sehr hohes Maß an Sicherheit.Sicher auch beim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern.Zwei redundante Schutzmaßnahmen.Weiterbetrieb muss gewährleistet sein.

I M2 Bereiche, die durch Grubengas gefährdet werden können (Stäube werden mit berücksichtigt).

Hohes Maß an Sicherheit.Abschalten der Geräte beim Auftreten von explosionsfähiger Atmosphäre muss möglich sein.

9 Gerätekategorien

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Kategorien der Gerätegruppe II: Sonstiger Ex-Bereich

Geräte-gruppe

Kategorie Explosionsgefährdung Maß der zu gewährleistenden Sicherheit

II 1 G brennbare Gase, Dämpfe oder Nebel Sehr hohes Maß an Sicherheit.Sicher auch beim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern.II 1 D brennbare Stäube

II 2 G brennbare Gase, Dämpfe oder Nebel Hohes Maß an Sicherheit. Sicher auch beim Auftreten von einem Fehler.

II 2 D brennbare Stäube

II 3 G brennbare Gase, Dämpfe oder Nebel Normales Maß an Sicherheit.Sicher im normalen Betrieb.

II 3 D brennbare Stäube

Bei den Angaben zur Gerätekategorie sind auch Mischungen möglich. Beispielsweise bedeutet die Angabe II 1/2 G, dass ein Teil eines Gerätes (z. B. Sensorelement) die Anforderungen an Kategorie 1 erfüllt, ein anderer Teil (z. B. Sensorgehäuse mit

Die Gerätegruppe II wird in die Katego-rien 1, 2 und 3 unterteilt.

Gerätekategorie 1Die Geräte sind zur Verwendung in Be-reichen bestimmt, in denen eine explo-sionsfähige Atmosphäre ständig oder langzeitig oder häufig vorhanden ist. Die Geräte müssen selbst bei selten auftre-tenden Gerätestörungen das erforderliche Maß an Sicherheit gewährleisten und weisen Explosionsschutzmaßnahmen auf, so dass

beim Versagen einer apparativen Schutz-maßnahme mindestens eine zweite un-abhängige apparative Schutzmaßnahme die erforderliche Sicherheit gewährleistet oderbeim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird.

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Gerätekategorie 2Die Geräte sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen eine ex-plosionsfähige Atmosphäre gelegentlich auftritt. Die apparativen Explosionsschutz-maßnahmen gewährleisten selbst bei häufigen Gerätestörungen oder Fehlerzu-ständen, die üblicherweise zu erwarten sind, das erforderliche Maß an Sicherheit.

9 Gerätekategorien

Elektronik) die Anforderungen an Kate-gorie 2. Diese Kategorisierung findet man häufig bei Geräten, die zur Installation in Behältertrennwände (= Zonentrennwand: Innenbereich z. B. Zone 0, Außenbereich z. B. Zone 1) geeignet sind.

Gerätekategorie 3Die Geräte sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen nicht damit zu rechnen ist, dass eine explosionsfähige Atmosphäre durch Gase, Dämpfe, Nebel oder aufgewirbeltem Staub auftritt, aber wenn sie dennoch auftritt, dann aller Wahrscheinlichkeit nach nur selten oder während eines kurzen Zeitraums. Die Geräte gewährleisten bei normalem Be-trieb das erforderliche Maß an Sicherheit.

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10.1 Zoneneinteilung nach ATEX

Explosionsgefährdete Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens von gefährlicher explosionsfähiger Atmo-sphäre in Zonen unterteilt. Der Betreiber einer Anlage muss beurteilen, ob in einem Bereich Explosionsgefahr besteht und eine entsprechende Zoneneinteilung vorneh-men.

10 Zoneneinteilung von explosionsgefährdeten Bereichen

Zone 0Bereich, in dem explosionsfähige At-mosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.

Zone 1Bereich, in dem sich bei Normalbe-trieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann.

Zone 2Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.

Zone 20Bereich, in dem explosionsfähige Atmo-sphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbarem Staub ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.

Zone 21Bereich, in dem sich bei Normalbe-trieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbarem Staub bilden kann.

Zone 22Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbarem Staub normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.

Brennbare Stoffe als Gemisch mit Luft

Dauer des Vorhandenseins gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre

ständig, über lange Zeiträume oder häufig(> 1.000 h/Jahr)*

gelegentlich

(10 – 1.000 h/Jahr)*

nicht oder kurzzeitig

(< 10 h/Jahr)*

Gase, Dämpfe, Nebel Zone 0 Zone 1 Zone 2

Stäube Zone 20 Zone 21 Zone 22

* Die angegebenen Zeiträume sind nicht normierte Richtwerte und dienen lediglich als grobe Anhaltspunkte.

Weitere Faustregeln zu den Begriffen „ständig, über lange Zeiträume oder häufig“, „gele-gentlich“ und „kurzzeitig“ sind:

Ständig, über lange Zeiträume oder häufig: zeitlich überwiegend, bezogen auf die effektive Betriebszeit (> 50 %)Kurzzeitig: wenige Male pro Jahr für ca. 30 MinutenGelegentlich: was nicht unter die Begriffe über „lange Zeiträume“ oder „häufig“ fällt.

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10.4 Übergang von zwei auf drei Zonen bei Staubexplosionsschutz

Dieser Abschnitt soll die Fragen beant-worten helfen, ob eine bestehende durch Staub gefährdete Anlage nach der neuen Zonendefinition neu klassifiziert werden muss, was bei Erweiterungen zu beachten ist und welche Geräte dann verwendet werden müssen.

Die Richtlinie ATEX 137 führt die drei-stufige Zoneneinteilung für staubexplosi-onsgefährdete Bereiche (Zonen 20, 21 und 22) ein. Anlagen in diesen Bereichen, die vor dem 30. Juni 2003 befugt betrieben wurden, haben Bestandsschutz. Sie dürfen also mit den bestehenden Einrichtungen weiter betrieben werden.

Andererseits muss der Arbeitgeber/Be-treiber nach der gleichen Richtlinie auch seine Pflichten für Arbeitsmittel und Arbeitsabläufe erfüllen. Die entsprechende Dokumentation erfolgt für explosionsge-fährdete Bereiche in einem Explosions-schutzdokument, das unter anderem die Zoneneinteilung der gefährdeten Bereiche unter Verwendung der neuen Zonendefini-tion enthalten muss. Für die Erstellung des Explosionsschutzdokuments gibt es länder-spezifische Fristen, die für Deutschland, Österreich und die Schweiz in nachfol-gender Tabelle zusammengefasst sind.

Fristen für die Erstellung des Explosionsschutzdokuments

Land Erstmalige befugte Inbetriebnahme einer Anlage Erstellung

Deutschland vor dem 03.10.2002 („Altanlagen”) bis zum 31.12.2005

ab dem 03.10.2002 („Neuanlagen”) vor Inbetriebnahme

Österreich vor dem 01.08.2004 („Altanlagen”) bis zum 30.06.2006


Schweiz vor dem 01.07.2003 („Altanlagen”) bis zum 30.06.2006



10.2 Alte Zoneneinteilung bei Stäuben (Stand 23.03.1994)

Zone 10Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre durch Staub ist langzeitig oder häufig vorhanden. Anwendung: Betriebsmäßige Staubauf-wirbelungen, z. B. in staubführenden Apparaten (Silos, Filter, Mühlen etc.)

Zone 11Mit gefährlicher explosionsfähiger Atmo-sphäre durch Staub ist selten und kurzzei-tig durch Aufwirbeln abgelagerten Staubes zu rechnen. Anwendung: Explosionsgefahr liegt nur selten oder kurzzeitig vor, aber in der Anlagenumgebung um offene Überga-ben, flexible Verbindungen und Öffnungen sind Ablagerungen möglich.

10.3 Bestandsschutz

Mit dem 1. Juli 2003 dürfen europaweit in explosionsgefährdeten Bereichen nur noch Geräte, Komponenten und Schutzsy-steme in Verkehr gebracht werden, deren Prüfung und Zertifizierung auf Basis der Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) erfolgte.

Für bestehende Anlagen stellt die ATEX-Richtlinie fest, dass es nicht notwendig ist, Alt-Anlagen ab dem 1. Juli 2003 zu erneuern, nur weil die eingebauten Komponenten nicht nach ATEX zugelassen sind. Diese Anlagen, Maschinen und Ge-räte haben Bestandsschutz, solange keine Modifikationen vorgenommen werden.

Probleme können also nur dann entste-hen, wenn eine Komponente ausfällt und ausgetauscht werden muss. Während eine fachgerechte Reparatur des betreffenden Gerätes zulässig ist, darf ein Ersatzgerät ohne ATEX-Zulassung nur dann zum Einsatz kommen, wenn es sich bereits in Verkehr befindet, also zum Beispiel auf Lager beim Kunden liegt. Der Verkauf (Inverkehrbringen) von Ex-Geräten ohne ATEX-Zulassung ist nach dem 30. Juni 2003 nicht mehr zulässig.

Weitere Hinweise zur Anwendung der ATEX-Richtlinie auf Altprodukte, auf reparierte oder modifizierte Produkte und auf Ersatzteile sind in den „Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie 94/9/EG“ zu finden.

Spätestens zu diesen Zeitpunkten muss auch für Anlagen in staubexplosionsge-fährdeten Bereichen das neue Drei-Zonen-Konzept eingeführt werden.

15

Das bedeutet aber nicht, dass in einer Anlage, die bisher der Zone 11 zugeordnet war und neu als Zone 22 eingestuft wur-de, die vorhandenen Geräte ausgetauscht werden müssen, solange von diesen Geräten keine erkennbaren Gefahren zu erwarten sind. Bei der Erweiterung einer Anlage sowie einer wesentlichen Verände-rung sind jedoch die Vorschriften, die für nach dem 30. Juni 2003 errichtete Anlagen gelten, zu beachten.

Zur Weiterverwendung von explosions-geschützten Geräten nach alter Zonende-finition in den neuen Staub-Ex-Zonen gibt es länderspezifische Regelungen und Empfehlungen. Dies ist im Folgenden für Deutschland und Österreich dargestellt:

DeutschlandExplosionsschutz-Regeln BGR 104, Abschnitt E 2.1: „Der weitere Betrieb von elektrischen Betriebsmitteln, die auf der Grundlage der vor dem 20.12.1996 gel-tenden ElexV in Verkehr gebracht wurden, ist aus Sicht des Explosionsschutzes unbe-denklich, wenn diese mindestens den dort geregelten Anforderungen für den Einsatz in den Zonen 0, 1 bzw. 2 genügen.

In den Zonen 20 und 21 können neben den Geräten der entsprechenden Kategorien auch Geräte eingesetzt werden, die für den Einsatz in Zone 10 zugelassen wurden.

In den Zonen 22 können neben den Gerä-ten der entsprechenden Kategorien auch Geräte eingesetzt werden, die den Anfor-derungen der ElexV (alt) für den Einsatz in Zone 10 oder 11 genügen.“

Anmerkungen: Es ist hierbei zu beachten, dass in Zone 22 erhöhte Anforderungen gestellt werden, wenn leitfähige Stäube vorhanden sind (z. B. IP6X statt IP5X). Weiterhin wurde beispielsweise nach alter Zonendefinition die Zündschutzart Ex ib für Zone 10 als ausreichend betrachtet. Für die neue Zone 20 ist aber die Zündschutz-art Ex iaD gefordert.


ÖsterreichVerordnung explosionsfähige Atmosphären (VEXAT), § 21 (4): „Vor In-Kraft-Treten dieser Verordnung […] erlassene Be-scheide werden durch diese Verordnung mit folgender Maßgabe nicht berührt: Wenn durch Bescheid eine Einstufung von explosionsgefährdeten Bereichen in „Zone 10“ oder in „Zone 11“ vorgenom-men wurde, ist bis zum 1. Juli 2006 im Rahmen der Ermittlung und Beurteilung der Explosionsgefahren eine Einstufung dieser Bereiche gemäß § 12 vorzunehmen und im Explosionsschutzdokument zu dokumentieren. Dabei sind einzustufen bescheidmäßig in „Zone 10“ eingestufte Bereiche in Zone 20, außer es handelt sich um einen Bereich, in dem betriebsmäßig nur gelegentlich mit dem Auftreten von explosionsfähigen Staubatmosphären zu

rechnen ist und der daher in Zone 21 eingestuft werden kann; bescheidmäßig in „Zone 11“ eingestufte Bereichea. in Zone 21, wenn im Normalbetrieb

gelegentlich mit dem Auftreten von explosionsfähigen Staubatmosphären zu rechnen ist oder

b. in Zone 22, wenn im Normalbetrieb nicht oder aber nur kurzzeitig mit dem Auftreten von explosionsfähigen Stau-batmosphären zu rechnen ist.“

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Die Entzündung eines explosionsfähigen Gemischs durch Betriebsmittel kann durch verschiedene Zündschutzarten verhindert werden. In Bereichen, in denen man mit dem Auftreten gefährlicher explosionsfä-higer Atmosphäre rechnen muss, dürfen nur explosionsgeschützte Betriebsmittel verwendet werden. Diese können in verschiedenen Zündschutzarten ausgeführt werden. Gegebenenfalls können auch Kombinationen verschiedener Zündschutz-arten angewendet werden. Die Zünd-schutzarten sind genormt.

Für alle Zündschutzarten gilt, dass die Teile, zu denen die explosionsfähige Atmosphäre ungehinderten Zugang hat, keine unzulässig hohen Temperaturen annehmen dürfen. Die Temperaturen dürfen unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur und der Erwär-mung maximal Werte annehmen, die der Temperaturklasse oder der für brennbare Stäube bestimmten zulässigen Temperatur entsprechen, nach denen die explosionsfä-hige Atmosphäre eingestuft ist.

Alle zu verallgemeinernden Forderungen an die Betriebsmittel werden in der Norm

IEC 60079-0 (in Europa EN 60079-0) für Gase und DämpfeIEC 61241-0 (in Europa EN 61241-0) für Stäube und EN 13463-1 für nicht-elektrische Geräte zusammengefasst.

Die Zündschutzartnormen können Forde-rungen ergänzen oder aufheben.

•

•

•

11 Zündschutzarten

Einheitliche, aber mehrere Zündschutz-arten betreffende Schutzanforderungen wie Schutz gegen elektrostatische Aufla-dungen, Schaffung eines Potential-ausgleiches für metallische Gehäuse oder mechanische Festigkeit gegen Stöße werden in diesen Normen, als allgemeine technische Forderungen zusammengefasst. Dabei können einzelne nachgeschaltete Normen höhere Forderungen enthalten oder auch geringere.

Diese Forderungen basieren teilweise auf denen für elektrische Betriebsmittel für Gase und Dämpfe, Abweichungen für Stäube und nichtelektrische Betriebsmittel sind in den einzelnen Basisnormen ent-halten. Auch die Kategorie - 1 bis 3 - der die Betriebsmittel genügen sollen, kann unterschiedliche allgemeine Forderungen beinhalten.

Der allgemeine Temperaturbereich zum Einsatz explosionsgeschützter elektri-scher Betriebsmittel wird mit -20 °C bis +40 °C festgelegt. Zulässige abweichende Erweiterungen oder Einschränkungen des Temperaturbereiches sind anzugeben.

Die bei etwa +20 °C im Labor ermittelten Kennzahlen für die Explosionsgruppen IIA, IIB und IIC gelten für einen Tempera-turbereich von ± 40 K, also von -20 °C bis +60 °C.

Diese beiden Temperaturbereiche berück-sichtigen einerseits die Verhältnisse in der Arbeitsstätte und eine gewisse Erwärmung der Betriebsmittel im Betrieb. Explosions-druck, zulässige Spaltweiten und zuläs-sige nichtzündfähige Ströme ändern sich außerhalb des Temperaturbereiches. Dies ist bei dem Einsatz der Betriebsmittel zu beachten und kann abweichende Prüfbe-dingungen zur Folge haben.Bereits 1978 mit der Herausgabe der europäischen Normen für elektrische Betriebsmittel EN 50014 ff wurden die bis dahin gültigen nationalen Normen für diese Geräte durch europaweit gültige Normen ersetzt. Neben den Normen für elektrische Betriebsmittel veröffentlicht durch CENELEC wurden in der Zwischen-zeit durch CEN entsprechende Normen für nichtelektrische explosionsgeschützte Betriebsmittel erarbeitet.

Aufgrund einer Vereinbarung zwischen der europäischen Normenorganisation CENELEC und der internationalen Nor-menorganisation IEC werden die europä-ischen Normen für elektrische Betriebs-mittel seit einigen Jahren in der Regel ohne Abweichungen von der IEC übernommen. Die Reihe EN 50014 ff, die die Anforde-rungen an die Betriebsmittel für gasex-plosionsgefährdete Bereiche festlegt, wird in Schritten durch die Reihe EN 60079 ersetzt. In Deutschland sind diese Normen als VDE 0170 erschienen.

17

11 Zündschutzarten

Zündschutzart Be-zeich-nung

Beschreibung/Anmerkungen Norm NEU(IEC / EN)

Norm ALT

AllgemeineBestimmungen

— — IEC 60079-0,EN 60079-0

EN 50014

DruckfesteKapselung

Ex d Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden können, sind in ein Gehäuse eingeschlossen, das bei der Explosion eines explosionsfähigen Gemisches im Innern deren Druck aushält und eine Übertragung der Explosion auf die das Ge-häuse umgebende Atmosphäre verhindert.

IEC 6079-1,EN 60079-1

EN 50018

Überdruck-kapselung

Ex p Die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre im Inneren eines Gehäuses wird dadurch verhindert, dass durch ein Zündschutzgas ein innerer Überdruck gegenüber der umge-benden Atmosphäre aufrechterhalten wird und dass, wenn notwendig, das Innere des Gehäuses ständig so mit Zünd-schutzgas versorgt wird, dass die Verdünnung brennbarer Gemische erreicht wird.

px = Einsatz in Zone 1, 2py = Einsatz in Zone 1, 2pz = Einsatz in Zone 2

IEC 60079-2,EN 60079-2

EN 50016

Sandkapselung Ex q Durch Füllung des Gehäuses eines elektrischen Betriebs-mittels mit einem feinkörnigen Füllgut wird erreicht, dass bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ein in seinem Gehäu-se entstehender Lichtbogen eine das Gehäuse umgebende explosionsfähige Atmosphäre nicht zündet. Es darf weder eine Zündung durch Flammen, noch eine Zündung durch erhöhte Temperaturen an der Gehäuseoberfläche erfolgen.

IEC 60079-5,EN 60079-5

EN 50017

Ölkapselung Ex o Elektrische Betriebsmittel oder Teile von elektrischen Be-triebsmitteln sind derart in eine Schutzflüssigkeit (z. B. Öl) eingetaucht, dass eine explosionsfähige Atmosphäre über der Oberfläche oder außerhalb der Kapselung nicht gezündet werden kann.

IEC 60079-6,EN 60079-6

EN 50015

Erhöhte Sicherheit Ex e Hier sind zusätzliche Maßnahmen getroffen, um mit einem erhöhten Grad an Sicherheit die Möglichkeit unzulässig hoher Temperaturen und das Entstehen von Funken und Lichtbögen im Innern oder an äußeren Teilen elektrischer Betriebsmit-tel, bei denen diese im normalen Betrieb nicht auftreten, zu verhindern.

IEC 60079-7,EN 60079-7

EN 50019

11.1 Zündschutzarten für elektrische Betriebsmittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen

18



Norm ALT

Eigensicherheit Ex i Die im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzten Betriebs-mittel enthalten nur eigensichere Stromkreise. Ein Stromkreis ist eigensicher, wenn kein Funke und kein thermischer Effekt, die unter festgelegten Prüfungsbedingungen (welche den nor-malen Betrieb und bestimmte Fehlerbedingungen umfassen) auftreten, die Zündung einer bestimmten explosionsfähigen Atmosphäre verursachen kann.

Schutzniveau ia (Zweifehlersicherheit) = Einsatz in Zone 0, 1, 2

Schutzniveau ib (Einfehlersicherheit) = Einsatz in Zone 1, 2

Schutzniveau ic = Einsatz in Zone 2(ersetzt künftig die Zündschutzart nL aus EN 60079-15)

[Ex ia] = zugehöriges elektrisches Betriebsmittel – Installa-tion im sicheren Bereich

Ex de [ia] = Einsatz des Betriebsmittels in Zone 1, enthält eigensichere Stromkreise für Speisung in Zone 0

IEC 60079-11,EN 60079-11

EN 50020

Nicht zündfähig Ex n_ Elektrische Betriebsmittel sind nicht in der Lage, eine umge-bende explosionsfähige Atmosphäre zu zünden (im Normalbe-trieb und unter definierten anormalen Betriebsbedingungen).

Alle elektrischen Betriebsmittel mit dieser Zündschutzart sind nur für Kategorie 3 (Zone 2) geeignet.

Ex nA = nichtfunkende BetriebsmittelEx nC = funkende Betriebsmittel, in denen die Kontakte in geeigneter Weise geschützt sindEx nR = schwadensichere GehäuseEx nL = energiebegrenzte Betriebsmittel[Ex nL] = zugehörige energiebegrenzte BetriebsmittelEx nA nL = selbstschützende elektrische BetriebsmittelAnmerkung: Ex nL wird künftig als Ex ic in IEC 60079-11 behandelt.

IEC 60079-15,EN 60079-15

EN 50021

Verguss-kapselung

Ex m Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden können, werden so in Vergussmasse eingebettet, dass die explosions-fähige Atmosphäre nicht gezündet werden kann. Elektrische Betriebsmittel sind nicht in der Lage, eine umgebende explo-sionsfähige Atmosphäre zu zünden (im Normalbetrieb und unter definierten anormalen Betriebsbedingungen).

Ex ma = Einsatz in Zone 0, 1, 2Ex mb = Einsatz in Zone 1, 2

IEC 60079-18,EN 60079-18

EN 50028

EigensichereSysteme

SYST Eigensichere Systeme: Beurteilung der Eigensicherheit für definierte Systeme (Geräte und Kabel)

IEC 60079-25,EN 60079-25

—

11 Zündschutzarten

19



Norm ALT

Elektrische Betriebsmittelfür Zone 0

— Erlaubte Zündschutzarten:Eigensicherheit Ex iaSpezielle Vergusskapselung Ex maKombination zweier unabhängiger genormter Zündschutz-arten (z. B. Ex d + ib)Kombination einer genormten Zündschutzart mit einem Trennelement

•••

•

IEC 60079-26,EN 60079-26

EN 50284

EigensichereFeldbussysteme

FISCO,FNICO

Eigensichere Feldbussysteme (FISCO)für Zone 1 (z. B. FISCO Ex ia IIC T4)Festlegung der physikalischen und elektrischen Grenzwerte des eigensicheren Busstranges.

Nichtzündfähige Feldbussysteme (FNICO) für Zone 2 (z. B. FNICO Ex ia IIC T4)

IEC 60079-27,EN 60079-27

—

OptischeStrahlung

Ex op_ Durch geeignete Maßnahmen wird vermieden, dass eine op-tische Strahlung eine explosionsfähige Atmosphäre entzündet.(Anwendung bei Lichtwellenleitern).

Es gibt drei verschiedene Methoden:Ex op is = eigensichere optische StrahlungEx op pr = geschützte optische StrahlungEx op sh = Sperrung optischer Strahlung

IEC 60079-28,EN 60079-28

—

11 Zündschutzarten

20

11 Zündschutzarten

11.2 Zündschutzarten für elektrische Betriebsmittel in Bereichen mit brennbarem Staub

Zündschutzart Bezeich-nung

Beschreibung/Anmerkungen IEC EN


— — IEC 61241-0 EN 61241-0

Schutz durchGehäuse

Ex tD Schutz durch Gehäuse: Basiert auf der Begrenzung der maximalen Oberflächentemperatur des Gehäuses und auf der Einschränkung des Staubeintritts, um die Zündung einer Staubschicht oder Staubwolke zu verhindern.

Es gibt zwei unterschiedliche gleichwertige Verfahren, A und B, um den Schutz sicherzustellen: - Verfahren A: Bestimmung der Staubdichtheit nach IEC 60529 (IP-Code)- Verfahren B: Bestimmung der Staubdichtheit durch zyklische Wärmeprüfung

Ex tD A21 = nach Verfahren A für Zone 21Ex tD B21 = nach Verfahren B für Zone 21

IEC 61241-1,IEC 60079-31

EN 50281-1-1 (bis 01.06.07),EN 61241-1


Ex pD Das Eindringen einer umgebenden Atmosphäre in das Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln wird dadurch verhindert, dass ein Zündschutzgas (Luft, inertes oder anderes geeignetes Gas) in seinem Innern unter einem Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre gehalten wird. Der Überdruck wird mit oder ohne laufende Zündschutzgasdurchspülung aufrechterhalten.

IEC 61241-2 EN 61241-2

Eigensicherheit Ex iD Die im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzten Betriebsmittel enthalten nur eigensichere Stromkreise. Ein Stromkreis ist eigensicher, wenn kein Funke und keinthermischer Effekt, die unter festgelegten Prüfungs-bedingungen (welche den normalen Betrieb und bestimmte Fehlerbedingungen umfassen) auftreten, die Zündung einer bestimmten explosionsfähigen Atmosphäre verursachen kann.

Ex iaD = Einsatz in Zone 20, 21, 22Ex ibD = Einsatz in Zone 21, 22[Ex iaD] = zugehöriges elektrisches Betriebsmittel – Installation im sicheren Bereich

IEC 61241-11 EN 61241-11

Verguss-kapselung

Ex mD Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre durch Funken oder durch Erwärmung zünden könnten, sind in eine Vergussmasse so eingebettet, dass die explosionsfähige Atmosphäre nicht entzündet werden kann. Dies geschieht durch allseitige Umhüllung der Bauteile mit einer gegen physikalische – insbesondere elektrische, thermische und mechanische – sowie chemische Einflüsse resistenten Vergussmasse.

Ex maD = Einsatz in Zone 20, 21, 22Ex mbD = Einsatz in Zone 21, 22

IEC 61241-18 EN 61241-18

21

11 Zündschutzarten

11.3 Zündschutzarten für nicht-elektrische Betriebs- mittel in gasexplosionsgefährdeten Bereichen und in Bereichen mit brennbarem Staub

Nicht-elektrische Geräte sind Geräte, die ihre vorgese-hene Funktion ohne Anwendung elektrischer Energie erfüllen können.

Zündschutzart Bezeich-nung

Beschreibung/Anmerkungen EN


— — EN 13463-1

Schwaden-hemmendeKapselung

fr Durch eine wirksame Abdichtung eines Gehäuses, kann das Eindringen von Ex-Atmosphäre so weit eingeschränkt werden, dass im Inneren keine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann. Druckunterschiede zwi-schen innerer und externer Atmosphäre durch Temperaturänderungen müssen hierbei berücksichtigt werden. Die Anwendung beschränkt sich auf Gerätekategorie 3 (Zone 2 und Zone 22).

EN 13463-2

DruckfesteKapselung

d Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden können, sind in ein Gehäuse eingeschlossen, das bei der Explosion eines explosionsfähigen Gemisches im Innern deren Druck aushält und eine Übertragung der Ex-plosion auf die das Gehäuse umgebende Atmosphäre verhindert.

EN 13463-3

KonstruktiveSicherheit

c An Gerätearten, die bei Normalbetrieb keine Zündquelle enthalten, werden bewährte technische Prinzipien angewandt, sodass das Risiko von mecha-nischen Fehlern, die zum Entstehen von zündfähigen Temperaturenund Funken führen können, auf ein sehr geringes Maß reduziert wird.

EN 13463-5

Zündquellen-überwachung

b Es werden Sensoren in das Gerät eingebaut, damit sich anbahnende gefährliche Bedingungen festgestellt und bereits in einer frühen Phase der Störung, bevor potenzielle Zündquellen wirksam werden, Gegenmaßnah-men eingeleitet. Die angewandten Maßnahmen können automatisch durch direkte Verbindungen zwischen den Sensoren und dem Zündschutzsystem oder manuell durch Abgabe einer Warnung an den Betreiber des Gerätes eingeleitet werden.

EN 13463-6


p Die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre im Inneren eines Gehäu-ses wird dadurch verhindert, dass durch ein Zündschutzgas ein innerer Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre aufrechterhalten wird und dass, wenn notwendig, das Innere des Gehäuses ständig so mit Zündschutzgas versorgt wird, dass die Verdünnung brennbarer Gemische erreicht wird.

EN 13463-7

Flüssigkeits-kapselung

k Durch Eintauchen in eine Schutzflüssigkeit oder durch ständiges Benetzen mit einem Flüssigkeitsfilm einer Schutzflüssigkeit werden Zündquellen unwirksam gemacht.

EN 13463-8

22

11 Zündschutzarten

11.4 Nachweis der Eigensicherheit

Die Zündschutzart Eigensicherheit bezieht sich im Unterschied zu anderen Zünd-schutzarten (z. B. druckfeste Kapselung) nicht nur auf einzelne Betriebsmittel, sondern auf den gesamten Stromkreis, der eigensicher ist. Ein eigensicherer Stromkreis besteht aus mindestens einem elektrischen Betriebsmittel und einem zugehörigen Betriebsmittel.

Bei einem eigensicheren Betriebsmittel (Kennzeichnung z. B. Ex ia) sind sämtliche Stromkreise eigensicher ausgeführt. Diese dürfen je nach ihrer Kategorie direkt in den für sie bestimmten Zonen eingesetzt werden.

Bei zugehörigen Betriebsmitteln sind nicht alle Stromkreise eigensicher. Sie enthalten jedoch mindestens einen eigensicheren Kreis, der in den explosionsgefährdeten Bereich geführt werden darf. Sie sind in der Regel im sicheren Bereich eingesetzt, die Anschlussleitungen reichen jedoch in den Ex-Bereich hinein. Deshalb müssen auch die zugehörigen Betriebsmittel den Kategorien nach ATEX entsprechen. Beispiel: Ein zugehöriges Betriebsmittel, welches mit einem Sensor oder Aktor in der Zone 0 verbunden ist, muss ein Gerät der Kategorie 1 (Kennzeichnung [Ex ia]) sein.

Zur Beurteilung eigensicherer Stromkreise muss vom Betreiber ein Nachweis der Eigensicherheit erbracht werden. Für einen einfachen eigensicheren Stromkreis sind die folgenden Bedingungen zu prüfen:

Die notwendigen Parameter werden den Ex-Bedienungsanleitungen bzw. EG-Baumusterprüfbescheinigungen der einge-setzten Geräte entnommen. Dann werden die elektrischen Daten des eigensicheren Stromkreises (Spannung, Strom, Leistung, Kapazität und Induktivität) überprüft. Liegt eine Systembescheinigung vor, ist die Dimensionierung für das System bereits erfüllt.

Anmerkung: Im Einzelfall sind bei diesem Nachweis weitere Prüfungen erforderlich, z. B. Rückspeisung im Fehlerfall, Be-trachtung konzentrierter Kapazitäten und Induktivitäten.

11.5 Besonderheiten der Zündschutzart Eigensicherheit

Bei der Verwendung und dem Betrieb von Betriebsmitteln in Zündschutzart Eigen-sicherheit sind unter anderem folgende Punkte zu beachten:

Vor der Zusammenschaltung eigensi-cherer Betriebsmittel muss der Nachweis der Eigensicherheit erfolgreich erbracht werden.Bei eigensicheren Betriebsmitteln, die einmal nicht eigensicher gespeist wur-den, ist die Zündschutzart Eigensicher-heit aufgehoben. Die Geräte dürfen dann nicht mehr im Ex-Bereich eingesetzt werden, da hierdurch geräteinterne begrenzende Maßnahmen zerstört sein können. Eine entsprechende Prüfung ist

•

•

Uo ≤ Ui (Uo = maximale Ausgangsspannung, Ui = maximale Eingangsspannung)Io ≤ Ii (Io = maximaler Ausgangsstrom, Ii = maximaler Eingangsstrom)Po ≤ Pi (Po = maximale Ausgangsleistung, Pi = maximale Eingangsleistung,

Po = ¼ Uo × Io bei ohmscher Strombegrenzung, Po = Uo × Io bei elektro-nischer Strombegrenzung)

Co ≥ Cc + Ci (Co = max. äußere Kapazität, Cc = Kabelkapazität, Ci = max. innere Kapazität)

Lo ≥ Lc + Li (Lo = max. äußere Induktivität, Lc = Kabelinduktivität, Li = max. innere Induktivität)

Für den Einsatz in Zone 0 ist die Zusam-menschaltung von mehreren zugehörigen elektrischen Betriebsmitteln nicht zulässig. Besteht der eigensichere Stromkreisen für Anwendungen in Zone 1 und Zone 2 aus mehr als einem zugehörigen Be-triebsmittel, muss durch theoretische Berechnungen oder Prüfungen mit dem Funkenprüfgerät ein Nachweis erfolgen. Dabei ist zu beachten, ob eine Stromaddi-tion vorliegt.

Enthält ein eigensicherer Stromkreis ein Betriebsmittel mit Schutzniveau ib, so entspricht auch der gesamte Stromkreis dem Schutzniveau ib.

nur beim Hersteller möglich. Die gleiche Aussage gilt sinngemäß für zugehörige eigensichere Betriebsmittel, die zur Spei-sung von nicht-eigensicheren Betriebs-mitteln eingesetzt wurden.Arbeiten an eigensicheren Betriebsmit-teln (z. B. Wartung und Instandhaltung) sind nur mit eigensicheren Messmitteln möglich.Die Parametrierung eigensicherer Betriebsmittel ist nur über eigensichere Geräte oder nicht-eigensichere Geräte mit zwischengeschalteter Ex-Trennstufe möglich.

•

•

23

Die Mindestzündenergie ist die kleinst-mögliche Energie, die das zündwilligste Gemisch gerade noch zündet. Diese Stoffeigenschaft muss bei der Auswahl der Betriebsmittel berücksichtigt werden. Bei den Stäuben wird der gemessene Wert der Mindestzündenergie angegeben. Bei Gasen wird eine Einstufung in Explosionsgrup-pen vorgenommen.

Bei elektrischen Betriebsmitteln der Grup-pe I (Bergbau) geht man davon aus, dass nur Methan als brennbares Gas auftritt, jedoch in Verbindung mit Kohlenstaub. Wenn in diesen Bereichen auch andere brennbare Stoffe auftreten können, muss die weitere Unterteilung wie in Gruppe II angewendet werden.

12 Mindestzündenergie und Explosionsgruppen

Für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II (übrige Bereiche), die in eine explosions-fähige Gasatmosphäre eingesetzt werden, erfolgt eine weitere Unterteilung in Explo-sionsgruppen.

Kriterien für die Unterteilung sind die Grenzspaltweite und der Mindest-zündstrom. Grenzspaltweite (MESG = Maximum Experimental Safe Gap) und Mindestzündstrom (MIC = Minimum Ignition Current) werden für verschiedene Gase und Dämpfe unter genau definierten Versuchsbedingungen ermittelt. Die Grenzspaltweite ist die Spaltweite, bei der in einer Prüfapparatur mit 25 mm-Spalt-länge gerade kein Flammendurchschlag des Gemisches mehr stattfindet. Der Mindestzündstrom wird bezogen auf den Mindestzündstrom für Labormethan.

Explosionsgruppe Grenzspaltweite MESG

Mindestzündstromverhältnis MIC(bezogen auf Methan = 1)

Beispielgas

IIA > 0,9 > 0,8 Propan

IIB 0,5 – 0,9 0,45 – 0,8 Ethylen

IIC < 0,5 < 0,45 Wasserstoff, Acetylen

Eine Übersicht über die Grenzspaltweiten und Mindestzündströme für die ver-schiedenen Explosionsgruppen zeigt die folgende Tabelle.

Die Gefährlichkeit der Gase nimmt von Explosionsgruppe IIA nach IIC zu. Entspre-chend steigen die Anforderungen an elek-trische Betriebsmittel für diese Explosions-gruppen. Daher muss auf den elektrischen Betriebsmitteln gegebenenfalls angegeben werden, für welche Explosionsgruppe sie ausgelegt sind. Elektrische Betriebsmittel, die für IIC zugelassen sind, dürfen auch für alle anderen Explosionsgruppen ver-wendet werden.

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In einer explosionsfähigen Atmosphäre kann es durch Betriebsmittel mit hoher Oberflächentemperatur zu einer Wärme-zündung kommen.

Die Zündtemperatur eines brennbaren Gases, Dampfes oder eines brennbaren Staubes ist die niedrigste Temperatur einer erhitzten Oberfläche, an der die Entzün-dung des Gas/Luft- bzw. Dampf/Luft-Gemisches eintritt. Sie stellt praktisch den untersten Temperaturwert dar, bei dem eine heiße Oberfläche die entsprechende explosionsfähige Atmosphäre zünden kann.

13 Zündtemperatur und Temperaturklassen

Explosionsgruppe II – Brennbare Gase und DämpfeBrennbare Gase und Dämpfe werden nach ihrer Entzündbarkeit in Temperaturklassen eingeteilt. Die maximale Oberflächentem-peratur eines elektrischen Betriebsmittels muss stets kleiner sein als die Zündtem-peratur des Gas/Luft- bzw. Dampf/Luft-gemisches, in dem es eingesetzt wird. Die elektrischen Betriebsmittel werden nach ihrer maximalen Oberflächentemperatur (auch unter Fehlerbedingungen) den Tem-peraturklassen zugeordnet. Selbstverständ-lich sind Betriebsmittel, die einer höheren Temperaturklasse entsprechen (z. B. T4) auch für Anwendungen zulässig, bei denen eine niedrigere Temperaturklasse gefordert ist (z. B. T2 oder T3).

Wenn nicht anders angegeben (in Dokumentation und auf Typenschild), sind diese Angaben bezogen auf eine Umgebungstemperatur des elektrischen Betriebsmittels von +40 °C. Die niedrigste Zündtemperatur der explosionsfähigen At-mosphäre muss höher sein als die maxima-le Oberflächentemperatur des elektrischen Betriebsmittels. Die Grenztemperatur des Betriebsmittels darf auch im Fehlerfall nicht überschritten werden.

Temperaturklasse Höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel

Zündtemperatur der brennbaren Stoffe

T1 450 °C > 450 °C

T2 300 °C > 300 °C bis ≤ 450 °C

T3 200 °C > 200 °C bis ≤ 300 °C

T4 135 °C > 135 °C bis ≤ 200 °C

T5 100 °C > 100 °C bis ≤ 135 °C

T6 85 °C > 85 °C bis ≤ 100 °C

Explosionsgruppe IFür elektrische Betriebsmittel der Explosionsgruppe I wird die maximale Oberflächentemperatur generell wie folgt festgelegt:

150 °C bei schichtweiser Kohlestaub-Ablagerung450 °C ohne Kohlestaub-Ablagerung

•

•

Beispiel 1: Die Zündtemperatur von Benzin liegt im Bereich 220 °C … 300 °C. Daher dürfen in dieser Atmosphäre nur elek-trische Betriebsmittel der Temperaturklas-sen T3 … T6 eingesetzt werden.

Beispiel 2: Die Oberflächentemperatur eines elektrischen Betriebsmittels soll im Fehlerfall 150 °C betragen. Somit darf es nur für die Temperaturklassen T1 … T3 eingesetzt werden.

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Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zuordnung brennbarer Gase und Dämpfe in Explosionsgruppen und Temperaturklassen.


Temperatur-klassen

T1(450 °C)

T2(300 °C)

T3(200 °C)

T4(135 °C)

T5(100 °C)

T6(85 °C)

Explosions-gruppe

IIA Aceton(540 °C)

Ammoniak(630 °C)

Benzol(555 °C)

Äthan(515 °C)

Ethylacetat(460 °C)

Essigsäure(485 °C)

Kohlenoxid(605 °C)

Methanol(455 °C)

Propan(470 °C)

Toluol(535 °C)

1,2 Dichlorethan(440 °C)

Cyclohexanon(430 °C)

i-Amylacetat(380 °C)

n-Butan(365 °C)

n-Butylalkohol(340 °C)

Benzin(220 - 300 °C)

Dieselkraftstoff(220 - 300 °C)

Flugzeugkraft-stoff(220 - 300 °C)

Heizöl(220 - 300 °C)

n-Hexan(240 °C)

Acetaldehyd (140 °C)

IIB Stadtgas(560 °C)

Ethylalkohol(425 °C)

Ethylen(425 °C)

Ethylenoxid(440 °C)

Ethylglycol(335 °C)

Schwefel-wasserstoff(270 °C)

Ethylether(180 °C)

IIC Wasserstoff(560 °C)

Acetylen(305 °C)

Schwefel-kohlenstoff(95 °C)

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Explosionsgruppe II – Brennbare StäubeBei brennbaren Stäuben wird keine Eintei-lung in Temperaturklassen vorgenommen. Die Mindestzündtemperatur der Staubwol-ke muss mit der maximlaen Oberflächen-temperatur des Betriebsmittels verglichen werden. Dabei ist ein Sicherheitsfaktor zu berücksichtigen.

Die maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels (Oberfläche = äußere Ober-fläche des Betriebsmittels) darf nicht so hoch sein, dass aufgewirbelter Staub oder auf den Betriebsmitteln abgelagerter Staub gezündet werden kann. Dazu müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

Die Oberflächentemperatur darf 2/3 der Zündtemperatur des jeweiligen Staub/Luft-Gemisches nicht überschreiten.Da Stäube sich aber auch auf den Betriebsmitteln ablagern können, muss zusätzlich die Mindestzündtemperatur der Staubschicht (Glimmtemperatur)

•

•

betrachtet werden. Die Glimmtem-peratur ist die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, auf der sich eine Staubschicht von 5 mm entzün-den kann. Die Oberflächentemperatur eines Betriebsmittels darf die um 75 K verminderte Glimmtemperatur des jeweiligen Staubes nicht überschreiten. Bei Schichtdicken über 5 mm nimmt die Wärmedämmung zu. Dadurch kann sich die Staubschicht bereits bei niedrigeren Temperaturen entzünden und es ist eine weitere Herabsetzung der Oberflächen-temperatur erforderlich. Diese wird nach IEC 61241-14 aus dem Schema in der Abbildung unten ermittelt.

Verminderung der maximal zulässigen Oberflächentemperatur bei zunehmender Schichtdicke der Staubauflage (siehe auch IEC 61241-14)

400

300

200

100

00 10 20 30 40 50

Glimmtemperatur

bei 5 mm Schichtdicke

400 °C ≤ T5 mm

320 °C ≤ T5 mm < 400 °C

250 °C ≤ T5 mm < 320 °C

Max

imal

zul

ässi

ge O

berf

läch

ente

mpe

ratu

r

des

Betr

iebs

mitt

els

in °

C

Schichtdicke in mm

Wenn die Schichtdicke über 50 mm liegt, muss die Glimmtemperatur über Laborver-suche gemessen werden. Dies gilt auch für

Schichtdicken größer als 5 mm, wenn die Glimmtemperatur bei 5 mm Schichtdicke kleiner als 250 °C beträgt. Laborversuche

sind ebenfalls bei kompletter Einschüttung der Betriebsmittel mit brennbarem Staub notwendig.

Maßgeblich ist die niedrigere der aus den beiden Kriterien ermittelten Tempera-turen.Beispiel Braunkohle:Tmax = Glimmtemperatur - 75 K = 225 °C – 75 °C = 150 °CTmax = 2/3 der Zündtemperatur = 2/3 × 380 °C = 254 °CDie Oberfläche des Betriebsmittels darf also eine maximale Temperatur von Tmax = 150 °C erreichen.

•

27

14.1 Auswahlkriterien

In allen Bereichen, in denen explosionsfä-hige Atmosphären vorhanden sein können, sind Geräte und Schutzsysteme entspre-chend den Kategorien gemäß der Richt-linie 94/9/EG (ATEX 95) auszuwählen. Die Verbindung zwischen der Kategorie nach Richtlinie 94/9/EG zur Zone nach Richtlinie 1999/92/EG (ATEX 137) wird in Anhang II der Richtlinie 1999/92/EG hergestellt.

14 Kriterien für die Auswahl von Geräten und Schutzsystemen

Insbesondere sind in diesen Zonen fol-gende Kategorien von Geräten zu verwen-den, sofern sie für Gase, Dämpfe, Nebel und/oder Stäube geeignet sind (siehe auch Tabelle):

in Zone 0 oder Zone 20: Geräte der Kategorie 1,in Zone 1 oder Zone 21: Geräte der Kate-gorie 1 oder der Kategorie 2,in Zone 2 oder Zone 22: Geräte der Kategorie 1, der Kategorie 2 oder der Kategorie 3.

•

•

•

ExplosionsfähigeAtmosphäre

RL 1999/92/EG(ATEX 137)

Explosionsfähige Atmosphäre vorhanden

RL 94/9/EG(ATEX 95)

Zoneneinteilung Geräteanforderung(Kategorie)

Gas Zone 0 ständig, langzeitig, häufig 1G

Zone 1 gelegentlich 2G oder 1G

Zone 2 nicht, selten oder kurzzeitig 3G oder 2G oder 1G

Staub Zone 20 ständig, langzeitig, häufig 1D

Zone 21 gelegentlich 2D oder 1D

Zone 22leitfähiger Staubnicht leitfähiger Staub

nicht, selten oder kurzzeitig2D oder 1D3D oder 2D oder 1D

G = Gase, Dämpfe, Nebel D = Dust (Staub)

14.2 Gerätekategorisierung GD

Die Angabe GD auf einem Gerät (z. B. II 1 GD) bedeutet, dass ein Gerät entweder in explosionsfähigen Gasatmosphären oder in explosionsfähigen Staubatmo-sphären eingesetzt werden darf. GD ist hierbei eine Kurzschriebweise der separat geltenden Kategoriebezeichnungen G und D. Die Kennzeichnung II 1 GD bedeutet zum Beispiel II 1 G oder II 1 D.

Bei Einbau in eine Zonentrennwand sind mit dieser Zulassung Mischungen möglich, wie z. B. Sensorelement in Gas-Ex-Atmo-sphäre, Sensorgehäuse mit Elektronik in Staub-Ex-Atmosphäre. Ein Betriebsmittel mit Zulassung II 1/2 GD darf also bei-

spielsweise in die Trennwand eines Behäl-ters errichtet werden, dessen Inneres als Gas-Ex-Zone 0 und dessen Außenbereich als Staub-Ex-Zone 21 festgelegt wurde.

Ein Einsatz in gemischten explosionsfä-higen Atmosphären (Gas-Ex + Staub-Ex = hybrides Gemisch) ist jedoch mit dieser Zulassung nicht möglich.

Grundsätzlich ist immer eine eindeutige Zonenzuordnung durch den Betreiber erforderlich. Danach richten sich die erforderlichen Kategorien von Betriebsmit-teln. Die Explosionsschutzregeln BGR 104 (Deutschland) sagen hierzu in Abschnitt

E 2.1 aus: „Bestehen bei der Einteilung in Zonen Zweifel, muss sich in dem gesamten explosionsgefährdeten Bereich der Umfang der Schutzmaßnahmen nach der jeweils höchstmöglichen Wahrscheinlichkeit des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre richten. Aus diesem Grunde ist in den Fällen, in denen Stäube mit Gasen, Dämpfen oder Nebeln gemeinsam gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden können (hybride Gemische), die Einteilung des explosionsgefährdeten Bereiches sowohl nach den Zonen 0, 1 und 2 als auch nach den Zonen 20, 21 und 22 in Erwägung zu ziehen.“

28

Ein Hersteller darf Geräte und Schutzsy-steme zur Verwendung in explosionsge-fährdeten Bereichen nur dann in Verkehr bringen, wenn sie einem der von der Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) geforderten Konformitätsbewertungsverfahren unter-zogen wurden.

15 Dokumentation für Hersteller und Betreiber

15.1 EG-Baumusterprüfbescheinigung und Zertifizierung

Für Geräte der Kategorien 1 und M1 ist eine EG-Baumusterprüfung und Zertifi-zierung durch eine benannte Prüfstelle (Notified Body) durchzuführen. Gleiches gilt für elektrische Betriebsmittel und Ver-brennungsmotoren der Kategorien 2 und M2. Für sonstige nichtelektrische Betriebs-mittel dieser Kategorien und für Betriebs-mittel der Kategorie 3 kann der Hersteller die Konformität mit den Anforderungen der Richtlinie in Eigenverantwortung feststellen und dokumentieren.

Für Geräte der Kategorie 3 (geeignet für Zone 2) ist nach ATEX-Richtlinie keine EG-Baumusterprüfbescheinigung vor-gesehen und die Ausstellung auch nicht zulässig. Stattdessen stellt der Hersteller eine EG-Konformitätserklärung aus, in der er die Einhaltung der ATEX-Richtlinie und der für diese Geräte geltenden harmoni-sierten Normen bestätigt.

Die folgende Grafik stellt die Konformitäts-bewertungsverfahren für die Gerätegruppe II in Abhängigkeit von der Gerätekategorie dar.

Geräte der Gruppe II mit potenzieller Zündquelle

Kategorie 1 Kategorie 2 Kategorie 3

EG-Baumusterprüfbescheinigung

Grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen

interne Fertigungskontrolle

Techn. Dokumentation an benannte Stelle

übermitteln

Dokumentationbei Hersteller

elektrischesGerät?

Motor mit innerer Ver-brennung?

ja

ja

nein

nein

Ein nachgestelltes „X“ in der Nummer der EG-Baumusterprüfbescheinigung ist die Kennzeichnung für „Besondere Bedingungen zum sicheren Betrieb“. Ein nachgestelltes „U“ kennzeichnet eine Teilbescheinigung für Produkte, die nicht selbstständig, sondern nur als sicherheits-relevantes Teil von Ex-Geräten eingesetzt werden.

Die EG-Baumusterprüfbescheinigungen von benannten Stellen werden von allen EU-Mitgliedstaaten gegenseitig anerkannt.

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15.2 EG-Konformitätserklärung

Geräte und Systeme dürfen nur in Verkehr gebracht werden, wenn sie mit dem CE-Zeichen gekennzeichnet sind und eine Bedienungsanleitung und eine Konfor-mitätserklärung des Herstellers beigefügt sind. Die CE-Kennzeichnung sowie die schriftliche EG-Konformitätserklärung bestätigen die Übereinstimmung des Produktes mit allen zutreffenden euro-päischen Vorschriften und dem Bewer-tungsverfahren, die in den EG-Richtlinien festgelegt sind.

15.3 Ex-Bedienungsanleitung (Sicher-heitshinweise)

Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95), Anhang II, Abschnitt 1.0.6 a): Zu jedem Gerät oder Schutzsystem muss eine Betriebsanleitung vorhanden sein, die folgende Mindestanga-ben enthält:

gleiche Angaben wie bei der Kennzeich-nung für Geräte oder Schutzsysteme mit Ausnahme der Seriennummer und gege-benenfalls wartungsrelevante Hinweise;Angaben zur oder zum sicheren Inbe-triebnahme, Verwendung, Montage und Demontage, Instandhaltung (Wartung und Störungsbeseitigung), Installation, Rüsten;erforderlichenfalls die Markierung von gefährdeten Bereichen vor Druckentla-stungseinrichtungen;erforderlichenfalls Angaben zur Einar-beitung;

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Angaben, die zweifelsfrei die Entschei-dung ermöglichen, ob die Verwendung eines Geräts (entsprechend seiner ausge-wiesenen Kategorie) oder eines Schutz-systems in dem vorgesehenen Bereich unter den zu erwartenden Bedingungen gefahrlos möglich ist;elektrische Kenngrößen und Drücke, höchste Oberflächentemperaturen sowie andere Grenzwerte;erforderlichenfalls besondere Bedin-gungen für die Verwendung, einschließ-lich der Hinweise auf sachwidrige Verwendung, die erfahrungsgemäß vorkommen kann;erforderlichenfalls die wesentlichen Merkmale der Werkzeuge, die an dem Gerät oder Schutzsystem angebracht werden können.

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•

Der Hersteller ist verpflichtet, jedes elektrische Betriebsmittel so zu fertigen, dass es den Prüfungsunterlagen und Prüfmustern entspricht. Schließlich ist er auch verpflichtet, jedes gefertigte Stück eines explosionsgeschützten elektrischen Betriebsmittels einer Stückprüfung zu un-terziehen und nach bestandener Stückprü-fung entsprechend zu kennzeichnen.

Hinweis: Bei Endress+Hauser Geräten ist die EG-Konformitätserklärung in der Ex-Bedienungsanleitung enthalten.

15 Dokumentation für Hersteller und Betreiber

Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95), Anhang II, Abschnitt 1.0.6 c): Die Betriebsanleitung beinhaltet die für die Inbetriebnahme, Wartung, Inspektion, Überprüfung der Funkti-onsfähigkeit und gegebenenfalls Reparatur des Geräts oder Schutzsystems notwendigen Pläne und Schemata sowie alle zweckdienlichen Angaben insbesondere im Hinblick auf die Sicherheit.

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16.1 Inhalte der ATEX-Kennzeichnung

Zusätzlich zu den üblichen Daten (Herstel-ler, Typ, Seriennummer, elektrische Daten) sind die den Explosionsschutz betreffenden Daten in die Kennzeichnung aufzuneh-men. Auf jedem Gerät ist nach ATEX-Richtlinie 94/9/EG eine Kennzeichnung gemäß den Mindestangaben nach Anhang II Nr. 1.05 sowie die vorgesehenen Kennzeich-nungen der angewandten Norm für die Zündschutzart deutlich und unauslöschbar anzubringen. Demnach muss die Kenn-zeichnung enthalten:

16 Kennzeichnung nach ATEX

Die CE-Kennzeichnung des Gerätes bestätigt die Einhaltung aller für das Gerät geltenden EU-Richtlinien. Beispielswei-se muss eine mit CE gekennzeichnete explosionsgeschützte Leuchte sowohl der Explosionsschutzrichtlinie als auch der EMV-Richtlinie entsprechen. Das CE-Zeichen kann auch mit den Kennnummern mehrerer benannter Stellen versehen sein (z. B. für ATEX und Druckgeräterichtlinie).

Name und Anschrift des HerstellersCE-Kennzeichen (mind. 5 mm hoch) und ggf. Kennnummer der benannten Stelle für die Überwachung der Quali-tätssicherungSerienbezeichnung und TypSerien-Nr. /Fabrikations-Nr.BaujahrExplosionsschutzkennzeichen (Ex-Hexagon)Gerätegruppe und KategorieZündschutzartExplosionsgruppeTemperaturklasseggf. Ergänzungen nach Anwendungs-norm

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LEVELFLEX MOrder Code: FMP40-11K3CRJB21AASer.-No.: 73FFFF01TSTLN= 1200 mm PN 40 bar

16 … 30 V DC 0,8 W2-wire4 ... 20 mA HART

T > 70°Camb

0044

Made in GermanyD-79689 Maulburg

IP68 / NEMA 6P

KEMA 02 ATEX 1109II 1/2 G

IECEx TUN 04.0010Zone 0/1Ex ia IIC T6

XA164F-D

Dat./Insp.: 12/06 250001855-B

16.2 Kennzeichnung explosionsgeschützter elektrischer Betriebsmittel

Kennzeichnungsmerkmal Beispiel

Name oder Kennzeichen des Herstellers Endress+Hauser

Typ-Bezeichnung Levelflex M

Anschrift D-79689 Maulburg

CE-Zeichen mit Nummer der überwachenden Stelle 4 0044

Prüfstelle und Zulassungsnummer KEMA 02 ATEX 11091

Kennzeichnung nach Richtlinie 94/9/EG (ATEX 95) 0 II 1/2 G

Unterscheidungkennzeichen der EU (Ex-Hexagon) 0

Gerätegruppe : I (Schlagwetterschutz), II (Explosionsschutz übrige Bereiche)

II

Gerätekategorie (bei Gerätegruppe II: 1, 2 oder 3) 1/2

Einsatzbereich in explosionsfähiger Atmosphäre(G: Gase, Dämpfe, Nebel, D: Stäube)

G

Explosionsschutzkennzeichnung Ex ia IIC T6

Kennzeichnung nach CENELEC: EEx (bis März 2007, Übergangsfrist) oder Ex (ab Dezember 2004)

Ex

Zündschutzart(en)(ia für eigensichere Geräte, [ia] für zugehörige Betriebsmittel, d, e, m, …)

ia

Explosionsgruppe bei Gasen(Unterteilung IIA, IIB, IIC bei Ex d und Ex i)

IIC

Temperaturklasse bei Gasen (für Gerätegruppe II), maximale Oberflächentemperatur bei Stäuben

T6

Elektrische Daten bezüglich Explosionsschutz U, I, P, C, L

Umgebungstemperatur (wenn anders als -20 °C … +40 °C) -20 °C ≤ Ta ≤ +70°C

Verweis auf zugehörige Ex-Bedienungsanleitung XA 164F-D1 ggf. Ergänzungen nach Anwendungsnormen (z. B. „X“ für besondere Installationsbedingungen, „U“ für Ex-Bauteile)

16 Kennzeichnung nach ATEX

Ex-Hexagon Zulassungs-nummer

Adresse desHersteller

CE-Zeichen mit Nr. der

benannten Stelle für die QS-Über-

wachung

Herstellungs-jahr

Nr. der Ex-Bedienungs-

anleitung

Zündschutzart,Explosions-

gruppe,Temperatur-

klasse

Beispiel für ein Typenschild nach ATEX

Gruppe und Kategorie,

Kennzeichnung G (Gas) oder

D (Staub)

32

17 Kennzeichnungsbeispiele für explosionsgeschützte Betriebsmittel

17.1 Kennzeichnungsbeispiele für gasexplosionsgeschützte Betriebsmittel

II 1/2 G Ex ia IIC T6 Betriebsmittel der Gerätegruppe II, das in die Trennwand zwischen Zone 0 und Zone 1 mon-tierbar ist. Zündschutzart Eigensicherheit, Schutzniveau ia (Zweifehlersicherheit), sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfall), maximale Oberflächentemperatur entsprechend Temperaturklasse T6.

II 2 G Ex d IIC T4 Betriebsmittel der Gerätegruppe II für Zone 1. Zündschutzart druckfeste Kapselung, sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfall), maximale Oberflächentemperatur entsprechend Temperaturklasse T4.

II 2 (1) G Ex d [ia] IIB T4 Betriebsmittel der Gerätegruppe II einsetzbar in Zone 1 in Zündschutzart druckfeste Kapselung. Es enthält zusätzlich eigensichere Stromkreise, die in Zone 0 geführt werden dürfen. Bereitge-stellte Energie (auch im Fehlerfall) entsprechend Explosionsgruppe IIB, maximale Oberflächen-temperatur entsprechend Temperaturklasse T4.

II 3 G Ex nA II T6 Nicht funkendes Betriebsmittel der Gerätegruppe II einsetzbar in Zone 2. Sehr geringe bereitge-stellte Energie (auch im Fehlerfall), maximale Oberflächentemperatur entsprechend Temperatur-klasse T6.

17.2 Kennzeichnungsbeispiele für staubexplosionsgeschützte Betriebsmittel

II 2 D Ex tD A21 IP 65 T 80 °C Betriebsmittel einsetzbar in Bereichen mit brennbaren Stäuben (bis Zone 21). Zündschutzart „Schutz durch Gehäuse“. Nachweis der Staubdichtheit durch Methode A (IP-Schutzart IP 6x). Bei maximaler Umgebungstemperatur kann die Oberflächentemperatur am Gehäuse maximal 80 °C annehmen.

II 1 D Ex iaD 20 T 96 °C Betriebsmittel einsetzbar in Bereichen mit brennbaren Stäuben (bis Zone 20). Zündschutzart „Eigensicherheit“. Bei maximaler Umgebungstemperatur kann die Oberflächentemperatur am Gehäuse maximal 96 °C annehmen.

II 2 D Ex t IIIC T225 °C Db IP65 oderII 2 D Ex tbD IIIC T225 °C IP65

Kennzeichnung nach IEC 60079-31:Betriebsmittel einsetzbar in Bereichen mit brennbaren Stäuben (bis Zone 21). Zündschutzart tD „Schutz durch Gehäuse“, Geräteschutzniveau (EPL) tbD. Einsetzbar für Stäube der Staubgruppe IIIC (leitfähige Stäube). Bei maximaler Umgebungstemperatur kann die Oberflächentemperatur am Gehäuse 225 °C annehmen. Gehäuseschutzart IP65.

II 1/2 GD T 55°C Ex ia IIC T6 Das Betriebsmittel ist für Bereiche mit brennbarem Gas oder brennbarem Staub einsetzbar. Möglichkeiten für Sensor/Gehäuse: 1G/2G, 1D/2D, 1G/2D oder 1D/2G. Bei maximaler Um-gebungstemperatur kann die Oberflächentemperatur am Gehäuse maximal 55 °C annehmen. Zündschutzart Eigensicherheit, Schutzniveau ia (Zweifehlersicherheit). Sehr geringe bereitgestell-te Energie (auch im Fehlerfall), maximale Oberflächentemperatur entsprechend Temperaturklas-se T6.

II (1) GD [Ex ia] IIC Zugehöriges elektrische Betriebsmittel, das nicht im Ex-Bereich einsetzbar ist. Nur ein Teil des Gerätes erfüllt die Kategorieanforderungen und verfügt über eigensichere Stromkreise, die in die Zone 0 oder Zone 20 geführt werden dürfen.

17.3 Kennzeichnungsbeispiele für Betriebsmittel mit Kombizulassung GD

33

17 Kennzeichnungsbeispiele für explosionsgeschützte Betriebsmittel

II 1 G c/k T4 Beispiel für ein nicht-elektrisches Gerät der Gruppe II: Das Gerät ist für den Dauereinsatz in explo-sionsfähigen Atmosphären aus Gas geeignet, weil es zwei unabhängige Zündschutzarten besitzt, von denen eine selbst im Falle von selten auftretenden Störungen wirksam bleibt. Die beiden Zündschutzarten sind konstruktive Sicherheit „c“ mit einer maximalen Oberflächentemperatur von 135 °C (T4) und Flüssigkeitskapselung „k“. Anmerkung: Zu beachten ist der Schrägstrich „/“ zwischen den beiden unabhängigen Zündschutzarten.

II 2 G c k T4 Beispiel für ein Gerät der Gruppe II, Gerätekategorie 2: Dieses Gerät ist für die Verwendung in explosionsfähigen Atmosphären aus Gas geeignet und verwendet zwei Zündschutzarten an unter-schiedlichen Teilen des Gerätes.

II 2 G d IIB T4 Beispiel für ein Gerät der Gruppe II, Gerätekategorie 2 mit druckfester Kapselung für explosionsge-fährdete Bereiche, für Gase der Gruppe IIB, mit einer maximalen Oberflächentemperaturklasse T4.

II 3 G T4 Beispiel für ein Gerät der Gruppe II, Gerätekategorie 3, für explosionsfähige Gasatmosphären, mit einer maximalen Oberflächentemperaturklasse T4, ohne jede Zündschutzart.

II 2 D c 110 °C Beispiel für ein Gerät der Gruppe II, Gerätekategorie 2 für explosionsfähige Staubatmosphären mit Zündschutzart „konstruktive Sicherheit“ und einer maximalen Oberflächentemperatur von 110 °C.

II 2 GD c 230 °C Beispiel für die Kennzeichnung für Gas- und Staubatmosphären

II 2 G d T3 / 1 G c T2 Beispiel für die Kennzeichnung eines Gerätes mit zwei Kategorien für z. B. unterschiedliche Teile des Gerätes

17.4 Kennzeichnungsbeispiele für nicht-elektrische Betriebsmittel

17.5 X-Kennzeichnung

Das Symbol „X“ wird als Ergänzung hinter der Bescheinigungsnummer benutzt, um auf besondere Installationsbedingungen für die sichere Anwendung explosions-geschützter Betriebsmittel hinzuweisen. Beispiel: PTB 98 ATEX 2215 X

Die Ex-Bedienungsanleitung muss in die-sem Fall genügend Information enthalten, damit der Anwender die Eignung des Betriebsmittels für seine spezielle Anwen-dung beurteilen kann.

Auswahl einiger Kriterien für die Vergabe eines „X“:Elektrostatische Aufladung der Isolation ist zu vermeiden (Zone 0)Elektrostatische Aufladung des Gehäuses ist zu vermeiden (Zone 1)Beständigkeit der mediumsberührenden Dichtungen ist sicherzustellenBeständigkeit der verwendeten Werkstoffe ist sicherzustellen (z. B. Kunststoffe)Schlag- und Reibfunken vermeidenUmgebungstemperaturbereich beachten

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Anmerkung: In einigen Normen zum Explosionsschutz wird für bestimmte Sicherheitseigenschaften ein „X“ hinter der Nummer der EG-Baumusterprüfbescheini-gung gefordert, obwohl andere Sicherheits-eigenschaften, für die kein „X“ gefordert ist, nicht weniger wichtig sind.

34

Die Abbildung unten zeigt am Beispiel „Lagerung brennbarer Flüssigkeiten“ eine mögliche Zoneneinteilung und die sich hieraus ergebende Auswahl elektrischer Betriebsmittel (hier in Zündschutzart Eigensicherheit).

18 Installationsbeispiele

Installationsbeispiele für elektrische Betriebsmittel in Zündschutzart „Eigensicherheit“

Zone 1

Zone 2

Nicht-Ex-Bereich

Ex-Bereich

II (1) G [Ex ia] IIC

Lagerungbrennbarer

FlüssigkeitenII 2 G Ex ia IIC T6

II 1/2 G Ex ia IIC T6


Prozess-anschluss als 1/2 G

Schnittstelle


ZugehörigesBetriebsmittel

(enthält eigensicherenStromkreis)

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Beispiele für die Zoneneinteilung

Zone 0Zur Zone 0 gehören hauptsächlich die Bereiche innerhalb geschlossener Behälter, Rohrleitungen und Apparaturen, in denen sich brennbare Flüssigkeiten befinden. Der explosionsgefährdete Bereich liegt dabei oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, nicht in-nerhalb der Flüssigkeit. Die meisten Gase brennbarer Flüssigkeiten sind schwerer als Luft und breiten sich ähnlich wie Flüssig-keiten aus. Vertiefungen wie Gruben oder ein Pumpensumpf können diese explosions-fähigen Gase über längere Zeiträume beherbergen, so dass auch hier mit einer Zone 0 gerechnet werden muss.

Zone 1In Zone 1 werden brennbare oder explo-sionsfähige Stoffe hergestellt, verarbeitet oder gelagert. Dazu zählen die Umgebung von Beschickungsöffnungen und der nähere Bereich von Füll- und Entleerungs-einrichtungen, der nähere Bereich um zerbrechliche Apparaturen, Leitungen und um nicht ausreichend dichtende Stopfbuchsen an Pumpen und Schiebern. Es ist wahrscheinlich, dass während des normalen Betriebes eine zündfähige Konzentration auftritt. Zündquellen, die bei normalem, störungsfreiem Betrieb auftreten und solche, die üblicherweise bei Betriebsstörungen auftreten, müssen explosionssicher ausgeführt sein.

Zone 2Zur Zone 2 zählen weitere Bereiche um die Zonen 0 und 1, sowie Bereiche um Flanschverbindungen bei Rohrleitungen in geschlossenen Räumen. Außerdem kom-men die Bereiche in Frage, in denen durch natürliche oder technische Lüftung die untere Explosionsgrenze nur in Aus-nahmefällen erreicht wird, wie in der Umgebung von Anlagen im Freien. In Zone 2 werden brennbare oder explosions-fähige Stoffe hergestellt oder gelagert. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine zündfähige Konzentration auftritt, ist selten und dann auch nur für kurze Zeit gegeben.

Zone 20Zone 20 ist im Allgemeinen nur im Inneren von Behältern, Rohrleitungen, Apparaturen usw. festzulegen. Typische Beispiele sind Fülltrichter, Silos, Zyklone (Fliehkraftabscheider) und Filter, Staub-transportsysteme, Mischer, Mühlen, Trockner, Absackeinrichtungen.

Zone 21In Zone 21 werden unter Anderem folgen-de Bereiche eingeteilt: Bereiche in der unmittelbaren Umgebung von Staubent-nahme- und Füllstationen, Innenbereich inertisierter Apparaturen und Anlagen, sowie Bereiche, in denen Staubablagerun-gen auftreten und die bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Konzentration von brennbarem Staub im Gemisch mit Luft bilden können.

Zone 22In Zone 22 können unter Anderem Be-reiche eingeteilt werden in der Umgebung von Staub enthaltenden Anlagen, wenn Staub aus Undichtheiten austreten kann und sich Staubablagerungen in gefahrdro-hender Menge bilden können.

18 Installationsbeispiele

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Die umfassende Umgestaltung der Grund-norm zum Explosionsschutz IEC 60079-0 ist in vollem Gange. Sie soll künftig für alle explosionsgeschützten Betriebsmittel (Gasexplosionsschutz, Staubexplosions-schutz, Bergbau, alle Zonen) gelten und beinhaltet die weitestgehende Vereinheitli-chung von allgemeingültigen Festlegungen (z. B. Anforderungen an Gehäuse).

Bereits im Titel der neuen Normenaus-gabe wird der erweiterte Geltungsbereich ersichtlich. Aus dem alten Titel: „Electri-cal Apparatus for explosive atmospheres“ verschwand das Wort „Gas“, was auf den allgemeinen Geltungsbereich, der jetzt auch den Staubexplosionsschutz umfasst, hinweist. Mit dieser Normenausgabe soll die über die Jahre entstandene Uneinheit-lichkeit der Begriffswelt des Explosions-schutzes elektrischer Betriebsmittel beseitigt werden.

19 Neue IEC-Normung zum Explosionsschutz und die Auswirkungen auf die „ATEX-Welt“

Neu in die Begriffsdefinitionen aufgenom-men wurden die Beschreibungen der Equipment Protection Levels (EPL). Die Einführung der Equipment Protection Levels (deutsch: Geräteschutzniveaus) ist angelehnt an die in den ATEX-Richt-linien definierten Gerätekategorien 1, 2 und 3 als Gegenstück zu den drei Zonen. Unter einem EPL wird das Schutzniveau eines Gerätes verstanden, das von dem festgestellten Risiko der Bildung von Zündquellen und den unterschiedlichen Bedingungen unter explosionsfähigen Gas- und Staubatmosphären über Tage sowie in untertägigen Bergwerken abhängt.

Gegenüberstellung Kategorien nach ATEX und EPL nach IEC 60079-0

Explosionsgefährdeter Bereich Gerätegruppe/Kategorie nachRichtlinie 94/9/EG (ATEX 95)

Gerätegruppe und EPL nachIEC 60079-0

Zone 0 II 1 G II Ga

Zone 1 II 2 G II Gb

Zone 2 II 3 G II Gc

Zone 20 II 1 D III Da

Zone 21 II 2 D III Db

Zone 22 II 3 D III Dc

Bergbau (sehr hohe Sicherheit) I M 1 I Ma

Bergbau (hohe Sicherheit) I M 2 I Mb

37

Alle allgemeingültigen, d. h. nicht zünd-schutzartspezifischen Anforderungen des Staubexplosionsschutzes aus IEC 61241-0 wurden in die neue Ausgabe der Norm IEC 60079-0 aufgenommen. Die bisherige Einteilung in die Gruppen I: Elektrische Betriebsmittel für schlagwettergefährdete Grubenbaue und Gruppe II: Elektrische Betriebsmittel für alle explosionsgefähr-deten Bereiche außer schlagwetterge-fährdeten Grubenbauen wurde verändert (Gruppe II nur noch Gasexplosionsschutz) und ergänzt (neue Gruppe III für Staubex-plosionsschutz).

Gruppeneinteilung nach IEC 60079-0 (Gruppe II geändert, Gruppe III neu)Gruppe I: Elektrische Betriebsmittel für grubengasgefährdete BereicheGruppe II: Elektrische Betriebsmittel für andere durch Gase explosionsgefährdete BereicheGruppe III: Elektrische Betriebsmittel für andere durch Stäube explosionsgefährdete Bereiche (IIIA: Flusen, IIIB: Nicht-leitfähiger Staub, IIIC: Leitfähiger Staub)

Weitere umfassende Änderungen betreffen die Kennzeichnung: In der folgenden Tabelle sind einige Kennzeichnungsbeispiele für explosionsgeschützte Betriebsmittel angegeben. Hier sind sowohl die Kennzeichnungsanforderungen nach ATEX-Richtlinie 94/9/EG als auch nach IEC 60079 (Equipment Protection Levels – EPL) berücksichtigt.

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Kennzeichnungsbeispiele ATEX + IEC

II 2 G Ex d [ib] IIC T4 Gb Gerät für Zone 1 mit Ausgang Ex ib

II 2 (1) G Ex d [ia Ga] IIC T4 Gb Gerät für Zone 1 mit Ausgang Ex ia

II (1) G [Ex ia Ga] IIC Zugehöriges Betriebsmittel

II 1 D Ex maD 20 IIIC T120°C Da Gerät für Zone 20

II 1/2 G Ex ia/d IIC T6 Ga/Gb Gerät für Trennwand Zone 0/Zone 1

I M2 Ex e mb I Mb Gerät für Steinkohlebergbau

19 Neue IEC-Normung zum Explosionsschutz und die Auswirkungen auf die „ATEX-Welt“

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39

Richtlinien 94/9/EG (ATEX 95) und 1999/92/EG (ATEX 137):Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsge-fährdeten BereichenRichtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheits-schutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können

Leitlinien zu ATEX 95, Leitfaden zu ATEX 137:Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie 94/9/EG des Rates vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsystemen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsge-fährdeten BereichenNicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG über Mindestvorschriften zur Ver-besserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können

Berufsgenossenschaftliche Regeln (Deutschland):BGR 104: Explosionsschutz-Regeln – Regeln für das Vermeiden der Gefahren durch explosionsfähige Atmosphäre mit Beispielsammlung (wird ständig aktu-alisiert), Herausgeber: Fachverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Fachausschuss „Chemie“ der BGZBGR 132: Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen, Herausgeber: Fachverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Fachaus-schuss „Chemie“ der BGZ

Als Grundlagenwerke für Theorie und Praxis des Explosionsschutzes können beispielsweise empfohlen werden:

Dyrba, Dr. Berthold: „Lexikon Explosionsschutz“, 2005Pester, Johannes: „Explosionsschutz elektrischer Anlagen – Fragen und Antwor-ten“, 2. aktualisierte und erweiterte Auflage 2005Dyrba, Dr. Berthold: „Kompendium Explosionsschutz – Sammlung der rele-vanten Vorschriften zum Explosionsschutz mit 130 Fragen und Antworten für die Praxis“, 2005Lüttgens, Günter u. a: „Statische Elektrizität – begreifen – beherrschen – an-wenden“, 5. neu bearbeitete Auflage 2005Steen, Henrikus: „Handbuch des Explosionsschutzes“, 2000

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20 Richtlinien, Regelwerke und Literatur zum Explosionsschutz

Deutschland

Endress+HauserMesstechnikGmbH+Co. KGColmarer Straße 6

79576 Weil am RheinFax 0800 EHFAXENFax 0800 343 29 36www.de.endress.com

VertriebBeratungInformationAuftragBestellung

Tel. 0800 EHVERTRIEBTel. 0800 348 37 [email protected]

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ServiceHelp-DeskFeldserviceErsatzteile/ReparaturKalibrierung

Tel. 0800 EHSERVICETel. 0800 347 37 [email protected]

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Österreich

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Schweiz

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