Grundlagen Explosionsschutz

Um eine Explosion abzuwenden, müssen Schutzmaßnahmen getroffen werden. Vorrangig ist die Vermeidung von explosionsfähiger Atmosphäre (primärer Explosionsschutz). Deshalb sollte geprüft werden, ob der brennbare Stoff durch einen nicht-brennbaren Stoff ersetzt werden kann, von dem keine Explosionsgefahr ausgeht. Des Weiteren kommen häufig Lüftungsmaßnahmen zum Einsatz, die den Anteil des brennbaren Stoffes in der Luft reduzieren. Durch das Belüften eines Raumes kann die Konzentration der brennbaren Stoffe erheblich gesenkt werden. Weiterhin kann über eine Verhinderung des explosionsfähigen Atmosphäre in den Prozessen nachgedacht werden. Durch die Zugabe von Interstoffen wie Stickstoff oder Kohlendioxid erreichen Sie die Verringerung der Sauerstoffkonzentration im Prozess, so dass die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre nicht möglich ist, da der Sauerstoff verdrängt wird.

Wenn Explosionsgefahren durch den primären Explosionsschutz nicht oder nur teilweise auszuschließen sind, müssen Sie Vorkehrungen ergreifen, die eine Zündung verhindern. Folglich dürfen keine wirksamen Zündquellen entstehen. Die dafür notwenigen Maßnahmen nennt man sekundären Explosionsschutz.

In manchen Fällen ist aber auch dies nicht zuverlässig umsetzbar, da gewisse Zündquellen nicht auszuschließen sind. In diesen Fällen sind Maßnahmen zu ergreifen, die die gefährliche Auswirkungen einer Explosion begrenzen und auf ein unbedenkliches Maß reduzieren. Zum sogenannten „tertiären“ oder „konstruktiven“ Explosionsschutz gehören explosionsdruckfeste Bauweisen, Explosionsdruckentlastungen, Explosionsunterdrückungen oder Explosionssperren.

In explosionsgefährdeten Bereichen kann die Häufigkeit und Dauer des Auftretens der explosionsfähigen Atmosphäre variieren, weshalb man diese Bereiche in Zonen einteilt. Diese Zoneneinteilung spiegelt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre wider. Das erleichtert Ihnen die Auswahl entsprechender Geräte sowie die Gestaltung von sachgerechten elektrischen Installationen.

Je nach Wahrscheinlichkeit des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre werden unterschiedliche Sicherheitsanforderungen an die verwendeten Geräte gestellt. Geräte, welche in der Zone 0 bzw. 20 eingesetzt werden, müssen der Gerätekategorie 1G bzw. 1D entsprechen und das Geräteschutzniveau (EPL) Ga bzw. Da aufweisen. Geräte der Kategorie 2G bzw. 2D und mit dem EPL Gb bzw. Db dürfen in den Zonen 1 bzw. 21 zum Einsatz kommen.  Und Geräte der Gerätekategorie 3G bzw. 3D und mit EPL Gc bzw. Dc, eignen sich für die Zone 2 bzw. 22.

Zudem werden Geräte in Gruppen eingeteilt – je nachdem für welche Stoffe sie geeignet sind:

• Gruppe II
  Geräte für gasexplosionsgefährdete Bereiche
  Diese werden entsprechend den Eigenschaften der explosionsfähigen Atmosphäre, für die sie bestimmt sind, weiter unterteilt in IIA (typisches Gas Propan), IIB (typisches Gas Ethylen) und IIC (typisches Gas Wasserstoff).
• Gruppe III
  Geräte für staubexplosionsgefährdete Bereiche
  Entsprechend der Art des Staubes werden die Geräte in die Gruppen IIIA (brennbare Fasern und Flusen), IIIB (nicht leitfähige Stäube) und IIIC (leitfähige Stäube) eingeteilt.

Des Weiteren dürfen Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen nur betrieben werden, wenn deren maximale Oberflächentemperatur unterhalb der Zündtemperatur des umgebenden explosionsfähigen Gemisches liegen. Gase werden hierzu in die Temperaturklassen T1 bis T6 eingeteilt. Dabei ist auch die maximal zulässige Umgebungstemperatur zu beachten, da diese ebenfalls Einfluss auf die Gerätetemperatur hat.

Bei brennbaren Stäuben wird keine Einteilung in Temperaturklassen vorgenommen. Die Zündtemperatur der Staubwolke muss mit der maximalen zulässigen Oberflächentemperatur des Gerätes verglichen werden. Da sich Stäube aber auch auf Geräten ablagern können, ist zusätzlich die Zündtemperatur der Staubschicht zu betrachten.

In explosionsgefährdeten Bereichen dürfen Sie nur explosionsgeschützte Geräte verwenden. Diese können in verschiedenen Zündschutzarten ausgeführt werden. Zündschutzarten sind Techniken, die verhindern, dass ein Gerät zur Zündquelle in explosionsgefährdeten Bereichen wird. Elektrische explosionsgeschützte Geräte können entsprechend der Normenreiche IEC 60079 in verschiedenen Zündschutzarten ausgeführt werden:

• Erhöhte Sicherheit „e“
  Das Entstehen von Funken, Lichtbögen oder unzulässigen Temperaturen, die als Zündquelle wirken können, wird durch konstruktive Maßnahmen mit einem erhöhten Grad an Sicherheit verhindert.
• Druckfeste Kapselung „d“
  Bei dieser Zündschutzart wird die Ausbreitung einer Explosion durch die Gehäusekonstruktion verhindert. Eine im Inneren des Gehäuses stattfindende Explosion ist nicht in der Lage, die umgebende explosionsfähige Atmosphäre zu zünden.
• Überdruckkapselung „p“
  Die Zündschutzart Überdruckkapselung beschreibt die Methode, bei der das Eindringen von explosionsfähiger Atmosphäre in das Gehäuse durch Überdruck verhindert wird.
• Eigensicherheit „i“
  Die im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzten Geräte enthalten nur eigensichere Stromkreise. Ein Stromkreis ist eigensicher, wenn kein Funke und kein thermischer Effekt, die unter festgelegten Prüfungsbedingungen auftreten, die Zündung einer bestimmten explosionsfähigen Atmosphäre verursachen kann.
• Flüssigkeitskapselung „o“
  Elektrische Geräte oder Teile von elektrischen Geräten sind derart in eine Schutzflüssigkeit eingetaucht, dass eine explosionsfähige Atmosphäre außerhalb der Kapselung nicht gezündet werden kann.
• Sandkapselung „q“
  Die Geräte sind mit feinkörnigem Füllgut gefüllt. Dadurch werden mögliche Zündquellen wie Lichtbögen oder erhöhte Temperaturen im Gehäuse eingeschlossen.
• Vergusskapselung „m“
  Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden können, werden so in Vergussmasse eingebettet, dass die explosionsfähige Atmosphäre nicht gezündet werden kann.
• Zündschutzart „n“
  Bei dieser Zündschutzart sind elektrische Geräte nicht in der Lage, eine umgebende explosionsfähige Atmosphäre zu zünden. Sie lässt sich als eine verbesserte Industriequalität beschreiben, die für den Normalbetrieb und unter definierten Betriebsbedingungen ausgelegt ist.
• Optische Strahlung „op“
  Durch technische Maßnahmen wird vermieden, dass eine optische Strahlung eine explosionsfähige Atmosphäre entzündet.
• Schutz durch Gehäuse „t“
  Diese Zündschutzart ist eine spezielle Zündschutzart für staubexplosionsgefährdete Bereiche. Durch die Dichtheit der Gehäuse wird das Eindringen von Staub verhindert oder auf ein ungefährliches Maß beschränkt. Somit können zündfähige Geräte in das Gehäuse eingebaut werden. Die Temperatur am Gehäuse darf die umgebende Atmosphäre nicht entzünden.

Welche Zündschutzart Hersteller bei elektrischen Geräten anwenden, hängt im Wesentlichen von der Art und der Funktion der Geräte ab.