Wie und wo treten Explosionsgefährdungen auf?

In zahlreichen Industrien wie der chemischen und petrochemischen Industrie, der Öl- und Gasförderindustrie, in Landwirtschaft, Holzverarbeitung, in Kraftwerken, im Bergbau, in der Lebensmittelindustrie und vielen anderen Industrien kann es während des Prozessablaufs, beim Transport oder bei der Lagerung durch die Entwicklung von gefährlichen Gasen, Dämpfen, Nebel oder Staub zu explosionsfähigen Gemischen kommen. Damit es zu einer Explosion kommt, müssen noch zwei weitere Voraussetzungen eintreffen: Das explosionsfähige Gemisch muss in ausreichender Menge mit Sauerstoff in der Luft vermischt werden, dann bedarf es nur noch einer Zündquelle wie einem Funken oder einer heißen Oberfläche, um eine Explosion auszulösen.

Entsprechend unterscheidet man beim Explosionsschutz 3 verschiedene Kategorien. Unter primärem Explosionsschutz versteht man die Vermeidung des Auftretens einer explosionsfähigen Atmosphäre. Sekundärer Explosionsschutz besteht dagegen aus der Vermeidung der Entzündung eines explosionsfähigen Gemischs, z.B. durch die Beseitigung potenzieller Zündquellen. Unter dem tertiären Explosionsschutz versteht man die Verwendung einer flammensicheren Kapselung der Zündquelle, um die Umgebung gegen mögliche Auswirkungen einer inneren Explosion zu schützen.

Druckluftprodukte eignen sich sehr gut für explosionsgefährdete Bereiche, denn Druckluft erzeugt (im Gegensatz zu Elektrogeräten) keine Funken. Hochwertige Produktkomponenten und Gehäuse verhindern darüber hinaus Stromschläge und Korrosion.

Wie ist der Explosionsschutz in Europa und USA geregelt?

In Europa und USA haben sich im Zeitablauf grundsätzlich ähnliche Regelungen zum Explosionsschutz etabliert, die aber im Detail voneinander abweichen. Folgende Regelwerke sind in den jeweiligen Regionen für den Explosionsschutz zuständig:

Europa USA
ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG NEC 500
ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG NEC 505
Europäische harmonisierte Normen zur ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG UL-Standards (Underwriter Laboratories)
NEMA Standard Publication 250 Enclosures for electrical equipment

In den genannten Regelwerken sind folgende Vorgaben festgelegt:

  • Explosionszonen
  • Explosionsgruppen
  • Temperaturklassen
  • Schutzarten durch Gehäuse

Explosionszonen

ATEX ist die Abkürzung der französischen Bezeichnung „ATmosphères EXplosibles“ (explosionsfähige Atmosphären), womit im Allgemeinen die beiden ATEX-Richtlinien der Europäischen Union zur Überprüfung von explosionsfähigen Atmosphären bezeichnet werden.

In Europa sind Gas- und Staubatmosphären jeweils in 3 Zonen eingeteilt, je nachdem wie erwartbar, in welcher Frequenz und für welche Dauer explosionsfähige Atmosphären auftreten:

Gas Zone 0 und Staub Zone 20 (explosionsfähige Atmosphären treten ständig, langzeitig oder häufig auf)

Gas Zone 1 und Staub Zone 21 (explosionsfähige Atmosphären treten gelegentlich im Normalbetrieb auf)

Gas Zone 2 und Staub Zone 22 (explosionsfähige Atmosphären treten im Normalbetrieb eher unerwartet auf und nur kurzfristig)

Explosionsgruppen

In sogenannten Ex Gruppen wird darüber hinaus die Gefährlichkeit/Brennbarkeit der Atmosphären eingeteilt:

Gasgruppen:

Gruppe I: Für Gruben, die anfällig für Methan sind (jeweils mit Untergruppe A, B oder C für die ansteigende Gefährlichkeit der Atmosphären)

Gruppe II: Für Gase an anderen Orten als Gruben sind (jeweils mit ansteigender Untergruppe A, B oder C für die ansteigende Gefährlichkeit der Atmosphären)

Staubgruppen:

Gruppe III: Für Staub an anderen Orten als im Bergbau (jeweils mit ansteigender Untergruppe A, B oder C für die ansteigende Brennbarkeit und Leitfähigkeit der Stäube)

In den USA wird für Explosionszonen und -gruppen eine andere Einteilung verwendet. Statt zwischen Gas- und Staubatmosphären wird in 2 Klassen unterschieden, Class 1 und 2. Verschiedene Gase werden zusätzlich in 4 Unterkategorien (A, B, C, D) eingeteilt, Stäube in die 3 Unterkategorien (E, F, G). Je nach Häufigkeit des Auftretens der explosionsfähigen Atmosphären erfolgt dort auch noch eine Einteilung in Division 1 (> 10 Stunden/Jahr) oder 2 (< 10 Stunden/Jahr).

Temperaturklassen

Temperaturklassen werden sowohl in Europa als auch in Nordamerika verwendet um die maximal zulässige Oberflächentemperatur eines Betriebsmittels festzulegen. Die Einteilung erfolgt je nach Zündtemperaturbereich des jeweiligen Gemisches.

Temperaturklassen T1 T2 T3 T4 T5 T6
Max. zulässige Oberflächentemperatur 450°C 300°C 200°C 135°C 100°C 85°C
Zündtemperaturbereich des Gemisches >450°C 300-450°C 200-300°C 135-200°C 100-135°C 85-100°C

Schutzarten durch Gehäuse

Auch für elektrische Gehäuse gelten in ATEX- und ex-geschützten Umgebungen bestimmte Vorgaben, um sie in der Anwendung sicher zu machen.

In Europa wird hierfür eine IP-Einstufung (Ingress Protection) vergeben, die in der EN 60529 geregelt ist. Sie berücksichtigt den Schutz von Gehäusen gegen das Eindringen von festen Fremdkörpern und Wasser ebenso wie einen Berührungsschutz der spannungsführenden Teile.

In Nordamerika werden Gehäuse hingegen nach dem NEMA-Standard (National Electrical Manufacturers Association) eingestuft, der zusätzlich zu den europäischen Schutzarten noch Besonderheiten wie Korrosion und Konstruktionsdetails mit einbezieht.

Die beiden Bewertungsstandards lassen sich daher nur begrenzt vergleichen, hier einige gebräuchliche Einstufungen:

NEMA 3S / IP54: Schutz gegen viel Staub und gegen Spritzwasser aus allen Richtungen.

NEMA 4X / IP66: Vollständiger Schutz gegen das Eindringen von Staub und starkem Strahlwasser.

NEMA 7: Eindämmung einer internen Explosion, ohne eine Gefahr zu verursachen. Vorgesehen für den Einsatz in ATEX Zone 0 und Zone 1  (bzw. Class 1 Division 1 ).

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