In vielen industriellen Produktionsprozessen entstehen Stäube, Pulver oder andere Saugmedien, die brennbar beziehungsweise explosionsfähig sein können. Dazu gehören beispielsweise Metallstäube, Kunststoffstäube, Mehl, Zucker, Holzstaub, Aluminium- oder Magnesiumstäube sowie verschiedene chemische und pharmazeutische Pulver.
Wer solche Saugmedien aufnehmen möchte, steht schnell vor einer wichtigen Frage: Welcher Industriesauger ist für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet?
Ein herkömmlicher Industriesauger ist hier nicht automatisch die richtige Wahl. Elektrische Komponenten, heiße Oberflächen, statische Aufladung oder mechanisch erzeugte Funken können unter bestimmten Bedingungen zu möglichen Zündquellen werden.
Genau hier kommen ATEX-Industriesauger ins Spiel. Sie sind für Anwendungen konzipiert, bei denen besondere Anforderungen an den Explosionsschutz bestehen.
Delfin entwickelt ATEX-zertifizierte Industriesauger für unterschiedliche explosionsgefährdete Bereiche und Anwendungen. Welche Ausführung benötigt wird, hängt unter anderem von der ATEX-Zone, dem Saugmedium, den Eigenschaften des Staubes und den konkreten Einsatzbedingungen ab.
Was bedeutet ATEX? Normen und Zertifizierungen
ATEX steht für „ATmosphères EXplosibles“ und bezeichnet den europäischen Rechtsrahmen für Geräte und Schutzsysteme, die für die bestimmungsgemäße Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen sind.
Für Geräte ist insbesondere die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU relevant. Sie regelt unter anderem Anforderungen an Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen.
Davon zu unterscheiden ist die sogenannte ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG, die sich unter anderem mit dem Schutz von Arbeitnehmern befasst und die Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche in Zonen beschreibt.
Weitere Normen und Zertifizierungen:
- EN 17348:2022: Anforderungen an Konstruktion, Bau, Prüfung und Kennzeichnung handgeführter, tragbarer und mobiler Industriesauger sowie zugehöriger Systeme für potenziell explosionsgefährdete Bereiche.
- EN IEC 62784:2018: Ergänzende Anforderungen an mobile Industriesauger für explosionsgefährdete Staubatmosphären. Alle mobilen Delfin-Lösungen für Zone 22 entsprechen dieser Norm.
- IEC 60335-2-69 (ACD): Sicherheitsanforderungen für Industriesauger, die brennbare Stäube in nicht klassifizierten, also nicht als ATEX-Zone ausgewiesenen Bereichen aufnehmen.
- ISO 29463 und EN 1822: Prüfverfahren und Klassifizierung von HEPA- und ULPA-Filtern einschließlich der Effizienzbestimmung am MPPS.
- IECEx: Internationales Zertifizierungssystem für Geräte und Komponenten, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden.
Für die Auswahl eines ATEX-Industriesaugers ist deshalb zunächst entscheidend, welche explosionsgefährdete Zone am Einsatzort vorliegt.
Warum können Stäube explosionsfähig sein?
Nicht jeder Staub ist automatisch explosionsfähig. Bestimmte brennbare Stäube können jedoch zusammen mit Luft eine explosionsfähige Atmosphäre bilden.
Dazu können beispielsweise Stäube aus folgenden Materialien gehören:
• Aluminium
• Magnesium
• Holz
• Kunststoff
• Mehl
• Zucker
• Kohle
• bestimmte Chemikalien
• pharmazeutische Wirkstoffe
• organische Pulver
Eine besondere Gefahr besteht nicht nur bei schwebendem Staub. Auch Staubablagerungen, Schichten und Aufhäufungen müssen berücksichtigt werden. Brennbarer Staub kann auf Oberflächen liegen, bei einer Störung aufgewirbelt werden und dadurch wiederum eine explosionsfähige Atmosphäre erzeugen.
Deshalb gehört eine geeignete Reinigung mit einem dafür ausgelegten Industriesauger zu den wichtigen Maßnahmen im Umgang mit brennbaren Stäuben.
Welche Staubparameter sind für die Auswahl wichtig?
Die Brennbarkeit eines Staubes lässt sich nicht allein aus seiner Bezeichnung ableiten. Eine mittlere Partikelgröße unter 500 Mikrometern gilt als allgemeiner Richtwert für brennbare Prozessstäube. Für die technische Auslegung sind jedoch die tatsächlich ermittelten Stoffdaten entscheidend. Zu den wichtigsten Explosionsparametern gehören:
• Pmax: maximaler Explosionsdruck in bar
• Kst: Deflagrationskonstante in bar m/s
• St: Explosionsklasse des Staubes
• MIE: Mindestzündenergie in mJ
• MIT: Mindestzündtemperatur der Staubwolke in °C
• LIT: Zündtemperatur einer 5 mm dicken Staubschicht in °C
• LEL: untere Explosionsgrenze in g/m³
Anhand dieser Werte lassen sich Saugeinheit, Filtereinheit und gegebenenfalls Rohrleitung sowie erforderliche Präventions-, Schutz-, Isolations- oder Druckentlastungssysteme an die Anwendung anpassen.
Was sind ATEX-Zonen?
Explosionsgefährdete Bereiche werden abhängig davon, wie häufig und wie lange eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann, in unterschiedliche Zonen eingeteilt.
Dabei wird zwischen verschiedenen Arten explosionsfähiger Atmosphären unterschieden:
• Gase, Dämpfe und Nebel: Zonen 0, 1 und 2
• Brennbare Stäube: Zonen 20, 21 und 22
Die Zoneneinteilung ist eine wichtige Grundlage für die Auswahl geeigneter Geräte und damit auch für die Auswahl eines passenden ATEX-Industriesaugers.
ATEX-Zonen für Gase, Dämpfe und Nebel
In Zone 0 ist eine explosionsfähige Atmosphäre aus einem Gemisch von Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden. Ein Beispiel können Bereiche innerhalb von Behältern oder Tanks sein, in denen sich dauerhaft eine entsprechende Atmosphäre befinden kann. Für Geräte in Zone 0 gelten besonders hohe Anforderungen. Grundsätzlich sind hierfür Geräte der Kategorie 1G vorgesehen, sofern die Gefährdungsbeurteilung nichts anderes ergibt.
In Zone 1 kann sich eine explosionsfähige Atmosphäre aus Gasen, Dämpfen oder Nebeln im Normalbetrieb gelegentlich bilden. Dies kann beispielsweise in unmittelbarer Umgebung von Anlagen, Behältern, Abfüllstellen oder anderen Prozessbereichen der Fall sein, an denen brennbare Stoffe freigesetzt werden können. Für Zone 1 kommen grundsätzlich Geräte der Kategorie 1G oder 2G infrage, sofern die Gefährdungsbeurteilung nichts anderes bestimmt.
In Zone 2 ist im Normalbetrieb normalerweise nicht mit einer explosionsfähigen Atmosphäre aus Gasen, Dämpfen oder Nebeln zu rechnen. Falls sie dennoch entsteht, tritt sie nur selten und für kurze Zeit auf. Beispiele können Bereiche in der Umgebung von Anlagen sein, in denen durch eine Undichtigkeit oder eine ungewöhnliche Betriebsbedingung kurzfristig brennbare Gase, Dämpfe oder Nebel freigesetzt werden können. Für Zone 2 sind grundsätzlich Geräte der Kategorie 1G, 2G oder 3G möglich, sofern die Gefährdungsbeurteilung nichts anderes vorsieht.
ATEX-Zonen für brennbare Stäube
In Zone 20 ist eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub in Luft ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden. Typische Beispiele können das Innere von Behältern, Silos, Mühlen oder bestimmten Prozessanlagen sein. Für Geräte in Zone 20 gelten besonders hohe Anforderungen. Nach der Gefahrstoffverordnung sind hier grundsätzlich Geräte der Kategorie 1 vorgesehen, sofern die Gefährdungsbeurteilung nichts anderes ergibt.
In Zone 21 kann sich eine explosionsfähige Staubatmosphäre im Normalbetrieb gelegentlich bilden. Das kann beispielsweise in unmittelbarer Umgebung von Abfüll-, Entleerungs- oder Staubentnahmestellen der Fall sein. Für Zone 21 kommen entsprechend der Zoneneinteilung Geräte der Kategorie 1 oder 2 infrage, sofern die Gefährdungsbeurteilung nichts anderes vorsieht.
In Zone 22 ist im Normalbetrieb normalerweise nicht mit einer explosionsfähigen Staubatmosphäre zu rechnen. Falls sie dennoch entsteht, tritt sie nur selten und für kurze Zeit auf. Beispiele können Bereiche außerhalb staubhaltiger Anlagen sein, in denen durch Undichtigkeiten brennbarer Staub austreten und sich unter bestimmten Bedingungen eine explosionsfähige Atmosphäre bilden kann. Für Zone 22 sind grundsätzlich Geräte der Kategorie 1, 2 oder 3 möglich, sofern die Gefährdungsbeurteilung nichts anderes bestimmt.
Wie liest man eine ATEX-Kennzeichnung?
Eine ATEX-Kennzeichnung enthält wichtige Informationen darüber, für welche explosionsgefährdeten Bereiche ein Gerät geeignet ist. Am Beispiel der Kennzeichnung II 1/3D Ex h tb IIIC T80 °C/T95 °C Da/Dc lassen sich die einzelnen Bestandteile erklären:
- II kennzeichnet Geräte für explosionsgefährdete Bereiche außerhalb des Bergbaus.
- 1/3D beschreibt die Gerätekategorien für staubexplosionsgefährdete Bereiche. Bei diesem Industriesauger gilt Kategorie 1D für den Geräteinnenbereich und Kategorie 3D für den Außenbereich.
- Ex h tb bezeichnet die angewendeten Zündschutzarten.
- IIIC steht für die Eignung bei leitfähigen brennbaren Stäuben.
- T80 °C/T95 °C gibt die maximal zulässigen Oberflächentemperaturen des Geräts an.
- Da/Dc beschreibt das Geräteschutzniveau. In diesem Beispiel ist der Innenbereich für Zone 20 und der Außenbereich für Zone 22 ausgelegt.
Die genaue ATEX-Kennzeichnung ist daher entscheidend für die Auswahl eines geeigneten Industriesaugers. Neben der Zone müssen unter anderem auch die Staubart, die Zündtemperatur und die konkreten Einsatzbedingungen berücksichtigt werden.
Warum reicht ein normaler Industriesauger nicht aus?
Ein Industriesauger kann unter bestimmten Bedingungen selbst eine potenzielle Zündquelle darstellen.
Mögliche Zündquellen können beispielsweise sein:
- elektrische Funken
- heiße Oberflächen
- statische Elektrizität
- mechanisch erzeugte Funken
- Überhitzung
- elektrische Fehler
- ungeeignete Komponenten
Gerade bei der Aufnahme von feinen brennbaren Stäuben können elektrostatische Aufladungen relevant sein. Auch abgelagerter Staub kann bei ausreichender Erwärmung eine Gefahr darstellen. Aus diesem Grund müssen die Komponenten eines für explosionsgefährdete Bereiche vorgesehenen Industriesaugers entsprechend aufeinander abgestimmt sein.
Welche Eigenschaften sollte ein ATEX-Industriesauger haben?
Ein ATEX-Industriesauger ist nicht einfach ein Standardgerät mit einem zusätzlichen Hinweis auf Explosionsschutz. Je nach Geräteausführung kombiniert Delfin mehrere aufeinander abgestimmte Schutzmaßnahmen:
1
Staubdichte Gehäuse: Elektrische Komponenten sind in vollständig abgedichteten Gehäusen untergebracht. Der Staubschutz wird unter anderem durch thermische und klimatische Prüfungen, mechanische Belastungstests und IP-Prüfungen mit feinem Staub unter internem Unterdruck nachgewiesen.
2
Leitfähige Konstruktion: Edelstahl oder leitfähig beschichtete Bauteile unterstützen die elektrische Leitfähigkeit und die sichere Ableitung statischer Aufladung.
3
ATEX-zertifizierte Komponenten: Je nach Modell kommen unabhängig geprüfte Motorköpfe, Seitenkanalverdichter, Steuerungseinheiten, Filterabreinigungssysteme und Sensoren zum Einsatz.
4
Antistatisches Zubehör: Auch Schläuche, Düsen, Filter und nichtmetallische Komponenten müssen für die jeweilige Anwendung geeignet und in das Erdungskonzept einbezogen sein.
Warum ist die Erdung bei ATEX-Industriesaugern wichtig?
Bei der Aufnahme von Staub können elektrostatische Ladungen entstehen. Wenn diese Ladungen nicht kontrolliert abgeführt werden, kann unter bestimmten Bedingungen eine elektrostatische Entladung entstehen. In einer explosionsfähigen Atmosphäre kann eine solche Entladung grundsätzlich eine mögliche Zündquelle darstellen. Deshalb spielt ein geeigneter antistatischer Aufbau einschließlich Erdung bei ATEX-Industriesaugern eine wichtige Rolle. Dabei sollte nicht nur der Industriesauger selbst betrachtet werden. Auch Schläuche, Düsen, Filter und weiteres Zubehör müssen für die jeweilige Anwendung geeignet sein.
Welche Filtertechnik wird bei ATEX-Industriesaugern eingesetzt?
Alle ATEX-Industriesauger von Delfin sind mit einer H14-Filtration ausgestattet. Das zweistufige Filtersystem kombiniert einen ableitfähigen Hauptfilter der Klasse M mit einer Abscheideleistung von 99,9 % und einen nachgeschalteten HEPA-H14-Filter mit einer Abscheideleistung von mehr als 99,995 %. Der Hauptfilter schützt die interne Zone 20, während der H14-Filter als zusätzliche Sicherheitsstufe feinste Partikel zurückhält und für saubere Abluft sorgt.
Der ableitfähige Hauptfilter ist gemäß EN 17348 auf Berst- und Kollapsfestigkeit geprüft und weist einen elektrischen Widerstand von bis zu 10⁸ Ω auf.
ATEX-Schutz und Filtration sind zwei unterschiedliche Anforderungen, die bei Delfin konsequent gemeinsam betrachtet werden.
Der Explosionsschutz ermöglicht den sicheren Einsatz in der jeweiligen ATEX-Zone. Das Filtersystem wird zusätzlich auf das Saugmedium, die notwendige Abscheideleistung und die geforderte Luftreinheit abgestimmt.
Welche Bauarten unterscheidet EN 17348:2022?
Die Norm unterscheidet bei ATEX-Industriesaugern drei Bauarten. Welche davon geeignet ist, hängt vom aufzunehmenden Material, seinen Eigenschaften und den äußeren Einflüssen ab.
Dry Type Dust Collector (DT)
Für trockene brennbare und nicht brennbare Stäube, auch in gemischter Form. Ausgenommen sind Mischungen mit selbstentzündlichen Stäuben oder chemisch aggressiven Substanzen.
Wet Type Dust Collector (WT)
Für die Abscheidung und Neutralisation brennbarer Stäube, einschließlich heißer Partikel sowie reaktiver oder selbstentzündlicher Stäube, die als Zündquelle wirken können.
Liquid Collector (LC)
Für die Aufnahme nicht brennbarer Flüssigkeiten in ATEX-Zonen. Ein mechanisches System beendet die Absaugung automatisch, sobald der Behälter gefüllt ist. Mit einem geeigneten Filtersatz können bestimmte Anlagen je nach Anwendung flexibel als Dry Type Dust Collector oder als Liquid Collector eingesetzt werden.
Delfin-Lösungen für unterschiedliche ATEX-Anwendungen
Das Delfin-Portfolio umfasst drittgeprüfte und zertifizierte Lösungen für unterschiedliche Zonen, Saugmedien und Betriebsanforderungen. Dazu gehören unter anderem:
Bürstenlose Wechselstrom-Industriesauger: für Zone 20 im Geräteinneren sowie Zone 21 oder 22 im Außenbereich, wartungsarm und für den Dauerbetrieb ausgelegt.
Drehstrom-Industriesauger: für anspruchsvolle Heavy-Duty-Anwendungen im 24/7-Betrieb, je nach Ausführung mit leistungsstarker Saugeinheit bis 18,5 kW und automatischer ATEX-Filterabreinigung.
Druckluftbetriebene ATEX- und IECEx-Lösungen: für brennbare Stäube und entzündliche Gase, unter anderem für Gaszonen 1 und 2 sowie in speziellen Ausführungen für Wasserstoff und Gasgruppe IIC.
ATEX-Entstauber: für die Erfassung luftgetragener Stäube direkt an der Entstehungsquelle, mobil mit Absaugarm oder fest in Produktionsanlagen integriert.
INERT-Industriesauger: Für reaktive oder selbstentzündliche Stäube, leitfähige Stäube oder Materialien mit geringer Mindestzündenergie können spezielle Neutralisationssysteme erforderlich sein. Delfin-INERT-Systeme tauchen das aufgenommene Material in eine Inertflüssigkeit ein. Bei Prüfungen nach EN 17348 wird dabei eine Neutralisation von mindestens 95 % bei höchstens 2 % Verdampfung erreicht. Ob diese Technologie für eine Anwendung geeignet ist, muss anhand der Stoffdaten und Prozessbedingungen bewertet werden.
Was bedeutet das ACD-Label?
Das ACD-Sicherheitslabel nach IEC 60335-2-69 ist für Industriesauger vorgesehen, die brennbare Stäube in nicht klassifizierten, also nicht als ATEX-Zone ausgewiesenen Bereichen aufnehmen. Es ist kein Ersatz für eine ATEX-Zertifizierung, wenn sich das Gerät in einer ausgewiesenen explosionsgefährdeten Zone befindet. Bei den Delfin-ACD-Lösungen sind die internen Komponenten zusätzlich durch unabhängige Prüfinstitute als Kategorie 1/-D zertifiziert. Damit ist das Geräteinnere für Zone 20 ausgelegt, während der Außenbereich in einer nicht klassifizierten Umgebung betrieben wird.
Häufig gestellte Fragen zu ATEX-Industriesaugern
Ein ATEX-Industriesauger ist ein für den Einsatz in entsprechend definierten explosionsgefährdeten Bereichen ausgelegtes Gerät. Je nach Ausführung kann er beispielsweise brennbare Stäube, Pulver, Flüssigkeiten oder andere explosionsfähige Saugmedien aufnehmen. Die konkrete Eignung hängt von Zone, Saugmedium und Gerätekennzeichnung ab.
Ein Standard-Industriesauger sollte nicht einfach in einem explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden. Ob ein Gerät geeignet ist, muss anhand der konkreten Zone, der Gerätekennzeichnung, des Saugmediums und der Gefährdungsbeurteilung geprüft werden.
Die Zonen beschreiben bei brennbaren Stäuben die Häufigkeit beziehungsweise Dauer, mit der eine explosionsfähige Staubatmosphäre auftreten kann. Zone 20 steht für ein ständiges, langzeitiges oder häufiges Auftreten, Zone 21 für ein gelegentliches Auftreten im Normalbetrieb und Zone 22 für ein normalerweise nicht zu erwartendes beziehungsweise nur seltenes und kurzzeitiges Auftreten.
Unter bestimmten Bedingungen können beispielsweise Metall-, Holz-, Kunststoff-, Mehl-, Zucker-, Kohle-, Chemikalien- oder pharmazeutische Stäube explosionsfähige Staub-Luft-Gemische bilden. Ob ein konkretes Saugmedium explosionsfähig ist, muss anhand seiner tatsächlichen Eigenschaften bewertet werden.
Durch die Aufnahme und den Transport von Saugmedien können elektrostatische Ladungen entstehen. Ein geeigneter antistatischer Aufbau und eine kontrollierte Ableitung solcher Ladungen können dazu beitragen, elektrostatische Zündquellen zu vermeiden. Delfin setzt bei seinen ATEX-Lösungen unter anderem auf antistatische Komponenten und Erdung.
ATEX-Geräte sind für entsprechend ausgewiesene explosionsgefährdete Zonen ausgelegt und gekennzeichnet. ACD-Geräte dienen der Aufnahme brennbarer Stäube in nicht klassifizierten Bereichen. Welche Lösung benötigt wird, ergibt sich aus der Zoneneinteilung und der Gefährdungsbeurteilung des Betreibers.