Antreiben im Ex-Bereich #####

Überhitzung von Automatisierungskomponenten ist ein „heißes Thema“, wenn es um Anlagentechnik im Ex-Bereich geht. Die Firma Beer Fördertechnik begegnet dieser Gefahr durch Einsatz eines Druckluft-Antriebes mit ATEX-konformer Bremseinrichtung.

Überhitzung von Automatisierungskomponenten ist ein „heißes Thema“, wenn es um Anlagentechnik im Ex-Bereich geht. Die Firma Beer Fördertechnik begegnet dieser Gefahr durch Einsatz eines Druckluft-Antriebes mit ATEX-konformer Bremseinrichtung.

Das Unternehmen Beer Fördertechnik, Hersteller von maßgeschneiderten Anlagenkomponenten der Schüttgut-Technologie, suchte nach einer Antriebslösung mit integrierter Bremseinrichtung, um die Sicherheit ihrer Fass-Entleereinrichtung zu optimieren. Diese Anlage dient in der chemischen Industrie zur Fass-Entleerung von pulverförmigen toxischen Stoffen mit einer Körnung kleiner als 100 µm, einem Schüttgewicht von 0,86 kg/l und einer Zündenergie kleiner als 20 mJ. Die Ingenieure der Firma Deprag, Spezialisten auf dem Gebiet druckluft-betriebener Systeme, entwickelten hierfür ein Druckluftmotor-Haltebremse-Getriebesystem, welches den Explosionsschutz nach ATEX in explosionsgefährdeten Bereichen gewährleistet und in der Beer-Fass-Entleerungseinrichtung eine staubarme Entleerung von toxischen Produkten mit einem Ladungsvolumen bis maximal 200 kg sicherstellt.

Das System funktioniert wie folgt: Ein Fass wird mit Druckluftmotorkraft bewegt, der Kipp- und Entleerungsvorgang beginnt. Am höchsten Punkt, dem Totpunkt, schaltet der Motor ab, die Bremse kommt zum Einsatz und hält die Position. Die integrierte Haltebremse besteht aus drei Bremsscheiben, einer Druckfeder sowie einem Kolben und wird separat über eine Druckluftleitung angesteuert. Liegt der Druck in der Steuerleitung über 3 bar, ist die Federkraft geringer als die Druckkraft – die Bremsscheiben sind unbelastet und der Motor kann frei drehen. Fällt der Druck in der Steuerleitung unter 3 bar, ist die Federkraft größer als die Druckkraft – die Bremsscheiben werden aneinander gepresst und der Motor ist blockiert.

Für die Zulassung im explosionsgefährdeten Bereich mussten sich die Deprag-Ingenieure allerdings noch mehr einfallen lassen. Bliebe nämlich Druckluft mit 3 bar in der Leitung, mit der die Bremse angesteuert wird, könnten die Bremsscheiben konstant gegeneinander reiben und einen unsachgemäßen Temperaturanstieg verursachen. Ein Umstand, welcher einen enormen Risikofaktor im explosionsgefährdeten Bereich bedeuten würde. Minimiert wurde dieses Risiko schließlich durch den Einbau eines Sicherheitsventils, welches automatisch die Luftzufuhr abschaltet, sobald der Druck in der Leitung unter 5 bar fällt. Damit ist der an der Bremse anstehende Druck gleich Null, die Bremsscheiben werden vollständig aneinandergepresst und der Motor ist blockiert. Das Gesamtsystem entspricht voll der ATEX-Richtlinie 94/9/EG und trägt die Kennzeichnung EX II 2GD c IIC T5 (95°).

Ungeachtet des neuartigen Bremskonzeptes sind Druckluftmotoren schon aufgrund ihrer Konstruktion ideal für den Einsatz im explosionsgefährdeten Bereich geeignet. Das Prinzip ist einfach: Die durch einen Kompressor erzeugte Druckluft versetzt den Motor in Rotation. Beim Lamellenmotor werden die in Schlitzen des Rotors steckenden Lamellen durch die Zentrifugalkraft nach außen gegen die Zylinderwand gedrückt. Es bilden sich Arbeitskammern für die sich ausdehnende Druckluft. Über diese Expansion der komprimierten Zuluft wandelt sich die Druck-Energie in kinetische Energie und es steht die volle Motorleistung zur Verfügung. Idealer Begleit-Effekt in punkto Ex-Schutz ist, dass sich die expandierende Luft abkühlt und es somit richtiggehend kalt um den Motor wird. Ergo lässt sich das Risiko, dass sich Gase bei zu hoher Temperatur entzünden, durch die Verwendung eines Druckluftmotors erheblich reduzieren.

Günter Herkommer, Computer&AUTOMATION