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ATEX-Saugsysteme für explosionsgefährdete Bereiche
Detaillierte Analyse der Eigenschaften von Systemen, die für den Einsatz in ATEX-Atmosphären ausgelegt sind.
In einigen früheren Artikeln haben wir uns bereits mit dem Thema ATEX beschäftigt, indem wir uns auf die Richtlinie 2014/34/EU konzentrierten, die mit Wirkung vom 20. April 2016 die vorherige 94/9/EG aufgehoben hat. Wie wir gesehen haben, zielt diese Richtlinie darauf ab, den freien Verkehr von Produkten innerhalb der Europäischen Gemeinschaft zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wurden die notwendigen Anforderungen an alle Geräte und Schutzsysteme definiert, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen sind. Aber wie sollten Anlagen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen konzipiert werden?
Welche Eigenschaften müssen die Komponenten desselben haben? Und was ist im Falle einer Explosion zu tun? Ziel dieses Artikels ist es, diese Fragen zu beantworten.
ATEX Zonen
Bevor wir die oben genannten Fragen beantworten, werden wir zwei Aspekte im Zusammenhang mit der ATEX-Richtlinie besprechen: die für das Auftreten einer explosionsgefährdeten Atmosphäre erforderlichen Elemente und die Klassifizierung von ATEX-Bereichen. Der erste Aspekt bezieht sich auf das Phänomen der Verbrennung, das auftritt, wenn gleichzeitig Kraftstoff, Verbrennungsstoff und Funke (Zündenergie) vorhanden sind. Ohne eines dieser drei Elemente können wir nicht von einer explosionsgefährdeten Atmosphäre sprechen, und fällt so nicht unter die ATEX-Richtlinie.
Was den zweiten Aspekt betrifft, die explosionsgefährdeten Arbeitsbereiche nach der Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähigen Atmosphären durch Gas (Zone 0, 1 und 2) oder Staub (Zone 20, 21 und 22) unterteilt.
In diesem Artikel werden wir uns auf explosive Stäube und insbesondere auf die folgenden Bereiche konzentrieren:
- Zone 20 = Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus brennbarem Staub dauerhaft oder über längere Zeiträume vorhanden ist;
- Zone 21 = Bereich, in dem gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann;
- Zone 22 = Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre nicht wahrscheinlich ist und, wenn ja, nur von kurzer Dauer wäre;
Die Systeme in Zone 20 oder 21 müssen aufgrund des erhöhten Explosionsrisikos von geeigneten Stellen zertifiziert und mit doppelten Sicherheitssystemen ausgestattet sein, was zu erhöhten Baukosten führt. Aus diesem Grund ist es nach Möglichkeit ratsam, die Reinigungssysteme außerhalb des Produktionsbereichs zu positionieren, damit die Anlage wieder zur Zone 22 zählt. Im letzteren Fall muss das System mit nur einem Sicherheitssystem ausgestattet sein und eine Selbstbescheinigung, die die Einhaltung der ATEX-Richtlinie bescheinigt, ist ausreichend.
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Kst und Pmax: Staubexplosionsparameter
Bei der Auslegung eines ATEX-Systems müssen zunächst die Eigenschaften der zu behandelnden Stäube berücksichtigt werden. Unter diesem Gesichtspunkt haben wir zwei sehr wichtige Parameter Kst und Pmax: Daten, die anzeigen, wie zerstörerisch ein bestimmter Staub im Explosionsfall ist. Im Detail:
- Kst = Staubexplosionsindex, der die Rate des Druckanstiegs bei der angegebenen Staubexplosion misst. Er wird in bar m/sec. gemessen und gibt auch einen Hinweis auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammen. Die Kst stellt einen grundlegenden Parameter für die Dimensionierung der Lüftungsplatten dar (von denen wir in Kürze sprechen werden);
- Pmax = Index, der den maximalen Druck darstellt, der durch eine Explosion eines bestimmten Staubes entsteht. Er wird in bar gemessen
ATEX-Systeme: Konstruktionsmerkmale
Filter, die für den Einsatz in ATEX-Atmosphären vorgesehen sind, müssen so ausgelegt sein, dass sie dem Explosionsdruck standhalten, der je nach den Eigenschaften des Staubes und des Produktionssystems variiert. Zu diesem Zweck sind die ATEX–Schlauch-/Kartuschenfilter sowie die Aktivkohlefilter mit Sicherheitsplatten (Berst- oder Explosionsschutzplatten) ausgestattet, die sich im Falle einer Explosion öffnen und die Deflagration nach außen entweichen lassen, um eine Explosion des Filters zu verhindern. Wie Sie sehen können, müssen die Filter so ausgelegt sein, dass sie höheren Drücken als die Sicherheitsplatten standhalten. Besonderes Augenmerk ist auch auf die Wahl des Entstaubungssystems zu legen, das in der ATEX-Ausführung erfolgen muss. Eines der am häufigsten verwendeten Systeme ist das Zellenradschleuse: eine Komponente, die den kontinuierlichen Austrag des aus dem Trichter oder aus der Schnecke kommenden Staubes ermöglicht, ohne dass sich der Schadstoff im Filter ansammelt. In seiner ATEX-Version ist er so konzipiert, dass Funkenbildung vermieden wird.
ATEX Sicherheitssysteme:
Sicherheitsrückschlagventil
Das Rückschlagventil ist eine Vorrichtung zur Verhinderung der Ausbreitung der Explosion in der Saugleitung und damit im Produktionsbereich. Normalerweise wird es zwischen dem Filter und der Arbeitsumgebung positioniert und ermöglicht es, im Falle einer Verpuffung den Luftstrom zu blockieren, so dass die Explosion durch die Berstplatte oder andere Sicherheitssysteme entweichen kann.
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Explosionsableiter
Wie die Rückschlagventile wird auch der Explosionsableiter zwischen Filter und Arbeitsumgebung platziert, um die Ausbreitung der Explosion im Produktionsbereich zu vermeiden. Wie Sie aus dem untenstehenden Bild ersehen können, wird im Falle einer Explosion der Strömungsweg so abgeleitet, dass die Explosion in einer sicheren Umgebung entlastet wird. In einigen Fällen sind die Absauganlagen mit einem Funkenerkennungssystem ausgestattet, das die Explosionsgefahr mit anschließender Strömungsumlenkung frühzeitig meldet.
Abschneidungsklappen
Die Klappen zur Kompartimentierung können von verschiedenen Typen sein (Guillotine, Schmetterling, usw.) und dienen zur Kompartimentierung des Luftstroms aus verschiedenen Produktionsabteilungen.
Sie werden in der zentralen Saugleitung platziert und greifen im Falle einer Explosion oder eines Brandes sofort ein und isolieren den betroffenen Bereich
Explosionsunterdrückungssystem
Das Explosionsunterdrückungssystem ist mit einem Feuerlöschsystem vergleichbar, da es Explosionen frühzeitig erkennen und schnell unterdrücken kann. Im Falle einer Deflagration sendet ein spezieller Sensor ein Signal an die Zentrale, das das Öffnen der Zylinder mit dem Mittel steuert, das die Explosion in wenigen Tausendstelsekunden ersticken kann. Dieses System wird als zweites Sicherheitssystem in den Zonen 20 und 21 eingesetzt und ermöglicht es, den Druckanstieg im Filter und damit die Verpuffung desselben zu vermeiden.
Flammendurchschlagsystem (Flammensperren)
Das Flammendurchschlagsystem wird im Allgemeinen verwendet, wenn das Reinigungssystem in einer Halle platziert wird. Es ermöglicht es, die Flamme zu begrenzen und verhindert, dass sie im Inneren des Gebäudes entweichen, was die Arbeitsumgebung und die Arbeiter selbst gefährdet.
Zusätzlich zu dem, was im vorherigen Teil über ATEX-Sicherheitssysteme gesagt wurde, muss bei der Auslegung einer Anlage zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen auch berücksichtigt werden, dass alle Komponenten (Ventilator, Druckschalter, Rohrleitungen usw.) nach der ATEX-Klassifizierung der verschiedenen Zonen ausgelegt sein müssen.
Wie kann man nach einer Explosion eingreifen?
Zum Abschluss dieses Artikels beantworten wir die letzte Frage, die wir uns zu Beginn gestellt haben, nämlich: Wie sollen wir nach einer Explosion an der Anlage eingreifen?
Beginnen wir mit der Feststellung, dass es nach einer Deflagration notwendig ist, eine Inspektion durch spezialisierte Techniker durchzuführen, die den allgemeinen Zustand des Filters überprüfen und eingreifen können, um die Einhaltung der Richtlinie 2014/34/EU ATEX sicherzustellen.
Zu den Sicherheitskomponenten, die am stärksten von der Explosion betroffen sind, gehören die Berstplatten, die, wie wir gesehen haben, bersten, um die Explosion entweichen zu lassen. Wie leicht zu erkennen ist, werden sie nach der Explosion ausgetauscht, aber es ist auch notwendig, die internen Filterelemente (Schläuche oder Kartuschen) zu überprüfen, die durch das Ereignis mehr oder weniger beschädigt werden können.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Techniker nach den durchgeführten Arbeiten verpflichtet sind, die Anlage neu zu zertifizieren, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Richtlinie gerecht wird.
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