Doppelkappen- Schutzsystem:
Sicher auch bei Staubexplosionsklasse 3

Für manche Anlagen sind sehr hohe sicherheitstechnische Vorgaben zu erfüllen, die sich nicht immer mit standardisierten Absperrorganen wie z.B. einer Zellenradschleuse erreichen lassen. Hierbei bietet sich der Einsatz von Doppelklappen-Schutzsystemen an, die speziell auf die Einsatzbedingungen beim Kunden entwickelt wurden.

Einleitung
Explosionen in geschlossenen Systemen unter Sichtem, Zyklonen, Mischer, Mühlen u. a. können erfolgen, wenn durch Verteilung brennbarer Stäube z.B. Pulver, Metall-, Mehl- Düngemittel- und Holzstäube mit Korngrößer < 0,5 mm in einem Luftgemisch bei Überschreitung spezifischer Konzentrationen eine explosionsfähige Atmosphäre entstehet. Mögliche Auslöser derartiger Explosionen, welche verheerende Ausmaße annehmen können, sind z.B. heiße Oberflächen, elektrostatische Aufladungen, elektrische Funken oder Selbstentzündung. Zur Vermeidung derartiger Explosionen sind hohe Anforderungen an Hersteller von Schutzgeräten und Schutzsystemen, aber auch an die Betreiber von Anlagen in denen diese Gefahren entstehen können, gestellt. Die Anforderungen sind mit der Einführung einer Normung zum Explosionsschutz vorgegeben, die mit der EN 500 14 begann und ab dem Jahr 2003 mit den Richtlinien 94/9/EG (ATEX 95) für Hersteller von Geräten und Schutzsystemen zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen, bzw. 99/92/EG (ATEX 137) für Betreiber elektrischer Anlagen mit explosionsgefährdeter Atmosphäre festgeschrieben wurden.

Zoneneinteilung der Staubexplosionsklasse
Explosionsgefährdete Bereiche werden je Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosiver Atmosphären durch brennbare Stäube, in Zonen 20 -22 eingeteilt, welche das Auftreten von „ständig“ (Zone 20) gegenüber „gelegentlich“ (Zone21) bis „selten“ (Zone 22) dokumentieren. In der Beurteilung von explosiv gefährdeten Bereichen sind stoffspezifischen Eigenschaften der Stäube wie Zündtemperatur, Zündenergie und maximaler Explosionsdruck zu berücksichtigen. Mit der Staubexplosionsklasse 5 wird die Explosionsfähigkeit eines Staub-Luft-Gemisches ausgedrückt. Staubexplosionsfähigkeit ist dann gegeben, wenn sich in einem Staub-Luft-Gemisch nach dem Entzünden eine Flamme ausbreitet, die im geschlossenen Behälter mit Temperatur- und Drucksteigerung verbunden ist. Zur Klassifizierung wird eine Einteilung in die entsprechende Staubexplosionsklasse St 1 – St 3 unter Einbeziehung der maximalen Druckanstiegsgeschwindigkeit (KSt-Wert) in bar x m/s vorgenommen.

Explosionstechnische Entkopplung
Als ATEX-zertifiziertes Unternehmen bietet die WAREX-VALVE gmbH mit Absperrklappen als Geräte, sowie Doppelklappensysteme (Taktschleusen) als Schutzsysteme für Stäube und Gase ein sicherheitsrelevantes Programm für alle Anwender und ATEX-Kategorien an. Hervorzuheben sind hier die Schutzsysteme die gemäß 94/9/EG zur explosionstechnischen Entkopplung eingesetzt werden. Diese Doppelklappensysteme bestehen aus der Kombination zweier Absperrklappen der < GS > Baureihen (druckstoßfest und flammendurchschlagsicher), einem zugehörigen Zwischenbehälter und einer mit den Klappen EG-Baumustergeprüften Ansteuerung. Aufgabe dieser Steuerung ist es, dafür zu sorgen, dass immer eine Klappe geschlossen ist, da die Flammendurchschlagsicherheit nur bei geschlossener Klappenscheibe und intaktem dichtsitz gegeben ist.

Um hier die notwendige Funktionssicherheit zu gewährleisten, wurde von Warex eine spezielle pneumatische Verriegelung entwickelt, die in Kombination mit einer präzise zu justierenden Endschaltereinheit (Schaltsynthese kleiner 1°/2°) gewährleistet, dass der geschlossene Zustand der jeweiligen Absperrklappe sicher erkannt wird. Diese Verriegelung arbeitet unabhängig von den elektrischen Signalen der SPS, sodass hier eine sicherheitstechnische Betrachtung der elektrischen Steuerung nicht erforderlich ist. Alternativ wäre sicher auch eine sicherheitsgerichtete Steuerung einsetzbar – hier wäre der Aufwand zur Realisierung einer vergleichbaren Funktionssicherheit aber ungleich höher.

Die absperrklappen der Standard Baureihen DKZ 103 sind zünddurchschlagsicher gegenüber Explosionen brennbarer Gase, deren Explosionsverhalten das Propanexplosionen nicht überschreitet sowie zünddurchschlagssicher gegenüber organischen Stäuben der Staubexplosionsklasse ST1 und ST2 und metallischen Stäuben der Staubexplosionsklasse ST3, deren Explosionsverhalten das von Aluminiumstaubexplosionen mit KST Wert < 500 nicht überschreitet. Die weiteren Einsatzgrenzen sind gekennzeichnet durch eine Explosionsstoßfestigkeit von 10 bar und einem Nennweitenbereich von DN 50 bis DN 500. Im Vergleich zu üblicherweise eingesetzten Zellradschleusen sind hier insbesondere Eignung für Gas und für ST 3 Stäube hervorzuheben. Trotz dieser doch recht universellen Einsetzbarkeit ließen sich leider mit der Standardbaureihe nicht alle Kundenanforderungen lösen. So lautete eine Kundenvorgabe: Temperatur bis 150°C, Explosionsdruckstoßfestigkeit 13 bar, geeignet für KSt-Werte von bis zu 800 bar x m/s.

Stichwort
KST-Wert (nach ISO 6184-1)
Klassifizierungswert, der die Brisanz der Verbrennung ausdrückt. Es ist zahlenmäßig gleich dem Wert für die max. Druckanstiegsgeschwindigkeit bei einer Explosion eines Staub/Luft- Gemisches in einem 1m³-Behälter. Dieser Wert legt die Grundlage für die Berechnung von Druckentlastungsflächen bzw. der Festigkeit von explosionsdruckstoßfesten Klappen und Schiebern.

St 1 > 0 – 200 bar x m/s St 2 > 200 – 300 bar x m/s St 3 > 300 bar x m/s

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