Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Schaltgeräte in der Schüttgutverarbeitung: Ausgabe 9/2018, 10.09.2018

Staubrisiko ausgeschaltet

Staub, Hitze, Korrosion: Die Kombination von «Extrem» und «Explosionsschutz» ist bei Schüttgut-Anlagen häufig anzutreffen. Schaltgeräte werden so vor besonders harte Herausforderungen gestellt. Steute-Schaltgeräte meistern dermassen widrige Bedingungen problemlos.

Die Bedingungen für Schaltgeräte beim Verarbeiten oder Herstellen von Pulvern, Granulaten und anderen Schüttgütern sind oft eher ungünstig: Vielfach sind die Regelungen des Staubexplosionsschutzes zu beachten. Oft ist die Staubentwicklung so hoch, dass konventionelle Schaltgeräte keine lange Lebensdauer erreichen würden.

Extreme Bedingungen
Das Bild eines Seilzug-Notschalters im Einsatz an einer Schüttgut-Förderanlage verdeutlicht, welche Anforderungen hier gelten. Das abgebildete Schaltgerät ist in einer Anlage verbaut, die Kalkstein aufbereitet. Die Staubbelastung ist deutlich zu sehen. Neben feinstem Staub gehören auch mechanische Beanspruchungen zu den Betriebsbedingungen. Hinzu kommen hohe Temperaturen bis 50 °C und aufgrund der Meeresnähe eine dauerhaft hohe Luftfeuchtigkeit, die ungünstig ist für elektrische Bauteile. Das Salzwasser, das im Anlagenbereich zur Staubniederschlagung verwendet wird, verlangt von den Schaltgeräten zudem eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Insbesondere bei Anwendungen im Freien müssen die Geräte einen breiten Temperaturbereich abdecken. Neben den Seilzug-Notschaltern sind auch Bandschieflaufschalter im Einsatz. Sie überwachen bei Schüttgut-Förderanlagen den gleichmässigen Lauf des Bandes und geben eine Meldung aus, wenn es zu Abweichungen vom Gurtlauf kommt. Ein «normales» Schaltgerät würde bei solchen Einsätzen sehr schnell die Grenzen seiner Belastbarkeit erreichen. Dem Konstrukteur stehen aber Schaltgeräte zur Verfügung, die eigens für derartige Heavy-duty-Anwendungen entwickelt wurden und auch unter sehr widrigen Umgebungsbedingungen eine lange Lebensdauer erreichen. Diverse Seilzug-Notschalter aus dem «Extreme»-Programm des Anbieters Steute verfügen z. B. über ein robustes Kunststoffgehäuse und eine Zugeinrichtung aus Edelstahl. Als Alternative stehen Baureihen mit Aluminium-Druckgehäuse zur Verfügung; Schutzarten bis IP 69 K sind möglich.

Risiko von Staubexplosion
Zu den Konstruktionsmerkmalen der Extreme-Schaltgeräte gehören eine sorgfältige Abdichtung und die einsatzgerechte Auswahl von Werkstoffen und Oberflächen. Deutlich wird das zum Beispiel bei den Positionsschaltern der Baureihe Ex 97. Ihr Kunststoffgehäuse ist korrosionsbeständig, staubdicht und extrem resistent gegenüber Stössen. Die normgerechten, kompakten Befestigungsmasse nach DIN EN 50047 erlauben den universellen Einsatz an Maschinen und Anlagen für Extrem-Einsätze der Schüttguttechnik. Auch bei Extrem-Schaltgeräten nicht alltäglich ist der breite Temperaturbereich bis herab zu –60 °C und die Einsatzmöglichkeit in sicherheitsgerichteten Anwendungen. Ausserdem können diese Positionsschalter, die mit unterschiedlichen Betätigern erhältlich sind, in explosionsgefährdeten Bereichen der Staub-Ex-Zonen 21 und 22 eingesetzt werden. Diese Kombination von «Extrem» und «Explosionsschutz» ist bei Schüttgut-Anlagen häufig anzutreffen, weil die Staubexplosionsgefahr immer dann auftritt, wenn organische Schüttgüter verarbeitet oder hergestellt werden. Das Spektrum reicht hier von Pharmazeutika über Lebensmittel bis zu Chemikalien wie Pigmenten und Additiven für die Kunststoffproduktion. Die neu entwickelte Baureihe Ex 99 umfasst grössere Normschalter (DIN EN 50041) für Extrem-Anwendungen. Sie zeichnet sich durch lange Lebensdauer unter extremen Bedingungen aus. Dazu gehören Korrosion, Staub, tiefe Temperaturen und starke mechanische Beanspruchungen. Genau wie die Serie Ex 97 kann auch die Baureihe Ex 99 in den Staub-Ex-Zonen 21 und 22 sowie in den Gas-Ex-Zonen 1 und 2 eingesetzt werden. Ein typisches Einsatzgebiet dieser Baureihe ist die Stellungsüberwachung von Zugangs- und Reinigungsklappen an Anlagen für das Schüttgut-Handling.

Alternative: berührungslos schalten
Gerade in Extrem-Bereichen kann es sinnvoll sein, auf elektromechanische Schaltgeräte zu verzichten und berührungslos wirkende Sensorik einzusetzen. Sie bietet u.a. den Vorteil, dass sich leichter eine wirkungsvolle Abdichtung realisieren lässt, weil es keine beweglichen Teile – d. h. mechanische Betätiger – gibt. Hier stehen dem Konstrukteur ebenfalls verschiedene Optionen offen – z. B. die zylindrischen Magnetsensoren vom Typ Ex RC M 20 KST. Sie erreichen auch in stark staubendem Umfeld eine hohe Lebensdauer, arbeiten zuverlässig bei Temperaturen bis herab zu –60 °C und bestehen dabei den laut Ex-Normen geforderten 7-Joule-Schlagtest.
Besondere Vorteile unter widrigen Umgebungsbedingungen bietet auch der Einsatz von Funkschaltgeräten. Man kann dann auf Kabeleinführungen verzichten – das vereinfacht die Gestaltung von hoch wirksamen Abdichtungen. Für dieses Anwendungsfeld hat der Hersteller korrosionsbeständige und staubdichte Funk-Magnetsensoren der Baugruppe RF RC entwickelt. Der Wartungsaufwand im Hinblick auf die Energiequelle ist denkbar gering, da die Lebensdauer der austauschbaren Lithium-Batterien 1 Mio. Schaltspiele beträgt.

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Die «Extreme»-Schaltgeräte wie die Positionsschalter der Baureihe Ex 99 sind für korrosive Stäube ausgelegt. (Bilder: Steute Schaltgeräte)


Bei hoher Staubbelastung sind berührungslos wirkende Sensoren eine Alternative zu elektromechanischen Schaltgeräten.


Für raue Umgebungsbedingungen und staubexplosionsgefährdete Bereiche: die Positionsschalter der Serie Ex 97.


Die Funktechnik ermöglicht bei stark verschmutzter Umgebung den Verzicht auf Kabeleinführungen. Seilzug-Notschalter in einer Anlage zur Kalkstein-Aufbereitung (eingeklinktes Bild).