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HANDBUCH EX-SCHUTZ - Pepperl+Fuchs

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<strong>HANDBUCH</strong><br />

<strong>EX</strong>-<strong>SCHUTZ</strong><br />

PROZESSAUTOMATION<br />

Explosionsschutz<br />

durch Eigensicherheit


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Gliederung<br />

Gliederung<br />

Anmerkungen zum Inhalt:<br />

Dieses Handbuch enthält die Manuskripte verschiedener in sich abgeschlossener<br />

Vorträge, die im Rahmen von Seminaren durch die drei Autoren<br />

Dipl.-Ing. Jan Brandwijk, Sachverständiger für Elektrotechnik,<br />

TÜV Industrie Service GmbH, Regionalbereich Nord (Hamburg)<br />

(Kapitel 2, 3, 5)<br />

Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Dose, <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH Mannheim<br />

(Kapitel 1, 4, 6, 7, 8 sowie die Aktualisierung des Handbuches im Oktober 2006)<br />

Dipl.-Ing. Thomas Klatt, <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH Mannheim<br />

(Kapitel 9)<br />

gehalten werden. Dadurch sind inhaltliche Wiederholungen einzelner Passagen<br />

nicht auszuschließen. Die Quellenverzeichnisse beziehen sich ebenfalls nur auf<br />

das jeweilige Kapitel.<br />

Es ist nicht das Ziel der Autoren, Auszüge aus Normen komplett wiederzugeben,<br />

sondern dem Sinn nach. Erforderlichenfalls ist in der gültigen Norm nachzulesen.<br />

1


2<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

1 Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz . . . . . . . . 8<br />

1.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />

1.2 Rechtsgrundlagen vor dem Jahr 2003 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />

1.3 Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

1.3.1 Anmerkungen zur Richtlinie 94/9/EG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

1.3.2 Kapitel I – Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />

1.3.3 Kapitel II – Konformitätsbewertungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />

1.4 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 durch die Explosionsschutzverordnung ExVO . . . . . . 20<br />

1.5 Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

1.6 Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien durch Europanormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22<br />

1.7 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23<br />

2 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die<br />

Betriebssicherheitsverordnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />

2.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24<br />

2.2 Die Betriebssicherheitsverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

2.2.1 Abschnitt 1: Allgemeine Vorschriften (§§ 1 und 2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

2.2.2 Abschnitt 2: Gemeinsame Vorschriften für Arbeitsmittel (§§ 3 bis 11). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29<br />

2.2.3 Abschnitt 3: Besondere Vorschriften für überwachungsbedürftige Anlagen (§§ 12 bis 23). . . . . . . . . . . 33<br />

2.2.4 Abschnitt 4: Gemeinsame Vorschriften, Schlussvorschriften (§§ 24 bis 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36<br />

2.3 Änderung der Gefahrstoffverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />

2.4 Das Explosionsschutzdokument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />

2.4.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />

2.4.2 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />

2.4.3 Vorgehensweise zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />

2.4.4 Beispielgliederung eines Explosionsschutzdokumentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41<br />

2.5 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen . . . . . . 42<br />

2.5.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42<br />

2.5.2 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen . . . . . . 43<br />

2.5.3 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen. . . . . 46<br />

2.5.4 Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 1201 Prüfung von Arbeitsmitteln und<br />

überwachungsbedürftigen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46<br />

2.6 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

3 Physikalische und technische Grundlagen des<br />

Explosionsschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

3.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

3.2 Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

3.3 Beurteilung der Explosionsgefahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

3.4 Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz . . . . . . 53<br />

3.4.1 Ersatz der brennbaren Stoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />

3.4.2 Konzentrationsbegrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />

3.4.3 Inertisieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53<br />

3.4.4 Verhindern oder Einschränken der Bildung explosionsfähiger Atmosphäre in der Nähe von Anlagen . . 54<br />

3.4.5 Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54<br />

3.4.6 Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />

3.5 Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />

3.5.1 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55<br />

3.5.2 Schutzmaßnahmen gegen mögliche Zündquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />

3.6 Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß . . . . . . . . . 61<br />

3.6.1 Explosionsfeste Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />

3.6.2 Explosionsdruckentlastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />

3.6.3 Explosionsunterdrückung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

3.6.4 Verhindern der Explosionsübertragung (explosionstechnische Entkopplung). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

3.7 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63<br />

4 Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />

4.1 Allgemeine Bestimmungen (EN 50014) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />

4.2 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />

4.2.1 Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />

4.2.2 Zündschutzart „Überdruckkapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />

4.2.3 Zündschutzart „Vergusskapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68<br />

4.2.4 Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<br />

4.2.5 Zündschutzart „Eigensicherheit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

4.2.6 Zündschutzart „n“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />

4.2.7 Zündschutzart „Eigensichere Systeme“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />

4.2.8 Zündschutzart „Sandkapselung“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />

4.2.9 Zündschutzart „Ölkapselung“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

4.3 Weitere Festlegungen der EN 50014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />

4.3.1 Einteilung der Betriebsmittel in Gruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />

4.3.2 Einteilung der Temperaturklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />

4.3.3 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />

3


4<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

4.4 Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“ . . . . . . . . . . . 83<br />

4.4.1 Anmerkungen zur Definition des eigensicheren Stromkreises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />

4.4.2 Schutzniveau „ia“ und „ib“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />

4.4.3 Sicherheitsbarrieren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />

4.4.4 Einfache elektrische Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87<br />

4.4.5 Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise, Zündgrenzkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

4.5 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91<br />

5 Installationsvorschriften. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92<br />

5.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92<br />

5.2 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />

5.3 Allgemeines zur Auswahl elektrischer Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93<br />

5.4 Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche . . . . . . . . . 94<br />

5.4.1 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

5.4.2 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

5.4.3 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95<br />

5.4.4 Sonderanfertigungen gemäß ExVO, §4 Absatz 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />

5.4.5 Explosionsgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />

5.4.6 Temperaturklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97<br />

5.5 Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen. . . . . 98<br />

5.5.1 Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />

5.5.2 Potenzialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />

5.5.3 Blitzschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />

5.5.4 Notabschaltung und Freischalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />

5.5.5 Installation von elektrischen Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />

5.5.6 Elektrische Schutzmaßnahmen für Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101<br />

5.5.7 Kabel und Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<br />

5.6 Entwurf der IEC 60079-14 (VDE 0165-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<br />

5.7 Schutz gegen elektrostatische Aufladungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />

5.8 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109<br />

6 Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen . . . . . . . . 110<br />

6.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />

6.2 Nachweis der Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />

6.2.1 Nachweis der Eigensicherheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />

6.2.2 Nachweis der Eigensicherheit für Stromkreise mit mehreren zugehörigen Betriebsmitteln<br />

(Zusammenschaltung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />

6.2.3 Ermittlung der neuen Grenzwerte gemäß EN 60079-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112<br />

6.2.4 PTB-Bericht ThEx-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114<br />

6.2.5 Vorgehensweise beim Nachweis der Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

6.3 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise<br />

in den Zonen 1 und 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

6.3.1 Anforderungen an Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

6.3.2 Installation eigensicherer Stromkreise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

6.3.3 Anschluss eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

6.3.4 Installation und Kennzeichnung von Kabel und Leitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />

6.3.5 Mehradrige Kabel und Leitungen mit mehr als einem eigensicheren Stromkreis<br />

(Grundanforderungen und Fehlerbetrachtungen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />

6.3.6 Erdung eigensicherer Stromkreise und leitender Schirme, Mehrfacherdung leitender Schirme . . . . . . 118<br />

6.3.7 Floating-Schaltung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />

6.4 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in der Zone 0 . . . 120<br />

6.5 Instandhaltung eigensicherer Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />

6.6 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121<br />

7 Staubexplosionsschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />

7.1 Staubexplosionen und ihre Ursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122<br />

7.2 Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123<br />

7.2.1 Staubexplosionsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />

7.2.2 Explosionsgrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />

7.2.3 Mindestzündenergie (MZE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />

7.2.4 Medianwert (MW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

7.2.5 Explosionsdruck, Staubexplosionsklassen (ST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

7.2.6 Zündtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

7.2.7 Glimmtemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />

7.2.8 Selbstentzündungstemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

7.2.9 Schutzmaßnahmen unter Beachtung der Kenngrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128<br />

7.3 Einteilung der staubexplosionsgefährdeten Bereiche in Zonen. . . . . . . . . . . . . 129<br />

7.4 Europanormen und -entwürfe zum Staubexplosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . 130<br />

7.5 Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz . . . . . . . . . 131<br />

7.5.1 Allgemeine Anforderungen (E IEC 61241-0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<br />

7.5.2 Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse (IEC61241-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<br />

7.5.3 Zündschutzart „mD“ – Schutz durch Vergusskapselung (IEC 61241-18). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />

7.5.4 Zündschutzart „iD“ – Eigensichere elektrische Betriebsmittel (E DIN IEC 61241-11) . . . . . . . . . . . . . . 132<br />

7.5.5 Zündschutzart „pD“ – Überdruckkapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133<br />

7.5.6 Errichtungsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133<br />

7.6 Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen . . . 134<br />

7.6.1 Auswahl elektrischer Betriebsmittel für die Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub . . . . . . . 134<br />

7.6.2 Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln (IEC 61241-14) [9]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136<br />

7.7 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138<br />

5


6<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

8 Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz . . . . . . . . 139<br />

8.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139<br />

8.2 Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140<br />

8.3 Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte. . . . . . . . . . . . . . . 141<br />

8.4 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte . . . . . . . . 144<br />

8.4.1 Schwadenhemmende Kapselung „fr“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

8.4.2 Druckfeste Kapselung „d“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

8.4.3 Inherent Safety „g“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

8.4.4 Konstruktive Sicherheit „c“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

8.4.5 Schutz durch Zündquellenüberwachung „b“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

8.4.6 Überdruckkapselung „p“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

8.4.7 Flüssigkeitskapselung „k“. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

8.4.8 Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

8.5 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

9 Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich 146<br />

9.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />

9.2 Struktur eigensicherer Feldbussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />

9.3 Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle. . . . . . . . . . . . . . . . 147<br />

9.4 Das FISCO-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

9.5 Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen . . 150<br />

9.6 Schirmung einer eigensicheren Feldbusapplikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152<br />

10 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153<br />

11 Bildverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156<br />

12 Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157<br />

13 Anhang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Inhaltsverzeichnis<br />

7


8<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Einführung<br />

1 Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

1.1 Einführung<br />

Zeittafel des<br />

Explosionsschutzes<br />

Früher waren Explosionen eng mit dem Bergbau verbunden. Austretendes Grubengas<br />

entzündete sich an einer Flamme oder durch einen Funken, richtete als schlagendes<br />

Wetter hohen Sachschaden an und kostete meist auch Menschenleben. So<br />

kann man das Grubenunglück im Jahre 1913 in Südwales mit 439 toten Bergleuten<br />

als „zwangsläufige Geburtshilfe“ der Eigensicherheit ansehen (s. Zeittafel des<br />

Explosionsschutzes). Schutz vor Explosionen war deshalb zu allererst im Bergbau<br />

notwendig. Mit dem Aufkommen der Industrie gibt es erste Berichte von Explosionen<br />

durch aus Kohle erzeugtem Gas, das zum Beheizen von Dampfkesseln und<br />

damit zum Antreiben von Maschinen verwendet wurde. Mit der zunehmenden<br />

Bedeutung der Großchemie, und darunter besonders der Petrochemie, stieg die<br />

Anzahl der Explosionen. Deren Auswirkungen wurden immer verheerender. Schon<br />

Ende des 19. Jahrhunderts erließ der Staat sogenannte Polizeiverordnungen, in<br />

denen die Fabrikherren verpflichtet wurden, Schutzmaßnahmen gegen Explosionen<br />

zu treffen. Die Fabrikinspektoren, wie die Gewerbeaufsichtsbeamten damals<br />

genannt wurden, hatten die Einhaltung der gesetzlichen Regelungen zu überwachen<br />

und gegebenenfalls Schutzmaßnahmen anzuordnen.<br />

Im Laufe der Zeit wurde viel Wissen über das Zustandekommen von Explosionen<br />

und die Ursachen zusammengetragen. Institutionen wie die Physikalisch-Technische<br />

Reichsanstalt (PTR, heute PTB), der Verband Deutscher Elektrotechniker<br />

(heute VDE), die Berggewerkschaftliche Versuchsstrecke (BVS, heute DMT) erarbeiteten<br />

Vorschriften (s. Zeittafel 1903 und 1935), bis am 13.10.1943 die Polizeiverordnung<br />

über elektrische Betriebsmittel in explosionsgefährdeten<br />

Räumen und Betriebsanlagen verabschiedet wurde. [1]<br />

Die ersten Regelungen zum Schutz vor Explosionen waren dem Gewerberecht<br />

zugeordnet. Einschlägiges Gesetz war die Gewerbeordnung. Darin gilt das Prinzip,<br />

dass der Unternehmer verantwortlich ist für den Schutz der Beschäftigten und<br />

auch Dritter, die betroffen sein könnten. Es gab also auch schon früher Ansätze für<br />

den Umweltschutz. Die Gewerbeordnung war die gesetzliche Grundlage für verschiedene<br />

technische Verordnungen, die wiederum durch technische Regeln<br />

präzisiert wurden und die wiederum auf Normen oder VDE-Vorschriften verweisen.<br />

In diesen technischen Verordnungen wurden besondere Anforderungen an einzelne<br />

potenziell gefährliche Anlagen gestellt. [2]<br />

Das Gerätesicherheitsgesetz in seiner Fassung vom 26. August 1992 gilt auch für<br />

die Errichtung und den Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen, die gewerblichen<br />

oder wirtschaftlichen Zwecken dienen oder durch die Beschäftigte gefährdet werden<br />

können (§1a GSG). Elektrische Anlagen in besonders gefährdeten Räumen<br />

zählen zu diesen überwachungsbedürftigen Anlagen.<br />

Erst mit der Betriebssicherheitsverordnung vom 27.9.2002 kam es in der Bundesrepublik<br />

Deutschland zu einer Rechtsvereinfachung, denn zahlreiche dieser<br />

Einzelverordnungen traten außer Kraft, u. a. die ElexV, die VbF.<br />

1744 Der Königl. Preuß. Feldmediziner Dr. Ludolph brachte mit einem elektrischen<br />

Funken ein Schwefeläther-Luftgemisch zur Explosion<br />

1883 „Verordnung über das gewerbemäßige Verkaufen und Teilhaben von<br />

Petroleum“<br />

1887 Arbeitsaufnahme der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt (PTR) in<br />

Berlin<br />

1893 Gründung des Verbandes der Elektrotechniker Deutschlands<br />

1894 Umbenennung in VDE-Verband Deutscher Elektrotechniker<br />

1894 Gründung der Berggewerkschaftlichen Versuchsstrecke (BVS) in<br />

Gelsenkirchen-Bismark<br />

1895 erste VDE-Sicherheitsvorschriften für Starkstromanlagen bis 250 V<br />

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Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Einführung<br />

1903 VDE 0100 „Errichtungsvorschriften für elektrische Anlagen bis 1000 V“ mit<br />

ersten Bergwerksvorschriften<br />

1906 konstituierende Sitzung der IEC in London (unter Mitwirkung des VDE)<br />

1912 VDE 0170 „Leitsätze für die Ausführung von Schlagwetterschutzvorrichtungen<br />

an elektrischen Maschinen, Transformatoren und Apparaten“<br />

(1. Fassung)<br />

1913 bei einem schweren Bergwerks-Explosionsunglück in Sengheuydd<br />

(Südwales) am 14.10.1913 verlieren 439 Begleute „durch einen von einer<br />

elektrischen Signalanlage oder von fallenden Gestein verursachten Funken“<br />

(lt. Unternehmungsbericht) ihr Leben<br />

1935 VDE 0165 „Leitsätze für die Errichtung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Betriebsstätten“<br />

1943 VDE 0170/0171: Erste gemeinsame Bau- und Prüf- „Vorschriften für schlagwetter-<br />

und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel“ Ausgabe V.43<br />

bzw. IV.44<br />

1943 Polizeiverordnung über elektrische Betriebsmittel in explosionsgefährdeten<br />

Räumen und Betriebsanlagen vom 13.10.1943<br />

1945 Definition des Begriffes „Eigensicherheit“ British Standard BS 1259: 1945<br />

1956 Anerkennung des Prinzipes der Eigensicherheit in den USA („National Electrical<br />

Code, 1956 Edition“, National Fire Protection Associoation, Boston)<br />

1957 Unterzeichnung der Römischen Verträge (Art. 100: Abbau technischer<br />

Handelshemmnisse)<br />

1963 Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen<br />

(ExVO) vom 15.8.1963<br />

1965 erste deutsche Norm zur Eigensicherheit<br />

1975 EG- (Ex)- Rahmenrichtlinie (76/117/EWG) vom 18.12.1975 zur Angleichnung<br />

der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten betreffend elektrische<br />

Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche<br />

1977 Annahme der Explosionsschutz-Bestimmungen EN 50014 bis EN 50020<br />

von CENELEC-Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung<br />

1978 Übernahme der Europäischen Normung als<br />

DIN/VDE-Bestimmungen 0170/0171<br />

1980 Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen<br />

(ElexV) vom 27.2.1980 Umsetzung der EG-(Ex-)Rahmenrichtlinie in deutsches<br />

Recht<br />

1994 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />

23.3.1994 (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

1996 die Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 in nationales Recht führt zur Zweiten Verordnung<br />

zum Gerätesicherheitsgesetz Verordnung über das Inverkehrbringen<br />

von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche<br />

(Explosionsschutzverordnung ExVO)<br />

1996 Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

1999 Richtlinie 1999/92/EG des Rates über Mindestvorschriften zur Verbesserung<br />

des Gesundheitsschutz und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die<br />

durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können<br />

(AT<strong>EX</strong> 137).<br />

2002 Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)<br />

9


10<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Einführung<br />

1957 wurden die Römischen Verträge unterzeichnet. Im Artikel 100a wird der<br />

Abbau technischer Handelshemmnisse zwischen den Mitgliedsstaaten gefordert.<br />

Eine wichtige Voraussetzung hierfür war die Harmonisierung sicherheitstechnischer<br />

Normen und somit auch die Integration der VDE-Bestimmungen in ein europäisches<br />

Normenwerk. Wichtige Meilensteine der Integration waren die EG-(Ex)-Rahmenrichtlinie<br />

76/117/EWG vom 18.12.1975, die Annahme der EN 50014 bis<br />

EN 50020 im Jahre 1977 durch die CENELEC (Europäisches Komitee für elektrotechnische<br />

Normung) und die Übernahme dieser EN im Jahre 1978 als DIN VDE-<br />

Bestimmungen. Diesen europäischen Normungsaktivitäten folgten weitere EG-Einzelrichtlinien.<br />

Damit war innerhalb der EG, aber auch über deren Grenzen hinaus (EFTA-Staaten<br />

und weitere Staaten), ein einheitliches Recht für die Herstellung und den Handel<br />

von elektrischen Betriebsmitteln zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

geschaffen. Die Installationsbedingungen unterlagen aber weiterhin den Rechtsund<br />

Verwaltungsvorschriften des Bestimmungslandes (s. Richtlinie 76/117/EWG).<br />

Zwei EG-Richtlinien haben zwischenzeitlich die EG-Ex-Landschaft grundlegend<br />

verändert:<br />

Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. März<br />

1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte<br />

und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen (AT<strong>EX</strong> 95);<br />

Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />

Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />

und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären<br />

gefährdet werden können (AT<strong>EX</strong> 137).<br />

Die AT<strong>EX</strong> 95 richtet sich maßgeblich an die Hersteller elektrischer Betriebsmittel<br />

und musste wortgetreu in nationales Recht umgesetzt werden. Dies geschah<br />

durch die Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das<br />

Inverkehrbringen von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche<br />

– Explosionsschutzverordnung – 11. GSGV) vom 12. Dezember 1996. Am<br />

folgenden Tag wurde die um alle Beschaffenheitsanforderungen bezüglich der<br />

Betriebsmittel geleichterte Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsfähigen<br />

Bereichen (ElexV) veröffentlicht.<br />

Die AT<strong>EX</strong> 137 richtet sich an die Betreiber elektrischer Anlagen, Geräte und<br />

Schutzsysteme und ist dem Sinne nach in nationales Recht umzusetzen. Dies<br />

erfolgte durch die „Verordnung zur Vereinfachung im Bereiche der Sicherheit und<br />

des Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren<br />

Benutzung bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen und der Organisation des Gesundheitsschutzes“ vom 27. September<br />

2002.<br />

Deren Artikel 1 enthält die „Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei<br />

der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über<br />

Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation<br />

des betrieblichen Arbeitsschutzes“ (Betriebssicherheitsverordnung -<br />

BetrSichV).<br />

Seit der Veröffentlichung wurde die BetrSichV inzwischen mehrmals geändert (Fassungen<br />

vom 23.12.2004 und 07.07.2005). Dabei hat die Änderung vom 23.12.2004<br />

umfassende Auswirkung auf die Durchführung der Prüfung überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />

Gemäß § 24 der BetrSichV wird beim Ministerium für Wirtschaft und Arbeit der Ausschuss<br />

für Betriebssicherheit gebildet, zu dessen Aufgaben es gehört, Regeln zu<br />

ermitteln, wie die in der BetrSichV gestellten Anforderungen erfüllt werden können.<br />

Hierzu wurden Unterausschüsse gebildet, die Technische Regeln für Betriebssicherheit<br />

(TRBS) erarbeiten und im Bundesarbeitsblatt bekannt machen.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Einführung<br />

Achtung<br />

Unter das große Thema „Explosionsschutz“ fallen u. a. die<br />

TRBS 1111 „Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung“,<br />

TRBS 1201 „Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“,<br />

TRBS 1203 „Befähigte Personen“ mit den Teilen<br />

– Allgemeine Anforderungen<br />

– Explosionsgefährdungen<br />

– Druckgefährdungen<br />

– Elektrische Gefährdungen,<br />

TRBS 2152 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre“ mit den Teilen<br />

– Allgemeines<br />

– Beurteilung der Explosionsgefährdung<br />

– Vermeidung oder Einschränkung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.<br />

Auf diese TRBS, die bis zum 02.06.2006 veröffentlicht wurden, wird im Abschnitt 2<br />

ausführlich eingegangen.<br />

Als „Lesehilfen“ gibt es für die AT<strong>EX</strong> 95 eine Leitlinie zur Anwendung der<br />

Richtlinie 94/9/EG vom Mai 2000 und für die AT<strong>EX</strong> 137 einen nichtverbindlichen<br />

Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die Durchführung der<br />

Richtlinie 1999/92/EG (überarbeiteter Entwurf Oktober 2002).<br />

Ohne an dieser Stelle genauer auf Übergangsregelungen, das Inkraft- und Außerkrafttreten<br />

der verschiedensten EG-Richtlinien und nationalen Verordnungen eingehen<br />

zu wollen, ist hervorzuheben, dass ab dem 1. Juli 2003 die AT<strong>EX</strong> 95 und die<br />

AT<strong>EX</strong> 137 das EG-Recht des Explosionsschutzes bestimmen. Die<br />

Richtlinie 76/117/EWG, die Richtlinie 79/196/EWG und die Richtlinie 82/130/EWG<br />

werden ab dem 1. Juli 2003 aufgehoben. Somit gilt über die EG-Länder hinaus<br />

(z. B. hat die Schweiz am 1.4.1998 durch die Verordnung VGSEB die Festlegungen<br />

der AT<strong>EX</strong> 95 komplett übernommen) ein einheitliches Recht für die Herstellung und<br />

das Inverkehrbringen von Geräten und Schutzsystemen zur bestimmungsgemäßen<br />

Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen und deren Installation.<br />

Als Abschluss der Einführung muss angemerkt werden, dass der Geltungsbereich<br />

der AT<strong>EX</strong> 95 auch nicht-elektrische Geräte und Schutzsysteme einbezieht. Unter<br />

den Anwendungsbereich der AT<strong>EX</strong> 95 fallen außerdem Sicherheits-, Kontroll- und<br />

Regeleinrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen<br />

(s. Artikel 1 der Richtlinie). In der AT<strong>EX</strong>-Leitlinie vom Mai 2000 wird hierzu<br />

angemerkt:<br />

„Zu beachten ist, dass die Richtlinie 94/9/EG erstmals grundlegende Gesundheits-<br />

und Sicherheitsanforderungen für nichtelektrische Geräte, die für den Einsatz in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind, für Geräte, die für den Einsatz in<br />

Bereichen, in denen wegen der Staubbildung Explosionsgefahr besteht, und<br />

Schutzsysteme bestimmt sind, und für Vorrichtungen, die für den Einsatz außerhalb<br />

von explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind und zur sicheren Funktionsweise<br />

von Geräten und Schutzsystemen in Bezug auf Explosionsrisiken<br />

erforderlich sind beziehungsweise dazu beitragen, festgelegt“. [3]<br />

Die Aufzählung vieler Richtlinien, Gesetze, Verordnungen ist unvollständig und<br />

umfasst nur die wichtigsten Schriften. Nicht unerwähnt dürfen die Regeln der<br />

Berufsgenossenschaft bleiben, so z. B. BGR 104 Regeln für den Sicherheits- und<br />

Gesundheitsschutz bei der Arbeit (Ex-RL) oder BGR 132 Richtlinie zur Vermeidung<br />

von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen (Richtlinie „Statische Elektrizität“).<br />

11


12<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Rechtsgrundlagen vor dem Jahr 2003<br />

1.2 Rechtsgrundlagen vor dem Jahr 2003<br />

In diesem Abschnitt soll kurz die rechtliche Situation erläutert werden, die bis zum<br />

Abschluss der Harmonisierung europäischen Rechtes auf dem Gebiete des Explosionsschutzes<br />

bestand. Die Zeitangabe „vor 2003“ ist absichtlich unpräzise<br />

gewählt, da das Wirksamwerden der AT<strong>EX</strong> 95 und AT<strong>EX</strong> 137 durch deren nationale<br />

Umsetzungen mittels ExVO und BetrSichV in Schritten zwischen 1996 bis<br />

2003 erfolgte. Viele nationale Verordnungen wurden in diesem Zeitraum angepasst<br />

(geändert), bevor sie nun außer Kraft getreten sind. Bestes Beispiel ist hierfür die<br />

ElexV.<br />

Es ist aber wichtig anzumerken, dass das, was bisher gut war, auch weiterhin gut<br />

sein wird. Keine ordnungsgemäß betriebene Anlage muss wegen der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien<br />

umgerüstet werden. Auch wenn die Richtlinien 76/117/EWG, 79/196/EWG und<br />

82/130/EWG gemäß Artikel 14 der AT<strong>EX</strong> 95 ab dem 1. Juli 2003 aufgehoben werden,<br />

bleiben die auf Basis dieser Richtlinien ausgestellten (Konformitäts-)Bescheinigungen<br />

bezüglich der ordnungsgemäßen Nutzung dieser Betriebsmittel gültig<br />

(siehe Artikel 14 Absatz 3 der AT<strong>EX</strong> 95, § 7 Absatz 2 der ExVO). Auf die Kennzeichnung<br />

der nicht gemäß AT<strong>EX</strong> 95 zugelassenen Geräte wird im Abschnitt<br />

„Zündschutzarten“ eingegangen. Das Inverkehrbringen dieser Betriebsmittel ab<br />

dem 1. Juli 2003 ist verboten.<br />

Die wichtigsten EG-Richtlinien vor Anwendung der AT<strong>EX</strong> 95 sind nachfolgend aufgelistet:<br />

EG-Ex-Rahmenrichtlinie (76/117/EWG) vom 18. Dezember 1975, gültig bis<br />

30.6.2003<br />

EG-Ex-Einzelrichtlinie (79/196/EWG) vom 6. Februar 1979, A-Generation<br />

(Strichgeneration), gemäß Europanormen der 1. Generation (Ausgabe 1977/78)<br />

EG-Sch-Richtlinie (82/130/EWG) vom 15. Februar 1982, Elektrische Betriebsmittel<br />

in Unter- und Übertageanlagen grubengasführender Bergwerke<br />

EG-Ex-Einzelrichtlinie (84/87/EWG) vom 16. Januar 1984, offizielle Einführung<br />

der aus technischen Gründen bis dahin erfolgten Änderungen der Europanormen,<br />

B-Generation<br />

EG-Ex-Einzelrichtlinie (88/571/EWG) vom 10. November 1988 C-Generation,<br />

gemäß Anpassungsrichtlinie AT<strong>EX</strong>/III94/03 D-Generation<br />

Richtlinie 98/65/EG vom 3.9.1998, E-Generation<br />

Ab dem 1. März 1996 wendeten die EG-Mitgliedstaaten die AT<strong>EX</strong> 95 an, hierzu trat<br />

am 20. Dezember 1996 die Explosionsschutzverordnung ExVO in Kraft. Die<br />

AT<strong>EX</strong> 137 wurde am 16. Dezember 1999 veröffentlicht, ihre nationale Umsetzung<br />

durch die bezüglich des Explosionsschutzes relevante Betriebssicherheitsverordnung<br />

vom 27. September 2002 erfolgte ab dem 3. Oktober 2003 (siehe hierzu Artikel<br />

8 der Verordnung zur Rechtsvereinfachung im Bereich der Sicherheit und des<br />

Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung<br />

bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen<br />

und der Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes). Aus der Überschrift zur<br />

AT<strong>EX</strong> 137 ist klar zu entnehmen, dass deren Hauptanliegen der Gesundheits- und<br />

Arbeitsschutz ist. Diese Thematik, die sich an die Betreiber von Anlagen richtet,<br />

wird in einem späteren Abschnitt behandelt.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Bild 1.1 EG-Richtlinie und deren nationale Umsetzung<br />

Artikel 95: Richtlinie für die Angleichung derjenigen Rechts- und Verwaltungsvorschriften der<br />

Mitgliedstaaten, die sich unmittelbar auf die Errichtung oder das Funktionieren des<br />

gemeinsamen Marktes auswirken.<br />

Zielsetzung: Abbau technischer Handelshemmnisse<br />

Artikel 137: Die Mitgliedsstaaten bemühen sich, die Verbesserungen insbesondere der<br />

Arbeitsumwelt zu fördern, um die Sicherheit und die Gesundheit der Arbeitnehmer<br />

zu schützen und setzen sich die Harmonisierung der in diesem Bereich bestehenden<br />

Bedingungen bei gleichzeitigem Fortschritt zum Ziel.<br />

Zielsetzung: Mindestvorschriften zur Verbesserung der Arbeitsumwelt<br />

Nachfolgend wird die AT<strong>EX</strong> 95, die sich mit ihren Beschaffenheitsanforderungen<br />

und Vorschriften zum Inverkehrbringen an die Hersteller der Betriebsmittel richtet,<br />

genauer behandelt.<br />

1.3 Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Artikel 95<br />

Richtlinie<br />

Freier Warenverkehr<br />

AT<strong>EX</strong> 95<br />

Richtlinie 94/9/EG<br />

Europäischer Vertrag<br />

Artikel 137<br />

Richtlinie<br />

Sozialvorschriften<br />

AT<strong>EX</strong> 137<br />

Richtlinie 1999/92/EG<br />

Ex VO BetrSichV<br />

1.3.1 Anmerkungen zur Richtlinie 94/9/EG<br />

Der Wortlaut der AT<strong>EX</strong> 95 ist im Anhang enthalten. In den einzelnen Abschnitten<br />

dieses Handbuches werden Auszüge gekürzt oder nur sinnentsprechend wiedergegeben,<br />

eine exakte Lektüre der Richtlinie wird empfohlen.<br />

In einem quasi Vorwort zur Richtlinie werden Gründe aufgeführt, deren Erwägung<br />

zum Erlassen der Richtlinie führte. Nachfolgend sollen 4 dieser Gründe dem Sinne<br />

nach genannt werden:<br />

Innerhalb der einzelnen Mitgliedstaaten unterschiedlich umfangreiche Anforderungen<br />

und Abweichungen bei den vorgeschriebenen Prüfverfahren führen zu<br />

Ungleichheiten, die den freien Warenverkehr innerhalb der Gemeinschaft hemmen.<br />

Nur durch eine Harmonisierung der einzelstaatlichen Rechtsvorschriften<br />

können diese Hindernisse des freien Warenverkehrs beseitigt werden.<br />

Die Einhaltung der grundlegenden Anforderungen des Sicherheits- und Gesundheitsschutzes<br />

ist zwingend erforderlich, um die Sicherheit der Geräte und Vorrichtungen<br />

zu gewährleisten. Diese Anforderungen müssen mit Umsicht<br />

umgesetzt werden, um dem zum Zeitpunkt des Baus der Geräte erreichten<br />

Stand der Technik gerecht zu werden.<br />

Diese Richtlinie definiert daher nur grundlegende Anforderungen. Um den<br />

Nachweis zu erleichtern, dass ein Gerät diesen Anforderungen entspricht, müssen<br />

auf europäischer Ebene einheitliche Normen geschaffen werden und zwar<br />

insbesondere für den nichtelektrischen Bereich des Explosionsschutzes.<br />

Die Ausarbeitung dieser europaweit geltenden harmonisierten Normen, die<br />

nach wie vor nicht zwingend vorgeschrieben werden dürfen, erfolgt durch<br />

private Organisationen. [4]<br />

13


14<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Wichtige Anliegen neben der Harmonisierung sind also:<br />

grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für Konzeption und<br />

Bau,<br />

keine zwingende Anwendung der harmonisierten Normen,<br />

Stand der Technik zum Zeitpunkt des Baus von Geräten umsetzen,<br />

Verweis auf den Geltungsbereich inklusive des nichtelektrischen Bereiches des<br />

Explosionsschutzes.<br />

Die AT<strong>EX</strong> 95 ist in 4 Kapitel unterteilt und beinhaltet 9 Anhänge:<br />

1.3.2 Kapitel I – Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr<br />

Eine auszugsweise Übersicht über den Anwendungsbereich zeigt folgende Zusammenstellung:<br />

Anwendung Maschinen, elektrische und nicht-elektrische Betriebsmittel, Steuerungs- und Ausrüstungsteile,<br />

Warn- und Vorbeugungsmaßnahmen;<br />

Beispiele betroffener,<br />

insbesondere nichtelektrischer<br />

Geräte<br />

Beispiele nicht betroffener<br />

Geräte<br />

Kapitel I Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr<br />

Kapitel II Konformitätsbewertungsverfahren<br />

Kapitel III CE-Konformitätskennzeichnung<br />

Kapitel IV Schlussbestimmungen<br />

Anhang I Entscheidungskriterien für die Einteilung der Gerätegruppen in<br />

Kategorien<br />

Anhang II Grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für<br />

die Konzeption und den Bau von Geräten und Schutz-Systemen<br />

zur bestimmungsgemäßen Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Anhang III/IX Detaillierte Festlegungen zu den einzelnen<br />

Konformitätsbewertungsverfahren<br />

Ventilatoren, Gebläse, Verdichter, (Vakuum-)Pumpen, Zentrifugen, Flurförderfahrzeuge,<br />

Hebezeuge, mechanische Mühlen, Rüttelantriebe, Rührwerkzeuge einschließlich<br />

Getriebe und Treibriemen;<br />

Apparate, Rohrleitungen, Absaugsysteme, Armaturen.<br />

Wichtigster Inhalt des Artikels 1 sind (für den Anwender, an den sich dieses Handbuch<br />

wendet) die Definition von Gerätegruppen und Gerätekategorien:<br />

„Gerätegruppe I gilt für Geräte zur Verwendung in Untertagebetrieben von Bergwerken<br />

sowie deren Übertageanlagen, die durch Grubengas und/oder brennbare<br />

Stäube gefährdet werden können.<br />

Gerätegruppe II gilt für Geräte zur Verwendung in den übrigen Bereichen, die<br />

durch eine explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können.“ [4]<br />

Mit anderen Worten: ein Gerät der Gerätegruppe II darf für die Explosionssgruppe II<br />

verwendet werden.<br />

Neu ist gemäß einem geforderten Schutzgrad die Einteilung der Geräte in Gerätekategorien.<br />

Die Entscheidungskriterien hierfür enthält der Anhang I. Unabhängig<br />

davon, ob es sich um elektrische oder nicht-elektrische Geräte handelt, die in grubengasgefährdeten<br />

Bereichen, durch sonstige Gase oder Stäube gefährdete Bereiche<br />

eingesetzt werden sollen, ist die Fehlersicherheit der Geräte das einzige<br />

Kriterium.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Gerätegruppe Gerätekategorie<br />

I (Grubengas,<br />

brennbare<br />

Stäube)<br />

II alle übrigen<br />

Bereiche außer I<br />

(Gemische aus<br />

Luft und Gasen,<br />

Dämpfen, Nebel,<br />

Stäuben)<br />

Als Beispiel die Anforderungen an ein Gerät der Gerätekategorie 1 der Gerätegruppe<br />

II:<br />

„Gerätegruppe II, Kategorie 1“<br />

Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind, dass sie in Übereinstimmung mit den vom<br />

Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein sehr<br />

hohes Maß an Sicherheit gewährleisten.<br />

Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen<br />

eine explosionsfähige Atmosphäre, die aus einem Gemisch von Luft und Gasen,<br />

Dämpfen oder Nebeln oder aus Staub-/Luft-Gemischen besteht, ständig oder<br />

langzeitig oder häufig vorhanden ist.<br />

Geräte dieser Kategorie müssen selbst bei selten auftretenden Gerätestörungen<br />

das erforderliche Maß an Sicherheit gewährleisten und weisen daher Explosionsschutzmaßnahmen<br />

auf, so dass beim Versagen einer apparativen Schutzmaßnahme<br />

mindestens eine zweite unabhängige apparative Schutzmaßnahme die<br />

erforderliche Sicherheit gewährleistet, oder beim Auftreten von zwei unabhängigen<br />

Fehlern die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird.“ [4]<br />

Wenn in diesen Kriterien das Vorhandensein einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />

herangezogen wird, vermutet man die Verknüpfung mit den Ex-Zonen, diese werden<br />

aber in der AT<strong>EX</strong> 95 mit keinem Wort erwähnt, da sich diese Richtlinie an die<br />

Hersteller der Geräte wendet. Da die Geräte aber irgendwann doch in einer Ex-<br />

Zone eingesetzt werden sollen, erscheint folgende Tabelle mit einer Vermischung<br />

von Gerätegruppen, -kategorien und Zonen an dieser Stelle erlaubt.<br />

.<br />

Wahrscheinlichkeit<br />

der Ex-Atmosphäre *<br />

Maß der zu<br />

gewährleistenden<br />

Sicherheit *<br />

ausreichende Sicherheit<br />

bei *<br />

M1 vorhanden sehr hohes 2 Fehlern<br />

2 unanhängigen apparativen<br />

Schutzmaßnahmen<br />

M2 bei Auftreten der Ex-<br />

Atmosphäre abschaltbar<br />

1 ständig, langzeitig oder<br />

häufig vorhanden<br />

hohes Zündquellen auch bei<br />

erschwerten Bedingungen<br />

unwirksam<br />

sehr hohes 2 Fehlern<br />

2 unanhängigen apparativen<br />

Schutzmaßnahmen<br />

2 gelegentlich vorhanden hohes Vermeidung von Zündquellen<br />

bei Geräten und<br />

Betriebsstörungen<br />

3 nicht oder selten und<br />

dann nur kurzzeitig<br />

Vergleich zur der bisherigen<br />

Gruppen- und<br />

Zoneneinteilung<br />

Explosionsgruppe I<br />

Explosionsgruppe I<br />

Explosionsgruppe II<br />

Zone 0<br />

Zone 20<br />

Explosionsgruppe II<br />

Zone 1<br />

Zone 21<br />

gewöhnliches Normalbetrieb Explosionsgruppe II<br />

Zone 2<br />

Zone 22<br />

*) Ausführliche Erläuterungen zu diesen Spalten sind enthalten in:<br />

Anhang I – Entscheidungskriterien für die Einteilung der Gerätegruppen in Kategorien<br />

Anhang II – Grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen für die Konzeption und den Bau von Geräten und Schutzsystemen zur<br />

bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />

Tabelle 1.1 Zuordnung von Gerätegruppen, -kategorien und Zonen<br />

Der Artikel 1 der Richtlinie fordert für die bestimmungsgemäße Verwendung die<br />

Erfüllung der grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen gemäß<br />

Anhang II. Die Prinzipien des Explosionsschutzes verpflichten den Hersteller, Maßnahmen<br />

zu treffen, um:<br />

„vorrangig, wenn es möglich ist, explosionsfähige Atmosphären zu vermeiden,<br />

die von den Geräten und Schutzsystemen selbst erzeugt oder freigesetzt werden<br />

können;<br />

die Entzündung explosionsfähiger Atmosphären unter Berücksichtigung von<br />

elektrischen und nichtelektrischen Zündquellenarten im Einzelfall zu verhindern;<br />

falls es dennoch zu einer Explosion kommen sollte, die eine Gefährdung von<br />

Personen und gegebenenfalls von Haustieren oder Gütern durch direkte oder indirekte<br />

Einwirkung verursachen kann, diese umgehend zu stoppen und/oder den<br />

Wirkungsbereich von Explosionsflammen und Explosionsdrücken auf ein ausreichend<br />

sicheres Maß zu begrenzen.“ [4]<br />

15


16<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Zusammengefasst heißt<br />

dies:<br />

Achtung<br />

Verhindern des Auftretens einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />

⇒ primärer Explosionsschutz,<br />

Verhindern des Entzündens einer explosionsfähigen Atmosphäre<br />

⇒ sekundärer Explosionsschutz,<br />

Ausbreitung einer erfolgten Explosion stoppen und deren Auswirkung begrenzen<br />

⇒ tertiärer Explosionsschutz.<br />

Im Anhang II sind Festlegungen getroffen zur Kennzeichnung der Geräte, auf die<br />

aber erst nach Behandlung der Zündschutzarten eingegangen werden soll. Nur<br />

soviel an dieser Stelle: es gibt eine neue Kennzeichnung gemäß AT<strong>EX</strong> 95 und<br />

unabdingbare Hinweise für die Sicherheit bei der Verwendung, man kann sie auch<br />

als „technische Kennzeichnung“ gemäß EN 50014 bezeichnen.<br />

Der Betriebsanleitung wird große Bedeutung beigemessen (siehe Anhang II<br />

Punkt 1.0.6):<br />

Zu jedem Gerät oder Schutzsystem muss eine Betriebsanleitung vorhanden sein,<br />

die folgende Mindestangaben enthält:<br />

gleiche Angaben wie unter Kennzeichnung gefordert;<br />

Angaben zu sicherer Inbetriebnahme, Verwendung, Montage und Demontage,<br />

Instandhaltung, Installation, Rüsten;<br />

elektrische Kenngrößen und Drücke, höchste Oberflächentemperatur u. a.<br />

Grenzwerte;<br />

weitere Angaben.<br />

Bei der Inbetriebnahme muss die Originalbetriebsanleitung in einer der Gemeinschaftssprachen<br />

(oder Sprache des Verwendungslandes) vorliegen.<br />

Sollte das Gerät durch den Buchstaben „X“ in der Kennzeichnung auf „besondere<br />

Bedingungen für die sichere Anwendung“ verweisen, müssen diese Angaben<br />

unbedingt am Einsatzort in der Landessprache übersetzt vorliegen.<br />

1.3.3 Kapitel II – Konformitätsbewertungsverfahren<br />

In Abhängigkeit von der bestimmungsgemäßen Verwendung der Geräte, also<br />

deren Einsatz gemäß Gerätegruppen und -kategorien (und somit für die Gerätegruppe<br />

II auch in Zuordnung zu den Zonen 0 oder 20, 1 oder 21, 2 oder 22 gemäß<br />

Gerätekategorien) werden Konformitätsverfahren und deren Kombinationen vorgeschrieben,<br />

damit die CE-Kennzeichnung angebracht werden darf.<br />

Diese Verfahren sind in den Anhängen III bis IX beschrieben, nachfolgend eine Auflistung<br />

und sinngemäße Zusammenfassung geforderter Kombinationen:<br />

III EG-Baumusterprüfung<br />

Grundvoraussetzung für Gerätekategorie M 1 und 1, M 2 und 2<br />

IV Qualitätssicherung Produktion<br />

mit III für M1 oder 1 erforderlich<br />

V Prüfung der Produkte<br />

mit III für M 1 oder 1 erforderlich<br />

VI Konformität mit der Bauart<br />

mit III für M 2 oder 2 erforderlich<br />

VII Qualitätssicherung Produkt<br />

mit III für M 2 oder 2 erforderlich<br />

VIII Interne Fertigungskontrolle<br />

Voraussetzung für Gerätekategorie 3<br />

IX Einzelprüfung<br />

Wurde die Konformitätsbewertung erfolgreich vorgenommen, darf das Gerät mit der<br />

CE-Kennzeichnung versehen werden. Für alle Geräte der Gerätekategorie M 1 und<br />

1 sowie alle elektrischen Geräte der Kategorie M 2 und 2 ist es zwingend erforderlich,<br />

dass für das zu kennzeichnende Gerät eine EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

vorliegt.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Qualitätssicherung<br />

Produkt<br />

Anhang VII<br />

Gerätekat. 1<br />

und<br />

Schutzsysteme<br />

EG-Baumusterprüfung<br />

Anhang III<br />

Geräte erfüllen<br />

Anhang II,<br />

1.0 und 2.1<br />

Zunehmende Wahrscheinlichkeit explosionsfähiger Atmosphäre<br />

Zone 0/20 Zone 1/21 Zone 2/22<br />

Konformität mit<br />

der Bauart<br />

Anhang VI<br />

EG-Einzelprüfung<br />

Anhang IX<br />

Qualitätssicherung<br />

Produkt<br />

Anhang VII<br />

Motoren mit innerer<br />

Verbrennung +<br />

elektrische Geräte<br />

EG-Baumusterprüfung<br />

Anhang III<br />

Gerätekategorie<br />

2<br />

Konformität mit<br />

der Bauart<br />

Anhang VI<br />

Geräte erfüllen<br />

Anhang II,<br />

1.0 und 2.2<br />

übrige Geräte<br />

interne<br />

Fertigungskontrolle<br />

Anhang VIII<br />

Unterlagen nach<br />

Anhang VIII Nr.3<br />

an benannte<br />

Stelle übermitteln<br />

Bild 1.2 Konformitätsnachweis nach Richtlinie 94/9/EG<br />

interne<br />

Fertigungskontrolle<br />

Anhang VIII<br />

CE-Konformitätszeichen nach Artikel 10 und Anhang X darf angebracht werden<br />

Konformitätserklärung wird ausgestellt<br />

Gerätekategorie<br />

3<br />

Geräte erfüllen<br />

Anhang II,<br />

1.0 und 2.3<br />

EG-Einzelprüfung<br />

Anhang IX<br />

In Bild 1.2 [7] ist zu erkennen, dass<br />

alle in den Zonen 0 und 20 (Kategorie 1) zu installierenden Betriebsmittel, also<br />

auch die nicht-elektrischen Betriebsmittel, einer EG-Baumuster- oder EG-Einzelprüfung<br />

unterzogen werden müssen.<br />

die elektrischen Betriebsmittel für die Zonen 1 und 21, also der Kategorie 2 zugeordnet,<br />

ebenfalls einer EG-Baumusterprüfung unterzogen werden müssen;<br />

nicht aber die nicht-elektrischen Betriebsmittel (die Betriebsanleitung ist hierfür<br />

die wichtigste Dokumentation),<br />

alle elektrischen und auch die nicht-elektrischen Betriebsmittel für die Zonen 2<br />

und 22 (Kategorie 3) keiner EG-Baumusterpüfung unterzogen werden müssen.<br />

17


18<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Bild 1.3 EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

Die Prüfung und Ausstellung dieser Bescheinigung erfolgt durch eine „benannte<br />

Stelle“ gemäß Artikel 9 der AT<strong>EX</strong> 95. Deren Liste ist im Amtsblatt der Europäischen<br />

Gemeinschaften veröffentlicht. Hierzu zählen u. a. die PTB, DMT, der TÜV Rheinland,<br />

Berlin, Brandenburg, das IBExU.<br />

Die PTB oder andere benannte Stellen auditieren zusätzlich den Hersteller. Mit der<br />

Anerkennung der Qualitätssicherung Produktion durch dieses Überwachungsaudit<br />

genügt das Qualitätssicherungssystem der <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH den Anforderungen<br />

des Anhangs IV der AT<strong>EX</strong> 95, somit dürfen elektrische Geräte der Kategorien 1<br />

und 2 hergestellt, nach Einzelprüfung gekennzeichnet und in Verkehr gebracht werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Bild 1.4 Anerkennung der Qualitätssicherung Produktion<br />

Neben den Festlegungen zur CE-Konformitätskennzeichnung (Kapitel III) enthält<br />

die AT<strong>EX</strong> 95 im Kapitel IV die Schlussbestimmungen, die Wichtigen sind nachfolgend<br />

aufgeführt:<br />

01.07.2003: Richtlinien 76/117/EWG, 79/196/EWG, 82/130/EWG sind aufgehoben,<br />

30.06.2003: spätestmöglicher Gültigkeitstermin bestehender Konformitätsbescheinigungen,<br />

Übergangsregelung für bereits vor dem 01.07.2003 gemäß 94/9/EG zugelassene<br />

Betriebsmittel.<br />

19


20<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 durch die Explosionsschutzverordnung ExVO<br />

1.4 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 durch die Explosionsschutzverordnung ExVO<br />

Die AT<strong>EX</strong> 95 trat am 1. März 1996 in Kraft, ihre nationale Umsetzung erfolgte durch<br />

die Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />

von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />

Explosionsschutzverordnung - 11.GSGV). Die ExVO trat am 20.12.1996 in Kraft.<br />

Der Wortlaut dieser Verordnung ist im Anhang enthalten, nachfolgend werden nur<br />

wichtige Inhalte zitiert oder sinnentsprechend wiedergegeben.<br />

Der § 1 nennt unter Anwendungsbereich:<br />

„Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen,<br />

Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten<br />

Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren jedoch<br />

für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind oder<br />

dazu beitragen,<br />

Komponenten, die in obengenannte Geräte und Schutzsysteme eingebaut werden<br />

sollen.“ [5]<br />

Die Begriffsbestimmungen im § 2 verweisen u. a. auf die Gerätegruppen und Gerätekategorien:<br />

(6) Entsprechend dem Verwendungszweck werden die Geräte ... in Gerätegrupppen<br />

eingeteilt, denen entsprechend dem geforderten Schutzgrad ...<br />

Gerätekategorien zugeordnet werden.<br />

(7) Bestimmungsgemäße Verwendung ist die Verwendung von Geräten,<br />

Schutzsystemen und Vorrichtungen .... entsprechend der Gerätegruppe<br />

und -kategorie und unter Beachtung aller Herstellerangaben, die für den<br />

sicheren Betrieb notwendig sind.<br />

Der § 4 nennt die Voraussetzungen für das Inverkehrbringen:<br />

Kennzeichnungen (Einhaltung vielfältiger Bedingungen)<br />

Ex-Komponenten erhalten kein CE-Kennzeichen,<br />

CE-Kennzeichnung erfasst auch über den Ex-Schutz hinausgehende Anforderungen,<br />

Konformitätserklärung muss beigefügt sein,<br />

Betriebsanleitung muss beigefügt sein,<br />

die Verfahren gemäß Anhängen III bis IX AT<strong>EX</strong> 95 müssen erfüllt sein.<br />

An dieser Stelle ist auf eine Besonderheit hinzuweisen. Mit Inkrafttreten der ExVO<br />

wurden alle Anforderungen bezüglich der Beschaffenheit der elektrischen Betriebsmittel<br />

aus der ElexV gestrichen, so auch der § 10 ElexV „Sonderanfertigungen“.<br />

Die ExVO enthält in § 4 Abs. 5 in direkter Umsetzung von Artikel 8 Abs. 5 der<br />

AT<strong>EX</strong> 95 eine Ausnahmeregelung von den Konformitätsverfahren. Auf begründeten<br />

Antrag des Herstellers können die zuständigen nationalen Behörden (z. B. die<br />

Gewerbeaufsichtsämter) das Inverkehrbringen und die Inbetriebnahme von Geräten,<br />

Schutzsystemen oder Vorrichtungen auf dem Hoheitsgebiet des betreffenden<br />

Mitgliedsstaates ohne die Konformitätsverfahren nach den Anhängen III bis IX<br />

genehmigen. Diese Regelung ist für das Inverkehrbringen von Einzelgeräten oder<br />

Sonderanfertigungen (z. B. Überdruckkapselungen) gedacht.<br />

Hierzu führt die ExVO aus:<br />

„Abweichend von den im § 4 genannten Voraussetzungen für das Inverkehrbringen<br />

können die zuständigen Behörden auf begründeten Antrag das Inverkehrbringen<br />

von Geräten, Schutzsystemen und Vorrichtungen ...... gestatten, auf die<br />

die in Absatz 1 Nr. 1 Buchstabe b genannten Verfahren (Erfüllung der Anhänge III<br />

bis IX Richtlinie 94/9/EG) nicht angewandt worden sind, wenn deren Verwendung<br />

im Interesse des Schutzes geboten ist“. [5]<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137)<br />

1.5 Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137)<br />

Die Übergangsbestimmungen in § 7 legen analog zur AT<strong>EX</strong> 95 fest:<br />

„Geräte und Schutzsysteme, die den am 24. März 1994 im Geltungsbereich dieser<br />

Verordnung geltenden Bestimmungen entsprechen, dürfen bis zum 30. Juni 2003<br />

in den Verkehr gebracht werden.“<br />

Im Gegensatz zur AT<strong>EX</strong> 95 mit ihren Beschaffenheitsanforderungen richtet sich die<br />

AT<strong>EX</strong> 137 nicht an die Gerätehersteller, sondern an die Betreiber. Dies geht auch<br />

klar aus dem Titel der Richtlinie hervor:<br />

Richtlinie über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />

und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären<br />

gefährdet werden können.<br />

Schwerpunkte der AT<strong>EX</strong> 137 sind:<br />

Einteilung der Bereiche, in denen eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

vorhanden sein kann (Bewertung der Explosionsrisiken, Bereitstellung und Festlegung<br />

der sicherheitstechnischen Kenndaten),<br />

Festlegung, welche Geräte und Schutzsysteme in den jeweiligen Zonen genutzt<br />

werden können, und der Kriterien für die Auswahl von Arbeitsmitteln und des Installationsmateriales<br />

für die verschiedenen Zonen,<br />

Erstellung und ständige Aktualisierung eines Explosionsschutzdokumentes,<br />

Kennzeichnung der Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphäre in einer<br />

die Sicherheit gefährdenden Menge auftreten kann, an ihren Zugängen,<br />

Festlegung von Kriterien für die Zulassung von Arbeiten in den verschiedenen<br />

Zonen.<br />

Im Artikel 9 „Besondere Vorschriften für Arbeitsmittel und Arbeitsstätten“ wird u. a.<br />

gefordert:<br />

Vor dem 30.06.2003 bereits verwendete oder erstmalig zur Verfügung gestellte<br />

Arbeitsmittel müssen Mindestvorschriften (Anhang II, Abschnitt A) entsprechen,<br />

wenn keine andere Gemeinschaftsrichtlinie anwendbar ist (AT<strong>EX</strong> 95 setzt per<br />

30.06.2003 bisherige EG-Vorschriften außer Kraft, die die /B- ... E-Generation<br />

betreffen).<br />

Nach dem 30.06.2003 erstmalig zur Verfügung gestellte Arbeitsmittel müssen<br />

den Anforderungen des Anhangs II, Abschnitt A und B entsprechen (Abschnitt B<br />

bestimmt die Verwendung der Geräte der Kategorien 1, 2 , 3 in den Zonen 0/20,<br />

1/21 und 2/22).<br />

Im Anhang I der AT<strong>EX</strong> 137 werden die explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />

eingeteilt.<br />

„Ein Bereich, in dem eine explosionsfähige Atmosphäre in solchen Mengen auftreten<br />

kann, dass besondere Schutzmaßnahmen für die Aufrechterhaltung des<br />

Schutzes von Sicherheit und Gesundheit der betroffenen Arbeitnehmer erforderlich<br />

werden, gilt als explosionsgefährdeter Bereich.<br />

Diese Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähiger<br />

Atmosphäre in Zonen unterteilt.“ [6]<br />

Auf weitere Einzelheiten der AT<strong>EX</strong> 137 und deren Umsetzung durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

BetrSichV wird im folgenden Kapitel eingegangen.<br />

Mit der europaweit gültigen Zonendefinition gemäß Anhang I der AT<strong>EX</strong> 137, mit der<br />

Festlegung der Kriterien für die Auswahl von Geräten und Schutzsystemen gemäß<br />

Abschnitt B des Anhanges II der AT<strong>EX</strong> 137 und den Entscheidungskriterien für die<br />

Einteilung der Gerätegruppen in Kategorien gemäß Anhang I der AT<strong>EX</strong> 95 liegt ein<br />

schlüssiges Vorschriftenwerk der eindeutigen Zuweisung der Geräte zu den Zonen<br />

vor. Dies galt es, im Sinne der im Vorwort zur AT<strong>EX</strong> 95 angesprochenen Harmonisierung<br />

der einzelstaatlichen Rechtsvorschriften durch neue und überarbeitete<br />

Europanormen umzusetzen.<br />

21


22<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien durch Europanormen<br />

1.6 Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien durch Europanormen<br />

In diesem Abschnitt sollen Europanormen und deren Entwürfe sowie nationale, insbesondere<br />

den nicht-elektrischen Explosionsschutz betreffende Vorschriften<br />

genannt werden, deren Bearbeitung durch die Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien<br />

erforderlich wurde. Dieser Abschnitt befasst sich nur mit dem Vorschriftenwerk zur<br />

Gerätegruppe II und damit Explosionsgruppe II. Die Auflistung der Normen ist nicht<br />

vollständig, denn mit der Umsetzung der AT<strong>EX</strong>-Richtlinien sind insbesondere zum<br />

Staubexplosionsschutz, aber auch zum nicht-elektrischen Explosionsschutz eine<br />

große Anzahl neuer Normen oder Normenentwürfe vorgelegt worden.<br />

Sowohl durch die Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 95 als auch durch die umfangreichen Normungsaktiviäten<br />

innerhalb CENELEC und IEC sind im Bereich des elektrischen<br />

Explosionsschutzes vor allem folgende Normen und Normenentwürfe zu nennen:<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche:<br />

EN 50014/<br />

Allgemeine Bestimmungen<br />

IEC 60079-0<br />

EN 50015 ... 39/ Normen zu den Zündschutzarten<br />

IEC 60079-1 ... 25<br />

DIN EN 60079-26 Elektrische Betriebsmittel Gruppe II, 1G<br />

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub:<br />

DIN EN 61241-0 Allgemeine Anforderungen<br />

DIN EN 61241-1/2/<br />

11/18<br />

Staub-Zündschutzarten tD, pD, iD, mD<br />

Zu den nicht-elektrischen Geräten für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sind folgende Normen zu nennen:<br />

EN 13463-1 Grundlegende Methodik und Anforderungen<br />

EN 13463-5/6/8 Schutz durch konstruktive Sicherheit „c“/<br />

Zündquellenüberwachung „b“/<br />

Flüssigkeitskapselung „k“<br />

weitere Entwürfe<br />

DIN EN 1834-1 ... 3 Sicherheitsanforderungen für die Konstruktion und den<br />

Bau von Hubkolben-Verbrennungsmotoren/<br />

Flurförderfahrzeugen zur Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen<br />

DIN EN 12874 Flammendurchschlagssicherungen,<br />

Leistungsanforderungen, Prüfverfahren und<br />

Einsatzgrenzen<br />

EN 1010-1 Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen<br />

VDMA 24169 Richtlinie für Ventilatoren zur Förderung von<br />

brennbaren Gasen, Dämpfe oder Nebel enthaltender<br />

Atmosphäre<br />

Den Geltungsbereich der AT<strong>EX</strong> 137 betreffen folgende Normen und Regeln:<br />

EN 1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz,<br />

Grundlagen und Methodik<br />

BGR 104 Explosionsschutz-Regeln (werden derzeit in die<br />

TRBS 2152 integriert)<br />

BGR 132 Vermeidung von Zündgefahren infolge<br />

elektrostatischer Aufladungen<br />

DIN EN 60079-14/<br />

IEC 60079-14<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche, Elektrische Anlagen in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Rechtsgrundlagen, EG-Richtlinien zum Explosionsschutz<br />

Quellenverzeichnis<br />

1.7 Quellenverzeichnis<br />

DIN EN 61241-14 Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in<br />

Bereichen mit brennbarem Staub, Auswahl und<br />

Errichten<br />

DIN EN 60079-10 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche, Einteilung der explosionsgefährdeten<br />

Bereiche<br />

DIN EN 61241-10 Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in<br />

Bereichen mit brennbarem Staub, Einteilung der<br />

explosionsgefährdeten Bereiche<br />

DIN EN 60079-17 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche, Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

DIN EN 61241-17 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche, Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Die oben angegebene Auflistung der Normen und Regeln ist nicht vollständig.<br />

Außerdem ist anzumerken, dass viele EN-Normen in IEC-Normen überführt werden<br />

und dass die Angleichung des Regelwerkes für den Gas- und Staub-Ex-Bereich<br />

voranschreitet.<br />

Um an dieser Stelle nicht den Eindruck zu erwecken, dass mit dieser (unvollständigen)<br />

Auflistung von Normen, Vorschriften und Regeln das Vorschriftenwerk zum<br />

Explosionsschutz erfasst ist, nachfolgend eine ebenfalls unvollständige Auflistung<br />

weiterer wichtiger VDE-Vorschriften, die beim Explosionsschutz zu beachten sind:<br />

DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis<br />

1000 V<br />

DIN VDE 0100, Teil 540 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen<br />

bis 1000 V; Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel - Erdung, Schutzleiter,<br />

Potenzialausgleichsleiter<br />

Eine ausführlichere Behandlung der genannten Normen erfolgt in den entsprechenden<br />

nachfolgenden Kapiteln.<br />

[1] Prof. Dr.-Ing. H. Dreier/Prof. Dr.-Ing. K.-H. Gehm<br />

40 Jahre Explosionsschutz in der PTB, PTB-Mitteilung 5/1987<br />

[2] Vortrag Dipl.-Ing. J. Huber, Bayerische Staatsregierung,<br />

„Rechtliche Grundlagen des Explosionsschutzes“<br />

[3] AT<strong>EX</strong>-Leitlinien (Erste Ausgabe) Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie 94/9/EG<br />

vom 23. März 1994<br />

[4] Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und Rates vom 23. März 1994<br />

zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme<br />

zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

(AT<strong>EX</strong> 95)<br />

[5] Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />

von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche<br />

Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />

[6] Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />

Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />

und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />

gefährdet werden können (AT<strong>EX</strong> 137)<br />

[ 7] Vortrag „Rechtsgrundlagen Richtlinie 94/9/EG“ TÜV SÜD Akademie GmbH<br />

23


24<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Vorbemerkungen<br />

2 Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

2.1 Vorbemerkungen<br />

Nachfolgend soll auf die „Verordnung zur Rechtsvereinfachung im Bereich der<br />

Sicherheit und des Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln<br />

und deren Benutzung bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen und der Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes“ vom<br />

27. September 2002 eingegangen werden.<br />

Diese Verordnung ist eine sogenannte Artikelverordnung, die aus insgesamt acht<br />

Artikeln besteht.<br />

Mit dem Artikel 1 der „Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der<br />

Bereitstellung von Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit<br />

beim Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des<br />

betrieblichen Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung – BetrSichV)“ wird<br />

neben einigen anderen europäischen Richtlinien die Richtlinie 1999/92/EG, die<br />

sogenannte AT<strong>EX</strong> 137, in nationales Recht umgesetzt.<br />

In den nachfolgenden Abschnitten werden hauptsächlich die sich aus der Betriebssicherheitsverordnung<br />

ergebenden Anforderungen für Betreiber von Anlagen in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen beschrieben. Dabei sind die Änderungen der<br />

Betriebssicherheitsverordnung vom 23. Dezember 2004 berücksichtigt.<br />

Da in der Betriebssicherheitsverordnung die Mindestforderungen aus der AT<strong>EX</strong> 137<br />

gänzlich eingeflossen sind, ist es nicht mehr erforderlich, auf die EU-Richtlinie<br />

näher einzugehen.<br />

Auf die Artikel 2 (Aerosolpackungsverordnung), 3 (Druckgeräteverordnung), 4<br />

(Rohrfernleitungsverordnung) und 5 (Änderung der Überschriften von Verordnungen<br />

zum Gerätesicherheitsgesetz) wird hier ebenfalls nicht näher eingegangen, da<br />

sie für den betrieblichen Explosionsschutz nicht relevant sind.<br />

Interessant für den betrieblichen Explosionsschutz ist dagegen der Artikel 6, mit<br />

dem die Gefahrstoffverordnung geändert wird.<br />

Unter anderem wird der Anhang V (Besondere Vorschriften für bestimmte Gefahrstoffe<br />

und Tätigkeiten) der Gefahrstoffverordnung erweitert. Angefügt wird der<br />

Punkt Nr. 8 „Brand- und Explosionsgefahren“. Die dort beschriebenen Anforderungen<br />

werden nachfolgend ebenfalls beschrieben.<br />

Der Artikel 7 beinhaltet die Änderung der Arbeitsstättenverordnung um die Erweiterung<br />

des Nichtraucherschutzes und hat deshalb für den betrieblichen Explosionsschutz<br />

keine Bedeutung.<br />

Im Artikel 8 werden das Inkrafttreten der Artikelverordnung und das Außerkrafttreten<br />

der durch die einzelnen Artikel abgelösten Verordnungen geregelt.<br />

Demnach ist seit dem 1. Januar 2003 die Betriebssicherheitsverordnung für den<br />

Betrieb von überwachungsbedürftigen Anlagen, zu denen die Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen zählen, bindend.<br />

Die bis zu diesem Datum hierfür geltenden Verordnungen, wie die „Verordnung<br />

über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen – ElexV“, die „Verordnung<br />

über brennbare Flüssigkeiten - VbF“ und die „Acetylenverordnung“ sind durch<br />

den Artikel 8 außer Kraft gesetzt worden.<br />

Neben den aufgeführten Verordnungen wurden durch die BetrSichV aber noch weitere<br />

Rechtsvorschriften abgelöst. Zu nennen wären hier die Dampfkesselverordnung,<br />

die Druckbehälterverordnung, die Aufzugsverordnung, die<br />

Getränkeschankanlagenverordnung sowie die Arbeitsmittelbenutzungsverordnung.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

2.2 Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Für den Bereich des Explosionsschutzes von wesentlicher Bedeutung ist die Forderung<br />

aus der Betriebssicherheitsverordnung, dass bei Betrieb von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen ein Explosionsschutzdokument erstellt werden muss.<br />

Da dieses nicht nur für Neuanlagen (seit dem 03.10.2002) gilt, sondern auch für Altanlagen<br />

(vor dem 03.10.2002 errichtet) bis zum 31.12.2005 vorliegen muss, wird in<br />

einem gesonderten Abschnitt eine beispielhafte Gliederung eines Explosionsschutzdokumentes<br />

dargestellt.<br />

Da auch dem Prüfen und Instandhalten von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen gemäß der BetrSichV eine wesentliche Bedeutung beigemessen wird,<br />

wird auch auf die DIN EN 60079-17 (VDE 0165 Teil 10-1) „Elektrische Betriebsmittel<br />

für gasexplosionsgefährdete Bereiche Teil 17: Prüfen und Instandhalten elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“<br />

näher eingegangen.<br />

In den letzten Jahren wurden durch zahlreiche EG-Richtlinien für das Inverkehrbringen<br />

von Produkten (u. a. die AT<strong>EX</strong> 95) die nationalen Vorschriften durch europäische<br />

Beschaffenheitsanforderungen verdrängt. Deutlich wurde dieses im Bereich<br />

des Explosionsschutzes durch die Änderungen der ElexV und der VbF, beide vom<br />

13. Dezember 1996. In diesen Verordnungen wurden sämtliche Paragraphen, in<br />

denen Beschaffenheitsanforderungen an Betriebsmittel beschrieben wurden, gestrichen.<br />

Die Beschaffenheitsanforderungen an Produkte werden seit dem 12. Dezember<br />

1996 in der Explosionsschutzverordnung - ExVO, durch die die Richtlinie 94/9/EG<br />

(AT<strong>EX</strong> 95) in nationales Recht umgesetzt wurde, geregelt.<br />

Auch harmonisiert wurden auf europäischer Ebene die Mindestvorschriften zur Verbesserung<br />

der Arbeitsumwelt (Artikel 137). Im Zuge dessen verfolgt die Betriebssicherheitsverordnung<br />

im Wesentlichen drei Hauptziele:<br />

Umsetzung mehrerer EG-Richtlinien in nationales Recht,<br />

einheitliches betriebliches Anlagensicherheitsrecht, bei klarer Trennung von Beschaffenheit<br />

und Betrieb sowie Neuordnung im Bereich der überwachungsbedürftigen<br />

Anlagen und<br />

Neuordnung des Verhältnisses zwischen staatlichem Arbeitsmittelrecht und berufsgenossenschaftlichen<br />

Unfallverhütungsvorschriften, um bestehende Doppelregelungen<br />

beseitigen zu können.<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung beschreibt ein umfassendes Schutzkonzept,<br />

dass auf alle von Arbeitsmitteln ausgehenden Gefährdungen anwendbar ist.<br />

Grundbausteine dieses Schutzkonzeptes sind eine einheitliche Gefährdungsbeurteilung<br />

oder sicherheitstechnische Bewertung für den Betrieb überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen, der „Stand der Technik“ als einheitlicher Sicherheitsmaßstab,<br />

geeignete Schutzmaßnahmen und Prüfungen sowie Mindestanforderungen für die<br />

Beschaffenheit von Arbeitsmitteln.<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung gliedert sich in vier Abschnitte. Auf diese<br />

Abschnitte soll nachfolgend näher eingegangen werden, wobei sich die Betrachtung<br />

vor allem auf die Anforderungen hinsichtlich des betrieblichen Explosionsschutzes<br />

konzentriert.<br />

2.2.1 Abschnitt 1: Allgemeine Vorschriften (§§ 1 und 2)<br />

§ 1 – Anwendungsbereich Im ersten Absatz wird beschrieben, dass die Betriebssicherheitsverordnung ganz<br />

allgemein für die Bereitstellung von Arbeitsmitteln durch Arbeitgeber sowie für die<br />

Benutzung von Arbeitsmitteln durch Beschäftigte bei der Arbeit gilt.<br />

Damit werden die Vorschriften der Arbeitsmittelbenutzungsverordnung, die, wie<br />

schon oben erwähnt, mit der Veröffentlichung der Betriebssicherheitsverordnung<br />

außer Kraft gesetzt worden ist, übernommen.<br />

25


26<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 2 – Begriffsbestimmungen<br />

Im zweiten Absatz des § 1 wird der Gültigkeitsbereich der Betriebssicherheitsverordnung<br />

auf überwachungsbedürftige Anlagen gemäß § 2 Abs. 2a des Gerätesicherheitsgesetzes<br />

ausgedehnt, sofern es sich um<br />

Dampfkesselanlagen, Druckbehälteranlagen außer Dampfkesseln, Füllanlagen,<br />

Leitungen unter innerem Überdruck für entzündliche, leichtentzündliche, hochentzündliche,<br />

ätzende oder giftige Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten;<br />

Aufzugsanlagen;<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen oder<br />

Lageranlagen mit einem Gesamtrauminhalt von mehr als 10.000 Litern, Füll- und<br />

Entleerstellen mit einer Umschlagkapazität von mehr als 1.000 Litern, Tankstellen<br />

und Flugfeldbetankungsanlagen, wenn entzündliche, leichtentzündliche oder<br />

hochentzündliche Flüssigkeiten (Einstufung nach Gefahrstoffverordnung, siehe<br />

jedoch auch Abschnitt 3.3) gelagert oder umgeschlagen werden;<br />

handelt.<br />

Für überwachungsbedürftige Anlagen, die von einem Arbeitgeber bereitgestellt<br />

oder von Beschäftigten bei der Arbeit benutzt werden, gelten neben den allgemeinen<br />

Bestimmungen des Abschnitts 2 der Verordnung (§§ 3 bis 11) auch die besonderen<br />

Anforderungen des Abschnitts 3 (§§ 12 bis 23).<br />

Wird eine überwachungsbedürftige Anlage aber nicht von einem Arbeitgeber bereitgestellt<br />

oder von Beschäftigten bei der Arbeit verwendet, gelten die Vorschriften<br />

des Abschnitts 2 (§§ 3 bis 11) für diese Anlagen nicht.<br />

Alle sonstigen Anforderungen aus der Betriebssicherheitsverordnung (Abschnitte 1,<br />

3 und 4) sind allerdings auch auf diese Anlagen anzuwenden.<br />

Im § 1 werden in den Absätzen 3 bis 6 die Anlagen beschrieben, für die die<br />

Betriebssicherheitsverordnung nicht gilt.<br />

Es handelt sich dabei zum einen um Füllanlagen, die Energieanlagen im Sinne des<br />

Energiewirtschaftsgesetzes sind und auf dem Betriebsgelände von Unternehmen<br />

der öffentlichen Gasversorgung errichtet und betrieben werden. Zum anderen ist<br />

die Betriebssicherheitsverordnung auch für Betriebe, die dem Bundesberggesetz<br />

unterliegen und auf Seeschiffen unter fremder Flagge nicht anzuwenden.<br />

Ferner bleiben auch immissionsschutzrechtliche, verkehrsrechtliche und atomrechtliche<br />

Vorschriften des Bundes und der Länder von dieser Verordnung unberührt,<br />

soweit in ihnen andere oder weitergehende Anforderungen gestellt oder zugelassen<br />

werden. Auch kann das Bundesministerium der Verteidigung Ausnahmen von den<br />

Vorschriften dieser Verordnung zulassen, wenn dies aufgrund zwingender Gründe<br />

erforderlich ist und die Sicherheit auf andere Weise gewährleistet ist.<br />

Im ersten Absatz wird der Begriff des Arbeitsmittels definiert. Es wird klar, dass ein<br />

Arbeitsmittel sowohl ein einfaches Handgerät als auch eine komplexe verfahrenstechnische<br />

Anlage sein kann. Die Bandbreite reicht also vom Kugelschreiber bis zur<br />

komplexen Fertigungsstraße.<br />

Deutlich gemacht wird vor allem auch, dass bei Anlagen die Wechselwirkung von<br />

einzelnen zueinander in Verbindung stehenden Funktionseinheiten berücksichtigt<br />

werden muss. Dies gilt insbesondere für die überwachungsbedürftigen Anlagen.<br />

Der Absatz 2 enthält die Aussage, dass die „Bereitstellung“ von Arbeitsmitteln<br />

auch Montage- und Installationsarbeiten zum Zusammenbau und zur sicheren Verwendung<br />

des Arbeitsmittels umfasst.<br />

Der Begriff „Benutzung“ eines Arbeitsmittels umfasst gemäß Absatz 3 die Erprobung,<br />

Ingangsetzen, Stillsetzen, Gebrauch, Instandsetzung und Wartung, Prüfung,<br />

Sicherheitsmaßnahmen bei Betriebsstörung, Um- und Abbau und Transport.<br />

Unter „Betrieb einer überwachungsbedürftigen Anlage“ ist gemäß Absatz 4 mit<br />

Ausnahme der Erprobung vor erstmaliger Inbetriebnahme, Abbau und Transport<br />

die Benutzung nach Absatz 3 zu verstehen. Allerdings muss hier die Prüfung durch<br />

eine zugelassene Überwachungsstelle erfolgen.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

In den Absätzen 5 und 6 werden die Begriffe „Änderung einer überwachungsbedürftigen<br />

Anlage“ sowie die „Wesentliche Veränderung einer überwachungsbedürftigen<br />

Anlage“ erläutert.<br />

Eine „Änderung einer überwachungsbedürftigen Anlage“ ist jede Maßnahme,<br />

bei der die Sicherheit der Anlage beeinflusst wird. Damit ist unter einer „Änderung“<br />

nach der Betriebssicherheitsverordnung das zu verstehen, was früher als „Wesentliche<br />

Änderung“ galt.<br />

Eine „Wesentliche Veränderung einer überwachungsbedürftigen Anlage“ ist<br />

jede Änderung, die die Anlage soweit verändert, dass sie sicherheitstechnisch einer<br />

neuen Anlage entspricht. Für eine solche Anlage sind die Anforderungen für neue<br />

technische Arbeitsmittel entsprechend dem Gerätesicherheitsgesetz heranzuziehen.<br />

Im Absatz 7 werden die Anforderungen an eine „Befähigte Person“ beschrieben.<br />

Die „Befähigte Person“ muss demnach durch ihre Berufsausbildung, ihre Berufserfahrung<br />

und ihre zeitnahe berufliche Tätigkeit über die erforderlichen Fachkenntnisse<br />

zur Prüfung der Arbeitsmittel verfügen.<br />

Speziell für den Bereich der Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen und hier<br />

für den Teilbereich der elektrischen Anlagen heißt dies, dass nicht automatisch jede<br />

Elektrofachkraft als befähigte Person im Sinne dieser Verordnung zur Prüfung von<br />

Arbeitsmitteln anzusehen ist. Da die Tätigkeit als befähigte Person nach der<br />

Betriebssicherheitsverordnung neben der zeitnahen beruflichen Tätigkeit vor allem<br />

auch die Kenntnis der für diese Bereiche geltenden speziellen Vorschriften bedingt,<br />

ist es für eine auf diesem Gebiet tätig werdende Elektrofachkraft unerlässlich, sich<br />

durch Weiterbildungsmaßnahmen und Lektüre der aktuellen Vor-schriften und Normen<br />

über den Stand der Technik zu informieren.<br />

Die Anforderungen an die befähigten Personen sind in der Technischen Regel für<br />

Betriebssicherheit TRBS 1203 vom 18. November 2004 beschrieben.<br />

Für den Bereich des Explosionsschutzes gibt es drei verschiedene Typen von befähigten<br />

Personen. Der Einfachheit halber sollen die unterschiedlichen Typen hier,<br />

wie in der BGR 104, als Typ A, Typ B und Typ C bezeichnet werden.<br />

Die befähigte Person des Typs A darf Geräte, Schutzsysteme sowie Sicherheits-,<br />

Kontroll- und Regelvorrichtungen im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 prüfen. Auch eine Anlage<br />

im explosionsgefährdeten Bereich darf gemäß der Änderung der BetrSichV vom 23.<br />

Dezember 2004 von einer solchen befähigten Person geprüft werden, wenn sich<br />

die Anlage aus Geräten, Schutzsystemen sowie Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen<br />

im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 zusammensetzt (siehe § 14, Absatz 3).<br />

Eine befähigte Person, die eine Anlage in explosionsgefährdeten Bereichen prüfen<br />

darf, ist gemäß TRBS 1203, wer<br />

1. aufgrund seiner technischen Ausbildung die Gewähr dafür bietet, dass er die<br />

Prüfungen ordnungsgemäß durchführt und eine mindestens einjährige Erfahrung<br />

mit der Herstellung, dem Zusammenbau oder der Instandhaltung von Anlagen<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen oder Anlagenkomponenten besitzt,<br />

2. die erforderliche persönliche Zuverlässigkeit besitzt,<br />

3. hinsichtlich der Prüftätigkeit keinen Weisungen unterliegt,<br />

4. falls erforderlich, über geeignete Prüfeinrichtungen verfügt und<br />

5. durch die erfolgreiche Teilnahme an einschlägigen Schulungen nachweist, dass<br />

er über die im Einzelnen erforderlichen Kenntnisse des Explosionsschutzes sowie<br />

der relevanten Regeln verfügt und diese Kenntnisse regelmäßig aktualisiert.<br />

Auch Mitarbeiter von zugelassenen Überwachungsstellen, die für die Prüfungen<br />

von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen sind, erfüllen die<br />

Anforderungen an die befähigte Person des Typs A.<br />

27


28<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Eine befähigte Person des Typs B muss durch die Behörde anerkannt werden und<br />

darf Geräte, Schutzsysteme sowie Sicherheits-, Kontroll- und Regeleinrichtungen<br />

nach Instandsetzung prüfen (siehe § 14, Absatz 6). Die Anforderungen entsprechen<br />

denen des Typs A, allerdings muss für eine solche Anerkennung eine mindestens<br />

einjährige Erfahrung mit der Herstellung oder Instandsetzung von Geräten, Schutzsystemen<br />

sowie Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen im Sinne der<br />

AT<strong>EX</strong> 95 vorliegen.<br />

Die befähigte Person des Typs C muss über besondere Kenntnisse auf dem Gebiet<br />

des Explosionsschutzes verfügen und darf die Arbeitsplätze im explosionsgefährdeten<br />

Bereich entsprechend Abschnitt 3.8 des Anhangs 4 der BetrSichV prüfen. Bei<br />

der Prüfung der Arbeitsplätze muss eine Prüfung des Gesamtkonzeptes einschließlich<br />

der organisatorischen Maßnahmen durchgeführt werden.<br />

Gemäß der TRBS 1203 ist eine befähigte Person mit besonderen Kenntnissen auf<br />

dem Gebiet des Explosionsschutzes, wer<br />

1. aufgrund seiner technischen Ausbildung (einschlägiges Studium, einschlägige<br />

Technikerausbildung oder langjährige Berufserfahrung auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik)<br />

und umfassender Kenntnisse des Brand- und Explosionsschutzes<br />

die Gewähr dafür bietet, dass er die Prüfungen ordnungsgemäß<br />

durchführt,<br />

2. die erforderliche persönliche Zuverlässigkeit besitzt,<br />

3. hinsichtlich der Prüftätigkeit keinen Weisungen unterliegt,<br />

4. falls erforderlich, über geeignete Prüfeinrichtungen verfügt und<br />

5. regelmäßig an einem einschlägigen Erfahrungsaustausch auf dem Gebiet des<br />

Explosionsschutzes teilnimmt.<br />

Die Definition der Typen A, B, C ist in der TRBS 1203 nicht, in der neueren Fassungen<br />

der BGR 104 aber weiterhin enthalten und wird häufig für die Unterscheidung<br />

der verschiedenen befähigten Personen verwendet.<br />

Im Ausschuss für Betriebssicherheit (ABS) wurde festgelegt, dass der Textteil der<br />

Ex-RL ohne Anlagen und ohne Beispielsammlung in die Technischen Regeln zur<br />

Betriebssicherheit einfließen soll. Die zukünftige Struktur des Textteiles der Ex-RL<br />

ist wie folgt geplant:<br />

TRBS 1203 Befähigte Personen<br />

TRBS **** Prüfungen<br />

TRBS 2152 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />

Grundlagen<br />

TRBS 2152, Teil 1 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />

Beurteilung der Explosionsgefährdung<br />

TRBS 2152, Teil 2 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />

Vermeidung oder Einschränkung der Bildung<br />

gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre<br />

TRBS 2152, Teil 3 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />

Vermeidung der Entzündung gefährlicher<br />

explosionsfähiger Atmosphäre<br />

TRBS 2152, Teil 3 Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre –<br />

Konstruktive Maßnahmen, welche die Auswirkung<br />

einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß<br />

beschränken (konstruktiver Explosionsschutz)<br />

TRBS 2154 Explosionsschutzdokument<br />

TRBS 2155 Anwendung von Prozessleittechnik im Rahmen von<br />

Explosionsschutzmaßnahmen<br />

TRBS 2156 Schutzmaßnahmen bei Instandhaltungsarbeiten<br />

TRBS 2157 Organisatorische Maßnahmen<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die TRBS 2152 Grundlagen sowie Teil 1 und 2 sind bereits am 02.06.2006 veröffentlich<br />

worden. Es ist möglich, dass die oben erwähnte TRBS **** der TRBS 1201<br />

„Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“ entspricht.<br />

Mit den Anlagen 1 ... 5, die u. a. auch eine Beispielsammlung enthalten, wird die<br />

bisherige Ex-RL in ihrem Umfang erhalten bleiben.<br />

Auch bestimmte Mitarbeiter von zugelassenen Überwachungsstellen, die für die<br />

Prüfungen von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassen sind, erfüllen<br />

die Anforderungen an die befähigte Person des Typs C.<br />

In den Absätzen 8 bis 10 werden die speziell für den Explosionsschutz wichtigen<br />

Begriffe erläutert. Diese Definitionen sind inhaltlich angepasst an bewährte nationale<br />

Definitionen (z. B. aus den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie -<br />

BGR 104) und werden hier wörtlich zitiert:<br />

(8) Explosionsfähige Atmosphäre im Sinne dieser Verordnung ist ein<br />

Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben<br />

unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang<br />

nach erfolgter Entzündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch<br />

überträgt.<br />

(9) Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist eine explosionsfähige<br />

Atmosphäre, die in einer solchen Menge (gefahrdrohende Menge) auftritt,<br />

dass besondere Schutzmaßnahmen für die Aufrechterhaltung des Schutzes<br />

von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer oder Anderer erforderlich<br />

werden.<br />

(10) Explosionsgefährdeter Bereich im Sinne dieser Verordnung ist ein<br />

Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann.<br />

Ein Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre nicht in einer solchen<br />

Menge zu erwarten ist, dass besondere Schutzmaßnahmen erforderlich<br />

werden, gilt nicht als explosionsgefährdeter Bereich.<br />

Die Absätze 11 bis 19 des § 2 enthalten Begriffsbestimmungen für andere überwachungsbedürftige<br />

Anlagen, wie Lageranlagen, Füll- und Entleerstellen, Tankstellen,<br />

Aufzüge etc., auf die an dieser Stelle jedoch nicht näher eingegangen werden soll.<br />

Beachtet werden sollte aber, dass bestimmte überwachungsbedürftige Anlagen,<br />

wie z. B. Lageranlagen oder Tankstellen im Sinne dieser Verordnung auch explosionsgefährdete<br />

Bereiche enthalten können.<br />

2.2.2 Abschnitt 2: Gemeinsame Vorschriften für Arbeitsmittel (§§ 3 bis 11)<br />

§ 3 – Gefährdungsbeurteilung<br />

Im ersten Absatz wird beschrieben, dass der Arbeitgeber bei der Gefährdungsbeurteilung,<br />

die er gemäß § 5 des Arbeitsschutzgesetzes durchzuführen hat, die notwendigen<br />

Maßnahmen zur sicheren Bereitstellung und Benutzung der Arbeitsmittel<br />

zu ermitteln hat. Dabei muss er auch Wechselwirkungen der Arbeitsmittel untereinander<br />

sowie der Arbeitsmittel mit Arbeitsstoffen oder der Arbeitsumgebung berücksichtigen.<br />

Wenn die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre nicht sicher verhindert<br />

ist, muss der Arbeitgeber gemäß Absatz 2 die Wahrscheinlichkeit und die<br />

Dauer des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre, die Wahrscheinlichkeit<br />

des Vorhandenseins, der Aktivierung und des Wirksamwerdens von Zündquellen<br />

einschließlich elektrostatischer Entladungen sowie das Ausmaß von zu<br />

erwartenden Auswirkungen von Explosionen beurteilen.<br />

Die Vorschrift nach Absatz 3 bestimmt, dass der Arbeitgeber im Rahmen der<br />

Gefährdungsbeurteilung auch Art, Umfang und die Fristen von erforderlichen Prüfungen<br />

festzulegen hat. Ferner muss er auch die Anforderungen an das von ihm mit<br />

diesen Prüfungen bzw. Erprobungen betraute Personal beschreiben.<br />

29


30<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 4 – Anforderungen an die<br />

Bereitstellung und<br />

Benutzung der<br />

Arbeitsmittel<br />

§ 5 – Explosionsgefährdete<br />

Bereiche<br />

Im ersten Absatz wird allgemein die Forderung beschrieben, dass die Arbeitsmittel,<br />

die den Beschäftigten vom Arbeitgeber zur Verfügung gestellt werden, für die am<br />

Arbeitsplatz gegebenen Bedingungen geeignet sein müssen. Die Arbeitsmittel dürfen<br />

die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten nicht gefährden. Wo dies nicht<br />

in vollem Umfang gewährleistet werden kann, sind vom Arbeitgeber geeignete<br />

Maßnahmen zu ergreifen, um die Gefährdungen so gering wie möglich zu halten.<br />

Entsprechend Absatz 2 des § 4 hat der Arbeitgeber bei der Bereitstellung und<br />

Benutzung der Arbeitsmittel durch die Beschäftigten sowohl seine eigene Gefährdungsbeurteilung<br />

gemäß § 3 als auch die vom Ausschuss für Betriebssicherheit<br />

ermittelten und vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung veröffentlichten<br />

Regeln und Erkenntnisse zu berücksichtigen.<br />

Auch hat der Arbeitgeber gemäß den Absätzen 3 und 4 sicherzustellen, dass<br />

Arbeitsmittel nur benutzt werden, wenn sie für die vorgesehene Verwendung geeignet<br />

sind und wenn er die ergonomischen Zusammenhänge zwischen Arbeitsplatz,<br />

Arbeitsmittel, Arbeitsorganisation, Arbeitsablauf und Arbeitsaufgabe ausreichend<br />

berücksichtigt hat.<br />

Mit dem 1. Absatz wird der Arbeitgeber verpflichtet, die explosionsgefährdeten<br />

Bereiche unter Berücksichtigung der Gefährdungsbeurteilung in Zonen einzuteilen.<br />

Die verschiedenen Zonen sind im Anhang 3 der Betriebssicherheitsverordnung<br />

definiert:<br />

Zone 0<br />

ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus<br />

Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume<br />

oder häufig vorhanden ist.<br />

Zone 1<br />

ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />

Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder<br />

Nebeln bilden kann.<br />

Zone 2<br />

ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise<br />

nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

Zone 20<br />

ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer<br />

Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub ständig, über lange Zeiträume<br />

oder häufig vorhanden ist.<br />

Zone 21<br />

ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />

Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren<br />

Staub bilden kann.<br />

Zone 22<br />

ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise<br />

nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

Im zweiten Absatz wird die Forderung erhoben, dass der Arbeitgeber sicherzustellen<br />

hat, dass die Mindestvorschriften des Anhangs 4 der Betriebssicherheitsverordnung<br />

angewendet werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Der Anhang 4 der Betriebsicherheitsverordnung gliedert sich in den Teil A „Mindestvorschriften<br />

zur Verbesserung der Sicherheit und des Gesundheitsschutzes der<br />

Beschäftigten, die durch gefährliche explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden<br />

können“ und den Teil B „Kriterien für die Auswahl von Geräten und Schutzsystemen“.<br />

Im Teil A des Anhangs 4 werden die vom Arbeitgeber zu veranlassenden organisatorischen<br />

Maßnahmen, wie Unterweisung der Beschäftigten, schriftliche Anweisungen,<br />

Arbeitsfreigaben, Aufsicht sowie das Anbringen von Warn- und<br />

Verbotszeichen beschrieben.<br />

Demnach sind die explosionsgefährdeten Bereiche mit folgendem Warnschild zu<br />

kennzeichnen:<br />

<strong>EX</strong><br />

Bild 2.1 Kennzeichnung explosionsgefährdeter Räume und Bereiche gemäß Richtlinie 1999/92/EG<br />

Ferner sind dort auch weitere Explosionsschutzmaßnahmen, wie optische und<br />

akustische Warnung der Beschäftigten vor Erreichen der Explosionsbedingungen<br />

sowie das Berücksichtigen von elektrostatischen Entladungen als potenzielle Zündquellen,<br />

aufgeführt. Auch wird auf die Notwendigkeit des Vorhandenseins von<br />

Flucht- und Rettungswegen sowie Ausgängen in ausreichender Zahl hingewiesen<br />

sowie auf die Bereitstellung von Fluchtmitteln verwiesen, sofern dieses gemäß der<br />

Gefährdungsbeurteilung erforderlich ist.<br />

Ferner wird weiter gefordert, dass die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzten<br />

Arbeitsmittel nur in Betrieb genommen werden, wenn aus §6 Explosionsschutzdokument<br />

hervorgeht, dass sie in den explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sicher verwendet werden können. Außerdem muss die Explosionssicherheit der<br />

Arbeitsplätze in explosionsgefährdeten Bereichen vor der erstmaligen Nutzung<br />

durch eine befähigte Person, die über besondere Kenntnisse auf dem Gebiet des<br />

Explosionsschutzes verfügt, überprüft werden.<br />

Wenn es gemäß der Gefährdungsbeurteilung erforderlich ist, müssen bestimmte<br />

Maßnahmen bei Energieausfall, bei Abweichungen vom bestimmungsgemäßen<br />

Betrieb, bei im Automatikbetrieb laufenden Geräten und Schutzsystemen und beim<br />

Betätigen von Notabschalteinrichtungen ergriffen werden, damit diese Zustände<br />

nicht zu Gefahrenausweitungen führen.<br />

Im Teil B des Anhangs 4 werden die Kriterien für die Auswahl von Geräten und<br />

Schutzsystemen angegeben. Demnach sind in den explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Geräte und Schutzsysteme entsprechend den Kategorien gemäß der Richtlinie<br />

94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) auszuwählen:<br />

in Zone 0 oder Zone 20: Geräte der Kategorie 1,<br />

in Zone 1 oder Zone 21: Geräte der Kategorie 1 oder der Kategorie 2,<br />

in Zone 2 oder Zone 22: Geräte der Kategorie 1, der Kategorie 2 oder der<br />

Kategorie 3.<br />

Die Festlegung „Sofern im Explosionsschutzdokument unter Zugrundelegung der<br />

Ergebnisse der Gefährdungsbeurteilung nichts anderes vorgesehen ist, sind in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen Geräte und Schutzsysteme entsprechend den<br />

Kategorien gemäß der Richtlinie 94/9/EG auszuwählen.“ erscheint dem Verfasser<br />

des Handbuches als Öffnungsklausel dafür, elektrische Betriebsmittel einzusetzen,<br />

die keine Kategorie-Kennzeichnung besitzen, z. B. alle elektrischen Betriebsmittel<br />

zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub, die nach den neuen IEC-Normen<br />

zugelassen werden. Hierauf wird im Abschnitt 7 des Handbuches detailliert<br />

eingegangen.<br />

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32<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 6 – Explosionsschutzdokument<br />

§ 7 – Anforderungen an die<br />

Beschaffenheit der<br />

Arbeitsmittel<br />

Gemäß dem 1. Absatz dieses Paragraphen muss der Arbeitgeber unabhängig von<br />

der Anzahl der Beschäftigten ein Explosionsschutzdokument erstellen und auf dem<br />

letzten Stand halten.<br />

Aus dem Explosionsschutzdokument muss gemäß Absatz 2 hervorgehen, dass die<br />

Explosionsgefahren ermittelt und bewertet worden sind, dass angemessene Vorkehrungen<br />

getroffen worden sind, damit der Explosionsschutz gegeben ist, welche<br />

Bereiche in Zonen eingeteilt wurden und für welche Bereiche die Mindestvorschriften<br />

des Anhangs 4 gelten.<br />

Gemäß Absatz 3 ist das Explosionsschutzdokument vor der Aufnahme der Arbeit<br />

zu erstellen. Es ist zu überarbeiten, wenn Veränderungen, Erweiterungen oder<br />

Umgestaltungen der Arbeitsmittel oder des Arbeitsablaufs vorgenommen werden.<br />

Ferner hat der Arbeitgeber seinen Koordinierungspflichten zur Durchführung aller<br />

die Sicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten betreffenden Maßnahmen<br />

nachzukommen und muss im Explosionsschutzdokument das Ziel, die Maßnahmen<br />

und die Bedingungen der Durchführung dieser Koordinierung angeben.<br />

Diese im Absatz 4 beschriebene Anforderung zielt darauf ab, dass festgelegt werden<br />

muss, welcher Arbeitgeber für die Koordinierung notwendiger Explosionsschutzmaßnahmen<br />

zuständig ist, sofern Beschäftigten verschiedener Arbeitgeber<br />

in ein und derselben Arbeitsstätte Arbeitsmittel bereitgestellt und von den Beschäftigten<br />

dort benutzt werden.<br />

Bei der Erstellung des Explosionsschutzdokumentes dürfen gemäß Absatz 5<br />

bereits vorhandene Gefährdungsbeurteilungen, Dokumente oder andere gleichwertige<br />

Berichte vorhanden sind.<br />

Damit wird auch klargestellt, dass es unter Umständen nicht erforderlich ist, ein<br />

neues oder eigenständiges Explosionsschutzdokument zu erstellen, wenn die erforderlichen<br />

Unterlagen eine Teildokumentation einer umfassenden Dokumentation<br />

darstellen.<br />

Ferner ergibt sich als Konsequenz aus Absatz 5 aber auch, dass es zur Erstellung<br />

eines Explosionsschutzdokumentes ausreichend sein kann, bereits vorhandene<br />

Teildokumentationen zusammenzuführen, wobei dabei auf die Vollständigkeit der<br />

notwendigen Unterlagen besonders zu achten ist.<br />

Unter 2.4 werden die Anforderungen an das Explosionsschutzdokument näher<br />

beschrieben. Auch findet sich dort eine Beispielgliederung, aus der sich der erforderliche<br />

Inhalt eines Explosionsschutzdokumentes ableiten lässt.<br />

In den Absätzen 1 und 2 werden allgemein die Anforderungen an Arbeitsmittel, die<br />

der Arbeitgeber den Beschäftigten bereitstellt, beschrieben.<br />

Für Arbeitsmittel zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen gelten die<br />

Absätze 3 und 4. Demnach müssen Arbeitsmittel, die den Beschäftigten nach dem<br />

30.06.2003 erstmalig bereitgestellt werden, den Anforderungen des Anhangs 4<br />

Abschnitt A und B entsprechen.<br />

Sie müssen damit für den Einsatz in der jeweiligen Zone mit der erforderlichen<br />

Gerätekategorie (1, 2 oder 3) gekennzeichnet sein und dementsprechend das in<br />

der AT<strong>EX</strong> 95 beschriebene Konformitätsbewertungsverfahren durchlaufen haben,<br />

es sei denn aus dem Explosionsschutzdokument geht unter Zugrundelegung einer<br />

Gefährdungsbeurteilung etwas anderes hervor.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 8 – Sonstige<br />

Schutzmaßnahmen<br />

§ 9 – Unterrichtung und<br />

Unterweisung<br />

§ 10 – Prüfung der<br />

Arbeitsmittel<br />

Da hier aber nur die Bereitstellung und nicht die Benutzung angesprochen wird, ist<br />

die erstmalige Benutzung von Betriebsmitteln, die nicht der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen,<br />

nach dem 01.07.2003 dann zulässig, wenn diese Betriebsmittel bereits vor diesem<br />

Datum bereitgestellt wurden.<br />

Der Abschnitt 4 legt fest, dass alle bereits vor dem 30.06.2003 betriebenen Arbeitsmittel<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen den Mindestanforderungen des Anhangs<br />

4 Abschnitt A entsprechen müssen. Dies gilt jedoch nur, wenn vor diesem Datum<br />

keine andere EG-Richtlinie ganz oder teilweise anwendbar war.<br />

Mit dem Absatz 5 wird der Arbeitgeber verpflichtet, alle erforderlichen Maßnahmen<br />

zu treffen, damit die Arbeitsmittel während der gesamten Benutzungsdauer den vorgenannten<br />

Absätzen entsprechen.<br />

Hier wird die Forderung erhoben, dass bei besonderen Gefährdungen bei der<br />

Benutzung eines Arbeitsmittels der Arbeitgeber darauf zu achten hat, dass nur die<br />

hierzu beauftragten Beschäftigten das Arbeitsmittel mit der besonderen Gefährdung<br />

benutzen.<br />

In den Absätzen 1 und 2 des § 9 wird die Unterweisungsverpflichtung des Arbeitgebers<br />

entsprechend dem Arbeitsschutzgesetz konkretisiert. Da dieses für alle<br />

Arbeitsplätze gilt und für die explosionsgefährdeten Bereiche keine weitergehende<br />

Anforderung darstellt, soll hierauf nicht näher eingegangen werden.<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen bestehen in Bezug auf Unterrichtung und<br />

Unterweisung der Beschäftigten weitergehende Anforderungen, die im Explosionsschutzdokument<br />

zu beschreiben sind (siehe auch § 5 im Zusammenhang mit<br />

Anhang 4).<br />

Der Arbeitgeber hat sicherzustellen, dass die Arbeitsmittel vor der ersten Inbetriebnahme<br />

(Absatz 1), wiederkehrend im Rahmen der nach § 3 ermittelten Fristen bzw.<br />

nach außergewöhnlichen, die Sicherheit gefährdenden Ereignissen (Absatz 2)<br />

sowie nach Instandsetzungsarbeiten, die die Sicherheit der Arbeitsmittel beeinträchtigen<br />

können (Absatz 3), durch eine befähigte Person geprüft werden.<br />

Gemäß Absatz 4 müssen sowohl die Prüfung als auch das Prüfergebnis mit den<br />

Vorgaben aus der Gefährdungsbeurteilung nach § 3 übereinstimmen.<br />

Bezüglich der Prüfungen an überwachungsbedürftigen Anlagen sind zusätzlich die<br />

§§ 14 bis 20 zu beachten.<br />

§ 11 – Aufzeichnungen Die Ergebnisse der Prüfungen nach § 10 müssen dokumentiert werden. Sie müssen<br />

der zuständigen Behörde auf Verlangen jederzeit am Betriebsort zur Verfügung<br />

gestellt werden können und sind mindestens bis zur nächsten Prüfung aufzubewahren.<br />

2.2.3 Abschnitt 3: Besondere Vorschriften für überwachungsbedürftige Anlagen (§§ 12 bis 23)<br />

§ 12 – Betrieb Gemäß Absatz 1 müssen überwachungsbedürftige Anlagen, zu denen u. a. auch<br />

die Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen zählen, nach dem Stand der Technik<br />

montiert, installiert und betrieben werden. Dabei sind die vom Ausschuss für<br />

Betriebssicherheit ermittelten und vom Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung<br />

veröffentlichten Regeln der Technik zu berücksichtigen.<br />

Im Absatz 2 wird die Forderung erhoben, dass eine überwachungsbedürftige<br />

Anlage nur in Betrieb genommen werden darf, wenn sie den EG-rechtlichen Vorschriften<br />

entspricht, oder - falls solche Anforderungen nicht bestehen - sie den<br />

Stand der Technik erfüllt.<br />

Während die Absätze 3 und 5 allgemein fordern, dass überwachungsbedürftige<br />

Anlagen in ordnungsgemäßem Zustand zu halten sind und nur betrieben werden<br />

dürfen, wenn sie keine Mängel aufweisen, durch die Beschäftigte oder Dritte<br />

gefährdet werden können, wird im Absatz 4 eine spezielle Anforderung an Aufzugsanlagen<br />

beschrieben, die hier nicht wiedergegeben werden soll.<br />

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34<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 13 – Erlaubnisvorbehalt In diesem Paragraphen wird für bestimmte überwachungsbedürftige Anlagen, wie<br />

Dampfkesselanlagen, Füllanlagen für Druckgase, Lageranlagen sowie Tank-, Füllund<br />

Entleerstellen für leicht- und hochentzündliche Flüssigkeiten sowie Flugfeldbetankungsanlagen<br />

für entzündliche Flüssigkeiten die Erlaubnisbedürftigkeit geregelt.<br />

Eine Anlage in einem explosionsgefährdeten Bereich bedarf keiner Erlaubnis,<br />

solange ihre Überwachungsbedürftigkeit nicht auch auf eine der oben beschriebenen<br />

Merkmale zurückzuführen ist.<br />

§ 14 – Prüfung vor<br />

Inbetriebnahme<br />

§ 15 – Wiederkehrende<br />

Prüfungen<br />

Gemäß den Absätzen 1 und 2 darf eine überwachungsbedürftige Anlage erstmalig,<br />

nach einer wesentlichen Veränderung sowie nach einer Änderung, die den Betrieb<br />

oder die Bauart der Anlage beeinflusst, nur in Betrieb genommen werden, wenn sie<br />

durch eine zugelassene Überwachungsstelle geprüft worden ist.<br />

Im Absatz 3 werden die Ausnahmen beschrieben, für die keine Prüfung durch die<br />

zugelassene Überwachungsstelle erforderlich ist. Für den Bereich des Explosionsschutzes<br />

handelt es sich dabei um Geräte, Schutzsysteme sowie Sicherheits-, Kontroll-<br />

und Regelvorrichtungen im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 sowie um Anlagen, die<br />

ausschließlich aus Geräten, Schutzsystemen sowie Sicherheits-, Kontroll- und<br />

Regelvorrichtungen im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 bestehen. Diese Betriebsmittel und<br />

Anlagen zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen demnach<br />

durch eine befähigte Person geprüft werden.<br />

Für den Bereich des Explosionsschutzes interessant ist im § 14 noch der Absatz 6.<br />

In diesem Absatz werden die erforderlichen Prüfungen an einer Anlage (die gemäß<br />

§ 2 auch ein Gerät im Sinne der AT<strong>EX</strong> 95 sein kann), nach einer Instandsetzung<br />

eines Teils, von dem der Explosionsschutz abhängt, beschrieben.<br />

Die Prüfungen nach Instandsetzung dürfen durch eine zugelassene Überwachungsstelle,<br />

einer durch die Behörde anerkannten befähigten Person eines Unternehmens,<br />

welches solche Anlagen instandsetzt sowie durch den Hersteller der<br />

Anlage durchgeführt werden.<br />

Die Anforderungen an die befähigten Personen sind in der Technischen Regel für<br />

Betriebssicherheit 1203 beschrieben. Zusammengefasst sind sie in dieser Ausarbeitung<br />

unter § 2 „Begriffsbestimmungen“ aufgeführt.<br />

Entsprechend Absatz 1 sind überwachungsbedürftige Anlagen wiederkehrend in<br />

bestimmten Abständen durch eine zugelassene Überwachungsstelle zu überprüfen.<br />

Die Ausnahmen, die bei den Prüfungen von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen vor der ersten Inbetriebnahme angewendet werden können<br />

(§ 14 Absatz 3), gelten auch für die wiederkehrenden Prüfungen.<br />

Der Betreiber einer überwachungsbedürftigen Anlage hat die Prüffristen auf der<br />

Grundlage einer sicherheitstechnischen Bewertung zu ermitteln (siehe auch § 3).<br />

Für explosionsgefährdete Bereiche darf eine Höchstfrist von 3 Jahren nicht überschritten<br />

werden (Absatz 15).<br />

Handelt es sich jedoch um einen explosionsgefährdeten Bereich, der auch gleichzeitig<br />

Lageranlage, Tank-, Füll- oder Entleerstelle gemäß §1 Absatz 2 ist, gilt abweichend<br />

eine maximale Prüffrist von 5 Jahren. Die Prüfungen an diesen Anlagen<br />

dürfen jedoch nur durch eine zugelassene Überwachungsstelle durchgeführt werden.<br />

Die Prüfungen durch befähigte Personen sind für solche Anlagen nicht ausreichend<br />

(Absatz 16).<br />

Wenn die wiederkehrenden Prüfungen durch eine zugelassene Überwachungsstelle<br />

durchgeführt werden müssen, muss sie auch die vom Betreiber ermittelte<br />

Prüffrist beurteilen. Wenn die zugelassene Überwachungsstelle eine kürzere Prüffrist<br />

ermittelt als die vom Betreiber angegebene, hat die zugelassene Überwachungsstelle<br />

die zuständige Behörde über die unterschiedlichen Prüffristen zu<br />

informieren. Die zuständige Behörde legt in diesem Fall, unter Umständen unter<br />

Berücksichtigung eines Gutachtens einer auf Kosten des Betreibers eingeschalteten<br />

anderen zugelassenen Überwachungsstelle, verbindlich die Prüffrist fest<br />

(Absatz 4).<br />

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Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 16 – Angeordnete<br />

außerordentliche Prüfung<br />

§ 17 – Prüfung besonderer<br />

Druckgeräte<br />

§ 18 – Unfall- und<br />

Schadensanzeige<br />

§ 19 – Prüfbescheinigungen<br />

Gemäß Absatz 2 bestehen die wiederkehrenden Prüfungen aus einer technischen<br />

Prüfung, die an der Anlage selbst unter Anwendung von Prüfregeln vorgenommen<br />

wird, sowie einer Ordnungsprüfung.<br />

In den weiteren Absätzen des § 15 werden sowohl die grundsätzlichen Anforderungen<br />

an die wiederkehrenden Prüfungen von anderen überwachungsbedürftigen<br />

Anlagen beschrieben als auch einige Festlegungen getroffen, von welchen Tagen<br />

an die Fristen für die wiederkehrenden Prüfungen laufen (Absätze 18 bis 20) sowie<br />

die Möglichkeit der Fristverlängerung oder -verkürzung durch die Behörde<br />

(Absatz 17) angegeben.<br />

Somit ist folgendes festzustellen:<br />

Der Betreiber einer überwachungsbedürftigen Anlage kann eine befähigte Person<br />

für die Prüfungen zum Explosionsschutz gemäß § 14 Abs. 1 bis 3 und § 15<br />

BetrSichV bestellen, die die Prüfung der Anlage vor Inbetriebnahme und die wiederkehrenden<br />

Prüfungen durchführen darf. Diese befähigte Person wird vom Arbeitgeber<br />

mit der Prüfung von Arbeitsmitteln auf der Grundlage der<br />

Gefährdungsbeurteilung gemäß § 3 der BetrSichV beauftragt.<br />

Wenn man sich die in den Normen EN 60079-17 und EN 61241-17 detailliert aufgelisteten<br />

Prüfschritte zum Umfang einer Prüfung vor Inbetriebnahme anschaut, gilt es<br />

natürlich abzuwägen, ob mit diesen Aufgaben eine befähigte Person aus dem eigenen<br />

Mitarbeiterkreis entsprechend BetrSichV § 14 Abs. 3 oder eine befähigte Person<br />

gemäß § 14 Abs. 1 (Mitarbeiter einer zugelassenen Überwachungsstelle)<br />

beauftragt werden sollte. Bei den wiederkehrenden Prüfungen ist die Situation eine<br />

entscheidend andere.<br />

Die zuständige Behörde kann, z. B. wenn ein Schadensfall eingetreten ist oder der<br />

Verdacht besteht, dass eine überwachungsbedürftige Anlage sicherheitstechnische<br />

Mängel aufweist, eine außerordentliche Prüfung anordnen. Diese angeordnete Prüfung<br />

ist vom Betreiber unverzüglich zu veranlassen.<br />

Dieser Paragraph enthält bezüglich des Explosionsschutzes keine relevanten Informationen.<br />

Der Betreiber einer überwachungsbedürftigen Anlage muss der zuständigen<br />

Behörde umgehend einen Unfall, bei dem ein Mensch getötet oder verletzt worden<br />

ist oder einen aufgrund des Versagens von sicherheitstechnischen Einrichtungen<br />

aufgetretenen Schadensfall mitteilen (Absatz 1).<br />

Die Behörde kann dann verlangen, dass das angezeigte Ereignis auf Kosten des<br />

Betreibers durch eine zugelassene Überwachungsstelle sicherheitstechnisch beurteilt<br />

wird (Absatz 2).<br />

Über jede an einer überwachungsbedürftigen Anlage durchgeführte Prüfung ist eine<br />

Prüfbescheinigung zu erstellen. Das Prüfergebnis einer Prüfung, die durch eine<br />

befähigte Person durchgeführt wurde, ist aufzuzeichnen (Absatz 1).<br />

Die Prüfbescheinigungen und Aufzeichnungen sind am Betriebsort aufzubewahren<br />

(Absatz 2).<br />

§ 20 – Mängelanzeige Wenn die zugelassene Überwachungsstelle bei der Prüfung Mängel festgestellt hat,<br />

durch die Beschäftigte oder Dritte gefährdet werden, muss sie die zuständige<br />

Behörde umgehend benachrichtigen.<br />

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36<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§ 21 – Zugelassene<br />

Überwachungsstellen<br />

In diesem Paragraphen werden die Anforderungen an die zugelassenen Überwachungsstellen<br />

beschrieben.<br />

Interessant für den Bereich des Explosionsschutzes ist die Forderung, dass eine<br />

zugelassene Überwachungsstelle, die Prüfungen an Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen vornehmen darf, gleichzeitig auch in der Lage sein muss die Prüfungen<br />

an Lageranlagen, Füll- und Entleerstellen sowie Tankstellen und<br />

Flugfeldbetankungsanlagen für entzündliche, leicht- und hochentzündliche Flüssigkeiten<br />

vornehmen zu können.<br />

§§ 22 und 23 In diesen Paragraphen werden zum einen nur die Aufsichtsbehörden für die überwachungsbedürftigen<br />

Anlagen des Bundes bestimmt (§ 22), zum anderen werden<br />

nur Anforderungen an den innerbetrieblichen Einsatz von ortsbeweglichen Druckgeräten<br />

beschrieben (§ 23).<br />

2.2.4 Abschnitt 4: Gemeinsame Vorschriften, Schlussvorschriften (§§ 24 bis 27)<br />

§ 24 – Ausschuss für<br />

Betriebssicherheit<br />

Beim Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung wird ein Ausschuss für<br />

Betriebssicherheit gebildet, der zu den in der Betriebssicherheitsverordnung gestellten<br />

Anforderungen Regeln ermitteln soll, durch die diese Anforderungen erfüllt werden<br />

können.<br />

Im Ausschuss für Betriebssicherheit werden Vertreter der öffentlichen und privaten<br />

Arbeitgeber, der Länderbehörden, der Gewerkschaften, der Träger der gesetzlichen<br />

Unfallversicherung, der Wissenschaft und der zugelassenen Stellen vertreten sein.<br />

Die vom Ausschuss für Betriebssicherheit ermittelten Regeln und Erkenntnisse können<br />

durch das Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung im Bundesarbeitsblatt<br />

veröffentlicht werden. Bei Einhaltung dieser Regeln und Erkenntnisse ist davon<br />

auszugehen, dass die in der Betriebssicherheitsverordnung gestellten Anforderungen<br />

erfüllt werden.<br />

Neben den bereits erwähnten<br />

TRBS 1201 „Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“,<br />

TRBS 1203 „Befähigte Personen“,<br />

TRBS 2152 „Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre“<br />

liegen weitere TRBS vor, die im ersten Halbjahr 2006 veröffentlicht wurden und zum<br />

Themenkomplex des Explosionsschutzes gehören.<br />

Die TRBS 1001 „Struktur und Anwendung der Technischen Regeln für Betriebssicherheit“<br />

enthält allgemeine Informationen zu technischen Regeln.<br />

Die TRBS 1002 „Begriffe“ definiert u. a. den „Stand der Technik“, auf den die<br />

AT<strong>EX</strong> 95 verweist.<br />

„Stand der Technik ist der Entwicklungsstand fortschrittlicher Verfahren, Einrichtungen<br />

oder Betriebsweisen, der die praktische Eignung einer Maßnahme zur Sicherung<br />

und Verbesserung von Sicherheit und Gesundheitsschutz von Beschäftigten<br />

bei der Bereitstellung und Benutzung von Arbeitsmitteln oder zum Schutz von<br />

Beschäftigten und Dritten vor Gefahren durch den Betrieb überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen als gesichert erscheinen lässt. Bei der Bestimmung des Standes der Technik<br />

sind insbesondere vergleichbare Verfahren, Einrichtungen oder Betriebsweisen<br />

heranzuziehen, die mit Erfolg in der Praxis erprobt worden sind. Stand der Technik<br />

kennzeichnet den Zustand des jeweiligen technischen Entwicklungsstandes“.<br />

Die TRBS 1111 „Gefährdungsbeurteilung und sicherheitstechnische Bewertung“<br />

beschreibt die Vorgehensweise zur Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen<br />

sowie zur Ableitung der notwendigen Maßnahmen für die Bereitstellung und Benutzung<br />

von Arbeitsmitteln und das Betreiben überwachungsbedürftiger Anlagen<br />

[Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin].<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Die Betriebssicherheitsverordnung<br />

§§ 25 und 26 In den §§ 25 und 26 werden die Handlungen beschrieben, die in Bezug auf das Ziel<br />

der Betriebssicherheitsverordnung eine Ordnungswidrigkeit oder gar eine Straftat<br />

darstellen.<br />

Hierauf soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden.<br />

§ 27 – Übergangsvorschriften<br />

Gemäß des ersten Absatzes dieses Paragraphen muss der Betreiber einer Anlage<br />

in einem explosionsgefährdeten Bereich, wenn er die Anlage vor dem 3. Oktober<br />

2002 erstmalig in Betrieb genommen hat, spätestens bis zum 31. Dezember 2005<br />

seiner Verpflichtung zur Erstellung ein Explosionsschutzdokumentes nachgekommen<br />

sein.<br />

Dieses bedeutet jedoch auch, dass für jede Anlage in einem explosionsgefährdeten<br />

Bereich, die nach dem 3. Oktober 2002 erstmalig in Betrieb genommen wurde, ein<br />

Explosionsschutzdokument vorliegen muss.<br />

Durch den Absatz 2 wird der Weiterbetrieb der vor dem 1. Januar 2005 bereits<br />

betriebenen überwachungsbedürftigen Anlagen legitimiert. Dieses gilt jedoch nur,<br />

wenn sie vor diesem Datum befugt betrieben wurden.<br />

Die Beschaffenheitsanforderungen von Anlagen, die vor dem 1. Januar 2003 erstmalig<br />

in Betrieb genommen wurden, brauchen gemäß Absatz 3 nicht an die neuen<br />

Vorschriften angepasst zu werden. Die Behörde kann aber eine Anpassung verlangen,<br />

wenn besondere Gefahren zu befürchten sind.<br />

Die in der Verordnung enthaltenen Betriebsvorschriften müssen spätestens bis zum<br />

31. Dezember 2007 übernommen werden. Hierbei sind vor allem die Prüfungen und<br />

die Festlegung der Prüffristen zu berücksichtigen.<br />

Die Mitteilung der Prüffrist an die Behörde sowie die Überprüfung der ermittelten<br />

Prüffrist durch eine zugelassene Überwachungsstelle sind für die „Alt“-Anlagen<br />

nicht gefordert.<br />

Besonders zu beachten ist der Absatz 6 des § 27, mit dem die bisherigen aufgrund<br />

einer Rechtsverordnung nach § 11 des Gerätesicherheitsgesetzes ermittelten technischen<br />

Regeln bis zur Überarbeitung durch den Ausschuss für Betriebssicherheit<br />

weiterhin gültig sind.<br />

Für die explosionsgefährdeten Bereiche zum Beispiel, die bislang unter die „Verordnung<br />

über brennbare Flüssigkeiten - VbF -“ fielen, heißt dies, das dort die „Technischen<br />

Regeln über brennbare Flüssigkeiten - TRbF -“ weiterhin gültig sind.<br />

Beispielhaft zu nennen wären hier die TRbF 20 „Läger“ oder die TRbF 40 „Tankstellen“.<br />

37


38<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Änderung der Gefahrstoffverordnung<br />

2.3 Änderung der Gefahrstoffverordnung<br />

Durch den Artikel 6 der „Verordnung zur Rechtsvereinfachung im Bereich der<br />

Sicherheit und des Gesundheitsschutzes bei der Bereitstellung von Arbeitsmitteln<br />

und deren Benutzung bei der Arbeit, der Sicherheit beim Betrieb überwachungsbedürftiger<br />

Anlagen und der Organisation des betrieblichen Arbeitsschutzes“ vom<br />

27. September 2002 wird die Gefahrstoffverordnung geändert.<br />

Unter anderem wird der Anhang V „Besondere Vorschriften für bestimmte Gefahrstoffe<br />

und Tätigkeiten“ erweitert. Angefügt wird der Abschnitt „Nr. 8 Brand- und<br />

Explosionsgefahren“.<br />

Der neu hinzugekommene Abschnitt des Anhangs V zur Gefahrstoffverordnung gilt<br />

für den Schutz der Arbeitnehmer und Anderer vor Brand- und Explosionsgefahren<br />

beim Umgang mit Gefahrstoffen.<br />

Auch hier wird, wie in der Betriebssicherheitsverordnung, vom Arbeitgeber verlangt,<br />

dass er vor Aufnahme der Arbeit eine Gefährdungsbeurteilung durchzuführen und<br />

zu dokumentieren hat. Kann er gemäß dieser Gefährdungsbeurteilung die Bildung<br />

einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht sicher ausschließen, sind<br />

weitere Maßnahmen nach den Bestimmungen der Betriebssicherheitsverordnung<br />

notwendig.<br />

Bei der Anwendung von Schutzmaßnahmen gegen Brand- und Explosionsgefährdungen<br />

ist folgende Rangfolge zu beachten:<br />

1. Verhinderung der Bildung gefährlicher explosionsfähiger Gemische<br />

(primärer Explosionsschutz),<br />

2. Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Gemische (sekundärer<br />

Explosionsschutz) und<br />

3. Abschwächung der schädlichen Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches<br />

Maß (tertiärer Explosionsschutz).<br />

Neben einigen Anforderungen an Mengenbegrenzungen und Schutz gegen unbeabsichtigtes<br />

Freisetzen von gefährlichen Stoffen werden in diesem Anhang der<br />

Gefahrstoffverordnung in Bezug auf den Arbeitsablauf auch Anforderungen an<br />

Flucht- und Rettungswege, an Warn- und Verbotszeichen sowie an die Koordinierungspflicht,<br />

wenn Arbeitnehmer mehrerer Arbeitgeber an einer Arbeitsstätte tätig<br />

werden, beschrieben.<br />

Darüber hinaus und auch über die Anforderungen aus der Betriebssicherheitsverordnung<br />

hinaus müssen Maßnahmen getroffen werden, um freigesetzte Gefahrstoffe,<br />

die eine Brand- oder Explosionsgefahr bilden können, gefahrlos zu<br />

beseitigen, soweit dies nach dem Stand der Technik möglich ist.<br />

Ferner sind Arbeitsbereiche mit Brand- und Explosionsgefahr mit ausreichenden<br />

automatischen oder nichtautomatischen Feuerlöscheinrichtungen zu versehen. Die<br />

Übertragung von Bränden und die Auswirkungen von Bränden und Explosionen auf<br />

benachbarte Bereiche muss vermieden werden. Auch müssen diese Arbeitsbereiche<br />

schnell und ungehindert mit Lösch- und Arbeitsgeräten zur Brandbekämpfung<br />

erreichbar sein.<br />

Weitere Anforderungen werden an die Lagerung von Gefahrstoffen, die zu einer<br />

Brand- oder Explosionsgefahr führen können, gestellt. Die Lagerorte müssen für die<br />

gelagerten Stoffe geeignet sein und eine gemischte Lagerung ist nur zulässig, wenn<br />

dadurch keine Gefahren entstehen. Ferner sind die Lageranlagen für hochentzündliche,<br />

leichtentzündliche oder entzündliche Flüssigkeiten unabhängig von der Explosionsgefahr<br />

mit folgendem Warnschild zu versehen:<br />

Bild 2.2 Kennzeichnung feuergefährlicher Bereiche gemäß Gefahrstoffverordnung<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Das Explosionsschutzdokument<br />

2.4 Das Explosionsschutzdokument<br />

2.4.1 Vorbemerkungen<br />

Gemäß § 6 der Betriebssicherheitsverordnung muss jeder Arbeitgeber, unabhängig<br />

von der Anzahl der Beschäftigten, ein Explosionsschutzdokument erstellen und auf<br />

dem letzten Stand halten.<br />

Für Anlagen, die nach dem 3. Oktober 2002 erstmalig in Betrieb genommen wurden,<br />

muss dieses Dokument vor der Aufnahme der Arbeit vorgelegen haben.<br />

Für Anlagen, die schon vor dem 3. Oktober 2002 betrieben wurden, muss das<br />

Explosionsschutzdokument bis spätestens 31. Dezember 2005 erstellt werden.<br />

Nachfolgend sollen sowohl die allgemeinen Anforderungen als auch eine grobe<br />

Vorgehensweise zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes beschrieben<br />

werden. Nach diesen Ausführungen soll anhand einer Beispielgliederung eines<br />

Explosionsschutzdokumentes der grundsätzliche Aufbau dargestellt werden.<br />

2.4.2 Allgemeine Anforderungen<br />

Explosionsschutzdokumente und ihre Fortschreibungen sind an keine Form gebunden.<br />

Lediglich bezüglich des Inhaltes ergeben sich aus der Betriebssicherheitsverordnung<br />

Mindestanforderungen.<br />

Demnach muss aus dem Explosionsschutzdokument hervorgehen, dass anhand<br />

einer Gefährdungsbeurteilung die Explosionsgefährdungen ermittelt und bewertet<br />

worden sind und dass angemessene Vorkehrungen getroffen werden, um die Ziele<br />

des Explosionsschutzes zu erreichen. Ferner muss neben der Zoneneinteilung<br />

auch die Festlegung der Bereiche, die in die Explosionsschutzmaßnahmen einzubeziehen<br />

sind (z. B. Flucht- und Rettungswege für Arbeitsplätze mit Explosionsgefährdungen<br />

außerhalb der explosionsgefährdeten Bereiche) ein Bestandteil des<br />

Explosionsschutzdokumentes sein.<br />

Der Aufbau des Explosionsschutzdokumentes soll generell formell und strukturiert<br />

sein. Im Explosionsschutzdokument sollen Zuständigkeiten und Verantwortlichkeiten<br />

klar geregelt sein. Die Organisationsstruktur des Betriebes sollte dazu abgebildet<br />

werden und alle Verantwortlichen sollten bei der Erstellung des<br />

Explosionsschutzdokumentes eingebunden werden.<br />

Ferner sind Arbeitsabläufe und Werkzeuge sowie Ziel und Umfang der Schutzmaßnahmen<br />

detailliert zu dokumentieren.<br />

Sämtliche Störungen von Arbeitsabläufen, Maschinen und Werkzeugen müssen<br />

betrachtet werden.<br />

Die Gefährdungen müssen festgelegt und die Schutzmaßnahmen beschrieben werden.<br />

Dazu müssen vor allem die Explosionsgefahren ermittelt werden und die<br />

Bereiche, in denen das Auftreten von gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre<br />

nicht sicher verhindert werden kann, entsprechend der Dauer und der Wahrscheinlichkeit<br />

des Auftretens der gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre in Zonen<br />

eingeteilt werden.<br />

Bei Änderungen oder Veränderungen der Anlage, des Arbeitsablaufes oder des<br />

Arbeitsplatzes ist das Explosionsschutzdokument auf seine Gültigkeit zu überprüfen<br />

und gegebenenfalls anzupassen.<br />

2.4.3 Vorgehensweise zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes<br />

Ob an einer Anlage Explosionsgefahren vorhanden sein können, muss anhand<br />

einer Stoffliste beurteilt werden. Diese Stoffliste muss die für die Beurteilung relevanten<br />

sicherheitstechnischen Kennzahlen (z. B. Flammpunkt bei brennbaren Flüssigkeiten)<br />

der verwendeten Stoffe beinhalten.<br />

Danach ist eine Verfahrensbeschreibung der Anlage zu erstellen. Dabei sind die<br />

einzelnen Arbeitsschritte und die Organisation des Arbeitsablaufs zu beschreiben.<br />

39


40<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Das Explosionsschutzdokument<br />

Aufgrund dieser Zusammenstellung und unter Beachtung weiterer für den Explosionsschutz<br />

relevanter Anlagenparameter, die zu beschreiben sind, sind unter Zuhilfenahme<br />

der einschlägigen Normen die explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />

einzuteilen. Bei der Einteilung der Zonen können sowohl die DIN EN 60079-10<br />

(VDE 0165, Teil 101), die DIN EN 50281-3 (VDE 0165 Teil 102) als auch sonstige<br />

technische Regelwerke auf nationaler Ebene herangezogen werden. Hierzu zählen<br />

z. B. die TRbF 20 für Lageranlagen, die TRbF 40 für Tankstellen, aber auch die<br />

Explosionsschutz-Regeln (BGR 104) ganz allgemein.<br />

Im Anschluss an die Zonenfestlegung müssen die möglichen Zündquellen entsprechend<br />

EN 1127-1 und BGR 104 betrachtet werden. Wenn das Auftreten einer der<br />

dort angegebenen Zündquellen möglich ist, muss diese Zündquelle beschrieben<br />

und die getroffenen Schutzmaßnahmen angegeben werden.<br />

Dazu muss auf jeden Fall auch eine Detailbewertung aller Arbeitsmittel, die in den<br />

explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, erfolgen und dokumentiert<br />

werden. Neben den elektrischen Betriebsmitteln sind auch die nicht-elektrischen<br />

Betriebsmittel und Komponenten zu betrachten. Wenn für die nicht-elektrischen<br />

Betriebsmittel und Komponenten vom Hersteller keine Konformitätsbescheinigung<br />

und Kennzeichnung entsprechend der AT<strong>EX</strong> 95 vorliegt (dieses ist zwingend erforderlich,<br />

wenn das Betriebsmittel nach dem 30.6.2003 in Verkehr gebracht wurde),<br />

muss anhand einer Gefährdungsbeurteilung in Anlehnung an die DIN EN 13463-1<br />

ermittelt werden, ob diese Anlagenteile in den jeweiligen Zonen sicher betrieben<br />

werden können.<br />

Elektrische Geräte müssen ebenfalls der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen, wenn sie nach<br />

dem 30.6.2003 erstmalig den Beschäftigten bereitgestellt werden. Da für die elektrischen<br />

Geräte, die schon vor diesem Datum in den explosionsgefährdeten Bereichen<br />

eingesetzt wurden, Baumusterprüfbescheinigungen (für die Zonen 0, 1 und<br />

10) bzw. Herstellererklärungen (für die Zonen 2 und 11) erforderlich waren und sie<br />

entsprechend den Anforderungen an die jeweiligen Zonen hergestellt und betrieben<br />

werden mussten, dürfen sie auch weiterhin verwendet werden.<br />

Schwierigkeiten könnte es aber bei den staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

geben, da aufgrund der neuen Zoneneinteilung (Zonen 20, 21 und 22 anstatt<br />

Zonen 10 und 11) die eingesetzten Geräte eingehender beurteilt werden müssen.<br />

Auch Wechselwirkungen zwischen einzelnen Arbeitsmitteln müssen beschrieben<br />

und in Bezug auf eine mögliche Explosionsgefahr bewertet werden.<br />

Besonderes Augenmerk ist auf die Gefahren durch elektrostatische Aufladungen zu<br />

legen. Die möglichen Gefährdungen und die entsprechenden Schutzmaßnahmen<br />

müssen beschrieben werden. Bei der Betrachtung dieser Gefährdungen und der<br />

erforderlichen Schutzmaßnahmen ist die BGR 132 (Richtlinien „Statische Elektrizität“)<br />

heranzuziehen.<br />

Nach der Beschreibung der technischen Schutzmaßnahmen sollten sämtliche organisatorischen<br />

Maßnahmen zur Vermeidung von Explosionsgefahren beschrieben<br />

werden.<br />

Zu den organisatorischen Maßnahmen zählen sowohl Maßnahmen, die im Arbeitsablauf<br />

bereits verhindern sollen, dass explosionsfähige Atmosphäre auftritt (z. B.<br />

besondere Sorgfalt beim Verschließen oder Befördern von Behältern, Reinigen von<br />

Staubablagerungen) als auch Maßnahmen, die das Auftreten von Zündquellen verhindern<br />

sollen (z. B. Tragen von leitfähigem Schuhwerk). Für diese Maßnahmen<br />

sind Arbeitsanweisungen zu erstellen, diese Arbeitsanweisungen sind dann<br />

Bestandteil des Explosionsschutzdokumentes.<br />

Zu den organisatorischen Maßnahmen zählen aber auch die Erstellung von Fluchtund<br />

Rettungswegeplänen sowie die Unterweisung der Mitarbeiter über einzuhaltende<br />

Schutzmaßnahmen (wie oben beschrieben), über einzuhaltende Maßnahmen<br />

bei bestimmten Arbeiten in den explosionsgefährdeten Bereichen (die<br />

sogenannte „Feuererlaubnis“) und über einzuleitende Maßnahmen bei eventuell<br />

auftretenden Alarmen (z. B. Warnung über eine Gaswarnanlage oder akustische<br />

Meldung über den Ausfall der Lüftung). Ferner müssen die in den explosionsgefährdeten<br />

Bereichen beschäftigten Arbeitnehmer über die Flucht- und Rettungsmöglichkeiten<br />

sowie über eventuell erforderliche Fluchtmittel informiert werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Das Explosionsschutzdokument<br />

Diese Aufstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es ist für jede Anlage<br />

notwendig, die speziellen Gefährdungen und die unterschiedlichen Möglichkeiten<br />

zum Schutz vor Explosionen detailliert zu beschreiben.<br />

Es muss durch das Explosionsschutzdokument nachgewiesen werden, dass sämtliche<br />

Gefährdungen betrachtet wurden. Ferner müssen der Umfang sowohl der technischen<br />

als auch der organisatorischen Schutzmaßnahmen entsprechend der<br />

möglichen Gefahren beschrieben werden. Durch Einhaltung dieser dokumentierten<br />

Schutzmaßnahmen soll der sichere Betrieb der Anlage gewährleistet sein.<br />

Aufgrund der Vielzahl der Parameter, die bei der Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes<br />

zu berücksichtigen sind, wird ein Explosionsschutzdokument<br />

immer anlagenspezifisch erstellt werden müssen. Eine Übertragung eines Explosionsschutzdokumentes<br />

auf eine andere vergleichbare Anlage bedarf immer einer<br />

Bewertung, ob nicht doch andere, die Sicherheit unter Umständen beeinträchtigende,<br />

Bedingungen vorhanden sind.<br />

2.4.4 Beispielgliederung eines Explosionsschutzdokumentes<br />

Nachfolgend soll beispielhaft der Aufbau eines Explosionsschutzdokumentes dargestellt<br />

werden. Dieses Beispiel orientiert sich im Wesentlichen an dem Beispiel<br />

aus Abschnitt E 6 der BGR 104.<br />

1. Angabe des Betriebsbereichs (z. B. Anlage, Lager, Gebäude)<br />

2. Verantwortlicher für den Betriebsbereich, Erstellungsdatum und Anhänge<br />

3. Kurzbeschreibung der baulichen und geografischen Gegebenheiten (z. B. Lageplan,<br />

Gebäudeplan, Aufstellungsplan, Gebäude- bzw. Anlagenlüftung)<br />

4. Verfahrensbeschreibung - für den Explosionsschutz wesentliche Verfahrensparameter<br />

(z. B. Verfahrenstechnische Kurzbeschreibung, relevante Tätigkeiten<br />

(z. B. Probenahme), eingesetzte Stoffe, Einsatzmenge/Fördermenge, Verarbeitungszustand,<br />

Druck- und Temperaturbereich)<br />

5. Stoffdaten<br />

Wesentliche sicherheitstechnische Kenngrößen zur Beurteilung der Explosionsschutzmaßnahmen<br />

z. B. aus dem Sicherheitsdatenblatt oder anderen Kompendien<br />

wie z. B. CHEMSAFE, Nabert und Schön, BIA-Report<br />

Stoffdaten bei brennbaren Flüssigkeiten/Gasen, z. B.:<br />

– Flammpunkt brennbarer Flüssigkeiten<br />

– untere und obere Explosionsgrenze<br />

– Dichteverhältnis zu Luft<br />

– Zündtemperatur (Temperaturklasse)<br />

– Explosionsgruppe<br />

– Sauerstoffgrenzkonzentration<br />

– Dampfdruck brennbarer Flüssigkeiten<br />

Stoffdaten bei brennbaren Stäuben z. B.:<br />

– Korngrößenverteilung (Medianwert)<br />

– untere Explosionsgrenze<br />

– Mindestzündenergie<br />

– maximaler Explosionsdruck<br />

– Kst-Wert – Zündtemperatur des aufgewirbelten Staubes<br />

– Zündtemperatur des abgelagerten Staubes (Glimmtemperatur)<br />

– Sauerstoffgrenzkonzentration<br />

– spezifischer elektrischer Widerstand des brennbaren Staubes<br />

41


42<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />

6. Gefährdungsbeurteilung<br />

6.1 Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen<br />

Atmosphäre. Kann eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten<br />

und ist diese aufgrund der örtlichen und betrieblichen Verhältnisse<br />

gefahrdrohend?<br />

6.2 Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins, der Aktivierung und des Wirksamwerdens<br />

von Zündquellen einschließlich elektrostatischer Entladungen<br />

6.3 Ausmaß der zu erwartenden Auswirkungen von Explosionen<br />

7. Schutzkonzept<br />

7.1 Technische Schutzmaßnahmen zum Vermeiden oder Einschränken gefährlicher<br />

explosionsfähiger Atmosphäre (z. B. Lüftung, Überwachung der<br />

Konzentration, Inertisierung)<br />

7.2 Zoneneinteilung (Art, Ausdehnung und Dokumentation)<br />

7.3 Schutzmaßnahmen<br />

Vermeiden von Zündquellen und konstruktiver Explosionsschutz<br />

(Auswahl der Betriebsmittel und Schutzsysteme)<br />

7.4 Organisatorische Maßnahmen<br />

(Unterweisung der Arbeitnehmer, Schriftliche Anweisungen, Arbeitsfreigabe<br />

8. Beurteilung des Ausmaßes von zu erwartenden Auswirkungen von Explosionen<br />

9. Kontrolle der Wirksamkeit der getroffenen Maßnahmen<br />

2.5 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />

2.5.1 Allgemeines<br />

Die Installation von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen ist im<br />

Abschnitt 5 beschrieben. Für die Erstprüfung dieser Anlagen gelten grundsätzlich,<br />

wie für andere elektrische Anlagen auch, die Anforderungen aus der<br />

DIN VDE 0100, Teil 610.<br />

Unter Betrieb und Instandhaltung der Anlagen versteht man den Erhalt des ordnungsgemäßen<br />

Zustandes um den sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten.<br />

Damit diese Aufgaben entsprechend des Gefahrenpotenzials von elektrischen<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen so sorgfältig wie möglich durchgeführt<br />

werden, sind besondere Anforderungen an die Qualifikation des Fachpersonals zu<br />

stellen. Es sollte über spezielle Kenntnisse und Erfahrungen zur Beurteilung elektrischer<br />

Zusammenhänge verfügen und mit den grundlegenden Anforderungen an<br />

explosionsgefährdete Bereiche, wie z. B. die Kenntnis der verschiedenen Zündschutzarten,<br />

von Flammpunkt, Dichteverhältnis, Zoneneinteilung etc., verfügen.<br />

Beim Betrieb von elektrischen Anlagen sind allgemein folgende Regeln der Technik<br />

zu beachten:<br />

Die Unfallverhütungsvorschrift „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“ BGV A3<br />

DIN EN 50110-1 (VDE 0105, Teil 1) „Betrieb von elektrischen Anlagen: Allgemeine<br />

Bestimmungen“<br />

DIN EN 50110-2 (VDE 0105, Teil 2) „Betrieb von elektrischen Anlagen (nationale<br />

Anhänge)“<br />

DIN VDE 0105-100 (VDE 0105, Teil 100) „Betrieb von elektrischen Anlagen -<br />

Nationale Anhänge“<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />

Für elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen sind aufgrund der<br />

höheren Gefährdung zusätzlich zu beachten:<br />

DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) „Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche, Teil 1: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“<br />

DIN EN 61241-17 (VDE 0165-10-2) „Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />

in Bereichen mit brennbarem Staub“, Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />

(IEC 61241-17:2005).<br />

Diese Normen beschreiben auch zusätzliche Anforderungen an die Erstprüfung der<br />

elektrischen Anlagen.<br />

Die DIN VDE 0105, Teil 9 „Betrieb von Starkstromanlagen, Zusatzfestlegungen für<br />

explosionsgefährdete Bereiche“ wurde zurückgezogen und ist seit dem 01. Februar<br />

2001 nicht mehr gültig.<br />

Die folgenden Abschnitte enthalten nur kurze Ausrisse und Zusammenfassungen<br />

der zusätzlichen Anforderungen an den Betrieb der elektrischen Anlagen in den<br />

explosionsgefährdeten Bereichen.<br />

Für den Betreiber von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

bzw. für das mit den Arbeiten an diesen Anlagen betraute Fachpersonal ist die<br />

Kenntnis der Anforderungen aus den aufgeführten Normen unerlässlich, um den<br />

ordnungsgemäßen Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten.<br />

Die nachfolgende Zusammenfassung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit<br />

und kann kein Ersatz sein für die Lektüre der aufgeführten Regeln der Technik.<br />

2.5.2 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Die Norm DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) „Elektrische Betriebsmittel für<br />

gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“<br />

wendet sich an den Betreiber von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen.<br />

In der Norm werden neben Anforderungen an eine ausreichende Dokumentation<br />

und an die ausreichende Qualifikation des Personals auch die Ermittlung der Prüffristen<br />

beschrieben.<br />

Allgemein sollen nach einer Erstprüfung die wiederkehrenden Prüfungen in solchen<br />

Zeitabständen durchgeführt werden, dass entstehende Mängel, mit denen gerechnet<br />

werden muss, rechtzeitig erkannt werden.<br />

Nach der Festlegung des Prüfintervalls sind jedoch zwischenzeitliche Stichprobenprüfungen<br />

erforderlich, um den festgelegten Zeitabstand zu bestätigen oder zu verändern.<br />

Neben der Festlegung der Prüffristen muss auch die Prüftiefe bestimmt werden. Es<br />

kann sich dabei bei einer Prüfung um eine Sichtprüfung, eine Nahprüfung oder eine<br />

Detailprüfung handeln. Diese Begriffe sind in der Norm wie folgt definiert:<br />

Sichtprüfung eine Prüfung, bei der ohne Anwendung von Zugangseinrichtungen oder Werkzeugen<br />

sichtbare Fehler festgestellt werden, zum Beispiel fehlende Schrauben.<br />

Nahprüfung eine Prüfung, bei der zusätzlich zu den Aspekten der Sichtprüfung solche Fehler<br />

festgestellt werden, wie zum Beispiel lockere Schrauben, die nur durch Verwendung<br />

von Zugangseinrichtungen, z. B. Stufen (falls erforderlich), und Werkzeugen<br />

zu erkennen sind. Für Nahprüfungen braucht ein Gehäuse üblicherweise nicht<br />

geöffnet oder das Betriebsmittel spannungsfrei geschaltet zu werden.<br />

Detailprüfung eine Prüfung, bei der zusätzlich zu den Aspekten der Nahprüfung solche Fehler<br />

festgestellt werden, wie zum Beispiel lockere Anschlüsse, die nur durch das Öffnen<br />

von Gehäusen und/oder, falls erforderlich, Verwendung von Werkzeugen und Prüfeinrichtungen<br />

zu erkennen sind.<br />

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44<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />

Erstprüfungen sind grundsätzlich als Detailprüfungen durchzuführen. Wiederkehrende<br />

Prüfungen dürfen als Nah- oder Sichtprüfung durchgeführt werden. Eine wiederkehrende<br />

Sicht- oder Nahprüfung kann dazu führen, dass eine weitere<br />

Detailprüfung notwendig ist.<br />

Bei der Ermittlung der Prüfintervalle und der Prüftiefe der wiederkehrenden Prüfungen<br />

sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:<br />

Art des Betriebsmittels<br />

Hinweise des Herstellers (sofern vorhanden)<br />

Die Faktoren, die die Abnutzung beeinflussen (z. B. Korrosionsanfälligkeit, Einwirkung<br />

von Chemikalien oder Lösemitteln, Ansammlungen von Staub oder<br />

Schmutz, Eindringen von Wasser, erhöhte Umgebungstemperaturen, usw.)<br />

Zone des Einbauortes<br />

Ergebnisse vorheriger Prüfungen<br />

Erfahrungen an vergleichbaren Anlagen und Betriebsmitteln bei ähnlichen Betriebsbedingungen<br />

Eine maximale Prüffrist von drei Jahren darf nicht überschritten werden. Diese Forderung<br />

steht im Einklang mit der Forderung aus der Betriebssicherheitsverordnung.<br />

Nicht zu vereinbaren mit der Betriebssicherheitsverordnung und deshalb nicht<br />

anwendbar ist die Aussage, dass die Prüffrist mit Zustimmung von Experten auch<br />

länger als drei Jahre sein darf.<br />

Für ortsveränderliche elektrische Betriebsmittel wird aufgrund der besonderen<br />

Beanspruchung dieser Geräte eine Nahprüfung mindestens alle 12 Monate gefordert.<br />

Wie bei der Ermittlung der Prüffrist müssen auch bei der Ermittlung der Prüftiefe<br />

zwischenzeitliche Stichprobenprüfungen die gewählte Prüftiefe bestätigen oder verändern.<br />

Die Prüffristen und Prüftiefen sowie die Ergebnisse sämtlicher Prüfungen sind zu<br />

dokumentieren und in das Explosionsschutzdokument zu integrieren, um die Ermittlung<br />

sowohl der Prüfintervalle als auch der Prüftiefen nachvollziehen zu können.<br />

In der DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) sind Prüfpläne in Tabellenform enthalten,<br />

die die bei der Sicht-, Nah- oder Detailprüfung geforderten speziellen Prüfungen<br />

für die verschiedenen Zündschutzarten („d“, „e“, „n“; „i“ und „p“) angeben.<br />

Zusätzliche Anforderungen zu den Prüfplänen sind im Abschnitt 5 der Norm<br />

beschrieben. In diesem Abschnitt sowie im Abschnitt 4.10 werden einige Punkte<br />

aus den Prüfplänen konkretisiert bzw. erläutert. Im Wesentlichen wird dabei auf die<br />

Besonderheiten der unterschiedlichen Zündschutzarten eingegangen.<br />

Der Inhalt der DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) beschreibt neben Anforderungen<br />

an die Prüfung der elektrischen Geräte auch Punkte, die bei der Wartung<br />

und Instandsetzung dieser Anlagen zu beachten sind.<br />

Bei der Wartung und Instandsetzung von Betriebsmitteln ist darauf zu achten, dass<br />

die Wirksamkeit der Zündschutzart des Betriebsmittels erhalten bleibt.<br />

Wenn Ersatzteile verwendet werden, müssen diese mit der Sicherheitsdokumentation<br />

(z. B. Betriebsanleitung des Herstellers) übereinstimmen.<br />

An dieser Stelle muss darauf hingewiesen werden, dass bei bestimmten Instandsetzungsarbeiten<br />

die Betriebssicherheitsverordnung zu beachten ist. Wenn an einem<br />

Betriebsmittel ein Teil instand gesetzt wurde, von dem der Explosionsschutz<br />

abhängt, darf dieses Gerät erst wieder in Betrieb genommen werden, nachdem<br />

eine zugelassene Überwachungsstelle, eine von der Behörde anerkannte befähigte<br />

Person oder der Hersteller dieses Gerät geprüft haben.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />

Beispiele für solche Instandsetzungsarbeiten sind:<br />

Erneuern der Wicklung eines Motors der Zündschutzart EEx e (Verwendung von<br />

Originalersatzteilen)<br />

Erneuern von Klemmenkästen an Motoren der Zündschutzart EEx e (Verwendung<br />

von Originalersatzteilen)<br />

Umwickeln eines Motors der Zündschutzart EEx e auf eine andere Spannung,<br />

wenn die neue Spannungsebene für den Motor bereits bescheinigt ist<br />

Austausch der Innenverdrahtung von Leuchten der Zündschutzart EEx e<br />

Austausch von druckdichten Leitungsdurchführungen an Geräten der Zündschutzart<br />

EEx d (Verwendung von Originalersatzteilen)<br />

Erneuern von Gehäuseteilen an Betriebsmitteln der Zündschutzart EEx d (Verwendung<br />

von Originalersatzteilen)<br />

Die in der Norm angesprochene Änderung, die nicht ohne entsprechende Genehmigung<br />

durchgeführt werden darf, ist irreführend, da bei Änderungen an Betriebsmitteln,<br />

die den Explosionsschutz betreffen, die Konformitätserklärung des Herstellers<br />

erlischt.<br />

In diesen Fällen muss für das Gerät das Konformitätsverfahren gemäß der Richtlinie<br />

94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) neu durchlaufen werden.<br />

Zum Beispiel würden folgende Änderungen an explosionsgeschützten elektrischen<br />

Betriebsmitteln ein neues Konformitätsbewertungsverfahren notwendig machen:<br />

Austausch von Vorschaltgeräten, die nicht in der Prüfbescheinigung vermerkt<br />

sind, an Leuchten der Zündschutzart EEx e,<br />

Umwicklung eines Motors der Zündschutzart EEx e auf eine andere Spannung,<br />

wenn die neue Spannungsebene für den Motor nicht bescheinigt ist.<br />

In der DIN EN 60079-17 (VDE 0165, Teil 10-1) werden ferner besondere Maßnahmen<br />

beschrieben, die dort erforderlich sind, wo Betriebsmittel, z. B. aufgrund von<br />

Reparaturarbeiten oder gänzlich demontiert werden müssen. Für die freiliegenden<br />

Anschlussleiter sind besondere Vorkehrungen zu treffen (Verschließen, Trennen<br />

und Isolieren oder Trennen und Erden bzw. Entfernen bei endgültiger Demontage).<br />

Allgemein darf durch die Wartung und Instandsetzung von Anlagen und Betriebsmitteln<br />

die Sicherheit der Anlage oder des Betriebsmittels nicht beeinträchtigt werden.<br />

Weitere Punkte, die in der Norm behandelt werden, sind:<br />

Betrachtung der Umgebungsbedingungen, wobei hierbei besonders zu beachten<br />

ist, dass, sofern auf dem Betriebsmittel nichts anderes angegeben ist, es nur<br />

im Temperaturbereich von -20 °C bis +40 °C eingesetzt werden darf, weiterhin<br />

sind alle schädigenden äußeren Einflüsse (z. B. Korrosion, UV-Strahlung, Wasser,<br />

Staub usw.) zu berücksichtigen,<br />

Vermeiden von elektrostatischen Aufladungen bei der Säuberung von Betriebsmitteln,<br />

Beachtung der elektrischen Trennung von Betriebsmitteln, hier sind auch die Bedingungen<br />

festgelegt, unter denen in explosionsgefährdeten Bereichen auch an<br />

geöffneten Betriebsmitteln unter Spannung gearbeitet werden darf sowie die<br />

Vorsichtsmaßnahmen beim Arbeiten an eigensicheren Stromkreisen (auch im<br />

nicht-explosionsgefährdeten Bereich) beschrieben,<br />

Anforderungen an die Überprüfung der Verbindungen der Erdung und des Potenzialausgleichs,<br />

Beachtung von Betriebsmitteln mit „Besonderen Bedingungen“ (X-Kennzeichnung),<br />

besondere Beachtung beim Einsatz von ortsveränderlichen Betriebsmitteln in<br />

Bezug auf die richtige Zündschutzart bzw. Kategorie entsprechend der Zone, Explosionsgruppe<br />

und Temperaturklasse.<br />

Neu hinzugekommen sind mit der Ausgabe der DIN EN 60079-17 (VDE 0165,<br />

Teil 10-1) vom Juni 2004 die Abschnitte „Regelmäßig wiederkehrende Prüfungen“<br />

sowie „Ständige Überwachung durch fachkundiges Personal“.<br />

45


46<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in Ex-Bereichen<br />

In der neuen Fassung wird nun klarer eine Grenze zwischen Erstprüfung und wiederkehrenden<br />

Prüfungen gezogen und die Anforderungen an das mit den wiederkehrenden<br />

Prüfungen betraute Personal sind klarer gefasst.<br />

Die wiederkehrenden Prüfungen an elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen erfordern gemäß dieses Entwurfs Personal, das<br />

Fachkenntnisse und das Verstehen der Zoneneinteilung von Bereichen und ausreichendes<br />

technisches Wissen besitzt, um die Bedeutung für den betreffenden<br />

Ort zu verstehen;<br />

Fachkenntnisse und das Verstehen theoretischer und praktischer Anforderungen<br />

für elektrische Betriebsmittel besitzt, die in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

verwendet werden, und<br />

die Anforderungen für Sicht-, Nah- und Detailprüfungen im Hinblick auf die eingebauten<br />

Geräte versteht.<br />

Im neuen Abschnitt, der die ständige Überwachung durch fachkundiges Personal<br />

regelt, sind die Anforderungen an die mit der ständigen Überwachung betrauten<br />

Personen festgelegt. Da zum einen die Anforderungen an das Personal sehr hoch<br />

sind und zum anderen diese Art der Überwachung keine gemäß der Betriebssicherheitsverordnung<br />

geforderte Prüfung ersetzen kann, soll hierauf an dieser Stelle<br />

nicht näher eingegangen werden.<br />

Die in der Norm beschriebenen Erstprüfungen und wiederkehrenden Prüfungen<br />

können als die Prüfungen an elektrischen Anlagen angesehen werden, die auch<br />

gemäß der Betriebssicherheitsverordnung durch eine befähigte Person durchgeführt<br />

werden dürfen.<br />

2.5.3 Prüfung und Instandhaltung von elektrischen Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Die DIN EN 61241-17 (VDE 0165-10-2) Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />

in Bereichen mit brennbarem Staub, Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />

(IEC 61241-17:2005) ist analog der Prüfnorm für den gasexplosionsgefährdeten<br />

Bereich aufgebaut, die Begriffsdefinitionen sind identisch.<br />

Im Abschnitt 6 „Typische Prüfpläne“ sind in tabellarischer Form die Prüfpläne für<br />

Installationen in den Zündschutzarten Ex tD, Ex iD und Ex pD enthalten.<br />

2.5.4 Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 1201 Prüfung von Arbeitsmitteln und<br />

überwachungsbedürftigen Anlagen<br />

Einer Veröffentlichung der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin<br />

(Stand Mai 2006) ist zu entnehmen, dass der Ausschuss für Betriebssicherheit auf<br />

seiner 10. Sitzung am 27. und 28. April 2006 mehrere TRBS beschlossen hat, darunter<br />

auch die TRBS 1201.<br />

Kern der TRBS 1201 „Prüfung von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen<br />

Anlagen“ ist die Ermittlung und Festlegung erforderlicher Prüfungen. In der<br />

TRBS 1201 werden Aussagen zur Festlegung des Sollzustandes, zu der mit der<br />

Prüfung beauftragten Person, zu Prüfart und -umfang und zur Prüffrist getroffen.<br />

Auch Aspekte der Durchführung von Prüfungen werden behandelt.<br />

Zu der TRBS 1201 gibt es eine Konkretisierung in Hinblick auf den Explosionsschutz.<br />

In der TRBS 1201 Teil 1 „Prüfung von Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen und Überprüfung von Arbeitsplätzen in explosionsgefährdeten Bereichen“<br />

werden Informationen zur Ermittlung der Prüfanforderungen, der Entwicklung<br />

von Prüfkonzepten und zur Durchführung der Prüfungen speziell für diesen Bereich<br />

zusammen getragen.<br />

Anmerkung des Verfassers: Da diese beiden Schriftstücke noch nicht veröffentlicht<br />

sind, kann zum Zeitpunkt der Überarbeitung des Handbuches nicht näher darauf<br />

eingegangen werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Umsetzung der AT<strong>EX</strong> 137 durch die Betriebssicherheitsverordnung<br />

Quellenverzeichnis<br />

2.6 Quellenverzeichnis<br />

BetrSichV Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von<br />

Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb<br />

überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen<br />

Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung)<br />

GefStoffV Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung)<br />

ExVO Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />

von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />

Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />

AT<strong>EX</strong> 137 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />

Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />

und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />

gefährdet werden können<br />

AT<strong>EX</strong> 95 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. März<br />

1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und<br />

Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

DINEN1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz, Teil 1: Grundlagen und<br />

Methodik<br />

TRBS 1203 Technische Regel für Betriebssicherheit - Befähigte Personen<br />

BGR 104 (früher ZH 1/10) „Regeln für Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Arbeit“<br />

Explosionsschutz-Regeln (<strong>EX</strong>-RL)<br />

BGR 132 (früher ZH 1/200) Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />

- Richtlinien „Statische Elektrizität“<br />

DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V<br />

DIN EN 60079-10<br />

(VDE 0165, Teil 101)<br />

DIN EN 60079-14<br />

(VDE 0165, Teil 1)<br />

DIN EN 60079-17<br />

(VDE 0165, Teil 10-1)<br />

DIN EN 50281-1-2<br />

(VDE 0165, Teil 2)<br />

DIN IEC 61241-17<br />

(VDE 0165, Teil 10-2)<br />

Elektrischer Explosionsschutz<br />

nach DIN VDE 0165<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 10: Einteilung<br />

der gasexplosionsgefährdeten Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 17: Prüfung<br />

und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

(ausgenommen Grubenbaue)<br />

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />

Hauptabschnitt 1: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse<br />

Teil 2: Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub,<br />

Teil 17: Prüfung und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />

Lienenklaus/Wettingfeld „Elektrischer Explosions-schutz nach DIN VDE 0165“<br />

VDE-Schriftenreihe 65, 2. überarbeitete Auflage 2001, VDE Verlag Berlin und<br />

Offenbach<br />

47


48<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vorbemerkungen<br />

3 Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

3.1 Vorbemerkungen<br />

3.2 Begriffsbestimmungen<br />

Als Explosion wird eine plötzliche Volumenvergrößerung unter Knall mit zerstörerischen<br />

Wirkungen bezeichnet. Sie wird verursacht durch eine chemische oder physikalische<br />

Reaktion.<br />

Damit eine Explosion, hervorgerufen durch ein Gemisch aus brennbaren Gasen,<br />

Nebeln, Dämpfen oder Stäuben mit Luft stattfinden kann, müssen folgende Bedingungen<br />

zur gleichen Zeit am gleichen Ort erfüllt sein:<br />

Es muss ein Gemisch aus Luft und Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben in<br />

gefahrdrohender Menge (d. h. innerhalb der Explosionsgrenzen) vorhanden<br />

sein.<br />

Es muss eine Zündquelle wirksam werden.<br />

Anschaulich lassen sich die Bedingungen für eine Explosion (Vorhandensein von<br />

Brennstoff, Sauerstoff und Zündquelle) am sogenannten Explosionsdreieck darstellen:<br />

Bild 3.1 Explosionsdreieck<br />

Das Ziel des primären Explosionsschutzes ist es zu verhindern, dass eine<br />

gefahrdrohende Menge eines explosionsfähigen Gemisches auftritt.<br />

Kann die Entstehung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht ausgeschlossen<br />

werden, ist der sekundäre Explosionsschutz, dessen Schutzziel das<br />

Vermeiden von Zündquellen ist, anzuwenden.<br />

Kann aus verfahrenstechnischen Gründen sowohl ein Auftreten einer gefährlichen<br />

explosionsfähigen Atmosphäre als auch das Wirksamwerden einer Zündquelle<br />

nicht ausreichend sicher ausgeschlossen werden, ist der tertiäre (konstruktive)<br />

Explosionsschutz anzuwenden. Der tertiäre Explosionsschutz begrenzt die Auswirkungen<br />

einer Explosion auf ein ungefährliches Maß.<br />

Nachfolgend soll auf die Beurteilung des Entstehens von gefährlichen explosionsfähigen<br />

Atmosphären sowie auf die Grundsätze der oben angegebenen Explosionsschutzmaßnahmen<br />

eingegangen werden.<br />

Brennbare Stoffe sind Stoffe, die in Form von Gas, Dampf, Flüssigkeit, Feststoff oder Gemischen<br />

davon bei Entzündung eine exotherme Reaktion mit Luft eingehen. Hierzu zählen<br />

alle Stoffe, die gemäß der Gefahrstoffverordnung als entzündlich, leichtentzündlich<br />

oder hochentzündlich einzuordnen sind.<br />

Explosionsfähige<br />

Atmosphäre<br />

Hinweis<br />

Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter<br />

atmosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang nach erfolgter<br />

Zündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch überträgt.<br />

Als atmosphärische Bedingungen gelten Gesamtdrücke von 0,8 bar bis 1,1 bar<br />

und Gemischtemperaturen von -20 °C bis +60 °C.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Beurteilung der Explosionsgefahr<br />

Explosionsgrenzen Die untere Explosionsgrenze (UEG) und die obere Explosionsgrenze (OEG) sind<br />

definiert als der untere und der obere Grenzwert der Konzentration eines brennbaren<br />

Stoffes (Gas, Dampf, Nebel oder Staub) mit Luft, in dem sich nach dem Zünden<br />

eine von der Zündquelle unabhängige Flamme gerade nicht mehr selbsttätig fortpflanzen<br />

kann.<br />

Flammpunkt Niedrigste Temperatur, bei der unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen eine<br />

Flüssigkeit brennbares Gas oder brennbaren Dampf in solcher Menge abgibt, dass<br />

bei Kontakt mit einer wirksamen Zündquelle sofort eine Flamme auftritt.<br />

Gefährliche<br />

explosionsfähige<br />

Atmosphäre<br />

Sauerstoffgrenzkonzentration<br />

Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ist explosionsfähige Atmosphäre in<br />

gefahrdrohender Menge. Eine Gemischmenge gilt als gefahrdrohend, wenn ihre<br />

Entzündung zu Schaden führt.<br />

Maximale Sauerstoffkonzentration in einem Gemisch eines brennbaren Stoffes mit<br />

Luft und inertem Gas, in dem eine Explosion nicht auftritt, bestimmt unter festgelegten<br />

Versuchsbedingungen.<br />

Verpuffung Als Verpuffung wird der Übergang von einer Verbrennung zu einer Explosion<br />

bezeichnet. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme beträgt einige cm/s bis<br />

zu einigen m/s. Auch die entstehenden Explosionsdrücke sind relativ gering.<br />

Explosion Als Explosion wird eine plötzliche Oxidations- oder Zerfallsreaktion mit Anstieg der<br />

Temperatur, des Druckes oder beider gleichzeitig bezeichnet (Definition gemäß<br />

EN 1127-1).<br />

Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme liegt im Bereich von einigen m/s bis<br />

zu mehreren 100 m/s. Der Explosionsdruck beträgt bis zu 10 bar bei Gasen und<br />

Dämpfen (bei Stäuben bis zu 14 bar).<br />

Detonation Explosion, die sich mit Überschallgeschwindigkeit (km/s) fortpflanzt. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit<br />

der Flamme kann bis zu 3 km/s betragen und es können Drücke<br />

bis zu 20 bar auftreten.<br />

3.3 Beurteilung der Explosionsgefahr<br />

Eine Beurteilung, ob eine Explosionsgefahr vorhanden ist, d. h. ob mit dem Auftreten<br />

einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre gerechnet werden muss,<br />

kann sich immer nur auf den Einzelfall beziehen.<br />

Um richtig einschätzen zu können, ob eine Explosionsgefahr vorhanden ist, müssen<br />

im allgemeinen Fachleute verschiedener Fachdisziplinen zusammenarbeiten. Es<br />

kann notwendig sein, dass der Chemiker, Verfahrenstechniker oder Maschinenbauingenieur<br />

mit dem Explosionsschutz-Fachmann zusammenarbeiten muss, um alle<br />

Gefährdungen abzuschätzen.<br />

Einzubeziehen in die Beurteilung sind neben den Kenndaten der verwendeten<br />

Stoffe vor allem auch die verfahrenstechnischen Parameter. Zum Beispiel können<br />

Explosionsgefahren sowohl beim Verdampfen einer Flüssigkeitslache als auch<br />

beim Versprühen von Flüssigkeiten unter hohem Druck entstehen.<br />

Wichtig für die Beurteilung einer Explosionsgefahr ist auch die Kenntnis darüber, ob<br />

atmosphärische Bedingungen vorhanden sind. Der Konzentrationsbereich zwischen<br />

den Explosionsgrenzen erweitert sich in der Regel mit steigendem Druck und<br />

steigender Temperatur des Gemisches.<br />

49


50<br />

22 Vol %<br />

Dampfkonzentration c<br />

20<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Beurteilung der Explosionsgefahr<br />

160 Torr<br />

Partialdruck P i<br />

140<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

Bereich D<br />

Die Zusammenhänge zwischen Explosionsgrenzen, Explosionspunkten und<br />

Flammpunkt zeigt anschaulich die Dampfdruckkurve von Äthylalkohol im folgenden<br />

Bild.<br />

untere Explosionsgrenze<br />

A zu mager<br />

0 0 10 20 30 40 50 ˚C<br />

Flammpunkt<br />

Dampfdruckkurve<br />

obere Explosionsgrenze<br />

B explosibel<br />

C zu fett<br />

untere Explosionsgrenze oberer Explosionsgrenze<br />

Bild 3.2 Dampfdruckkurve Äthylalkohol<br />

Innerhalb der Explosionsgrenzen (Bereich B des Bildes) ist die Atmosphäre explosionsfähig.<br />

Im Bereich A des Bildes (unterhalb der UEG) ist das Gemisch nicht mehr<br />

zündfähig, da es zu „mager“ ist. In diesem Bereich ist das Gemisch auch nicht<br />

brennbar, jedoch brandunterstützend.<br />

Auch im Bereich C ist das Gemisch nicht zündfähig, da es dort zu „fett“ ist, d. h. für<br />

eine Explosion ist der Sauerstoffgehalt zu gering. Unter Luftzutritt ist dieses<br />

Gemisch allerdings abbrennbar.<br />

Im Bereich oberhalb der Dampfdruckkurve (Bereich D) können Gemische unter<br />

atmosphärischen Bedingungen nur begrenzte Zeit existieren, während unterhalb<br />

der Kurve die Gemische noch nicht gesättigt sind.<br />

Der Flammpunkt liegt in der Regel nur wenige Kelvin oberhalb des unteren Explosionspunktes.<br />

Zur Beurteilung der Explosionsgefahr und der Einteilung der Stoffe in<br />

hochentzündlich (Flammpunkt < 0 °C), leichtentzündlich (Flammpunkt zwischen<br />

0 °C und +21 °C) bzw. entzündlich (Flammpunkt zwischen +21 °C und +55 °C) wird<br />

im Allgemeinen diese sicherheitstechnische Kennzahl der Stoffe herangezogen.<br />

Schwieriger gestaltet sich die Beurteilung bei Stäuben, da die Konzentration durch<br />

Aufwirbeln von abgelagertem Staub oder durch Absetzen schwebenden Staubes<br />

stark veränderbar ist.<br />

Ein vorher zu „mageres“ Gemisch kann durch aufgewirbelten Staub explosionsfähig<br />

werden, während ein vorher zu „fettes“ Gemisch durch Absetzen von Staub explosionsfähig<br />

werden kann. Deshalb ist in der Gegenwart von brennbarem Staub immer<br />

mit einer Explosionsgefahr zu rechnen. Bei der Beurteilung, ob eine Explosionsgefahr<br />

vorliegt, muss nach der Analyse der verwendeten Stoffe ermittelt werden, ob<br />

die auftretende explosionsfähige Atmosphäre gefahrdrohend ist.<br />

In den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie (<strong>EX</strong>-RL, BGR 104) wird angegeben,<br />

dass bereits eine Menge von 10 Litern in einem geschlossenen Raum als<br />

gefahrdrohend anzusehen ist. In einem Raum jedoch, der ein Volumen von weniger<br />

als 100 m³ hat, können schon kleinere Mengen als 10 Liter gefahrdrohend sein.<br />

Als Faustregel sollte hier als gefahrdrohende Menge 1/10000 des Raumvolumens<br />

angesetzt werden. Bei einem Raum mit einem Raumvolumen von 60 m³ wären<br />

demnach schon 6 Liter explosionsfähige Atmosphäre gefahrdrohend.<br />

⎧<br />

⎨<br />

⎩<br />

⎩<br />

⎧<br />

⎨<br />

⎧<br />

⎨<br />

⎩<br />

abbrennbares Gemisch<br />

(abbrennbar unter Luftzutritt)<br />

explosibles Gemisch<br />

(Verbrennung mit selbständiger<br />

Flammenfortpflanzung<br />

= Explosion)<br />

nicht brennbares Gemisch<br />

(weder abbrennbar noch explosibel)<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Beurteilung der Explosionsgefahr<br />

Das bedeutet dann aber nicht, dass damit zwangsläufig der gesamte Raum als<br />

explosionsgefährdeter Bereich anzusehen ist. Der explosionsgefährdete Bereich ist<br />

nur der Teilbereich, in dem die gefährliche explosionsfähige Atmosphäre auftreten<br />

kann.<br />

Die folgende Beispielrechnung soll deutlich machen, welches Volumen einer explosionsfähigen<br />

Atmosphäre schon aus einer kleinen Menge brennbare Flüssigkeit<br />

(hier: 1 Liter Benzin) entstehen kann.<br />

Sicherheitstechnische Kennzahlen für Benzin:<br />

Explosionsgrenzen: 0,6 - 8 Vol. %<br />

Flammpunkt: < -20 °C<br />

Dichte: 0,7 g/cm³<br />

Molgewicht: 80 g<br />

Das Molvolumen ist eine physikalische Konstante und beträgt: 1 Mol = 22,4 Liter<br />

Gas.<br />

Für 1 Liter Benzin mit einem Gewicht von 700 g ergeben sich mit dem Molgewicht<br />

von 80 g 8,75 Mol.<br />

Da ein Mol 22,4 Liter Gas sind, sind 8,75 Mol genau 196 Liter. Aus 1 Liter flüssigem<br />

Benzin entstehen also 196 Liter Benzindampf (100 %).<br />

Entsprechend der unteren (0,6 %) und der oberen (8 %) Explosionsgrenze von<br />

Benzin ergibt sich hieraus eine explosionsfähige Atmosphäre mit Volumen zwischen<br />

(196 l/0,6% x 100%=) 32,7 m³ und (196 l/8% x 100% =) 2,45 m³.<br />

Bei Stäuben reicht gemäß den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie eine<br />

gleichmäßig über den Boden verteilte Staubschicht von weniger als 1 mm aus, um<br />

beim Aufwirbeln einen Raum normaler Höhe mit explosionsfähigem Staub-Luft-<br />

Gemisch zu füllen.<br />

Das folgende Bild zeigt einige Beispiele für die Entstehung explosionsfähiger<br />

Atmosphäre.<br />

Bild 3.3 Beispiele für die Entstehung explosionsfähiger Atmosphäre<br />

Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />

Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />

51


52<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Beurteilung der Explosionsgefahr<br />

In der folgenden Tabelle sind Beispiele für Explosionsgefährdungen in verschiedenen<br />

Bereichen aufgeführt:<br />

Branche Beispiel für Explosionsgefährdung<br />

Chemische<br />

Industrie<br />

In der chemischen Industrie werden brennbare Gase, Flüssigkeiten und<br />

Feststoffe in vielfältigen Prozessen umgewandelt und verarbeitet. Bei<br />

diesen Prozessen können explosionsfähige Gemische entstehen.<br />

Deponien In Deponien können explosionsfähige Deponiegase entstehen. Damit<br />

diese nicht unkontrolliert ausgasen und evtl. gezündet werden können,<br />

sind umfangreiche technische Maßnahmen notwendig.<br />

EnergieerzeugendeUnternehmen<br />

Entsorgungsunternehmen<br />

Gasversorgungsunternehmen<br />

Aus stückigen, nicht-explosionsfähigen Kohlen können durch die<br />

Verarbeitungsschritte Förderung, Mahlung und Trocknung<br />

explosionsfähige Kohlenstäube entsehen.<br />

Bei der Abwasserbehandlung in Klärwerken können die entstehenden<br />

Faulgase explosionsfähige Gas/Luft-Gemische bilden.<br />

Bei der Freisetzung von Erdgas durch Leckagen oder Ähnliches kann es<br />

zur Bildung von explosionsfähigen Gas-/Luft-Gemischen kommen.<br />

Lackierbetriebe Das beim Lackieren von Oberflächen mit Sprühpistolen in Spritzkabinen<br />

entstehende Overspray ist staubexplosionsfähig.<br />

Landwirtschaft In einigen landwirtschaftlichen Betrieben werden Anlagen zur<br />

Gewinnung von Biogas betrieben. Tritt Biogas aus, z. B. aufgrund von<br />

Leckagen, können explosionsfähige Biogas-/Luft-Gemische entstehen.<br />

Metallverarbeitende<br />

Betrieb<br />

Nahrungsmittel-<br />

und Futtermittelindustrie<br />

Werden Formteile aus Metall hergestellt, können bei der<br />

Oberflächenbehandlung (Schleifen) explosionsfähige Metallstäube<br />

entstehen. Dies ist insbesondere bei Leichtmetallen der Fall. Diese<br />

Metallstäube können in Abscheidern ein Explosionsrisiko hervorrufen.<br />

Beim Transport und der Lagerung von Getreidekörnern können<br />

explosionsfähige Stäube entsehen. Werden diese abgesaugt und in<br />

Filtern abgeschieden, kann im Filter explosionsfähige Atmosphäre<br />

auftreten.<br />

Pharmaindustrie In der pharmazeutischen Produktion werden häufig Alkohole als<br />

Lösungsmittel eingesetzt. Außerdem können auch staubexplosionsfähige<br />

Wirk- und Hilfsstoffe wie z. B. Milchzucker eingesetzt werden.<br />

Raffinerien Die in Raffinerien gehandhabten Kohlenwasserstoffe sind alle brennbar<br />

und je nach Flammpunkt schon bei Umgebungstemperatur in der Lage,<br />

explosionsfähige Atmosphären hervorzurufen. Die Umgebung der<br />

erdölverarbeitenden Apparaturen wird meist als explosionsgefährdeter<br />

Bereich angesehen.<br />

Recyclingbetrieb Bei der Aufbereitung von Recyclingmüll kann es beispielsweise zu<br />

Explosionsgefährdungen durch nicht restentleerte Dosen und andere<br />

Behältnisse mit brennbaren Gasen und/oder Flüssigkeiten oder durch<br />

Papier- oder Kunststoffstäube kommen.<br />

Tabelle 3.1 Beispiele für Explosionsgefährdungen in verschiedenen Bereichen<br />

Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />

Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz<br />

3.4 Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz<br />

Wenn eine erste Beurteilung entsprechend 3.3 ergeben hat, dass die Bildung einer<br />

gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre nicht ausgeschlossen werden kann,<br />

sind Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich. Gemäß Artikel 3 der Richtlinie<br />

1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137) und des Anhangs V, Nr. 8 der Gefahrstoffverordnung sind<br />

vorrangig Maßnahmen zur Vermeidung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre<br />

(primärer Explosionsschutz) zu betreiben.<br />

3.4.1 Ersatz der brennbaren Stoffe<br />

Die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre kann durch Ersatz<br />

von Stoffen, die eine explosionsfähige Atmosphäre bilden können, durch Stoffe, die<br />

keine explosionsfähige Atmosphäre bilden, verhindert werden. Als Beispiele seien<br />

hier der Ersatz von brennbaren Löse- oder Reinigungsmitteln durch wässrige<br />

Lösungen oder der Ersatz von brennbaren pulverförmigen Füllstoffen durch nichtbrennbare<br />

Füllstoffe genannt.<br />

Wenn bei Stäuben die Entstehung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />

durch den Einsatz von Stäuben mit einer größeren Korngröße verhindert werden<br />

soll, ist darauf zu achten, dass es bei der weiteren Verarbeitung nicht zu einer<br />

Verkleinerung der Korngröße, z. B. durch Abrieb kommt. Eventuell sind dann doch<br />

wieder zusätzliche Explosionsschutzmaßnahmen erforderlich.<br />

3.4.2 Konzentrationsbegrenzung<br />

Da Gase und Stäube nur innerhalb ihrer Explosionsgrenzen im Gemisch mit Luft<br />

explosionsfähig sind, ist es möglich, die Bildung gefährlicher explosionsfähiger<br />

Atmosphäre durch die Einhaltung von bestimmten Betriebs- und Umgebungsbedingungen<br />

zu verhindern. Dies kann z. B. bei brennbaren Flüssigkeiten dadurch<br />

erreicht werden, dass die Temperatur an der Flüssigkeitsoberfläche stets genügend<br />

weit unterhalb des Flammpunktes gehalten wird. Bei reinen Lösemitteln ist ein<br />

Abstand von 5 K als ausreichend anzusehen, während bei Lösemittelgemischen ein<br />

Sicherheitsabstand von 15 K erforderlich ist.<br />

Bei Stäuben ist es weitaus schwieriger die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen<br />

Atmosphäre durch Konzentrationsbegrenzung zu erreichen. Da auch immer<br />

mit dem Aufwirbeln von Staubablagerungen und mit dem Absinken von Staubpartikeln<br />

gerechnet werden muss, lässt sich die Staubkonzentration in Luft nur schwerlich<br />

außerhalb der Explosionsgrenzen halten.<br />

Die Maßnahmen zur Begrenzung müssen überwacht werden. Als Beispiel sei hier<br />

eine Temperaturüberwachung genannt, wenn die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen<br />

Atmosphäre dadurch verhindert werden soll, dass die Verarbeitungstemperatur<br />

weit genug unterhalb des Flammpunktes liegt.<br />

Eine solche Überwachungseinrichtung muss gekoppelt werden mit der Auslösung<br />

eines Alarms, automatischen Schutzmaßnahmen oder automatischen Notfunktionen.<br />

3.4.3 Inertisieren<br />

Beim Inertisieren wird die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />

dadurch verhindert, dass der Luftsauerstoff im Inneren von Anlagen oder des<br />

Brennstoffes durch Zugabe von Inertstoffen verdünnt wird. Als gasförmige Inertstoffe<br />

kommen dabei chemisch nicht reaktive Stoffe wie Stickstoff, Kohlendioxid<br />

oder Edelgase in Betracht.<br />

Bei dieser Schutzmaßnahme muss unbedingt die maximale Sauerstoffkonzentration<br />

bekannt sein, bei der noch keine Explosion erfolgt. Diese maximale Sauerstoffkonzentration,<br />

die experimentell bestimmt wird, wird als Sauerstoffgrenzkonzentration<br />

bezeichnet. Die höchstzulässige Sauerstoffkonzentration ergibt sich<br />

dann aus der Sauerstoffgrenzkonzentration abzüglich eines Sicherheitsabstandes.<br />

53


54<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden explosionsfähiger Atmosphäre - primärer Explosionsschutz<br />

Auch bei dieser primären Explosionsschutzmaßnahme muss eine Überwachung<br />

der Sauerstoffkonzentration oder der Konzentration des Inertgases erfolgen. Bei<br />

Erreichen einer festgelegten Alarmschwelle müssen Schutzmaßnahmen durchgeführt<br />

oder Notfunktionen ausgelöst werden. Dieses kann je nach den Erfordernissen<br />

des Einzelfalles von Hand oder automatisch erfolgen.<br />

3.4.4 Verhindern oder Einschränken der Bildung explosionsfähiger Atmosphäre in der Nähe von<br />

Anlagen<br />

Das Entstehen einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre außerhalb von<br />

Apparaturen wie Rohrleitungen mit ihren Verbindungsstellen, Pumpen, Messeinrichtungen<br />

usw. kann dadurch verhindert werden, dass diese Apparaturen dauerhaft<br />

technisch dicht ausgeführt werden. Die Anforderungen an die dauerhafte<br />

technische Dichtheit von Apparaturen sind in den Explosionsschutz-Regeln<br />

BGR 104 im Abschnitt E 1.3.2.1 beschrieben. Dabei können neben rein konstruktiven<br />

Maßnahmen auch technische Maßnahmen, verbunden mit organisatorischen<br />

Maßnahmen, die dauerhafte technische Dichtheit von Apparaturen sicherstellen.<br />

Lässt sich der Austritt von brennbaren Stoffen verfahrenstechnisch nicht sicher verhindern,<br />

so kann die Bildung einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />

durch Lüftungsmaßnahmen verhindert oder eingeschränkt werden. Für die Auslegung<br />

der Lüftung sind folgende Punkte zu beachten:<br />

Der maximale Quellstrom der auftretenden Gase und Dämpfe sowie die Lage<br />

der Quelle und der Ausbreitungsbedingungen (z. B. über das Dichteverhältnis zu<br />

Luft) müssen für die Dimensionierung der Lüftung bekannt sein.<br />

Bei Stäuben kann im allgemeinen nur eine Objektabsaugung, die den Staub direkt<br />

an der Entstehungsquelle absaugt, einen wirksamen Schutz gewährleisten,<br />

da somit auch sicher Staubablagerungen vermieden werden.<br />

Wenn lüftungstechnische Vorrichtungen ausreichend stark und sicher ausgelegt<br />

werden, kann dies dazu führen, dass keine explosionsgefährdeten Bereiche<br />

festgelegt zu werden brauchen. Sie führen jedoch häufig nur zu einer Verringerung<br />

der Zonen (z. B. aus Zone 1 wird Zone 2) oder zu einer geringeren Ausdehnung<br />

der Zonen.<br />

Die Wirksamkeit der lüftungstechnischen Maßnahmen und der zugehörigen<br />

Überwachungseinrichtungen muss erstmalig und wiederkehrend durch eine befähigte<br />

Person nachgewiesen werden.<br />

Konkrete Anforderungen an die Auslegung der Lüftung und an die notwendigen<br />

Überwachungseinrichtungen sind in den Explosionsschutz-Regeln im<br />

Abschnitt 1.3.4. zu finden.<br />

3.4.5 Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen<br />

Die Überwachung der Konzentration in der Umgebung von Anlagen kann durch den<br />

Einsatz von Gaswarngeräten erfolgen. Dabei müssen genügende Kenntnisse über<br />

die zu erwartenden Stoffe vorhanden sein und die Lage ihrer Quellen, ihre maximalen<br />

Quellstärken sowie die Ausbreitungsbedingungen bekannt sein.<br />

Die Gaswarngeräte müssen für die Einsatzbedingungen in Bezug auf Ansprechzeit,<br />

Ansprechwert und Querempfindlichkeit geeignet sein. Die Gerät müssen zuverlässig<br />

arbeiten, d. h. ein Ausfall einzelner Funktionen darf nicht zu gefährlichen<br />

Zuständen führen. Die gewählte Anzahl der Messstellen muss sicherstellen, dass<br />

die zu erwartenden Gemische ausreichend schnell und sicher erfasst werden.<br />

Der Bereich, der bis zum Wirksamwerden der durch die Gaswarneinrichtung ausgelösten<br />

Schutzmaßnahmen explosionsgefährdet wird, muss bekannt sein. In diesem<br />

Nahbereich sind weitere Explosionsschutzmaßnahmen (Vermeiden von Zündquellen)<br />

erforderlich. Die durch die Gaswarneinrichtung ausgelösten Maßnahmen müssen<br />

außerhalb des Nahbereiches das Auftreten einer gefährlichen<br />

explosionsfähigen Atmosphäre sicher verhindern.<br />

Die Gaswarngeräte müssen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

hinsichtlich ihrer Sicherheit als elektrisches Gerät gemäß der Richtlinie 94/9/EG<br />

(AT<strong>EX</strong> 95) zugelassen und entsprechend gekennzeichnet sein.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

Die Gaswarneinrichtung als solches muss als Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtung<br />

entsprechend der AT<strong>EX</strong> 95 zugelassen, geprüft und bescheinigt sein,<br />

wenn durch die Gaswarneinrichtung Schutzmaßnahmen eingeleitet werden. Dies<br />

kann das Einschalten einer Lüftung zur Konzentrationsbegrenzung, aber auch das<br />

Abschalten von potenziellen Zündquellen (z. B. elektrische Einrichtungen) beinhalten.<br />

3.4.6 Maßnahmen zum Beseitigen von Staubablagerungen<br />

In Bereichen, in denen mit Staubablagerungen zu rechnen ist, kann das Auftreten<br />

einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre durch aufgewirbelten Staub<br />

dadurch verhindert werden, dass durch regelmäßige Reinigungsmaßnahmen das<br />

Ablagern von Staub vermieden wird. Dazu sind Reinigungspläne zu erstellen, in<br />

denen vor allem Umfang, Art und Häufigkeit von Reinigungsmaßnahmen festgelegt<br />

werden müssen.<br />

Zu beachten ist, dass auch schwer einsehbare und schwer zugängliche Oberflächen<br />

regelmäßig gereinigt werden und dass bei Staubfreisetzungen infolge von<br />

Betriebsstörungen die Staubablagerungen unverzüglich beseitigt werden.<br />

Reinigungsverfahren, bei denen Staub aufgewirbelt wird, sind zu vermeiden. Werden<br />

Staubsauger verwendet, müssen diese explosionsgeschützt (zündquellenfrei)<br />

ausgeführt sein.<br />

3.5 Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

3.5.1 Zoneneinteilung explosionsgefährdeter Bereiche<br />

Als Grundlage für die Beurteilung des Umfanges der Schutzmaßnahmen sind verbleibende<br />

explosionsgefährdete Bereiche in Zonen zu unterteilen. Die Grundlage<br />

für die Beurteilung explosionsgefährdeter Bereiche ist die Häufigkeit und Dauer des<br />

Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre.<br />

Aufgrund dieser Rahmenbedingungen (Häufigkeit, Dauer) werden die gasexplosionsgefährdeten<br />

Bereiche durch die Explosionsschutzzonen 0, 1 und 2 unterschieden<br />

und gekennzeichnet und der Umfang der zur Vermeidung wirksamer<br />

Zündquellen erforderlichen Maßnahmen festgelegt.<br />

Staubexplosionsgefährdete Bereiche werden entsprechend in die<br />

Explosionsschutzzonen 20, 21 und 22 eingeteilt.<br />

Hilfestellung bei der Einteilung in explosionsgefährdete Bereiche bietet die Norm<br />

DIN EN 60079-10 (VDE 0165, Teil 101) für gasexplosionsgefährdete Bereiche. Für<br />

den Praktiker jedoch unverzichtbar bei der Zoneneinteilung wird auch weiterhin die<br />

Beispielsammlung aus den Explosionsschutz-Regeln der BG Chemie (BGR 104)<br />

sein, da diese praxisnah die Lehren aus dem bisherigen Unfallgeschehen wiedergibt.<br />

Gemäß Anhang 3 der Betriebssicherheitsverordnung vom 27. September 2002 sind<br />

die explosionsgefährdeten Bereiche wie folgt definiert:<br />

Zone 0 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus<br />

Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln, ständig, über lange Zeiträume<br />

oder häufig vorhanden ist.<br />

z. B.: Hierzu gehört in der Regel nur das Innere von Behältern oder das Innere<br />

von Apparaturen (Verdampfern, Reaktionsgefäßen usw.), wenn die Bedingungen<br />

der Definition der Zone 0 erfüllt sind.<br />

55


56<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

Zone 1 ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />

Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder<br />

Nebeln bilden kann.<br />

z. B.: die nähere Umgebung der Zone 0, die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen,<br />

der nähere Bereich um Füll- und Entleerungseinrichtungen,<br />

der nähere Bereich der leicht zerbrechlichen Apparaturen oder Leitungen aus<br />

Glas, Keramik und dgl., der nähere Bereich um nicht ausreichend dichtende<br />

Stopfbuchsen, z. B. an Pumpen und Schiebern, das Innere von Apparaturen wie<br />

Verdampfern, Reaktionsgefäßen.<br />

Zone 2 ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise<br />

nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

z. B. Bereiche, welche die Zone 0 oder 1 umgeben, bestimmte Lageranlagen.<br />

Zone 20 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer<br />

Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub, ständig, über lange Zeiträume<br />

oder häufig vorhanden ist.<br />

z. B.: Hierzu gehört im Allgemeinen nur das Innere von Behältern oder Apparaturen,<br />

wie z. B. das Innere von Mühlen, Trocknern, Mischern, Förderleitungen,<br />

Silos usw., wenn die Bedingungen der Definition der Zone 20 erfüllt sind.<br />

Zone 21 ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />

Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren<br />

Staub bilden kann.<br />

z. B.: die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen, der nähere Bereich<br />

um Füll- und Entleerungseinrichtungen und Bereiche, wo Staubablagerungen<br />

vorhanden sind, durch deren Aufwirbeln gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />

Atmosphäre auftritt.<br />

Zone 22 ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise<br />

nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

z. B.: Bereiche, in der Umgebung Staub enthaltender Anlagen, wenn Staub aus<br />

Undichtigkeiten austreten kann und sich Staubablagerungen bilden können.<br />

Ein Beispiel für eine Zoneneinteilung für gasexplosionsgefährdete Bereiche zeigt<br />

folgende Abbildung. Es handelt sich dabei um einen Tank, der im Freien aufgestellt<br />

ist. Der Flammpunkt der Flüssigkeit liegt im Bereich der Jahresdurchschnittstemperatur<br />

und die Dichte der entstehenden Dämpfe ist größer als die der Luft.<br />

Bild 3.4 Beispiel für die Zoneneinteilung bei einem Tank für brennbare Flüssigkeiten<br />

Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />

Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

Nachfolgend ist ein Beispiel für eine Zoneneinteilung an einer Mühle mit Vorlagebehälter<br />

(Handaufgabe), Produktaustrag und Filter dargestellt. Hier sind explosionsgefährdete<br />

Bereiche hervorgerufen durch brennbare Stäube vorhanden.<br />

Bild 3.5 Beispiel für eine Zoneneinteilung für brennbare Stäube<br />

Quelle: Nicht verbindlicher Leitfaden für bewährte Verfahren im Hinblick auf die<br />

Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG<br />

3.5.2 Schutzmaßnahmen gegen mögliche Zündquellen<br />

Beim Einsatz von Betriebsmitteln sowie beim Betrieb von Anlagen innerhalb explosionsgefährdeter<br />

Bereiche ist zu prüfen, ob Zündgefahren auftreten können. Falls<br />

Zündgefahr besteht, muss versucht werden, die Zündquellen aus dem gefährdeten<br />

Bereich zu entfernen.<br />

Wenn dies nicht möglich ist, sind unter Beachtung der folgenden Hinweise Schutzmaßnahmen<br />

zu ergreifen. Die Schutzmaßnahmen müssen Zündquellen unschädlich<br />

machen oder die Wahrscheinlichkeit ihres Wirksamwerdens verringern. Dies<br />

kann durch die richtige Planung und Ausführung der Geräte, Schutzsysteme und<br />

Komponenten, der Betriebsverfahren sowie durch geeignete Warn- und Kontrollsysteme<br />

erreicht werden.<br />

Nachfolgend sind die Schutzmaßnahmen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

gegen die am häufigsten vorkommenden Zündgefahren beschrieben. Weitere Maßnahmen,<br />

z. B. Schutz gegen Gefahren durch elektromagnetische Felder, ionisierende<br />

Strahlung, Ultraschall, adiabatische Kompression oder chemische<br />

Reaktionen können im Einzelfall nötig werden.<br />

Näheres zu den verschiedenen Schutzmaßnahmen findet sich in den Explosionsschutz-Regeln<br />

der BG Chemie (BGR 104), aus denen auch die nachfolgende Aufstellung<br />

entnommen ist.<br />

Ungeachtet der hier beschriebenen Schutzmaßnahmen obliegt eine abschließende<br />

Beurteilung darüber, welche Zündgefahren zu berücksichtigen sind, genauso wie<br />

die Zoneneinteilung, dem Betreiber von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen.<br />

3.5.2.1 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch heiße Oberflächen<br />

In Zone 0 dürfen die Temperaturen aller Oberflächen von Betriebsmitteln, die mit<br />

explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen können (selbst bei selten<br />

vorkommenden Betriebsstörungen) 80 % der Zündtemperatur eines brennbaren<br />

Gases oder einer brennbaren Flüssigkeit, gemessen in °C, nicht überschreiten.<br />

In Zone 1 dürfen die Temperaturen aller Oberflächen von Betriebsmitteln, die mit<br />

explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen können, die Zündtemperatur<br />

des brennbaren Gases oder der Flüssigkeit bei normalem Betrieb und bei Betriebsstörungen<br />

nicht überschreiten, wo jedoch das Gas oder der Dampf bis zu<br />

seiner Zündtemperatur erhitzt werden kann, darf die Oberflächentemperatur<br />

80 % der Zündtemperatur in °C nicht überschreiten. Dieser Wert darf nur bei selten<br />

auftretenden Betriebsstörungen überschritten werden.<br />

57


58<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

In Zone 2 dürfen die Temperaturen aller Oberflächen von Betriebsmitteln, die mit<br />

explosionsfähiger Atmosphäre in Berührung kommen können, bei normalem Betrieb<br />

die Mindestzündtemperatur eines Gases oder einer Flüssigkeit nicht überschreiten.<br />

In Zone 20 darf die Temperatur sämtlicher Oberflächen, die mit Staubwolken in<br />

Berührung kommen können, 2/3 der Mindestzündtemperatur in °C der betreffenden<br />

Staubwolke nicht überschreiten, auch nicht bei selten auftretenden Betriebsstörungen.<br />

Darüber hinaus muss die Temperatur von Oberflächen, auf denen<br />

sich Staub ablagern kann, um einen Sicherheitsabstand niedriger sein als die<br />

Mindestzündtemperatur der dicksten Schicht, die sich aus dem betreffenden<br />

Staub bilden kann; dies muss auch bei selten auftretenden Betriebsstörungen<br />

gewährleistet sein. Falls die Schichtdicke unbekannt ist, muss die dickste vorhersehbare<br />

Schicht angenommen werden.<br />

In Zone 21 darf die Temperatur sämtlicher Oberflächen, die mit Staubwolken in<br />

Berührung kommen können, 2/3 der Mindestzündtemperatur in °C der betreffenden<br />

Staubwolke nicht überschreiten, auch nicht bei Betriebsstörungen. Darüber<br />

hinaus muss die Temperatur von Oberflächen, auf denen sich Staub ablagern<br />

kann, um einen Sicherheitsabstand niedriger sein als die Mindestzündtemperatur<br />

der dicksten Schicht, die sich aus dem betreffenden Staub bilden kann; dies<br />

muss auch bei Betriebsstörungen gewährleistet sein.<br />

In Zone 22 darf beim Normalbetrieb die Temperatur sämtlicher Oberflächen, die<br />

mit Staubwolken in Berührung kommen können, 2/3 der Mindestzündtemperatur<br />

in °C der betroffenen Staubwolke nicht überschreiten. Darüber hinaus muss die<br />

Temperatur von Oberflächen, auf denen sich Staub ablagern kann, um einen Sicherheitsabstand<br />

niedriger sein als die Mindestzündtemperatur der dicksten<br />

Schicht, die sich aus dem betreffenden Staub bilden kann.<br />

3.5.2.2 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch Flammen und heißen Gasen<br />

(einschließlich heißer Partikel)<br />

In den Zonen 0 und 20 dürfen Einrichtungen mit Flammen nicht verwendet werden.<br />

Gase aus Flammenreaktionen, z. B. Abgase zu Inertisierungszwecken und<br />

sonstige erwärmte Gase dürfen in den Zone 0 und 20 nur unter Anwendung von<br />

für den Einzelfall festzulegenden Sonderschutzmaßnahmen eingeleitet werden.<br />

Diese Sonderschutzmaßnahmen beziehen sich z. B. auf Begrenzung der Temperatur,<br />

Abscheidung zündfähiger Partikel, Verhinderung von Gasrücktritt und<br />

Flammendurchschlägen.<br />

Auch in den Zonen 1, 2, 21 und 22 sind Einrichtungen mit Flammen nur zulässig,<br />

wenn die Flammen sicher eingeschlossen sind und die zulässigen Temperaturen<br />

an den Außenflächen der Anlagenteile nicht überschritten werden. Bei Betriebsmitteln<br />

mit eingeschlossenen Flammen (z. B. spezielle Heizungsanlagen) ist ferner<br />

zu gewährleisten, dass der Einschluss gegen die Einwirkung von Flammen<br />

ausreichend beständig ist und einen Flammendurchschlag in den Gefahrbereich<br />

sicher verhindert. Die zur Verbrennung benötigte Luft darf aus den Zonen 1, 2,<br />

21 und 22 nur angesaugt werden, wenn die durch Ansaugen explosionsfähiger<br />

Atmosphäre bedingten Gefahren durch entsprechende Schutzmaßnahmen vermieden<br />

werden. Heiße Gase dürfen nur eingeleitet werden, wenn neben den<br />

o. g. Forderungen durch geeignete Einrichtungen gewährleistet ist, dass die Abgase<br />

an der Eintrittsstelle die Zündtemperatur der explosionsfähigen Atmosphäre<br />

nicht überschreiten können. Müssen Flammen eingesetzt werden (z. B. in<br />

Brennöfen), so ist vor ihrer Entzündung das Vorhandensein oder Entstehen explosionsfähiger<br />

Gemische in gefahrdrohender Menge auszuschließen.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

3.5.2.3 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch mechanisch erzeugte Funken<br />

In den Zonen 0 und 20 sind Arbeitsvorgänge (einschließlich Einbringen und Betreiben<br />

von Betriebsmitteln) nicht zulässig, wenn (selbst bei selten auftretenden<br />

Betriebsstörungen) Reib-, Schlag- oder Schleiffunken auftreten können. Insbesondere<br />

sind Reibvorgänge zwischen Aluminium oder Magnesium (ausgenommen<br />

Legierungen mit weniger als 10 % Al und Farben und Beschichtungsmaterialien<br />

mit einem Massengehalt von weniger als 25 % Al) und Eisen oder<br />

Stahl (ausgenommen nichtrostender Stahl, wenn die Anwesenheit von Rostpartikeln<br />

ausgeschlossen werden kann) auszuschließen. Reib- und Schlagvorgänge<br />

zwischen Titan oder Zirkonium und jeglichem harten Werkstoff sind zu<br />

vermeiden.<br />

In den Zonen 1 und 21 sind nach Möglichkeit die Forderungen für die Zonen 0<br />

und 20 zu erfüllen. Sind jedoch Arbeitsvorgänge, bei denen zündfähige Reib-,<br />

Schlag- oder Schleiffunken auftreten können, erforderlich, so müssen Funken<br />

durch geeignete Maßnahmen vermieden oder abgeschirmt werden. Zündfähige<br />

Schleiffunken lassen sich z. B. durch Wasserkühlung an der Schleifstelle verhindern.<br />

Werkzeuge und Gehäuse aus Leichtmetallen, also auch Aluminium, sind<br />

zu vermeiden, da nachgewiesen wurde, dass solche Werkstoffe Funken hervorrufen,<br />

die unter Bedingungen der Reibberührung zündfähig sind. Die Entstehung<br />

zündfähiger Reib- und Schlagfunken lässt sich durch Wahl günstiger Materialkombinationen<br />

einschränken (z. B. bei Ventilatoren). Bei Betriebsmitteln mit betriebsmäßig<br />

bewegten Teilen ist an den möglichen Reib-, Schlag- oder<br />

Schleifstellen die Materialkombination Leichtmetall und Stahl (ausgenommen<br />

nichtrostender Stahl) grundsätzlich zu vermeiden. Bei Ventilatoren ist die Wahl<br />

geeigneter Werkstoffe, geeigneter Lagerung des Rotors und ausreichender<br />

Spaltabmessungen zwischen rotierenden und feststehenden Teilen zu beachten.<br />

In den Zonen 2 und 22 ist es in der Regel ausreichend, die für die Zonen 1 und<br />

21 beschriebenen Schutzmaßnahmen lediglich gegen betriebsmäßig zu erwartende<br />

zündfähige Funken durchzuführen.<br />

In allen Zonen dürfen Betriebsmittel, die für einen Einsatz in explosionsfähiger Gas-<br />

/Luft- und Dampf-/Luft-Atmosphäre oder in brennbaren Nebeln vorgesehen sind<br />

und die durch mechanische Wirkungen Funken erzeugen können, dann nicht verwendet<br />

werden, wenn die explosionsfähige Atmosphäre eines oder mehrere der folgenden<br />

Gase enthalten kann: Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff,<br />

Schwefelwasserstoff, Ethylenoxid.<br />

3.5.2.4 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch elektrische Anlagen<br />

In der Zone 0 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 G,<br />

In der Zone 1 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 G oder 2 G,<br />

In der Zone 2 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 G, 2 G oder 3 G,<br />

In der Zone 20 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 D,<br />

In der Zone 21 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 D oder 2 D,<br />

In der Zone 22 dürfen nur elektrische Geräte der Kategorie 1 D, 2 D oder 3 D<br />

verwendet werden.<br />

3.5.2.5 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch elektrische Ausgleichströme<br />

In den Zonen 0 und 20 sowie 21 ist für sämtliche leitfähigen Anlagenteile - auch<br />

solche, die elektrischen Betriebsmitteln nicht benachbart sind - ein Potenzialausgleich<br />

erforderlich, der entsprechend DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) auszuführen<br />

ist. Von dieser Forderung kann innerhalb von Bereichen abgewichen<br />

werden, die von leitfähigen, in einen Potenzialausgleich einbezogenen Wänden<br />

umschlossen sind. Werden leitfähige Anlagenteile in die Zone 0, 20 oder 21 eingebracht,<br />

z. B. Lüftungs- und Saugrohre in Tanks, so sind sie vorher in den Potenzialausgleich<br />

einzubeziehen.<br />

59


60<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Vermeiden von Zündquellen – sekundärer Explosionsschutz<br />

In Zone 1 sind Schutzmaßnahmen wie in Zone 0 erforderlich. An leitfähigen Anlagenteilen,<br />

die elektrischen Betriebsmitteln nicht benachbart sind, kann jedoch<br />

auf besondere Maßnahmen des Potenzialausgleiches, z. B. zusätzliche Überbrückungen,<br />

verzichtet werden, wenn durch stark vermaschte elektrisch leitfähige<br />

Anlagenteile, z. B. Rohrnetze oder ausgedehnte Erdungsanlagen, bereits ein<br />

Potenzialausgleich besteht.<br />

In den Zonen 2 und 22 kann in der Regel auf einen Potenzialausgleich verzichtet<br />

werden, es sei denn, Lichtbögen oder Funken, die von Ausgleichströmen herrühren,<br />

treten häufig auf.<br />

Werden elektrische Betriebsmittel in der Zone 2 eingesetzt, ist gemäß<br />

DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) Potenzialausgleich erforderlich.<br />

3.5.2.6 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch statische Elektrizität<br />

Die erforderlichen Schutzmaßnahmen sind den „Richtlinien für die Vermeidung von<br />

Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen“ (BGR 132) zu entnehmen.<br />

Wichtigste Schutzmaßnahme ist das Erden aller leitfähigen Teile, die sich gefährlich<br />

aufladen können. Diese Schutzmaßnahme reicht aber nicht immer zur Vermeidung<br />

von Zündgefahren aus; vielmehr müssen auch gefährliche Aufladungen nichtleitfähiger<br />

Teile und Stoffe oder die dadurch bedingten Zündgefahren vermieden werden.<br />

In den Zonen 0 und 20 müssen zündfähige Entladungen auch unter Berücksichtigung<br />

selten auftretender Betriebsstörungen ausgeschlossen werden.<br />

In den Zonen 1 und 21 dürfen zündfähige Entladungen bei sachgemäßem Betrieb<br />

der Anlagen, einschließlich Wartung und Reinigung, und bei Betriebsstörungen,<br />

mit denen man üblicherweise rechnen muss, nicht zu erwarten sein.<br />

(Zum Beispiel lassen sich gefährliche Entladungen aus Isolatoroberflächen<br />

durch eine Erhöhung der Oberflächenleitfähigkeit oder der relativen Luftfeuchtigkeit<br />

auf mindestens 65 % vermeiden).<br />

In den Zonen 2 und 22 sind Maßnahmen in der Regel nur erforderlich, wenn<br />

zündfähige Entladungen ständig auftreten (z. B. bei nicht ausreichend leitfähigen<br />

Treibriemen).<br />

3.5.2.7 Schutzmaßnahmen gegen Gefahren durch Blitzschlag<br />

Liegen Gefährdungen durch Blitzschlag vor, müssen für alle Zonen die folgenden<br />

Anforderungen erfüllt werden:<br />

Die Anlagen sind durch geeignete Blitzschutzmaßnahmen zu schützen.<br />

Schädliche Einwirkungen von Blitzeinschlägen, die außerhalb der Zonen 0 und 20<br />

erfolgen, auf die Zonen 0 und 20 selbst, sind zu verhindern, d. h. Überspannungsableiter<br />

sollen an geeigneten Stellen, also außerhalb explosionsgefährdeter<br />

Bereiche, eingebaut werden. Bei erdüberdeckten Tankanlagen oder elektrisch leitenden<br />

Anlageteilen, die gegen den Behälter elektrisch isoliert sind, ist ein Potenzialausgleich<br />

z. B. in Form einer Erdringleitung erforderlich.<br />

Die <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH stellt Überspannungsableiter (Blitzschutzbarrieren) für<br />

die Montage auf DIN-Trageschienen, die Schraubmontage für Feldgeräte und als<br />

Steckgehäuse für Aufbaugehäuse zur Verfügung.<br />

Bild 3.6 Überspannungsableiter in der Ausführung als Steckgehäuse für Aufbaugehäuse<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß<br />

3.6 Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß<br />

Sind primäre oder sekundäre Explosionsschutzmaßnahmen nach 3.4 und 3.5 nicht<br />

durchführbar oder nicht sinnvoll, müssen konstruktive Maßnahmen (tertiärer-konstruktiver<br />

Explosionsschutz) getroffen werden, um die Auswirkungen einer Explosion<br />

auf ein unbedenkliches Maß zu beschränken. Dies kann erreicht werden<br />

durch:<br />

1. Explosionsfeste Bauweise<br />

2. Explosionsdruckentlastung<br />

3. Explosionsunterdrückung<br />

4. Verhindern der Explosionsübertragung<br />

Geräte und Schutzsysteme, die den konstruktiven Explosionsschutz sicherstellen<br />

sollen, müssen der Richtlinie 94/9/EG entsprechen.<br />

3.6.1 Explosionsfeste Bauweise<br />

Anlagenteile, wie Behälter, Apparate, Rohrleitungen werden so gebaut, dass sie<br />

einer Explosion im Inneren standhalten, ohne aufzureißen. Es wird unterschieden<br />

zwischen explosionsdruckfester Bauweise und explosionsdruckstoßfester Bauweise.<br />

Explosionsdruckfeste Behälter und Apparate halten dem zu erwartenden Explosionsüberdruck<br />

stand, ohne sich bleibend zu verformen. Als Berechnungsdruck wird<br />

der zu erwartende Explosionsdruck zugrunde gelegt.<br />

Bei der explosionsdruckstoßfesten Bauweise werden die Behälter und Apparate so<br />

gebaut, dass sie einem bei einer Explosion in ihrem Inneren auftretenden Druckstoß<br />

in Höhe des zu erwartenden Explosionsüberdruckes standhalten. Dabei sind<br />

jedoch bleibende Verformungen zulässig.<br />

3.6.2 Explosionsdruckentlastung<br />

Unter einer „Explosionsdruckentlastung“ versteht man alle Maßnahmen, die dazu<br />

dienen, beim Entstehen oder nach einer gewissen Ausweitung einer Explosion die<br />

ursprünglich abgeschlossene Apparatur, in der sich der Explosionsablauf vollzieht,<br />

bei Erreichen des Ansprechdruckes kurzfristig oder bleibend in ungefährliche Richtung<br />

zu öffnen. Die Entlastungseinrichtung soll bewirken, dass die Apparatur nicht<br />

über ihre Explosionsfestigkeit hinaus belastet wird.<br />

Als Entlastungseinrichtung können z. B. Berstscheiben oder Explosionsklappen in<br />

Betracht kommen. Diese müssen als Schutzsysteme der Richtlinie 94/9/EG entsprechen.<br />

Bei der Anbringung von Druckentlastungseinrichtungen an Apparaturen ist darauf<br />

zu achten, dass die Druckentlastung in eine ungefährliche Richtung erfolgt. Folgeschäden<br />

für Personen (z. B. durch Druck- und Flammenwirkung oder weggeschleuderte<br />

Teile) sowie eine Gefährdung der Umwelt (z. B. durch das Freisetzen von<br />

giftigen Stoffen) müssen vermieden werden.<br />

Bild 3.7 Berstscheibe (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL)<br />

61


62<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Begrenzen der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß<br />

3.6.3 Explosionsunterdrückung<br />

Das Prinzip der Explosionsunterdrückung basiert darauf, dass durch das schnelle<br />

Einblasen von Löschmitteln in Behälter und Apparaturen im Falle einer Explosion<br />

das Erreichen des maximalen Explosionsdruckes verhindert wird. Die so geschützten<br />

Anlagen müssen somit nur für einen reduzierten Explosionsdruck ausgelegt<br />

werden.<br />

Die Explosionsunterdrückungseinrichtungen müssen als Schutzsysteme der Richtlinie<br />

94/9/EG entsprechen.<br />

3.6.4 Verhindern der Explosionsübertragung (explosionstechnische Entkopplung)<br />

Wenn sich in einem Anlagenteil eine Explosion ereignet, kann sich diese in die vorund<br />

nachgeschalteten Anlagenteile ausbreiten. Dadurch können dort weitere Explosionen<br />

entstehen, deren Auswirkungen durch Beschleunigungseffekte durch Einbauten<br />

oder durch die Ausbreitung in Rohrleitungen verstärkt werden können. Die<br />

dabei entstehenden Explosionsdrücke können höher sein als der maximale Explosionsdruck<br />

unter Normalbedingungen und können auch bei explosionsfester Bauweise<br />

zur Zerstörung von Anlagenteilen führen. Durch eine explosionstechnische<br />

Entkopplung soll also sichergestellt werden, dass sich mögliche Explosionen auf<br />

einzelne Anlagenteile beschränken.<br />

Auch explosionstechnische Entkopplungseinrichtungen müssen als Schutzsysteme<br />

der Richtlinie 94/9/EG entsprechen.<br />

Die Wirkungsweise von flammendurchschlagsicheren Einrichtungen beruht im<br />

Wesentlichen auf einem oder mehreren der folgenden Mechanismen:<br />

Löschen von Flammen in engen Spalten und Kanälen (z. B. Bandsicherungen,<br />

Sintermetalle),<br />

Aufhalten einer Flammenfront durch entsprechend hohe Ausströmgeschwindigkeit<br />

der unverbrannten Gemische (Hochgeschwindigkeitsventile),<br />

Aufhalten einer Flammenfront durch Flüssigkeitsvorlagen (z. B. Tauchsicherungen<br />

oder Flüssigkeitsverschlüsse).<br />

Je nachdem, wie lange eine flammendurchschlagsichere Einrichtung dem Explosionsdruck<br />

und einer Flammeneinwirkung standhält, ohne ihre Durchschlagsicherheit<br />

zu verlieren, unterscheidet man explosionssichere, dauerbrandsichere und detonationssichere<br />

Armaturen.<br />

Bei Stäuben lassen sich die flammendurchschlagsicheren Einrichtungen für Gase,<br />

Dämpfe oder Nebel aufgrund der Verstopfungsgefahr nicht einsetzen. In der Praxis<br />

haben sich zur Vermeidung der Ausbreitung von Staubexplosionen folgende Entkopplungseinrichtungen<br />

bewährt:<br />

Löschmittelsperre,<br />

Schnellschlussschieber, Schnellschlussklappe,<br />

Schnellschlussventil (Explosionsschutzventil),<br />

Zellenradschleuse,<br />

Entlastungsschlot,<br />

Produktvorlage,<br />

Doppelschieber.<br />

Bild 3.8 ECO-Q-Rohr (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL)<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Physikalische und technische Grundlagen des Explosionsschutzes<br />

Quellenverzeichnis<br />

3.7 Quellenverzeichnis<br />

BetrSichV Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von<br />

Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb<br />

überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen<br />

Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung)<br />

GefStoffV Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung)<br />

ExVO Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />

von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />

Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />

AT<strong>EX</strong> 137 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />

16. Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />

und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />

gefährdet werden können<br />

AT<strong>EX</strong> 95 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />

23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für<br />

Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

DINEN1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz, Teil 1: Grundlagen und Methodik<br />

BGR 104 (früher ZH 1/10) „Regeln für Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Arbeit“<br />

Explosionsschutz-Regeln (<strong>EX</strong>-RL)<br />

BGR 132 (früher ZH 1/200) Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />

- Richtlinien „Statische Elektrizität“ -<br />

DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V<br />

DIN EN 60079-10<br />

(VDE 0165, Teil 101)<br />

DIN EN 60079-14<br />

(VDE 0165, Teil 1)<br />

DIN EN 60079-17<br />

(VDE 0165, Teil 10)<br />

DIN EN 50281-1-2<br />

(VDE 0165, Teil 2)<br />

Nicht verbindlicher<br />

Leitfaden<br />

Elektrischer Explosionsschutz<br />

nach DIN VDE 0165<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 10: Einteilung<br />

der gasexplosionsgefährdeten Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 17: Prüfung<br />

und Instandhaltung elektrischer Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen<br />

Grubenbaue)<br />

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />

Hauptabschnitt 1: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse<br />

Teil 2: Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />

für bewährte Verfahren im Hinblick auf die Durchführung der Richtlinie 1999/92/EG,<br />

überarbeiter Entwurf Oktober 2002<br />

Lienenklaus/Wettingfeld „Elektrischer Explosions-schutz nach DIN VDE 0165“<br />

VDE-Schriftenreihe 65, 2. überarbeitete Auflage 2001, VDE Verlag Berlin und<br />

Offenbach<br />

63


64<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />

4 Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche<br />

4.1 Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />

Die „DIN EN 50014 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche,<br />

Allgemeine Bestimmungen“ als grundsätzliche Norm zu den Zündschutzarten definiert<br />

den Begriff „Zündschutzart“ als besondere Maßnahmen, die an elektrischen<br />

Betriebsmitteln getroffen sind, um die Zündung einer umgebenden explosionsfähigen<br />

Atmosphäre zu verhindern.<br />

Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, in den Normen, die die Zündschutzarten<br />

beschreiben, ist festgelegt, was der Hersteller elektrischer Betriebsmittel, die für<br />

den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind, bei Entwurf, Entwicklung,<br />

Produktion, Einzelprüfung und Kennzeichnung beachten muss, damit dieses<br />

Betriebsmittel im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden darf. Die<br />

Verantwortung hierfür liegt also beim Hersteller.<br />

Trotzdem ist es wichtig, dass der Anwender oder Installateur die Grundprinzipien<br />

der Zündschutzarten kennt, und bei der Installation einzelner explosionsgeschützter<br />

Betriebsmittel sind sogar detaillierte Kenntnisse erforderlich. Dies gilt für die Zündschutzarten<br />

Druckfeste Kapselung, Erhöhte Sicherheit, Eigensicherheit und Überdruckkapselung.<br />

Die DIN EN 60079-14 VDE 0165, Teil 1 bestimmt für diese<br />

Zündschutzarten „Zusätzliche Anforderungen“ bei der Installation.<br />

Die DIN EN 50014: 2000-02 darf noch bis zum 01.03.2007 angewendet werden,<br />

seit dem 01.12.2004 gilt die Norm DIN EN 60079-0 (VDE 0170/0171, Teil 1). Die<br />

DIN EN 60079-0 verweist auf folgende, die Zündschutzarten beschreibenden Normen,<br />

die ebenfalls der Nummerierung der internationalen Normen angepasst werden:<br />

IEC 60079-1 Druckfeste Kapselung „d“ (DIN EN 50018)<br />

IEC 60079-2 Überdruckkapselung „p“ (DIN EN 50016)<br />

IEC 60079-5 Sandkapselung „q“ (DIN EN 50017)<br />

IEC 60079-6 Ölkapselung „o“ (DIN EN 50015)<br />

IEC 60079-7 Erhöhte Sicherheit „e“ (DIN EN 50019)<br />

IEC 60079-11 Eigensicherheit „i“ (DIN EN 50020)<br />

IEC 60079-15 Zündschutzart „n“ (DIN EN 50021)<br />

IEC 60079-18 Vergusskapselung „m“ (DIN EN 50028)<br />

IEC 60079-25 Eigensichere Systeme (DIN EN 50039)<br />

In der Einleitung zur DIN EN 60079-0 wird anerkannt, dass es mit fortschreitender<br />

technischer Entwicklung möglich sein wird, die Ziele der Normenreihe IEC 60079 in<br />

bezug auf die Vermeidung von Explosionen durch Verfahren zu erreichen, die bisher<br />

noch nicht vollständig festgelegt sind. Unter Beachtung verschiedener Bestimmungen<br />

wird der Buchstabe „s“ für die Bezeichnung dieses Schutzverfahrens<br />

reserviert.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />

Bereits seit mehreren Jahren erfolgt eine umfassende Umgestaltung der<br />

IEC 60079-0 in den zuständigen Normungsgremien. Wichtige Vorhaben sind:<br />

Aufnahme des Staubexplosionsschutzes in die bisherige Norm „Allgemeine Anforderungen<br />

– Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche“<br />

damit verbunden sind die Übernahme der Begriffe aus der IEC 61241-0 für den<br />

Staubexplosionsschutz und die Erweiterung der Betriebsmittelgruppen.<br />

Zu den bisherigen Betriebsmittelgruppen I und II wird die Betriebsmittelgruppe III<br />

(Elektrische Betriebsmittel für Bereiche mit einer explosionsfähigen Staubatmosphäre)<br />

hinzugefügt.<br />

Analog zur Unterteilung der Gruppe II in IIA, IIB und IIC wird die Gruppe III in Abstufung<br />

der Zündfähigkeit des Staub-Luft-Gemisches in<br />

– IIIA – zündfähige Fasern und Flusen<br />

– IIIB – nicht-leitfähiger Staub<br />

– IIIC – leitfähiger Staub unterteilt.<br />

Einführung der Equipment Protection Level (EPL). Hierunter versteht man das<br />

Schutzniveau eines Gerätes, das von dem festgestellten Risiko der Bildung von<br />

Zündquellen und den unterschiedlichen Bedingungen unter explosionsfähigen<br />

Gas- und Staubatmosphären übertägigen sowie in untertägigen Bergwerken abhängt.<br />

Spätestens bei der Betrachtung neuer Kennzeichnungen für Betriebsmittel in den<br />

Zündschutzarten Eigensicherheit oder Vergusskapselung, wo „ia“, „ib“, „ic“, „ma“,<br />

„mb“ oder „mc“ auftauchen, oder im ungünstigsten Fall bei der Zündschutzart<br />

„Überdruckkapselung“, wo „px“, „py“ oder „pz“ auftauchen, könnte dem Anwender<br />

klar werden, was bezüglich der neuen Kennzeichnungen auf ihn zukommt. Die<br />

inhaltliche Nähe zu den in den AT<strong>EX</strong>-Richtlinien definierten Kategorien ist beispielhaft<br />

aus der Definition für Schutzniveau (EPL) Ga zu erkennen.<br />

EPL Ga – Geräte zum Einsatz in explosionsfähigen Gasatmosphären, welche ein<br />

„sehr hohes“ Schutzniveau besitzen und keine Zündquellen im Normalbetrieb, bei<br />

zu erwartenden Gerätestörungen und bei sehr seltenen Gerätestörungen bilden<br />

können. Die Zündschutzart dieser Geräte bleibt selbst beim Auftreten von zwei Fehlern<br />

aufrechterhalten (z. B. Eigensicherheit ia) oder beruht auf zwei unabhängig<br />

voneinander wirkenden Zündschutzarten [4].<br />

65


66<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Allgemeine Bestimmungen (EN 50014)<br />

Nachfolgend werden Prinzip und Anwendung der verschiedenen Zündschutzarten<br />

in einer Tabelle dargestellt.<br />

Zündschutzart<br />

Sinnbild<br />

schraffiert = Ex-Bereich<br />

Prinzip, Anwendung<br />

Ölkapselung „o“ Die Zündquelle ist ständig in Öl eingeschlossen.<br />

Anwendung bei Schaltgeräten und Transformatoren.<br />

Überdruckkapselung<br />

„p“<br />

Ein Zündschutzgas, das unter Überdruck (p 0 < p 1 )<br />

steht, schließt die Zündquelle ein. Anwendung bei<br />

Maschinen, Kollektormotoren, Schaltschränken, Messwarten,<br />

Monitoren, Tastaturen, Analysegeräten<br />

Sandkapselung „q“ Das feinkörnige Füllgut umschließt die Zündquelle, ein<br />

Lichtbogen im Innern darf die das Gehäuse umgebende<br />

Ex-Atmosphäre nicht zünden. Anwendung bei<br />

Kondensatoren, Vorschaltgeräten für Leuchten, Messgeräten.<br />

Druckfeste<br />

Kapselung „d“<br />

Im Fall einer Zündung im Innern der Kapselung muß<br />

das Gehäuse dem Druck standhalten, und eine Übertragung<br />

der „inneren“ Explosion nach „außen“ muss<br />

ausgeschlossen werden (s-Spaltweite). Anwendung in<br />

der Starkstromtechnik, Schaltgeräte, funkenerzeugende<br />

Teile.<br />

Erhöhte Sicherheit „e“ Maßnahmen, die die Wahrscheinlichkeit von Funkenbildung<br />

und erhöhter Temperatur verringern. Im Normalbetrieb<br />

darf keine Zündquelle vorliegen.<br />

Anwendung in der Anschlusstechnik (Motoren).<br />

Vergusskapselung „m“ Die Zündquelle ist so in eine Vergussmasse eingebettet,<br />

dass sie eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

nicht zünden kann.<br />

Anwendung bei Messgeräten, Regelantrieben.<br />

Eigensicherheit „i“ Die Energie im Stromkreis wird auf Werte begrenzt, die<br />

R L<br />

keine unzulässig hohen Temperaturen und/oder Zündfunken<br />

bzw. Lichtbögen zulässt, die die für eine Explo-<br />

U<br />

C<br />

sion erforderliche Zündenergie besitzen.<br />

Anwendung in der MSR-Technik.<br />

Eigensichere Systeme<br />

„i-SYST“<br />

P 1<br />

keine Zündquelle<br />

LN LN<br />

S<br />

P 0<br />

Gesamtheit miteinander verbundener elektrischer<br />

Betriebsmittel, dokumentiert durch eine Systembeschreibung.<br />

Stromkreise, die ganz oder teilweise im<br />

Ex-Bereich benutzt werden, sind eigensichere Stromkreise.<br />

Tabelle 4.1 Prinzip und Anwendung der verschiedenen Zündschutzarten<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

4.2 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

4.2.1 Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“<br />

DIN EN 60079-7 (VDE 0170/0171, Teil 6): 2004-04<br />

keine Zündquelle<br />

„Zündschutzart, bei der Maßnahmen getroffen sind, um mit einem erhöhten Grad<br />

an Sicherheit die Möglichkeit unzulässig hoher Temperaturen und das Entstehen<br />

von Funken oder Lichtbogen im Inneren oder an äußeren Teilen elektrischer<br />

Betriebsmittel, bei denen diese im normalen Betrieb nicht auftreten, zu verhindern.“<br />

Bei Betriebsmitteln dieser Zündschutzart wird besonderer Wert gelegt auf:<br />

eine verstärkte Betriebs- und Basisisolation<br />

eine sicherheitstechnisch gute Konstruktion<br />

gegen Selbstlockern gesicherte Klemmen<br />

einen Überlastschutz<br />

einen sicheren Anschluss der ankommenden Leitungen sowie<br />

einen ausreichenden mechanischen Schutz.<br />

4.2.2 Zündschutzart „Überdruckkapselung“<br />

DIN EN 60079-2 (VDE 0170/0171, Teil 3): 2005-02<br />

P 1<br />

P 0<br />

„Zündschutzart, bei der das Eindringen einer umgebenden Atmosphäre in das<br />

Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln dadurch verhindert wird, dass ein Zündschutzgas<br />

(Luft, inertes Gas oder anderes geeignetes Gas) in seinem Inneren unter<br />

einem Überdruck gegenüber der umgebenden Atmosphäre gehalten wird. Der<br />

Überdruck wird mit oder ohne laufender Zündschutzgasdurchspülung aufrechterhalten“.<br />

Die EN 50016 unterscheidet 2 Varianten der Überdruckkapselung:<br />

Überdruckkapselung mit ständiger Durchspülung von Zündschutzgas. Die ständige<br />

Durchspülung dient neben der Zündschutzmaßnahme der Abführung von<br />

Verlustwärme.<br />

Überdruckkapselung mit Ausgleich der Druckverluste.<br />

Diese Zündschutzart gibt dem Planer oder Betreiber elektrischer Anlagen die Möglichkeit,<br />

komplexe Probleme vor Ort zu lösen, die durch die Anwendung der sonstigen<br />

Zündschutzarten nicht möglich sind. Diese Sonderanfertigungen sind durch<br />

Artikel 8 Absatz 5 der AT<strong>EX</strong> 95 und § 4 Absatz 5 der ExVO weiterhin möglich.<br />

Bei der Neufassung der EN 50016 wurden die Ausführungsarten Statische Überdruckkapselung<br />

(Aufrechterhalten des Überdruckes innerhalb eines überdruckgekapselten<br />

Gehäuses, ohne dass im explosionsgefährdeten Bereich Zündschutzgas<br />

zugeführt wird), das Containment System (Teil des Betriebsmittels, der brennbares<br />

Gas, brennbaren Dampf oder brennbare Flüssigkeit enthält und der eine innere<br />

Freisetzungsstelle bilden kann) und innere Freisetzungsstellen (eine Stelle, aus der<br />

ein brennbarer Stoff als Gas, Dampf oder Flüssigkeit in das überdruckgekapselte<br />

Gehäuse gelangen könnte, so dass bei Anwesenheit von Luft eine explosionsfähige<br />

Atmosphäre gebildet werden kann) aufgenommen.<br />

67


68<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

Zusätzlich wird der Begriff der „sicherheitsbezogenen Steuerung“ eingeführt. Es<br />

handelt sich hierbei um bescheinigte Steuerungen, z. B. für die Drucküberwachung<br />

und Vorspülung der Gehäuse in Überdruckkapselung. Diese zugehörigen Sicherheitsüberwachungen<br />

dürfen nicht ohne eine zusätzliche Zündschutzart im explosionsgefährdeten<br />

Bereich installiert werden. [1]<br />

Mit Wirkung vom 01.02.2005 wird die DIN EN 60079-2 gültig. Diese neue Norm enthält<br />

weitreichende Neuerungen, auf die an dieser Stelle nicht ausführlich eingegangen<br />

werden soll. Wichtige Neuerungen sind die Festlegung der Zündschutzarten<br />

„px“, „py“ und „pz“, auf die bereits in der neuen DIN EN 60079-0 unter dem Punkt<br />

„Kennzeichnung“ verwiesen wurde.<br />

Der Zündschutz durch Überdruckkapselung wird in drei Zündschutzarten („px“, „py“,<br />

„pz“) unterteilt, die auf Grund einer möglichen äußeren explosionsfähigen Atmosphäre<br />

ausgewählt werden (Gruppe I, Zone 1 oder Zone 2), das heißt danach, ob die<br />

Möglichkeit innerer Freisetzungen besteht und ob das Betriebsmittel in dem überdruckgekapselten<br />

Gehäuse zündfähig ist. Weitergehende Informationen hierzu sind<br />

der Tabelle auf Seite 66 zu entnehmen.<br />

Überdruckkapselung „px“ Überdruckkapselung, die die Klassifizierung innerhalb des überdruckgekapselten<br />

Gehäuses von der Zone 1 auf „nicht-explosionsgefährdet“ oder von der Gruppe I<br />

auf „nicht-explosionsgefährdet“ reduziert.<br />

Überdruckkapselung „py“ Überdruckkapselung, die die Klassifizierung innerhalb des überdruckgekapselten<br />

Gehäuses von der Zone 1 auf Zone 2 reduziert.<br />

Überdruckkapselung „pz“ Überdruckkapselung, die die Klassifizierung innerhalb des überdruckgekapselten<br />

Gehäuses von der Zone 2 auf „nicht-explosionsgefährdet“ reduziert.<br />

4.2.3 Zündschutzart „Vergusskapselung“<br />

DIN EN 60079-18 (VDE 0170/0171, Teil 9): 2005-01<br />

„Eine Zündschutzart, bei der die Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre durch<br />

Funken oder Erwärmung zünden könnten, in eine Vergussmasse so eingebettet<br />

sind, dass die explosionsfähige Atmosphäre unter Betriebs- oder Installationsbedingungen<br />

nicht gezündet werden kann.“<br />

Bei der Zündschutzart Vergusskapselung werden Betriebsmittel, die auch in Hohlräumen<br />

untergebracht sein können, mit einer geeigneten und geprüften Vergussmasse<br />

so umhüllt, dass ein Eindringen einer zündfähigen Atmosphäre in die<br />

Hohlräume unmöglich erscheint. Der Hohlraum eines Betriebsmittels in der Zündschutzart<br />

Vergusskapselung darf bis zu 100 cm 3 betragen.<br />

Die Zündschutzart Vergusskapselung eignet sich für Schütze, Relais, Schrittschaltwerke<br />

und Bauteile, die keine beweglichen Teile beinhalten, wie Widerstände,<br />

Induktivitäten, Kapazitäten, Schmelzsicherungen und Platinen mit elektronischen<br />

Schaltungen.<br />

In der DIN EN 60079-18 wird festgelegt, dass elektrische Geräte der Zündschutzart<br />

Vergusskapselung „m“ entweder in das Schutzniveau „ma“ oder „mb“ eingruppiert<br />

werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

„m“-Geräte mit dem Schutzniveau „ma“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />

Zündung verursachen:<br />

a) bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen;<br />

b) bei allen spezifizierten abnormalen Bedingungen;<br />

c) bei definierten Fehlerbedingungen.<br />

Ob diese vergussgekapselten Geräte mit dem Schutzniveau „ma“ den Anforderungen<br />

der Kategorie 1 entsprechen und demzufolge in den Zonen 0 oder 20 installiert<br />

werden dürfen, ist der jeweilige Baumusterprüfbescheinigung und Kennzeichnung<br />

zu entnehmen.<br />

„m“-Geräte mit dem Schutzniveau „mb“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />

Zündung verursachen:<br />

a) bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen;<br />

b) bei definierten Fehlerbedingungen.<br />

4.2.4 Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“<br />

DIN EN 60079-1 (VDE 0170/0171, Teil 5): 2004-12<br />

S<br />

„Zündschutzart, bei der die Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre zünden<br />

können, in einem Gehäuse angeordnet sind, das bei der Explosion eines explosionsfähigen<br />

Gemisches im Inneren deren Druck aushält und eine Übertragung der<br />

Explosion auf die das Gehäuse umgebende explosionsfähige Atmosphäre verhindert“.<br />

Die Gehäuse werden nicht gasdicht gebaut, sondern sie verfügen über einen zünddurchschlagsicheren<br />

Spalt, der als Druckentlastungsöffnung dient. Austretende<br />

heiße Gase werden dabei so stark abgekühlt, dass sie die Ex-Atmosphäre außerhalb<br />

des Gehäuses nicht zünden können. Eine Zündung wird verhindert, wenn die<br />

Mindestzündtemperatur und die Mindestzündenergie der umgebenden explosionsfähigen<br />

Atmosphäre nicht erreicht werden. Aus diesem Grunde werden die<br />

Betriebsmittel dieser Zündschutzart für die Explosionsgruppen I, IIA, IIB, IIC mit<br />

unterschiedlichen Mindestspaltlängen und maximalen Spaltweiten (siehe Tabelle 1<br />

und 2 der EN 50018) je nach Art des Spaltes zugelassen.<br />

Wichtigstes Detail der Zündschutzart EEx d ist der zünddurchschlagsichere Spalt,<br />

der weder vergrößert (grobes Entfernen von Rost) noch verkleinert (Einfetten mit<br />

harzhaltigem Fett) werden darf.<br />

Werden durch druckfeste Kapselung geschützte Betriebsmittel eingesetzt, so<br />

erfolgt die Installation der elektrischen Leitungen zumeist unter Anwendung der<br />

Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit“.<br />

Die bei Schaltgeräten wichtigste Zündschutzart ist die „Druckfeste Kapselung“, in<br />

der sich Schaltgeräte in 3 unterschiedlichen Bauweisen realisieren lassen [5]:<br />

Gehäusekapselung, bei der einzelne oder mehrere Industrieschaltgeräte wie<br />

z. B. Relais, Schütze, Leistungsschalter und andere Komponenten in ein universell<br />

verwendbares Gehäuse, bestehend aus einem Geräteeinbauraum in<br />

„Druckfester Kapselung“ und dem Anschlussraum in „Erhöhter Sicherheit“ (indirekte<br />

Installationsmethode) eingebaut werden.<br />

Komponentenkapselung, bei der mittels indirekter Installationsmethode verdrahtet,<br />

das elektrische Gerät in einem speziell für diesen Anwendungsfall konstruierten<br />

Gehäuse einzeln gekapselt ist. Durch den Einbau in ein Ex e-Gehäuse<br />

entsteht ein vollständig explosionsgeschütztes elektrisches Betriebsmittel.<br />

69


70<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

Einzelkontaktkapselung, bei der nur die Schaltkammer, in welcher der Zündfunke<br />

oder der Schaltlichtbogen auftreten, druckfest gekapselt ist. Auch für diese Art<br />

der Kapselung gilt, dass das Stecken und Ziehen der Verbindung nur im spannungslosen<br />

Zustand möglich ist. Bei Strömen bis maximal 10 A und Spannungen<br />

von 250 V AC oder 60 V DC können nach IEC 60079-0 Steckvorrichtungen auch<br />

abweichend von diesen Anforderungen ausgeführt werden, wenn die Steckvorrichtung<br />

den Bemessungsstrom mit einer Zeitverzögerung unterbricht, so dass<br />

bei der Trennung kein Lichtbogen auftreten kann und wenn die Steckverbindung<br />

während der Phase der Lichtbogenlöschung eine druckfeste Kapselung bleibt.<br />

Die Multifunktionsklemme der <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH Mannheim zeigt eine Lösung,<br />

durch die die Reglementierung der Zündschutzarten Ex d und Ex e (keine Wartungs-<br />

und Installationsarbeiten in Zone 1) und die Einschränkungen der Zündschutzart<br />

Ex i (niedrige Ströme, dafür aber Wartungs- und Installationsarbeiten in<br />

Zone 1 bei Vorhandensein einer explosionsfähigen Atmosphäre ohne Abschaltung<br />

der Anlage) gerätetechnisch gelöst werden.<br />

Bild 4.1 Aufbau Multifunktionsklemme<br />

Das Prinzip des Energiesteckers besteht darin, dass<br />

im ersten Schritt der Stecker gezogen wird,<br />

im zweiten Schritt der dabei entstehende Funke gelöscht wird,<br />

im dritten Schritt die Ex e-Klemme erst nach Entnahme des Steckmoduls zugänglich<br />

ist und somit keine Heißarbeitserlaubnis erforderlich ist.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

4.2.5 Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

DIN EN 60079-11 (VDE 0170/0171, Teil 7): 2003-08<br />

U<br />

R L<br />

C<br />

Die Eigensicherheit bezieht sich nicht auf ein einzelnes Betriebsmittel, sondern auf<br />

den gesamten eigensicheren Stromkreis. Deshalb ist es wichtig, die Begriffserläuterung<br />

des eigensicheren Stromkreises zu zitieren:<br />

„Ein Stromkreis, in dem weder ein Funke noch ein thermischer Effekt, der unter den<br />

in dieser Norm festgelegten Bedingungen auftritt, die den ungestörten Betrieb und<br />

bestimmte Fehlerbedingungen umfassen, eine Zündung einer bestimmten explosionsfähigen<br />

Atmosphäre verursachen kann“.<br />

Zu diesem eigensicheren Stromkreis gehören neben den Verbindungsleitungen<br />

mindestens ein eigensicheres und ein zugehöriges Betriebsmittel.<br />

Eigensicheres Betriebsmittel<br />

Dies ist ein Betriebsmittel, bei dem nach Definition alle Stromkreise eigensicher<br />

sind. Spannung und Strom im eigensicheren Stromkreis sind so klein, dass bei<br />

Kurzschluss, Unterbrechung, Erdschluss keine Zündung erfolgt, d. h. die Zündenergie<br />

kleiner als die Mindestzündenergie bleibt.<br />

Im Gegensatz zu den zugehörigen Betriebsmitteln sind eigensichere Betriebsmittel<br />

für den Betrieb direkt im explosionsgefährdeten Bereich geeignet.<br />

Bild 4.2 Elektrisches Betriebsmittel in Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

Zugehöriges Betriebsmittel<br />

Das zugehörige Betriebsmittel ist ein Betriebsmittel, in dem nicht alle Stromkreise<br />

eigensicher sind, es enthält jedoch mindestens einen eigensicheren Kreis, der in<br />

den explosionsgefährdeten Bereich geführt werden darf. Es setzt im allgemeinen<br />

ein eigensicheres in ein nichteigensicheres Signal um. Hier kann der Stromfluss in<br />

den explosionsgefährdeten Bereich hineinführen oder aus ihm kommen. Zugehörige<br />

Betriebsmittel sind als reine Signaltrenner oder als signalumformende Geräte<br />

erhältlich. Die Signaltrenner werden üblicherweise als Sicherheitsbarrieren bezeichnet,<br />

signalumformende Geräte als Messumformer, Trennschaltverstärker, Transmitterspeisegerät<br />

usw.<br />

71


72<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

4.2.6 Zündschutzart „n“<br />

Ein zugehöriges Betriebsmittel kann entweder sein:<br />

a) Ein elektrisches Betriebsmittel mit einer anderen, in der Europäischen Norm<br />

EN 50014 aufgeführten, zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

geeigneten Zündschutzart oder<br />

b) ein elektrisches Betriebsmittel, das nicht entsprechend geschützt ist und<br />

das deshalb in explosionsgefährdeten Bereichen nicht verwendet werden<br />

darf, z. B. ein Registriergerät, das sich nicht selbst im explosionsgefährdeten<br />

Bereich befindet, aber an ein im explosionsgefährdeten Bereich befindliches<br />

Thermoelement angeschlossen ist, wobei nur der Eingangsstromkreis<br />

des Registriergerätes eigensicher ist. [2]<br />

Die Kennzeichnung eines zugehöhrigen elektrischen Betriebsmittels enthält immer<br />

die eckigen Klammern,<br />

im Fall a) EEx d [ia] IIB T6<br />

im Fall b) [EEx ia] IIC<br />

Im Fall b entfällt die Angabe der Temperaturklasse, da das elektrische Betriebsmittel<br />

nicht im explosionsgefährdeten Bereich installiert werden darf.<br />

Auf die Zündschutzart Eigensicherheit wird an anderer Stelle ausführlich eingegangen.<br />

Bild 4.3 Zugehöriges eigensicheres Betriebsmittel<br />

DIN EN 60079-15 (VDE 0170/0171, Teil 16): 2003-12<br />

„Zündschutzart elektrischer Betriebsmittel, bei der für den normalen Betrieb und<br />

bestimmte anormale Bedingungen erreicht wird, dass die Betriebsmittel nicht in der<br />

Lage sind, eine umgebende explosionsfähige Atmosphäre zu zünden.“<br />

Es wird in der Norm die Anmerkung hinzugefügt, dass die Anforderungen dieser<br />

Norm sicherstellen sollen, dass das Auftreten eines Fehlers, der in der Lage ist,<br />

eine Zündung zu verursachen, unwahrscheinlich ist.<br />

Diese Europanorm beschreibt die Anforderungen an Betriebsmittel zur Verwendung<br />

in Zone 2. Hierzu zählen:<br />

nichtfunkende elektrische Betriebsmittel,<br />

Betriebsmittel mit Teilen oder Stromkreisen, die Lichtbögen, Funken oder heiße<br />

Oberflächen hervorrufen (und somit in der Lage sein könnten, eine explosionsfähige<br />

Atmosphäre zu zünden, sofern sie ungeschützt sind).<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

Die Kennzeichnung umfasst zusätzlich zu EEx n ein Kurzzeichen, welches auf<br />

ergänzende Schutzmaßnahmen verweist:<br />

A: nichtfunkende Betriebsmittel<br />

C: funkende Betriebsmittel Kontakte auf geeignete Weise, aber nicht mittels R,<br />

L, Z, geschützt)<br />

R: schwadensicheres Gehäuse<br />

L: energiebegrenzte Betriebsmittel<br />

Z, P: vereinfachte Überdruckkapselung<br />

Die Energiebegrenzung beruht auf dem Grundgedanken der Eigensicherheit. Die<br />

eigensicheren Stromkreise werden mit dem Sicherheitsfaktor 1,0 berechnet.<br />

Die EN 60079-14 beschreibt unter Punkt 5.2.3 „Betriebsmittel für den Einsatz in<br />

Zone 2“ die Grundanforderungen an diese Betriebsmittel ohne Forderung des Vorliegens<br />

einer EG-Baumusterprüfbescheinigung. Wenn der Hersteller eines<br />

Betriebsmittels zum Einsatz in der Zone 2 dieses konform zur EN 50021 herstellt,<br />

ist eine Konformitätsaussage die ausreichende Dokumentation für dieses Gerät.<br />

Die AT<strong>EX</strong> 95 fordert für die Betriebsmittel der Zone 2 keine EG-Baumusterprüfbescheinigung,<br />

sondern die interne Fertigungskontrolle gemäß Anhang VIII der Richtlinie.<br />

Diese Betriebsmittel sichern ein wesentlich höheres Schutzniveau als<br />

Standardgeräte guter Industriequalität.<br />

In der EN 60079-15 werden mögliche Schutzprinzipien der Zündschutzart „n“<br />

beschrieben, die in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst sind. [3]<br />

„n“-Betriebsmittel Beispiele bzw. Schutzmethode Kennzeichnung<br />

nicht funkende<br />

(einfache „Erhöhte Sicherheit“)<br />

Elektromotoren (Käfigläufer), Klemmkästen, Sicherungen,<br />

Leuchten, Transformatoren, Betriebsmittel mit<br />

niedriger Energie (MSR-Technik), Steckvorrichtungen,<br />

Zellen, Batterien etc.<br />

mit geschützten Kontakten einfache „Druckfeste Kapselung“ oder einfache<br />

„Vergusskapselung“<br />

umschlossene Einrichtung dto.<br />

nicht zündfähiges Bauteil Kontaktmechanismus oder Gehäuse so ausgelegt,<br />

dass eine Zündung vermieden wird.<br />

hermetisch dichte Einrichtung Abdichtung durch einen Schmelzprozess wie Weichoder<br />

Hartlöten, Schweißen oder Verschmelzen von<br />

Glas in Metall<br />

abgedichtete Einrichtung so konstruiert, dass während des normalen Betriebes<br />

nicht geöffnet werden kann.<br />

gekapselte Einrichtung völlig in einer kapselnden Vergussmasse eingeschlossen.<br />

Schwadensicherheit Gehäusekonstruktion beschränkt das Eindringen von<br />

Gasen und Dämpfen. Es dürfen nur funkende Betriebsmittel<br />

eingebaut werden, deren innere Temperatur<br />

< 10 K gegenüber der Gehäuse-Umgebungstemperatur<br />

liegt.<br />

energiebegrenzt<br />

(einfache „Eigensicherheit“)<br />

an Stromkreisen und Komponenten gemäß dem Konzept<br />

der Eigensicherheit die Energiebegrenzung vornehmen.<br />

einfache „Überdruckkapselung“ Überdruckkapselung, die keiner Vorspülung unterliegt,<br />

den Fehler bei Abfall des Überdruckes anzeigt, die<br />

Anlage muss jedoch nicht sofort abgeschaltet werden.<br />

Tabelle 4.2 Mögliche Schutzprinzipien der Zündschutzart „n“<br />

EEx nA<br />

EEx nC<br />

EEx nR<br />

EEx nL<br />

EEx nZ, nP<br />

73


74<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

Im Rahmen der Neustrukturierung der Normen für die Zündschutzarten ist zu<br />

erwarten, dass nur noch die Zündschutzarten EEx nA und EEx nR als Zündschutzarten<br />

für Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 2 bestehen bleiben. Übernommen<br />

werden EEx nC in die IEC 60079-18 Vergusskapselung als Ex mc, EEx nL in<br />

die IEC 60079-11 als Eigensicherheit Ex ic und EEx nP in die IEC 60079-2 als<br />

Überdruckkapselung Ex pz.<br />

4.2.7 Zündschutzart „Eigensichere Systeme“<br />

DIN EN 60079-25 (VDE 0170/0171, Teil 10-1): 2004-09<br />

Ein eigensicheres elektrisches System ist eine Baugruppe aus miteinander verbundenen<br />

elektrischen Betriebsmitteln, die im Dokument der Systembeschreibung dargestellt<br />

sind und in der die Stromkreise oder Teile von Stromkreisen, die für die<br />

Benutzung in einem explosionsgefährdeten Bereich vorgesehen sind, eigensichere<br />

Stromkreise sind. Jedes eigensichere System muss entweder dem Schutzniveau<br />

„ia“ oder „ib“ zugeordnet werden.<br />

Für ein bescheinigtes eigensicheres System ist ein Zertifikat ausgestellt. Ein nicht<br />

bescheinigtes eigensicheres System ist ein elektrisches System, bei dem die<br />

Kenntnisse der elektrischen Parameter der verwendeten bescheinigten eigensicheren<br />

elektrischen Betriebsmittel, bescheinigten zugehörigen Betriebsmittel, einfachen<br />

Betriebsmittel sowie die Kenntnisse der elektrischen und physikalischen<br />

Parameter der Verbindungsleitungen die eindeutige Schlussfolgerung erlauben,<br />

dass die Eigensicherheit gewährleistet ist.<br />

Für den Errichter dieser nichtbescheinigten eigensicheren Systeme sind einige<br />

Anlagen zu dieser Norm sehr wichtig:<br />

Anlage A: Bewertung eines einfachen eigensicheren Systems<br />

Anlage B: Bewertung von Stromkreisen mit mehr als einer Energiequelle<br />

Anlage C: Zusammenschaltung nichtlinearer und linearer eigensicherer<br />

Stromkreise (siehe PTB-Bericht ThEx-10)<br />

Anlage D: Verifizierung von induktiven Kennwerten<br />

Anlage F: Überspannungsschutz eines eigensicheren Stromkreises<br />

Die Anlagen A und B sind normativ, die Anlagen C, D, F sind informativ.<br />

4.2.8 Zündschutzart „Sandkapselung“<br />

DIN EN 60079-5 (VDE 0170/0171, Teil 4): 2000-02<br />

„Zündschutzart, bei der die Teile eines Betriebsmittels, die zu einer Zündung führen<br />

können, fest in ihrer Position angeordnet und vollständig von Füllgut umgeben sind,<br />

um die Zündung einer äußeren explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern.“<br />

Diese Norm gilt nur für die Kategorien 2G und M2.<br />

Die Füllung muss so ausgeführt werden, dass keine Hohlräume innerhalb des Füllgutes<br />

verbleiben. Das freie Volumen innerhalb des sandgekapselten elektrischen<br />

Betriebsmittels, Teil eines elektrischen Betriebsmittels oder Ex-Bauteils muss vollständig<br />

mit Füllgut gefüllt sein.<br />

Die Kombination der Zündschutzarten „q“, „i“ und „e“ wird zum Beispiel beim Herstellen<br />

von Computern zur Steuerung, Bedienung und Visualisierung von Prozessdaten<br />

im explosionsgefährdeten Bereich angewendet.<br />

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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten<br />

Bild 4.4 EEx qe-Computer PC<strong>EX</strong> 410-.... (Quelle: <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH)<br />

Dieser Computer mit der Kennzeichnung ¬ II 2G EEx qe [ib] IIC T4 besteht aus<br />

einem mit Glaskugeln gefüllten Metallgehäuse mit Frontplatte. Das Gerät enthält<br />

Baugruppen mit eigensicheren Ausgängen für Peripheriegeräte, die nichteigensicheren<br />

Daten-Signale werden über integrierte Schnittstellen-Barrieren angekoppelt.<br />

Im aktuellen Normungsgebungsverfahren ist aufgeführt, dass es unter bestimmten<br />

Umständen möglich sein könnte, das Gehäuse zu Reparaturzwecken zu öffnen.<br />

Nach der Wiederbefüllung mit Sand ist das Gehäuse zu verschließen. Der Makel<br />

des nicht reparierbaren wäre beseitigt, eine günstige Alternative zur nicht reparablen<br />

Vergusskapselung wäre geschaffen [4].<br />

4.2.9 Zündschutzart „Ölkapselung“<br />

DIN EN 50015 (VDE 0170/0171 Teil 2): 2000-02<br />

Diese Zündschutzart soll in dem Handbuch nicht ausführlich behandelt werden. Aus<br />

den Normungsgremien wurde folgende Notiz bekannt:<br />

„Bisher wurde die Ölkapselung mehr oder weniger als eine Zündschutzart aus dem<br />

technischen Museum angesehen. Es wird die Frage gestellt, ob die Norm zurückgezogen<br />

oder weitergepflegt werden soll.“ [4]<br />

75


76<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

4.3 Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

DIN EN 60079-0 (VDE 0170/0171, Teil 1): 2004-12<br />

4.3.1 Einteilung der Betriebsmittel in Gruppen<br />

Gruppe I: elektrische Betriebsmittel für schlagwettergefährdete Grubenbaue<br />

Gruppe II: elektrische Betriebsmittel für alle explosionsgefährdeten Bereiche,<br />

außer schlagwettergefährdeten Grubenbauen.<br />

Die Unterteilung der Explosionsgruppen II erfolgt entsprechend den Eigenschaften<br />

der explosionsfähigen Atmosphäre, für die die Betriebsmittel bestimmt sind. Diese<br />

Unterteilung der Explosionsgruppe II macht sich für die Zündschutzarten erforderlich,<br />

die keine Trennung der möglichen Zündquelle von der gefährlichen explosionsfähigen<br />

Atmosphäre vorsehen.<br />

Für die Zündschutzart Druckfeste Kapselung „d“ gilt eine Unterteilung der brennbaren<br />

Gase und Dämpfe nach deren Zünddurchschlagfähigkeit durch Spalte, für die<br />

Eigensicherheit „i“ nach dem Mindestzündstromverhältnis.<br />

Je höher die Zündwilligkeit der brennbaren Gase und Dämpfe ist, desto geringer<br />

müssen Grenzspaltweite oder Mindestzündstrom sein.<br />

IIA, IIB, IIC -<br />

für Ex-i<br />

für Ex-d<br />

+<br />

+<br />

Zündwilligkeit<br />

Mindestzündstrom (MIC)<br />

Grenzspaltweite (MESG)<br />

Bild 4.5 Abhängigkeit zwischen Zündwilligkeit, Grenzspaltwert und Mindestzündstrom bei Gasen und<br />

Dämpfen<br />

Der Anhang A der EN 50014 enthält eine beispielhafte Zuordnung brennbarer Gase<br />

und Dämpfe zu den Explosionsgruppen IIA, IIB, IIC.<br />

Die Unterteilung der brennbaren Gase und Dämpfe gilt auch für die Zündschutzarten<br />

„nC“ und „nL“.<br />

4.3.2 Einteilung der Temperaturklassen<br />

Der DIN EN 60079-0 entsprechende elektrische Betriebsmittel sind für die Verwendung<br />

in Bereichen bestimmt, in denen unter den nachfolgend aufgeführten Bedingungen<br />

des Normalklimas durch Vermischung von Luft mit Gasen, Dämpfen und<br />

Nebeln eine Explosionsgefährdung hervorgerufen wird:<br />

Temperatur -20 °C bis +60 °C,<br />

Druck 80 kPa (0,8 bar) bis 110 kPa (1,1 bar) und<br />

Luft mit normalem Sauerstoffgehalt, üblicherweise 21 % (V/V).<br />

Die Bestimmung der maximalen Oberflächentemperatur beruht auf einer<br />

Betriebsumgebungstemperatur von -20 °C bis +40 °C.<br />

Erreicht die maximale Oberflächentemperatur eines Betriebsmittels die Zündtemperatur<br />

der umgebenden zündfähigen Atmosphäre, so kann eine Zündung erfolgen.<br />

Deshalb werden alle elektrischen Betriebsmittel in Temperaturklassen eingeteilt.<br />

Die niedrigste Zündtemperatur der in Frage kommenden explosionsfähigen Atmosphäre<br />

muss höher als die maximale Oberflächentemperatur sein (für Gesamtoberflächen<br />

von nicht mehr als 10 cm 2 gelten Sonderfestlegungen).<br />

Die Temperaturklassen gelten für einen Umgebungsbereich von -20 °C bis +40 °C.<br />

Für den Einsatz in einem anderen Temperaturbereich fordert die EN 50014 eine<br />

zusätzliche Kennzeichnung durch das Symbol „Ta “ oder „Tamb “.<br />

+<br />

-<br />

-<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

Hinweis<br />

Gruppe I: 150 °C (bei möglichen Kohlenstaubablagerungen)<br />

450 °C (ohne Gefahr von Kohlenstaubablagerungen)<br />

Gruppe II: Zuordnung der maximalen Oberflächentemperatur zu den<br />

Temperaturklassen<br />

Temperaturklasse<br />

max. Oberflächentemperatur [°C]<br />

T1<br />

450<br />

T2<br />

300<br />

T3<br />

200<br />

T4<br />

135<br />

T5<br />

100<br />

T6<br />

85<br />

Tabelle 4.3 Einteilung der Temperaturklassen<br />

Betriebsmittel zum Einsatz im staubexplosionsgefährdeten Bereich werden hinsichtlich<br />

ihre Oberflächentemperatur nicht nach Temperaturklassen klassifiziert.<br />

Bei diesen Geräten wird die im Normalbetrieb oder Fehlerfall höchste Oberflächentemperatur<br />

angegeben, die um 1/3 bei der Gefahr durch eine Staubwolke<br />

oder um 75 K bei der Zündgefahr durch eine Staubauflage zu reduzieren ist. Die<br />

notwendigen Betrachtungen werden an anderer Stelle genauer erläutert.<br />

4.3.3 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel<br />

In der DIN EN 50014 ist die seit vielen Jahren vorgeschriebene Kennzeichnung<br />

festgelegt. Diese als technische Kennzeichnung zu bezeichnende Markierung bleibt<br />

weiterhin bestehen. Zusätzlich zu diesen Forderungen enthalten die AT<strong>EX</strong> 95 und<br />

deren Umsetzung durch die ExVO eine „AT<strong>EX</strong>-Kennzeichnung“.<br />

Im Anhang II der AT<strong>EX</strong> 95 wird unter „Grundsätzliche Anforderungen“ verlangt,<br />

Name und Anschrift des Herstellers,<br />

CE-Kennzeichnung,<br />

Bezeichnung der Serie und des Types, Baujahr und gegebenenfalls Seriennummer,<br />

das Kennzeichen ¬ in Verbindung mit dem auf die Kategorie (1/2/3) verweisenden<br />

Kennzeichen,<br />

den Buchstaben G (Gas) oder D (Dust) zur Kennzeichnung der explosionsfähigen<br />

Atmosphäre<br />

auf dem Gerät anzubringen. Vorteil dieser Neuerung ist, dass eine eindeutige Verwendung<br />

des jeweiligen Gerätes in der entsprechenden Zone angezeigt ist.<br />

Zusätzlich und wenn erforderlich müssen auch alle für die Sicherheit bei der Verwendung<br />

unabdingbaren Hinweise angebracht sein (Anmerkung: dieser Text kann<br />

nur AT<strong>EX</strong>-Text sein). Diese Hinweise sind unter Punkt 27 (Kennzeichnung) in der<br />

EN 50014 ausführlich beschrieben, in der nachfolgenden Tabelle sind die wichtigsten<br />

Angaben enthalten.<br />

77


78<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

Eine dauerhaft lesbare Kennzeichnung muss neben dem<br />

Herstellernamen oder dessen Warenzeichen und der<br />

Typenbezeichnung enthalten:<br />

- das Symbol EEx<br />

- das Kurzzeichen der verwendeten Zündschutzart<br />

- das Symbol für die Gruppe des elektrischen Betriebsmittels<br />

- das Symbol der Temperaturenklasse oder die höchste<br />

Oberflächentemperatur in °C (für Gruppe II)<br />

Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei Ausstellung einer<br />

Prüfbescheinigung die Benennung der Prüfstelle und die<br />

Bescheinigungsnummer.<br />

Kennzeichen für elektrische Betriebsmittel mit Konformitätsbescheinigung<br />

einer EG-Prüfstelle<br />

E: nach Europanorm gebaut<br />

Ex: explosionsgeschützes Betriebsmittel<br />

Angewendete Zündschutzart<br />

o: Ölkapselung<br />

p: Überdruckkapselung<br />

q: Sandkapselung<br />

d: druckfeste Kapselung<br />

e: erhöhte Sicherheit<br />

i: Eigensicherheit<br />

m: Vergusskapselung<br />

SYST:eigensichere Systeme<br />

n: non incendive<br />

Einsatzbereich<br />

I: schlagwettergefährdete Grubenbaue<br />

II: alle explosionsgefährdeten Bereiche außer schlagwettergefährdete<br />

Grubenbaue<br />

Unterteilung Gruppe II in IIA, IIB, IIC nur für<br />

druckfeste Kapselung „d“<br />

Grenzspaltweite<br />

A = > 0,9 mm<br />

B = > 0,5 mm ... 0,9 mm<br />

C = < 0,5 mm<br />

Temperatur- max. Oberflächen- Zündtemperatur der<br />

klasse temperatur [°C] brennbaren Stoffe [°C]<br />

T1 450 > 450<br />

T2 300 > 300<br />

T3 200 > 200<br />

T4 135 > 135<br />

T5 100 > 100<br />

T6 85 > 85<br />

bei einem Umgebungstemperaturbereich außerhalb<br />

(-20 °C ... +40 °C) zusätzliche Kennzeichnung mit T a oder T amb.<br />

Achtung<br />

Alle bei einem Betriebsmittel<br />

benutzten Zündschutzarten<br />

müssen hinter<br />

der Haupt-Zündschutzart<br />

angegeben werden.<br />

Im obigen Beispiel:<br />

Haupt-Zündschutzart „d“<br />

Neben-Zündschutzart „e“<br />

Eigensicherheit „i“<br />

Mindestzündstrom-Verhältnis MIC<br />

Verhältniszahl bezogen auf<br />

Methan<br />

Tabelle 4.4 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel<br />

Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei<br />

Ausstellung einer Prüfbescheinigung die Benennung<br />

der Prüfstelle und die Bescheinigungsnummer.<br />

¬ EEx de II C T6<br />

MIC<br />

A = > 0,8<br />

B = > 0,45 ... 0,8<br />

C = < 0,45<br />

Die Unterteilung der Explosionsgruppe II in IIA, IIB, IIC gilt auch für Betriebsmittel<br />

der Zündschutzart „n“ (...nC, ...nL), „o“ und „m“.<br />

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Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

Eine Zusammenstellung älterer Kennzeichnungsvarianten ist im Anhang des Handbuches<br />

enthalten.<br />

In 2 Beispielen sollen verschiedene Gerätekennzeichnungen erläutert werden,<br />

wobei darauf hinzuweisen ist, dass in der DIN EN 50284 bezüglich Betriebsmitteln<br />

der Kategorie 1 unter Punkt 6 spezielle Kennzeichnungen für einige Zündschutzarten<br />

festgelegt sind.<br />

Bild 4.6 Zugehöriges eigensichers Betriebsmittel in den Zündschutzarten „i“ und „n“<br />

Beispiel 1 Warum kann ein Gerät zwei Zertifikate und Kennzeichnungen haben?<br />

Das Zeichen ¬ ist das spezifische Kennzeichen des Explosionsschutzes.<br />

Die erste Zeile II (1) G D [EEx ia] IIC DMT 00 AT<strong>EX</strong> E 016 sagt aus:<br />

I<br />

II (1) G D [EEx ia] IIC DMT 00 AT<strong>EX</strong> E 016<br />

II 3 G EEx n A C IIC T4 TÜV 00 AT<strong>EX</strong> 1621 X<br />

II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />

()<br />

nur ein Teil des Gerätes erfüllt die Kategorieanforderungen<br />

1 Kategorie 1 einsetzbar in Zone 0 und/oder 20<br />

G Gas in/für Bereiche(n) mit brennbaren Gasen einsetzbar<br />

D Dust (Staub) in/für Bereiche(n) mit brennbarem Staub einsetzbar<br />

[...] zugehöriges Betriebsmittel eines eigensicheren Stromkreises, ohne zusätzliche<br />

Zündschutzarten nicht im explosionsgefährdeten Bereich einsetzbar (Angabe der<br />

Temperaturklasse fehlt)<br />

EEx in bestimmten Europanormen (z. B. EN 50020) definierte Explosionsschutzart<br />

I eigensicher Zündschutzart Eigensicherheit<br />

a Schutzniveau ia Zweifehlersicherheit<br />

IIC Betriebsmittelgruppenunterteilung<br />

sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfall)<br />

DMT benannte Stelle die die EG-Baumusterprüfbescheinigung ausgestellt hat (Gesellschaft für Forschung<br />

und Prüfung mbH)<br />

00 Prüfungsjahr 2000<br />

AT<strong>EX</strong> der Richtlinie 94/9/ EG (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechend<br />

E 016 Prüfbescheinigungsnummer<br />

Es handelt sich um ein zugehöriges Betriebsmittel, das nicht im Ex-Bereich eingesetzt<br />

werden kann, aber einen eigensicheren Kreis mit sehr niedriger Energie für<br />

die Zone 0/20 (Gas und Staub) zur Verfügung stellt. Geprüft bei der DMT im Jahr<br />

2000.<br />

79


80<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

Da es sich hier um ein zugehöriges Betriebsmittel mit einem eigensicheren Kreis für<br />

die Zonen 0/20/1/21 handelt, muss es von einer benannten Stelle geprüft werden<br />

(Forderung der Richtlinie 94/9/EG). Somit ist diese Zulassung eine EG-Baumusterprüfbescheinigung.<br />

Betrachten wir jetzt die zweite Zeile:<br />

II 3 G EEx n A C IIC T4 TÜV 00 AT<strong>EX</strong> 1621 X:<br />

II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />

3 Kategorie 3 einsetzbar in Zone 2<br />

G Gas in/für Bereiche(n) mit brennbaren Gasen einsetzbar<br />

EEx in bestimmten Europanormen (z. B. EN 50021) definierte Explosionsschutzart<br />

n Zündschutzart, bei der im Normalbetrieb und bei bestimmten anormalen Bedingungen<br />

erreicht wird, dass das Betriebsmittel eine umgebende explosionsfähige<br />

Atmosphäre nicht zünden kann<br />

A nicht funkendes Betriebsmittel<br />

C funkendes Betriebsmittel, dessen Kontakte in geeigneter Weise geschützt sind<br />

IIC Betriebsgruppenunterteilung<br />

sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfalle)<br />

T4 Temperaturklasse maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels entsprechend der Temperaturklasse<br />

T4 (135 °C)<br />

TÜV Technischer Überwachungs<br />

Verein<br />

benannte Stelle, die die Konformitätsaussage ausgestellt hat<br />

00 Prüfungsjahr 2000<br />

AT<strong>EX</strong> der Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechend<br />

1621 Prüfbescheinigungsnummer<br />

X besondere Bedingungen<br />

in der Konformitätsaussage enthaltene besondere Bedingungen für die sichere<br />

Anwendung, die eingehalten werden müssen<br />

Alternativ zur Anforderung der „X“-Kennzeichnung kann das Betriebsmittel auch mit<br />

einer warnenden Kennzeichnung versehen werden.<br />

Es ist ein Betriebsmittel, das in der Zone 2 eingesetzt werden kann. Seine unter<br />

definierten Bedingungen freiwerdende Energie entspricht den Forderungen der<br />

Gerätegruppe IIC. Seine Explosionsschutzart heißt „nicht funkend bzw. funkend mit<br />

besonders geschützten Kontakten“. Geprüft wurde es beim TÜV im Jahr 2000.<br />

Besonderen Bedingungen, die im Zertifikat eingetragen sind, müssen berücksichtigt<br />

werden.<br />

Da es sich hier um ein Betriebsmittel für die Zone 2 handelt, darf es mit einer vom<br />

Hersteller oder einer benannten Stelle ausgestellten Konformitätssausage auf den<br />

Markt gebracht werden. Geräte für den Einsatz in den Zonen 2 oder 22 erfordern<br />

keine EG-Baumusterprüfung. Die Konformität mit den Anforderungen der EN 50021<br />

wird durch diese Konformitätsaussage bestätigt.<br />

Diese zwei Zertifikate haben eine ganz unterschiedliche Tragweite, sie werden<br />

getrennt ausgeführt und auf dem Gerät gekennzeichnet.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

Bild 4.7 Füllstandssensor für die Zonen 0 und 1 sowie 20 und 21<br />

Beispiel 2 Warum kann ein Feldgerät zwei Kennzeichnungen haben?<br />

EG-Baumusterprüfbescheinigung DMT 99 AT<strong>EX</strong> E 004<br />

II 1/2G EEx d IIC T6/T5/T4/T3<br />

II 1/2D IP65 T202 °C /222 °C /242 °C /312 °C<br />

Das Zeichen ¬ ist das spezifische Kennzeichen des Explosionsschutzes.<br />

Die erste Zeile II 1/2G EEx d IIC T6/T5/T4/T3 sagt aus:<br />

II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />

1/2 Kategorie 1/2 in die Wand zum gefährdeten Bereich mit Katagorie-1-Anforderungen montiertes<br />

Betriebsmittel<br />

G Gas in/für Bereiche(n) mit brennbaren Gasen einsetzbar<br />

EEx in bestimmten Europanormen (z. B. EN 50020) definierte Explosionsschutzart<br />

d druckfest Zündschutzart „Druckfeste Kapselung“<br />

IIC Betriebsgruppenunterteilung<br />

sehr geringe bereitgestellte Energie (auch im Fehlerfall)<br />

T i<br />

Temperaturklasse<br />

T6/T5/T4/T3<br />

Zuordnung der Temperaturklasse der Gase in Abhängigkeit von der maximalen<br />

Medientemperatur. Auf Seite 2 der EG-Baumusterprüfbescheinigung ist angegeben,<br />

welche Temperaturen Gase in Abhängigkeit deren Zuordnung zu den Temperaturklassen<br />

annehmen dürfen.<br />

DMT benannte Stelle die die EG-Baumusterprüfbescheinigung ausgestellt hat (Gesellschaft für Forschung<br />

und Prüfung mbH)<br />

99 Prüfungsjahr 1999<br />

AT<strong>EX</strong> der Richtlinie 94/9/ EG (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechend<br />

E 016 Prüfbescheinigungsnummer<br />

Es handelt sich um ein durch druckfeste Kapselung explosionsgeschütztes<br />

Betriebsmittel:<br />

81


82<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Weitere Festlegungen der EN 50014<br />

Die Schwinggabel ragt in Zone 0 und entspricht der Katagorie 1, der außerhalb der<br />

Zone 0 angeordnete Sensorkopf entspricht der Kategorie 2. Bei Medientemperaturen,<br />

die die normale Umgebungstemperatur von 40 °C überschreiten, erfolgt eine<br />

geänderte Zuordnung der Gase zu den Temperaturklassen.<br />

Die zweite Zeile II 1/2D IP65 T 202 °C /222 °C /242 °C /312 °C sagt aus:<br />

II Gerätegruppe II Einsatz in nicht schlagwettergefährdeten Bereichen<br />

1/2 Kategorie 1/2 in die Wand zum gefährdeten Bereich mit Katagorie-1-Anforderungen montiertes<br />

Betriebsmittel<br />

D Staub in/für Bereiche(n) mit brennbaren Stäuben einsetzbar durch die Angabe 1/2D ist<br />

somit festgelegt, dass die Schwinggabel in die Zone 20 (Kategorie 1) führt, in der<br />

Trennwand zur Zone 21 montiert ist und der Sensorkopf den Anforderungen der<br />

Zone 21 (Kategorie 2) genügt.<br />

IP IP-Code IP6X bedeutet „staubdichtes Gehäuse“, das den Eintritt von Staub in sichtbarer<br />

Menge verhindert (Forderung für Einsatz in Zone 20 und 21)<br />

T xyz<br />

Angabe der maximalen Oberflächentemperatur<br />

Das vor die zwei Kennzeichnungen gesetzte Zeichen ¬ ist das spezifische Kennzeichen<br />

des Explosionsschutzes. Es zeigt im konkreten Fall an, dass das Gerät zur<br />

Verwendung im staubexplosionsgefährdeten Bereich konstruiert und geprüft ist.<br />

Die Prüfung erfolgte zusätzlich zu den Angaben in Zeile 1 auf Übereinstimmung mit<br />

EN 50281-1-1 Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion<br />

und Prüfung.<br />

Im Unterschied zum Einsatz in gasexplosionsgefährdeten Bereichen (Unterteilung<br />

in Temperaturklassen) wird für den Einsatz im staubexplosionsgefährdeten Bereich<br />

nur die bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C ohne Staubauflage durchgeführten<br />

Prüfung gemessene maximale Oberflächentemperatur des Gehäuses angegeben<br />

(im konkreten Fall 202 °C). Bei höheren Medientemperaturen wurden<br />

entsprechend höhere Oberflächentemperaturen ermittelt.<br />

Für den Anwender gilt eine Temperaturbegrenzung gemäß EN 50281-1-2 (Elektrische<br />

Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse, Auswahl, Errichten und Instandhaltung).<br />

Beim Vorhandensein von Staubwolken darf die angegebene Oberflächentemperatur<br />

Txyz zwei Drittel der Zündtemperatur des betreffenden Staub-Luft-Gemisches<br />

nicht übersteigen.<br />

Bei Staubauflagen ist die Oberflächentemperatur in Abhängigkeit der Glimmtemperatur<br />

der Staubschicht um mindestens 75 K zu reduzieren (siehe Abschnitt 6 der<br />

EN 50281-1-2).<br />

Fazit: Dieser Schwinggabel-Sensor ist für Gas- und Staub-Explosionsschutz zugelassen.<br />

Besondere Beachtung ist den Festlegungen der Oberflächentemperatur<br />

beim Einsatz im staubexplosionsgefährdeten Bereich zu widmen, da es für Stäube<br />

keine Temperaturklassen-Unterteilung gibt und eine Unterscheidung nach Staubwolken<br />

und -auflagen zu treffen ist.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

4.4 Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

4.4.1 Anmerkungen zur Definition des eigensicheren Stromkreises<br />

Aus der unter Abschnitt 4.2.5 angegebenen Definition der Zündschutzart Eigensicherheit<br />

geht hervor, dass diese Zündschutzart immer einen eigensicheren Stromkreis<br />

betrachtet, zu dem ein eigensicheres elektrisches Betriebsmittel, ein<br />

zugehöriges Betriebsmittel und die Verbindungsleitungen gehören. Die Europanorm<br />

DIN EN 50020 definiert die Baubestimmungen für die Betriebsmittel, die<br />

DIN EN 60079-14 enthält im Punkt 12 „Zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart<br />

Eigensicherheit“, darunter Festlegungen zu Kabel und Leitungen und<br />

deren Installation. Da die Eigensicherheit eines Stromkreises sehr stark von der<br />

Installation beeinträchtigt werden kann, wird dieses Thema an anderer Stelle ausführlich<br />

behandelt.<br />

Für jeden eigensicheren Stromkreise gilt:<br />

1. Ein eigensicherer Stromkreis besteht mindestens aus folgenden Bestandteilen:<br />

– eigensicheres elektrisches Betriebsmittel (alle internen Stromkreise eigensicher)<br />

– zugehöriges elektrisches Betriebsmittel (nicht alle, aber mindestens ein interner<br />

Stromkreis, sind eigensicher)<br />

– Verbindungsleitungen<br />

2. Ein thermischer Effekt wird ausgeschlossen durch die Begrenzung der Leistung.<br />

Diese ist entweder direkt begrenzt, oder sie wird indirekt durch die Leerlaufspannung<br />

oder den Kurzschlussstrom begrenzt.<br />

3. Der Begriff Funke umfasst den Öffnungs- und Schließfunken.<br />

4. Beim Öffnungsfunken (Leitungsunterbrechung oder Öffnen eines mechanischen<br />

Kontaktes) wird eine zusätzliche Energie freigesetzt, die in der Gesamtinduktivität<br />

des eigensicheren Stromkreises gespeichert war (W = ½ LI2 ).<br />

5. Beim Schließfunken (Leitungskurzschluss oder Schließen eines mechanischen<br />

Kontaktes) wird eine zusätzliche Energie freigesetzt, die in der Gesamtkapazität<br />

des eigensicheren Stromkreises gespeichert war (W = ½ CU 2 ).<br />

6. Energiebegrenzung durch Begrenzung der Verlustleistung und Begrenzung der<br />

Energiespeicher (Gesamtinduktivität und Gesamtkapazität) des eigensicheren<br />

Stromkreises ist die schalttechnische Grundlage der Zündschutzart Eigensicherheit.<br />

7. Die Grundschaltung zur Begrenzung der Verlustleistung umfasst<br />

– einen Widerstand zur Begrenzung des Kurzschlussstromes<br />

– eine Parallelschaltung von Zenerdioden zur Begrenzung der Leerlaufspannung<br />

– eine Sicherung zum Schutz der Zenerdioden vor Überlastung<br />

Die DIN EN 60079-14 fordert unter 5.2.1 Betriebsmittel für den Einsatz in Zone 0<br />

„Elektrische Betriebsmittel“ dürfen in der Zone 0 eingesetzt werden, wenn sie<br />

IEC 60079-11 (Kategorie „ia“- Eigensicherheit) und .... weiteren Anforderungen entsprechen.<br />

Die IEC 60079-11 entspricht der DIN EN 50020.<br />

Dies entspricht dem Entscheidungskriterium für die Einteilung in Gerätekategorien,<br />

das im Anhang I der AT<strong>EX</strong> 95 für die Kategorie 1 fordert, dass beim Auftreten von 2<br />

unabhängigen Fehlern die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird.<br />

Hinweis<br />

Um den Begriff „Kategorie“ nach AT<strong>EX</strong> 95 bezüglich der Geräte vom Begriff „Kategorie“<br />

bezüglich der Eigensicherheit nach DIN EN 50020 zu trennen, wird im<br />

Zusammenhang mit der Eigensicherheit nachfolgend der Begriff „Schutzniveau“<br />

verwendet, so wie es in der Überarbeitung der DIN EN 50020 vorgesehen ist. [2]<br />

Geräte der Gerätekategorie 1 in der Zündschutzart Eigensicherheit müssen über<br />

das Schutzniveau ia verfügen, unabhängig davon, ob sie eigensichere oder zugehörige<br />

elektrische Betriebsmittel sind, sie müssen also zweifehlersicher sein.<br />

83


84<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

Der Fehler wird als Fehler eines Bauteiles oder als eine fehlerhafte Verbindung zwischen<br />

Bauteilen definiert, von denen die Eigensicherheit des Stromkreises abhängt.<br />

Auf die Betrachtung zählbarer und nichtzählbarer Fehler soll an dieser Stelle nicht<br />

eingegangen werden.<br />

Durch die Verwendung nichtstöranfälliger Bauteile oder nichtstöranfälliger Baugruppen<br />

wird eine hohes Maß an Sicherheit erreicht und außerdem die Fehlerbetrachtung<br />

erleichtert.<br />

Werden vorgeschiebene Luft- und Kriechstrecken eingehalten, sind sie ebenfalls<br />

als nichtstöranfällig zu betrachten (siehe auch Errichterbestimmungen).<br />

Die vorgeschriebenen Abstände der Anschlussteile betragen:<br />

Mindestabstand<br />

(mm)<br />

50<br />

6<br />

3<br />

zwischen Anschlussteilen eigensicherer Stromkreise und ...<br />

Tabelle 4.5 Mindestabstand zwischen Anschlussteilen<br />

nichteigensicherer Stromkreise<br />

anderer eigensicherer Stromkreise<br />

geerdeten metallischen Teilen<br />

4.4.2 Schutzniveau „ia“ und „ib“<br />

Die Definition der Schutzniveaus „ia“ und „ib“ lautet (siehe 5.2 und 5.3<br />

DIN IEC 60079-11):<br />

Schutzniveau „ia“: Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in<br />

elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ia“ in keinem der folgenden Fälle in<br />

der Lage sein, eine Zündung zu verursachen:<br />

im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein derjenigen nichtzählbaren Fehler,<br />

die die ungünstigste Bedingung ergeben;<br />

im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein eines zählbaren Fehlers zuzüglich<br />

derjenigen nichtzählbaren Fehler, die die ungünstigste Bedingung ergeben;<br />

im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein von zwei zählbaren Fehlern zuzüglich<br />

derjenigen nichtzählbaren Fehler, die die ungünstigste Bedingung ergeben.<br />

Schutzniveau „ib“: Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in<br />

elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ib“ in keinem der folgenden Fälle in<br />

der Lage sein, eine Zündung zu verursachen:<br />

im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein derjenigen nichtzählbaren Fehler,<br />

die die ungünstigste Bedingung ergeben;<br />

im ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein eines zählbaren Fehlers, zuzüglich<br />

derjenigen nichtzählbaren Fehler, die die ungünstigste Bedingung ergeben.<br />

[2]<br />

In dem Entwurf E DIN IEC 60079-11 (VDE 0170/0171, Teil 7): 2004-12 ist unter<br />

5.4 das Schutzniveau „ic“ wie folgt beschrieben:<br />

„Bei angelegten Spannungen Um und Ui dürfen die eigensicheren Stromkreise in<br />

Achtung<br />

elektrischen Betriebsmitteln des Schutzniveaus „ic“ nicht in der Lage sein, im<br />

ungestörten Betrieb und bei Vorhandensein derjenigen nichtzählbaren Fehler, die<br />

die ungünstigsten Bedingungen ergeben, eine Zündung zu verursachen.“<br />

Es ist also zu vermuten, dass das Schutzniveau „ic“ den Zone 2-Betriebsmitteln<br />

zugeordnet werden wird.<br />

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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

4.4.3 Sicherheitsbarrieren<br />

Sicherheitsbarrieren bilden die Schnittstelle zwischen eigensicheren und nichteigensicheren<br />

Stromkreisen. Sie übertragen elektrische Signale bidirektional und<br />

begrenzen die elektrische Energie, die aus dem Nicht-Ex-Bereich in den Ex-Bereich<br />

übertragen wird, im Normalbetrieb und im Fehlerfall.<br />

Die Aufgabe der Barriere ist es, in folgenden Fehlerfällen den Strom und die Spannung<br />

im eigensicheren Stromkreis zu begrenzen:<br />

Fall 1: zu hohe Spannung auf der nichteigensicheren Seite<br />

Fall 2: Kurzschluss auf der eigensicheren Seite<br />

Das Funktionsprinzip der Sicherheitsbarriere beruht darauf, dass im Normalbetrieb<br />

die zwischen den Klemmen 7 und 8 angelegte Spannung immer kleiner ist als die<br />

Durchbruchsspannung UZ der Zenerdioden und somit die Zenerdioden gesperrt<br />

sind.<br />

1<br />

Widerstand Sicherung<br />

Ex-Bereich ZD1 ZD2 ZD3<br />

Nicht Ex-Bereich<br />

2<br />

R1<br />

Bild 4.8 Prinzipschaltbild der Zenerbarriere<br />

Im Fehlerfall 1 werden die Zenerdioden leitend, die Sicherung spricht an und<br />

schützt die Zenerdiode vor Überlastung. Eine unzulässig hohe Energieeinspeisung<br />

in den eigensicheren Stromkreis wird somit verhindert. Entsprechend Abschnitt 9.2<br />

der EN 50020 muss die gesamte Sicherheitsbarriere eine einzige Einheit bilden, um<br />

den Austausch von den Bauteilen, von denen die Sicherheit abhängt, zu verhindern.<br />

Da zu diesen Bauteilen auch die Schmelzsicherung gehört, führt der<br />

Fehlerfall 1 zu einem irreparablen Fehler.<br />

Bild 4.9 Zenerbarriere mit auswechselbarer Vorsicherung<br />

Das Hinzufügen einer auswechselbaren Vorsicherung vor die integrierte Sicherung<br />

schützt vor Zerstörung bei eventuellen Fehlern während der Inbetriebnahme der<br />

Anlage. Es ist immer sichergestellt, dass die äußere Sicherung vor der inneren nicht<br />

zugänglichen Sicherung anspricht. Dazu sind speziell auf die Barriere abgestimmte<br />

Sicherungstypen zu verwenden.<br />

8<br />

7<br />

85


86<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

Im Fehlerfall 2 spricht die Sicherung an oder es wird der Strom auf<br />

Ik = Uz/R1 begrenzt.<br />

Unterschieden werden Sicherheitsbarrieren ohne und mit galvanischer Trennung.<br />

Für die Trennung zwischen eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen<br />

können Sicherheitsbarrieren ohne galvanische Trennung eingesetzt werden, diese<br />

Bausteine werden üblicherweise Zenerbarriere genannt.<br />

Ventil<br />

Leitung<br />

EEx ia<br />

Zenerbarrieren<br />

Widerstand<br />

x3<br />

Sicherung<br />

+ ~<br />

- ~<br />

230 V AC<br />

Bild 4.10 Stromkreis eines Ventilsteuerkreises mit Netzversorgung, Zenerbarriere und eigensicherem<br />

Ventilsteuerstromkreis.<br />

Es dürfen auf der nichteigensicheren Seite der Sicherheitsbarriere nur solche<br />

Betriebsmittel angeschlossen werden, deren maximale Spannung im Störungsfall<br />

nicht höher ist als der für die Sicherheitsbarriere zulässige Wert (Umax in der Baumusterprüfbescheinigung<br />

und auf dem Typenschild).<br />

Die maximale Spannung im Störfall ist die Netzspannung der angeschlossenen<br />

Betriebsmittel, deshalb sind die Barrieren üblicherweise für 253 V AC ausgelegt.<br />

Da die Zenerbarrieren gepolt betrieben werden, muss man Sicherheitsbarrieren für<br />

positives und negatives Potenzial unterscheiden. Darüber hinaus gibt es auch solche<br />

für wechselndes Potenzial.<br />

1<br />

Widerstand Sicherung<br />

Ex-Bereich<br />

ZD1 ZD2 ZD3<br />

Nicht Ex-Bereich<br />

ZD4 ZD5 ZD6<br />

2<br />

Bild 4.11 Zenerbarriere für wechselnde Polarität<br />

Erhältlich sind auch sogenannte Auswertebarrieren, die nur Strom aus dem Ex-<br />

Bereich zulassen. Dies wird durch die Reihenschaltung von Dioden im Eingangskreis<br />

erreicht.<br />

Da keine galvanische Trennung zwischen eigensicherem und nichteigensicherem<br />

Stromkreis vorhanden ist, können trotz Spannungs- und Strombegrenzung im<br />

Messstromkreis unzulässig hohe Werte (gegen Erde) auftreten. Es werden deshalb<br />

zusätzliche Maßnahmen notwendig, die bei der Installation zu beachten sind (siehe<br />

Installations- oder Errichterbestimmungen). Der in diesem Falle geforderte Potenzialausgleich<br />

schafft eine sichere Erdung und ist zulässig, da er aus Funktionsgründen<br />

erforderlich ist.<br />

8<br />

7<br />

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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

Erweitert man die oben beschriebene Sicherheitsbarriere mit einer galvanischen<br />

Trennung zwischen dem eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreis, so<br />

ergeben sich neben einem geringeren Installationsaufwand weitere Vorteile:<br />

eine betriebsmäßige Erdverbindung eigensicherer Betriebsmittel im Feld ist erlaubt,<br />

da bei Erdung an nur einem Punkt kein Ausgleichsstrom fließen kann;<br />

messtechnisch keine Fehler durch Erdpotenziale;<br />

eigensicherer Stromkreis und Auswertestromkreis dürfen auf unterschiedlichem<br />

Potenzial liegen;<br />

keine die Funktion störenden Längswiderstände.<br />

Gemäß Abschnitt 12.3 der EN 60079-14 sind für Anlagen in der Zone 0 zugehörige<br />

Betriebsmittel mit galvanischer Trennung zwischen eigensicheren und nichteigensicheren<br />

Stromkreisen zu bevorzugen.<br />

Die galvanische Trennung durch den Übertrager muss den Baubestimmungen der<br />

EN 50020 entsprechen, d. h. Kriech-Luftstrecken, Spannungsfestigkeit 2500 V usw.<br />

müssen eingehalten werden.<br />

Diese Forderungen sichern die galvanische Trennung auch im Fehlerfall, wenn<br />

z. B. die volle Netzspannung am Übertrager anliegt.<br />

Bild 4.12 Trennschaltverstärker (Aufbaugehäuse)<br />

4.4.4 Einfache elektrische Betriebsmittel<br />

Gemäß 5.4 der DIN EN 50020 sind als einfache elektrische Betriebsmittel zu<br />

betrachten:<br />

Passive Bauelemente, z. B. Schalter, Verteilerkästen, Widerstände und einfache<br />

Halbleiterbauelemente.<br />

Energiespeicher mit genau festgelegten Kennwerten, beispielsweise Kondensatoren<br />

oder Spulen, deren Werte bei der Bestimmung der Gesamtsicherheit des<br />

Systems berücksichtigt werden müssen.<br />

Energiequellen, beispielsweise Thermoelemente und Fotozellen, die nicht mehr<br />

als 1,5 V, 100 mA und 25 mW erzeugen. Alle in diesen Energiequellen vorhandenen<br />

Spulen und Kondensatoren müssen wie unter b) betrachtet werden.<br />

Einfache elektrische Betriebsmittel müssen allen zutreffenden Anforderungen dieser<br />

Norm entsprechen, sie werden jedoch nicht als potenzielle Zündquelle angesehen,<br />

die eine Explosion verursachen könnte, und brauchen nicht nach Abschnitt 12<br />

der EN 50020 gekennzeichnet zu werden. [2]<br />

87


88<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

4.4.5 Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise, Zündgrenzkurven<br />

Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise<br />

Die Zündschutzart Eigensicherheit beruht auf der Begrenzung der Energie im<br />

eigensicheren Stromkreis, d. h. auf einer Begrenzung<br />

des Kurzschlussstromes, der Leerlaufspannung und der Leistung<br />

der Gesamtinduktivität des Stromkreises in Abhängigkeit des Kurzschlussstromes<br />

der Gesamtkapazität des Stromkreises in Abhängigkeit der Leerlaufspannung<br />

Die elektrischen Grenzwerte dieser Stromkreise einschließlich der Leitungswerte<br />

sind immer in den Baumusterprüfbescheinigungen und auf den Betriebsmitteln<br />

anzugeben.<br />

Um die Eigensicherheit eines Stromkreises nachweisen zu können, sind folgende<br />

Grenzwerte wichtig [2]:<br />

Zugehöriges elektrisches Betriebsmittel:<br />

Uo , Io , Po Lo (maximale anschließbare Induktivität)<br />

Co (maximale anschließbare Kapazität)<br />

Eigensicheres elektrisches Betriebsmittel:<br />

Ui, Ii, Pi Li (maximale innere Induktivität)<br />

Ci (maximale innere Kapazität)<br />

Zündgrenzkurven [2]<br />

Die elektrischen Grenzwerte eigensicherer Stormkreise werden von den autorisierten<br />

Prüfstellen ermittelt. Hierzu werden die Zündgrenzkurven herangezogen, die in<br />

der EN 50020 in Bild A1 bis A6 abgebildet sind. Diese Zündgrenzkurven stellen folgende<br />

Zusammenhänge dar:<br />

Ohmscher Stromkreis Io = f (Uo )<br />

Induktiver Stromkreis Lo = f (Io) Kapazitiver Stromkreis Co = f (Uo )<br />

Die Zündgrenzkurven veranschaulichen für den ohmschen und induktiven Stromkreis<br />

die höheren Zündenergien für die Explosionsgruppe I und die niedrigsten Zündenergien<br />

für die Gruppe IIC.<br />

Die Zündkurven enthalten nicht den gemäß EN 50020 Abschnitt 5 geforderten<br />

Sicherheitsfaktor 1,5 für die Schutzniveaus ia und ib. In den Tabellen der EN 50020,<br />

die die Zündgrenzkurven in tabellarischer Form enthalten, ist der Sicherheitsfaktor<br />

eingearbeitet. In der Angabe der elektrischen Grenzwerte in den Bescheinigungsdokumenten<br />

und auf den Betriebsmitteln ist dieser Sicherheitsfaktor berücksichtigt.<br />

Bei der Betrachtung von Energiespeichern im eigensicheren Stromkreis ist darauf<br />

hinzuweisen, dass die Zündgrenzkurven das Zündverhalten nur rein induktiver oder<br />

rein kapazitiver Stromkreise widerspiegeln (siehe Ersatzschaltbild in der Darstellung<br />

der jeweiligen Zündgrenzkurve). Auf diese Problematik wird beim Nachweis<br />

der Eigensicherheit genauer eingegangen.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

Achtung<br />

Im normativen Anhang zur EN 50020 wird für den eigensicheren Stromkreis die<br />

Erfüllung dreier grundsätzlicher Kriterien gefordert:<br />

Der Stromkreis muss von anderen Stromkreisen ausreichend getrennt sein.<br />

Die Temperaturklasseneinteilung von eigensicheren elektrischen Betriebsmitteln<br />

muss nach EN 50020 Abschnitt 6.2 und EN 50014, Abschnitt 5 durchgeführt<br />

werden, um sicherzustellen, dass keine Zündung durch heiße Oberflächen verursacht<br />

wird. Die Temperaturklasseneinteilung gilt nicht für zugehörige Betriebsmittel.<br />

Es darf keine Funkenzündung entstehen, wenn der Stromkreis für die vorgesehene<br />

Kategorie (siehe Abschnitt 5) und die Einteilung der elektrischen Betriebsmittel<br />

in Gruppen (siehe Abschnitt 4) nach Abschnitt 10 geprüft wird.<br />

Das Kriterium a) darf durch angemessene Kriech- und Luftstrecken sowie durch<br />

Verwendung von Bauteilen, z. B. von Transformatoren oder Strombegrenzungswiderständen,<br />

nach Abschnitt 8 (Nichtstöranfällige Bauteile, nichtstöranfällige Baugruppen<br />

und nichtstöranfällige Verbindungen) erfüllt werden.<br />

Das Kriterium b) darf dadurch erfüllt werden, dass die maximale Oberflächentemperatur<br />

von Bauteilen aufgrund der Kenntnis ihres thermischen Verhaltens und der<br />

maximalen Leistung eingeschätzt wird, denen sie unter den entsprechenden Fehlerbedingungen<br />

ausgesetzt sein können.<br />

Das Kriterium c) darf durch theoretische Begutachtung erfüllt werden. Es sind<br />

Informationen im Hinblick auf Spannung, Strom und Stromkreisparameter, wie<br />

z. B. Kapazität und Induktivität an den Zündgrenzen notwendig. Der Stromkreis<br />

kann damit in Hinblick auf Funkenzündung als eigensicher beurteilt werden. [2]<br />

Dem Errichter oder Betreiber der Anlage obliegt es, den Nachweis der Eigensicherheit<br />

zu führen. Dieser Nachweis ist zwingender Bestandteil des Explosionsschutzdokumentes.<br />

89


90<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel in der Zündschutzart „Eigensicherheit“<br />

Bild 4.13 Züngrenzkurven ohmscher und kapazitiver Stromkreise<br />

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Übersicht zu den Zündschutzarten für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Quellenverzeichnis<br />

4.5 Quellenverzeichnis<br />

Hinweis<br />

Die Definition der Zündschutzart wurde aus der jeweiligen Europanorm<br />

DIN EN 500** entnommen, ohne die Quelle detailliert anzugeben.<br />

[1] Dipl.-Ing. Erich Lienenklaus Vortrag „Einführung in den elektrischen Explosionsschutz“<br />

Haus der Technik 2002<br />

[2] DIN EN 50020: 2002 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche<br />

Eigensicherheit „i“<br />

[3] Dipl.-Ing. (HF) Wolfgang Gohm Explosionsschutz in der MSR- Technik, Leitfaden<br />

für den Praktiker<br />

[4] Dr.-Ing. Thorsten Arnhold: Normenarbeit zum Thema Explosionsschutz elektrischer<br />

Betriebsmittel<br />

[5] Dr.-Ing. Thorsten Arnhold: Explosionsgeschützte Schaltgeräte und Schaltanlagen,<br />

atp 48 (2006) Heft 5<br />

91


92<br />

Installationsvorschriften<br />

Vorbemerkungen<br />

5 Installationsvorschriften<br />

5.1 Vorbemerkungen<br />

gemäß DIN EN 60079-14 (VDE 0165-1) und IEC 61241-14 (VDE 0165-2)<br />

Bei der Installation von elektrischen Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sind neben den allgemeinen Bestimmungen aus der DIN VDE 0100,<br />

DIN VDE 0101, DIN VDE 0106, DIN VDE 0800 usw. weitergehende Vorschriften zu<br />

beachten.<br />

Für explosionsgefährdete Bereiche im Bergbau unter Tage (Explosionsgruppe I)<br />

gelten zusätzlich die DIN VDE 0118 sowie die Bergverordnungen. Auf die Besonderheiten,<br />

die bei der Installation in diesen Bereichen zu beachten sind, soll an dieser<br />

Stelle jedoch nicht weiter eingegangen werden.<br />

Allgemein gilt für Installationen in allen anderen explosionsgefährdeten Bereichen<br />

die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) vom 27.09.2002. Im Anhang 4 der<br />

Betriebssicherheitsverordnung werden die Kriterien für die Auswahl der Betriebsmittel<br />

angegeben.<br />

Konkrete Angaben zur Installation elektrischer Anlagen in explosionsfähigen Gasatmosphären<br />

enthält die DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) „Elektrische Betriebsmittel<br />

für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische Anlagen in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)“.<br />

Sind staubexplosionsgefährdete Bereiche vorhanden, müssen die Anforderungen<br />

aus der DIN EN 61241-14 (VDE 0165-2) „Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung<br />

in Bereichen mit brennbarem Staub“ – Teil 14: Auswahl und Errichten beachtet<br />

werden. Diese Norm ist seit 01.06.2005 gültig, ersetzt teilweise alte Normen,<br />

z. B. die DIN EN 50281-1-2, die bis zum 01.09.2007 zurückzuziehen sind.<br />

Nachfolgend sollen die wichtigsten Anforderungen für die Installation in gas- und<br />

staubexplosionsgefährdeten Bereichen aufgezeigt werden. Ein Anspruch auf Vollständigkeit<br />

wird nicht erhoben. Aufgrund der besonderen Gefährdung bei der Installation<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen hat sich der Planer, Installateur,<br />

Betreiber oder Prüfer von elektrischen Anlagen in diesen Bereichen ausreichend<br />

mit den geltenden Normen zu beschäftigen.<br />

Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur von fachlich geeignetem<br />

Personal durchgeführt werden. Dieses gilt natürlich vor allem und in besonderem<br />

Maße auch für das Errichten von Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen. Bei<br />

der Installation von elektrischen Anlagen sind neben den allgemeinen Anforderungen<br />

(Gesellenbrief) für die dort tätig werdende Elektrofachkraft keine weiteren Qualifikationsnachweise<br />

erforderlich. Die Elektrofachkraft, die elektrische Anlagen in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen errichtet, hat jedoch die Verpflichtung, sich über<br />

die besonderen Bestimmungen für die Installation in diesen Bereichen zu informieren,<br />

da er letztendlich immer für eine nicht ordnungsgemäße Ausführung seiner<br />

Arbeiten verantwortlich gemacht werden kann.<br />

Genauso wie sich ein Errichter von elektrischen Anlagen z. B. in Krankenhäusern,<br />

Verkaufsstätten, Versammlungsstätten etc. über die dort zu berücksichtigenden<br />

Besonderheiten informieren muss, hat auch der Errichter von elektrischen Anlagen<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen die Verpflichtung, die dort geltenden zusätzlichen<br />

Anforderungen in der jeweils aktuellen Fassung zu kennen und zu beachten.<br />

Auf die zusätzlichen Anforderungen für die Installation Zündschutzart „i“ -Eigensicherheit<br />

(Abschnitt 12 der DIN EN 60079-14) wird an anderer Stelle näher eingegangen.<br />

Seit Januar 2006 liegt der Entwurf der DIN IEC 60079-14 (VDE 0165-1) vor, der<br />

gegenüber der derzeit gültigen Norm umfangreich überarbeitet wurde und neue<br />

Gesichtspunkte einbringt. Die in diesem Entwurf definierten Betriebsmittelschutzgrade<br />

(EPL) sind bereits Inhalt gültiger Normen über elektrische und nicht-elektrische<br />

Betriebsmittel. Der Verfasser dieses Handbuches betrachtet diesen<br />

Normenentwurf im weitesten Sinne als Stand der Technik und wird aus diesem<br />

Grunde auf diese Norm eingehen.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Allgemeine Anforderungen<br />

5.2 Allgemeine Anforderungen<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen sollte die Installation elektrischer Betriebsmittel<br />

auf das Allernotwendigste beschränkt werden. Da jedes elektrische Betriebsmittel,<br />

auch wenn es explosionsgeschützt ausgeführt ist, unter besonderen Umständen<br />

(z. B. bei mechanischer Beschädigung) zu einer Zündquelle werden kann, sollten<br />

elektrische Betriebsmittel, wo immer es möglich ist, außerhalb des explosionsgefährdeten<br />

Bereiches installiert werden.<br />

Wenn die Installation elektrischer Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

jedoch nicht vermeidbar ist, sollten sie nach Möglichkeit in dem am wenigsten<br />

gefährdeten Bereich angeordnet werden.<br />

Für die richtige Auswahl und die ordnungsgemäße Installation der Betriebsmittel<br />

müssen folgende Informationen vorliegen:<br />

Dokumente zur Zoneneinteilung;<br />

Für gasexplosionsgefährdete Bereiche: Zündtemperatur und Explosionsgruppe<br />

des Gas-/Luft-Gemisches;<br />

Für staubexplosionsgefährdete Bereiche: Zündtemperatur des Staub-/Luft-Gemisches<br />

und Glimmtemperatur des abgelagerten Staubes;<br />

Anweisung für die Errichtung und den Anschluss der Betriebsmittel (soweit erforderlich);<br />

Dokumente für elektrische Betriebsmittel mit besonderen Bedingungen, z. B. Betriebsmittel<br />

mit Bescheinigungsnummern, die den Zusatz „X“ haben;<br />

Systembeschreibung für das eigensichere System (Nachweis der Eigensicherheit);<br />

Herstellererklärungen/Erklärungen von dafür qualifizierten Personen (bzw. befähigten<br />

Personen).<br />

Bei der Installation in explosionsgefährdeten Bereichen sind ferner Informationen<br />

bezüglich eventuell vorhandener mechanischer, thermischer und chemischer Einflüsse,<br />

über besondere Beanspruchungen infolge von Wasser und Fremdkörpern<br />

sowie vor allem der Umgebungstemperatur erforderlich. Dieses gilt sowohl für gasexplosionsgefährdete<br />

als auch für staubexplosionsgefährdete Bereiche.<br />

Die hier aufgeführten Unterlagen und Informationen sind für eine ordnungsgemäße<br />

Installation als zwingend erforderlich anzusehen. Sie müssen bereits bei der Planung<br />

der Anlagen festgelegt und berücksichtigt werden und können dann Teil des<br />

gemäß der Betriebssicherheitsverordnung zu erstellenden Explosionsschutzdokumentes<br />

werden.<br />

Unter Abschnitt 4.6 der IEC 61241-14 ist der empfohlene Inhalt eines Nachweisdossiers<br />

aufgelistet, das alle erforderlichen aktuellen Angaben zur Anlagendokumentation<br />

benennt und sich fast wie das Inhaltsverzeichnis eines<br />

Explosionsschutzdokumentes liest.<br />

5.3 Allgemeines zur Auswahl elektrischer Betriebsmittel<br />

Seit dem 1. Juli 2003 dürfen gemäß der ExVO (Explosionsschutzverordnung -<br />

11.GSGV) nur noch Geräte, Schutzsysteme und Komponenten zur Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen in Verkehr gebracht werden, die der<br />

Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom<br />

23. März 1994 (AT<strong>EX</strong> 95) entsprechen.<br />

Auch in der Betriebssicherheitsverordnung wird für Arbeitsmittel zur Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen, die den Beschäftigten ab dem 1. Juli 2003 erstmalig<br />

bereitgestellt werden, gefordert, dass sie der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen müssen.<br />

Zu den Arbeitsmitteln sind auch elektrische Betriebsmittel zu zählen.<br />

Im Anhang 4 Abschnitt B der Betriebssicherheitsverordnung ist eindeutig definiert,<br />

welcher Kategorie die Betriebsmittel in den jeweiligen Zonen entsprechen müssen.<br />

Gemäß der ExVO, § 7 durften bis zum 30. Juni 2003 die Geräte und Schutzsysteme,<br />

die dem bisherigen Recht (genauer: dem am 24.03.1994 geltenden Recht)<br />

entsprechen, in Verkehr gebracht werden. Diese Betriebsmittel dürfen auch nach<br />

diesem Datum weiterbetrieben werden.<br />

93


94<br />

Installationsvorschriften<br />

Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Nicht unerwähnt bleiben soll an dieser Stelle, dass die ExVO für alle technischen<br />

Arbeitsmittel zur gewerblichen und privaten Verwendung (also auch für nichtelektrische<br />

Geräte) gilt. Sie gilt für Geräte jedoch nur, wenn diese als Ganzes oder in Teilen<br />

in einer explosionsfähigen Atmosphäre genutzt werden und wenn sie selbst<br />

Zündquelle sein können.<br />

Auch die Betriebssicherheitsverordnung beschränkt sich nicht nur auf elektrische<br />

Betriebsmittel bzw. elektrische Anlagen, wie dies die bis zum 31.12.2002 gültige<br />

ElexV tat.<br />

Explosionsgruppen<br />

Zur Auswahl der explosionsgeschützten elektrischen Betriebsmittel werden<br />

zunächst zwei Gruppen von Betriebsmitteln unterschieden:<br />

Gruppe I: Elektrische Betriebsmittel für schlagwettergeschützte Grubenbaue<br />

(Methan)<br />

Gruppe II: Elektrische Betriebsmittel für alle übrigen explosionsgefährdeten<br />

Bereiche<br />

Auf die Explosionsgruppe I soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden. In<br />

der Explosionsgruppe II wird eine Unterteilung in gasexplosionsgefährdete und in<br />

staubexplosionsgefährdete Bereiche vorgenommen.<br />

5.4 Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

5.4.1 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 0<br />

In der Zone 0 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die potentielle<br />

Zündquellen sind oder enthalten, sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />

Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie folgt<br />

gekennzeichnet sind:<br />

¬ II 1 G<br />

Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 0, die<br />

nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />

Der Explosionsschutz für elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 0<br />

wird im allgemeinen durch die Zündschutzart Eigensicherheit „EEx ia“ sichergestellt.<br />

Daneben ist jedoch auch die Anwendung der speziellen Vergusskapselung<br />

(Zündschutzart „ma“) von zwei unabhängigen apparativen Schutzmaßnahmen<br />

(zwei voneinander unabhängige Zündschutzarten) oder einer Zündschutzart mit<br />

einem Trennelement möglich (siehe auch DIN EN 50284).<br />

Auf den elektrischen Betriebsmitteln müssen neben der Baumusterprüfbescheinigungsnummer<br />

einer Benannten Stelle (Notified Body) und der Zündschutzart auch<br />

die Explosionsgruppe und die Temperaturklasse angegeben sein.<br />

Ein „X“ hinter der Bescheinigungsnummer weist auf „Besondere Bedingungen“ hin,<br />

die bei der Installation der Betriebsmittel zu beachten sind. Diese Bedingungen sind<br />

in der Prüfbescheinigung und in der Betriebsanleitung beschrieben.<br />

5.4.2 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 1<br />

In der Zone 1 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die potenzielle<br />

Zündquellen sind oder enthalten, sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />

Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie folgt<br />

gekennzeichnet sind:<br />

¬ II 2 G<br />

Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 1, die<br />

nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />

Daneben dürfen auch die für die Zone 0 zugelassenen Betriebsmittel in der Zone 1<br />

eingesetzt werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Für die elektrischen Betriebsmittel in der Zone 1 wird der Explosionsschutz durch<br />

eine oder mehrere der folgenden Zündschutzarten sichergestellt:<br />

Ölkapselung Kennzeichnung: EEx o<br />

Baunorm: DIN EN 50015<br />

Überdruckkapselung Kennzeichnung: EEx px, py, pz<br />

Baunorm: DIN EN 50016 bzw. DIN EN 60079-2<br />

Sandkapselung Kennzeichnung: EEx q<br />

Baunorm: DIN EN 50017<br />

Druckfeste Kapselung Kennzeichnung: EEx d bzw. Ex d<br />

Baunorm: DIN EN 50018 bzw. DIN EN 60079-1<br />

Erhöhte Sicherheit Kennzeichnung: EEx e bzw. Ex e<br />

Baunorm: DIN EN 50019 bzw. DIN EN 60079-7<br />

Eigensicherheit Kennzeichnung: EEx ia oder EEx ib<br />

Baunorm: DIN EN 50020<br />

Vergusskapselung Kennzeichnung: EEx m bzw. Ex ma oder Ex mb<br />

Baunorm: DIN EN 50028 bzw. DIN EN 60079-18<br />

Die angegebenen Baunormen für elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche sind neben der DIN EN 50014 bzw. DIN EN 60079-0, in der die<br />

allgemeinen Anforderungen beschrieben sind, anzuwenden.<br />

Zusätzlich zu diesen Zündschutzarten gibt es für Betriebsmittel, die sich keiner der<br />

oben angegebenen Schutzarten zuordnen lassen, die Zündschutzart „Sonderschutz“<br />

mit der Kennzeichnung „Ex s“.<br />

Auf den elektrischen Betriebsmitteln müssen neben der Baumusterprüfbescheinigungsnummer<br />

einer Benannten Stelle (Notified Body) und der Zündschutzart auch<br />

die Explosionsgruppe und die Temperaturklasse angegeben sein.<br />

Ein „X“ hinter der Bescheinigungsnummer weist auf „Besondere Bedingungen“ hin,<br />

die bei der Installation der Betriebsmittel zu beachten sind. Diese Bedingungen sind<br />

in der Prüfbescheinigung und in der Betriebsanleitung beschrieben.<br />

5.4.3 Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 2<br />

In der Zone 2 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die potenzielle<br />

Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />

Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie folgt<br />

gekennzeichnet sind:<br />

¬ II 3 G<br />

Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 2, die<br />

nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />

Daneben dürfen auch die für die Zonen 0 und 1 zugelassenen Betriebsmittel in der<br />

Zone 2 eingesetzt werden.<br />

Für elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 2 gilt gemäß<br />

DIN EN 60079-14 (VDE 0165 Teil 1) Abschnitt 5.2.3 ferner, dass sie nur eingesetzt<br />

werden dürfen, wenn sie<br />

speziell für die Zone 2 konstruiert sind (z. B. Zündschutzart „n“ nach<br />

DIN EN 50021), oder<br />

durch eine dafür geeignete Person für die Eignung in der Zone 2 beurteilt worden<br />

sind. Die Anforderungen an diese Person und an die Prüfung sind in<br />

DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1) beschrieben.<br />

Auf den elektrischen Betriebsmitteln müssen die Explosionsgruppe, die Temperaturklasse<br />

und wenn die Zündschutzart „n“ angewendet wurde, auch die speziell<br />

angewandte Zündschutzart (nA, nC, nL, nR oder nZ) angegeben sein.<br />

Ein „X“ hinter der Bescheinigungsnummer (sofern vorhanden) oder hinter der Kennzeichnung<br />

der Zündschutzart weist auf „Besondere Bedingungen“ hin, die bei der<br />

Installation der Betriebsmittel zu beachten sind. Diese Bedingungen sind in der<br />

Prüfbescheinigung (sofern vorhanden) und in der Betriebsanleitung beschrieben.<br />

95


96<br />

Installationsvorschriften<br />

Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

5.4.4 Sonderanfertigungen gemäß ExVO, §4 Absatz 5<br />

Wenn es aus bestimmten Gründen nicht möglich ist, die in der EG-Richtlinie 94/9/<br />

EG (AT<strong>EX</strong> 95) beschriebenen Verfahren zum Inverkehrbringen eines Gerätes oder<br />

eines Schutzsystems zu durchlaufen, eröffnet der Absatz 5 des §4 der Explosionsschutzverordnung<br />

eine Möglichkeit, diese Geräte oder Schutzsysteme doch in Verkehr<br />

zu bringen.<br />

Dieses kommt für Geräte, Schutzsysteme oder Vorrichtungen in Betracht, die z. B.<br />

im Bereich Forschung und Entwicklung eingesetzt werden. Auch wenn es sich um<br />

Prototypen handelt, kann es für einen Hersteller unter Umständen nicht wirtschaftlich<br />

sein, ein Konformitätsbewertungsverfahren entsprechend der AT<strong>EX</strong> 95 durchzuführen.<br />

Ferner sind z. B. viele elektrische Betriebsmittel der Zündschutzart Überdruckkapselung<br />

„EEx p“ nur beim Betreiber vor Ort als Sonderanfertigung prüfbar, da oftmals<br />

bei diesen Geräten das Gesamtsystem aus Gehäuse, Rohrleitungen für Zu- und<br />

Abluft usw. nicht transportierbar ist und deshalb im Labor nicht geprüft werden<br />

kann.<br />

Der Einsatz einer Sonderanfertigung muss bei der zuständigen Behörde (i. d. R.<br />

dem staatlichen Amt für Arbeitsschutz – StAfA) beantragt werden.<br />

Das Verfahren ist ansonsten noch relativ ungeregelt. Klar ist, dass auf jeden Fall<br />

eine solche Sonderanfertigung den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen<br />

des Anhangs II der AT<strong>EX</strong> 95 entsprechen muss.<br />

Nach altem Recht (§ 5 ElexV) durften Sonderanfertigungen in Verkehr gebracht<br />

werden, wenn ein gemäß §14 Gerätesicherheitsgesetz anerkannter Sachverständiger<br />

eine entsprechende Prüfbescheinigung erstellt hatte. Nicht zuletzt deshalb wird<br />

die zuständige Behörde auch für Sonderanfertigungen gemäß der ExVO eine Stellungnahme<br />

einer kompetenten Stelle verlangen.<br />

Sofern es sich dabei nicht um oben angegebene Sachverständige gemäß Gerätesicherheitsgesetz<br />

handelt, die es aufgrund von Übergangsregelungen nur noch bis<br />

zum 31.12.2007 geben wird, werden die Behörden vermutlich eine Stellungnahme<br />

einer zugelassenen Überwachungsstelle (ZÜS) gemäß Betriebssicherheitsverordnung<br />

verlangen.<br />

Diese Vermutung liegt nahe, da auch in Bezug auf andere Prüfungen die zugelassene<br />

Überwachungsstelle den gemäß §14 GSG anerkannten Sachverständigen<br />

ablöst.<br />

5.4.5 Explosionsgruppen<br />

Für elektrische Betriebsmittel der Gruppe II erfolgt bei explosionsfähigen Gas-/Luft-<br />

Gemischen eine weitere Unterteilung:<br />

Die Zündfähigkeit und das Zünddurchschlagverhalten eines explosionsfähigen<br />

Gemisches sind stofftypische Eigenschaften. Man unterteilt die Gase und Dämpfe<br />

in Explosionsgruppen. Kriterien für die Unterteilung sind die Grenzspaltweite und<br />

der Mindestzündstrom.<br />

Grenzspaltweite (MESG-Maximum Experimental Safe Gap) und Mindestzündstrom<br />

(MIC-Minimum Ignition Current) werden für verschiedene Gase unter genau definierten<br />

Versuchsbedingungen ermittelt.<br />

Eine Übersicht über die Explosionsgruppen mit Beispielen von Gasen und Dämpfen<br />

zeigt folgende Aufstellung:<br />

Explosionsgruppe IIA Aceton, Ethan, Ethylacetat, Ammoniak, Benzol (rein), Essigsäure, Essigsäureanhydrid,<br />

Toluol, i-Amylacetat, n-Butan, n-Butylalkohol, Benzine, n-Hexan, Dieselkraftstoff,<br />

Acetaldehyd, Phenol<br />

Explosionsgruppe IIB Ethylether, Ethylen, Ethylenoxid, Ethylalkohol, Schwefelwasserstoff, Stadtgas<br />

(Leuchtgas)<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Auswahl von Betriebsmitteln für gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

Explosionsgruppe IIC Acetylen, Schwefelkohlenstoff, Wasserstoff<br />

Die Gefährlichkeit der Gase nimmt von Explosionsgruppe IIA nach IIC zu. Entsprechend<br />

steigen die Anforderungen an elektrische Betriebsmittel für diese Explosionsgruppen.<br />

Daher muss auf den elektrischen Betriebsmitteln, wenn der<br />

Explosionsschutz von der Grenzspaltweite (Zündschutzart EEx d) oder dem Mindestzündstrom<br />

(Zündschutzart EEx i) abhängt, angegeben werden, für welche<br />

Explosionsgruppe sie ausgelegt sind.<br />

Elektrische Betriebsmittel, die für IIC zugelassen sind, dürfen auch für alle anderen<br />

Explosionsgruppen, Betriebsmittel für IIB auch für Explosionsgruppe IIA verwendet<br />

werden.<br />

5.4.6 Temperaturklassen<br />

Die Zündtemperatur eines brennbaren Gases oder einer brennbaren Flüssigkeit ist<br />

die niedrigste Temperatur, bei der das zündwilligste Gemisch unter den nach<br />

DIN 51794 festgelegten Bedingungen gerade noch zur Explosion gebracht wird.<br />

Sie ermöglicht es, brennbare Gase und Dämpfe nach ihrer Entzündbarkeit in Temperaturklassen<br />

einzuteilen. Die maximale Oberflächentemperatur eines elektrischen<br />

Betriebsmittels muss stets kleiner sein als die Zündtemperatur des Gas- bzw.<br />

Dampf-/Luft-Gemisches, in dem es eingesetzt wird.<br />

Selbstverständlich sind Betriebsmittel, die einer höheren Temperaturklasse entsprechen<br />

(z. B. T5) auch für Anwendungen zulässig, bei denen eine niedrigere<br />

Temperaturklasse gefordert ist (z. B. T2 oder T3).<br />

Eine Übersicht über die Temperaturklassen mit Beispielen von Gasen und Dämpfen<br />

zeigt folgende Aufstellung:<br />

Temperaturklasse T1 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 450 °C<br />

Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 450 °C<br />

Beispiele: Aceton, Ethan, Ethylacetat, Ammoniak, Benzol (rein), Essigsäure, Toluol,<br />

Phenol, Stadtgas (Leuchtgas), Wasserstoff<br />

Temperaturklasse T2 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 300 °C<br />

Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 300 °C<br />

Beispiele: Essigsäureanhydrid, i-Amylacetat, n-Butylalkohol, n-Butan, Ethylen,<br />

Ethylenoxid, Ethylalkohol, Acetylen<br />

Temperaturklasse T3 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 200 °C<br />

Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 200 °C<br />

Beispiele: Benzine, n-Hexan, Dieselkraftstoff, Schwefelwasserstoff<br />

Temperaturklasse T4 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 135 °C<br />

Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 135 °C<br />

Beispiele: Acetaldehyd, Ethylether<br />

Temperaturklasse T5 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 100 °C<br />

Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 100 °C<br />

Beispiele: keine<br />

Temperaturklasse T6 höchstzulässige Oberflächentemperatur der Betriebsmittel: 85 °C<br />

Zündtemperaturen der brennbaren Stoffe: > 85 °C<br />

Beispiele: Schwefelkohlenstoff<br />

Zu den Kenndaten weiterer Stoffe siehe: „Sicherheitstechnische Kennzahlen brennbarer<br />

Gase und Dämpfe“; Nabert, K.; Schön, G.; 2. erw. Aufl. 1963 und „5. Nachtrag<br />

zum Tabellenwerk“ von Nabert, K. und Schön, G. (Stand 1980); Schön, G.; Redeker,<br />

T.; Deutscher Eichverlag GmbH, Braunschweig<br />

97


98<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

5.5 Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

5.5.1 Schutzmaßnahmen<br />

Schutzmaßnahmen gegen das direkte Berühren spannungsführender Teile gleich<br />

welcher Spannungshöhe (also auch bei SELV-Schutzkleinspannung und PELV-<br />

Funktionskleinspannung) sind immer erforderlich. Ausnahmen können nur für Teile<br />

von eigensicheren Stromkreisen gelten.<br />

Zum Schutz bei indirektem Berühren dürfen folgende Schutzmaßnahmen gemäß<br />

DIN VDE 0100, Teil 410 angewandt werden:<br />

Schutz durch Abschaltung im<br />

– TN-S-System (das TN-C-System ist in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

nicht zulässig)<br />

– TT-System (nur mit RCD-Fehlerstrom-Schutzeinrichtung) und im<br />

– IT-System (nur mit Isolationsüberwachungseinrichtung)<br />

SELV-Schutzkleinspannung<br />

PELV-Funktionskleinspannung (mit sicherer Trennung)<br />

Schutztrennung<br />

5.5.2 Potenzialausgleich<br />

5.5.3 Blitzschutz<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen ist zur Vermeidung von zündfähigen Funken<br />

ein Potenzialausgleich erforderlich. In TN-, TT- und IT-Systemen müssen alle Körper<br />

elektrischer Betriebsmittel und alle fremden leitfähigen Teile an das Potenzialausgleichssystem<br />

angeschlossen werden.<br />

Die Verbindungen und Anschlüsse müssen gegen Selbstlockern gesichert werden.<br />

Leitfähige Teile, die nicht zur Konstruktion bzw. Installation der Anlage gehören und<br />

bei denen nicht mit einer Potenzialverschleppung durch Fehlerströme gerechnet<br />

werden muss (z. B. Türzargen, Fensterrahmen) sowie metallische Gehäuse von<br />

eigensicheren Betriebsmitteln (außer wenn es in der Dokumentation der Betriebsmittel<br />

gefordert ist) brauchen nicht in den Potenzialausgleich einbezogen werden.<br />

Der Potenzialausgleich muss den Anforderungen der DIN VDE 0100, Teil 410 und<br />

Teil 540 entsprechen.<br />

Die Auswirkungen von Blitzeinschlägen müssen auf ein ungefährliches Maß<br />

beschränkt werden. Dies schließt neben dem Schutz gegen Einwirkungen durch<br />

„direkte“ Blitzeinschläge auch den Schutz vor gebäudefernen Blitzeinschlägen ein.<br />

Die gebäudefernen Blitzeinschläge können zu Gefährdungen durch Überspannungen<br />

führen.<br />

Da die VDE 0185, Teil 1 und 2 zurückgezogen wurden und es daher zur Zeit keine<br />

Norm für Blitzschutzanlagen gibt, sind bei der Errichtung von Blitzschutzanlagen die<br />

Entwürfe DIN VDE 0185, Teil 1 bis Teil 4 zu beachten. In E DIN VDE 0185, Teil 2<br />

„Risiko-Management bei Blitzeinschlag: Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche<br />

Anlagen“ wird konkret eine Möglichkeit beschrieben, anhand einer Gefahrenabschätzung<br />

die Notwendigkeit von Blitzschutzmaßnahmen zu ermitteln. Für<br />

Schutzmaßnahmen gegen Überspannungen durch gebäudeferne Blitzeinschläge<br />

ist DIN VDE 0100 Teil 443 zu beachten.<br />

Gemäß dieses Teils der DIN VDE 0100 ist eine Risikoanalyse durchzuführen, die<br />

unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Überspannungen<br />

eine Abwägung zwischen Schutz und Folgen beinhaltet.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

5.5.4 Notabschaltung und Freischalten<br />

Für Notfälle müssen außerhalb des explosionsgefährdeten Bereiches an einer oder<br />

mehreren geeigneten Stellen Einrichtungen zur Abschaltung der Versorgung des<br />

explosionsgefährdeten Bereiches vorhanden sein (Not-Aus-Schalter).<br />

Elektrische Betriebsmittel, die zur Vermeidung zusätzlicher Gefahren weiterbetrieben<br />

werden müssen (z. B. Leuchten), dürfen nicht in die Notabschaltung einbezogen<br />

werden, sondern müssen in einem unabhängig abschaltbaren Stromkreis<br />

liegen. Ferner müssen für jeden Stromkreis oder jede Stromkreisgruppe Einrichtungen<br />

zum Freischalten vorgesehen werden, die das Trennen sämtlicher stromführender<br />

Leiter einschließlich des Neutralleiters ermöglichen.<br />

5.5.5 Installation von elektrischen Maschinen<br />

Bei der Installation von elektrischen Maschinen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sind einige Besonderheiten zu beachten.<br />

Allgemein sind elektrische Maschinen neben den schädlichen Auswirkungen von<br />

Erd- und Kurzschlüssen auch gegen Überlast zu schützen. Ausgenommen hiervon<br />

sind nur Maschinen, die den Anlauf- oder Kurzschlussstrom ohne unzulässige<br />

Erwärmung dauernd führen können.<br />

Als Überlast-Schutzeinrichtungen müssen gemäß DIN EN 60079-14 (VDE 0165,<br />

Teil 1), Abschnitt 7 eingesetzt werden:<br />

eine stromabhängige, zeitverzögerte Schutzeinrichtung für die Überwachung aller<br />

drei Phasen, nicht höher eingestellt als auf den Bemessungsstrom der Maschine,<br />

die bei 1,2fachem Einstellstrom innerhalb von 2 h ansprechen muss und<br />

bei 1,05fachem Einstellstrom innerhalb von 2 h noch nicht ansprechen darf, oder<br />

eine Einrichtung zur direkten Temperaturüberwachung durch eingebettete Temperaturfühler,<br />

oder<br />

eine andere gleichwertige Einrichtung.<br />

Auch müssen Vorkehrungen getroffen werden, dass ein Drehstrommotor bei Ausfall<br />

einer Phase nicht weiterbetrieben werden kann.<br />

Die Schutzeinrichtungen müssen so ausgelegt werden, dass eine automatische<br />

Wiedereinschaltung unter Fehlerbedingungen verhindert wird.<br />

Bei elektrischen Maschinen in der Zündschutzart „Erhöhte Sicherheit EEx e“ sind<br />

weitergehende Anforderungen zu beachten. Der Überlastschutz für solche Maschinen<br />

muss so ausgelegt sein, dass nicht nur der Motorstrom überwacht wird, sondern<br />

auch der festgebremste Motor innerhalb der auf dem Leistungsschild<br />

angegebenen Zeit tE abgeschaltet wird.<br />

Dafür muss die Auslösekennlinie der verwendeten Schutzeinrichtung verfügbar<br />

sein. Diese Kennlinie gibt die Auslösezeit als Funktion des ebenfalls auf dem Leistungsschild<br />

des Motors angegebenen Anzugsstromverhältnis I A /I N an. Die anhand<br />

der Auslösekennlinie ermittelte Auslösezeit der Schutzeinrichtung muss kleiner als<br />

die Zeit t E sein.<br />

99


100<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Auslösekennlinie<br />

t in s<br />

40<br />

20<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 9 10<br />

Die Auslösezeiten der Schutzeinrichtungen können von Hersteller zu Hersteller und<br />

bei einem Hersteller zwischen verschiedenen Bauformen sowie zusätzlich bei den<br />

unterschiedlichen Einstellbereichen einer Bauform stark voneinander abweichen.<br />

Zur Verfügung stehen muss deshalb jeweils die spezielle Kennlinie der eingesetzten<br />

Motorschutzeinrichtung.<br />

Zu beachten ist auch noch, dass die Auslösezeiten tE eines Motors für verschiedene<br />

Temperaturklassen unterschiedlich sein können (z. B. T1: tE = 16 s;<br />

T2: tE = 16 s; T3: tE = 15 s; T4: tE = 8 s). Die Grafik zeigt das Temperaturverhalten<br />

von elektrischen Maschinen und macht den Zusammenhang zwischen tE-Zeit und<br />

Temperaturanstieg deutlich.<br />

Wenn Ex e-Motoren mit Einrichtungen zur direkten Temperaturüberwachung (Wicklungstemperaturfühler)<br />

eingesetzt werden sollen, muss dieses in der Motordokumentation<br />

festgelegt und besonders geprüft und bescheinigt sein. Der Typ des<br />

eingebauten Temperaturfühlers oder der zugehörigen Schutzeinrichtung ist auf der<br />

Maschine anzugeben.<br />

Bild 5.2 Erwärmungsverhalten von elektrischen Maschinen<br />

3-phasig<br />

2-phasig<br />

Einstellstrom I<br />

max. ± 20 %<br />

Bild 5.1 Auslösekennlinie eines Motorschutzschalters<br />

ϑ<br />

300<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

ISO F<br />

(dauernd)<br />

t E , T4<br />

0<br />

0 Dauerbetrieb 0<br />

(t/h) t<br />

ISO F<br />

(kurzzeitig)<br />

t E , T3<br />

Der Abschaltpunkt für T2 wird durch ISO F begrenzt. ISO F ist die max. Temperatur<br />

des Isolierlackes. Das heißt, die Abschaltung für T2 erfolgt zwar bei 300 °C, wird<br />

aber durch die maximale Temperatur des Isolierlackes (kurzzeitig 210 °C bzw. dauernd<br />

140 °C) entsprechend begrenzt.<br />

T2<br />

T3<br />

T4<br />

tE , T2<br />

Kurzschluss<br />

(t/s)<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Motoren der Zündschutzart Ex e, die mit veränderlicher Frequenz und Spannung<br />

betrieben werden sollen, müssen hierfür besonders geprüft und bescheinigt sein.<br />

Der Motor muss zusammen mit dem Umrichter und der vorgesehenen Schutzeinrichtung<br />

als Ganzes einer Typprüfung unterzogen worden sein.<br />

Bei elektrischen Maschinen der Zündschutzart „Druckfeste Kapselung: EEx d“ kann<br />

bei Betrieb mit veränderlicher Frequenz und Spannung ebenfalls eine Typprüfung<br />

von Umrichter, Schutzeinrichtung und Maschine durchgeführt worden sein.<br />

Auf eine solche Prüfung kann bei Ex d-Motoren verzichtet werden, wenn eine solche<br />

Maschine mit eingebetteten Temperaturfühlern zur direkten Temperaturüberwachung<br />

ausgerüstet wird. Die Anforderungen an die Schutzeinrichtung zur<br />

Begrenzung der Oberflächentemperatur müssen in der Dokumentation beschrieben<br />

werden. Die Schutzeinrichtung muss den Motor abschalten.<br />

Im praktischen Einsatz zeigt sich, dass bei elektrischen Antrieben in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen, die drehzahlgeregelt betrieben werden sollen, am häufigsten<br />

druckfest gekapselte Motoren eingesetzt werden.<br />

Da bei diesen Motoren, sofern sie eingebettete Temperaturfühler haben und die<br />

Betriebsbedingungen in der Dokumentation angegeben sind, der Einsatzbereich<br />

nicht nur auf zusammengehörig bescheinigte Umrichter beschränkt ist, sind sie vielseitiger<br />

und flexibler einsetzbar.<br />

5.5.6 Elektrische Schutzmaßnahmen für Motoren<br />

Die EN 60079-14 fordert unter Abschnitt 7 „Elektrische Schutzmaßnahmen“ [1]:<br />

Drehende elektrische Maschinen müssen zusätzlich gegen Überlast geschützt werden,<br />

ausgenommen Motoren, die den Anlaufstrom bei Bemessungsspannung und<br />

Bemessungsfrequenz, oder Generatoren, die den Kurzschlussstrom ohne unzulässige<br />

Erwärmung dauernd führen können. Als Überlast-Schutzeinrichtungen müssen<br />

eingesetzt werden:<br />

eine stromabhängige, zeitverzögerte Schutzeinrichtung für die Überwachung aller<br />

drei Phasen, nicht höher eingestellt als auf den Bemessungsstrom der Maschine,<br />

die bei 1,2fachem Einstellstrom innerhalb von 2 h ansprechen muss und<br />

bei 1,05fachem Einstellstrom innerhalb von 2 Stunden noch nicht ansprechen<br />

darf, oder<br />

eine Einrichtung zur direkten Temperaturüberwachung durch eingebettete Temperaturfühler,<br />

oder<br />

eine andere gleichwertige Einrichtung.<br />

Zusätzlich fordert die EN 60079-14 für die Zündschutzart „e“ – Erhöhte Sicherheit<br />

als thermischen Überlastschutz unter Absatz 11.2.1:<br />

Um den Anforderungen des Abschnitts 7 zu entsprechen, müssen stromabhängig<br />

zeitverzögerte Überlastschutzeinrichtungen so ausgelegt sein, dass nicht nur der<br />

Motorstrom überwacht, sondern auch der festgebremste Motor innerhalb der auf<br />

dem Leistungsschild angegebenen Zeit tE abgeschaltet wird. Die Strom/Zeit-Kennlinien,<br />

die die Verzögerungszeit des Überlastrelais oder Überlastauslösers als eine<br />

Funktion des Verhältnisses von Anzugsstrom zu Bemessungsstrom angeben, müssen<br />

beim Betreiber verfügbar sein.<br />

Diese Kennlinien geben die Auslösezeit an, aus dem kalten Zustand bei einer<br />

Umgebungstemperatur von 20 °C und für ein Anzugsstromverhältnis (IA /IN ) von<br />

mindestens 3 bis 8. Die Schutzeinrichtungen müssen die angegebenen Auslösezeiten<br />

mit einer zulässigen Abweichung von 20 % einhalten.<br />

Allgemeine Betrachtung Zwischen Motoren der Zündschutzarten „d“ und „e“ besteht ein wichtiger Unterschied:<br />

Bei Motoren der Zündschutzart „e“ muss sowohl die Temperatur der Ständerwicklung<br />

wie auch im Rotor überwacht werden, eine betriebsmäßige Funkenbildung ist<br />

ausgeschlossen.<br />

101


102<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Bei Motoren der Zündschutzart „d“ muss die äußere Oberflächentemperatur des<br />

Gehäuses unter der Grenztemperatur der Temperaturklasse des umgebenden<br />

Gases gehalten werden, betriebsmäßig ist mit einer Funkenbildung im Gehäuseinneren<br />

zu rechnen [2].<br />

Eine weitere Problematik betrifft Motoren in den Zündschutzarten „d“ und „e“, die<br />

von einem Umrichter mit veränderlicher Frequenz und Spannung gespeist werden.<br />

Unabhängig von den möglichen Zündschutzarten „e“, „d“, „nA“ oder auch „tD“ müssen<br />

elektrische Maschinen demzufolge durch eine der beiden folgenden Überlast-<br />

Schutzeinrichtungen gegen thermische Überlastung geschützt werden:<br />

Motorschutzrelais<br />

TMS<br />

Motorschutzrelais Bei dieser Schutzeinrichtung ist bei allen zur Anwendung gelangenden Zündschutzarten<br />

zu beachten: Die Schutzeinrichtung muss EN 60947 entsprechen und ihre<br />

Funktion muss durch eine benannte Stelle überprüft und gekennzeichnet sein durch<br />

II (2) G D<br />

Schutzeinrichtung TMS als<br />

Alleinschutz<br />

Thermistors PTC DIN 44081/82-145<br />

Relais funktionsgeprüft/function tested ¬ II (2)GD<br />

tA 28 s/20 °C UN IA /IN 5,0<br />

Bild 5.3 Beispiel Kennzeichnung<br />

Dieses Schutzrelais darf sowohl für, aber nicht in Zone 1 oder Zone 21 wirksam<br />

werden.<br />

Die Ansprechzeit tA bezieht sich auf die Prüfung mit festgebremstem Läufer. Sie ist<br />

bei Bemessungsspannung UN bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C und beim<br />

angegebenen relativen Anzugsstrom zu erwarten. Sie ist ein Maß für die thermische<br />

Ankoppelung zwischen Fühler und Kupfer.<br />

Der Motorschutz muss auch bei Ausfall eines Außenleiters („Zweileiterbetrieb“)<br />

sichergestellt sein, z. B. durch Verwendung von Auslösern mit Phasenausfallempfindlichkeit.<br />

Bei polumschaltbaren Motoren sind für jede Drehzahlstufe getrennte, gegenseitig<br />

verriegelte Auslöser vorzusehen.<br />

Bei Y-∆-Anlauf sind die Auslöser mit den Wicklungssträngen in Reihe zu schalten<br />

und auf den Strangstrom (1/1,73 = 0,58facher Motorbemessungsstrom) einzustellen.<br />

Dadurch ist der Motor geschützt, wenn nicht von Stern auf Dreieck<br />

weitergeschaltet wird (siehe auch EN 60079-14 Abschnitt 11.2.1).<br />

Da der Temperaturfühler im Wickelkopf eingebettet wird, ist er nur für die Kupfertemperatur<br />

und für die direkt wärmeleitend verbundene Oberflächentemperatur des<br />

Ständergehäuses, nicht aber für die Rotortemperatur repräsentativ.<br />

Der Thermistor-Temperaturfühler muss elektrisch isoliert in der Wicklung eingebaut<br />

werden, was die thermische Ankopplung behindert. Die elektrische Isolierung<br />

erschwert den Wärmeübergang vom Wickeldraht zum Thermistor und führt<br />

zwangsläufig zu einer Temperaturdifferenz zwischen Kupfer und Temperaturfühler,<br />

die bei Dauerbetrieb durch entsprechende Wahl der Nennansprechtemperatur<br />

(NAT) kompensiert werden kann.<br />

Beim raschen Temperaturanstieg im Kurzschlussfall (blockierter Läufer) bestehen<br />

je nach thermischer Ankoppelung eine mehr oder weniger ausgeprägte Verzögerung<br />

und ein Temperaturüberlauf, für deren Überprüfung die Ansprechzeit tA ein<br />

wichtiger, auf einem Zusatzschild anzugebender Kennwert darstellt [3].<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Betrieb am<br />

Frequenzumrichter<br />

Achtung<br />

Im allgemeinen sind Motoren mit stromabhängig verzögerten Überlastschutzeinrichtungen<br />

zulässig für Dauerbetrieb mit leichten und nicht häufigen Anlaufvorgängen,<br />

die keine nennenswerte zusätzliche Erwärmung hervorrufen. Die EN 60079-14<br />

bemerkt unter Abschnitt 11.2.1 hierzu:<br />

„Im Allgemeinen sind Motoren mit stromabhängig zeitverzögerten Überlastschutzeinrichtungen<br />

zulässig für Dauerbetrieb mit leichten und nicht häufigen Anlaufvorgängen,<br />

die keine nennenswerte zusätzliche Erwärmung hervorrufen. Motoren,<br />

die häufigen oder schweren Anlaufvorgängen ausgesetzt sind, sind nur dann<br />

zulässig, wenn geeignete Schutzeinrichtungen sicherstellen, dass die Grenztemperatur<br />

nicht überschritten wird.“<br />

Abgesehen von relativ kleinen, „ständerkritischen“ Motoren der Zündschutzart „e“<br />

kann diese Schutzeinrichtung daher nur für Zündschutzarten angewendet werden,<br />

bei denen die Oberflächentemperatur des Gehäuses für den Explosionsschutz<br />

maßgebend ist: Dies sind die Zündschutzarten „d“ und „tD“.<br />

Die Errichterbestimmungen in der EN 60079-14 stellen unter Abschnitt 10.5 hinsichtlich<br />

der Installation umrichtergespeister Motoren im explosionsgefährdeten<br />

Bereich folgende Anforderungen:<br />

Zusätzliche Anforderungen an die Zündschutzart „d“:<br />

„Motoren, die mit veränderlicher Frequenz und Spannung gespeist werden, erfordern<br />

entweder:<br />

a) Mittel (oder Ausrüstung) für die direkte Temperaturüberwachung durch eingebettete<br />

Temperaturfühler, welche in der Motor-Dokumentation beschrieben sind, oder<br />

andere wirksame Maßnahmen zur Begrenzung der Oberflächentemperatur des<br />

Motorgehäuse. Durch die Schutzeinrichtung muss der Motor abgeschaltet werden.<br />

Die Kombination von Motor und Umrichter braucht nicht zusammen geprüft zu werden,<br />

oder<br />

b) der Motor muss für diese Betriebsart mit der vorgesehenen Schutzeinrichtung und<br />

in Verbindung mit dem Umrichter, der in den nach IEC 60079-0 geforderten<br />

Beschreibungen festgelegt ist, als Ganzes einer Baumusterprüfung unterzogen<br />

worden sein.<br />

1. In einigen Fällen entsteht die höchste Oberflächentemperatur an der Motorwelle.<br />

2. Bei Motoren mit Anschlusskästen in der Zündschutzart „e“ ist bei Anwendung<br />

von Umrichtern mit Hochfrequenzimpulsen sorgfältig darauf zu achten, dass<br />

Überspannungsspitzen und Übertemperaturen in den Anschlussgehäusen in<br />

Betracht gezogen werden.<br />

3. Eine stromabhängige, zeitverzögerte Schutzeinrichtung (nach Abschnitt 7a) wird<br />

nicht als eine „andere wirksame Maßnahme“ angesehen.<br />

103


104<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Achtung<br />

Der übliche Anwendungsfall entspricht der Variante a), der Hersteller erstellt eine<br />

EG-Konformitätserklärung, der Anwender muss einen geeigneten Umrichter auswählen.<br />

Die zusätzlichen Anforderungen für die Zündschutzart „e“ – Erhöhte Sicherheit<br />

hinsichtlich veränderlicher Frequenz und Spannung lauten entsprechend<br />

EN 60079-14 Abschnitt 11.2.4<br />

„Motoren, die von einem Umrichter mit veränderlicher Frequenz und Spannung<br />

gespeist werden, müssen für diese Betriebsart in Verbindung mit dem Umrichter,<br />

der in den nach IEC 60079-0 geforderten Unterlagen technisch beschrieben ist, und<br />

zusammen mit der vorgesehenen Schutzeinrichtung als Ganzes einer Baumusterprüfung<br />

unterzogen worden sein oder müssen nach IEC 60079-7 bewertet werden.“<br />

Motoren der Zündschutzarten „nA“ müssen zusammen mit dem Umrichter als Einheit<br />

einer Prüfung unterzogen worden sein. Die erfolgreiche Prüfung wird durch den<br />

Hersteller in einer Konformitätserklärung bestätigt (EN 50021, Abschnitt 10.9.2).<br />

Umrichtergespeiste Käfigläufermotoren und Gleichstrommotoren werden in der<br />

Zündschutzart „d“ angewendet, Drehstrom-Käfigläufermotoren finden in der Zündschutzart<br />

„e“ Anwendung.<br />

Für die Zündschutzart „tD“ fordert die EN 61241-14, Abschnitt 12.4 [4]:<br />

Ex tD-Motoren, die mit veränderlicher Frequenz und veränderlichen Spannungen<br />

gespeist werden, müssen die nachfolgenden Anforderungen entweder nach Punkt<br />

a) oder Punkt b) erfüllen:<br />

a) Es müssen Mittel (oder Einrichtungen) für die direkte Temperaturüberwachung<br />

durch eingebettete Temperaturmessfühler nach den Festlegungen der Dokumentation<br />

des Motorenherstellers oder andere wirksame Maßnahmen für die Begrenzung<br />

der Oberflächentemperatur des Motorgehäuses vorhanden sein.<br />

Das Ansprechen der Schutzeinrichtung muss das Abschalten des Motors zur Folge<br />

haben.<br />

Die Verbindung aus Motor und Umrichter braucht nicht zusammen geprüft zu werden.<br />

b) Der Motor muss für diese Betriebsart in Verbindung mit dem Umrichter, der in den<br />

beschreibenden Dokumenten festgelegt ist, und mit dem vorgesehenen Schutzgerät<br />

der Typprüfung unterzogen werden.<br />

5.5.7 Kabel und Leitungen<br />

In der Zone 0 sind nur Kabel und Leitungen eigensicherer Betriebsmittel sowie<br />

Kabel und Leitungen, die mit anderen Betriebsmitteln in der Zone 0 eingesetzt werden<br />

und dementsprechend zugelassen sind, zulässig.<br />

In den Zonen 1 und 2 sind nur Kabel und Leitungen mit Thermoplastmantel, Duroplastmantel,<br />

Elastomermantel oder mineralisolierte mit Metallmantel für die feste<br />

Verlegung zulässig.<br />

In der Vorgängernorm der heutigen VDE 0165, Teil 1, der DIN VDE 0165 2.91, wurden<br />

konkret die Normen angegeben, denen die zulässigen Kabel- und Leitungstypen<br />

entsprechen mussten. Demnach dürfen für die feste Verlegung nur Kabel und<br />

Leitungen, die folgenden Normen entsprachen, eingesetzt werden:<br />

DIN VDE 0298, Teil 1<br />

DIN VDE 0298, Teil 3<br />

DIN VDE 0891, Teil 1<br />

DIN VDE 0891, Teil 5<br />

DIN VDE 0891, Teil 6<br />

Diese konkreten Angaben sind in der jetzigen harmonisierten Version der<br />

VDE 0165 nicht mehr enthalten.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Installation elektrischer Anlagen in gasexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Wenn in einer neueren Norm bestimmte Anforderungen jedoch allgemeiner ausgeführt<br />

werden, kann der Inhalt einer älteren Norm zur Spezifizierung und zur Klarstellung<br />

bestimmter Sachverhalte immer noch herangezogen werden.<br />

Bei der Verlegung von Kabel und Leitungen in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sind besondere Vorkehrungen gegen mechanische Beschädigung sowie gegen<br />

Korrosion oder chemische Einwirkungen zu treffen. Es kann nötig sein, dass die<br />

Kabel und Leitungen in Schutzrohren verlegt werden. Zu beachten ist jedoch, dass<br />

geschlossene Rohrsysteme nicht zulässig sind.<br />

Verbindungen von Kabel und Leitungen müssen in einem Gehäuse ausgeführt werden,<br />

das für die betreffende Zone bescheinigt ist. Die Verwendung von losen Klemmen<br />

in diesen Gehäusen ist nicht zulässig.<br />

Kabel- und Leitungsverbindungen können auch mit Epoxidharz oder Kabelmasse<br />

eingegossen oder als Schrumpfschlauchmuffen ausgeführt sein. Gießharzgarnituren<br />

nach DIN VDE 0278-1 bis 4 oder Schrumpfschlauchmuffen nach DIN 47632,<br />

Teile 1 bis 4 benötigen keine Baumusterprüfbescheinigung.<br />

Nicht genutzte Aderleitungen in explosionsgefährdeten Bereichen müssen geerdet<br />

oder ausreichend isoliert werden. Die Isolierung mit Isolierband wird nicht empfohlen<br />

und sollte deshalb nicht angewendet werden.<br />

Besonderes Augenmerk auf die Anschlüsse von Kabel und Leitungen ist bei<br />

Betriebsmitteln erforderlich, bei denen der Explosionsschutz durch das Gehäuse<br />

sichergestellt wird (z. B. bei druckfest- oder überdruckgekapselten Betriebsmitteln<br />

in der Zone 1, z. B. bei schwadensicheren Gehäusen in der Zone 2).<br />

Durch den Anschluss von Kabel oder Leitungen darf die Zündschutzart nicht beeinträchtigt<br />

werden.<br />

Unabhängig von der Zündschutzart dürfen nur Kabel- und Leitungseinführungen<br />

verwendet werden, die gemäß Anhang B der DIN EN 50014 bzw. Anhang A der<br />

DIN EN 60079-0 geprüft und bescheinigt sind. Ist eine Kabel- oder Leitungseinführung<br />

nicht integraler Bestandteil des Betriebsmittel und deshalb nicht zusammengehörig<br />

mit dem Betriebsmittel geprüft worden, muss für diese Kabel- oder<br />

Leitungseinführung eine eigene Baumusterprüfbescheinigung vorliegen. Sie muss<br />

entsprechend der Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) gekennzeichnet sein (Gerätegruppe,<br />

Gerätekategorie).<br />

Bei der Installation ist darauf zu achten, dass z. B. in Betriebsmitteln der Zündschutzart<br />

Druckfeste Kapselung „EEx d“ nur Kabel- und Leitungseinführungen der<br />

gleichen Zündschutzart eingesetzt werden.<br />

Kabel- und Leitungseinführungen z. B. der Zündschutzart Erhöhte Sicherheit<br />

„EEx e“ dürfen in einem druckfest gekapselten Betriebsmittel auf keinen Fall eingesetzt<br />

werden, da dann für dieses Gerät der Explosionsschutz nicht mehr gewährleistet<br />

ist.<br />

Ungenutzte Öffnungen für Kabel- und Leitungseinführungen an elektrischen<br />

Betriebsmitteln müssen mit Blindstopfen versehen werden, die für die jeweilige<br />

Zündschutzart geeignet sein müssen und sich nur mit Werkzeug entfernen lassen.<br />

Auch hier ist wieder besonders auf die Zündschutzarten zu achten, die den Explosionsschutz<br />

durch ihr Gehäuse sicherstellen.<br />

Es kann notwendig sein, z. B. bei einem druckfest gekapselten Gehäuse, dass die<br />

Blindstopfen zusammen mit dem Betriebsmittel bescheinigt sind.<br />

Weitere Anforderungen an die Installation von Kabeln und Leitungen in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen finden sich in der DIN EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1),<br />

Abschnitt 9, z. B. bezüglich flexibler Leitungen und Leitungen für ortsveränderliche<br />

Betriebsmittel.<br />

Spezielle Anforderungen bestehen auch noch für eigensichere Leitungen entsprechend<br />

Abschnitt 12.2.2 der EN 60079-14 (VDE 0165, Teil 1), auf die an anderer<br />

Stelle noch näher eingegangen wird.<br />

105


106<br />

Installationsvorschriften<br />

Entwurf der IEC 60079-14 (VDE 0165-1)<br />

5.6 Entwurf der IEC 60079-14 (VDE 0165-1)<br />

Betriebsmittelschutzgrad<br />

(EPL)<br />

Betriebsmittelschutzgrad<br />

„Ga“<br />

Seit Januar 2006 liegt der Entwurf zur DIN IEC 60079-14 (VDE 0165-1) „Elektrische<br />

Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche – Teil 14: Elektrische Anlagen<br />

für gefährdete Bereiche (ausgenommen Grubenbaue)“ vor, in der einige neue<br />

Begriffe wie z. B. EPL definiert und diese bereits in Anforderungen an die Anlagen<br />

in Zone 0, 1 oder 2 untersetzt. Da diese EPL schon in den neueren Normen zu den<br />

Betriebsmitteln eingearbeitet sind, soll an dieser Stelle auf sie genauer eingegangen<br />

werden.<br />

Schutzgrad, der einem Betriebsmittel aufgrund des von ihm ausgehenden Risikos,<br />

eine Zündquelle zu werden, zugewiesen worden ist und Charakterisierung der<br />

Unterschiede zwischen explosionsfähigen Gasatmosphären, explosionsfähigen<br />

Staubatmosphären und Kohlegruben.<br />

Für Betriebsmittel zur Verwendung in dem gasexplosionsgefährdeten Bereich gibt<br />

es die Betriebsmittelschutzgrade „Ga“, „Gb“, „Gc“. Beim Vergleich mit den Gerätekategorien<br />

der AT<strong>EX</strong> 95 wird die Definition z. B. des Betriebsmittelschutzgrades<br />

„Ga“ verständlicher.<br />

Betriebsmittel für explosionsfähige Gasatmosphären mit dem Schutzgrad „sehr<br />

hoch“, das im bestimmungsgemäßen Betrieb, bei erwarteten Funktionsstörungen<br />

oder bei selten auftretenden Funktionsstörungen, keine Zündquelle darstellt. Derartige<br />

Betriebsmittel besitzen eine Form des Zündschutzes, die selbst beim Auftreten<br />

von zwei möglichen Fehlern wirksam bleibt (beispielsweise Eigensicherheit – Zündschutzart<br />

„ia“), oder die zwei unabhängige Zündschutzmittel haben (beispielsweise<br />

Ex e und Ex d, die unabhängig voneinander wirken).<br />

Für den gasexplosionsgefährdeten Bereich wird es die EPL „Ga“, „Gb“ und „Gc“<br />

geben, für den Bereich mit brennbarem Staub wird es die EPL „Da“, „Db“, „Dc“<br />

geben, für die Gerätegruppe I wird es die EPL „Ma“ und „Mb“ geben.<br />

Das bedeutet, die Technik hat sich nicht verändert, nur die Vorschriften werden<br />

geändert.<br />

Unter Abschnitt 4.1 Allgemeine Anforderungen ist zu lesen:<br />

Um die Auswahl zweckentsprechender elektrischer Betriebsmittel sowie die<br />

Gestaltung von sachgerechten elektrischen Installationen zu erleichtern, sind<br />

explosionsgefährdete Bereiche nach IEC 60079-10 in die Zonen 0, 1 und 2 unterteilt,<br />

sowie beruhend auf der Bewertung der Folgen einer Zündung, den erforderlichen<br />

Betriebsmittelschutzgraden (EPL).<br />

Unter Abschnitt 5 – Auswahl elektrischer Betriebsmittel stellt der Entwurf fest, dass<br />

die bisherige Praxis der Geräteauswahl gemäß festgelegten Zonen (der Gefährdungsgrad<br />

ist entsprechend der Wahrscheinlichkeit des Auftretens explosionsfähiger<br />

Atmosphären) nicht die möglichen Fehler einer Explosion berücksichtigt.<br />

Gefordert wird eine richtige Risikobewertung unter Betrachtziehung aller Faktoren.<br />

Wenn eine Risikobewertung aufzeigt, dass die Folgen einer Zündung höher als normal<br />

sind, kann es notwendig sein, die EPL-Anforderung soweit zu steigern, dass<br />

beispielsweise in einem als Zone 2 eingeteilten Bereich Betriebsmittel erforderlich<br />

sein können, die mindestens die Anforderungen an EPL „Gb“ erfüllen.<br />

Liefert die Risikobewertung im umgekehrten Fall, dass die Folgen einer Zündung<br />

niedriger als normal sind, kann es beispielsweise möglich sein, die EPL-Anforderungen<br />

soweit zurückzunehmen, dass in einem als Zone 1 eingeteilten Bereich nur<br />

noch Betriebsmittel erforderlich sind, die die Anforderungen an EPL „Gc“ erfüllen.<br />

Auf eine weitere Kommentierung des Normenentwurfes wird verzichtet.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Schutz gegen elektrostatische Aufladungen<br />

5.7 Schutz gegen elektrostatische Aufladungen<br />

Unter den möglichen Zündquellen, die eine explosionsfähige Atmosphäre zur Entzündung<br />

bringen können, sind Entladungen statischer Elektrizität eine häufig unterschätzte<br />

Zündquelle. Sie sind besonders zu betrachten, da sie ungewollt ausgelöst<br />

und die Bedingungen für ihr Auftreten oftmals nicht erkannt werden.<br />

Aufladungen können u. a. hervorgerufen werden durch Reiben (Putzen), Entlangstreichen<br />

mit Kleidungsstücken, Teilen eines Stoffes (Zerkleinern, Versprühen, Zerstäuben)<br />

sowie beim Strömen von aufladbaren Flüssigkeiten durch leitfähige oder<br />

nichtleitfähige Rohre.<br />

Bei hinreichend starker Aufladung und dadurch bedingten hohen elektrischen Feldern<br />

kann es zu Entladungen (Gasentladungen) kommen, die explosionsfähige<br />

Atmosphäre entzünden können.<br />

Zündfähige Entladungen können auftreten<br />

zwischen einem isolierten oder geerdeten leitfähigen Gegenstand und einem<br />

aufgeladenen isolierten leitfähigen Gegenstand,<br />

zwischen einem isolierten oder geerdeten leitfähigen Gegenstand und einem<br />

aufgeladenen nichtleitfähigen Stoff.<br />

Der Aufladevorgang wird von vielen Einflussgrößen, wie Geschwindigkeit der Kontakttrennung,<br />

Kontaktdruck, Oberflächenwiderstand der beteiligten Kontaktpartner,<br />

Luftfeuchtigkeit und Temperatur, Oberflächenart usw. bestimmt, so dass ein<br />

bestimmter Prozess über viele Male ohne Auffälligkeiten stattfinden kann bis es<br />

dann doch einmal zur Zündung kommt.<br />

Damit es aufgrund von elektrostatischen Entladungen nicht zur Zündung von explosionsfähigen<br />

Atmosphären kommen kann, sind in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Schutzmaßnahmen gemäß BGR 132 (Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren<br />

infolge elektrostatischer Aufladungen - Richtlinien „Statische Elektrizität“)<br />

erforderlich.<br />

Konkret sind folgende Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen zu beachten:<br />

a) Der Fußboden in explosionsgefährdeten Bereichen (Ausnahme: Zone 2)<br />

muss elektrostatisch leitfähig sein (Ableitwiderstand < 10 8 Ω).<br />

b) In den explosionsgefährdeten Bereichen ist leitfähiges Schuhwerk zu verwenden<br />

(leitfähige Arbeitssicherheitsschuhe, Durchgangswiderstand<br />


108<br />

Installationsvorschriften<br />

Schutz gegen elektrostatische Aufladungen<br />

f) Gemäß BGR 132, Abschnitt 7.2.4.1.4 soll für Betankungsschläuche, die<br />

keine Metalleinlagen enthalten, der obere Grenzwert von 10 6 Ω/40 m zwischen<br />

den Enden des Schlauches bei einem oberen Grenzwert von 10 6 Ω<br />

für den flächenbezogenen Durchgangswiderstand nicht überschritten werden.<br />

Für Schlauchleitungen aus nichtleitfähige Material mit metallenen Einlagen<br />

ist der Grenzwert 10 6 Ω einzuhalten. Die Erdung ist dabei über die<br />

metallischen Anschlussstücke sicherzustellen.<br />

g) Durch das Tragen von handelsüblicher Kleidung können im allgemeinen<br />

keine zündfähigen Entladungen verursacht werden, wenn die Personen leitfähige<br />

Fußbekleidung (Durchgangswiderstand < 108 Ω) tragen und der Fußboden<br />

hinreichend ableitfähig ist (Ableitwiderstand < 108 Ω). In Bereichen<br />

der Zonen 1 und 2 sind deshalb keine zusätzlichen Maßnahmen hinsichtlich<br />

der Kleidung erforderlich. Zu beachten ist allerdings, dass das Ausziehen<br />

von Kleidungsstücken zu zündfähigen Entladungen führen kann und deshalb<br />

in Bereichen der Zonen 0 und 1 zu vermeiden ist.<br />

h) Im Zusammenhang mit der Betrachtung der elektrostatischen Aufladbarkeit<br />

von Anlagenteilen sollte ebenfalls besonderes Augenmerk auf den Potenzialausgleich<br />

gelegt werden. Es ist dabei erforderlich, dass alle leitfähigen<br />

Teile sicher miteinander verbunden werden.<br />

Weitere Anforderungen zur Vermeidung von gefährlichen elektrostatischen Aufladungen<br />

und auch die Angabe von weiteren Grenzwerten sowie die Beurteilung der<br />

Gefährlichkeit der verschiedenen Entladungsformen finden sich in der BGR 132.<br />

Dort sind auch Messverfahren zur Bestimmung von Ableit- und Oberflächenwiderständen<br />

beschrieben.<br />

In dieser berufsgenossenschaftlichen Richtlinie werden auch konkrete Schutzmaßnahmen<br />

bei bestimmten Arbeitsvorgängen, wie z. B. Befüllen, Entleeren und Reinigen<br />

von Tanks oder Beschichten und Lackieren von Folien beschrieben.<br />

Die Lektüre der BGR 132 - Richtlinien „Statische Elektrizität“ - und die Anwendung<br />

der dort beschriebenen Schutzmaßnahmen ist für den Betreiber von Anlagen in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen unerlässlich.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Installationsvorschriften<br />

Quellenverzeichnis<br />

5.8 Quellenverzeichnis<br />

BetrSichV Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Bereitstellung von<br />

Arbeitsmitteln und deren Benutzung bei der Arbeit, über Sicherheit beim Betrieb<br />

überwachungsbedürftiger Anlagen und über die Organisation des betrieblichen<br />

Arbeitsschutzes (Betriebssicherheitsverordnung)<br />

GefStoffV Verordnung zum Schutz vor gefährlichen Stoffen (Gefahrstoffverordnung)<br />

ExVO Elfte Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (Verordnung über das Inverkehrbringen<br />

von Geräten und Schutzsystemen für explosionsgefährdete Bereiche -<br />

Explosionsschutzverordnung - 11. GSGV)<br />

AT<strong>EX</strong> 137 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 16.<br />

Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes<br />

und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphäre<br />

gefährdet werden können<br />

AT<strong>EX</strong> 95 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23. März<br />

1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und<br />

Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

DINEN1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz, Teil 1: Grundlagen und Methodik<br />

BGR 104 (früher ZH 1/10) „Regeln für Sicherheits- und Gesundheitsschutz bei der Arbeit“<br />

Explosionsschutz-Regeln (<strong>EX</strong>-RL)<br />

BGR 132 (früher ZH 1/200) Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen<br />

- Richtlinien „Statische Elektrizität“<br />

DIN VDE 0100 Errichten von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V<br />

DIN EN 60079-10<br />

(VDE 0165, Teil 101)<br />

[1] – DIN EN 60079-14<br />

(VDE 0165, Teil 1)<br />

DIN EN 50281-1-2<br />

(VDE 0165, Teil 2)<br />

Elektrischer Explosionsschutz<br />

nach DIN VDE 0165<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 10: Einteilung<br />

der gasexplosionsgefährdeten Bereiche<br />

Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete Bereiche, Teil 14: Elektrische<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue)<br />

Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />

Hauptabschnitt 1: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse<br />

Teil 2: Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />

Lienenklaus/Wettingfeld „Elektrischer Explosions-schutz nach DIN VDE 0165“<br />

VDE-Schriftenreihe 65, 2. überarbeitete Auflage 2001, VDE Verlag Berlin und<br />

Offenbach<br />

[2] Danfoss Bauer GmbH Sicherheitshinweise für den Betrieb von explosionsgeschützten<br />

Motoren<br />

[3] Obering. Greiner, Danfoss Bauer GmbH, AT<strong>EX</strong>-konforme VF-Motoren<br />

[4] EN 61241-14, Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem<br />

Staub<br />

109


110<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Einführung<br />

6 Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

6.1 Einführung<br />

Achtung<br />

6.2 Nachweis der Eigensicherheit<br />

Die DIN EN 60079-14 VDE 0165, Teil 1 stellt unter Abschnitt 12 Zusätzliche Anforderungen<br />

für die Zündschutzart „i“ - Eigensicherheit fest:<br />

„Bei der Installation von eigensicheren Stromkreisen muss eine grundsätzlich<br />

andere Installationsphilosophie beachtet werden. Im Vergleich zu allen anderen<br />

Installationsarten, bei denen Vorsorge getroffen ist, elektrische Energie in das<br />

installierte System wie ausgelegt so einzuschließen, dass eine explosionsgefährdete<br />

Umgebung nicht entzündet werden kann, muss der gesamte eigensichere<br />

Stromkreis gegen das Eindringen von Energie aus anderen elektrischen Quellen<br />

geschützt werden, so dass die sicher begrenzten Energiewerte in dem Stromkreis<br />

nicht überschritten werden, selbst wenn eine Unterbrechung, ein Kurzschließen<br />

oder Erden des Stromkreises erfolgt.<br />

Als Folge dieses Prinzips besteht das Ziel der Installationsregeln für eigensichere<br />

Stromkreise darin, die Trennung von anderen Stromkreisen aufrecht zu erhalten.“<br />

[1]<br />

Die „sicher begrenzten Energiewerte“ sind durch den Nachweis der Eigensicherheit<br />

festzustellen. Dieser Nachweis ist Bestandteil des Explosionsschutzdokumentes,<br />

das gemäß § 6 der BetrSichV vor Aufnahme der Installationsarbeiten zu erstellen ist<br />

und auf dem letzten Stand gehalten werden muss.<br />

Nach Feststellung der Eigensicherheit ist es dann die Aufgabe des Installateurs,<br />

gemäß den „Zusätzlichen Anforderungen“ der EN 60079-14 zu installieren, insbesondere<br />

bezüglich der Kennzeichnung der Stromkreise, Einhaltung vorgegebener<br />

Abstände und Trennung der unterschiedlichen Stromkreise.<br />

Die DIN EN 60079-14 fordert unter 12.2.5 Nachweis der Eigensicherheit, dass die<br />

dort aufgeführten Anforderungen erfüllt sein müssen, sofern keine Systembeschreibung<br />

für den gesamten eigensicheren Stromkreis vorliegt. Diese Anforderungen<br />

sind unterteilt für<br />

eigensichere Stromkreise mit nur einem zugehörigen Betriebsmittel (einfacher<br />

eigensicherer Stromkreis),<br />

eigensichere Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen Betriebsmittel (Zusammenschaltung).<br />

Für die Zusammenschaltung wird eine theoretische Berechnung gefordert. Die<br />

Form des beschreibenden Systemdokumentes ist nicht festgelegt, es muss aber so<br />

erarbeitet und aufbewahrt werden, dass alle für eine bestimmte Anlage zutreffenden<br />

Angaben leicht aufgefunden werden können.<br />

Im nationalen Vorwort zur DIN EN 60079-14 wird auf die Besonderheiten aktiver<br />

eigensicherer Stromkreise sowohl mit konzentrierten Induktivitäten als auch konzentrierten<br />

Kapazitäten verwiesen. Für den Nachweis der Eigensicherheit zur Verwendung<br />

in der Zone 0 sollte auf den PTB-Bericht ThEx-10 zurückgegriffen werden.<br />

Die DIN EN 60079-14 beinhaltet oder verweist auf folgende Verfahren des Nachweises<br />

der Eigensicherheit:<br />

Der Stromkreis enthält nur ein zugehöriges elektrisches Betriebsmittel.<br />

DIN EN 60079-14, Pkt. 12.2.5.1<br />

Der Stromkreis enthält mehr als ein zugehöriges elektrisches Betriebsmittel, die<br />

im Normalbetrieb oder im Fehlerfalle aktiv sind, aber alle eine lineare Strom-/<br />

Spannungs-Kennlinie besitzen. DIN EN 60079-14, Anhang A<br />

Der Stromkreis enthält mehr als ein zugehöriges elektrisches Betriebsmittel, die<br />

im Normalbetrieb oder im Fehlerfalle aktiv sind und von denen mindestens eines<br />

eine nichtlineare Strom-/Spannungs-Kennlinie besitzt. PTB-Bericht ThEx-10 (informativer<br />

Anhang DIN EN 50039)<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Nachweis der Eigensicherheit<br />

Wenn es die Gefährdungsbeurteilung zur Erstellung des Explosionsschutzdokumentes<br />

erfordert, sollte auch für den Nachweis der Eigensicherheit eines einfachen<br />

Stromkreise der PTB-Bericht ThEx-10 benutzt werden.<br />

6.2.1 Nachweis der Eigensicherheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises<br />

Einschließlich Kabel und Leitungen dürfen die höchstzulässigen Werte für Induktivität,<br />

Kapazität oder des L/R-Verhältnisse sowie der Temperatur nicht überschritten<br />

werden.<br />

Es gilt:<br />

eigensichere Betriebsmittel<br />

Elektrische Parameter<br />

Kabel/Leitungen zugehöriges Betriebsmittel<br />

Ui ≥ Uo I i ≥ I o<br />

P i ≥ P o<br />

L i + L c ≤ L o<br />

C i + C c ≤ C o<br />

Tabelle 6.1 Elektrische Parameter eines einfachen eigensicheren Stromkreises<br />

Für einfache Betriebsmittel ist die Temperaturklasse nach Abschnitt 12.2.5.1 der<br />

DIN EN 60079-14 zu ermitteln.<br />

Als Beispiel soll der Nachweis eines einfachen eigensicheren Stromkreises bestehend<br />

aus einem Näherungsschalter und einem Trennschaltverstärker, gemäß<br />

12.2.5.1 der DIN EN 60079-14 geführt werden.<br />

+<br />

-<br />

SJ3,5-N LED<br />

EEx i<br />

Bild 6.1 Eigensicherer Stromkreis für die Überwachung der Klappenstellung<br />

zugehöriges Betriebsmittel Hersteller EG-Baumuster-<br />

Bezeichnung Typ<br />

bescheinigungTrennschalt-<br />

KFD2-SR2-Ex2.W <strong>Pepperl+Fuchs</strong> PTB 00<br />

verstärker<br />

GmbH AT<strong>EX</strong> 2080<br />

lfd.<br />

Nr.<br />

eigensichere elektr.<br />

Betriebsmittel<br />

Bezeichnung Typ<br />

1 Näherungsschalter<br />

SJ3,5-N LED <strong>Pepperl+Fuchs</strong><br />

GmbH<br />

Hersteller EG-Baumusterbescheinigung<br />

2<br />

Kabelinduktivität und -kapazität: Lc = 700 µH/km<br />

Cc = 45,9 nF/km<br />

l = 600 m<br />

PTB 99<br />

AT<strong>EX</strong> 2219<br />

U o<br />

[V]<br />

I o<br />

[mA]<br />

P o<br />

[mW]<br />

24 V DC<br />

KFD2-SR2-Ex2.W<br />

L o<br />

[mH]<br />

C o<br />

[nF]<br />

Ex-Gruppe<br />

10,5 13 34 3 620 IIC<br />

U i<br />

[V]<br />

I i<br />

[mA]<br />

P i<br />

[mW]<br />

L i<br />

[mH]<br />

C i<br />

[nF]<br />

Ex-Gruppe<br />

16 25 64 0,25 50 IIC<br />

0,42 27,54<br />

Gesamtinduktivität und -kapazität: Σ Li /Σ Ci 0,67 77,54<br />

Bedingungen für Eigensicherheit: Uo Io Po Lo Co ≤<br />

≤<br />

≤<br />

≤<br />

≤<br />

Ui Ii Pi Σ Li + Lc Σ Ci + Cc 10,5 V<br />

13 mA<br />

34 mW<br />

3 mH<br />

620 nF<br />

≤ 16 V<br />

≤ 25 mA<br />

≤ 64 mW<br />

≥ 0,67 mH<br />

≥ 77,54 nF<br />

Tabelle 6.2 Nachweis der Eigensichereheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises (Beispiel)<br />

111


112<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Nachweis der Eigensicherheit<br />

Unter Berücksichtigung der im Stromkreis vorhandenen konzentrierten Induktivitäten<br />

und Kapazitäten ergibt der unter Verwendung des PTB-Berichtes ThEx-10<br />

geführte Nachweis der Eigensicherheit für die Explosionsgruppe IIC, dass bei einer<br />

maximalen Induktivität von 1 mH im Stromkreis eine Gesamtkapazität von 500 nF<br />

zulässig ist. Die in der EG-Baumusterprüfbescheinigung angegebene anschließbare<br />

Kapazität C o = 620 nF ergibt sich aus der für die PTB zulässigen exakten<br />

Berechnung unter Anwendung des Berichtes ThEx-10.<br />

Fazit: Auch unter diesen Bedingungen ist der Nachweis der Eigensicherheit gegeben.<br />

6.2.2 Nachweis der Eigensicherheit für Stromkreise mit mehreren zugehörigen Betriebsmitteln<br />

(Zusammenschaltung)<br />

Rechnerischer Nachweis der Eigensicherheit<br />

Bei einer Zusammenschaltung mehrerer aktiver zugehöriger Betriebsmittel dürfen<br />

deren elektrische Grenzwerte lt. EG-Baumusterprüfbescheinigung nicht direkt für<br />

den Nachweis der Eigensicherheit herangezogen werden.<br />

Die Zusammenschaltung der einzelnen zugehörigen Betriebsmittel ist als ein einziges<br />

elektrisches Betriebsmittel zu betrachten, für das neue Grenzwerte zu ermitteln<br />

sind.<br />

Entsprechend der Zusammenschaltung oder dem möglichen Fehlerfall sind die Reihen-,<br />

Parallelschaltung oder (speziell im Fehlerfall) eine gemischte Zusammenschaltung<br />

(Reihen- oder Parallelschaltung) zu berücksichtigen.<br />

Die EN 60079-14 beschreibt im Anhang A den rechnerischen Nachweis der Eigensicherheit<br />

für die Zusammenschaltung zugehöriger elektrischer Betriebsmittel mit<br />

linearen Strom-/Spannungsausgangskennlinien. Diese zugehörigen elektrischen<br />

Betriebsmittel enthalten im Normalbetrieb oder nur im Fehlerfall aktive Quellen. Dieses<br />

Verfahren berücksichtigt nicht das gemeinsame Auftreten von Induktivitäten<br />

und Kapazitäten und gilt nur für einen eingeschränkten Leerlaufspannungsbereich<br />

bei der Ermittlung der zulässigen Induktivitäten. Da die Zusammenschaltungen<br />

nicht für die Zone 0 zulässig sind, können in den meisten Fällen diese Einschränkungen<br />

unberücksichtigt bleiben.<br />

Der PTB-Bericht ThEx-10 vom November 1999 schließt diese Einschränkungen<br />

ein. Eine rechnergestützte Funkenmodellierung gestattet es, für nichtlineare Quellen<br />

und bei gemeinsamem Auftreten von Induktivitäten und Kapazitäten den für die<br />

Zone 1 geforderten Sicherheitsfaktor zu berücksichtigen.<br />

Somit kann der PTB-Bericht ThEx-10 für alle Varianten des Nachweises der Eigensicherheit<br />

angewendet werden:<br />

einfache Zusammenschaltung mit oder ohne konzentrierte Induktivitäten und<br />

konzentrierte Kapazitäten (hierbei ist die Kennlinienform des zugehörigen Betriebsmittels<br />

ohne Bedeutung);<br />

Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger Betriebsmittel (beliebiger Kennlinienform)<br />

mit oder ohne konzentrierte Induktivitäten und konzentrierte Kapazitäten.<br />

6.2.3 Ermittlung der neuen Grenzwerte gemäß EN 60079-14<br />

Die EN 60079-14 beschreibt im Anhang A den Nachweis der Eigensicherheit für<br />

eigensichere Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen Betriebsmittel mit linearen<br />

Strom-/Spannungskennlinie.<br />

Im Anhang B ist das Verfahren zur Bestimmung der maximalen Systemspannungen<br />

und -ströme in eigensicheren Stromkreis gemäß Anhang A beschrieben.<br />

Für die Zusammenschaltung muss als Schutzniveau „ib“ betrachtet werden, selbst<br />

wenn alle zugehörigen Betriebsmittel der Schutzniveau „ia“ entsprechen; demzufolge<br />

sind solche Zusammenschaltungen für die Zone 0 unzulässig.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Nachweis der Eigensicherheit<br />

Die Grenzwerte für Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom errechnen sich bei<br />

a) Parallelschaltung: Uo- aus der größten der Einzel-Leerlaufsspannungen/<br />

Io- aus der Summe aller Einzel-Kurzschlussströme;<br />

b) Reihenschaltung: Uo- aus der Summe aller Einzel-Leerlaufspannungen/<br />

Io- aus dem größten aller Einzel-Kurzschlussströme;<br />

c) Gemischte Schaltung: Uo bzw. Io aus der Summe aller jeweiligen Einzelwerte<br />

Uo bzw. Io .<br />

zugehörige Betriebsmittel Explosionsgefährdeter Bereich,<br />

Zone 1<br />

Io1 U o1<br />

I o2<br />

U o2<br />

Ex ib<br />

Bild 6.2 Parallelschaltung - Summierung von Strömen<br />

Neue System-Höchstwerte: Uo = max. (Ui )<br />

Io = Σ Ioi = Io1 + Io2 Ex ib<br />

Bild 6.3 Reihenschaltung - Summierung von Spannungen<br />

Neue System-Höchstwerte: U o = Σ U oi = U o1 + U o2<br />

I o = max. (U oi )<br />

eigensicheres<br />

Betriebsmittel<br />

zugehörige Betriebsmittel Explosionsgefährdeter Bereich,<br />

Zone 1<br />

Io1 U o1<br />

I o2<br />

U o2<br />

eigensicheres<br />

Betriebsmittel<br />

zugehörige Betriebsmittel Explosionsgefährdeter Bereich,<br />

Zone 1<br />

Io1 U o1<br />

I o2<br />

U o2<br />

Ex ib<br />

eigensicheres<br />

Betriebsmittel<br />

Bild 6.4 Parallel- und Reihenschaltung - Summierung von Spannungen und Summierung von<br />

Strömen<br />

Neue System-Höchstwerte: Uo = Σ Uoi = Uo1 + Uo2 oder Uo = max. (Uoi )<br />

Io = max. (Ioi) oder Io = Σ Ioi = Io1 + Io2 113


114<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Nachweis der Eigensicherheit<br />

Diese Betrachtungsweise sollte grundsätzlich bei einfach übersehbaren Zusammenschaltungen<br />

angewendet werden. Sie geht von den ungünstigsten Verhältnissen<br />

aus und ergibt damit ein hohes Maß an Sicherheit. Die maximal zulässigen<br />

Grenzwerte Uo , Io , Lo und Co sollen gemäß dem Berechnungsverfahren der<br />

EN 60079-14 aus den Zündgrenzkurven der EN 50020 entnommen werden.<br />

In der EN 50020 (April 1996) sind die Zündgrenzkurven für ohmsche und kapazitive<br />

Stromkreise ebenfalls tabellarisch aufgelistet.<br />

6.2.4 PTB-Bericht ThEx-10<br />

Der PTB-Bericht ThEx-10 beschreibt ein allgemeingültiges Verfahren zum Erstellen<br />

eines Eigensicherheits-Nachweises. Er berücksichtigt sowohl das Vorhandensein<br />

konzentrierter Induktivitäten als auch konzentrierter Kapazitäten im Stromkreis und<br />

beliebige Kennlinienformen für die Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger<br />

Betriebsmittel.<br />

Im Falle der Zusammenschaltung mehrerer zugehöriger Betriebsmittel, die nicht<br />

alle eine lineare Strom/Spannungskennlinie besitzen, ist eine rechnerisch-additive<br />

Ermittlung der Grenzwerte nicht möglich. Die im Normalbetrieb oder Fehlerfall wirksame<br />

Strom-/Spannungs-Kennlinie wird als Summen-Ausgangskennlinie durch grafische<br />

Addition der Strom- oder/und Spannungskennlinie analog 6.2.3 ermittelt.<br />

Diese Summen-Ausgangskennlinie ist in ein Grenzkurven-Diagramm einzuzeichnen,<br />

in dem der Nachweis der Eigensicherheit geführt wird.<br />

Für die Explosionsgruppen IIB und IIC gibt es jeweils 5 Grenzkurven-Diagramme,<br />

die sich in der Größe (0,15 mH; 0,5 mH; 1 mH; 2 mH; 5 mH) der zulässigen Induktivität<br />

der Zusammenschaltung unterscheiden. Jedes dieser Diagramme besteht aus<br />

einer induktiven Grenzkennlinie für die lineare und die rechteckförmige Quelle und<br />

einer Kurvenschar für die Bestimmung der maximal zulässigen Kapazität. Die<br />

Ermittlung der Eigensicherheit in Abhängigkeit der Induktivität schließt die Eigensicherheit<br />

des ohmschen Verhaltens der Zusammenschaltung ein, somit fehlt eine<br />

ohmsche Grenzkennlinie.<br />

Die ersten Schritte beim Erstellen des Nachweises der Eigensicherheit sind die<br />

Bestimmung der Explosionsgruppe IIC oder IIB und die Auswahl des einen von fünf<br />

möglichen Zündgrenzkurvendiagrammen in Abhängigkeit der kleinsten zulässigen<br />

Induktivität. Diese ergibt sich aus der Summe aller im Stromkreis vorhandenen konzentrierten<br />

Induktivitäten, die kleiner sein muss als die kleinste zulässig anschließbare<br />

Induktivität Lo aller einzelner zugehöriger Betriebsmittel im Stromkreis.<br />

6.2.5 Vorgehensweise beim Nachweis der Eigensicherheit<br />

Beim Nachweis der Eigensicherheit für einen einfachen Stromkreis ohne gleichzeitiges<br />

Auftreten konzentrierter Induktivitäten und Kapazitäten genügt die<br />

Gegenüberstellung der Ex i-Parameter gemäß EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

(s. Punkt 6.2.1).<br />

Sind aber in einem einfachen eigensicheren Stromkreis (mit nur einem zugehörigen<br />

Betriebsmittel) gleichzeitig konzentrierte Induktivitäten und Kapazitäten vorhanden,<br />

sichert die unter Punkt 6.2.1 beschriebene Gegenüberstellung der relevanten Ex i-<br />

Kennwerte nicht die gewünschte Anlagensicherheit, da die Kennwerte Lo und Co ,<br />

wenn sie aus den Zündgrenzkurven abgeleitet wurden, nur für den Fall rein induktiver<br />

oder rein kapazitiver Belastung des Stromkreises gelten (s. Ersatzschaltbild in<br />

den Zündgrenzkurven).<br />

Für den unter 6.2.1 beschriebenen Stromkreis mit konzentrierten Induktivitäten<br />

und Kapazitäten ergibt sich nach Auswahl des Zündgrenzkurvendiagrammes für<br />

die Gruppe IIC mit einer zulässigen Induktivität von L i +L c = 0,67 mH, also kleiner<br />

als 1 mH, die Auswahl des Diagrammes IIC; 1 mH. In dieses Diagramm ist die<br />

Strom-/Spannungs-Kennlinie des Trennschaltverstärkers KFD2-SR-Ex2.W einzuzeichnen,<br />

deren Lage durch die Werte U o = 10,5 V und I o = 13 mA festgelegt ist. Da<br />

weder die Grenzlinie der linearen Quelle noch die der Rechteck-Quelle geschnitten<br />

wird, ist dieser Stromkreis eigensicher, wenn die Gesamtkapazität des Stromkreises<br />

kleiner als 500 nF ist (der Strahl für diese Kapazität wird nicht durch die Strom-/<br />

Spannungs-Kennlinie geschnitten).<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Nachweis der Eigensicherheit<br />

Hinweis<br />

Ausgangspunkt des Nachweises der Eigensicherheit für die Zusammenschaltung<br />

mehrerer zugehöriger Betriebsmittel ist die grafische Erstellung einer Summenausgangskennlinie<br />

für die Zusammenschaltung. Dabei sind die gleichen Überlegungen<br />

hinsichtlich Art der Zusammenschaltung und möglicher Fehler anzustellen wie sie in<br />

der EN 60079-14, Anhang A und B für Zusammenschaltungen mehrerer Betriebsmittel<br />

mit linearer Ausgangskennlinie festgelegt sind. Der einzige Unterschied<br />

besteht darin, dass jetzt eine grafische und nicht rechnerische Ermittlung durchzuführen<br />

ist.<br />

Die grafisch ermittelte(n) Summenausgangskennlinie(n) ist (sind) entsprechend der<br />

Betriebsmittelgruppe IIB oder IIC und der zulässigen Gesamtinduktivität in das entsprechende<br />

Grenzkurvendiagramm einzuzeichnen.<br />

Die Eigensicherheit ist nachgewiesen, wenn die Grenzkurve der Rechteck-Quelle<br />

an keiner Stelle im Diagramm geschnitten wird und der Schnittpunkt von maximalem<br />

Strom und maximaler Spannung im Diagramm von der Grenzkurve der linearen<br />

Quelle eingeschlossen ist. Die höchstzulässige Kapazität der Zusammenschaltung<br />

ergibt sich aus der Grenzkurvenschar der Kapazität unter Bewertung der maximalen<br />

Spannung<br />

Wegen vieler im PTB-Bericht ThEx-10 [3] genannter zusätzlicher Bedingungen,<br />

Ausnahmen und sonstiger Annahmen wird an dieser Stelle nicht ausführlicher auf<br />

diesen Bericht eingegangen, sondern gebeten, dies im Bericht nachzulesen. Dieser<br />

Bericht wird der EN 50039 als informativer Anhang beigefügt.<br />

115


116<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Nachweis der Eigensicherheit<br />

Bild 6.5 Grenzkurvendiagramm für allgemeine Quellenkennlinie<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />

6.3 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />

Die in der DIN EN 60079-14 unter 12.2 Anlagen für die Zonen 1 und 2 detailliert<br />

angegebenen Anforderungen können nachfolgend nur sinngemäß und auszugsweise<br />

erläutert werden, es ist zwingend notwendig, in der Norm nachzulesen.<br />

6.3.1 Anforderungen an Betriebsmittel<br />

Eigensichere und zugehörige Betriebsmittel mindestens Schutzniveau „ib“,<br />

für einfache Betriebsmittel ist keine Prüfung oder Kennzeichnung erforderlich,<br />

sie müssen aber den Anforderungen der DIN EN 50020 entsprechen, sofern die<br />

Eigensicherheit davon abhängt,<br />

zugehörige Betriebsmittel ohne zusätzliche Zündschutzart außerhalb des explosionsgefährdeten<br />

Bereiches installieren,<br />

maximale Speisespannung nicht größer als Um des zugehörigen Betriebsmittels,<br />

Bauelemente, Kabel und Leitungen der Betriebsmittel sollten in IP20-Gehäuse<br />

eingebaut sein.<br />

6.3.2 Installation eigensicherer Stromkreise<br />

Nur isolierte Kabel und Leitungen (Prüfspannung ≥ 500 V AC oder 750 V DC)<br />

Mindestdurchmesser eines Einzelleiters im explosionsgefährdeten Bereich<br />

0,1 mm<br />

Die elektrischen Kennwerte (Cc und Lc ) oder (Cc und Lc /Rc ) müssen bestimmt<br />

werden. Die DIN EN 60079-14/2004 bestimmt unter 12.2.2.2 – Elektrische Kennwerte<br />

von Kabeln und Leitungen folgende Kabelkennwerte, wenn diese nicht bekannt<br />

sind gilt: 200 pF/m und entweder 1 µH/m oder 30 µH/Ω<br />

Schutz eigensicherer Stromkreise gegen äußere elektrische oder magnetische<br />

Felder durch Einsatz von Schirmen und/oder verdrillten Adern oder durch Einhaltung<br />

eines angemessenen Abstandes<br />

Zusätzlich zu den Anforderungen zur Vermeidung von Beschädigungen sind<br />

– Kabel und Leitungen mit eigensicheren Stromkreisen von allen Kabeln und<br />

Leitungen mit nichteigensicheren Stromkreisen getrennt zu führen, oder<br />

– Kabel und Leitungen der eigensicheren oder der nichteigensicheren Stromkreise<br />

sind bewehrt, metallummantelt oder geschirmt.<br />

Aderleitungen von eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen dürfen<br />

nicht in derselben Leitung geführt werden.<br />

6.3.3 Anschluss eigensicherer Stromkreise<br />

Anschlussklemmen für eigensichere Stromkreise müssen als solche gekennzeichnet<br />

sein,<br />

zuverlässige Trennung der Anschlussklemmen eigensicherer von nicht-eigensicheren<br />

Stromkreisen (z. B. durch Trennwand oder Luftspalt ≥ 50 mm),<br />

Mindestluftstrecke 3 mm zwischen nichtisolierten leitenden Teilen und geerdeten<br />

oder anderen leitfähigen Teilen, zwischen nichtisolierten leitenden Teilen<br />

und getrennten eigensicheren Stromkreisen 6 mm.<br />

6.3.4 Installation und Kennzeichnung von Kabel und Leitungen<br />

Trennung eigensicherer und nichteigensicherer Stromkreise in Kabelbündeln<br />

oder -kanal durch Isolierstoffzwischenlage oder geerdeter Metall-Zwischenlage<br />

(nicht erforderlich bei Schirmung oder Mänteln für eigensichere oder nichteigensichere<br />

Stromkreise),<br />

unbenutzte Adern mehradriger Kabel sind zueinander und gegen Erde (wenn im<br />

Kabel z. B. über ein zugehöriges Betriebsmittel bereits eine Erdverbindung existiert)<br />

durch geeignete Abschlüsse zu isolieren,<br />

Kabel und Leitungen eigensicherer Stromkreise müssen gekennzeichnet sein,<br />

wenn Mäntel oder Umhüllungen durch eine Farbe gekennzeichnet sind, muss<br />

die verwendete Farbe hellblau sein, in diesem Falle dürfen hellblau ummantelte<br />

Kabel und Leitungen nicht für andere Zwecke verwendet werden,<br />

117


118<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />

wenn die eigensicheren oder alle nichteigensicheren Kabel und Leitungen bewehrt,<br />

metallummantelt oder geschirmt sind, ist die Kennzeichnung eigensicherer<br />

Kabel und Leitungen nicht erforderlich,<br />

bei Vorhandensein eines blauen Neutralleiters in MSR-Schränken, Schalt- oder<br />

Verteilungsanlagen sind Maßnahmen gegen eine Verwechselung zu treffen,<br />

z. B. gemeinsame Verlegung der Adern in hellblauem Kabelbaum, Beschriftung<br />

oder übersichtliche Anordnung und räumliche Trennung.<br />

6.3.5 Mehradrige Kabel und Leitungen mit mehr als einem eigensicheren Stromkreis<br />

(Grundanforderungen und Fehlerbetrachtungen)<br />

Leiterisolierung mindestens 0,2 mm dick,<br />

Prüfspannung der Leiterisolation mindestens 500 Veff (oder 2fache Nennspannung),<br />

spezielle Anforderungen an Isolation zwischen<br />

– allen miteinander verbundenen Einzeladern und der Schirmung/Bewehrung<br />

(500 Veff AC oder 750 V DC)<br />

– jeweils der Hälfte der miteinander verbundenen Einzeladern zueinander<br />

(1000 Veff AC oder 1500 V DC).<br />

Die in den eigensicheren Stromkreisen für die jeweiligen Zonen geforderten Gerätekategorien<br />

(Zone 1 Kategorie 2) sind den Baumusterprüfbescheinigungen der<br />

Geräte zu entnehmen, sie müssen Fehleranforderungen erfüllen.<br />

Hinweis<br />

Für Kabel und Leitungen sind nachfolgende Fehlerbetrachtungen zu führen:<br />

Typ A: erfüllt Grundanforderungen, Adern jedes eigensicheren Stromkreises sind<br />

geschirmt,<br />

Typ B: erfüllt Grundanforderungen, fest verlegt, mechanisch geschützt/Uomax


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in den Zonen 1 und 2<br />

Erdung leitender Schirme:<br />

erforderlicher leitender Schirm darf nur an einer Stelle geerdet sein, üblicherweise<br />

am Ende im nichtexplosionsgefährdeten Bereich,<br />

falls ein geerdeter eigensicherer Stromkreis in einem geschirmten Kabel verläuft,<br />

sollte der Schirm an der gleichen Stelle wie der eigensichere Stromkreis geerdet<br />

sein,<br />

der Schirm sollte an einer Stelle des Potenzialausgleichssystemes geerdet sein,<br />

falls im geschirmten Kabel ein erdfreier eigensicherer Stromkreis verläuft,<br />

wenn in hohem Grade sichergestellt ist, dass zwischen jedem Ende des Stromkreises<br />

ein Potenzialausgleich besteht, dürfen Kabel- und Leitungsschirme an<br />

beiden Enden des Kabels und der Leitung und, falls erforderlich, an Zwischenstellen<br />

an Erde angeschlossen sein,<br />

Mehrfacherdung über kleine Kondensatoren (z. B. 1 nF, 1500 V, Keramik) ist zulässig,<br />

vorausgesetzt, dass die Gesamtkapazität 10 nF nicht überschreitet,<br />

In Sonderfällen (hoher Widerstand des Schirmes oder erforderliche Abschirmung<br />

gegen induktive Störbeeinflussung) ist eine Mehrfacherdung entsprechend Bild 2<br />

Abschnitt 12.2.2.4 der DIN EN 60079-14 zulässig, wenn:<br />

robuster isolierter Erdungsleiter vorliegt (mindestens 4 mm 2 ),<br />

Isolationsprüfung mit 500 V in verschiedenen Prüfungen bestanden wird,<br />

isolierter Erdungsleiter und Schirm nur an einem Punkt (normalerweise am Ende<br />

des Kabels im nichtexplosionsgefährdeten Bereich) mit Erde verbunden sind,<br />

der isolierte Erdungsleiter geschützt verlegt ist,<br />

das L/R-Verhältnis des Kabels und der Leitung, das zusammen mit dem isolierten<br />

Erdungsleiter angebracht ist, der Eigensicherheit genügt.<br />

6.3.7 Floating-Schaltung<br />

Da ein eigensicherer Stromkreis nur an einer Stelle geerdet werden darf, ist bei Einsatz<br />

von Zenerbarrieren eine weitere Erdung (z. B. am Fühler) nicht zulässig. Zenerbarrieren<br />

müssen im sicheren Bereich errichtet werden. Wenn messtechnisch die<br />

unmittelbare Erdung stört, so ist es möglich, durch Zusammenschaltung zweier<br />

Zenerbarrieren die Messleitungen bis zum Betrag der Zenerspannung quasi erdfrei<br />

zu halten (Floating-Schaltung).<br />

Thermoelement<br />

Z-Dioden<br />

Z-Dioden<br />

3x<br />

3x<br />

3x<br />

3x<br />

Nicht erden!<br />

Isolationsspannung > 500 V AC<br />

Messgerät<br />

Bild 6.6 Prinzip Floating-Schaltung<br />

Hierbei ist zu beachten, daß zwei eigensichere Stromkreise zusammengeschaltet<br />

werden. Die Höchstwerte von Strom und Spannung und die neuen zulässigen<br />

äußeren Induktivitäten und Kapazitäten sind zu ermitteln. Im Katalog „Interface Aufbaugehäuse“<br />

des Geschäftsbereiches <strong>Pepperl+Fuchs</strong> Prozessautomation sind in<br />

den Auswahltabellen für Zenerbarrieren die sicherheitsrelevanten Kennwerte für die<br />

separaten Kanäle sowie die Reihen- und Parallelschaltungen der Kanäle angegeben.<br />

Auch bei dieser Schaltung darf keine Doppelerdung vorgenommen werden,<br />

d. h. das Thermoelement muss isoliert aufgebaut sein.<br />

119


120<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in der Zone 0<br />

6.4 Anforderungen an das Errichten eigensicherer Stromkreise in der Zone 0<br />

6.5 Instandhaltung eigensicherer Anlagen<br />

Zusätzlich zu den für die Zone 1 gestellten Anforderungen wird gefordert:<br />

Betriebsmittel des Schutzniveaus „ia“ gemäß DIN EN 50020 erforderlich,<br />

Stromkreise mit mehr als einem zugehörigen elektrischen Betriebsmittel sind in<br />

der Zone 0 nicht zulässig, da deren Schutzniveau als „ib“ betrachtet werden<br />

muss, selbst wenn alle Betriebsmittel dem Schutzniveau „ia“ entsprechen,<br />

galvanische Trennung eigensicherer und nichteigensicherer Stromkreise in den<br />

zugehörigen Betriebsmitteln bevorzugt,<br />

bei Verwendung von zugehörigen Betriebsmitteln ohne galvanische Trennung<br />

Impedanz von Ansschlusspunkt bis Erdungspunkt des Starkstromnetzes<br />

(TN-S-Netz) weniger als 1 Ω, zusätzlich Trenntrafo für netzgespeiste Betriebsmittel<br />

gefordert,<br />

aus Funktionsgründen erforderliche Erdung außerhalb der Zone 0 (aber so nah<br />

wie möglich am Betriebsmittel für Zone 0), vorzugsweise in einem Abstand bis<br />

zu 1 m,<br />

detaillierte Blitzschutzmaßnahmen für eigensichere Stromkreise außerhalb von<br />

Bauwerken oder über Erdbodenniveau.<br />

Die DIN EN 60079-17 VDE 0165 Teil 10 Prüfung und Instandhaltung elektrischer<br />

Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen Grubenbaue) enthält<br />

im Abschnitt 5.3 zusätzliche Anforderungen für die Zündschutzart Eigensicherheit:<br />

Instandhaltungsarbeiten eigensicherer Anlagen dürfen bei Einhaltung bestimmter<br />

Bedingungen an unter Spannung stehenden Einrichtungen durchgeführt werden,<br />

Erdverbindungen von Sicherheitsbarrieren dürfen nicht entfernt werden, bevor<br />

die Stromkreise zum explosionsgefährdeten Bereich abgetrennt sind,<br />

im explosionsgefährdeten Bereich sind die Arbeiten zu begrenzen auf:<br />

– Abklemmen, Entfernen oder Auswechseln von Teilen<br />

– Justierung aller für die Kalibrierung erforderlichen Einstellungen<br />

– Entfernen, Auswechseln steckbarer Komponenten/Baugruppen<br />

– Benutzung in der Dokumentation festgelegter Prüfinstrumente,<br />

nach der Prüfung muss das eigensichere System/Betriebsmittel alle Anforderungen<br />

gemäß Anlagendokumentation erfüllen;<br />

die Dokumentation muss folgende Einzelheiten enthalten:<br />

– Nachweis der Eigensicherheit,<br />

– Hersteller, Betriebsmitteltyp und -bescheinigungsnummer, Kategorie, Betriebsmittelgruppe,<br />

Temperaturklasse,<br />

– elektrische Parameter (Induktivität, Kapazität, Länge, Typ und Verlauf von<br />

Kabeln, Leitungen),<br />

– besondere Anforderungen laut Betriebsmittelbescheinigung,<br />

– Einbauort jedes Betriebsmittels in der Anlage.<br />

Weiterhin werden geprüft:<br />

eindeutige Kennzeichnung eigensicherer Stromkreise,<br />

Übereinstimmung der Installation mit der Anlagendokumentation,<br />

Trennbaugruppen zwischen eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen,<br />

Kabel und Leitungen sowie deren Abschirmungen,<br />

Durchgängigkeit der Erdung von nicht galvanisch getrennten Stromkreisen, Erdverbindungen<br />

zur Bewahrung der Eigensicherheit,<br />

Erdung und/oder Isolierung eigensicherer Stromkreise,<br />

Trennung zwischen eigensicheren und nichteigensicheren Stromkreisen,<br />

Einhaltung vorgeschriebener Mindestabstände.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Errichten von Anlagen mit eigensicheren Stromkreisen<br />

Quellenverzeichnis<br />

6.6 Quellenverzeichnis<br />

[1] DIN EN 60079-14: 1998 Elektrische Betriebsmittel für gasexplosionsgefährdete<br />

Bereiche, Teil 14: Elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Bereichen (ausgenommen<br />

Grubenbaue)<br />

[2] DIN EN 50020: 2001 Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche<br />

Eigensicherheit „i“<br />

[3] Ulrich Johannsmeyer, Martin Krämer PTB-Bericht ThEx-10 Zusammenschaltung<br />

nichtlinearer und linearer eigensicherer Stromkreise<br />

121


122<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Staubexplosionen und ihre Ursachen<br />

7 Staubexplosionsschutz<br />

7.1 Staubexplosionen und ihre Ursachen<br />

Bei der Herstellung, dem Verarbeiten, Transportieren, Lagern oder Verpacken<br />

brennbarer Stäube besteht die Gefahr einer Staubexplosion.<br />

Nachfolgend sind einige staubexplosionsgefährdete Arbeiten aufgeführt:<br />

Mahlen/Trocknen von Kohle<br />

Befüllen von Kohlenstaubsilos<br />

Absaugen und Fördern von Holzstaub in Filtern und Abscheideanlagen, Umschlagen<br />

und Silieren von Getreide<br />

Mahlen, Mischen und mechanisches Fördern von organischen Produkten (Getreide,<br />

Futtermittel, Zucker, Kunststoffe, Farbstoffe, Pharmazeutika)<br />

Sprühtrocknen von organischen Produkten (Milch)<br />

Trocknen, Granulieren, Coaten (Beschichten) in Wirbelschichtapparaturen (Klärschlammverarbeitung)<br />

Schleifen von Leichtmetallen und deren Legierungen<br />

Herstellen und Verarbeiten von Metallpulvern<br />

Gemäß einer Studie der Berufsgenossenschaften Nahrungsmittel und Gaststätten<br />

„Staubexplosionen - Nahrungsmittel-, Futtermittel- und Getreidestäube“ kann davon<br />

ausgegangen werden, dass sich in Deutschland durchschnittlich pro Tag eine<br />

Staubexplosion ereignet. Jede vierte davon wird durch Nahrungs- oder Futtermittelstäube<br />

ausgelöst.<br />

Anteil der Staubarten an den Staubexplosionen [1]:<br />

Getreidestaub 24 %<br />

Holzstaub 34 %<br />

Kunststoffe 14 %<br />

Metallstaub 10 %<br />

Kohlenstaub 10 %<br />

Papierstaub 2 %<br />

sonstige Stäube 6 %<br />

Folgende Zündquellen wurden bei den Staubexplosionen festgestellt:<br />

mechanische Funken 30 %<br />

statische Elektrizität 9 %<br />

Reibung 9 %<br />

Glimmnester 9 %<br />

Feuer 8 %<br />

heiße Oberflächen 6,5 %<br />

Selbstentzündung 6 %<br />

Schweißarbeiten 5 %<br />

elektrische Betriebsmittel 3,5 %<br />

sonstige 13,5 %<br />

Zündfähiger Staub entsteht, wenn aus brennbarem Material feinteilige Feststoffe<br />

mit Korngrößen unter ca. 0,4 mm erzeugt werden. Diese Erzeugung kann gewollt<br />

(z. B. durch Mahlen oder Zerkleinern) oder ungewollt (z. B. durch Abrieb) erfolgen.<br />

Gemäß einer Untersuchung der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten<br />

entstehen beim Transport und Verarbeiten grobkörnigen Materials 0,1 bis<br />

0,25 Gewichtsprozente Feinanteile.<br />

Teilt man einen Würfel mit einer Kantenlänge von 1 cm in Partikel mit einer Kantenlänge<br />

von 0,001 mm, so ergibt sich eine Gesamtoberfläche von 6 m 2 , die mit Sauerstoff<br />

reagieren kann. Der Würfel könnte brennen, der Staub explodiert [2].<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

7.2 Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

Die sicherheitstechnischen Kenngrößen sind keine Naturkonstanten, sondern experimentell<br />

ermittelte Stoffeigenschaften zur Charakterisierung der Stäube. Sehr viele<br />

dieser Kenngrößen werden zur Auswahl der Betriebsmittel benötigt, andere sind<br />

grundlegende Parameter für den konstruktiven oder auch tertiären Explosionsschutz.<br />

Auf die speziell beim Staubexplosionsschutz wichtige Problematik des<br />

Begrenzens der Explosionsauswirkungen auf ein annehmbares Maß durch<br />

Explosionsfeste Bauweise,<br />

Explosionsdruckentlastung,<br />

Explosionsunterdrückung,<br />

Verhindern der Explosionsübertragung<br />

kann an dieser Stelle nicht eingegangen werden (siehe Abschnitt 3.6).<br />

Es kann auch nicht auf alle wichtigen sicherheitstechnischen Kenngrößen eingegangen<br />

werden, hierzu gibt es ein umfangreiches Nachschlagewerk. Einige wichtige<br />

Veröffentlichungen sind nachfolgend aufgelistet:<br />

VDI-Richtlinie 2263 Staubbrände und Staubexplosionen<br />

– Blatt 1 Ermittlung sicherheitstechnischer Kenngrößen<br />

– Blatt 2 Inertisierung<br />

– Blatt 3 Explosionsdruckstoßfeste Behälter und Apparate, Berechnung, Bau<br />

und Prüfung<br />

– Blatt 4 Unterdrückung von Staubexplosionen<br />

– Blatt 5 Gefahren und Beurteilungen - Schutzmaßnahmen, Explosionsschutz<br />

bei Wirbelschichtanlagen<br />

VDI-Richtlinie 3673 Druckentlastung von Staubexplosionen<br />

TRD 413 Kohlenstaubfeuerungen an Dampfkesseln<br />

TRD 415 Wirbelschichtfeuerungen an Dampfkesseln<br />

Leitfäden des Technischen Ausschusses für Anlagensicherheit (TAA)<br />

TAA-GS 15 Explosionsfähige Staub-/Luft-Gemische und<br />

Störfallverordnung<br />

BGV C15 Kohlenstaubanlagen (früher VBG 3)<br />

GESTIS-Staub-<strong>EX</strong> Datenbank Brenn- und Explosionskenngrößen von<br />

Stäuben (Hauptverband der gewerblichen BG)<br />

BIA-Report 12/97 Brenn- und Explosionskenngrößen von Stäuben<br />

BGI 747 Merkblatt R003 Anlagensicherheit Sicherheitstechnische<br />

Kenngrößen - Ermitteln und Bewerten<br />

Wichtige Parameter und Kenngrößen sind:<br />

Staubexplosionsfähigkeit,<br />

Explosionsgrenzen,<br />

Mindestzündenergie,<br />

Medianwert,<br />

Explosionsdruck, Staubexplosionsklassen ST,<br />

Zündtemperatur,<br />

Glimmtemperatur,<br />

Selbstentzündungstemperatur,<br />

Brennverhalten (Brennzahl BZ, Abbrandgeschwindigkeit)<br />

123


124<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

7.2.1 Staubexplosionsfähigkeit<br />

Ein Stoff ist staubexplosionsfähig, wenn er im Gemisch mit Luft durch Einwirkung<br />

einer Zündquelle definierter Energie zu einer sich selbst erhaltenden Flammenausbreitung<br />

initiiert werden kann, die im geschlossenen Behälter (Vorprüfung mit modifiziertem<br />

Hartmannrohr) mit einer Drucksteigerung verbunden ist.<br />

Die meisten organischen Stäube, viele Staubgemische, aber auch einige anorganische<br />

Stäube (z. B. Metallstäube) sind staubexplosionsfähig. [3]<br />

7.2.2 Explosionsgrenzen<br />

Ebenso wie im gasexplosionsgefährdeten Bereich gibt es auch im staubexplosionsgefährdeten<br />

Bereich Konzentrationsgrenzen, innerhalb derer das Staub-Luft-<br />

Gemisch explosionsfähig ist. Die untere Staubexplosionsgrenze wird in einem<br />

geschlossenen, annähernd kugelförmigen Druckbehälter mit einer zugehörigen<br />

Steuereinheit ermittelt. Da die obere Staubexplosionsgrenze für Sicherheitskonzepte<br />

wenig Bedeutung hat, wird sie in der Regel nicht bestimmt.<br />

Untere Explosionsgrenze UEG: Untere Grenze des Konzentrationsbereiches, in<br />

dem ein Staub im Gemisch mit Luft zur Explosion gebracht werden kann. [4]<br />

Als Explosionsgrenzen werden genannt:<br />

untere Explosionsgrenze ca. (20 ... 60) g/m 3 ,<br />

obere Explosionsgrenze ca. (2 ... 6) kg/m 3 .<br />

Der Bereich der unteren Explosionsgrenze kann durch 2 optische Versuche verdeutlicht<br />

werden:<br />

bei einer Staubdichte von 30 g/m 3 ist eine 40-Watt-Lampe aus 1 m Entfernung<br />

nicht mehr sichtbar [2];<br />

nach Messungen der DMT besteht bei einer Staubdichte von ca. 50 g/m3 in nur<br />

5 cm Abstand von der Lichtquelle ein Lichtverlust von 50 %.<br />

Viel wichtiger ist aber der Hinweis, dass in einem Raum normaler Höhe eine Staubschicht<br />

von weniger als 1 mm ausreicht, diesen Raum mit einem explosionsfähigen<br />

Gemisch zu füllen.<br />

7.2.3 Mindestzündenergie (MZE)<br />

Mindestzündenergie MZE: unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen ermittelte,<br />

kleinste in einem Kondensator gespeicherte Energie, die bei Entladung ausreicht,<br />

das zündwilligste Gemisch eines explosionsfähigen Staub-Luft-Gemisches<br />

zu zünden. [3]<br />

Die Mindestzündenergie von Stäuben ist abhängig von der Konzentration des Staubes,<br />

seiner Korngröße, Zusammensetzung (z. B. Feuchte, Lösungsmittelanteile),<br />

der Temperatur und anderer Faktoren.<br />

Mindestzündenergien:<br />

sehr leicht entzündliche Stäube (feine Aluminium- und Schwefelstäube)<br />

MZE < 1 mJ,<br />

leicht entzündliche Stäube (Wachsstäube)<br />

MZE = (1 - 10) mJ,<br />

gemäßigt entzündliche Stäube (Zucker, Milchpulver)<br />

MZE = (10 - 100) mJ,<br />

schwer entzündliche Stäube (Abrieb von Kohlearten, Weizenmehl)<br />

MZE > 100 mJ.<br />

Im VDI-Bericht 1272 „Mindestzündenergie als Beurteilungsmaßstab für die Auswahl<br />

von Schutzmaßnahmen“ ist folgende Unterteilung zu finden:<br />

besonders zündempfindliche Stäube MZE = (3 –10) mJ,<br />

extrem zündempfindliche Stäube MZE < 3 mJ. [5]<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

7.2.4 Medianwert (MW)<br />

Ein bedeutender Parameter bezüglich der Explosionsfähigkeit ist die Teilchengröße;<br />

man spricht hier vom sogenannten Medianwert. Die Gesamtoberfläche<br />

wächst mit abnehmender Teilchengröße exponentiell, es steht mehr Fläche für die<br />

Absorption von Luft und Oxidation mit dem darin befindliche Sauerstoff zur Verfügung.<br />

Feinstäube reagieren heftiger als grobe Stäube.<br />

Der Medianwert ist der Wert für die mittlere Korngröße (50 Gewichts-% des Staubes<br />

sind gröber, 50 Gewichts-% sind feiner als der Medianwert). [3]<br />

7.2.5 Explosionsdruck, Staubexplosionsklassen (ST)<br />

Der maximale Explosions(über)druck pmax ist der unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen<br />

ermittelte maximale Druck, der in einem geschlossenen Behälter<br />

bei der Explosion eines Staubes im Gemisch mit Luft auftritt.<br />

Der maximale zeitliche Druckanstieg (dp/dt) max ist der unter vorgeschriebenen Versuchsbedingungen<br />

ermittelte höchste Wert für den zeitlichen Druckanstieg, der bei<br />

der Explosion eines Staubes in einem geschlossenen Behälter auftritt. [3]<br />

Wenn man berücksichtigt, dass nach dem Kubischen Gesetz für die Volumenabgängigkeit<br />

des maximalen zeitlichen Druckanstieges gilt:<br />

(dp/dt) max . V 1/3 = konst = Kst (in bar.m.s -1 ),<br />

so ist der Kst-Wert gleich dem Wert des maximalen zeitlichen Druckanstieges in<br />

einem 1 m3-Behälter, das heißt, der maximale zeitliche Druckanstieg wird auf den<br />

volumenunabhängigen Kst-Wert umgerechnet. Anhand des Kst-Wertes erfolgt eine<br />

Einteilung der Stäube in Staubexplosionsklassen: [4]<br />

Staubexplosionsklasse KSt-Wert in bar · m · s -1<br />

St 1 0 bis 200<br />

St 2 200 bis 300<br />

St 3 größer 300<br />

7.2.6 Zündtemperatur<br />

Die Zündtemperatur einer Staubwolke ist die niedrigste Temperatur einer heißen<br />

inneren Wand eines Ofens, bei der die Zündung einer darin enthaltenen Staubwolke<br />

in Luft eintritt. [6]<br />

Bei der Auswahl des Betriebsmittels darf dessen Oberflächentemperatur gemäß<br />

Baumusterprüfbescheinigung maximal 2/3 der Zündtemperatur der Staubwolke<br />

betragen.<br />

Tmax = 2/3 Tcl , Tcl - Zündtemperatur der Staubwolke<br />

125


126<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

7.2.7 Glimmtemperatur<br />

Die Glimmtemperatur einer Staubschicht ist die niedrigste Temperatur einer heißen<br />

Oberfläche, bei der sich eine Staubschicht von festgelegter Dicke auf dieser Oberfläche<br />

entzündet. [6]<br />

In der DIN EN 61241-1 wird darauf hingewiesen, dass 2 unterschiedliche Verfahren<br />

zur Ermittelung der maximalen Oberflächentemperatur mit einer Staubschicht angewendet<br />

werden.<br />

Verfahren A Die maximale Oberflächentemperatur wird mit einer 5 mm dicken Staubschicht<br />

bestimmt und die Errichtungsbestimmungen fordern eine Differenz von 75 K zwischen<br />

der Oberflächentemperatur und der Glimmtemperatur eines bestimmten<br />

Staubes.<br />

Verfahren B Die maximale Oberflächentemperatur wird mit einer 12,5 mm dicken Staubschicht<br />

bestimmt und die Errichtungsbestimmungen fordern eine Differenz von 25 K zwischen<br />

der Oberflächentemperatur und der Glimmtemperatur eines bestimmten<br />

Staubes.<br />

Das bedeutet für die Auswahl der Betriebsmittel, dass in Abhängigkeit der Kennzeichnung<br />

der Betriebsmittel (Ex tD A... oder Ex tD B...) dessen Oberflächentemperatur<br />

75K (Verfahren A) oder 25K (Verfahren B) niedriger sein muss als die<br />

Glimmtemperatur der betreffenden Staubschicht.<br />

Zündtemperatur (°C) Glimmtemperatur (°C)<br />

Baumwolle 560 350<br />

Holzmehl 400 300<br />

Kork 470 300<br />

Milchpulver 440 340<br />

Stärke 440 290<br />

Tabak 450 300<br />

Zuckerrüben 460 290<br />

Braunkohle 380 225<br />

Kautschuk 460 220<br />

Schichtpressstoff 510 330<br />

Aluminium 530 280<br />

Bronze 390 260<br />

Eisen 310 300<br />

Magnesium 610 410<br />

Ruß 620 385<br />

Schwefel 280 280<br />

Tabelle 7.1 Zünd- und Glimmtemperaturen von Stäuben<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

7.2.8 Selbstentzündungstemperatur<br />

Unter Selbstentzündung wird der Vorgang verstanden, bei dem ein Stoff bei allseitiger<br />

Wärmeeinwirkung und Anwesenheit von Luft ohne weitere Zündquelle zur Entzündung<br />

kommt. Überschreitet die Probe dabei die Umgebungstemperatur um<br />

mehr als 60 K, spricht man von Selbstentzündung. Die Selbstentzündungstemperatur<br />

ist eine wichtige Kenngröße für die sicherheitstechnische Beurteilung von Trocknungsprozessen,<br />

Lagerung und Transport. [4]<br />

Brennzahl in Abhängigkeit<br />

vom Brennverhalten<br />

Staubart Dm µm Tz °C TG °C TSE °C<br />

Baumwolle 51 380 220 100<br />

Gaskohle 28 630 250 100<br />

Aktivkohle 23 780 > 400 250<br />

Altholz 45 590 360 190<br />

Klärschlamm 31 450 270 140<br />

Tiermehl 182 520 > 400 165<br />

Farbpulver < 20 > 1000 360 180<br />

Tabelle 7.2 Selbstentzündungstemperatur von Stäuben<br />

Dm: Medianwert<br />

Tz: Zündtemperatur des aufgewirbelten Staubes<br />

TG: Glimmtemperatur des lagerndes Staubes (h = 5 mm)<br />

TSE: Selbstentzündungtemperatur des lagernden Staubes (V = 400 cm3 )<br />

Brennzahl Die Brennzahl (BZ) ist ein Kriterium für die Ausbreitung eines Brandes nach lokaler<br />

Einwirkung einer hinreichend starken Zündquelle [4].<br />

Die Brennbarkeit eines abgelagerten Staubes wird mit den Brennzahlen (BZ) 1 bis 6<br />

klassifiziert. BZ 1 bedeutet „kein Brennen“, BZ 6 bedeutet „verpuffungsartiges<br />

Abbrennen oder rasche flammenlose Zersetzung“.<br />

Art der Reaktion BZ<br />

Keine<br />

Ausbreitung<br />

eines Brandes<br />

Ausbreitung<br />

eines Brandes<br />

Kein Anbrennen 1 Kochsalz<br />

Kurzes Entzünden und rasches Verlöschen 2 Weinsäure<br />

Örtliches Brennen oder Glimmen mit<br />

höchstens geringer Ausbreitung<br />

3 Milchzucker<br />

Durchglühen ohne Funkenwurf<br />

(Glimmbrand) oder langsame flammenlose<br />

Zersetzung<br />

Abbrennen unter Flammenerscheinung<br />

oder Funkensprühen<br />

Verpuffungsartiges Abbrennen oder rasche<br />

flammenlose Zersetzung<br />

Tabelle 7.3 Brennzahl in Abhängigkeit vom Brennverhalten<br />

4 Tabak<br />

5 Schwefel<br />

6 Schwarzpulver<br />

Es ist zu beachten, dass sich mit der Erhöhung der Umgebungstemperatur auch die<br />

Brennzahl verändern kann. Zum Beispiel ist Kartoffelstärke bei normaler Umgebungstemperatur<br />

nicht brennbar, bei erhöhten Temperaturen jedoch sehr gut<br />

brennbar.<br />

127


128<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Sicherheitstechnische Kenngrößen von Stäuben<br />

7.2.9 Schutzmaßnahmen unter Beachtung der Kenngrößen<br />

Unter Beachtung obengenannter Kenngrößen und weiterer Parameter sind folgende<br />

Schutzmaßnahmen zu ergreifen:<br />

Schutzmaßnahmen zu beachtende Kenngrößen<br />

Vermeidung brennbarer Stoffe Brennbarkeit,Explosionsfähigkeit,<br />

Verbrennungswärme<br />

Konzentrations-/<br />

untere Explosionsgrenze<br />

Mengebegrenzung<br />

Inertisierung Sauerstoffgrenzkonzentration<br />

Vermeidung von Zündquellen Glimm-, Zünd,- Zersetzungstemp.,<br />

Selbstentzündungsverhalten, Schwelpunkt,<br />

Mindestzündenergie, Schlagempfindlichkeit,<br />

elektrostatisches Verhalten<br />

Explosionsfeste Bauweise für maximaler Explosionsdruck<br />

den maximalen Explosionsdruck<br />

Explosionsdruckentlastung KSt-Wert u. max. Explosionsdruck<br />

Explosionsunterdrückung KSt-Wert u. max. Explosionsdruck<br />

Tabelle 7.4 Zuordnung von Kenngrößen zu Schutzmaßnahmen<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Einteilung der staubexplosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />

7.3 Einteilung der staubexplosionsgefährdeten Bereiche in Zonen<br />

Gemäß Anhang 3 der Betriebssicherheitsverordnung sind die staubexplosionsgefährdeten<br />

Bereiche wie folgt definiert:<br />

Zone 20 ist ein Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer<br />

Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub, ständig, über lange Zeiträume<br />

oder häufig vorhanden ist.<br />

Hierzu gehört im Allgemeinen nur das Innere von Behältern oder Apparaturen, wie<br />

z. B. das Innere von Mühlen, Trocknern, Mischern, Förderleitungen, Silos usw.,<br />

wenn die Bedingungen der Definition der Zone 20 erfüllt sind.<br />

Zone 21 ist ein Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige<br />

Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren<br />

Staub bilden kann.<br />

Hierzu gehören z. B. die nähere Umgebung von Beschickungsöffnungen, der<br />

nähere Bereich um Füll- und Entleerungseinrichtungen und Bereiche, wo Staubablagerungen<br />

vorhanden sind, durch deren Aufwirbeln gelegentlich eine gefährliche<br />

explosionsfähige Atmosphäre auftritt.<br />

Zone 22 ist ein Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre<br />

in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise<br />

nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

Hierzu gehören Bereiche in der Umgebung Staub enthaltender Anlagen, wenn<br />

Staub aus Undichtigkeiten austreten kann und sich Staubablagerungen bilden können.<br />

Die IEC 61241-10 – Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen ist im<br />

Konzept stark an die Vorgehensweise zur Einteilung der gasexplosionsgefährdeten<br />

Bereiche angelehnt (siehe EN 60079-10). Wichtige Kriterien sind unter Einbeziehung<br />

der sicherheitstechnischen Kenngrößen der Stäube die Freisetzungsquellen<br />

von Stäuben, die Möglichkeiten der Staubabsaugung, die Gefahr der Staubablagerung.<br />

In einem Verfahren zur Einteilung staubexplosionsgefährdeter Bereiche (siehe 4.3<br />

[7]) wird für die Festlegung der Gefährdungszonen nur die Wahrscheinlichkeit der<br />

Bildung von Staubwolken betrachtet und dabei in 3 Schritten vorgegangen:<br />

1. Identifizierung der Materialeigenschaften (Teilchengröße, Feuchtegehalt, Mindestzündtemperatur<br />

der Staubwolke, spezifischer elektrischer Widerstand.<br />

2. Feststellung, wo Staub einschließende Behältnisse oder Staubfreisetzungsquellen<br />

vorhanden sind.<br />

3. Bestimmung der Wahrscheinlichkeit, mit der Staub von solchen Quellen freigesetzt<br />

wird.<br />

Im Abschnitt 6.3 werden anschaulich Beispiele für Zonen explosionsfähiger Staubatmosphären<br />

genannt. In einem informativen Anhang A werden Beispiele aus der<br />

Praxis behandelt. In der BGR 104 Explosionsschutz-Regeln Ex-RL (TRBS 2152) ist<br />

eine umfangreiche Zusammenstellung von Beispielen enthalten.<br />

129


130<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Europanormen und -entwürfe zum Staubexplosionsschutz<br />

7.4 Europanormen und -entwürfe zum Staubexplosionsschutz<br />

Hinweis<br />

Neben verschiedenen Normen zu Untersuchungsverfahren liegen folgende für den<br />

Betreiber elektrischer Anlagen wichtigen Normen und Normenentwürfe unter der<br />

Überschrift IEC 61214 – Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen<br />

mit brennbarem Staub (ausgenommen Grubenbaue) vor (Stand Januar 2006 mit<br />

neu zugewiesenen Nummern):<br />

IEC 61241-0 Allgemeine Anforderungen<br />

IEC 61241-1 Schutz durch Gehäuse (Zündschutzart „tD“)<br />

IEC 61241-2 Schutz durch Überdruck (Zündschutzart „pD“)<br />

IEC 61241-10 Klassifizierung von Bereichen, in denen brennbarer Staub<br />

vorhanden ist oder sein kann.<br />

IEC 61241-11 Schutz durch Eigensicherheit (Zündschutzart „iD“)<br />

IEC 61241-14 Auswahl und Errichten<br />

IEC 61241-17 Prüfung und Instandhaltung<br />

IEC 61241-18 Schutz durch Kapselung (Zündschutzart „mD“)<br />

Als Normen liegen zum Zeitpunkt der Überarbeitung des Handbuches (Oktober<br />

2006) folgende Normen zu „Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen<br />

mit brennbarem Staub“ vor, die aber z. T. durch die oben genannten Normen<br />

bereits ersetzt wurden:<br />

DIN EN 50281-1-1 (VDE 0170/0171, Teil 15-1-1): 1999-10<br />

Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion und Prüfung<br />

DIN EN 50281-1-2 (VDE 0165, Teil 2): 1999-11<br />

Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Auswahl, Errichten und<br />

Instandhaltung<br />

DIN EN 50281-1-2/A1 (VDE 0165, Teil 2/A1): 2002-11<br />

Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Auswahl, Errichten und<br />

Instandhaltung<br />

DIN EN 50281-1-1/A1 (VDE 0170/0171, Teil 15-1-1/A1): 2002-11<br />

Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion und Prüfung<br />

DIN EN 50281-3 (VDE 0165, Teil 102): 2003-05<br />

Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

IEC 61241-1: 2004-05 Schutz durch Gehäuse „tD“<br />

IEC 61241-10: 2004-06 Einteilung staubexplosionsgefährdeter Bereiche<br />

IEC 61241-14: 2004-07 Auswahl und Errichten<br />

Diese Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, zeigt aber, dass derzeit<br />

sehr intensiv an den Normen zum Staubexplosionsschutz gearbeitet wird.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />

7.5 Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />

7.5.1 Allgemeine Anforderungen (E IEC 61241-0)<br />

Da sich diese Norm fast ausschließlich an den Betriebsmittelhersteller wendet und<br />

zu dem noch als Entwurf vorlegt, sollen an dieser Stelle nur die wichtigsten Begriffe<br />

(siehe auch Abschnitt 7.2) und Festlegungen behandelt werden.<br />

Die gesamte Normenreihe IEC 61241 trägt den Titel „Elektrische Betriebsmittel zur<br />

Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub“.<br />

Brennbarer Staub wird definiert als Staub, Fasern oder Flugstaub, der in Luft brennen<br />

oder glimmen kann und der bei atmosphärischem Druck und bei normalen<br />

Temperaturen mit Luft explosionsfähige Gemische bilden kann.<br />

Bei der Geräteauswahl in Abhängigkeit der Zone, in der das Betriebsmittel eingesetzt<br />

werden soll, ist die Leitfähigkeit des Staubes ein Auswahlkriterium.<br />

Leitfähiger Staub ist ein Staub mit einem spezifischen elektrischen Widerstand<br />

≤ 10 3 Ω x m.<br />

Speziell bei der Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse werden unterschieden:<br />

Staubdichtes Gehäuse ist ein Gehäuse, das den Eintritt von Staubteilchen in<br />

sichtbarer Menge verhindert.<br />

Staubgeschütztes Gehäuse ist ein Gehäuse, bei dem der Eintritt von Staub<br />

nicht vollständig verhindert ist, aber Staub nicht in ausreichender Menge eindringt,<br />

um das sichere Arbeiten des Betriebsmittels zu beeinträchtigen. Staub<br />

darf sich nicht an solchen Stellen innerhalb des Gehäuses ansammeln, wo er<br />

eine Zündgefahr verursachen könnte.<br />

Im Unterschied zu den elektrischen Betriebsmitteln zur Benutzung in gasexplosionsgefährdeten<br />

Bereichen, wo es für die Betriebsmittel und für die explosionsfähige<br />

Atmosphäre eine Zuordnung zu den Temperaturklassen gibt, müssen die Betriebsmittel<br />

zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub mit ihrer maximalen<br />

Oberflächentemperatur gekennzeichnet sein. Bei der Auswahl der Betriebsmittel<br />

müssen sowohl die Zündtemperatur der Staubwolke als auch die Glimmtemperatur<br />

der Staubschicht in Betracht gezogen werden.<br />

Auf diese Problematik wird ausführlich bei der Zündschutzart „tD“ – Schutz durch<br />

Gehäuse eingegangen, ebenso werden die Festlegungen zur Betriebsmittelkennzeichnung<br />

unter der jeweilige Zündschutzart erläutert.<br />

7.5.2 Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse (IEC61241-1)<br />

Diese Norm ersetzt die DIN EN 50281-1-1, die aber noch bis zum 01.06.2007 angewendet<br />

werden darf.<br />

Die Staub-Zündschutzart „tD“ – Schutz durch Gehäuse umfasst sämtliche zu treffenden<br />

Maßnahmen, die in dieser Norm festgelegt sind (z. B. Schutz gegen das<br />

Eindringen von Staub und Begrenzung der Oberflächentemperatur), die an elektrischen<br />

Betriebsmitteln mit Schutz durch Gehäuse getroffen sind, um die Zündung<br />

einer Staubschicht oder -wolke zu verhindern.<br />

Zur Ermittelung der maximalen Oberflächentemperatur des Gehäuses in Abhängigkeit<br />

des Vorhandenseins und der Dicke der Staubschicht auf dem Gehäuse werden<br />

die Verfahren A und B angewendet (siehe Abschnitt 7.2.7). Auf die Temperaturbegrenzungen<br />

wegen des Vorhandenseins von Staubschichten wird bei der Behandlung<br />

der IEC 61241-14 0 Auswahl und Errichten eingegangen.<br />

Für die Betriebsmittel, deren Gehäuse nach dem Verfahren A geschützt sind, wird<br />

nach staubdichten und staubgeschützten Gehäuse unterschieden und deren Verwendung<br />

in den Zonen 20, 21 und 22 wie folgt festgelegt:<br />

Staubdichte Gehäuse in IP6X sind anzuwenden in<br />

– Zone 20,<br />

– Zone 21,<br />

– Zone 22 mit leitfähigem Staub.<br />

131


132<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />

Beispiele für die<br />

Kennzeichnung:<br />

Staubgeschützte Gehäuse in IP5X sind anzuwenden in<br />

– Zone 22 mit nichtleitfähigem Staub.<br />

Betriebsmittel der Zündschutzart „tD“, Ausführung A, temperaturgeprüft mit 500 mm<br />

dicker Staubschicht (siehe auch IEC 61241-2) für die Verwendung in Zone 21<br />

Ex tD A21 IP 65 T225°C T500 320°C<br />

Betriebsmittel der Zündschutzart „tD“, Ausführung B, für die Verwendung in<br />

Zone 22 (für Verfahren B braucht die IP-Bemessung nicht berücksichtigt werden)<br />

Ex tD B22 T170°C<br />

7.5.3 Zündschutzart „mD“ – Schutz durch Vergusskapselung (IEC 61241-18)<br />

Vergusskapselung „mD“:<br />

Zündschutzart, bei der Teile, die eine explosionsfähige Atmosphäre entweder durch<br />

Funken oder durch Erwärmung zünden können, in eine Vergussmasse so eingebettet<br />

sind, dass weder eine Staubwolke noch eine Staubablagerung unter Betriebsoder<br />

Installationsbedingungen gezündet werden kann.<br />

Elektrische Geräte der Zündschutzart Vergusskapselung „mD“ müssen entweder in<br />

das Schutzniveau „maD“ oder „mbD“ eingruppiert werden.<br />

Geräte mit dem Schutzniveau „maD“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />

Zündung verursachen:<br />

bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen,<br />

bei allen spezifizierten abnormalen Bedingungen,<br />

bei definierten Fehlerbedingungen.<br />

Geräte mit dem Schutzniveau „mbD“ dürfen in keinem der folgenden Fälle eine<br />

Zündung verursachen:<br />

bei normalen Betriebs- und Installationsbedingungen,<br />

bei definierten Fehlerbedingungen.<br />

Zu den Temperaturen trifft die IEC 61241-18 folgende Aussage: Die maximale<br />

Oberflächentemperatur und der Maximalwert der Dauergebrauchstemperatur der<br />

Vergussmasse dürfen unter normalen Betriebsbedingungen nicht überschritten<br />

werden.<br />

Beispiel für die<br />

Kennzeichnung:<br />

Betriebsmittel der Zündschutzart „mD“ für die Verwendung in Zone 20<br />

Ex mD 20 T120°C<br />

7.5.4 Zündschutzart „iD“ – Eigensichere elektrische Betriebsmittel (E DIN IEC 61241-11)<br />

Eigensicherheit „iD“: Zündschutzart, die auf der Beschränkung von elektrischer<br />

Energie innerhalb eines Betriebsmittels und der Kabel und Leitungen zum<br />

Anschluss, die der potentiell explosionsfähigen Atmosphäre ausgesetzt sind, auf<br />

einem Pegel unter dem beruht, bei dem eine Zündung durch entweder Funkenbildung<br />

oder Erwärmungswirkungen auftreten kann.<br />

Da dieser Normenentwurf an allen möglichen Stellen auf die Eigensicherheits-Norm<br />

für den gasexplosionsgefährdeten Bereich verweist, soll an dieser Stelle nur auf die<br />

spezifischen Besonderheiten verwiesen werden, die mit der staubexplosionsgefährlichen<br />

Atmosphäre zusammenhängen.<br />

Unter dem Abschnitt „Kategorien der elektrischen Betriebsmittel“ wird angemerkt,<br />

dass elektrische Betriebsmittel der Kategorie IIA geeignet sein könnten.<br />

Der Verweis auf die Explosionsgruppe IIA findet sich nochmals unter dem<br />

Abschnitt 6 – Aufbau von elektrischen Betriebsmittel:<br />

„Stromkreise von eigensicheren elektrischen Betriebsmitteln, die nicht in einem<br />

Gehäuse mit beschränktem Eindringen von Staub enthalten sind (d. h. nicht isolierte<br />

eigensichere Messfühlerstromkreise mit direktem Kontakt zur explosionsgefährdeten<br />

Staubatmosphäre) müssen mindestens die Anforderungen an die<br />

Funkenzündung für elektrische Betriebsmittel der Gruppe IIA erfüllen können.“<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Übersicht zu den Zündschutzarten für den Staubexplosionsschutz<br />

Beispiele für die<br />

Kennzeichnung:<br />

Durch beide Festlegungen wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Mindestzündenergie<br />

von Stäuben um ein Vielfaches größer ist als die von Gasen.<br />

Für die Möglichkeit, dass Betriebsmittel wie z. B. Temperaturmessfühler oder<br />

andere Überwachungsstromkreise völlig von Staub umgeben sein können, legt die<br />

E DIN IEC 61241-11 fest:<br />

„Alle Temperaturen müssen unter den schwersten Fehlerzuständen in der vorliegenden<br />

Norm, jedoch ohne Anwendung von Sicherheitsfaktoren für Strom, Spannung<br />

oder Leistung, gemessen oder bewertet werden. Die nachfolgenden<br />

Anforderungen gelten für elektrische Betriebsmittel, die bei Stäuben verwendet<br />

werden, die eine Schweltemperatur von weniger als 210 °C aufweisen.“<br />

Unabhängiges eigensicheres elektrisches Betriebsmittel<br />

Ex iaD IIIC T4<br />

Zugehöriges Betriebsmittel<br />

[Ex ibD] IIIA<br />

Anmerkungen: Den Freizügigkeiten all derer, die kennzeichnen dürfen, wird Freiraum<br />

gewährt, zu erkennen daran, dass in diesem Normenentwurf bereits die<br />

geplante Explosionsgruppe III erwähnt wird.<br />

Die höchste Oberflächentemperatur TA muss mit entweder einem Temperaturwert,<br />

einer Temperaturklasse oder mit beidem gekennzeichnet sein.<br />

7.5.5 Zündschutzart „pD“ – Überdruckkapselung<br />

Überdruckkapselung „pD“: Technik zur Anwendung eines Schutzgases in einem<br />

Gehäuse zur Verhinderung der Bildung einer explosionsfähigen Staubatmosphäre<br />

durch Aufrechterhaltung eines Überdruckes gegenüber der umgebenden Atmosphäre.<br />

Zu dieser Zündschutzart liegt ein Normenentwurf aus dem Jahre 1997 vor, der an<br />

dieser Stelle nicht kommentiert werden soll.<br />

7.5.6 Errichtungsbestimmungen<br />

Einige wichtige Forderungen der EN 50281-1-2 hinsichtlich der Installation in staubexplosionsgefährdeten<br />

Bereichen werden nachfolgend zusammengefasst:<br />

elektrische Betriebsmittel, die von einer dicken Staubauflage bedeckt sind, müssen<br />

besonders betrachtet werden;<br />

in Anlageplänen und -aufzeichnungen sind Staubauflagen größer 5 mm besonders<br />

zu führen;<br />

für Prüfung, Wartung und Reinigung ist eine leichte Zugänglichkeit vorzusehen;<br />

Schutzmaßnahmen gegen äußere Einflüsse dürfen die übliche Wärmeabfuhr<br />

nicht beeinträchtigen;<br />

alle unbenutzten Leitungseinführungen sind durch geeignete Blindstopfen zu<br />

verschließen;<br />

alle elektrischen Stromkreise müssen mit einer wirksamen Einrichtung zur vollständigen<br />

Trennung aller Leiter einschließlich des Neutralleiters, jedoch nicht<br />

des Schutzleiters, ausgestattet sein;<br />

in allen Zonen dürfen Kabel- und Leitungssysteme verwendet werden, die in verschraubten,<br />

nahtlos gezogenen oder durchgehend geschweißten Rohren eingezogen<br />

sind oder durch ihren Aufbau gegen mechanische Beschädigung<br />

geschützt oder staubdicht sind;<br />

bei geschützter Verlegung gelten reduzierte Anforderungen;<br />

die Leitungseinführung in ein Betriebsmittel darf die Dichtwirkung des Gehäuses<br />

nicht beeinträchtigen;<br />

falls sich Staubablagerungen auf Kabel und Leitungen bilden und die freie Luftumwälzung<br />

behindern können, muss eine Verminderung der Strombelastbarkeit<br />

in Betracht gezogen werden.<br />

133


134<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

7.6 Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

7.6.1 Auswahl elektrischer Betriebsmittel für die Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub<br />

Betriebsmittel für den<br />

Einsatz in der Zone 20<br />

Betriebsmittel für den<br />

Einsatz in der Zone 21<br />

Elektrische Betriebsmittel<br />

für den Einsatz in der<br />

Zone 22<br />

In der Zone 20 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die<br />

potenzielle Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />

Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie<br />

folgt gekennzeichnet sind:<br />

¬ II 1 D<br />

Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 0, die<br />

nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />

Bis zum 30.06.2003 durften in staubexplosionsgefährdeten Bereichen auch noch<br />

Betriebsmittel installiert werden, die für die Zonen 10 oder 11 geeignet sind.<br />

Der Einsatz von für die Zone 10 geeigneten elektrischen Betriebsmitteln in der<br />

Zone 20 ist dann zulässig, wenn dieses Gerät vor dem 30.06.2003 in Verkehr<br />

gebracht wurde.<br />

In der Zone 10 durften nur bauartzugelassene elektrische Betriebsmittel verwendet<br />

werden, die für den Einsatz in der Zone 10 ausdrücklich zugelassen sind. Die<br />

Betriebsmittel müssen einer Baumusterprüfung unterzogen worden sein und entsprechend<br />

gekennzeichnet sein.<br />

Auch die Eignung für die Zone 10 sowie alle für die sichere Verwendung erforderlichen<br />

Daten müssen eindeutig angegeben sein.<br />

Betriebsmittel, die für die Zone 11 geeignet sind, dürfen in der Zone 20 jedoch nicht<br />

eingesetzt werden.<br />

In der Zone 21 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die<br />

potenzielle Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />

Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie<br />

folgt gekennzeichnet sind:<br />

¬ II 2 D<br />

Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 21, die<br />

nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />

Daneben dürfen auch die für die Zone 20 zugelassenen Betriebsmittel in der<br />

Zone 21 eingesetzt werden.<br />

Bis zum 30.06.2003 durften in staubexplosionsgefährdeten Bereichen auch noch<br />

Betriebsmittel installiert werden, die für die Zonen 10 oder 11 geeignet sind.<br />

Der Einsatz von für die Zone 10 geeigneten elektrischen Betriebsmitteln in der<br />

Zone 21 ist dann zulässig, wenn diese Geräte vor dem 30.06.2003 in Verkehr<br />

gebracht wurden.<br />

Elektrische Betriebsmittel, die für die Zone 11 geeignet sind, dürfen in der Zone 21<br />

jedoch nicht eingesetzt werden.<br />

In der Zone 22 dürfen sowohl elektrische als auch nichtelektrische Geräte, die<br />

potenzielle Zündquellen sind oder enthalten sowie Schutzsysteme (z. B. dauerbrandsichere<br />

Armaturen, Flammensperren) nur eingesetzt werden, wenn sie wie<br />

folgt gekennzeichnet sind:<br />

¬ II 3 D<br />

Diese Kennzeichnung ist für alle Betriebsmittel zur Verwendung in der Zone 22, die<br />

nach dem 30.06.2003 in Verkehr gebracht werden, verbindlich.<br />

Daneben dürfen auch die für die Zonen 20 und 21 zugelassenen Betriebsmittel in<br />

der Zone 22 eingesetzt werden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

Auswahl nach<br />

Glimmtemperatur und<br />

Zündtemperatur<br />

Als Besonderheit ist bei der Zone 22 zu beachten, dass beim Vorhandensein von<br />

leitfähigem Staub die Betriebsmittel der Kategorie 2D (mit der Schutzart IP6X), den<br />

Anforderungen an die Zone 21 also, entsprechen müssen (in den neuen Normentwürfen<br />

für die Installation in staubexplosionsgefährdeten Bereichen wird allerdings<br />

nur noch die Schutzart IP6X und die Kategorie 3D gefordert).<br />

Bis zum 30.06.2003 durften in staubexplosionsgefährdeten Bereichen auch noch<br />

Betriebsmittel eingesetzt werden, die für die Zonen 10 oder 11 geeignet sind<br />

Der Einsatz von für die Zonen 10 oder 11 geeigneten elektrischen Betriebsmitteln in<br />

der Zone 22 ist deshalb zulässig, wenn diese Geräte vor dem 30.06.2003 in Verkehr<br />

gebracht wurden. Die besonderen Anforderungen an staubexplosionsgefährdete<br />

Bereiche mit leitfähigem Staub (Schutzart IP6X) sind zu beachten.<br />

Für die Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln in staubexplosionsgefährdeten<br />

Bereichen müssen, unabhängig von der Explosionsschutzzone die Glimmtemperatur<br />

des abgelagerten Staubes und die Zündtemperatur des explosionsfähigen<br />

Staub-/Luft-Gemisches bekannt sein.<br />

Die Glimmtemperatur ist die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der<br />

sich eine Staubschicht von festgelegter Dicke auf dieser heißen Oberfläche entzündet.<br />

Die Zündtemperatur einer Staubwolke ist als die niedrigste Temperatur der heißen<br />

Wand eines Ofens, bei der sich eine Staubwolke mit Luft im Ofen entzündet, definiert.<br />

Eine Unterteilung z. B. in Temperaturklassen wie bei den gasexplosionsgefährdeten<br />

Bereichen erfolgt nicht. Auf den elektrischen Geräten muss die maximale Oberflächentemperatur<br />

angegeben sein.<br />

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der Explosionskenngrößen (Zündtemperatur,<br />

Glimmtemperatur und Mindestzündenergie) einiger Stäube.<br />

Substanz TZünd [°C] TGlimm [°C] ø Emin [mJ]<br />

Mehl ≥ 380 ≥ 300 ≥ 30<br />

Holz ≥ 410 ≥ 200 ≥ 100<br />

Braunkohle ≥ 380 ≥ 225 –<br />

Steinkohle ≥ 500 ≥ 240 ≥ 1000<br />

PVC ≥ 530 ≥ 340 ≥ 5<br />

Aluminium ≥ 560 ≥ 270 ≥ 5<br />

Schwefel ≥ 240 ≥ 250 10<br />

Tabelle 7.5 Zündtemperatur, Glimmtemperatur und Mindestzündenergie von Stäuben<br />

Zu beachten bei den brennbaren Stäuben ist, dass ein Sammelbegriff, z. B. Mehlstaub,<br />

unterschiedliche Sorten mit voneinander abweichenden sicherheitstechnischen<br />

Kennzahlen beinhaltet. So hat z. B. Weizenmehl ganz andere Kenndaten als<br />

Roggenmehl.<br />

Für jeden staubexplosionsgefährdeten Bereich ist es erforderlich, die spezifischen<br />

Kenndaten des dort vorhandenen Staubes zu ermitteln. Die Anwendung der Kennzahlen<br />

von Sammelbegriffen kann zu Fehleinschätzungen führen.<br />

135


136<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

7.6.2 Auswahl von elektrischen Betriebsmitteln (IEC 61241-14) [9]<br />

Zulässige Betriebsmittel Zulässige Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub sind:<br />

1. staubdichte, nichtzündfähige Gehäuse (Ex tD), Gehäuse nach IEC 61241-1<br />

2. vergussgekapselte Betriebsmittel (Ex mD), vergussgekapselte Betriebsmittel<br />

nach IEC 61241-18<br />

3. eigensichere Betriebsmittel (Ex iD) nach IEC 61241-11<br />

4. überdruckgekapselte Gehäuse (Ex pD), überdruckgekapselte Gehäuse, die den<br />

Anforderungen an staubexplosionsgefährdete Bereiche nach IEC 61241-2 entsprechen.<br />

Elektrische Betriebsmittel für Zone 20, 21 und 22 sind für die Verwendung bei einer<br />

Umgebungstemperatur im Bereich von -20 °C bis +40 °C vorgesehen, sofern sie<br />

nicht anders gekennzeichnet sind.<br />

Temperaturbegrenzungen Besondere Aufmerksamkeit ist der Problematik der Temperaturbegrenzung zu widmen.<br />

Staubschichten zeigen mit zunehmender Schichtdicke zwei Eigenschaften:<br />

Verringerung der Glimmtemperatur und Erhöhung der Wärmedämmung.<br />

Die maximal zulässige Oberflächentemperatur des Betriebsmittels wird bestimmt<br />

durch den Abzug eines Sicherheitsabstandes von der Mindestzündtemperatur des<br />

betreffenden Staubes, die nach den in IEC 61241-20-1 festgelegten Verfahren für<br />

sowohl Staubwolken als auch Schichten bis zu einer Dicke von 5 mm für die Zündschutzart<br />

„tD“, Verfahren A, einschließlich aller weiteren Zündschutzarten sowie für<br />

eine Schichtdicke von 12,5 mm für die Zündschutzart „tD“, Verfahren B, geprüft wird<br />

(zu Verfahren A und B siehe Abschnitt 7.2.7).<br />

Temperaturbegrenzungen wegen des Vorhandenseins von Staubwolken<br />

Die maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels darf zwei Drittel der Mindestzündtemperatur<br />

des betreffenden Staub/Luft-Gemisches in Grad Celsius nicht<br />

überschreiten:<br />

Tmax = 2/3 TCL , dabei ist TCL die Mindestzündtemperatur der Staubwolke.<br />

Temperaturbegrenzungen wegen des Vorhandenseins von Staubschichten<br />

Für Gehäuse nach Verfahren A und alle weiteren Betriebsmittel gilt<br />

bis zu einer Schichtdicke von 5 mm:<br />

Die maximale Oberflächentemperatur des Betriebsmittels bei der Prüfung in einer<br />

staubfreien Umgebung nach IEC 61241-0 darf den Wert von 75 °C unter der<br />

Glimmtemperatur bei einer Schichtdicke des betreffenden Staubes von 5 mm<br />

nicht überschreiten:<br />

Tmax = T5 mm - 75 °C, dabei ist T5 mm die Mindestzündtemperatur der Staubschicht<br />

(Glimmtemperatur) von 5 mm.<br />

bei einer Schichtdicke über 5 mm bis 50 mm:<br />

Wo es die Möglichkeit gibt, dass Staubschichten über 5 mm bei Gehäusen nach<br />

Verfahren A gebildet werden, muss die maximal zulässige Oberflächentemperatur<br />

verringert werden. Siehe hierzu nachfolgendes Diagramm.<br />

bei einer Schichtdicke über 50 mm siehe weitere Festlegungen dieser Norm.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Staubexplosionsschutz<br />

Errichten elektrischer Anlagen in staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

max. zulässige Oberflächentemperatur<br />

des Betriebsmittels ˚C<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

0<br />

0 10 20 30 40 50<br />

Schichtdicke in mm<br />

Glimmtemperatur<br />

bei 5 mm Schichtdicke<br />

400 ˚C ≤ T5<br />

320 ˚C ≤ T5 < 400 ˚C<br />

250 ˚C ≤ T5 < 320 ˚C<br />

Bild 7.1 Verminderung der maximal zulässigen Oberflächentemperatur bei zunehmender<br />

Schichtdicke der Staubauflage<br />

Für Gehäuse nach dem Verfahren B und für Staubschichten bis zu einer Dicke von<br />

12,5 mm gilt:<br />

Die maximale Oberflächentemperatur von Betriebsmitteln darf einen Wert von<br />

25 °C unterhalb der Glimmtemperatur für eine Schichtdicke des betreffenden Staubes<br />

von 12,5 mm nicht überschreiten:<br />

Tmax = T12,5 mm - 25 °C, dabei ist T12,5 mm die Glimmtemperatur einer 12,5 mm<br />

dicken Staubschicht.<br />

Geräte der Zündschutzart „tD“ werden gemäß AT<strong>EX</strong> 95 mit der Gerätegruppe und -<br />

kategorie und dem Buchstaben „D“ gekennzeichnet, zusätzlich durch den IP-Code<br />

und die zulässige maximale Oberflächentemperatur als Temperaturwert (sowie weitere<br />

Angaben siehe [8]). Ist der Einsatz in Medien unterschiedlicher Temperaturen<br />

vorgesehen, werden dementsprechend dazugehörige zulässige Oberflächentemperaturen<br />

angegeben.<br />

Da eine Staubablagerung nicht ohne vorherigem Auftreten einer Staubwolke entstehen<br />

kann, ist der niedrigste errechnete Wert der zulässigen Oberflächentemperatur<br />

in Abhängigkeit von Staubwolke oder -schicht für die Auswahl des<br />

Betriebsmittels maßgebend.<br />

Zustand des Staubes Weizenmehl Papier Polyvenylacetat<br />

Schicht 450 °C - 75 K 300 °C - 75 K 340 °C - 75 K<br />

Wolke 2/3 x 480 °C 2/3 x 540 °C 2/3 x 500 °C<br />

zulässige Bedingungen 320 °C 225 °C 265 °C<br />

Tabelle 7.6 Temperaturbegrenzung in Abhängigkeit von der Staubart<br />

Im Abschnitt 10 „Kabel und Leitungen“ wird zum Problem Staubansammlung vermerkt:<br />

Kabel- und Leitungsführungen sollten in solch einer Weise angeordnet werden,<br />

dass sich eine möglichst geringe Staubmenge ansammelt und dass sie für die Reinigung<br />

zugänglich sind. Falls zur Aufnahme von Kabeln und Leitungen Pritschen,<br />

Kanäle oder Rohre oder Gräben verwendet werden, sollten Vorkehrungen gegen<br />

den Durchgang oder das Ansammeln von brennbarem Staub an solchen Orten<br />

getroffen werden. Wo sich auf Kabeln und Leitungen leicht Staubschichten bilden<br />

und die freie Luftzirkulation beeinträchtigen, ist eine Herabsetzung ihrer Stromtragfähigkeit<br />

in Betracht zu ziehen, insbesondere bei Stäuben mit einer niedrigen Mindestzündtemperatur.<br />

137


Staubexplosionsschutz<br />

Quellenverzeichnis<br />

7.7 Quellenverzeichnis<br />

138<br />

Auf eine weitere ausführliche Kommentierung der IEC 61241-14 wird verzichtet, da<br />

die Festlegungen zur Installation in Bereichen mit brennbarem Staub sehr stark an<br />

die Festlegungen der IEC 60079-14 für den gasexplosionsgefährdeten Bereich<br />

angelehnt sind bzw. die Zusatzanforderungen an die Zündschutzarten „iD“ und<br />

„mD“ den Betriebsmittelnormen zu entnehmen sind.<br />

[1] Obering. Greiner Explosionsschutz bei Getriebemotoren (Danfoss Bauer GmbH)<br />

[2] Freytag, H.H. Handbuch der Raumexplosionen<br />

[3] GESTIS-STAUB-<strong>EX</strong> Datenbank Brenn- und Explosionskenngrößen von Stäuben,<br />

Hauptverband der gewerblichen BG<br />

[4] Merkblatt R 003 BGI 747 Sicherheitstechnische Kenngrößen (Ermitteln und Bewerten)<br />

[5] VDI-Bericht 1272 Mindestzündenergie als Beurteilungsmaßstab für die Auswahl<br />

von Schutzmaßnahmen<br />

[6] DIN EN 50281-1-2 Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit<br />

brennbarem Staub, Teil 1-2: Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse -<br />

Auswahl, Errichten und Instandhaltung<br />

[7] EN 50281 - 3 Betriebsmittel zur Verwendung in Bereichen mit brennbarem Staub,<br />

Teil 3: Einteilung von staubexplosionsgefährdeten Bereichen<br />

[8] DIN EN 50281-1-1 Elektrische Betriebsmittel mit Schutz durch Gehäuse - Konstruktion<br />

und Prüfung<br />

[9] DIN EN 61241-14 (VDE 0165-2) Elektrische Betriebsmittel zur Verwendung in<br />

Bereichen mit brennbarem Staub – Teil 14: Auswahl und Errichten<br />

(IEC 61241-14:2004)<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Vorbemerkungen<br />

8 Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

8.1 Vorbemerkungen<br />

Mit der Verabschiedung der Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes<br />

und des Rates vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten<br />

für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen (AT<strong>EX</strong> 95) wurde die Grundlage für eine<br />

umfassende Harmonisierung des europäischen Rechtes auf dem Gebiete des<br />

Explosionsschutzes gelegt.<br />

Dass diese Harmonisierung auch den nicht-elektrischen Explosionsschutz betrifft,<br />

wurde vielen Planern, Installateuren, aber vor allem den Herstellern nicht-elektrischer<br />

Geräte, Vorrichtungen, Sicherheits-, Kontroll- und Regeleinrichtungen erst<br />

viel später so richtig klar. Zur Bekräftigung der Sachlage merkt die AT<strong>EX</strong>-Leitlinie<br />

vom Mai 2000 hierzu an:<br />

„Zu beachten ist, dass die Richtlinie 94/9/EG erstmals grundlegende Gesundheitsund<br />

Sicherheitsanforderungen für nichtelektrische Geräte, die für den Einsatz in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind, für Geräte, die für den Einsatz in<br />

Bereichen, in denen wegen der Staubbildung Explosionsgefahr besteht, und<br />

Schutzsystemen bestimmt sind, und für Vorrichtungen, die für den Einsatz außerhalb<br />

von explosionsgefährdeten Bereichen bestimmt sind und zur sicheren Funktionsweise<br />

von Geräten und Schutzsystemen in Bezug auf Explosionsrisiken<br />

erforderlich sind beziehungsweise dazu beitragen, festgelegt“[1].<br />

Neben der AT<strong>EX</strong> 95 ist die AT<strong>EX</strong> 137 als eine weitere Richtlinie veröffentlicht und<br />

durch die BetrSichV bereits in deutsches Recht umgesetzt worden, sie wendet sich<br />

aber nicht an den Hersteller von Betriebsmitteln und wird deshalb an anderer Stelle<br />

behandelt.<br />

Neben den grundlegenden Sicherheitsanforderungen legt die AT<strong>EX</strong> 95 unter Kapitel<br />

II „Konformitätsbewertungsverfahren“ genau fest, welche Anforderungen ein<br />

Betriebsmittel erfüllen muss, wer es prüfen muss, wie es Gerätegruppen und -kategorien<br />

zuzuordnen ist, wer es in Verkehr bringen darf. Diese sehr hohen Anforderungen,<br />

wie sie für elektrische Betriebsmittel zum Beispiel hinsichtlich der<br />

Zulassung gelten, sind für nicht-elektrische Betriebsmittel nicht so scharf. Wenn ein<br />

elektrisches Betriebsmittel der Kategorie 2 im Normalfall nicht ohne EG-Baumusterprüfbescheinigung<br />

in Verkehr gebracht werden darf, so genügt bei den nicht-elektrischen<br />

Betriebsmitteln für die gleiche Kategorie eine „Interne Fertigungskontrolle“.<br />

Anders als bei Schutzsystemen oder elektrischen Betriebsmitteln sieht die AT<strong>EX</strong> 95<br />

für nicht-elektrische Betriebsmittel nur in einer Minderzahl der Fälle vor, dass<br />

benannte Stellen bei der Prüfung der Produkte beteiligt werden müssen. Daher ist<br />

der Adressat der Normen für nicht-elektrische explosionsgeschützte Betriebsmittel<br />

in erster Linie der Hersteller und nur in seltenen Fällen die benannte Stelle.<br />

Und noch eine Vorbemerkung scheint wichtig. Obwohl die AT<strong>EX</strong> 95 bereits seit<br />

1994 auf dem Tisch liegt und deren Umsetzung hinsichtlich des Inverkehrbringens<br />

der Betriebsmittel ab 1.7.2003 zwingend gilt, gibt es mit Ausnahme der Grundnorm<br />

DIN EN 13463-1 noch keine weitere gültige Europanorm für „Nicht-elektrische<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen“. Neben 3 Entwürfen<br />

gibt es nur Arbeitspapiere und abgelehnte Entwürfe.<br />

Der Hinweis im Vorwort der AT<strong>EX</strong> 95, dass die Einhaltung der grundlegenden<br />

Anforderungen des Sicherheits- und Gesundheitsschutzes zwingend erforderlich ist<br />

und „sie mit Umsicht umgesetzt werden müssen, um dem zum Zeitpunkt des Baus<br />

der Geräte erreichten Stand der Technik gerecht zu werden“, lässt die Variante<br />

offen, auch ohne Bezug auf Normen die Geräte in Verkehr zu bringen. Trotzdem<br />

fordert die Richtlinie: „Um den Nachweis zu erleichtern, dass ein Gerät diesen<br />

Anforderungen entspricht, müssen auf europäischer Ebene einheitliche Normen<br />

geschaffen werden und zwar insbesondere für den nicht-elektrischen Bereich<br />

des Explosionsschutzes“ [ 2].<br />

139


140<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95<br />

8.2 Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95<br />

Der Stand der Normung zu „Nicht-elektrische Betriebsmittel für den Einsatz in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen“ zum Zeitpunkt der Überarbeitung dieses Handbuches<br />

(Oktober 2006) ist folgender:<br />

DIN EN 13463-1:2002-04<br />

Teil 1: Grundlagen und Anforderungen<br />

DIN EN 13463-5:2004-03<br />

Teil 5: Schutz durch sichere Bauweise „c“<br />

DIN EN 13463-6:2005-07<br />

Teil 6: Zündquellenüberwachung „b“<br />

DIN EN 13463-8:2004-01<br />

Teil 8: Schutz durch Flüssigkeitskapselung „k“<br />

Zu den Zündschutzarten „fr“ (schwadenhemmende Kapselung), „d“ (druckfeste<br />

Kapselung) und „b“ (Zündquellenüberwachung) liegen Entwürfe vor.<br />

Die DIN EN 13463-1 ähnelt in vielen Bereichen der EN 50014 des elektrischen<br />

Explosionsschutzes, aus der sie zunächst auch entwickelt wurde. Ein Unterschied<br />

zu dieser Norm besteht aber auch darin, dass die DIN EN 13463-1 alle Gerätegruppen<br />

und auch deren Einsatz in staubexplosionsgefährdeten Bereichen umfasst. Ein<br />

weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, dass die DIN EN 13463-1 eine formalisierte<br />

Zündgefahrenanalyse beinhaltet [3].<br />

Den Stand der Technik widerspiegeln u.a.:<br />

DIN EN 1834-.. Hubkolben-Verbrennungsmotoren, Sicherheitsanforderungen für<br />

die Konstruktion und den Bau von Motoren zur Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen<br />

DIN EN 1755 Sicherheit von Flurförderzeugen<br />

DIN EN 12874 Flammendurchschlagssicherungen<br />

EN 1010-1 Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen<br />

VDMA 24169 Richtlinie für Ventilatoren zur Förderung von brennbaren Gase,<br />

Dämpfe oder Nebel enthaltender Atmosphäre<br />

Die Bestimmungen der AT<strong>EX</strong> 95 zu Gerätegruppen und -kategorien, Betriebsanleitungen<br />

und Kennzeichnung gelten auch für die nicht-elektrischen Geräte (und wurden<br />

an anderer Stelle ausführlich erläutert).<br />

Der Artikel 1 der Richtlinie nennt unter Anwendungsbereich:<br />

Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung im explosionsgefährdeten<br />

Bereich,<br />

Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen außerhalb von explosionsgefährdeten<br />

Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren für den sicheren Betrieb<br />

erforderlich sind.<br />

Beispiele betroffener Geräte sind:<br />

Ventilatoren, Gebläse, Verdichter, (Vakuum-)Pumpen, Rührwerke einschließlich<br />

Getriebe/Treibriemen, Zentrifugen, Flurförderfahrzeuge, Rüttelantriebe, mechanische<br />

Mühlen, Hebezeuge.<br />

Im Artikel 8 sind die Konformitätsbewertungsverfahren aufgelistet. Bezüglich der<br />

nicht-elektrischen Geräte heißt es sinngemäß:<br />

„Für Motoren mit innerer Verbrennung und für elektrische Geräte der Gerätegruppen<br />

I und II und Gerätekategorien M 2 und 2 muss der Hersteller oder ......, damit<br />

die CE-Kennzeichnung angebracht werden kann, das Verfahren der EG-Baumusterprüfung<br />

gemäß .... dem Verfahren der „Konformität mit der Bauart“ oder „Qualitätssicherung<br />

der Produkte“ anwenden.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />

Für die übrigen Geräte dieser Gruppen und Kategorien muss der Hersteller .... das<br />

Verfahren der internen Fertigungskontrolle ..... anwenden und die Unterlagen<br />

..... einer benannten Stelle übermitteln, die den Erhalt unverzüglich bestätigt und sie<br />

aufbewahrt.“<br />

Außerdem kann das Verfahren der EG-Einzelprüfung angewandt werden.<br />

Hieraus ist zu ersehen, dass die Anforderungen an nicht-elektrische Geräte nicht so<br />

aufwendig sind. Bei Vorliegen einer guten Konstruktion sind zumindest für Geräte<br />

der Kategorie 3 im Rahmen der „Internen Fertigungskontrolle“ kaum weitere Maßnahmen<br />

erforderlich.<br />

8.3 Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />

Unter 1. „Anwendungsbereich“ nennt die DIN EN 13463-1 folgende Normen, die<br />

gegenwärtig erarbeitet werden:<br />

prEN 13463-2, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Schutz durch schwadenhemmende Kapselung (fr).<br />

prEN 13463-3, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Druckfeste Kapselung (d).<br />

prEN 13463-4, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Eigensicherheit (g).<br />

prEN 13463-5, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Konstruktive Sicherheit (c).<br />

prEN 13463-6, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Zündquellenüberwachung (b).<br />

prEN 13463-7, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Überdruckkapselung (p).<br />

prEN 13463-8, Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen<br />

Flüssigkeitskapselung(k).<br />

Der Titel der prEN 13463-4 wurde aus der englischen Fassung übernommen, um<br />

nicht in Konflikt mit dem Begriff „Eigensicherheit Ex-i“ zu kommen.<br />

EN 50303, Gruppe I, Kategorie M1-Geräte für den Einsatz in Atmosphären, die<br />

durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet sind.<br />

Die allgemeinen Anforderungen lassen sich wie folgt zusammenfassen:<br />

Geräte müssen allen vorgesehenen Anwendungsbedingungen (z. B. raue Handhabung,<br />

Einwirkung von Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur und Druckschwankungen,<br />

Einfluss von Chemikalien, Korrosion, Schwingungen) genügen<br />

(siehe Bedienungsanleitung);<br />

Ermittlung und Bewertung der Zündgefahren<br />

– Gerät intern (störungsbedingte Erwärmung mit Zündgefahr im Inneren)<br />

– Staubablagerungen (Reibung zwischen bewegten Teilen)<br />

– Bewertung der Oberflächentemperatur nach Kategorie<br />

Dokumentation der Zündgefahrenbewertung<br />

maximale Oberflächentemperatur für äußere und innere Oberflächen bestimmen<br />

(für Kategorie 1 maximal 80 % von T1 ... T6)<br />

Verhinderung mechanisch erzeugter Funken durch Reib-, Schlag- und Schleifvorgänge<br />

(Anteile von Aluminium, Magnesium, Titan, Zirkonium in Legierungen<br />

und Beschichtungen entspr. Kategorie begrenzt)<br />

141


142<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />

Normalbetrieb<br />

(1a)<br />

gegen Funken durch statische Elektrizität sind alle leitfähigen Teile zu verbinden<br />

und erden; Durchschlagsspannung nichtleitender Schichten auf metallischen<br />

Oberflächen kleiner 4 kV; Oberflächenwiderstand kleiner 10 9 Ω<br />

weitere detaillierte Forderungen in Abhängigkeit der Gerätekategorien und möglicher<br />

Zündquellen.<br />

Die maximal zulässigen Massenanteile für Werkstoffe außenliegender Teile, wenn<br />

ein Zündrisiko durch Reibung, Schlag oder Reibfunken gemäß Zündgefahrbewertung<br />

vorliegt, betragen:<br />

Kategorie 1<br />

insgesamt nicht mehr als 10 % Aluminium, Magnesium, Titan und Zirkonium sowie<br />

insgesamt nicht mehr als 7,5 % Magnesium, Titan und Zirkonium,<br />

Kategorie 2<br />

nicht mehr als 7,5 % Magnesium,<br />

Kategorie 3<br />

keine besonderen Anforderungen.<br />

Unter 5.2 „Bewertung der Zündgefahr“ wird gefordert, dass das Gerät und alle seine<br />

Teile nach einer formellen dokumentierten Gefahrenabschätzung untersucht werden<br />

müssen (Beispiel siehe Anhang B). Im Ergebnis der Zündgefahrenbewertung<br />

erfolgt eine Zuordnung zu den Gerätekategorien:<br />

„Wenn ein Gerät in Übereinstimmung mit der guten Ingenieurpraxis konstruiert<br />

und hergestellt ist und mit der Bewertung der Zündgefahr sichergestellt wird, dass<br />

das Gerät im Normalbetrieb keine wirksame Zündquelle aufweist, dann kann das<br />

Gerät der Gerätekategorie 3 zugeordnet werden.<br />

Wird bei der Bewertung der Zündgefahr sichergestellt, dass das Gerät keine wirksamen<br />

Zündquellen bei vorhersehbaren oder seltenen Störungen aufweist, dann<br />

darf das Gerät der Gerätekategorie 2 bzw. der Gerätekategorie 1 zugeordnet werden.“[<br />

4]<br />

In der EN 13463-1 ist unter 5.2.7 ein Schema zur Bewertung der Zündgefahr für<br />

Geräte der Gruppe II enthalten.<br />

Mögliche Zündquellen<br />

(1)<br />

Vorhersehbare Störung<br />

(1b)<br />

Seltene Störung<br />

(1c)<br />

Eingeleitete Maßnahmen<br />

zur Verhinderung<br />

des Wirksamwerdens<br />

der Zündquelle<br />

(2)<br />

Angewendeter<br />

Zündschutz<br />

(3)<br />

Tabelle 8.1 Bewertung der Zündgefahr für Geräte der Gruppe II<br />

Die Spalten (1b) und (1c) brauchen nur dann ausgefüllt zu werden, wenn durch die<br />

Festlegung der Gerätekategorie in der Gruppe II gefordert ist, dass sie bei bestimmten<br />

Störungen zu schützen sind, z. B. bei Gerätekategorie 2 oder 1.<br />

Die Bewertung der Zündgefahr muss der Hersteller des Betriebsmittels durchführen<br />

und dokumentieren. Die gleiche Aufgabe hat aber auch der Betreiber einer Anlage,<br />

der eine Gefährdungsbeurteilung für in der Anlage vorhandene Betriebsmittel<br />

durchführen muss, die noch nicht der AT<strong>EX</strong> 95 genügen mussten.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

lfd.<br />

Nr.<br />

1<br />

2<br />

3<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Grundlagen und Anforderungen für nicht-elektrische Geräte<br />

im Normalbetrieb<br />

Die PTB veröffentlicht hierzu ein erweitertes Berichtsschema zur Bewertung der<br />

Zündgefahren.<br />

Produktbezeichnung<br />

1 2 3 4<br />

Zündgefahr Bewertung der Häufigkeit des Angewendete Maßnahmen zur Verhinde- Häufigkeit des Auftretens<br />

Auftretens ohne Anwendung<br />

rung des Wirksamwerdens<br />

einschließlich Maßnah-<br />

zusätzlicher Maßnahmen<br />

men<br />

a b a b c d e a b c a b c d e f<br />

Potentielle Ursache<br />

Begründung Beschrei- Grundlage Nachweis<br />

Zündquelle (Unter<br />

bung (Normen, (einschließ-<br />

welchen<br />

technische lich der in<br />

Umständen<br />

Regeln, Spalte 1<br />

tritt die Zündexperimen-<br />

genannten<br />

gefahr auf?)<br />

telleEx-relevan- Ergebnisse) tenEigenschaften) bei zu erwartender Störung<br />

bei seltener Störung<br />

nicht zu berücksichtigen<br />

Resultierende Gerätekategorie für alle vorhandenen Zündgefahren:<br />

Tabelle 8.2 Bewertungsschema zur Bewertung der Zündgefahren<br />

Dieses Bewertungsschema wird inzwischen von vielen benannten Stellen benutzt,<br />

die nur bei der Baumusterprüfung für Geräte der Kategorie 1 tätig werden müssen.<br />

im Normalbetrieb<br />

bei zu erwartender Störung<br />

bei seltener Störung<br />

nicht zu berücksichtigen<br />

resultierende Gerätekategorie bezüglich dieser Zündquelle<br />

notwendige Einschränkungen<br />

143


144<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Kurzcharakteristik der Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte<br />

8.4 Kurzcharakteristik der Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte<br />

Da bisher nur 3 Normen für nicht-elektrische Geräte vorliegen und die übrigen noch<br />

erarbeitet werden, sollen nur stichpunktartig die Grundgedanken aufgelistet werden.<br />

Für den Fall, dass ein Anlagenbetreiber im Zuge der Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes<br />

eine Gefährdungsbeurteilung zu einem nicht-elektrischen<br />

Betriebsmittel durchführen muss, ist speziell die Anwendung der EN 13463-5 –<br />

Schutz durch Konstruktive Sicherheit „c“ zu empfehlen. Zusätzlich zu empfehlen<br />

sind Fachartikel, die in der atp oder TÜ erschienen sind [6], [7].<br />

8.4.1 Schwadenhemmende Kapselung „fr“<br />

Zündschutzart, die durch betriebliche und bauliche Einschränkungen die Wahrscheinlichkeit,<br />

dass eine explosionsfähige Atmosphäre in das Gehäuse eindringt,<br />

auf ein vertretbar geringes Maß verringert,<br />

lediglich als Kategorie 3-Betriebsmittel im gasexplosionsgefährdeten Bereich<br />

einsetzbar,<br />

potenzielle Zündquellen durch ausreichend dichtes Gehäuse umgeben, so dass<br />

keine explosionsfähige Atmosphäre in Kontakt mit der Zündquelle kommen<br />

kann,<br />

vergleichbar mit „schwadensicherer Kapselung“.<br />

8.4.2 Druckfeste Kapselung „d“<br />

im Fall einer Zündung im Inneren der Kapselung muss das Gehäuse dem Druck<br />

standhalten, eine Übertragung der „inneren“ Explosion nach außen muss ausgeschlossen<br />

sein;<br />

sehr stark an die elektrische „Druckfeste Kapselung“ angelehnt.<br />

8.4.3 Inherent Safety „g“<br />

Der Entwurf enthält Werkstoffaspekte möglicher Schlagpartner mechanischer<br />

Funken (Reib- und Schlagfunken) und zulässige Schlagenergien.<br />

8.4.4 Konstruktive Sicherheit „c“<br />

Explosionsschutzart, bei der bauliche Maßnahmen angewendet werden, um<br />

Schutz gegen eine mögliche Entzündung durch heiße Oberflächen, Funken und<br />

durch bewegte Teile erzeugte adiabatische Kompressionen zu gewährleisten,<br />

auf langjähriger Erfahrung basierend,<br />

Wahrscheinlichkeit einer gefährlichen Störung sehr klein,<br />

Betrachtungen zur Lebensdauer von Kugel- und Wälzlagern, Abständen zwischen<br />

bewegten und festen Teilen, Umlaufgeschwindigkeiten größer 1 m/s,<br />

Elektrostatikproblematik bei Riemenantrieben.<br />

8.4.5 Schutz durch Zündquellenüberwachung „b“<br />

Einrichtung in einem nicht-elektrischen Gerät, mit der (ein) durch in das Gerät<br />

eingebaute(r) Sensor(en) sich anbahnende Betriebszustände ermittelt werden<br />

können, durch die möglicherweise eine Zündung der umgebenden Atmosphäre<br />

ausgelöst wird und die entweder automatische oder manuelle Zündüberwachungsmaßnahmen<br />

einleitet, um das Wirksamwerden einer potentiellen Zündquelle<br />

zu verhindern,<br />

mechanische Sensoren/Aktoren sind Schmelzeinsätze, Fliehkraftregler, Thermostat-Ventile,<br />

Überdruckventile,<br />

elektro-mechanische Sensor-/Aktorsysteme dienen der Erfassung von Temperatur,<br />

Durchfluss, Füllstand, Drehzahlen, Riemenspannung u.a.<br />

Der Hersteller der nicht-elektrischen Geräte wird verpflichtet, das notwendige Zündschutzniveau<br />

(IPL) zu ermitteln [8].<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Einführung in den nicht-elektrischen Explosionsschutz<br />

Quellenverzeichnis<br />

8.4.6 Überdruckkapselung „p“<br />

Verdrängung der explosionsfähigen Atmosphäre durch ein Schutzgas,<br />

sehr stark an die elektrische Norm angelegt.<br />

8.4.7 Flüssigkeitskapselung „k“<br />

Flüssigkeitskapselung ist eine Schutzart, bei der potenzielle Zündquellen nicht aktiv<br />

werden können oder von der explosionsfähigen Atmosphäre getrennt werden, entweder<br />

durch vollständiges Eintauchen in eine Schutzflüssigkeit oder durch teilweises<br />

Eintauchen und ständiges Benetzen ihrer aktiven Oberflächen mit einer<br />

Schutzflüssigkeit, so dass eine explosionsfähige Atmosphäre, die sich über der<br />

Flüssigkeit oder außerhalb des Gerätegehäuses befinden kann, nicht entzündet<br />

wird [9].<br />

Beispiele:<br />

Membran- oder andereTauchpumpen<br />

hydraulische Pumpen und Motoren, Flüssigkeitskupplungen<br />

ölgefüllte Getriebe, in Öl eingetauchte Scheibenbremsen<br />

8.4.8 Kennzeichnung<br />

8.5 Quellenverzeichnis<br />

Grundforderung: für alle ex-relevanten Geräte, Schutzsysteme und Komponenten<br />

muss der Einsatzbereich erkennbar sein,<br />

II 3 G EEx fr II T4<br />

II 1 G c/k T4 „/“ kennzeichnet 2 unabhängige Zündschutzarten<br />

II 2 GD EEx c II 230 °C<br />

[1] AT<strong>EX</strong>-Leitlinien (Erste Ausgabe Mai 2000) Leitlinien zur Anwendung der Richtlinie<br />

94/9/EG<br />

[2] Richtlinie 94/9/EG vom 23. März 1994 (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

[3] H. Bothe Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Fachbereich 3.3<br />

Europäische Normung nichtelektrischer explosionsgeschützter Geräte<br />

[4] DIN EN 13463-1 Nicht-elektrische Geräte für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen, Teil 1: Grundlagen und Anforderungen<br />

[5] Dr.-Ing. Michael Beyer Systematische Zündgefahrenbewertung an explosionsgeschützten<br />

mechanischen Geräten<br />

[6] Matthias Himstedt, Dr.-Ing. Michael Beyer, TÜ Bd. 45 (2004) Nr. 5<br />

Explosionsgeschützte Rührwerke, Beispiele für eine Zündgefahrenbewertung<br />

[7] Dipl.-Ing. Bernd Kujawski, atp 47 (2005) Heft 1, AT<strong>EX</strong> implizierte spezielle Qualitätsanforderungen<br />

an pneumatische Stellantriebe<br />

[8] EN 13463-6<br />

[9] EN 13463-8<br />

145


146<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Vorbemerkungen<br />

9 Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

9.1 Vorbemerkungen<br />

9.2 Struktur eigensicherer Feldbussysteme<br />

Feldbussysteme werden in zunehmendem Maße im Bereich der Prozessautomatisierung<br />

eingesetzt. Dazu gibt es mehrere Gründe:<br />

1. Der Einsatz von Feldbussystemen spart Hardware in Form von Verkabelung, Kabelkanälen,<br />

Klemmen, Ein- bzw. Ausgangskarten in der Steuerung bzw. dem<br />

Prozessleitsystem usw..<br />

2. Feldgeräte mit einer Kommunikationsschnittstelle weisen eine höhere Funktionalität<br />

auf als Feldgeräte ohne Kommunikationsschnittstelle. Sie liefern neben<br />

dem eigentlichen Prozesswert zusätzlich Diagnosedaten. Diese Diagnosedaten<br />

können z. B. für eine vorbeugende Wartung verwendet werden. Durch diese vorbeugende<br />

Wartung können die Stillstandszeiten der Anlage reduziert werden.<br />

Weiterhin können von einem Feldgerät durchaus mehrere Prozesswerte erzeugt<br />

und übertragen werden. Diese „intelligenten“ Feldgeräte werden über das Feldbussystem<br />

konfiguriert und parametriert, so dass eine zusätzliche Parametrierschnittstelle<br />

nicht notwendig ist<br />

3. Die Verfügbarkeit der Anlage kann erhöht werden. Die Gründe dafür wurden<br />

schon im Punkt 2 erläutert.<br />

In der Prozessautomation müssen solche Feldgeräte auch im explosionsgefährdeten<br />

Bereich eingesetzt werden können. Da sie im Fehlerfall im laufenden Betrieb<br />

getauscht werden müssen, kommt als Zündschutzart nur die Zündschutzart Eigensicherheit<br />

in Frage.<br />

Prinzipiell sind eigensichere Feldbussysteme wie folgt aufgebaut:<br />

zugehöriges<br />

Betriebsmittel<br />

Explosionsgefährdeter Bereich<br />

Zone 0 oder Zone 1<br />

eigensichere Betriebsmittel<br />

Feldbusabschlusswiderstand<br />

Bild 9.1 Struktur eigensicherer Feldbussysteme<br />

Als zugehörige Betriebsmittel werden in Abhängigkeit des verwendeten Feldbussystems<br />

folgende Komponenten eingesetzt:<br />

Bei Einsatz von PROFIBUS PA ist der Segmentkoppler das zugehörige Betriebsmittel.<br />

Bei Einsatz von FOUNDATION Fieldbus ist der Power Repeater das zugehörige<br />

Betriebsmittel.<br />

Die eingesetzten Feldgeräte repräsentieren die eigensicheren Betriebsmittel.<br />

Die beiden in der Prozessautomatisierung am häufigsten eingesetzten Feldbussysteme,<br />

der PROFIBUS PA und der FOUNDATION Fieldbus, nutzen für die eigensichere<br />

Übertragung eine Physik, die in der IEC 61158-2 genormt ist.<br />

Vorteil dieser Physik ist, dass die Daten und die Energieversorgung über ein<br />

gemeinsames, 2-adriges Kabel übertragen werden. Der Nachteil besteht darin,<br />

dass die Übertragungsrate mit 31,25 kBit/s sehr niedrig ist. Dies führt insbesondere<br />

bei Einsatz von Remote I/O Systemen zu Übertragungszeiten, die für manche<br />

Anwendungen zu lang sind. Deshalb wird in Verbindung mit Remote I/O Systemen,<br />

die in der Zone 1 eines explosionsgefährdeten Bereichs montiert sind, sehr häufig<br />

eine eigensichere Variante, die ebenfalls genormte RS 485-Schnittstelle eingesetzt.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle<br />

9.3 Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle<br />

Feldbussysteme arbeiten in der Regel nach einem Master/Slave Prinzip. Das<br />

bedeutet, dass der Master ein Telegramm schickt, das über das zugehörige<br />

Betriebsmittel in den explosionsgefährdeten Bereich übertragen wird. Damit speist<br />

das zugehörige Betriebsmittel Energie in den explosionsgefährdeten Bereich ein<br />

und stellt eine Quelle dar.<br />

Der Slave, d. h. das Feldgerät bzw. Betriebsmittel, antwortet auf dieses Telegramm.<br />

Somit speist der Slave im Falle der Antwort Energie in das Übertragungsmedium<br />

ein und stellt zu diesem Zeitpunkt eine Quelle dar.<br />

Das hat zur Konsequenz, dass bei einem Nachweis der Eigensicherheit an einer<br />

RS 485-Schnittstelle mehrere Quellen berücksichtigt werden müssen. Jeder Feldbusteilnehmer,<br />

der nicht sendet, empfängt das laufende Telegramm und stellt somit<br />

eine Senke dar. Das bedeutet, dass der für den Nachweis der Eigensicherheit notwendige<br />

Vergleich von Spannung, Strom und Leistung auf alle denkbaren Kommunikationsrichtungen<br />

auszudehnen ist:<br />

zugehöriges Betriebsmittel → Feldbusteilnehmer<br />

Feldbusteilnehmer → zugehöriges Betriebsmittel<br />

Feldbusteilnehmer ↔ Feldbusteilnehmer<br />

Bei diesem Vergleich brauchen nur die Spannungen Uo und Ui betrachtet werden.<br />

Warum dies so ist, wird später begründet.<br />

Durch den Vergleich der Spannungskennwerte wird nachgewiesen, dass die<br />

Zusammenschaltung des zugehörigen Betriebsmittels mit den Feldgeräten und die<br />

Zusammenschaltung der Feldgeräte untereinander eigensicher ist. Jedoch ist nicht<br />

nachgewiesen, dass dies auch für die Übertragungsleitung gilt. Das Problem stellen<br />

hier die Induktivitäten und Kapazitäten dar. Diese dürfen nicht einfach zusammengezählt<br />

werden, da deren Verhalten und deren Zusammenschaltung im Fehlerfall<br />

nicht eindeutig beschreibbar ist.<br />

In solchen Fällen gestattet die EN 50020, dass der Nachweis der Eigensicherheit<br />

über das sog. L/R-Verhältnis erbracht werden kann.<br />

Zuerst muss allerdings nachgewiesen werden, dass dieses Verfahren zulässig ist.<br />

Dieses Verfahren ist zulässig, wenn:<br />

1. es sich bei dem betrachteten System um verteilte Induktivitäten und Kapazitäten<br />

handelt. Dies ist hier nach europäischer Sichtweise der Fall. Im Falle einer Leitungsunterbrechung<br />

oder eines Leitungskurzschlusses ist die Induktivität und die<br />

Kapazität des Kabels nicht konzentriert an einem eng begrenzten Raum verfügbar,<br />

2. in dem zugehörigen Betriebsmittel und in jedem Feldgerät eine resistive Strombegrenzung<br />

vorhanden ist,<br />

3. für das zugehörige Betriebsmittel und jedes Feldgerät das Verhältnis von interner<br />

Kapazität zu max. anschließbarer Kapazität (Ci /Co ) < 0,01 ist. Ist gem. Baumusterprüfbescheinigung<br />

die interne Kapazität Ci vernachlässigbar klein, ist<br />

auch das Verhältnis Ci /Co < 0,01.<br />

Sind diese 3 Bedingungen erfüllt, ist nachgewiesen, dass der Nachweis der Eigensicherheit<br />

über das L/R-Verhältnis erbracht werden darf. Die Punkte 2 und 3 sind<br />

der Baumusterprüfbescheinigung des jeweiligen Geräts zu entnehmen.<br />

Aufgrund der resistiven Strombegrenzung braucht bei dem Vergleich der elektrischen<br />

Kennwerte nur die Spannung berücksichtigt werden, da verhindert ist, dass<br />

ein zu hoher Strom fließen kann bzw. eine zu hohe Leistung auftritt. Nachzulesen<br />

ist dies in der EN 50020 Kapitel 6.3.3.<br />

Im nächsten Schritt wird berechnet, wie hoch das maximal zulässige L/R-Verhältnis<br />

bei der aktuellen Zusammenschaltung sein darf.<br />

147


148<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Nachweis der Eigensicherheit für eine RS 485-Schnittstelle<br />

Geht man davon aus, dass auch L i vernachlässigbar klein ist, berechnet sich das<br />

maximal zulässige L/R-Verhältnis aus folgender Gleichung:<br />

L<br />

R<br />

(max)<br />

Hierbei ist:<br />

Uo ist die maximale Ausgangsspannung eines Feldgeräts oder des zugehörigen<br />

Betriebsmittels unter Fehlerbedingungen. Wenn das maximal zulässige L/R-Verhältnis<br />

ermittelt wird, muss dafür der kritischste Fall angenommen werden. Dies<br />

ist dann der Fall, wenn die höchste, verfügbare Uo angesetzt wird.<br />

e ist die Mindestzündenergie gem. EN 50020 Kapitel 6.3.3, z. B. 40 µJ für IIC.<br />

Ri muss berechnet werden. Dies geschieht dadurch, dass man den niedrigsten,<br />

zur Verfügung stehenden Wert Uo durch den höchsten denkbaren Stromwert<br />

teilt. Dieser Strom bestimmt sich aus der Summe aller Io , die die Feldgeräte und<br />

das zugehörige Betriebsmittel liefern können. Die Addition der Ströme resultiert<br />

daraus, dass die Feldbusteilnehmer parallel geschaltet sind (siehe Bild 9.1) und<br />

sich die Ströme damit addieren. Bei dieser Betrachtung wird von dem „worst case“-Fall<br />

ausgegangen, dass alle Komponenten gleichzeitig senden.<br />

Ist nun das max. zulässige L/R-Verhältnis bekannt, muss das tatsächliche L/R-Verhältnis<br />

bestimmt werden (L/R ist).<br />

Dies kann aus dem Verhältnis von Induktivitätsbelag zum Widerstandsbelag des<br />

Kabels ermittelt werden. Das System ist eigensicher, wenn die Bedingung<br />

L<br />

R (max)<br />

><br />

= 32 * e * R i<br />

9 * U o 2<br />

L<br />

R (ist)<br />

erfüllt ist.<br />

Zu beachten ist, dass dieser Nachweis nur für das betrachtete Bussegment gilt. Bei<br />

anderen Zusammenschaltungen ergeben sich andere Werte für das maximale L/R-<br />

Verhältnis. Wird z. B. eine laufende Anlage erweitert, muss neben den Vergleichen<br />

der Spannungen auch die Berechnung für das maximal zulässige L/R-Verhältnis<br />

neu durchgeführt werden, da sich der maximal denkbare Strom ändert und damit<br />

auch das maximal zulässige L/R-Verhältnis.<br />

Sollte bei einem Teilnehmer Li nicht vernachlässigbar klein sein, ist die folgende<br />

Gleichung zu verwenden:<br />

L<br />

R (max) = 8*e*R i + 64*e²*R i ² - 72*U 0 ²*e*L i<br />

4,5 * U 0 ²<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Das FISCO-Modell<br />

9.4 Das FISCO-Modell<br />

FISCO steht für Fieldbus Intrinsically Safe COncept.<br />

Die Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) hat das FISCO-Modell entwickelt<br />

und im Bericht PTB-W-53 „Untersuchung zur Eigensicherheit bei Feldbus-Systemen“<br />

veröffentlicht. Dieses Modell basiert auf folgenden Voraussetzungen:<br />

1. Das Bussystem verwendet zur Übertragung der Energie und der Daten die Physik<br />

gem. IEC 61158-2. Dies ist beim z. B. bei PROFIBUS PA und dem H1-Bus<br />

des FOUNDATION Fieldbus der Fall. Die Physik sieht wie folgt aus:<br />

zu übertragende Bitfolge<br />

Mittelwert + 9 mA<br />

Mittelwert<br />

Mittelwert - 9 mA<br />

I<br />

Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5<br />

„1“ „0“ „1“ 1“ „0“<br />

Bild 9.2 Physik gemäß IEC 61158-2<br />

Das Datensignal ist Manchester kodiert. Das bedeutet, dass eine fallende Flanke<br />

in der Bitmitte eine logische „1“ und eine steigende Flanke in der Bitmitte eine<br />

logische „0“ repräsentiert. Werden, wie in Bild 9.2 zwischen Bit 3 und Bit 4 zwei<br />

gleiche logische Zustände nacheinander übertragen, muss zu Beginn des Folgebits<br />

eine „Ausgleichsflanke“ übertragen werden. In dem obigen Beispiel heißt<br />

das, dass am Anfang des Datenbits 4 eine positive Flanke übertragen werden<br />

muss. Dadurch wird das Signal gleichstrom- und gleichspannungsfrei.<br />

Dies ist die Voraussetzung dafür, dass gleichzeitig das Datensignal und die Energieversorgung<br />

über das gleiche Kabel übertragen werden können. In Bild 9.2<br />

wird der Versorgungsstrom durch den Mittelwert repräsentiert.<br />

2. An einem Bussegment ist nur eine aktive Quelle erlaubt (hier das zugehörige Betriebsmittel,<br />

Segmentkoppler oder Power Repeater). Alle anderen Busteilnehmer<br />

wirken als passive Stromsenken.<br />

3. Die Grundstromaufnahme eines Busteilnehmers beträgt mindestens 10 mA.<br />

Wird an einem zugehörigen Betriebsmittel nur ein Feldgerät betrieben, muss das<br />

Feldgerät mindestens 10 mA Versorgungsstrom aus der Übertragungsleitung<br />

entnehmen. Nach Bild 9.2 beträgt der Stromhub des Datensignals nur + 9 mA.<br />

Das bedeutet, dass bei ungünstigsten Gegebenheiten ein Strom von<br />

10 mA - 9 mA = 1 mA vom zugehörigen Betriebsmittel in den explosionsgefährdeten<br />

Bereich übertragen wird. Somit findet ein Energiefluss nur in den explosionsgefährdeten<br />

Bereich statt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Punkt 2<br />

erfüllt wird.<br />

4. Für jedes Feldgerät muss gewährleistet sein, dass<br />

Ui > Uo des zugehörigen Betriebsmittels<br />

(Segmentkoppler oder Power Repeater)<br />

Ii > Io des zugehörigen Betriebsmittels<br />

(Segmentkoppler oder Power Repeater)<br />

Pi > Po des zugehörigen Betriebsmittels<br />

(Segmentkoppler oder Power Repeater)<br />

ist. Dieser Vergleich ist schriftlich zu erbringen.<br />

t<br />

149


150<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen<br />

5. Jeder Busteilnehmer muss folgende Bedingung erfüllen:<br />

C i < 5 nF<br />

L i < 10 µH<br />

Dies ist immer dann gewährleistet, wenn ein Betriebsmittel explizit gemäß<br />

FISCO zertifiziert ist. In diesem Fall befindet sich im Zertifikat ein Hinweis darauf,<br />

dass das Geräte gem. FISCO-Modell zertifiziert wurde.<br />

6. Die zulässige maximale Leitungslänge für EEx ia IIC-Applikationen beträgt<br />

1000 m. Diese Leitungslänge bestimmt sich aus der Länge der Hauptleitung plus<br />

die Summe aller Stichleitungen.<br />

7. Die zulässige Stichleitungslänge beträgt für Ex-Applikationen 30 m pro Stichleitung.<br />

8. Die verwendete Übertragungsleitung muss folgende Kabelparameter einhalten:<br />

Widerstandsbelag: 15 Ω/km < R’ < 150 Ω/km<br />

Induktivitätsbelag: 0,4 mH/Km < L’ < 1 mH/km<br />

Kapazitätsbelag: 80 nF/km < C’ < 200 nF/km (inklusive des Schirms)<br />

Unter Berücksichtigung des Schirms berechnet sich der Kapazitätsbelag wie<br />

folgt:<br />

C’ = C’ Ader/Ader + 0,5 * C’ Ader/Schirm, wenn die Busleitung potenzialfrei ist bzw.<br />

C’ = C’ Ader/Ader + C’ Ader/Schirm , wenn der Schirm mit einem Pol des zugehörigen<br />

Betriebsmittels verbunden ist.<br />

9. Das Bussegment muss an beiden Leitungsenden mit einem Busabschlusswiderstand<br />

abgeschlossen sein. Ein Abschlusswiderstand ist in den Segmentkopplern<br />

oder Power Repeater integriert, so dass ein externer Busabschluss nur am jeweils<br />

anderen Ende notwendig ist. Gem. FISCO-Modell muss der Busabschlusswiderstand<br />

folgende Grenzwerte einhalten:<br />

90 Ω < R < 100 Ω<br />

0 µF < C < 2,2 µF<br />

10. Unter der Voraussetzung, dass die Punkte 1 bis 9 alle erfüllt sind, ist der Nachweis<br />

der Eigensicherheit mittels des FISCO-Modells erbracht worden. Die Punkte<br />

1, 3 und 5 sind automatisch erfüllt, wenn ein Produkt gem. FISCO-Modell<br />

zertifiziert ist. Wenn dies der Fall ist, wird im Zertifikat des Produktes explizit darauf<br />

hingewiesen, dass das Produkt die Anforderungen gemäß dem FISCO-Modell<br />

erfüllt.<br />

Zugehörige Betriebsmittel gem. FISCO-Modell, wie der Segmentkoppler für PROFI-<br />

BUS PA und der Power Repeater für FOUNDATION Fieldbus, arbeiten in der Regel<br />

mit einer Ausgangsspannung von 12,8 V und einem Ausgangsstrom von 100 mA.<br />

Da die Feldgeräte gemäß FISCO-Modell mindestens 10 mA Versorgungsstrom der<br />

Übertragungsleitung entnehmen müssen, können theoretisch 10 Feldbusteilnehmer<br />

an einem zugehörigen Betriebsmittel betrieben werden. Bei vielen Feldgeräte liegt<br />

die Stromaufnahme jedoch höher als 10 mA. Dies reduziert die Anzahl der betreibbaren<br />

Feldgeräte an einem Bussegment. Die tatsächlich betreibbare Anzahl von<br />

Feldgeräten hängt von deren tatsächlicher Stromaufnahme ab.<br />

9.5 Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen<br />

Werden Feldbussysteme ausschließlich eigensicher ausgelegt, bedeutet das, dass<br />

relativ viele Segmentkoppler/Power Repeater benötigt werden. Dies wurde im vorigen<br />

Kapitel kurz dargelegt. Allerdings haben eigensichere Betriebsmittel den Vorteil,<br />

dass sie im laufenden Betrieb von der Übertragungsleitung entfernt oder wieder<br />

hinzugefügt werden können. Dies ist bei Konzepten, die komplett auf andere Zündschutzarten<br />

setzen, nur unter sehr großem, meist mechanischem, Aufwand möglich.<br />

Dies macht sich wiederum im Preis der Komponenten bemerkbar.<br />

Allerdings können bei anderen Zündschutzarten wesentlich höhere Energiemengen<br />

in den explosionsgefährdeten Bereich eingespeist werden als bei der Zündschutzart<br />

Eigensicherheit.<br />

Um den Materialeinsatz zu reduzieren und sowohl die Vorteile der Zündschutzart<br />

Eigensicherheit mit den Vorteilen anderer Zündschutzarten zu kombinieren, bietet<br />

sich ein anderes Konzept an.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Anwendung anderer Zündschutzarten in Verbindung mit Feldbussystemen<br />

PROFIBUS DP PROFIBUS PA<br />

Dies soll im Folgenden am Beispiel PROFIBUS erläutert werden:<br />

sicherer Bereich explosionsgefährdeter Bereich<br />

EEx ia<br />

EEx e<br />

FieldBarrier 1 FieldBarrier 2<br />

Bild 9.3 Der Segmentkoppler als Schnittstelle zwischen PROFIBUS DP und PROFIBUS PA.<br />

Es wird hier ein Segmentkoppler ohne eigensichere Schnittstelle eingesetzt. Dieser<br />

liefert z. Zt. bis zu 400 mA Versorgungsstrom für die PROFIBUS PA-Teilnehmer.<br />

Die Ausgangsleitung des Segmentkopplers wird als PROFIBUS PA-Hauptleitung,<br />

kurz Hauptleitung, bezeichnet. Wird die Hauptleitung in den explosionsgefährdeten<br />

Bereich geführt, wird sie in erhöhter Sicherheit EEx e verlegt. Damit darf sie im laufenden<br />

Betrieb nur dann geöffnet werden, wenn ein sog. Feuerschein vorliegt.<br />

Da es sich bei der Hauptleitung um ein nicht eigensicheres Feldbussegment handelt,<br />

kann dieses bis zu 1900 m lang sein. Weiterhin arbeiten nicht eigensichere<br />

Segmentkoppler mit einer Ausgangsspannung von mindestens 24 V.<br />

Vor Ort findet in der FieldBarrier eine Umsetzung von einem nicht eigensicheren<br />

Feldbussegment auf bis zu 4 eigensichere Ausgänge statt, an die die Feldgeräte<br />

angeschlossen werden. Die FieldBarrier darf in der Zone 1 eine explosionsgefährdeten<br />

Bereichs montiert werden. Die Elektronik der FieldBarrier ist vergussgekapselt.<br />

Für die Anschlüsse der Hauptleitung stehen EEx e-Klemmen zur Verfügung.<br />

Pro eigensicherem Ausgang stehen 40 mA Versorgungsstrom für die Feldgeräte<br />

zur Verfügung. Dies ist ausreichend um auch eigensichere PROFIBUS PA-Feldgeräte<br />

über die Feldbusleitung zu versorgen, die eine wesentlich höhere Stromaufnahme<br />

als 10 mA haben.<br />

Die Ausgangsströme und der Versorgungsstrom der FieldBarrier selbst werden aus<br />

der Hauptleitung entnommen. Die Leitungslänge pro eigensicherem Ausgang<br />

beträgt max. 120 m und wird ohne Feldbusabschlusswiderstand betrieben. Die<br />

eigensicheren Ausgänge der FieldBarrier sind gemäß FISCO-Modell zertifiziert.<br />

Der Vorteil dieser Feldbusstruktur besteht darin, dass weniger PROFIBUS PA-Segmente<br />

und damit weniger Segmentkoppler benötigt werden. Weiterhin ersetzen die<br />

FieldBarriers die sonst notwendigen Verteilerboxen. Jeder Ausgang der FieldBarrier<br />

ist galvanisch von der Hauptleitung getrennt und besitzt eine Kurzschlussstrombegrenzung.<br />

Tritt bei einer „normalen“ Feldbusanwendung ein Kurzschluss zwischen den Übertragungsleitungen<br />

auf, fällt das komplette Feldbussegment aus. Dies wird durch die<br />

Kurzschlussstrombegrenzung in Verbindung mit der galvanischen Trennung verhindert.<br />

Es ist ebenso verhindert, dass sich ein Fehler an einem der FieldBarrier Ausgänge<br />

auf die anderen Ausgänge auswirkt (Rückwirkungsfreiheit). Dadurch fällt bei<br />

einem Kurzschluss nur das Feldgerät aus, das an dem betroffenen Ausgang angeschlossen<br />

ist. Dadurch wird die Anlagenverfügbarkeit erhöht.<br />

EEx ia<br />

151


152<br />

Einsatz von Feldbussystemen im explosionsgefährdeten Bereich<br />

Schirmung einer eigensicheren Feldbusapplikation<br />

Dieses Konzept mit der FieldBarrier kann auch für FOUNDATION Fieldbus eingesetzt<br />

werden. Bei FOUNDATION Fieldbus kommen als Speisegeräte nicht eigensichere<br />

Power Repeater mit max. 400 mA Ausgangsstrom und 24 V<br />

Ausgangsspannung oder Power Conditioner mit bis zu 1 A Ausgangsstrom und<br />

31 V Ausgangsspannung zum Einsatz.<br />

9.6 Schirmung einer eigensicheren Feldbusapplikation<br />

Als Feldbusübertragungsleitungen sollten geschirmte Kabel eingesetzt werden.<br />

Dazu werden in den Installationsrichtlinien der einzelnen Feldbussysteme entsprechende<br />

Kabel empfohlen. Damit der Schirm seine Aufgabe, nämlich den Schutz vor<br />

elektromagnetischen Störungen, erfüllen kann, muss er geerdet werden.<br />

Hierzu gibt es 3 Möglichkeiten:<br />

1. Der Schirm wird einseitig direkt mit dem Potenzialausgleich verbunden, d. h. hart<br />

geerdet.<br />

2. Der Schirm wird auf der einen Seite hart geerdet und das andere Ende des<br />

Schirms wird über einen Kondensator mit dem Potenzialausgleich verbunden<br />

(kapazitive Erdung).<br />

3. Der Schirm wird auf beiden Seiten hart geerdet.<br />

Wird die Variante 1 gewählt, ist das aus Sicht des Explosionsschutzes unproblematisch,<br />

da über den Schirm keine Ausgleichsströme fließen können. Allerdings kann<br />

es passieren, dass bei dieser Variante der EMV-Schutz nicht ausreicht.<br />

Einen besseren Schutz bietet die Variante 2. Hier ist üblicherweise der Schirm an<br />

jedem Feldgerät direkt mit dem Potenzialausgleich verbunden (harte Erdung an den<br />

Feldgeräten). Am zugehörigen Betriebsmittel wird der Schirm über einen Kondensator<br />

an den Potenzialausgleich angeschlossen.<br />

Hochfrequente EMV-Störimpulse werden an beiden Leitungsenden, also auch über<br />

den Kondensator, abgeführt werden. Somit wird ein besserer EMV-Schutz als bei<br />

Variante 1 erreicht.<br />

Da bei dieser Variante der Kondensator im sicheren Bereich montiert wird, aber mit<br />

einem Schirm verbunden ist, der im explosionsgefährdeten Bereich verlegt ist,<br />

muss er bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Er muss<br />

ein festes Dielektrikum besitzen (z. B. Keramik)<br />

eine Kapazität C < 10 nF besitzen<br />

für eine Prüfspannung zwischen Schirm und Datenleitung > 1500 V ausgelegt<br />

sein.<br />

Der beste EMV-Schutz wird allerdings erreicht, wenn der Schirm auf beiden Seiten<br />

direkt mit dem Potenzialausgleich verbunden wird.<br />

Dieser Potenzialausgleich bedeutet in der Praxis einen nicht unerheblichen Aufwand.<br />

So sind beispielsweise die Installationsvorschriften, wie sie in Abschnitt 5<br />

dieses Handbuchs dargelegt wurden, zu berücksichtigen.<br />

Nur der Anwender kann entscheiden, welchen EMV-Schutz er in seinen Anlagen<br />

tatsächlich benötigt. In Anlagen mit geringer „EMV-Verschmutzung“ mag es ausreichend<br />

sein, die 1. der drei Möglichkeiten zu wählen. In Anlagen mit sehr starker<br />

„EMV-Verschmutzung“ kann es notwendig sein, dass die 3. Variante eingesetzt<br />

werden muss.<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Stichwortverzeichnis<br />

10 Stichwortverzeichnis<br />

A<br />

AT<strong>EX</strong> 95 (Richtlinie 94/9/EG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13<br />

AT<strong>EX</strong> 137 (Richtlinie 1999/92/EG) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

B<br />

Betriebsmittelgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />

Betriebsmittel für den Einsatz in der Zone 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134<br />

Betriebsmittelschutzgrad (EPL). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<br />

Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25<br />

Bewertungsschema zur Bewertung der Zündgefahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />

Blitzschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />

Brennbare Stoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

Brennzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

D<br />

Detailprüfung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />

Detonation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Druckfeste Kapselung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69, 144<br />

E<br />

Eigensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

Eigensicheres (elektrisches) Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71, 132<br />

Elektrische Grenzwerte eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Erdung eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />

Erhöhte Sicherheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67<br />

Explosion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Explosionsdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125<br />

Explosionsdruckfeste Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />

Explosionsdruckstoßfeste Bauweise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />

Explosionsfähige Atmosphäre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29, 48<br />

Explosionsgefahr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49, 52<br />

Explosionsgefährdeter Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21, 29<br />

Explosionsgrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 , 124<br />

Explosionsgruppen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96<br />

Ex-RL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />

Ex-VO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />

153


154<br />

Stichwortverzeichnis<br />

F<br />

FISCO-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

Flammpunkt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Flüssigkeitskapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145<br />

G<br />

Gefährliche explosionsfähige Atmosphäre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29, 49<br />

Gerätegruppe I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />

Gerätegruppe II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />

Glimmtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126, 135<br />

I<br />

Inherent Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

Instandhaltung eigensicherer Stromkreise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />

K<br />

Kategorie 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />

Kategorie 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />

Kategorie 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />

Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />

Konstruktive Sicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

M<br />

Medianwert (MW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

Mindestzündenergie MZE (Staub). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />

N<br />

Nachweis der Eigensicherheit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110, 111, 112<br />

Nahprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />

Notabschaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />

P<br />

Potenzialausgleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98<br />

Primärer Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

R<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />

Richtlinie 1999/92/EG (AT<strong>EX</strong> 137) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Stichwortverzeichnis<br />

S<br />

Sandkapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74<br />

Sauerstoffkonzentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Schutzniveau ia/ib. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />

Schutz durch Gehäuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131<br />

Schutz durch Vergusskapselung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132<br />

Schutz durch Zündquellenüberwachung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

Schwadenhemmende Kapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

Sekundärer Explosionsschutz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

Selbstentzündungstemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Sichtprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43<br />

Staubexplosionsfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />

Staubexplosionsklassen (ST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125<br />

T<br />

Temperaturbegrenzungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136<br />

Temperaturklassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76, 97<br />

Tertiärer (konstruktiver) Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

U<br />

Überdruckkapselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67, 133, 145<br />

Überwachung von Zündquellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144<br />

Untere Explosionsgrenze (Staub) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />

V<br />

Vergusskapselung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68<br />

Verpuffung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49<br />

Z<br />

Zone 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 55, 120<br />

Zone 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 56, 117<br />

Zone 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 , 56, 117<br />

Zone 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 56, 129<br />

Zone 21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 , 56, 129<br />

Zone 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 56, 129<br />

Zündgrenzkurven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />

Zündschutzart „n“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />

Zündtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97, 125, 135<br />

Zugehöriges elektrisches Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

155


156<br />

Bildverzeichnis<br />

11 Bildverzeichnis<br />

Bild 2.1 Kennzeichnung explosionsgefährdeter Räume und Bereiche gemäß Richtlinie 1999/92/EG. . . . . 31<br />

Bild 2.2 Kennzeichnung feuergefährlicher Bereiche gemäß Gefahrstoffverordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38<br />

Bild 3.1 Explosionsdreieck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48<br />

Bild 3.2 Dampfdruckkurve Äthylalkohol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50<br />

Bild 3.3 Beispiele für die Entstehung explosionsfähiger Atmosphäre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51<br />

Bild 3.4 Beispiel für die Zoneneinteilung bei einem Tank für brennbare Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . 56<br />

Bild 3.5 Beispiel für eine Zoneneinteilung für brennbare Stäube . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57<br />

Bild 3.6 Überspannungsableiter in der Ausführung als Steckgehäuse für Aufbaugehäuse . . . . . . . . . . . . . 60<br />

Bild 3.7 Berstscheibe (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61<br />

Bild 3.8 ECO-Q-Rohr (Quelle REMBE GmbH SAFETY + CONTROL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62<br />

Bild 4.1 Aufbau Multifunktionsklemme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70<br />

Bild 4.2 Elektrisches Betriebsmittel in Zündschutzart „Eigensicherheit“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />

Bild 4.3 Zugehöriges eigensicheres Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />

Bild 4.4 EEx qe-Computer PC<strong>EX</strong> 410-.... (Quelle: <strong>Pepperl+Fuchs</strong> GmbH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />

Bild 4.5 Abhängigkeit zwischen Zündwilligkeit, Grenzspaltwert und Mindestzündstrom bei<br />

Gasen und Dämpfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />

Bild 4.6 Zugehöriges eigensichers Betriebsmittel in den Zündschutzarten „i“ und „n“ . . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />

Bild 4.7 Füllstandssensor für die Zonen 0 und 1 sowie 20 und 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81<br />

Bild 4.8 Prinzipschaltbild der Zenerbarriere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />

Bild 4.9 Zenerbarriere mit auswechselbarer Vorsicherung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />

Bild 4.10 Stromkreis eines Ventilsteuerkreises mit Netzversorgung, Zenerbarriere und<br />

eigensicherem Ventilsteuerstromkreis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />

Bild 4.11 Zenerbarriere für wechselnde Polarität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />

Bild 4.12 Trennschaltverstärker (Aufbaugehäuse) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87<br />

Bild 4.13 Züngrenzkurven ohmscher und kapazitiver Stromkreise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90<br />

Bild 5.1 Auslösekennlinie eines Motorschutzschalters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />

Bild 5.2 Erwärmungsverhalten von elektrischen Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100<br />

Bild 5.3 Beispiel Kennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102<br />

Bild 6.1 Eigensicherer Stromkreis für die Überwachung der Klappenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />

Bild 6.2 Parallelschaltung - Summierung von Strömen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113<br />

Bild 6.3 Reihenschaltung - Summierung von Spannungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113<br />

Bild 6.4 Parallel- und Reihenschaltung - Summierung von Spannungen und<br />

Summierung von Strömen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113<br />

Bild 6.5 Grenzkurvendiagramm für allgemeine Quellenkennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116<br />

Bild 6.6 Prinzip Floating-Schaltung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119<br />

Bild 7.1 Verminderung der maximal zulässigen Oberflächentemperatur bei<br />

zunehmender Schichtdicke der Staubauflage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<br />

Bild 9.1 Struktur eigensicherer Feldbussysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146<br />

Bild 9.2 Physik gemäß IEC 61158-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149<br />

Bild 9.3 Der Segmentkoppler als Schnittstelle zwischen PROFIBUS DP und PROFIBUS PA. . . . . . . . . . 151<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Tabellenverzeichnis<br />

12 Tabellenverzeichnis<br />

Tabelle 1.1 Zuordnung von Gerätegruppen, -kategorien und Zonen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />

Tabelle 3.1 Beispiele für Explosionsgefährdungen in verschiedenen Bereichen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52<br />

Tabelle 4.1 Prinzip und Anwendung der verschiedenen Zündschutzarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66<br />

Tabelle 4.2 Mögliche Schutzprinzipien der Zündschutzart „n“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />

Tabelle 4.3 Einteilung der Temperaturklassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77<br />

Tabelle 4.4 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78<br />

Tabelle 4.5 Mindestabstand zwischen Anschlussteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />

Tabelle 6.1 Elektrische Parameter eines einfachen eigensicheren Stromkreises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />

Tabelle 6.2 Nachweis der Eigensichereheit eines einfachen eigensicheren Stromkreises (Beispiel) . . . . . . . 111<br />

Tabelle 7.1 Zünd- und Glimmtemperaturen von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126<br />

Tabelle 7.2 Selbstentzündungstemperatur von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Tabelle 7.3 Brennzahl in Abhängigkeit vom Brennverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127<br />

Tabelle 7.4 Zuordnung von Kenngrößen zu Schutzmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128<br />

Tabelle 7.5 Zündtemperatur, Glimmtemperatur und Mindestzündenergie von Stäuben . . . . . . . . . . . . . . . . . 135<br />

Tabelle 7.6 Temperaturbegrenzung in Abhängigkeit von der Staubart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137<br />

Tabelle 8.1 Bewertung der Zündgefahr für Geräte der Gruppe II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142<br />

Tabelle 8.2 Bewertungsschema zur Bewertung der Zündgefahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />

Tabelle 13.1 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz (Sch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

Tabelle 13.2 Aufbau der Kurzzeichen für Explosionsschutz (Ex). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158<br />

Tabelle 13.3 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz und Explosionsschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159<br />

Tabelle 13.4 Gegenüberstellung der Kennzeichnungen schlagwetter- und explosionsgeschützter<br />

elektrischer Betriebsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160<br />

Tabelle 13.5 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161<br />

Tabelle 13.6 Allgemeine Bestimmungen des Explosionsschutzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163<br />

157


Anhang<br />

13 Anhang<br />

13.1 Kennzeichnung schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />

Betriebsmittel nach VDE 0170/V.43<br />

Vorschriften für schlagwettergeschützte elektrische Betriebsmittel VDE 0170/V.43<br />

Vorschriften für explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel VDE 0170/V.43<br />

Allgemeiner Kennbuchstabe für Schlagwetterschutz Sch<br />

Buchstabe für<br />

Schutzart<br />

(Sch) mit Plattenschutzkapselung p<br />

158<br />

druckfeste Kapselung<br />

Plattenschutzkapselung<br />

Ölkapselung<br />

Fremdbelüftung<br />

erhöhte Sicherung<br />

Sonderschutzart<br />

Tabelle 13.1 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz (Sch)<br />

Allgemeiner Kennbuchstabe für Explosionsschutz Ex<br />

Buchstabe für<br />

Schutzart<br />

Buchstabe für<br />

Zündgruppe<br />

Ziffer für<br />

Explosionsgruppe*<br />

Beispiele für<br />

Kurzzeichen<br />

* nur für druckfeste Kapselung d<br />

druckfeste Kapselung<br />

Ölkapselung<br />

Fremdbelüftung<br />

erhöhte Sicherung<br />

Sonderschutzart<br />

Zündtemperatur über 450 °C<br />

(Ermittelung über 300 °C<br />

nach VDE 0173) über 175 °C<br />

über 120 °C<br />

Spaltweite, bei über 0,8 mm<br />

der ein Zünddurch- über 0,5 mm bis 0,8 mm<br />

schlag bei 25 mm 0,5 mm<br />

Spaltlänge erfolgt<br />

(Ermittlung nach VDE 0173)<br />

Schutzart druckfeste Kapselung für Benzin<br />

Schutzart druckfeste Kapselung für Äthyläther<br />

Schutzart Ölkapselung für Schwefelkohlenstoff<br />

Schutzart erhöhte Sicherheit für Azetylen<br />

Tabelle 13.2 Aufbau der Kurzzeichen für Explosionsschutz (Ex)<br />

Ex<br />

Ex<br />

Ex<br />

Ex<br />

d<br />

o<br />

f<br />

e<br />

s<br />

d<br />

d<br />

o<br />

e<br />

A<br />

B<br />

C<br />

D<br />

A<br />

C<br />

D<br />

B<br />

d<br />

p<br />

o<br />

f<br />

e<br />

s<br />

1<br />

2<br />

3<br />

1<br />

1<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Anhang<br />

13.2 Kennzeichnung schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />

Betriebsmittel nach VDE 0170b/9.57 und VDE 0171b/9.57<br />

Vorschriften für schlagwetter- und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel VDE 0170b/9.57 und VDE 0171b/9.57<br />

Allgemeines Kurzzeichen:<br />

für Schlagwetterschutz<br />

für Explosionschutz<br />

Kurzzeichen für<br />

Schutzart<br />

Kurzzeichen für<br />

Explosionsklasse*<br />

Kurzzeichen für<br />

Zündgruppe<br />

* nur für druckfeste Kapselung d<br />

druckfeste Kapselung<br />

Plattenschutzkapselung<br />

Ölkapselung<br />

Fremdbelüftung<br />

erhöhte Sicherung<br />

Sonderschutzart<br />

Spaltweite, bei über 0,6 mm<br />

der ein Zünddurch- über 0,4 mm bis 0,6 mm<br />

schlag bei 25 mm 0,5 mm<br />

Spaltlänge erfolgt<br />

(Ermittlung nach 0,4 mm und kleiner<br />

VDE 0173)<br />

Neufassung<br />

Zündtemperatur über 450<br />

in °C über 300 bis 450<br />

(Ermittlung nach über 200 bis 300<br />

VDE 0173) über 135 bis 200<br />

Neufassung von 100 bis 135<br />

Sch<br />

Schutzart<br />

Explosionsklasse<br />

Tabelle 13.3 Aufbau der Kurzzeichen für Schlagwetterschutz und Explosionsschutz<br />

Ex<br />

d<br />

p<br />

o<br />

f<br />

e<br />

s<br />

1<br />

2<br />

3a<br />

3b<br />

3c<br />

...<br />

3n<br />

Zündgruppe<br />

G1<br />

G2<br />

G3<br />

G4<br />

G5<br />

159


Anhang<br />

13.3 Kennzeichnung schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />

Betriebsmittel, Gegenüberstellung der Kennzeichnungen gemäß VDE 0170/0172<br />

2.65 zu VDE 0170/0171 5.78<br />

160<br />

Symbol<br />

EEx<br />

Schlagwetterschutz<br />

Explosionsschutz<br />

Anwendungsbereich<br />

alt neu<br />

(Sch) I<br />

(Ex) II<br />

Plattenschutzschutzkapselung [nur (Sch)]<br />

Überdruckkapselung, Fremdbelüftung (alt)<br />

Ölkapselung<br />

druckfeste Kapselung<br />

Sandkapselung<br />

erhöhte Sicherheit<br />

Sonderschutzart, Vergußkapselung<br />

Eigensicherheit<br />

Zündschutzart<br />

alt neu<br />

p<br />

f p<br />

o o<br />

d d<br />

q<br />

e e<br />

s m<br />

i ia<br />

ib<br />

Grenzspaltweite (alt) > 0,6 mm<br />

gilt nur > 0,4 ... 0,6 mm<br />

für (Ex) d ≤ 0,4 mm<br />

Explosionsklasse<br />

neu<br />

1<br />

2<br />

3a - 3n<br />

MESG: Grenzspaltweite (für (EEx d) MESG MIC<br />

MIC: Mindestzündstromverhältnis > 0,9 mm > 0,8<br />

zu Laboratoriumsmethan 0,5 mm ... 0,9 mm 0,45 ... 0,8<br />

(für EEx i) < 0,5 mm < 0,45<br />

Explosionsgruppe<br />

Zündtemperatur der Max. Oberflächentemperatur Zündgruppe nach<br />

brennbaren Stoffe (°C) der Betriebsmittel (°C) VDE 0170/0171/05.43<br />

> 450 450 A<br />

> 300 300 B<br />

> 200 200 C<br />

> 135 135 C<br />

> 100 100 D<br />

> 85 85 -<br />

Tabelle 13.4 Gegenüberstellung der Kennzeichnungen schlagwetter- und explosionsgeschützter elektrischer<br />

Betriebsmittel<br />

neu<br />

II<br />

IIA<br />

IIB<br />

IIC<br />

Zündgruppe<br />

alt<br />

G1<br />

G2<br />

G3<br />

G4<br />

G5<br />

G6<br />

Temperaturklasse<br />

neu<br />

T1<br />

T2<br />

T3<br />

T4<br />

T5<br />

T6<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Anhang<br />

13.4 Kennzeichnung explosionsgeschützter elektrischer Betriebsmittel gemäß<br />

DIN EN 50014 (VDE 0170/0171, Teil 1) 2.2000<br />

Eine dauerhaft lesbare Kennzeichnung muss neben dem<br />

Herstellernamen oder dessen Warenzeichen und der<br />

Typenbezeichnung enthalten:<br />

- das Symbol EEx<br />

- das Kurzzeichen der verwendeten Zündschutzart<br />

- das Symbol für die Gruppe des elektrischen Betriebsmittels<br />

- das Symbol der Temperaturenklasse oder die höchste<br />

Oberflächentemperatur in °C (für Gruppe II)<br />

Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei Ausstellung einer<br />

Prüfbescheinigung die Benennung der Prüfstelle und die<br />

Bescheinigungsnummer.<br />

Kennzeichen für elektrische Betriebsmittel mit Konformitätsbescheinigung<br />

einer EG-Prüfstelle<br />

E: nach Europanorm gebaut<br />

Ex: explosionsgeschützes Betriebsmittel<br />

Angewendete Zündschutzart<br />

o: Ölkapselung<br />

p: Überdruckkapselung<br />

q: Sandkapselung<br />

d: druckfeste Kapselung<br />

e: erhöhte Sicherheit<br />

i: Eigensicherheit<br />

m: Vergusskapselung<br />

SYST:eigensichere Systeme<br />

n: non incendive<br />

Einsatzbereich<br />

I: schlagwettergefährdete Grubenbaue<br />

II: alle explosionsgefährdeten Bereiche außer schlagwettergefährdete<br />

Grubenbaue<br />

Unterteilung Gruppe II in IIA, IIB, IIC nur für<br />

druckfeste Kapselung „d“<br />

Grenzspaltweite<br />

A = > 0,9 mm<br />

B = > 0,5 mm ... 0,9 mm<br />

C = < 0,5 mm<br />

Alle bei einem Betriebsmittel<br />

benutzten Zündschutzarten<br />

müssen hinter<br />

der Haupt-Zündschutzart<br />

angegeben werden.<br />

Im obigen Beispiel:<br />

Haupt-Zündschutzart „d“<br />

Neben-Zündschutzart „e“<br />

Eigensicherheit „i“<br />

Mindestzündstrom-Verhältnis MIC<br />

Verhältniszahl bezogen auf<br />

Methan<br />

Temperatur- max. Oberflächen- Zündtemperatur der<br />

klasse temperatur [°C] brennbaren Stoffe [°C]<br />

T1 450 > 450<br />

T2 300 > 300<br />

T3 200 > 200<br />

T4 135 > 135<br />

T5 100 > 100<br />

T6 85 > 85<br />

bei einem Umgebungstemperaturbereich außerhalb<br />

(-20 °C ... +40 °C) zusätzliche Kennzeichnung mit T a oder T amb .<br />

Tabelle 13.5 Kennzeichnung der elektrischen Betriebsmittel<br />

Zur Kennzeichnung gehören außerdem bei<br />

Ausstellung einer Prüfbescheinigung die Benennung<br />

der Prüfstelle und die Bescheinigungsnummer.<br />

¬ EEx de II C T6<br />

MIC<br />

A = > 0,8<br />

B = > 0,45 ... 0,8<br />

C = < 0,45<br />

161


162<br />

Anhang<br />

13.5 Kennzeichnung Geräte und Schutzsysteme gemäß Anhang II der<br />

Richtlinie 94/9/EG (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

Auf jedem Gerät und Schutzsystem müssen deutlich und unauslöschbar die folgenden<br />

Mindestausgaben angebracht werden:<br />

Name und Anschrift des Herstellers,<br />

CE-Kennzeichnung,<br />

Bezeichnung der Serie und des Types,<br />

gegebenenfalls die Seriennummer,<br />

das Baujahr,<br />

das spezielle Kennzeichen zur Verhütung von Explosionen ¬ in Verbindung<br />

mit dem Kennzeichen, das auf die Kategorie verweist,<br />

für die Gerätegruppe ΙΙ oder Buchstabe „G“ (für Bereiche, in denen explosionsfähige<br />

Gas-, Dampf-, Nebel-, Luft-Gemische vorhanden sind)* und oder der<br />

Buchstabe „D“ (für Bereiche, in denen Staub explosionsfähige Atmosphäre bilden<br />

kann).**<br />

Zusätzlich und wenn erforderlich müssen auch alle für die Sicherheit bei der Verwendung<br />

unabdingbare Hinweise angebracht werden.<br />

Beispiele<br />

* Betriebsmittel für die Zone 1 ¬ II 2 G<br />

** Betriebsmittel für die Zone 1 ¬ II 1 D<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Anhang<br />

13.6 Allgemeine Bestimmungen des Explosionsschutzes<br />

Gefahrenunterteilung<br />

Zündgefahr durch Funken<br />

Zündgefahr durch<br />

heiße Oberflächen<br />

Einteilung der<br />

Gefahrenbereiche<br />

Sicherheitstechnische<br />

Kennzahlen<br />

Zulassungsstellen<br />

(benannte Stellen gemäß<br />

Richtlinie 94/9/EG)<br />

Installationsbestimmungen<br />

Europäische Union Nordamerika<br />

Explosionsfähige Gemische in<br />

Gruppe I: schlagwettergefährdeten Grubenbauen<br />

Gruppe II: anderen Bereichen außer Grubenbauen<br />

Unterteilung für die Zündschutzarten<br />

Eigensicherheit/Druckfeste Kapselung nach<br />

Mindestzündstrom/Grenzspaltweite unter<br />

Zuordnung der Mindestzündenergie<br />

repräsentativer Gase:<br />

Gruppe I Methan<br />

Gruppe IIA Propan<br />

Gruppe IIB Äthylen<br />

Gruppe IIC Wasserstoff, Acetylen<br />

Tabelle 13.6 Allgemeine Bestimmungen des Explosionsschutzes<br />

Explosionsfähiges Gemisch von Luft mit<br />

CLASS I: Gasen und Dämpfen<br />

CLASS II: Stäuben<br />

CLASS III: Fasern<br />

Unterteilung der Class nach der Zündenergie:<br />

CLASS I Group<br />

A Acetylen<br />

B Wasserstoff<br />

C Äthylen<br />

D Methan<br />

CLASS II Group<br />

E Metallstäube<br />

F Kohlenstäube<br />

G Getreidestäube<br />

CLASS III keine Gruppierung<br />

Einteilung in Temperaturklassen nach IEC 79-8 für maximale Oberflächen-temperaturen bei<br />

einer Umgebungstemperatur von 40°C unter Fehler-bedingungen:<br />

T1 < 450 °C T2 < 300 °C T3 < 200 °C T4 < 135 °C T5 < 100 °C T6 < 85 °C<br />

Nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre<br />

werden eingeteilt:<br />

für Gase, Dämpfe, Nebel:<br />

Zone 0 ständig o. langzeitig<br />

1 gelegentlich<br />

2 selten und kurzzeitig<br />

für Stäube:<br />

Zone 20 ständig langzeitig oder häufig<br />

21 gelegentlich<br />

22 keine oder kurzzeitig<br />

für Gase und Stäube:<br />

Division 1<br />

Division 1<br />

Division 2<br />

Anmerkung (siehe IEC 79-10): ständig oder langzeitig entspr. > 1000 h/Jahr, gelegentlich<br />

entspr. 10...1000 h/Jahr, selten oder kurzzeitig entspr. < 10 h/Jahr<br />

Die Kennzahlen brennbarer Gase und Dämpfe als Grundlage für die Eingruppierung nach<br />

Zündenergie und -temperatur sowie Flammpunkt siehe:<br />

DIN EN 50014: 1997 Anhang A<br />

BS 5345 Part 1<br />

PTB Physikalisch-Technische Bundesanstalt<br />

DMT Deutsche Montan Technologie<br />

GmbH<br />

<strong>EX</strong>AM BBG Prüf- und Zertifizier GmbH<br />

BASEEFA British Approvals Service for Electrical<br />

Equipment in Flammable<br />

Atmosphere<br />

TÜV TÜV Nord Cert GmbH & Co. KG<br />

und weitere<br />

EN 60079-14<br />

DIN EN 50281-1-2 (für Stäube)<br />

EN 60079-10<br />

und weitere EG-weite und nationale (z. B.<br />

ExVo) Vorschriften<br />

NFPA 497 M<br />

CSA Nr. C22-1<br />

UL Underwriters Laboratories,USA<br />

FM Factory Mutual Research, USA<br />

CSA Canadian Standards Association<br />

NFPA 70<br />

National Electrical Code Art. 500<br />

NFPA 493<br />

Standard for Intrinsically safe operations...<br />

NFPA 70<br />

National Electrical Code Art. 505<br />

163


164<br />

Anhang<br />

13.7 Wichtige Internet-Adressen<br />

Beuth Verlag http://www.beuth.de<br />

BG Chemie<br />

Berufsgenossenschaftliches<br />

http://www.bgchemie.de<br />

Institut für Arbeitsschutz<br />

Physikalisch-technische<br />

http://www.hvbg.de/d/bia<br />

Bundesanstalt http://www.explosionsschutz.ptb.de<br />

DIN http://www.din.de<br />

DKE http://www.dke.de<br />

CENELEC http://www.cenelec.org<br />

IEC http://www.iec.ch<br />

IECEx http://www.iecex.com<br />

Unfallverhütungsvorschriften http://www.bc-verlag.de/uvven<br />

Europäische Richtlinien http://wwweuropa.eu.int/eur-lex/de<br />

Internet-Adressen zu weiterführenden Informationen<br />

(Quelle: Deutsche Montan Technologie GmbH)<br />

Richtlinien des neuen Konzepts allgemein<br />

http://www.newapproach.org/directiveList.asp<br />

Richtlinien des neuen Konzepts, Informationsseite der Generaldirektion Unternehmen<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/info.html<br />

Alle Richtlinien des neuen Konzept, u.a. EMV-Richtlinie, europäisch und Listen der<br />

harmonisierten Normen zu RL des neuen Konzepts, europäisch<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/harmstds/<br />

reflist.html<br />

Weiterführende Informationen, z. B. Leitfäden oder Änhliches<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/newapproach/standardization/<br />

publicat.html<br />

RL 94/9/EG und RL 98/37/EG usw., spezielle Seiten bei der Generaldirektion Unternehmen<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/policy_en.htm<br />

AT<strong>EX</strong>-Richtlinie<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/atex/index.htm<br />

Elektrische Geräte, d. h. Niederspannnungs-RL, EMV-RL und RL<br />

zur elektromagnetischer Umweltbeeinflussung<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/electr_equipment/index.htm<br />

Mechanische Geräte, d. h. Maschinen-RL, Aufzugs-RL und pers. Schutzausrüstungen<br />

http://www.europa.eu.int/comm/enterprise/mechan_equipment/index.htm<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Anhang<br />

13.8 Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlamentes und Rates vom 23. März 1994<br />

zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und<br />

Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen (AT<strong>EX</strong> 95)<br />

165


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Anhang<br />

13.9 Richtlinie 1999/92/EG des Europäischen Parlamentes und Rates vom<br />

16. Dezember 1999 über Mindestvorschriften zur Verbesser ung des<br />

Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch<br />

explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können (AT<strong>EX</strong> 137)<br />

195


28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />

L 23/57<br />

RICHTLINIE 1999/92/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES<br />

vom 16. Dezember 1999<br />

über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der<br />

Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können (Fünfzehnte<br />

Einzelrichtlinie im Sinne von Artikel 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG)<br />

DAS EUROPÄISCHE PARLAMENT UND DER RAT DER<br />

EUROPÄISCHEN UNION —<br />

gestützt auf den Vertrag zur Gründung der Europäischen<br />

Gemeinschaft, insbesondere auf Artikel 137,<br />

auf Vorschlag der Kommission ( 1 ), der nach Anhörung des<br />

Beratenden Ausschusses für Sicherheit, Arbeitshygiene und<br />

Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz sowie des Ständigen<br />

Ausschusses für die Betriebssicherheit und den Gesundheitsschutz<br />

im Steinkohlenbergbau und in den anderen mineralgewinnenden<br />

Betrieben vorgelegt wurde,<br />

nach Anhörung des Ausschusses der Regionen,<br />

nach Stellungnahme des Wirtschafts- und Sozialausschusses ( 2 ),<br />

gemäß dem Verfahren des Artikels 251 des Vertrags ( 3 ),<br />

aufgrund des vom Vermittlungsausschuß am 21. Oktober 1999<br />

gebilligten gemeinsamen Entwurfs,<br />

in Erwägung nachstehender Gründe:<br />

(1) Artikel 137des Vertrags sieht vor, daß der Rat durch<br />

Richtlinien Mindestvorschriften erlassen kann, die die<br />

Verbesserung insbesondere der Arbeitsumwelt fördern,<br />

um die Sicherheit und die Gesundheit der Arbeitnehmer<br />

verstärkt zu schützen.<br />

(2) Gemäß jenem Artikel sollen diese Richtlinien keine<br />

verwaltungsmäßigen, finanziellen oder rechtlichen<br />

Auflagen vorschreiben, die der Gründung und Entwicklung<br />

von kleinen und mittleren Unternehmen entgegenstehen.<br />

(3) Die Verbesserung der Sicherheit, der Arbeitshygiene und<br />

des Gesundheitsschutzes der Arbeitnehmer am Arbeitsplatz<br />

ist ein Ziel, das nicht rein wirtschaftlichen Überlegungen<br />

untergeordnet werden sollte.<br />

(4) Die Einhaltung der Mindestvorschriften zur Verbesserung<br />

des Gesundheitsschutzes und der Arbeitssicherheit<br />

der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären<br />

gefährdet werden können, ist eine unabdingbare<br />

Voraussetzung für die Sicherheit und den Gesundheitsschutz<br />

der Arbeitnehmer.<br />

(5) Diese Richtlinie ist eine Einzelrichtlinie im Sinne des<br />

Artikels 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG des<br />

Rates vom 12. Juni 1989 über die Durchführung von<br />

Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit und des<br />

Gesundheitsschutzes der Arbeitnehmer bei der Arbeit ( 4 ).<br />

Die Bestimmungen der letztgenannten Richtlinie, insbesondere<br />

die über die Information der Arbeitnehmer, die<br />

Anhörung und die Beteiligung der Arbeitnehmer und die<br />

Unterweisung der Arbeitnehmer, finden daher unbeschadet<br />

strengerer oder spezifischer Bestimmungen der<br />

vorliegenden Richtlinie auch auf den Fall in vollem<br />

Umfang Anwendung, daß Arbeitnehmer durch explosionsfähige<br />

Atmosphären gefährdet werden können.<br />

(6) Diese Richtlinie stellt einen praktischen Beitrag zur<br />

Verwirklichung der sozialen Dimension des Binnenmarktes<br />

dar.<br />

(7) In der Richtlinie 94/9/EG des Europäischen Parlaments<br />

und des Rates vom 23. März 1994 zur Angleichung der<br />

Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und<br />

Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen ( 5 ) ist festgelegt, daß<br />

eine ergänzende Richtlinie nach Artikel 137des Vertrags<br />

vorgesehen ist, die sich insbesondere mit der Gefahr<br />

durch Explosionen aufgrund der Verwendung und/oder<br />

der Art und Weise der Installation der Geräte befaßt.<br />

(8) Der Explosionsschutz zählt zu den besonders sicherheitsrelevanten<br />

Aufgabenbereichen. Im Explosionsfall<br />

sind das Leben und die Gesundheit der Arbeitnehmer<br />

durch unkontrollierte Flammen- und Druckwirkung<br />

sowie durch schädliche Reaktionsprodukte und<br />

Verbrauch des zum Atmen benötigten Sauerstoffs aus<br />

der Umgebungsluft gefährdet.<br />

(9) Das Erstellen eines stimmigen Explosionsschutzkonzeptes<br />

erfordert, daß organisatorische Maßnahmen die<br />

für die Arbeitsstätte getroffenen technischen<br />

Maßnahmen ergänzen. Gemäß der Richtlinie 89/<br />

391/EWG muß der Arbeitgeber über eine Evaluierung<br />

der am Arbeitsplatz bestehenden Gefahren für Sicherheit<br />

und Gesundheit der Arbeitnehmer verfügen. Diese<br />

Vorschrift wird durch die vorliegende Richtlinie dahin<br />

gehend präzisiert, daß der Arbeitgeber verpflichtet wird,<br />

ein Explosionsschutzdokument oder eine Reihe von<br />

Dokumenten, die die in dieser Richtlinie dargelegten<br />

Mindestanforderungen erfüllen, zu erstellen und auf dem<br />

letzten Stand zu halten. In dem Explosionsschutzdokument<br />

werden Gefährdungen festgelegt, Risiken bewertet<br />

und spezifische Maßnahmen zum Schutz der Gesundheit<br />

und Sicherheit von Arbeitnehmern vor explosionsfähigen<br />

Atmosphären gemäß Artikel 9 der Richtlinie 89/<br />

391/EWG definiert. Diese Explosionsschutzdokumente<br />

können Bestandteil der Evaluierung der am Arbeitsplatz<br />

bestehenden Gefahren für Sicherheit und Gesundheit<br />

gemäß Artikel 9 der Richtlinie 89/391/EWG sein.<br />

( 1 ) ABl. C 332 vom 9.12.1995, S. 10, und ABl. C 184 vom<br />

17.6.1997, S. 1.<br />

( 2 ) ABl. C 153 vom 28.5.1996, S. 35.<br />

( 3 ) Stellungnahme des Europäischen Parlaments vom 20. Juni 1996<br />

(ABl. C 198 vom 8.7.1996, S. 160), bestätigt am 4. Mai 1999 (ABl.<br />

C 279 vom 1.10.1999, S. 55). Gemeinsamer Standpunkt des Rates<br />

vom 22. Dezember 1998 (ABl. C 55 vom 25.2.1999, S. 45).<br />

Beschluß des Europäischen Parlaments vom 6. Mai 1999 (ABl. C<br />

279 vom 1.10.1999, S. 386). Beschluß des Europäischen Parlaments<br />

vom 2. Dezember 1999 und Beschluß des Rates vom 6. Dezember<br />

1999.<br />

( 4 ) ABl. L 183 vom 29.6.1989, S. 1. ( 5 ) ABl. L 100 vom 19.4.1994, S. 1.


L 23/58<br />

DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />

(10) Eine Evaluierung der Explosionsgefahren kann möglicherweise<br />

auch aufgrund anderer Gemeinschaftsrechtsakte<br />

erforderlich sein. Zur Vermeidung unnötiger<br />

Doppelarbeit sollte dem Arbeitgeber in Einklang mit den<br />

nationalen Gepflogenheiten die Möglichkeit eingeräumt<br />

werden, ein oder mehrere Dokumente oder Teile von<br />

Dokumenten oder andere aufgrund anderer Gemeinschaftsrechtsakte<br />

vorzulegende gleichwertige Berichte zu<br />

einem einzigen „Sicherheitsbericht“ zusammenzufassen.<br />

(11) Zur Verhinderung der Bildung explosionsfähiger Atmosphären<br />

ist auch das Substitutionsprinzip anzuwenden.<br />

(12) Wenn sich Arbeitnehmer mehrerer Unternehmen an<br />

derselben Arbeitsstätte befinden, sollte eine Koordinierung<br />

erfolgen.<br />

(13) Neben den vorbeugenden Maßnahmen sind erforderlichenfalls<br />

ergänzende Maßnahmen vorzusehen, die<br />

wirksam werden, wenn eine Zündung bereits erfolgt ist.<br />

Das größtmögliche Sicherheitsniveau kann erreicht<br />

werden, indem vorbeugende Maßnahmen mit anderen,<br />

ergänzenden Maßnahmen, die die schädigenden<br />

Wirkungen von Explosionen begrenzen, kombiniert<br />

werden.<br />

(14) Die Richtlinie 92/58/EWG des Rates vom 24. Juni 1992<br />

über Mindestvorschriften für die Sicherheits- und/oder<br />

Gesundheitsschutzkennzeichnung am Arbeitsplatz<br />

(Neunte Einzelrichtlinie im Sinne des Artikels 16 Absatz<br />

1 der Richtlinie 89/391/EWG) ( 1 ) findet in vollem<br />

Umfang Anwendung, insbesondere auf Bereiche, die<br />

unmittelbar an die explosionsgefährdeten Bereiche<br />

anschließen und in denen Rauchen, Schneide- und<br />

Schweißarbeiten und andere Tätigkeiten mit offener<br />

Flamme und Funkenbildung auf den explosionsgefährdeten<br />

Bereich einwirken können.<br />

(15) Die Richtlinie 94/9/EG teilt die ihr unterliegenden Geräte<br />

und Schutzsysteme in Gerätegruppen und Kategorien<br />

ein. Die vorliegende Richtlinie sieht seitens des Arbeitgebers<br />

eine Einteilung der Bereiche, in denen explosionsfähige<br />

Atmosphären vorhanden sein können, in Zonen<br />

vor und legt fest, welche Geräte und Schutzsysteme in<br />

den jeweiligen Zonen benutzt werden sollen —<br />

HABEN FOLGENDE RICHTLINIE ERLASSEN:<br />

ABSCHNITT I<br />

ALLGEMEINE BESTIMMUNGEN<br />

Artikel 1<br />

Zweck und Anwendungsbereich der Richtlinie<br />

(1) Diese Richtlinie ist die Fünfzehnte Einzelrichtlinie im<br />

Sinne von Artikel 16 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG; sie<br />

legt Mindestvorschriften in bezug auf Sicherheit und Gesundheitsschutz<br />

der Arbeitnehmer fest, die durch explosionsfähige<br />

Atmosphären gemäß der Definition in Artikel 2 gefährdet<br />

werden können.<br />

(2) Diese Richtlinie gilt nicht für:<br />

a) Bereiche, die unmittelbar für die medizinische Behandlung<br />

von Patienten und während dieser Behandlung genutzt<br />

werden;<br />

b) die Verwendung von Gasverbrauchseinrichtungen gemäß<br />

der Richtlinie 90/396/EWG ( 2 );<br />

c) Herstellung, Handhabung, Verwendung, Lagerung und<br />

Transport von Sprengstoffen oder chemisch instabilen<br />

Stoffen;<br />

d) mineralgewinnende Betriebe, die den Richtlinien 92/<br />

91/EWG ( 3 ) oder 92/104/EWG ( 4 ) unterliegen;<br />

e) die Benutzung von Transportmitteln auf dem Land-,<br />

Wasser- und Luftweg, auf die die einschlägigen Bestimmungen<br />

der internationalen Übereinkünfte (z. B. ADNR,<br />

ADR, ICAO, IMO, RID) und die Gemeinschaftsrichtlinien<br />

zur Umsetzung dieser Übereinkünfte angewandt werden.<br />

Transportmittel zur bestimmungsgemäßen Verwendung in<br />

explosionsgefährdeten Bereichen sind nicht ausgenommen.<br />

(3) Die Richtlinie 89/391/EWG sowie die einschlägigen<br />

Einzelrichtlinien finden auf den in Absatz 1 genannten Bereich<br />

in vollem Umfang Anwendung, unbeschadet strengerer und/<br />

oder spezifischer Bestimmungen der vorliegenden Richtlinie.<br />

Artikel 2<br />

Definition<br />

Im Sinne dieser Richtlinie gilt als explosionsfähige Atmosphäre<br />

ein Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln<br />

oder Stäuben unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich<br />

der Verbrennungsvorgang nach erfolgter Entzündung auf das<br />

gesamte unverbrannte Gemisch überträgt.<br />

ABSCHNITT II<br />

PFLICHTEN DES ARBEITGEBERS<br />

Artikel 3<br />

Verhinderung von und Schutz gegen Explosionen<br />

Mit dem Ziel des Verhinderns von Explosionen im Sinne von<br />

Artikel 6 Absatz 2 der Richtlinie 89/391/EWG und des<br />

Schutzes gegen Explosionen trifft der Arbeitgeber die der Art<br />

des Betriebes entsprechenden technischen und/oder organisatorischen<br />

Maßnahmen nach folgender Rangordnung von Grundsätzen:<br />

— Verhinderung der Bildung explosionsfähiger Atmosphären,<br />

oder, falls dies aufgrund der Art der Tätigkeit nicht möglich<br />

ist,<br />

— Vermeidung der Zündung explosionsfähiger Atmosphären<br />

und<br />

— Abschwächung der schädlichen Auswirkungen einer Explosion,<br />

um die Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer<br />

zu gewährleisten.<br />

Wo erforderlich, werden diese Maßnahmen mit Maßnahmen<br />

gegen die Ausbreitung von Explosionen kombiniert und/oder<br />

durch sie ergänzt; sie werden regelmäßig überprüft, auf jeden<br />

Fall aber dann, wenn sich wesentliche Änderungen ergeben.<br />

( 2 ) ABl. L 196 vom 26.7.1990, S. 15. Richtlinie geändert durch die<br />

Richtlinie 93/68/EWG (ABl. L 220 vom 30.8.1993, S. 1).<br />

( 3 ) ABl. L 348 vom 28.11.1992, S. 9.<br />

( 1 ) ABl. L 245 vom 26.8.1992, S. 23. ( 4 ) ABl. L 404 vom 31.12.1992, S. 10.


28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />

L 23/59<br />

Artikel 4<br />

Beurteilung der Explosionsrisiken<br />

(1) Im Rahmen seiner Pflichten gemäß Artikel 6 Absatz 3<br />

und Artikel 9 Absatz 1 der Richtlinie 89/391/EWG beurteilt<br />

der Arbeitgeber die spezifischen Risiken, die von explosionsfähigen<br />

Atmosphären ausgehen, wobei mindestens folgendes<br />

berücksichtigt wird:<br />

— Wahrscheinlichkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähigen<br />

Atmosphären;<br />

— Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins und der Aktivierung<br />

und des Wirksamwerdens von Zündquellen,<br />

einschließlich elektrostatischer Entladungen;<br />

— die Anlagen, verwendeten Stoffe, Verfahren und ihre möglichen<br />

Wechselwirkungen;<br />

— das Ausmaß der zu erwartenden Auswirkungen.<br />

Die Explosionsrisiken sind in ihrer Gesamtheit zu beurteilen.<br />

(2) Bereiche, die über Öffnungen mit Bereichen verbunden<br />

sind oder verbunden werden können, in denen explosionsfähige<br />

Atmosphären auftreten können, werden bei der Beurteilung<br />

der Explosionsrisiken ebenfalls berücksichtigt.<br />

Artikel 5<br />

Allgemeine Verpflichtungen<br />

Zum Schutz der Gesundheit und zur Gewährleistung der<br />

Sicherheit der Arbeitnehmer trifft der Arbeitgeber in Anwendung<br />

der Grundsätze der Risikobewertung sowie der in Artikel<br />

3 festgelegten Grundsätze die erforderlichen Maßnahmen,<br />

damit<br />

— das Arbeitsumfeld, in dem explosionsfähige Atmosphäre in<br />

einer Menge, die die Gesundheit und Sicherheit von Arbeitnehmern<br />

oder anderen gefährden kann, auftreten kann, so<br />

gestaltet ist, daß die Arbeit gefahrlos ausgeführt werden<br />

kann,<br />

— während der Anwesenheit von Arbeitnehmern in einem<br />

Arbeitsumfeld, in dem explosionsfähige Atmosphäre in<br />

einer Menge, die die Gesundheit und Sicherheit von Arbeitnehmern<br />

gefährden kann, auftreten kann, eine angemessene<br />

Aufsicht gemäß den Grundsätzen der Risikobewertung<br />

durch Verwendung von geeigneten technischen Mitteln<br />

gewährleistet ist.<br />

Artikel 6<br />

Koordinierungspflicht<br />

Sind Arbeitnehmer mehrerer Betriebe an derselben Arbeitsstätte<br />

tätig, so ist jeder Arbeitgeber für die Bereiche, die seiner<br />

Kontrolle unterstehen, verantwortlich.<br />

Unbeschadet der Einzelverantwortung jedes Arbeitgebers<br />

gemäß der Richtlinie 89/391/EWG koordiniert der Arbeitgeber,<br />

der nach den einzelstaatlichen Rechtsvorschriften und/oder<br />

Praktiken die Verantwortung für die Arbeitsstätte hat, die<br />

Durchführung aller die Sicherheit und den Gesundheitsschutz<br />

der Arbeitnehmer betreffenden Maßnahmen und macht in<br />

seinem Explosionsschutzdokument nach Artikel 8 genauere<br />

Angaben über das Ziel, die Maßnahmen und die Modalitäten<br />

der Durchführung dieser Koordinierung.<br />

Artikel 7<br />

Bereiche mit explosionsfähigen Atmosphären<br />

(1) Der Arbeitgeber teilt Bereiche, in denen explosionsfähige<br />

Atmosphären vorhanden sein können, entsprechend Anhang I<br />

in Zonen ein.<br />

(2) Der Arbeitgeber stellt sicher, daß die Mindestvorschriften<br />

des Anhangs II in Bereichen, die unter Absatz 1 fallen, angewendet<br />

werden.<br />

(3) Wo erforderlich, werden Bereiche, in denen explosionsfähige<br />

Atmosphären in einer die Sicherheit und die Gesundheit<br />

der Arbeitnehmer gefährdenden Menge auftreten können, an<br />

ihren Zugängen gemäß Anhang III gekennzeichnet.<br />

Artikel 8<br />

Explosionsschutzdokument<br />

Im Rahmen seiner Pflichten nach Artikel 4 stellt der Arbeitgeber<br />

sicher, daß ein Dokument (nachstehend „Explosionsschutzdokument“<br />

genannt) erstellt und auf dem letzten Stand<br />

gehalten wird.<br />

Aus dem Explosionsschutzdokument geht insbesondere hervor,<br />

— daß die Explosionsrisiken ermittelt und einer Bewertung<br />

unterzogen worden sind;<br />

— daß angemessene Maßnahmen getroffen werden, um die<br />

Ziele dieser Richtlinie zu erreichen;<br />

— welche Bereiche entsprechend Anhang I in Zonen eingeteilt<br />

wurden;<br />

— für welche Bereiche die Mindestvorschriften gemäß Anhang<br />

II gelten;<br />

— daß die Arbeitsstätte und die Arbeitsmittel einschließlich<br />

der Warneinrichtungen sicher gestaltet sind, und sicher<br />

betrieben und gewartet werden;<br />

— daß gemäß der Richtlinie 89/655/EWG des Rates ( 1 ) Vorkehrungen<br />

für die sichere Benutzung von Arbeitsmitteln<br />

getroffen worden sind.<br />

Das Explosionsschutzdokument wird vor Aufnahme der Arbeit<br />

erstellt; es wird überarbeitet, wenn wesentliche Änderungen,<br />

Erweiterungen oder Umgestaltungen der Arbeitsstätte, der<br />

Arbeitsmittel oder des Arbeitsablaufes vorgenommen werden.<br />

Der Arbeitgeber kann bereits vorhandene Explosionsrisikoabschätzungen,<br />

Dokumente oder andere gleichwertige Berichte,<br />

die im Rahmen anderer gemeinschaftlicher Akte erstellt<br />

wurden, miteinander kombinieren.<br />

Artikel 9<br />

Besondere Vorschriften für Arbeitsmittel und Arbeitsstätten<br />

(1) Vor dem 30. Juni 2003 bereits verwendete oder erstmalig<br />

im Unternehmen bzw. Betrieb zur Verfügung gestellte<br />

Arbeitsmittel zur Verwendung in Bereichen, in denen explosionsfähige<br />

Atmosphären auftreten können, müssen ab dem<br />

genannten Zeitpunkt den in Anhang II Abschnitt A aufgeführten<br />

Mindestvorschriften entsprechen, wenn keine andere<br />

Gemeinschaftsrichtlinie anwendbar ist oder wenn eine etwaige<br />

andere Gemeinschaftsrichtlinie nur teilweise anwendbar ist.<br />

( 1 ) ABl. L 393 vom 30.12.1989, S. 13. Richtlinie geändert durch die<br />

Richtlinie 95/63/EG (ABl. L 335 vom 30.12.1995, S. 28).


L 23/60<br />

DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />

(2) Nach dem 30. Juni 2003 erstmalig im Unternehmen<br />

bzw. Betrieb zur Verfügung gestellte Arbeitsmittel zur Verwendung<br />

in Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären<br />

auftreten können, müssen den Anforderungen des Anhangs II<br />

Abschnitte A und B entsprechen.<br />

(3) Nach dem 30. Juni 2003 erstmalig genutzte Arbeitsstätten<br />

mit Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären<br />

auftreten können, müssen den Mindestvorschriften dieser<br />

Richtlinie entsprechen.<br />

(4) Vor dem 30. Juni 2003 bereits genutzte Arbeitsstätten<br />

mit Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären<br />

auftreten können, müssen spätestens drei Jahre nach diesem<br />

Zeitpunkt den Mindestvorschriften dieser Richtlinie entsprechen.<br />

(5) Werden an Arbeitsstätten mit Bereichen, in denen explosionsfähige<br />

Atmosphären auftreten können, nach dem 30. Juni<br />

2003 Änderungen, Erweiterungen und/oder Umgestaltungen<br />

vorgenommen, so trifft der Arbeitgeber die erforderlichen<br />

Maßnahmen, damit diese Änderungen, Erweiterungen und/oder<br />

Umgestaltungen mit den Mindestvorschriften dieser Richtlinie<br />

übereinstimmen.<br />

ABSCHNITT III<br />

SONSTIGE BESTIMMUNGEN<br />

Artikel 10<br />

Anpassung der Anhänge<br />

Rein technische Anpassungen der Anhänge, die<br />

— durch die Annahme von Richtlinien zur technischen<br />

Harmonisierung und Normung betreffend den Explosionsschutz<br />

und/oder<br />

— durch den technischen Fortschritt, die Entwicklung der<br />

internationalen Regelwerke oder Spezifikationen oder des<br />

Wissensstands betreffend die Vermeidung von und den<br />

Schutz gegen Explosionen<br />

bedingt sind, werden nach dem Verfahren des Artikels 17der<br />

Richtlinie 89/391/EWG vorgenommen.<br />

Artikel 11<br />

Leitfaden für bewährte Verfahren<br />

Die Kommission stellt in einem unverbindlichen Leitfaden für<br />

bewährte Verfahren praktische Leitlinien auf. Dieser Leitfaden<br />

behandelt die in den Artikeln 3, 4, 5, 6, 7und 8 sowie in<br />

Anhang I und Anhang II Abschnitt A genannten Themen.<br />

Die Kommission hört zunächst den Beratenden Ausschuß für<br />

Sicherheit, Arbeitshygiene und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz<br />

gemäß dem Beschluß 74/325/EWG des Rates ( 1 ).<br />

( 1 ) ABl. L 185 vom 9.7.1974, S. 15. Beschluß zuletzt geändert durch<br />

die Beitrittsakte von 1994.<br />

Im Rahmen der Anwendung dieser Richtlinie berücksichtigen<br />

die Mitgliedstaaten soweit wie möglich den obengenannten<br />

Leitfaden bei der Festlegung ihrer einzelstaatlichen Politik für<br />

den Schutz von Gesundheit und Sicherheit der Arbeitnehmer.<br />

Artikel 12<br />

Unterrichtung der Unternehmen<br />

Auf Antrag bemühen sich die Mitgliedstaaten, Arbeitgebern<br />

gemäß Artikel 11 einschlägige Informationen zugänglich zu<br />

machen, und zwar mit besonderer Bezugnahme auf den Leitfaden.<br />

Artikel 13<br />

Schlußbestimmungen<br />

(1) Die Mitgliedstaaten setzen die Rechts- und Verwaltungsvorschriften<br />

in Kraft, die erforderlich sind, um dieser Richtlinie<br />

spätestens am 30. Juni 2003 nachzukommen. Sie setzen die<br />

Kommission unverzüglich davon in Kenntnis.<br />

Wenn die Mitgliedstaaten derartige Vorschriften erlassen,<br />

nehmen sie in den Vorschriften selbst oder durch einen<br />

Hinweis bei der amtlichen Veröffentlichung auf diese Richtlinie<br />

Bezug. Die Mitgliedstaaten regeln die Einzelheiten der Bezugnahme.<br />

(2) Die Mitgliedstaaten teilen der Kommission den Wortlaut<br />

der innerstaatlichen Rechtsvorschriften mit, die sie auf dem<br />

unter diese Richtlinie fallenden Gebiet bereits erlassen haben<br />

oder erlassen.<br />

(3) Die Mitgliedstaaten erstatten der Kommission alle fünf<br />

Jahre Bericht über die praktische Durchführung dieser Richtlinie<br />

und geben dabei die Standpunkte der Sozialpartner an.<br />

Die Kommission unterrichtet darüber das Europäische Parlament,<br />

den Rat, den Wirtschafts- und Sozialausschuß sowie den<br />

Beratenden Ausschuß für Sicherheit, Arbeitshygiene und<br />

Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz.<br />

Artikel 14<br />

Diese Richtlinie tritt am Tag ihrer Veröffentlichung im Amtsblatt<br />

der Europäischen Gemeinschaften in Kraft.<br />

Artikel 15<br />

Diese Richtlinie ist an alle Mitgliedstaaten gerichtet.<br />

Geschehen zu Brüssel am 16. Dezember 1999.<br />

Im Namen des Europäischen<br />

Parlaments<br />

Die Präsidentin<br />

N. FONTAINE<br />

In Namen des Rates<br />

Der Präsident<br />

K. HEMILÄ


28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />

L 23/61<br />

ANHANGI<br />

EINTEILUNG VON BEREICHEN, IN DENEN <strong>EX</strong>PLOSIONSFÄHIGE ATMOSPHÄREN VORHANDEN SEIN<br />

KÖNNEN<br />

Vorbemerkung<br />

Die nachfolgende Einteilung gilt für Bereiche, in denen Schutzmaßnahmen gemäß den Artikeln 3, 4, 7und 8 getroffen<br />

werden müssen.<br />

1. Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphären vorhanden sein können<br />

Ein Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre in solchen Mengen auftreten kann, daß besondere Schutzmaßnahmen<br />

für die Aufrechterhaltung des Schutzes von Sicherheit und Gesundheit der betroffenen Arbeitnehmer erforderlich<br />

werden, gilt als explosionsgefährdeter Bereich.<br />

Ein Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre nicht in solchen Mengen zu erwarten ist, daß besondere Schutzmaßnahmen<br />

erforderlich werden, gilt als nichtexplosionsgefährdeter Bereich.<br />

Brennbare Substanzen sind als Stoffe, die explosionsfähige Atmosphäre bilden können, einzustufen, es sei denn, die<br />

Prüfung ihrer Eigenschaften hat ergeben, daß sie in Mischungen mit Luft nicht in der Lage sind, eine Explosion<br />

selbsttätig fortzuleiten.<br />

2. Einteilung von explosionsgefährdeten Bereichen<br />

Explosionsgefährdete Bereiche werden nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosionsfähiger Atmosphäre in<br />

Zonen unterteilt.<br />

Aus dieser Einteilung ergibt sich der Umfang der zu ergreifenden Maßnahmen nach Anhang II Abschnitt A.<br />

Zone 0<br />

Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln<br />

ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.<br />

Zone 1<br />

Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und<br />

brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann.<br />

Zone 2<br />

Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen,<br />

Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

Zone 20<br />

Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub<br />

ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.<br />

Zone 21<br />

Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der<br />

Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann.<br />

Zone 22<br />

Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem<br />

brennbaren Staub normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.<br />

Anmerkungen:<br />

1. Schichten, Ablagerungen und Aufhäufungen von brennbarem Staub sind wie jede andere Ursache, die zur Bildung<br />

einer explosionsfähigen Atmosphäre führen kann, zu berücksichtigen.<br />

2. Als Normalbetrieb gilt der Zustand, in dem Anlagen innerhalb ihrer Auslegungsparameter benutzt werden.


L 23/62<br />

DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />

ANHANGII<br />

A. MINDESTVORSCHRIFTEN ZUR VERBESSERUNG DER SICHERHEIT UND DES GESUNDHEITS<strong>SCHUTZ</strong>ES DER<br />

ARBEITNEHMER, DIE DURCH <strong>EX</strong>PLOSIONSFÄHIGE ATMOSPHÄREN GEFÄHRDET WERDEN KÖNNEN<br />

Vorbemerkung<br />

Die Anforderungen dieses Anhangs gelten<br />

— für Bereiche, die gemäß Anhang I als explosionsgefährdet eingestuft sind, in allen Fällen, in denen die Eigenschaften<br />

der Arbeitsstätte, der Arbeitsplätze, der verwendeten Einrichtungen oder Stoffe oder die von der Tätigkeit ausgehenden<br />

Gefahren durch explosionsfähige Atmosphären dies erfordern;<br />

— für Einrichtungen in nichtexplosionsgefährdeten Bereichen, die für den explosionssicheren Betrieb von Einrichtungen,<br />

die sich innerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen befinden, erforderlich sind oder dazu beitragen.<br />

1. Organisatorische Maßnahmen<br />

1.1 Unterweisung der Arbeitnehmer<br />

Für Arbeiten in Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten können, muß der Arbeitgeber die<br />

Arbeitnehmer ausreichend und angemessen hinsichtlich des Explosionsschutzes unterweisen.<br />

1.2 Schriftliche Anweisungen, Arbeitsfreigaben<br />

Soweit im Explosionsschutzdokument vorgesehen,<br />

— sind Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen gemäß den schriftlichen Anweisungen des Arbeitgebers auszuführen;<br />

— ist ein Arbeitsfreigabesystem für die Durchführung von gefährlichen Tätigkeiten und von Tätigkeiten, die durch<br />

Wechselwirkung mit anderen Arbeiten gefährlich werden können, anzuwenden.<br />

Die Arbeitsfreigabe ist vor Beginn der Arbeiten von einer hierfür verantwortlichen Person zu erteilen.<br />

2. Explosionsschutzmaßnahmen<br />

2.1 Entwichene und/oder absichtlich oder unabsichtlich freigesetzte brennbare Gase, Dämpfe, Nebel oder Stäube, die zu<br />

einer Explosionsgefahr führen können, sind auf sichere Weise abzuführen oder zu einem sicheren Platz abzuleiten<br />

oder, wenn dies nicht möglich ist, sicher einzuschließen oder auf andere Weise unschädlich zu machen.<br />

2.2 Enthält die explosionsfähige Atmosphäre mehrere Arten von brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben, so<br />

müssen die Schutzmaßnahmen auf das größtmögliche Risikopotential ausgelegt sein.<br />

2.3 Bei der Vermeidung von Zündgefahren gemäß Artikel 3 sind auch die elektrostatischen Entladungen zu berücksichtigen,<br />

die von Arbeitnehmern oder der Arbeitsumwelt als Ladungsträger oder Ladungserzeuger ausgehen. Den<br />

Arbeitnehmern muß geeignete Arbeitskleidung zur Verfügung gestellt werden; diese muß aus Materialien bestehen,<br />

die nicht zu elektrostatischen Entladungen führen, durch die die explosionsfähige Atmosphären entzündet werden<br />

können.<br />

2.4 Anlagen, Geräte, Schutzsysteme und die dazugehörigen Verbindungsvorrichtungen dürfen nur in Betrieb genommen<br />

werden, wenn aus dem Explosionsschutzdokument hervorgeht, daß sie in explosionsfähiger Atmosphäre sicher<br />

verwendet werden können. Dies gilt ebenfalls für Arbeitsmittel und die dazugehörigen Verbindungsvorrichtungen, die<br />

nicht als Geräte oder Schutzsysteme im Sinne der Richtlinie 94/9/EG gelten, wenn ihre Verwendung in einer<br />

Einrichtung an sich eine potentielle Zündquelle darstellt. Es sind die erforderlichen Maßnahmen zu ergreifen, damit<br />

Verbindungsvorrichtungen nicht verwechselt werden.<br />

2.5 Es sind alle erforderlichen Maßnahmen zu treffen, um sicherzustellen, daß der Arbeitsplatz, die Arbeitsmittel und die<br />

dazugehörigen Verbindungsvorrichtungen, die den Arbeitnehmern zur Verfügung gestellt werden, so konstruiert,<br />

errichtet, zusammengebaut und installiert wurden und so gewartet und betrieben werden, daß das Explosionsrisiko so<br />

gering wie möglich gehalten wird und, falls es doch zu einer Explosion kommen sollte, das Risiko einer Explosionsübertragung<br />

innerhalb des Bereichs des betreffenden Arbeitsplatzes und/oder des Arbeitsmittels kontrolliert oder so<br />

gering wie möglich gehalten wird. Bei solchen Arbeitsplätzen sind geeignete Maßnahmen zu treffen, um die<br />

Gefährdung der Arbeitnehmer durch die physikalischen Auswirkungen der Explosion so gering wie möglich zu<br />

halten.<br />

2.6 Erforderlichenfalls sind die Arbeitnehmer vor Erreichen der Explosionsbedingungen optisch und/oder akustisch zu<br />

warnen und zurückzuziehen.<br />

2.7Soweit im Explosionsschutzdokument vorgesehen, sind Fluchtmittel bereitzustellen und zu warten, um zu gewährleisten,<br />

daß die Arbeitnehmer gefährdete Bereiche bei Gefahr schnell und sicher verlassen können.<br />

2.8 Vor der erstmaligen Nutzung von Arbeitsstätten mit Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten<br />

können, muß die Explosionssicherheit der Gesamtanlage überprüft werden. Sämtliche zur Gewährleistung des<br />

Explosionsschutzes erforderlichen Bedingungen sind aufrechtzuerhalten.


28. 1. 2000 DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften<br />

L 23/63<br />

Eine solche Prüfung ist von Personen durchzuführen, die durch ihre Erfahrung und/oder berufliche Ausbildung auf<br />

dem Gebiet des Explosionsschutzes hierzu befähigt sind.<br />

2.9 Wenn sich aus der Risikobewertung die Notwendigkeit dazu ergibt,<br />

— und ein Energieausfall zu einer Gefahrenausweitung führen kann, muß es bei Energieausfall möglich sein, die<br />

Geräte und Schutzsysteme unabhängig vom übrigen Betriebssystem in einem sicheren Betriebszustand zu halten;<br />

— müssen im Automatikbetrieb laufende Geräte und Schutzsysteme, die vom bestimmungsgemäßen Betrieb abweichen,<br />

unter sicheren Bedingungen von Hand abgeschaltet werden können. Derartige Eingriffe dürfen nur von<br />

fachkundigen Arbeitnehmern durchgeführt werden;<br />

— müssen gespeicherte Energien beim Betätigen der Notabschalteinrichtungen so schnell und sicher wie möglich<br />

abgebaut oder isoliert werden, damit sie ihre gefahrbringende Wirkung verlieren.<br />

B. KRITERIEN FÜR DIE AUSWAHL VON GERÄTEN UND <strong>SCHUTZ</strong>SYSTEMEN<br />

Sofern das Explosionsschutzdokument unter Zugrundelegung einer Risikoabschätzung nichts anderes vorsieht, sind in<br />

allen Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären vorhanden sein können, Geräte und Schutzsysteme entsprechend<br />

den Kategorien gemäß der Richtlinie 94/9/EG auszuwählen.<br />

Insbesondere sind in diesen Zonen folgende Kategorien von Geräten zu verwenden, sofern sie für Gase, Dämpfe, Nebel<br />

und/oder Stäube geeignet sind:<br />

— in Zone 0 oder Zone 20: Geräte der Kategorie 1,<br />

— in Zone 1 oder Zone 21: Geräte der Kategorie 1 oder der Kategorie 2,<br />

— in Zone 2 oder Zone 22: Geräte der Kategorie 1, der Kategorie 2 oder der Kategorie 3.


L 23/64<br />

DE Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften 28. 1. 2000<br />

ANHANGIII<br />

Warnzeichen zur Kennzeichnung von Bereichen, in denen explosionsfähige Atmosphären auftreten können, gemäß<br />

Artikel 7Absatz 3:<br />

Warnung vor einem Bereich, in dem explosionsfähige Atmosphären auftreten können<br />

Unterscheidungsmerkmale:<br />

— Form: dreieckig,<br />

— schwarze Buchstaben auf gelbem Grund, schwarzer Rand (die Sicherheitsfarbe Gelb muß mindestens 50 % der<br />

Oberfläche des Zeichens ausmachen).<br />

Die Mitgliedstaaten können auf Wunsch weitere Erläuterungen hinzufügen.


204<br />

Notizen<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Notizen<br />

205


206<br />

Notizen<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


Ausgabedatum 2007-05-15 021417<br />

Notizen<br />

207


208<br />

Notizen<br />

Ausgabedatum 2007-05-15 021417


1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

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