Dezember 2011
  • Zellenradschleusen können einen wesentlichen Anteil zur
  • Erhöhung der Sicherheit im Förderprozess beitragen.
  • Im Bezug auf Zellenradschleusen beinhaltet Atex 94/9 Angaben über Design, Konstruktion, Testverfahren sowie die Wartung der Schleuse nach Inbetriebnahme.
  • Zellenradschleusen können auch als Einrichtung für den
  • passiven Brand- und Explosionsschutz verwendet werden.
  • Durch eine entsprechende Konstruktion können Wartungsaufwand verringert und Leckluft wirkungsvoll reduziert werden.

Aus einem Sicherheitsbericht der amerikanischen Sicherheitsbehörde US Chemical Safety Board ist ersichtlich, dass zwischen 1995 und 2010 in den USA bei Zwischenfällen mit Feuer und Explosionen am Arbeitsplatz 119 Menschen umgekommen und 718 verletzt worden sind. Die Mehrheit der Unfälle geschah in Betrieben aus der Erzverarbeitung-, Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie. Der Bericht identifizierte zwei Problemherde: Flamm­ausbreitung innerhalb der Förder-, Prozess- und Speichereinrichtungen sowie Explosionen außerhalb der Produktionsanlagen durch das Vorhandensein von hohen Staubkonzentrationen. Im Bericht wird darauf hingewiesen, dass schon harmlose Ereignisse, wie beispielsweise Zugluft, verursacht durch offene Fenster, dazu führen, dass eine Staubschicht aufgewirbelt wird und die Partikel zusammen mit dem vorhandenen Sauerstoff ein zündfähiges Gemisch bilden. Kleinste Zündquellen, wie beispielsweise elektrostatische Entladung, heiße Oberflächen oder Funken von Maschinen oder Steuerungseinrichtungen können dann schon genügen, um eine verheerende Explosion in Gang zu setzen.
Können Zellenradschleusen, die ja nur ein kleiner Teil des Förderprozesses ausmachen, einen Beitrag zur wesentlichen Erhöhung der Sicherheit in Produktionsanlagen leisten? Die Antwort lautet: Ja, sie können! Die Schlüsselgebiete liegen hier bei der Anwendung der Atex-Direktiven, sichere und einfache Reinigungsmöglichkeiten mit CIP-Technologie (Clean in Place) sowie konstruktive und elektronische Maßnamen, um Produktverlust durch Metallkontamination zu verhindern.
Flammschutz im Inneren der Anlage
Heutzutage sind sich industrielle Hersteller der Gefahr von Flammenausbreitung und Explosionen beim Verarbeiten von feinen Pulvern bewusst, insbesondere beim Umgang mit Metallpulver, organischen Materialien, Zucker, Getreidemehle, einige Milchpulver und gewissen Chemikalien. Die Atex-94/9-Direktive wurde geschaffen, um die potenziellen Gefahren durch bewährte Standards zu minimieren. Im Bezug auf Zellenradschleusen beinhaltet Atex 94/9 Angaben über Design, Konstruktion, Testverfahren sowie die Wartung der Schleuse nach Inbetriebnahme. Jeder Schleusentyp durchläuft dabei eine umfassende Prüfung durch eine unabhängige Zertifizierungsstelle. Ein Zertifikat wird nur dann erreicht, wenn sämtliche Auflagen ohne Mängel erreicht wurden.
Zellenradschleusen können auch als Einrichtung für den passiven Brand- und Explosionsschutz verwendet werden. Für diesen Anwendungsfall muss die Schleuse jedoch zusätzlich zertifiziert werden. Hierbei wird sie gemäß Atex-Richtlinie als ein autonomes Schutzsystem angesehen. Im Atex-Zertifikat ist der genaue Einsatzbereich des jeweiligen Schleusentyps definiert. Dabei werden folgende Kriterien erfasst: geeignete Staubklassen, Abstand zwischen Rotor und Gehäuse, Dicke der Rotorblätter sowie maximale Druckbeständigkeit der Schleuse. Um in Kombination mit der Förderanlage die Schutzfunktion zu erfüllen, müssen sämtliche Kriterien der Schleuse auf den expliziten Anwendungsfall passen. Hier liegt die Verantwortlichkeit beim Anlagenbetreiber, dem Schleusenhersteller die richtigen Angaben über den Einsatzzweck und Einsatzort der Schleuse zur Verfügung zu stellen. Nur auf diese Weise kann der Hersteller eine Schleuse anbieten, die auch den situativen Anforderungen entspricht.

Am Flammschutz gibt es nichts
zu rütteln

Eine weitere Bedingung für die Atex-Zertifizierung ist der Nachweis, dass sämtliche internen Komponenten unverrückbar befestigt sind. So wird sichergestellt, dass keine unerwünschten Zwischenräume und Spalten innerhalb eines Gerätes auftreten, die einem möglichen Feuer den Weg frei machen könnten. Daher dürfen für Atex-zertifizierte Schleusen keine verstellbaren oder auswechselbaren Rotorblätter verwendet werden, denn damit könnten die Maximalabstände zwischen Rotor und Gehäuse nicht gewährleistet werden. Verstellbare Rotorblätter werden oft verwendet, um Ablagerungen bei anbackenden Produkten zu vermeiden. Damit solche Produkte auch unter Atex-Bedingungen mit einer Zellenradschleuse verarbeitet werden können, wurde eine Atex-konforme Lösung entwickelt. Mit speziellen, gezahnten Rotorblättern wird dabei ein Anbacken im Gehäuse vermieden.

Konstruktive Lösungen vermindern Wartungsaufwand
Im Betrieb – während der ganzen Einsatzdauer einer Zellenradschleuse – ist der Anlagenbetreiber dafür verantwortlich, dass die Abstände zwischen Rotor und Gehäuse innerhalb der zertifizierten Grenzen bleiben. Das Betriebspersonal muss deshalb in regelmäßigen Abständen die Schleuse auf Abrieb untersuchen. Hier wurden Lösungen entwickelt, um eine schnelle und einfache Wartung zu ermöglichen. Dazu gehören beispielsweise spezielle Führungsstangen, die ein einfaches Herausziehen des Rotors aus dem Gehäuse ermöglichen und sicherstellen, dass beim anschließenden Wiedereinbau kein Kontakt zwischen Rotor und Gehäuse entsteht.
Ein speziell entwickelter Sattel dient als Aufnahme des Rotors beim Ausbau aus dem Gehäuse. Auf diese Weise wird erstens die Sicherheit des Wartungspersonals erhöht und gleichzeitig die Gefahr der Beschädigung des Rotors durch Herunterfallen minimiert. Dies hätte zur Folge, dass das Atex-Zertifikat zur Flammeneindämmung ungültig werden würde.

Leckagen vermeiden
Bei der wirkungsvollen Reduktion von Leckluft sind vor allem konstruktive Lösungen gefragt. Hier zeichnen sich ausgeklügelte Bauweise und langjährige Erfahrung mit dem Einsatz von Zellenradschleusen nachhaltig aus. Ein Hersteller nutzt beispielsweise außenliegende Rotorlager. Diese ermöglichen nicht nur eine äußerst präzise Ausrichtung des Rotors, sondern begünstigen auch den Einsatz eines breiten Spektrums an Dichtungen aus verschiedensten Werkstoffen, ohne dass dafür das Schleusen-Gehäuse modifiziert werden muss. FDA-geprüfte Dichtungen in Lebensmittelqualität stehen genauso zur Verfügung wie Hochtemperaturdichtungen, speziell verschleißfeste Dichtungen und auch entlüftete oder unter Druck stehende Dichtungen. Darüber  hinaus können die Lagerungen in Clean-in-Place-Ausführung (CIP) gebaut werden. Als Reinigungsmittel dient entweder Flüssigkeit oder Luft. Letztendlich können die Schleusen sogar mit Leckage-Detektoren versehen werden, die den Prozess automatisch herunterfahren, wenn ungewollt Produkt austritt.
Die Lagerdichtungen erfüllen die Aufgabe, Produktaustritt zu verhindern und die Geräteteile vor Staub und Verschleiß zu schützen. So wird die Einsatzdauer der Lager erhöht, und die Zellenradschleuse kann wirtschaftlicher über längere Zeiträume betrieben werden. Die Resultate von konstruktiv durchdachten Lagerungen sind: weniger Staubbildung innerhalb der Anlage, geringerer Wartungsaufwang und vor allem eine zweckmäßige Lösung für jeden Prozess, entweder hygienisch für pharmazeutische Produkte oder robust und langlebig für die Förderung von Mineralien.
Sorgfältiges Design und große Erfahrung mit den grundlegenden Bedürfnissen in den verschiedensten Bereichen des Schüttgut- und Pulver-Handlings führten zu einer großen Auswahl an verschiedenen Typen für Zellenradschleusen. Ausgelegt sind die meisten Schleusen für Standardanwendungen. Derartige Zellenradschleusen sind als autonome Schutzsysteme für Ex-Zonen verwendbar und sind als Atex-Kategorien 1, 2, und 3 erhältlich.
In den Versionen FCT sind sie für hygienische Anwendungen rasch zerlegbar und reinigbar. Mit Rotasafe steht ein Berührungsdetektionssystem zur Verfügung, das sowohl Produktkontamination verhindern als auch vor einer mechanischen Beschädigung der Schleuse warnen kann.

 

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