Magnetventile für gefährliche Anwendungen

Abbildung 1: Magnetventile helfen bei der Automatisierung des Fluidstroms in gefährlichen Bereichen wie der petrochemischen Industrie

Es ist wichtig zu wissen, wie man Magnetventile in gefährlichen Umgebungen wie der chemischen Verarbeitung, der Öl- und Gasförderung, dem Bergbau und bei brennbaren Flüssigkeiten sicher einsetzt. Diese Anwendungen bergen aufgrund der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Fluide sowie der Betriebsdrücke und -temperaturen erhebliche Risiken.

Magnetventile für gefährliche Bereiche verfügen über wichtige Sicherheitsmerkmale, um Explosionen oder Medienaustritte zu verhindern und gleichzeitig eine präzise und automatisierte Durchflussregelung zu ermöglichen. Wichtige Anwendungen von Magnetventilen für gefährliche Bereiche sind:

Regulierung des Fluidstroms in Erdgasverteilungssystemen
Steuerung des Fluidstroms in chemischen Verarbeitungsanlagen, einschließlich des Mischens und Transfers gefährlicher Chemikalien
Kontrolle flüchtiger Flüssigkeiten in Raffinerien, petrochemischen Anlagen und Kohlenwasserstoff-Lagertanks
Chemische Dosierung in Abwasserbehandlungsanlagen
Staubstromkontrolle in Bergbaubetrieben und Getreidespeichersilos

Inhaltsverzeichnis

Klassifizierungen für gefährliche Bereiche
Probleme mit Magnetventilen in gefährlichen Bereichen
Konstruktionsfaktoren
Burkert Magnetventile
Wie man die Lebensdauer von Magnetventilen in gefährlichen Bereichen verlängert
FAQ

Klassifizierungen für gefährliche Bereiche

In gefährlichen Bereichen bestehen Brand- oder Explosionsgefahren aufgrund von brennbaren Gasen, Dämpfen, Flüssigkeiten, Stäuben oder Fasern. Verschiedene Branchen haben spezifische Standards und Vorschriften, weshalb es entscheidend ist, diese Richtlinien zu verstehen, um sicherzustellen, dass die ausgewählten Prozessgeräte und Ventile eine angemessene Fluidkontrolle bieten und den Gefahrenklassifizierungen entsprechen.

Zum Beispiel ist ein Magnetventil, das für brennbaren Staub konzipiert wurde, möglicherweise nicht für die Kontrolle gefährlicher Dämpfe geeignet. Tabelle 1 erläutert die wichtigsten Klassifizierungen für gefährliche Bereiche. Lesen Sie unsere Artikel über ATEX-Kennzeichnung und ATEX-FAQ für weitere Informationen zur sicheren Auswahl und Verwendung von Geräten in potenziell explosionsgefährdeten Umgebungen.

Tabelle 1: Klassifizierungen für explosionsgefährdete Bereiche für Magnetventile

Kategorie	Typ	Beschreibung	Beispiele
Klassen	Klasse I	Bereiche mit brennbaren Gasen oder Dämpfen	Raffinerien, Gasanlagen
	Klasse II	Bereiche mit explosiven oder entzündbaren Stäuben	Getreidesilos, Getreidemühlen
	Klasse III	Bereiche mit entzündbaren Fasern	Textilfabriken, Holzverarbeitung
Zonen	Zone 1	Gefahr wird erwartet	Wasserstoffumgebung
	Zone 2	Gefahr wird nicht erwartet	Undichtes Lagerfass
Gruppen	Gruppe A	Acetylen	-
	Gruppe B	Wasserstoff	-
	Gruppe C	Ethylen	-
	Gruppe D	Propan	-
	Gruppe E	Metallstäube	-
	Gruppe F	Kohlenstäube	-
	Gruppe G	Getreidestäube	-

Probleme mit Magnetventilen in explosionsgefährdeten Bereichen

Lichtbögen und Funken:Magnetventile können während des normalen Betriebs Lichtbögen und Funken erzeugen, die explosive Atmosphären entzünden können. Dies ist besonders kritisch in explosionsgefährdeten Bereichen, in denen Gase, Dämpfe oder Stäube vorhanden sind.
Hohe Temperaturen: Die Spule eines Magnetventils kann hohe Temperaturen erreichen. Wenn diese Temperaturen den Zündpunkt des umgebenden gefährlichen Materials überschreiten, kann eine Explosion auftreten. Der National Electrical Code (NEC) schreibt eine spezielle Kennzeichnung für Magnetventile mit Spulengehäusetemperaturen über 100 °C (212 °F) vor.
Ausfall elektrischer Geräte: Ausfälle wie Durchbrennen oder Kurzschlüsse in der Magnetspule können ebenfalls zur Zündung führen. Konstruktionsstandards für Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen berücksichtigen diese potenziellen Ausfälle, um Explosionen zu verhindern.

Konstruktive Faktoren

Abbildung 2: Bürkert 6240 Magnetventil mit Explosionsschutz

Klasse I Bereiche (Gase/Dämpfe):
- Festigkeit: Das Magnetventil muss robust genug sein, um eine interne Explosion zu begrenzen. Diese explosionsgeschützten Magnetventile verfügen über Gehäuse für die Spule und elektrische Komponenten, abgedichtete Gehäuse oder spezielle Entlüftungsmechanismen für zusätzliche Sicherheit. Die Ventilkörperwände müssen dick sein, um dem internen Druck standzuhalten.
- Explosionsgeschütztes Gehäuse: Das Spulengehäuse muss explosionsgeschützt sein, um zu verhindern, dass Gase oder Dämpfe zünden, wenn sie in das Gehäuse eindringen.
- Temperaturkontrolle: Die Magnetventilspule muss unterhalb der Zündtemperatur der umgebenden Atmosphäre betrieben werden.
- Flammenwege: Bei einigen Bauformen muss es eine Möglichkeit geben, dass brennende Gase nach dem Abkühlen aus dem Gehäuse entweichen können, um eine Zündung der äußeren Atmosphäre zu verhindern. Dies kann durch einen Flammweg mit geschliffener Oberfläche erreicht werden, bei dem präzise geschliffene und zusammenpassende Oberflächen Gase erst nach dem Abkühlen entweichen lassen, oder durch einen Gewindeflammweg, bei dem Gase durch Gewindeverbindungen strömen und beim Entweichen abkühlen.
Klasse II Bereiche (Stäube):
- Staubdichtung: Das Magnetventilgehäuse muss das Eindringen von Staub verhindern, um interne Explosionen zu vermeiden.
- Oberflächentemperatur: Die Oberflächentemperatur des Gehäuses muss unter der Zündtemperatur des Staubs liegen.
- Staubschicht: Die Bauform muss die Staubablagerung auf dem Ventil berücksichtigen, die zu einer Überhitzung und Entzündung der umgebenden Atmosphäre führen kann.
Klasse III-Standorte (Fasern/Flusen):
- Faser- und Flusenprävention: Das Gehäuse muss das Eindringen von Fasern und Flusen minimieren und das Entweichen von Funken oder heißen Partikeln verhindern.
- Temperaturkontrolle: Das Magnetventil muss bei einer Temperatur arbeiten, die die Entzündung angesammelter Fasern verhindert.
- Eignung für mehrere Klassen: Einige Magnetventile sind so konzipiert, dass sie die Anforderungen mehrerer Klassen erfüllen. Zum Beispiel muss ein Magnetventil der Klasse I, das eine Explosion eindämmen kann, auch das Eindringen von Staub verhindern, um für Klasse II geeignet zu sein. Die engen Toleranzen, die für Flammwege in Ventilen der Klasse I erforderlich sind, können auch Staub fernhalten und machen zusätzliche Dichtungen überflüssig.

Weitere Überlegungen

Elektrische Überlegungen: Elektrische Schaltkreise sind so konzipiert, dass sie eigensicher sind und zertifizierte Barrieren oder Isolatoren verwenden, um die Energie auch im Fehlerfall auf nicht zündfähige Werte zu begrenzen. Sorgfältige Konstruktion minimiert die elektrische Energie im Ventil, reduziert das Funkenrisiko und berücksichtigt potenzielle Ausfälle wie Durchbrennen oder Kurzschlüsse, um Explosionen zu verhindern.
Chemische Beständigkeit der Materialien: Magnetventile für gefährliche Anwendungen werden aus robusten Materialien wie Edelstahl und Messing für das Gehäuse hergestellt. Dichtungen können aus FKM, EPDM, NBR und mehr bestehen. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel über die chemische Beständigkeit von Materialien.
Temperatur- und Druckbewertungen: Magnetventile müssen innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs zuverlässig arbeiten, wobei thermisch isolierte Spulen und temperaturbeständige Materialien verwendet werden, um Degradation zu verhindern. Sie sind so konzipiert, dass sie hohen Drücken standhalten, einschließlich einer Sicherheitsmarge, und werden unter realen Druckspitzen und -schwankungen getestet. Die Magnetventilspule muss unterhalb der Zündtemperatur der umgebenden Atmosphäre arbeiten, um Explosionen zu verhindern. Eine Explosion kann auftreten, wenn die Spulentemperaturen den Zündpunkt gefährlicher Materialien überschreiten.
Ausfallsichere Mechanismen: Diese Ventile sind mit ausfallsicheren Mechanismen ausgestattet, wie Federrückstellung oder doppelt wirkenden Magnetventilen, um bei einem Stromausfall oder Fehler in eine sichere Position (offen oder geschlossen) zurückzukehren. Die elektrischen Komponenten sind abgeschirmt, um elektromagnetische Interferenzen (EMI) zu verhindern, die zu Fehlfunktionen führen könnten.
Diagnose und Handhilfsbetätigung: Fortschrittliche Magnetventile können redundante Spulen oder Sensoren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit enthalten. Eingebaute Diagnosefunktionen können den Zustand des Ventils überwachen und frühzeitig vor möglichen Problemen warnen, wodurch das Risiko unerwarteter Ausfälle reduziert wird. Eine Handhilfsbetätigung ermöglicht den manuellen Betrieb des Ventils im Falle eines elektrischen Ausfalls und ist so konzipiert, dass sie die explosionsgeschützte Integrität des Ventils nicht beeinträchtigt.
Einhaltung von Standards: Das Ventil muss Industriestandards und Zertifizierungen für gefährliche Umgebungen erfüllen, wie UL, CE, ATEX, CSA, IECEx, NEMA und IP-Schutzarten. Erfahren Sie mehr in unserem Artikel darüber, welche Geräte ATEX-konform sein müssen.

Bürkert Magnetventile

Ein wichtiger Grund, warum Tameson Bürkert Magnetventile anbietet, ist Bürkerts Engagement für die Herstellung von Qualitätsprodukten für gefährliche Anwendungen. Die Bürkert Magnetventile haben eine IP65-Schutzart, was bedeutet, dass das Gehäuse der elektrischen Komponenten staubdicht ist und gegen leichten Wasserstrahl schützt. Viele von ihnen verfügen auch über viele der anderen Zulassungen, die am Ende des vorherigen Abschnitts besprochen wurden (z.B. ATEX, IECEx, UL usw.). Im Folgenden finden Sie eine Auswahl aus unserem breiten Bürkert Magnetventil-Sortiment:

Bei so vielen Optionen zur Auswahl lesen Sie unseren Artikel über Auswahlkriterien für Magnetventile, um das beste für Ihre Anwendung zu wählen.

Wie man die Lebensdauer von Magnetventilen in explosionsgefährdeten Bereichen verlängert

Mehrere Methoden können die Lebensdauer von Magnetventilen in gefährlichen Anwendungen verlängern:

Verbesserung der Oberflächenbehandlung, um Schmutzansammlungen und Verschleiß zu verhindern.
Verwendung zusätzlicher Oberflächenbehandlungen und Materialveredelungen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
Durchführung strenger Kompatibilitäts- und Sicherheitstests.
Regelmäßige Inspektionen und Wartungen zur Entfernung von Schmutz, Identifizierung abgenutzter Dichtungen und Austausch beschädigter Ventile.

FAQs

Was ist ein ATEX-Magnetventil?

Ein ATEX-Magnetventil ist für den Einsatz in explosionsgefährdeten Atmosphären konzipiert und erfüllt die EU-Sicherheitsstandards. Es steuert den Flüssigkeits- oder Gasstrom mittels eines elektromagnetischen Aktuators.

Was ist ein explosionsgeschütztes Magnetventil?

Ein explosionsgeschütztes Magnetventil ist ein Ventil, das so konstruiert ist, dass es jede Explosion innerhalb seines Gehäuses einschließt und verhindert, dass umgebende brennbare Materialien entzündet werden.