Sicherheits-Schaltgeräte für Extreme-Anwendungen auch für die Nische

steute2041711.12.2017 | Explosionsschutz, funktionale Sicherheit und widrige Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Kälte und korrosive Medien sind Einsatzfälle, die nach sehr speziellen Schaltgeräten verlangen. Solche Schaltgeräte gibt es im Programm von Steute Extreme, darunter die Postitionsschalter „Ex 99“, „Ex 97“, die Sicherheitsschalter „Ex AZ 16“ und die Sicherheitssensoren „Ex RC SI M 30“.



Auf Offshore-Anlagen wie Bohrinseln müssen die Anforderungen des Explosionsschutzes berücksichtigt werden. Die gesamte elektrische Ausrüstung ist Feuchtigkeit ausgesetzt. In vielen maritimen Ölfeldern herrschen dauerhaft Minustemperaturen. Zudem gibt es Bereiche und Maschinen, die aus Gründen der Arbeitssicherheit durch Umzäunungen geschützt werden müssen und bei denen der Zutritt bzw. Zugriff durch Sicherheits-Schaltgeräte zu überwachen ist.

Betrachtet man den Gesamtmarkt der Sicherheits-Schaltgeräte ist das eine echte Nischen-Anwendung. Bei der Kombination von Ex-Schutz und Frost und/oder Feuchtigkeit kann man sogar von der Nische in der Nische sprechen. Dennoch gibt es diesen Bedarf, der anspruchsvolle Entwicklungen solcher Sicherheits-Schaltgeräte erfordert. Im Extreme-Programm des Herstellers gibt es Neuheiten für solche Anwendungen.

Positionsschalter fürs Extreme

Eine dieser Neuheiten ist die Baureihe Ex 99. Die den Abmessungen der DIN EN 50041 entsprechenden Positionsschalter wurden von Grund auf für extreme Anwendungsbereiche und auch für sicherheitsgerichtete Einsätze entwickelt. Sie sind gemäß Atex und Iecex für den Einsatz in den Gas-Ex-Zonen 1 und 2 sowie den Staub-Ex-Zonen 21 und 22 geprüft und zugelassen. Darüber hinaus eignen sie sich für Temperaturen bis -60 °C, was hohe Anforderungen insbesondere an die Gehäusekonstruktion und -abdichtung stellt.


Steute FunknetzwerkEnergieeffizientes Funknetzwerk für die Industrie 4.0 Fabrik


Die Gehäuse der Positionsschalter werden daher aus hochwertigem glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Dieser Werkstoff stellt sicher, dass auch bei einem 7-Joule-Stoßtest bei -60 °C die hohe Schutzart der Schaltgeräte (IP 66) erhalten bleibt. Die Konstrukteure widmeten zudem der Abdichtung große Aufmerksamkeit. Die Dichtung des Gehäusedeckels ist ganzflächig einvulkanisiert. Die Abdichtung des Schaltstößels erfolgt über ein redundantes Dichtsystem, das aus einer außenliegenden tieftemperaturtauglichen Dichtmanschette und einem innenliegenden Teflon-Dichtring besteht.

Wie bei den Positionsschaltern des Herstellers üblich, steht ein breites Programm an Betätigern zur Verfügung wie Stößel, Rollenstößel, Rollenhebel, Parallelhebel, Drehhebel, einstellbarer Drehhebel und Tastfedern. Als Schalteinsätze kann der Anwender zwischen verschiedenen Varianten auch für Anwendungen der funktionalen Sicherheit wählen. Die Normabmessungen schaffen die Voraussetzungen dafür, dass sich die neue Extreme-Schalterbaureihe gut in die Umgebungskonstruktion integrieren lässt.

Positionsschalter für Gas-Ex- und Staub-Ex-Bereiche

steute10417Mit einem ganz ähnlichen Eigenschaftsprofil kann die ebenfalls neue Baureihe Ex 97 aufwarten. Ihre Abmessungen entsprechen der DIN EN 50047, sie eignen sich für Gas-Ex- und Staub-Ex-Bereiche (Zonen 1 und 2 sowie 21 und 22) sowie für Temperaturen bis -60 °C.

Die Dichtungsmaterialien sind von den Herstellern bis -95 °C freigegeben und die Schmierstoffe bis -75 °C. Somit gibt es einen ausreichenden „Sicherheitsabstand“ zur Zulassungstemperatur von -60 °C. Das gibt den Anwendern die Gewissheit, dass die Positionsschalter unter echten Extrembedingungen zuverlässig arbeiten. Das gilt selbstverständlich auch dann, wenn sie für Aufgaben der funktionalen Sicherheit wie die Stellungsüberwachung von Schutztüren und -klappen unter Extrembedingungen eingesetzt werden.

Sicherheitsschalter in robuster Bauform

steute30417Es gehört zu den Grundsätzen des Herstellers, dem Anwender, wenn möglich jeweils Alternativen anzubieten. Deshalb steht für den „klassischen“ Einsatzfall von Sicherheits-Schaltgeräten unter Ex-Bedingungen neben den neuen Baureihen Ex 97 und Ex 99 auch ein „klassischer“ Schaltertyp zur Verfügung: Den Sicherheitsschalter mit getrenntem Betätiger Ex AZ 16 gibt es jetzt in neuen Varianten.

Diese Baureihe eignet sich nicht für ein so breites Temperaturspektrum wie die Positionsschalter. Aber sie eignet sich ebenso für Extrem-Einsätze. Um den Anforderungen des Explosionsschutzes Rechnung zu tragen, ist für den Leitungsanschluss ein separater Anschlussraum in der Zündschutzart „Ex e“ vorgesehen. Auf Wunsch wird der Ex AZ 16 auch mit konfektionierter Leitung geliefert. Der Anwender hat die Auswahl zwischen Ausführungen mit zwei und drei Kontakten. Neu im Programm ist die Schalteinsatzvariante mit zwei Öffnern und einem Schließer. Zu den lieferbaren Versionen gehören auch bewegliche Betätiger, die bei engen Öffnungswinkeln der Schutztür zum Einsatz kommen.

Berührungslose Sicherheitssensoren

steute40417Als Alternative zu den bisher beschriebenen elektromechanischen Schaltgeräten gibt es noch die Ex-Sicherheitssensoren Ex RC SI M 30 im zylindrischen Metallgehäuse. Aufgrund ihres berührungslosen Wirkprinzips können sie gut auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen elektromechanische Geräte an ihre Grenzen stoßen. Sie sind bestens abgedichtet und erreichen selbst in stark staubendem Umfeld eine sehr hohe Lebensdauer. Zu den Neuheiten im Extreme-Programm gehört auch ein Sensor im Kunststoffgehäuse, der genau wie die neuen Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion für Einsätze bei extremen Minustemperaturen bis -60 oC entwickelt wurde.

Somit kann der Anwender auch in diesen sehr speziellen Nischenbereichen für Schaltgeräte die Grundsatzentscheidung zwischen elektromechanischen Schaltgeräten und Sensorik treffen.Der Autor Rainer Lumme ist Produktmanager Geschäftsbereich Extreme, Steute Schaltgeräte GmbH &  Co. KG, Löhne.

Bild oben: Für sicherheitsgerichtete Anwendungen in Ex-Bereichen und bei tiefen Temperaturen: die Baureihe Ex 99


Der Autor Rainer Lumme ist Produktmanager Geschäftsbereich Extreme, Steute Schaltgeräte GmbH + Co. KG, Löhne.