Prozessebene
13.04.2018

R. Stahl: Druckfeste Kapselung neu aufgesetzt

Zur Achema geht R. Stahl mit seiner neuen Gehäuseserie "Expressure" an den Start. Sie soll die bisherigen dickwandigen, schweren Guss- und Stahlkonstruktionen, die bislang für die druckfeste Kapselung vonnöten waren, ablösen und neue Gehäusedimensionen ermöglichen. Auf seinem Expertenforum in Weimar gab das Unternehmen einen ersten Einblick.

Auf seinem Expertenforum am 12. und 13. April in Weimar stellte R. Stahl Expressure vor (Bild: VDE VERLAG)

Unter der Überschrift "8280 The Game Changer" präsentierte Prof. Dr. Thorsten Arnhold, Vice President Strategy & Technology bei R. Stahl, das neue System in Weimar. Rund acht Jahre hat das Unternehmen gemeinsam mit Forschungseinrichtungen und unter Einbeziehung von PTB und Dekra Exam an der neuen "Ex-d"-Gehäuselösung gearbeitet. Diese wird nun unter dem Namen "Expressure" in den Markt eingeführt. "Damals sind wir mit dem Ziel gestartet, die Nachteile der druckfesten Kapselung, wie großes Gehäusegewicht, klobige Bauformen sowie hohe Installationskosten durch technologisch erforderliche Gehäusekombinationen, zu eliminieren. Dies ist uns nun mit Expressure gelungen", sagte Prof. T. Arnhold auf dem Expertenforum.

Neue Materialkombinationen und Technologien

Elementares Feature der neuen Gehäuseserie stellt ein spezielles Drahtgittergewebe dar. Es wurde für den Zweck einer zünddurchschlagsicheren, effizienten Druckentlastung entwickelt. Das aus feinen Edelstahldrähten gewebte Metallgitter wird in mehreren übereinanderliegenden Schichten aufgebaut. "Jede dieser Schichten wurde durch zahlreiche Versuche hinsichtlich ihrer geometrischen und technologischen Parameter, wie Drahtstärke, Maschenweite und Webart, optimiert. Die verschiedenen Schichten wiederum werden zu einem stabilen Verbund versintert", erläutert Prof. T. Arnhold die Details. Im Vergleich zu den bisherigen dickwandigen Stahl- und Gusskonstruktionen bietet das Drahtgittergewebe neben der Zünddurchschlagfestigkeit Vorteile durch hohe Gasdurchlässigkeit, mechanische Festigkeit und Wärmekapazität bei relativ geringer Wärmeleitfähigkeit. Somit ist es gut für den Einbau in druckfest gekapselte Gehäuse geeignet. "Das Gitter wird mittels spezieller Verfahren entweder in Aluminiumgussgehäuse eingegossen oder in Edelstahlgehäuse eingeschweißt. Als optimal hat sich ein Verhältnis zwischen gasdurchlässigen Flächen und geschlossenen Seitenwänden von 10 % bis 15 % herausgestellt", erklärt der Experte weiter.

"Das gasdurchlässige Gewebe ermöglicht einen raschen Druckabbau nach außen", fasst er die positive Wirkung mit einfachen Worten zusammen. Als Ergebnisse der zahlreichen Tests nennt er, dass im Vergleich zu gleich großen herkömmlichen Ex-d-Gehäuse, in denen Spitzendrücke von ca. 10 bar gemessen wurden, der gemessenen Spitzendruck in den neuen Gehäusen bei Werten weit unter einem bar lagen. "Durch eine geeignete Anordnung konnte auch sicher verhindert werden, dass die äußere Oberfläche der Gitterschichten auf Temperaturen über den für die Temperaturklasse T4 zulässigen Wert erhöht werden", gab er weiter an.

Für einen Einsatz unter widrigen Umgebungsbedingungen kommen Berstscheiben zum Einsatz. Sie ermöglichen im Normalbetrieb Schutzart IP66. Im Explosionsfall öffnen sie sich bei einem Solldruckwert von 0,1 bar, um das Gas ausströmenden zu lassen.

Neue Dimensionen

Auf Basis der Gitterstruktur und der dadurch möglichen Druckreduzierung kommen die Gehäuse der  Expressure-Serie nun mit Wandstärken von ca. 3 mm aus. Damit einher geht eine Gewichtsreduzierung, die R. Stahl mit ca. 30 % bis 50 % angibt. Bezüglich der äußeren Abmessungen werden Reduktionen gegenüber herkömmlichen Schaltgerätekombinationen von 25 % genannt. Der größte derzeit verfügbare Expressure-Schrank hat eine Höhe von 1.400 mm bei einer Breite von 1.000 mm und einer Tiefe von 700 mm. Noch größere Schrankabmaße bis hin zu einer Höhe von 2.000 mm sind derzeit in der Entwicklung. "Damit wird auch die Projektierung deutlich leichter: Waren bislang mit der herkömmlichen Technik  Kombinationen mehrerer Gehäuse zur Aufnahme komplexer Steuerungen und Verteilungen erforderlich,  kommt man jetzt in der Regel mit einem einzigen Expressure-Gehäuse aus. Große Betriebsmittel, wie Transformatoren oder Frequenzumformer, die bislang entweder gar nicht oder nur mit viel Aufwand für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ertüchtigt werden konnten, sind nun sicher in die großvolumigen Gehäuse einbaubar", freut sich Prof. T. Arnhold über das Ergebnis. 

Die ersten Expressure-Modelle wurden dem Fachpublikum in Weimar gezeigt (Bild: VDE VERLAG)

Für die ersten vier Gehäusegrößen liegen nach Unternehmensangaben die notwendigen Atex- und IECEx-Zertifizierung bereits vor. "Für den Atex-Bereich konnten unter Inanspruchnahme des Anhangs II der Richtlinie 2014/34/EU reine Ex d-Zertifikate ausgestellt werden (dieser Anhang ermöglicht bewusst innovative Lösungen, die noch nicht 100 % in den relevanten harmonisierten Normen enthalten sind). Für die IECEx-Zertifikate wurden sowohl die Norm IEC 60079-1 als auch die Norm IEC 60079-33: Sonderschutz verwendet. Beide genannten Prüfstellen wirkten dabei als die zwei, von der 60079-33 geforderten „Unabhängigen Gutachter“ („Independent verifier“)", heißt es von Unternehmensseite.

www.r-stahl.com

www.stahl.de

 

 

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