Durchblick mit Ex-Schutz

Technik

Kleinantriebe – Ex-geschützte Kleinantriebe eröffnen neue Anwendungsfelder in der Verfahrenstechnik. Beim Einsatz als Scheibenwischerantrieb für Schaugläser gewährleistet ein drehmomentstarker Kleinantrieb eine freie Sicht auf den Reaktionsfortschritt.

17. Februar 2011

Ein notwendiges Element bei vielen verfahrenstechnischen Einrichtungen in Chemie, Pharmazie oder Biotechnologie sind Schaugläser, durch die sich die automatisierten Prozesse im Inneren der Reaktionsbehälter beobachten lassen. In vielen Fällen kommt es dabei zu einem Niederschlag des Reaktionsmediums auf der Scheibe durch heftiges Rühren oder durch Spritzer aufgrund der Freisetzung von Gasen durch die Reaktionen im Behälter. Häufig benötigen solche Beobachtungsfenster deshalb eine Reinigungsmöglichkeit. Weil sich dafür jedoch Spritzdüsen nicht immer eignen, besitzen die Schaugläser oft einen Scheibenwischer. Vor allem bei einem Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen werden diese Wischer aus Sicherheitsgründen jedoch meist manuell angetrieben, sodass sich automatisierte, kameragestützte Überwachungslösungen hier nur mit großem Personalaufwand realisieren lassen. Die Papenmeier GmbH aus Schwerte in Westfalen, Fachbereich Lumiglas, hat deshalb jetzt einen motorisierten Scheibenwischer für die Sichtfenster im Ex-Bereich entwickelt, der sich auch ferngesteuert schalten lässt und damit eine vollautomatische Kontrolle der Prozesse erleichtert.

Grundlage der Neuentwicklung des Unternehmens aus dem Ruhrgebiet sind Antriebe des Kleinmotorenspezialisten Faulhaber aus dem württembergischen Schönaich, mit denen sich sämtliche Anforderungen in ein passendes Motorkonzept umsetzten ließen. Essenziell für einen Einsatz solcher motorisch angetriebenen Fensterwischer im Ex-Bereich ist eine leichtgängige und dennoch gasdichte Wellendurchführung in den Reaktor. Zudem müssen natürlich auch der Antriebsmotor selbst sowie das nötige Getriebe zur Drehmomenterhöhung den einschlägigen Anforderungen entsprechen. Damit die Antriebe nicht den Einblick in die kleinen Schaugläser erschweren, ist zusätzlich eine möglichst kleine Bauform gefragt. Allerdings erfordern zähe oder fasrige abzuwischende Medien dennoch ein großes Drehmoment an der Wischerwelle.

Sicher trotz Funkenschlag

Um ein Gerät explosionssicher auszuführen, gibt es mehrere Möglichkeiten. Stand der Technik sind dabei unter anderem die Überdruckkapselung Exp, die Ölkapselung Exo oder die Vergusskapselung Exm. Da der bürstenbehaftete Motor im Betrieb Funken erzeugt, benötigt eine explosionssichere Lösung die Zündschutzzart »Druckfeste Kapselung«. Das Motorgehäuse wurde dazu für die höchstmögliche Explosionsklasse IIC entwickelt und ist für den Betrieb in Zone 1 und 2 zugelassen, die Temperaturklasse ist T5, auf Anfrage ist zudem die höchste Klasse T6 erhältlich. Mit Ausnahme der Motorwellendurchführung, die die Schutzart IP54 bietet, ist der Motor komplett in Schutzart IP68 ausgeführt.

Kompakt trotz Ex-Schutz

Mit einer Länge von 80 Millimeter und einem Durchmesser von 35 Millimeter ist der Motor jedoch trotz der druckfesten Kapselung kaum größer als ein vergleichbarer Motor ohne explosionsgeschützte Ausführung. An einer Versorgungsspannung von 24 Volt DC und bei einer Umgebungstemperatur von 40 Grad Celsius liefert der Motor eine Wellenleistung bis zu neun Watt. Bei einem maximal möglichen Dauerstrom von 0,5 Ampere liegt der Wirkungsgrad damit über 75 Prozent.

Das geringe Rotorgewicht des Glockenankers ermöglicht hohe Beschleunigungswerte. Durch speziell angepasste Vorsatz-Planetengetriebe mit einer bis fünf Untersetzungsstufen und Längen von 32 bis 63,5 Millimeter lässt sich das Drehmoment auf bis zu 10 Newtonmeter erhöhen. Die Untersetzung reicht je nach Stufenanzahl von 3,71:1 bis 1.526:1. Die Verbindung von Motor und Getriebe direkt beim Hersteller gewährleistet die gewünschte Schutzart. Zwei integrierte, unabhängige Temperatursicherungen schützen den Motor gegen unzulässige Erwärmung. Dabei genügt für den sicheren Betrieb des Antriebs schon eine einzelne Sicherung, sodass die zweite Sicherung nach einem Störfall den Weiterbetrieb ermöglicht.

Vielfältiger Einsatz

Explosionsgeschützte Kleinantriebe eröffnen damit zahlreiche neue Anwendungsfelder in Ex-gefährdeten Bereichen der Verfahrenstechnik. Die denkbaren Einsatzgebiete reichen dabei von klassischen Anwendungen wie Vakuum-, Druckluft- oder Flüssigkeitspumpen und Schieberantrieben bis zu speziell ausgelegten Kraftspendern für ungewöhnliche Einsätze.

Andreas Zeiff, Dietrich Homburg

bt

Auf einen Blick

- Ex-geschützte Kleinmotoren des Antriebsspezialisten Faulhaber eröffnen neue Anwendungsfelder vor allem in der Verfahrenstechnik.

- Der Einsatz ist bei Vakuum- oder Flüssigkeitspumpen ebenso möglich wie bei Stellantrieben oder in ungewöhnlicheren Anwendungen.

- Beim Einsatz als Scheibenwischerantrieb für Schaugläser beispielsweise ermöglicht ein Ex-geschützter Kleinantrieb eine vollautomatische, kameragestützte Kontrolle der Reaktion.

Erschienen in Ausgabe: 01/2011