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Ein Notschalter verhindert, dass es knallt

05.11.2010
Für eine drastische Vereinfachung des Explosionsschutzes bekommen drei PTB-Wissenschaftler den diesjährigen Technologietransferpreis der IHK Braunschweig

Meist muss erst ein spektakulärer Unfall passieren, um der Öffentlichkeit ein Problem bewusst zu machen, das in vielen Sparten der Industrie ständig lauert: die Gefahr von Explosionen durch elektrische Funken. Die einfachste Methode, solche Explosionen zu verhindern, heißt „Eigensicherheit“.

Dabei versucht man, erst gar keine zündfähigen Funken entstehen zu lassen. Das ging bisher nur bei kleinen Geräten mit Leistungen bis etwa 2 Watt, also vor allem in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik.

Ein neues Konzept, das in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Zusammenarbeit mit Industriepartnern entwickelt worden ist, erhöht diese Grenze nun auf bis zu 50 Watt und macht damit einen Einsatz in vielen weiteren technischen Bereichen möglich.

Die Technologie, die unter dem Namen „Power-i“/DART bereits vermarktet wird und als internationale IEC-Norm eingeführt werden soll, verspricht der Industrie große Kosteneinsparungen. Für ihre Entwicklung und den gelungenen Technologietransfer erhalten die drei PTB-Wissenschaftler Ulrich Johannsmeyer, Udo Gerlach und Thomas Uehlken am 5. November den diesjährigen Technologietransferpreis der Industrie- und Handelskammer (IHK) Braunschweig.

Es liegt was in der Luft: Ob in der Chemie, Ölverarbeitung oder Pharmazie – häufig treten hier brennbare Gase, Dämpfe, Nebel oder Stäube auf, bei denen schon ein Funke zu einer Explosion führen kann. Um zu vermeiden, dass elektrische und mechanische Geräte und Anlagen in solchen Umgebungen zu einer Zündquelle werden, gibt es unterschiedliche Schutzprinzipien, die in der nationalen, europäischen und auch globalen Normung festgelegt sind. Die Zündschutzart „Eigensicherheit“ hat sich für die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR-Technik) seit vielen Jahren durchgesetzt.

Dabei werden die elektrischen Spannungen, Ströme und Leistungen für die Geräte im explosionsgefährdeten Bereich durch speziell konstruierte Speisegeräte, die außerhalb dieses Bereiches errichtet werden, auf so niedrige Werte begrenzt, dass eine Explosionsgefahr durch Funken oder heiße Oberflächen mit ausreichender Sicherheit auszuschließen ist. Die eigensicher gespeisten Geräte können dann – im Gegensatz zu allen anderen Explosionsschutz-Methoden – unter Spannung bedient, eingestellt, verändert, gewartet und ausgetauscht werden.

Aber das geht bisher nur dort, wo kleine Funken auftreten. Die elektrische Leistung darf in der Regel maximal 2 W betragen – der typische Bereich der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik. Schon lange wünschen sich Betreiber und Hersteller eine deutlich höhere Wirkleistung bei gleichzeitiger Wahrung aller positiven Eigenschaften der Eigensicherheit. Und genau dies bietet die neue „Power-i“/DART-Technologie. DART steht dabei für „Dynamic Arc Recognition and Termination“.

„Power-i ist anders als bisherige Konzepte“, sagt Udo Gerlach, der Projektleiter in der PTB. „Das Prinzip der Notabschaltung ist ebenso einfach wie wirkungsvoll.“ Die sicherheitstechnisch validierte, intelligente Überwachung erkennt einen Funken schon während seiner Entstehung und fährt dann das System kontrolliert und schnell herunter, bevor der Funke überhaupt zündfähig werden kann. „Damit können jetzt komplexe, teure bautechnische Schutzmaßnahmen durch die neue Technologie ersetzt werden“, erklärt Fachbereichsleiter Ulrich Johannsmeyer. Erstmals werden bis zu 50 W Versorgungsleistung möglich, womit Motoren, Aktuatoren, Beleuchtung und vieles mehr versorgt werden können. Das heißt, bei all diesen Geräten wird der Explosionsschutz deutlich kostengünstiger und in der praktischen Handhabung einfacher.

Das Interesse aus der Industrie ist groß. Daher hat die PTB zusammen mit 13 namhaften deutschen Herstellerfirmen im Juni 2009 ein Konsortialprojekt gestartet, um gemeinsam die „Power-i“-Technologie voranzubringen und die nötigen Schritte zur internationalen Normung in die Wege zu leiten. Das Projekt läuft bis Ende 2011. Doch schon jetzt gibt es erste marktreife Geräte mit dieser Technologie: ein Prozessanalysegerät und ein Feldbus-Datenkommunikationssystem, die im Frühjahr 2010 auf der Hannover Messe vorgestellt wurden. Viele weitere Geräte sind bei den verschiedensten Firmen in der Entwicklung und werden zur Marktreife entwickelt.

Ulrich Johannsmeyer blickt sehr optimistisch in die Zukunft: „Das Marktpotential von Geräten mit „Power-i“/DART-Technologie ist sehr hoch. Die Umsätze deutscher Hersteller mit explosionsgeschützten Feldgeräten liegen bei mehreren hundert Millionen Euro pro Jahr. Und die neue Technologie könnte einen erheblichen Anteil davon erreichen.“ So könnte die starke Marktstellung der deutschen Explosionsschutz-Geräteindustrie noch weiter ausgebaut werden. ptb/es

Ansprechpartner
Dr. Ulrich Johannsmeyer, PTB-Fachbereich 3.6 System- und Eigensicherheit, Tel. (0531) 592-3600, E-Mail: ulrich.johannsmeyer@ptb.de

Dr. Udo Gerlach, PTB-Arbeitsgruppe 3.62 Zündgefahren moderner Energieversorgungssysteme, Tel. (0531) 592-3620, E-Mail: udo.gerlach@ptb.de

Thomas Uehlken, PTB-Arbeitsgruppe 3.62 Zündgefahren moderner Energieversorgungssysteme, Tel. (0531) 592-3543, E-Mail: thomas.uehlken@ptb.de

Neueste wissenschaftliche Veröffentlichung dazu
Gerlach, Udo; Johannsmeyer, Ulrich; Uehlken, Thomas: Eigensichere Speisung hoher Leistung („Power-i“/DART) – Grundlagen und Anwenderaspekte / Intrinsically safe supply with high power („Power-i“/DART) – basics and user aspects. 52 ATP-Edition: 52 (2010), 1-2, 32 – 39 ISBN / ISSN 0178-2320, München: Oldenbourg Industrieverl.

Erika Schow | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/

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