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Welche ATEX-Anforderungen sollten Mischer für pulverförmige Waschmittel in Zone 20/21 erfüllen?

Pulverförmige Waschmittel enthalten häufig brennbare und zum Teil thermolabile Bestandteile wie Tenside, Zeolithe, Percarbonate oder Enzymgranulate. In Verbindung mit feinem Staub und Luftsauerstoff können sich im Mischprozess explosionsfähige Staub-Luft-Gemische bilden. Mischer, deren Innenraum als Zone 20 und deren Umfeld als Zone 21 eingestuft sind, müssen daher konstruktiv, elektrisch und verfahrenstechnisch die Anforderungen der ATEX-Richtlinie 2014/34/EU sowie der einschlägigen Normen (unter anderem EN 1127-1, EN 80079-37) erfüllen.

Zoneneinteilung und Gerätekategorisierung

  • Innenraum des Mischers: In der industriellen Waschmittelproduktion wird der Mischraum aufgrund der dort während des Betriebs häufig bzw. dauerhaft vorhandenen Staubwolke typischerweise als Zone 20 eingestuft (Gerätekategorie 1D, EPL Da).
  • Umgebung des Mischers: Befüll- und Entleerstellen, Wartungsflansche und unmittelbar angrenzende Bereiche werden dagegen meist als Zone 21 klassifiziert (Gerätekategorie 2D, EPL Db), da hier im Normalbetrieb gelegentlich eine explosionsfähige Staubatmosphäre auftreten kann.
  • Kennzeichnung des Mischers: typischerweise Gruppe II, Staub-Ex-Bereich, z. B. II 1D/2D Ex h/Ex tb IIIC T… Da/Db. Dabei wird die Temperaturangabe (T …) aus der niedrigsten relevanten Zünd- bzw. Glimmtemperatur des Produkts abgeleitet.

Anforderungen an maximale Oberflächentemperaturen

Zur Vermeidung von Zündquellen durch heiße Oberflächen gelten nach EN 1127-1 folgende Grundsätze:

  • Bei Staubwolken darf die maximale Oberflächentemperatur höchstens zwei Drittel der Mindestzündtemperatur (MZT) der Staubwolke in °C betragen.
  • Bei Staubschichten ist ein Sicherheitsabstand von mindestens 75 K zur Glimmtemperatur (GT) der Staubschicht (Prüfung bei 5 mm Schichtdicke) einzuhalten.

Da Waschmittel häufig thermolabile Bestandteile wie Percarbonate und zündempfindliche Feinstäube enthalten, sind insbesondere folgende Punkte kritisch:

  • Temperaturüberwachung an Lagern und Wellendichtungen (Reibungswärme),
  • Kontrolle der Gehäuse- und Manteltemperaturen,
  • die Einhaltung geeigneter Temperaturklassen (z. B. T125 °C), die aus den Produktdaten (MZT/GT) abgeleitet werden, sowie
  • Vermeidung elektrostatischer Entladungen.

Waschmittelstäube können sich an Kunststoffoberflächen und schlecht geerdeten Metallteilen stark aufladen. Zur Vermeidung von elektrostatischen Zündquellen:

  • durchgängige Erdung und Potenzialausgleich aller leitfähigen Anlagenteile, einschließlich Einbauten, Klappen und Sichtgläsern,
  • Verwendung ableitfähiger oder leitfähiger Werkstoffe für produktberührte Kunststoffe, Dichtungen und Schläuche,
  • Vermeidung isolierter leitfähiger Teile, etwa nicht angebundener Schrauben, Bleche oder Sensorgehäuse,
  • Begrenzung von Schüttgeschwindigkeiten und freien Fallhöhen beim Befüllen, um Sprühaufladung zu verringern,
  • Verzicht auf großflächige, nicht ableitfähige Kunststoffauskleidungen im Mischraum,
  • regelmäßige Prüfung der Ableitwiderstände als Teil der wiederkehrenden Prüfungen.

Konstruktive und mechanische Anforderungen

Der Mischer selbst muss so gebaut sein, dass mechanisch erzeugte Zündquellen ausgeschlossen oder wirksam begrenzt werden.

  • Definierte, überwachte Spaltmaße zwischen Mischwerkzeug und Wand, damit kein Anlaufen und keine Reibung entstehen.
  • Werkstoffpaarungen ohne Funkenrisiko; Leichtmetalle mit hohem Aluminium-, Magnesium- oder Titananteil sind im Staubbereich zu vermeiden.
  • Wälzlager und Wellendichtungen außerhalb des Produktraums oder mit Temperaturüberwachung und definiertem Wartungsintervall.
  • Drehzahl- und Drehmomentüberwachung zur Erkennung von Blockaden, da ein blockiertes Werkzeug schnell heiß wird.
  • Staubdichte Ausführung von Gehäuse, Türen und Durchführungen, um Staubablagerungen und damit Sekundärexplosionen zu vermeiden.
  • Bei Bedarf explosionsdruckstoßfeste Bauweise oder Druckentlastung, jeweils mit explosionstechnischer Entkopplung zu vor- und nachgelagerten Apparaten.

Verfahrenstechnische Maßnahmen

Ergänzend zu Konstruktion und Elektrik senken prozessseitige Maßnahmen die Wahrscheinlichkeit einer wirksamen Zündquelle.

  • Geschlossene Produktführung von der Beschickung bis zum Austrag, ergänzt durch abgesaugte Übergabestellen.
  • Inertisierung, sofern die Sauerstoffkonzentration dauerhaft und messtechnisch gesichert unterhalb der Sauerstoffgrenzkonzentration gehalten werden kann.
  • Begrenzung der Mischintensität und der Umfangsgeschwindigkeit auf das verfahrenstechnisch erforderliche Maß.
  • Kontrolle von Fremdkörpern über Magnetabscheider oder Siebe vor dem Mischer, da metallische Fremdkörper Schlagfunken erzeugen können.
  • Reinigungsintervalle, die Staubschichten auf Oberflächen und in der Umgebung zuverlässig unterhalb kritischer Schichtdicken halten.

Dokumentation und Nachweisführung

Für Zone 20/21 sind die Nachweise ebenso Teil der Konformität wie die Technik selbst. Erforderlich sind eine Zündgefahrenbewertung nach EN 80079-36/-37, die Betriebsanleitung mit den bestimmungsgemäßen Betriebsbedingungen, die Kennzeichnung nach 2014/34/EU sowie die Angabe der zugrunde gelegten Staubkennwerte. Ändert der Betreiber Produkt, Rezeptur oder Betriebsweise, ist zu prüfen, ob die ursprünglich zugrunde gelegten Mindestzünd- und Glimmtemperaturen weiterhin gelten.

So setzt amixon® den Explosionsschutz in Zone 20/21 um

amixon® setzt die gesetzlichen Anforderungen zum Explosionsschutz staubexplosiver Pulver konsequent um. Dabei geht das Unternehmen weit über die gesetzlichen Vorgaben hinaus.

Die Staubvermeidung hat dabei höchste Priorität. Zum Einsatz kommen vertikale Helixmischer mit Schubmischprinzip. Die Mischwerkzeuge rotieren langsam und erzeugen dennoch eine hohe Mischgüte. Die Bauarten SinConcave® und SinConvex® reduzieren die Staubentstehung im Mischraum nachweislich. Im Vergleich zu einer Standardhelix entsteht deutlich weniger Feinstaub.

Alle amixon® Mischer sind für ATEX-Zone 20 ausgelegt. Dies gilt für die Einwellenmischer EM sowie für die Modelle VM, HM, KS, SH, GM und AM. Auch die Containermischer COM, die Kontinuierlichmischer AMK sowie die Mischtrockner-Reaktoren VMT und AMT erfüllen diese Anforderung. Zone 20 beschreibt Bereiche mit einer dauerhaft oder langzeitig explosionsfähigen Staubatmosphäre. Die Auslegung folgt den Richtlinien 2014/34/EU und 1999/92/EG. Die Zoneneinteilung obliegt dem Betreiber, amixon® liefert dafür qualifizierte Apparate und eine vollständige Dokumentation.

amixon® Mischer arbeiten mit niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten von etwa 0,8 bis 3,5 m/s. Der mechanische Energieeintrag ist gering. Reib- und Schlagfunken werden systembedingt reduziert. Dies erhöht die Prozesssicherheit gegenüber schnelllaufenden Systemen. Gleichzeitig bleibt die Partikelstruktur erhalten.

Alle Mischräume sind fugenfrei verschweißt. Inspektionstüren werden mit OmgaSeal® dauerhaft abgedichtet. Vakuum- und überdruckdichte Ausführungen sind möglich. Ein Staubaustritt wird sicher verhindert. Sekundärexplosionen durch Staubablagerungen werden vermieden. Die Reaktoren VMT und AMT sind gasdicht sowie druck- und vakuumfest bis 5 mbar absolut. Die Fertigung erfolgt als Schweißkonstruktion, optional auch nach ASME-Standard.

Mischprozesse können unter Vakuum gefahren werden. Durch eine Inertisierung wird Sauerstoff aus dem Prozessraum verdrängt. So werden explosionsfähige Atmosphären vermieden. Geschlossene Prozessketten reduzieren den Staubaustritt auf null. Mischen, Granulieren und Trocknen erfolgen in einem System. Die Auslegung erfolgt projektspezifisch nach URS und Staubkennwerten.

In der Waschmittelproduktion kommen amixon® Systeme mit ATEX-Zone-20-Mischraum zum Einsatz. Flüssige Komponenten werden mikrofein eingemischt. Dabei verteilen sich Tenside und Duftstoffe ohne Anhaftungen. Kontinuierlichmischer AMK ermöglichen hohe Durchsätze. Der Füllgrad bleibt dabei konstant. Die Verweilzeit ist exakt definiert.

amixon® entwickelt und fertigt ausschließlich im Werk Paderborn. Die Produktion erfolgt mit hoher Fertigungstiefe und amixon® ist ein zertifizierter Schweißfachbetrieb mit internationalen Qualifikationen. Jeder Apparat wird individuell nach URS konstruiert. Die Qualitätssicherung erfolgt vollständig im eigenen Haus. Alle Bauteile sind dokumentiert und rückverfolgbar. Ersatzteile bleiben langfristig verfügbar. Auch nach Jahrzehnten sind Nachfertigungen möglich.

amixon® prüft Prozesse vor der Investition im eigenen Technikum. Dafür stehen 35 Testanlagen bereit. Die Versuche erfolgen mit Originalprodukten unter realen Bedingungen. Die Ergebnisse werden anschließend gemeinsam ausgewertet und dokumentiert. So wird eine belastbare Entscheidungsgrundlage geschaffen.