Zonengerechte Motorauslegung für Ex-Bereiche

Gefährliche Bereiche und klassische Produktionszonen waren lange vergleichsweise klar getrennt. Heute verschiebt die Automatisierung diese Grenze. Motoren kommen zunehmend in Prozessier-, Handhabungs- und Transportanwendungen zum Einsatz, die nahe an explosionsgefährdete Bereiche heranreichen.

Dabei geht es nicht mehr nur um die Frage, ob ein Bereich gefährlich ist. Entscheidend ist vielmehr, wie häufig und wie lange explosive Gase, Dämpfe oder brennbare Stäube auftreten können. Genau diese Einordnung bestimmt, ob eine Maschine passend oder unnötig schwer, teuer und überdimensioniert ausgelegt wird.

Was Zone 2 und Zone 22 von höheren
Ex-Zonen unterscheidet

ATEX- und IECEx-Richtlinien teilen explosionsgefährdete Bereiche in Zonen ein. Zone 0 und Zone 20 markieren das höchste Gefährdungsniveau. Zone 1 und Zone 21 gelten für Bereiche, in denen explosionsfähige Atmosphären im Normalbetrieb wahrscheinlich sind. Zone 2 und Zone 22 betreffen dagegen Umgebungen, in denen dies im Normalbetrieb nicht erwartet wird und nur kurzzeitig auftreten kann. 

Motoren für Zone 0 und Zone 1 besonders robust

Motoren für Zone 0 oder Zone 1 sind darauf ausgelegt, eine interne Explosion auszuhalten und einzudämmen. Dafür benötigen sie dickwandige Gehäuse, definierte Flammenpfade und häufig starre Rohrleitungen statt Standardsteckverbindern. Diese Ausführung ist robust, aber auch groß, schwer und kostenintensiv. Für Maschinen, die lediglich Zone 2 oder Zone 22 erfüllen müssen, kann ein vollständig Zone-1-konformer Motor unverhältnismäßig sein. Er erhöht das Achsengewicht, steigert die Massenträgheit, erschwert die Integration und treibt Kosten ohne zusätzlichen sicherheitstechnischen Nutzen.

Automatisierung erreicht die Graubereiche
der Produktion

Historische Überauslegung hatte oft einen einfachen Grund: Es fehlten geeignete Produkte für Zone-2- und Zone-22-Anwendungen. Viele OEMs griffen deshalb angesichts regulatorischer Anforderungen und Haftungsrisiken zur höchsten verfügbaren Klassifizierung. Der Bedarf ändert sich jedoch. Ein Beispiel ist ein robotergeführtes Transportsystem, das unfertige Produkte von einer Schweißzelle in eine Lackierspritzkabine bewegt. Dort kann gelegentlich eine explosive Gasmischung entstehen. 

Auch in der pharmazeutischen Fertigung dosieren servogeregelte Schieberventile Feinpulver präzise, während unter Ausnahmebedingungen brennbarer Staub auftreten kann. Ähnliche Anforderungen entstehen in der Getreideverarbeitung, Lebensmittelproduktion, Textilindustrie und bei Pulverbeschichtungsanlagen. Das sind keine klassischen Schwerindustrien wie Bergbau oder Petrochemie, sondern präzise, wertschöpfungsstarke Produktionsumgebungen mit wachsendem Bedarf an Servotechnologie.

Wie Kollmorgen Servomotoren für Zone 2 und
Zone 22 auslegt

Die AKME-Servomotorenbaureihe von Kollmorgen wurde gezielt für solche Anwendungen entwickelt. Grundlage ist die bewährte AKM-Servoplattform, ergänzt um konstruktive Maßnahmen für Zone 2 und
Zone 22. 

In Gasumgebungen der Zone 2 setzt das Konzept auf erhöhte Sicherheit und Kapselung der Wicklungen. Die Wicklungen werden vakuumimprägniert, um leitfähige Komponenten zu isolieren und potenzielle Zündquellen zu minimieren. Gleichzeitig erfüllt die Konstruktion die Temperaturklasse T4. 

Für staubbelastete Umgebungen der Zone 22 erfolgt der Schutz über ein abgedichtetes Gehäuse. Wellendichtung und Steckverbinderdichtung erfüllen IP67 und übertreffen den geforderten Schutzgrad IP64. Nicht benötigte Kabeleinführungen werden werksseitig mit Blindstopfen verschlossen. So soll verhindert werden, dass sich Staub im Motorinneren ansammelt. Für Staubablagerungen auf der Oberfläche wird die Temperaturklassifizierung T130 erfüllt.

Warum Sicherheit und Dynamik kein Widerspruch sein müssen

Da AKME-Motoren keine interne Explosion eindämmen müssen, entfallen dickwandige Gehäuse und aufwendige Flammenpfade. Das Ergebnis ist eine kompakte, leichte Lösung, die Drehmomentdichte, Dynamik und Montageflexibilität moderner Servomotoren bewahrt. Zonengerechte Motorauslegung bedeutet damit keine Reduzierung des Schutzes. Ziel ist die intelligente Anwendung der Schutzmaßnahmen auf das reale Gefährdungspotenzial. 

Zonengerechte Auslegung verbindet Sicherheit und Leistung

Wer Art, Häufigkeit und Dauer der Gefährdung kennt, kann Betriebsmittel auswählen, die normkonform, effizient und mechanisch sinnvoll sind. Mit der weiteren Automatisierung in Lebensmittelproduktion, Pharmafertigung, Beschichtungstechnik und staub- oder gasbelasteten Umgebungen gewinnt dieser Mittelweg an Bedeutung. Sicherheit und Leistungsfähigkeit stehen in der modernen Fabrikautomation nicht gegeneinander. Richtig ausgelegt, stärken sie sich gegenseitig.

Quelle: Kollmorgen