In Bereichen, in denen explosionsfähige Gase oder brennbare Stäube auftreten können, geht die Gehäuseauswahl über die Wahl einer einfachen äußeren Umhüllung hinaus. Zoneneinteilung, Zündschutzart, Gerätegruppe, Temperaturklasse, Umgebungstemperatur, Kabeleinführungen, Klemmen und gesamte Wärmeverlustleistung sind Bestandteile derselben Konformitätskette. Die Ex-geschützte Produktgruppe von Tempa Pano umfasst die Baureihen TES und TEX. Die offizielle technische Dokumentation des Herstellers beschreibt diese Gehäuse für Ex e- und Ex ia-Anwendungen, für Zone 1 und Zone 2 in Gasatmosphären sowie für Zone 21 und Zone 22 in Staubatmosphären. Dieser Leitfaden erläutert die mechanischen Eigenschaften und Auswahlschritte aus dem Katalog; er ersetzt weder die Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche einer konkreten Anlage noch die Konformitätsbewertung des fertig bestückten Schaltkastens.
Werkstoff- und Gehäuseeigenschaften der Baureihen TES und TEX
Laut der Produktseite für Tempa TES/TEX werden Gehäuse und Deckel beziehungsweise Tür aus Edelstahl 316L gemäß EN 10088 1.4404 gefertigt. Die Blechdicke von Gehäuse und Tür beträgt je nach Produktabmessungen 1,2 oder 1,5 mm. In der Tabelle der TEX-Standardabmessungen ist die Kabeleinführungsplatte mit 2 mm angegeben; die Montageplatte wird separat als ergänzendes Zubehör ausgewählt. Die Edelstahloberfläche ist Scotch-Brite-gebürstet, die Schutzart wird unter Bezugnahme auf TS 3033 und EN 60529 mit IP66 angegeben. Für die umlaufende, angegossene Polyurethandichtung wird ein Temperaturbereich von −40…+100 °C genannt.
TES und TEX gehören zwar zur selben zertifizierten Produktfamilie, unterscheiden sich jedoch in ihrer Standardausführung. In der Maßtabelle sind die kleinen TES-Modelle mit verschraubtem Deckel, ohne Scharniere und ohne Kabeleinführungsplatte aufgeführt. Bei den TEX-Modellen sind eine 2 mm starke Kabeleinführungsplatte sowie je nach Produktabmessungen zwei oder drei Scharniere angegeben; die Beschreibung der Produktfamilie nennt einen Öffnungswinkel von 180 Grad für die verdeckten Scharniere und unverlierbare Verschlussschrauben. Deckel beziehungsweise Tür, Scharniere und Anordnung der Einführungen müssen daher anhand des ausgewählten Produktcodes überprüft werden.
Die Schlagfestigkeit der Baureihe wird in der offiziellen Dokumentation mit 7 Joule angegeben. Im Inneren und an der Außenseite des Gehäuses befinden sich integrierte Erdungspunkte M6 und M10. Zum Standardlieferumfang gehören Gehäuse, Deckel beziehungsweise Tür, Erdungsschraube und Wandbefestigungselemente. Montageplatte, DIN-Schiene, Erdungsleiter sowie Befestigungselemente für horizontale oder vertikale DIN-Schienen sind als ergänzendes Zubehör aufgeführt. Anzahl und Anordnung der auf Anfrage erhältlichen Kabeleinführungsplatten müssen anhand des ausgewählten Produktcodes und des Geltungsbereichs des Ex-Zertifikats mit dem Hersteller abgestimmt werden; Sonderabmessungen, spezielle Montageplatten und lackierte Ausführungen auf verzinktem Untergrund unterliegen derselben Prüfung. Bei jeder Sonderkonfiguration muss nicht nur die mechanische Herstellbarkeit geprüft werden, sondern auch, ob sie innerhalb der gewählten Ex-Kennzeichnung und der Zertifikatsbedingungen bleibt.
Zone und Zündschutzart müssen gemeinsam betrachtet werden
Die Tempa-Dokumentation führt TES/TEX für Gasatmosphären in Zone 1, Kategorie 2, und Zone 2, Kategorie 3, sowie für Staubatmosphären in Zone 21 und Zone 22 auf. Dieselbe Dokumentation nennt Ex e- und Ex ia-Anwendungen mit horizontaler oder vertikaler Klemmenanordnung. Ex e bezeichnet die Zündschutzart erhöhte Sicherheit, Ex ia die Eigensicherheit von Stromkreisen. Diese Angaben bedeuten jedoch nicht, dass jede in ein Leergehäuse eingebaute Kombination automatisch konform ist. Klemmentyp, Stromkreisklasse, Kabelverschraubung, Verschlussstopfen, interne Verbindungen, Trennabstände und Kennzeichnung müssen passend zur vorgesehenen Zone und Zündschutzart ausgewählt werden. Ausgangsbasis des Projekts muss eine von einer befugten Stelle erstellte Einteilung der explosionsgefährdeten Bereiche sein.
IP66 und Ex-Konformität sind nicht dasselbe
Die Schutzart IP66 beschreibt den Schutz des Gehäuses gegen das Eindringen fester Fremdkörper und Wasser; die Ex-Konformität umfasst dagegen andere und weitergehende Anforderungen zur Beherrschung von Zündgefahren. Bei TES/TEX sind beide Angaben vorhanden, sie sind jedoch nicht austauschbar. Für die Aufrechterhaltung der IP-Schutzart sind der ordnungsgemäße Zustand der Deckel- beziehungsweise Türdichtung, der Schrauben und der Kabeleinführungen sowie der korrekte Verschluss ungenutzter Öffnungen wichtig. Für den Explosionsschutz kommen zertifizierte Einführungselemente, eine geeignete Klemmenanordnung, Temperaturgrenzen, Schutzverbindungen und besondere Zertifikatsbedingungen hinzu. Die alleinige Angabe „Edelstahlkasten IP66“ im Lastenheft beschreibt daher nicht die Anforderungen für einen explosionsgefährdeten Bereich; die geforderte Zündschutzart, Zone, Gas- oder Staubgruppe, Temperaturklasse und Umgebungsbedingungen müssen zusätzlich angegeben werden.
Temperaturklasse und Umgebungstemperatur
Auf der Produktseite des Herstellers wird für T5 ein Umgebungstemperaturbereich von −40…+55 °C und für T6 von −40…+40 °C angegeben. Das offizielle Datenblatt nennt für die Klasse T6 eine maximale Oberflächentemperatur von 85 °C und für T5 von 100 °C. Diese beiden Angaben beschreiben unterschiedliche Sachverhalte: Die Umgebungstemperatur bezieht sich auf die Umgebung des Gehäuses, die Temperaturklasse auf die maximal zulässige Oberflächentemperatur des Geräts. Die von den Klemmen und Verbindungen im Inneren erzeugte Wärme wird zusammen mit der äußeren Umgebungstemperatur bewertet. Liegt das Projekt außerhalb der im Katalog angegebenen Umgebungsgrenzen, darf die Eignung der Standardkonfiguration nicht vorausgesetzt werden; eine gesonderte Bewertung mit dem Hersteller und anhand der zugehörigen Konformitätsunterlagen ist erforderlich.
Berechnung der thermischen Belastung im Klemmenkasten
Das technische Datenblatt von Tempa für TES/TEX weist darauf hin, dass die maximal zulässige Wärmeabgabe jedes Klemmenkastens von der Umgebungstemperatur und der Temperaturklasse abhängt. Die angegebene Grundgleichung für die Verlustleistung von Klemmen und Verbindungen lautet P = I² × (Rt + Rc). Dabei steht I für den Stromkreisstrom, Rt für den elektrischen Widerstand der Klemme und Rc für den Widerstand auf der Anschluss- beziehungsweise Leiterseite. Die berechneten Verluste aller Stromkreise werden addiert und mit dem für den ausgewählten Kasten angegebenen maximal zulässigen Wert verglichen. Überschreitet die Gesamtbelastung nach der im Dokument beschriebenen Methode 100 Prozent, muss ein größeres Gehäuse gewählt und die Berechnung wiederholt werden. Damit werden die Außenabmessungen nicht nur anhand der Klemmenanzahl, sondern auch anhand der zulässigen thermischen Kapazität überprüft.
Für diese Berechnung werden die aktuellen Widerstands- und Stromdaten des Klemmenherstellers, die tatsächlichen Stromkreisströme, die Anschlussanordnung, die angestrebte T-Klasse und die höchste Umgebungstemperatur benötigt. Bei der Auswahl einer horizontalen oder vertikalen Klemmenanordnung sind auch der Platz für Kabelbiegungen und die Trennanforderungen zu berücksichtigen. Die Feststellung „Die Klemmen passen mechanisch hinein“ belegt keine thermische Eignung. Ebenso reicht die rein arithmetische Summe der Nennströme aufgrund des I²-Zusammenhangs nicht für eine Bewertung aus. Es ist der Pmax-Wert für die betreffende Gehäusegröße aus dem Tempa-Datenblatt zu verwenden; der Berechnungsnachweis muss in der Projektakte aufbewahrt und mit den tatsächlich ausgewählten Klemmenkomponenten abgeglichen werden. Bei Änderungen an Stromkreisen oder Klemmen muss auch die thermische Bewertung überprüft werden.
Geltungsbereich von Zertifikaten und Kennzeichnungen
Der offizielle Katalog von Tempa führt für die Produktfamilie TES/TEX das Gerätezertifikat IECEx SIR 15.0056X mit den Kennzeichnungen Ex eb IIC T6 Gb und Ex tb IIIC T57°C Db, IP66 sowie das Komponentenzertifikat IECEx SIR 15.0057U auf. Derselbe Katalog nennt für ATEX SIRA 06 ATEX 3285X und das Komponentenzertifikat SIRA 06 ATEX 3286U; für UKCA werden CSAE 22 UKEX 1136X und das Komponentenzertifikat CSAE 22 UKEX 1135U angegeben. Zu den Referenzen gehören auch die Normen EN IEC 60079-0, EN IEC 60079-7, EN 60079-11 und EN 60079-31. Das Typenschild des bestellten Produkts, die Zertifikatsrevision und die besonderen Verwendungsbedingungen müssen anhand der aktuellen Dokumentation geprüft werden; eine im Katalog für eine Produktfamilie aufgeführte Kennzeichnung darf nicht zu der Annahme führen, dass jede Sonderbestückung unverändert demselben Geltungsbereich unterliegt.
Die Zusätze „X“ und „U“ bereits in der Angebotsphase unterscheiden
Der Zusatz „X“ am Ende einer Zertifikatsnummer weist auf besondere Bedingungen für die sichere Verwendung hin; „U“ kennzeichnet das Produkt als Ex-Komponente. Diese Unterscheidung ist entscheidend. Ein Komponentenzertifikat bedeutet nicht, dass das betreffende Teil allein wie ein fertiggestelltes, für den Endanwender bestimmtes Gerät eingesetzt werden darf. Werden Klemmen, Kabelverschraubungen und weitere Teile in das Gehäuse eingebaut, muss die daraus entstehende Baugruppe entsprechend der vorgesehenen Zündschutzart bewertet und mit der erforderlichen Kennzeichnung und Dokumentation vervollständigt werden. Daher muss in den Angebotsunterlagen eindeutig angegeben werden, ob ein Leergehäuse, ein als Komponente vorbereiteter Kasten oder eine mit Klemmen und Einführungselementen fertiggestellte Baugruppe angefragt wird. Geltungsbereich und besondere Bedingungen des zugehörigen Zertifikats müssen vor der endgültigen Produktauswahl von einer fachkundigen Person geprüft werden.
Kabeleinführungen und mechanische Vorbearbeitung
Anzahl und Anordnung der auf Anfrage erhältlichen Kabeleinführungsplatten müssen anhand des ausgewählten TES- oder TEX-Produktcodes und des Zertifikatsumfangs mit dem Hersteller abgestimmt werden. Jede Bohrung und jede Einführung in einem explosionsgefährdeten Bereich ist Teil der Schutzintegrität. Kabelverschraubungen und Verschlussstopfen müssen hinsichtlich ihrer Eignung für die jeweilige Zündschutzart, IP-Schutzart, den Kabelaußendurchmesser und die Umgebungsbedingungen geprüft werden. Bohrungsdurchmesser, Gewindeart, Randabstand und Plattenposition müssen in der freigegebenen Zeichnung dargestellt sein. Anstelle ungeplanter Bohrungen vor Ort ermöglicht die gemeinsame Bewertung der auf Anfrage angebotenen Vorbearbeitung oder Sonderplatte mit dem Zertifikatsumfang eine besser nachvollziehbare Konfiguration. Nicht genutzte Einführungen müssen mit geeigneten Verschlusselementen verschlossen werden; die Anzugsvorgaben der Montageanleitung sind einzuhalten.
| Auswahldaten | Offizielle technische Angaben für TES/TEX | Im Projekt zu prüfender Punkt |
|---|---|---|
| Werkstoff | 316L, EN 10088 1.4404 | Verträglichkeit mit der Umgebung und den Zubehörwerkstoffen |
| Schutzart | IP66 | Integrität der Einführungselemente und Verschlüsse |
| Bereiche | Zone 1/2 und Zone 21/22 | Von befugter Stelle erstellte Bereichseinteilung der Anlage |
| Zündschutzarten | Ex e- und Ex ia-Anwendungen | Stromkreis-, Klemmen- und Trennanordnung |
| Umgebungstemperatur | T5: −40…+55 °C; T6: −40…+40 °C | Tatsächliche niedrigste und höchste Temperatur am Einsatzort |
| Thermische Prüfung | P = I² × (Rt + Rc), Gesamtbelastung ≤ Pmax | Tatsächliche Komponentendaten und ausgewählte Gehäusegröße |
Inbetriebnahme- und Wartungsdokumentation
Nach Abschluss der Installation sind Typenschild und Zertifikatsnummer, Serien- und Modellcode, Einbaulage, sämtliche Verschlussschrauben, Dichtfläche, Erdungsanschlüsse, Kabelverschraubungen, Verschlussstopfen und ungenutzte Öffnungen zu prüfen. Die Anzugswerte der Klemmen sind gemäß den Anweisungen des jeweiligen Komponentenherstellers einzuhalten und zu dokumentieren. Elektrische Details wie Kabelschirmung oder die Trennung eigensicherer Stromkreise müssen dem Projektschaltplan entsprechen. Berechnung der thermischen Belastung, Klemmenliste, Kabeleinführungszeichnung, Zertifikate, besondere Verwendungsbedingungen und Wartungsanweisungen sind in derselben technischen Dokumentation aufzubewahren. Bei der Wartung dürfen nur Teile eingesetzt werden, deren Gleichwertigkeit bestätigt wurde; jeder Eingriff, der Dichtung, Schrauben, Oberfläche oder Einführungsanordnung verändert, muss hinsichtlich der Konformität erneut bewertet werden.
Vor der Angebotsanfrage zusammenzustellende Daten
Für die richtige TES/TEX-Konfiguration müssen Gas- oder Staubatmosphäre, Zone, Gerätegruppe, angestrebte Zündschutzart, Temperaturklasse, maximale und minimale Umgebungstemperatur, Grenzen der Außenabmessungen, Klemmentypen, Stromkreisströme, Kabelanzahl und -durchmesser, Gewinde der Kabelverschraubungen, Einführungsflächen, Bedarf an Montageplatte oder DIN-Schiene und Anordnung der Wandbefestigung gemeinsam angegeben werden. Auch der gewünschte Zertifizierungsmarkt ist zu nennen. Vor Abschluss der thermischen Berechnung darf der Kasten nicht allein nach der Klemmenanzahl ausgewählt werden. Die aktuelle Katalogtabelle des Herstellers und die besonderen Bedingungen der Zertifikatsdokumentation müssen mit dem Bestellcode abgeglichen werden. Dieses Vorgehen verbindet die leistungsfähigen Gehäuseeigenschaften wie 316L und IP66 mit einer korrekten Ex-Auslegung und verdeutlicht zugleich die Verantwortungs- und Prüfgrenzen für den fertig bestückten Schaltkasten.
