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R2000 im Ex-d-Gehäuse

SOLUTIONS
by PEPPERL+FUCHS

Ob im Tanklaster auf der Straße oder im Kesselwagen auf der Schiene: Wenn chemische Erzeugnisse transportiert werden, ist oftmals Vorsicht geboten, denn mehr als 40 Prozent fallen unter die Kategorie „Gefahrgut“. Trotz dieses hohen Anteils risikobehafteter Fracht stellt das Befüllen von Fahrzeugen und Wagen mit solchen Stoffen keine immer gleich ablaufende Standardprozedur dar – zu unterschiedliche Eigenschaften weisen Gase, Flüssigkeiten und Granulate auf. Hinzu kommt oftmals noch eine Explosionsgefahr. Es sind also kreative Lösungen gefragt, die hier für die nötige Sicherheit sorgen.

Um die bei der Abfüllung chemischer Stoffe entstehenden Risiken weiß Dirk Bubenzer, Verladetechnikspezialist bei der im nordrhein-westfälischen Issum ansässigen VOORTMANN GmbH & Co. KG Steuerungstechnik, einem Marktführer für Steuerungs-, Druckluft-, Verlade- und Sprühsysteme: „Die Befüllung von Straßentankwagen und Kesselwagen erfolgt üblicherweise nicht vollautomatisch, sondern unter Personeneinsatz von einer Bühne aus. Eine individuelle Fehlentscheidung durch einen Mitarbeiter kann dementsprechend katastrophale Folgen für Mensch und Umwelt haben. Da die Fahrzeuge bis zu vier Meter hoch sein können, bewegen sich die Mitarbeiter auf den Verladebühnen in entsprechender Höhe, was ein weiteres Schadensrisiko darstellt.“


Zudem wird in diesen Umgebungen massive Arbeitskleidung getragen, die gelegentlich sogar Atemschutzgeräte mit einschließt. Die Fehlerwahrscheinlichkeit erhöht sich durch die eingeschränkte Bewegungsfreiheit und ein verkleinertes Sichtfeld also noch weiter. Hier setzen die Experten von VOORTMANN mit ihren Lösungen an, zu denen vielfältige, auf spezielle Verladezwecke zugeschnittene Absturzsicherungen zählen. Seit einigen Jahren verbauen sie in diesen Konstruktionen bereits Lichtschranken und Kontaktschaltleisten. Besonderes Potenzial wurde jedoch im Bereich der Lasersensorik entdeckt. Diese Technologie bietet VOORTMANN die Möglichkeit, Verladungen noch sicherer und effizienter zu machen.


Mehr Automation – mehr Sicherheit

Die Idee dahinter: Der Schutzkorb einer Bühne verfährt nicht nur mittels Knopfdruck, sondern kann dank eines unterhalb der Konstruktion installierten 2-D-LiDAR-Sensors auch erkennen, wenn sich Objekte wie Teile des Tankwagens, oder auch Fremdkörper, im Weg befinden. In diesem Falle gibt der Scanner ein Signal aus, über das eine Hupe oder ein Warnlicht aktiviert werden und die Hebebühne gestoppt wird. Eventuelle Beschädigungen und Abstürze gehören dank dieser Abschaltautomatik der Vergangenheit an. Zur Umsetzung solcher Applikationen setzt VOORTMANN auf den 2-D-LiDAR-Sensor R2000 von Pepperl+Fuchs, der gemeinhin in Anwendungen im Bereich Automobilfertigung und Lagerhaltung oder an fahrerlosen Transportsystemen (FTS) verwendet wird.

Doch auch abseits der ihm vertrauten Innenbereiche von Fabrikhallen und Warenlagern überzeugt dieser preisgekrönte Sensor, berichtet Julian Krato, Produktspezialist für komplexe Systeme bei Pepperl+Fuchs: „Mit Hilfe einer Mehrfachauswertung einzelner Scans und einer einstellbaren zu detektierenden Objektgröße werden Störkörper wie Regentropfen oder Schneeflocken zuverlässig als solche erkannt und herausgefiltert. Zudem ist der R2000 in Schutzart IP67 ausgeführt und somit prinzipiell auch für Außenbereiche geeignet.“

 

Als technisches Herz kommt im R2000 die von Pepperl+Fuchs entwickelte Pulse Ranging Technology (PRT) zum Einsatz, bei der eine enorme Anzahl einzelner Messungen in kurzer Zeit erfolgen: Mit bis zu 54 000 Impulsen pro Sekunde und einer hohen Winkelauflösung erreicht der Sensor äußerst präzise Messergebnisse und detektiert quasi verzögerungsfrei die von ihm erfassten Fremdkörper. „Aus Sicherheitsaspekten ist das schnelle und genaue PRT-Verfahren die perfekte Wahl für unsere Anwendungen. Durch den 360°-Messwinkel kommen wir zudem mit einem einzigen Sensor aus und sparen so für unsere Endkunden Kosten ein“, umreißt Bubenzer die weiteren Vorteile des R2000.

Pulse Ranging Technology (PRT) Als technisches Herz kommt im R2000 die von Pepperl+Fuchs entwickelte Pulse Ranging Technology (PRT) zum Einsatz, bei der eine enorme Anzahl einzelner Messungen in kurzer Zeit erfolgen: Mit bis zu 54 000 Impulsen pro Sekunde und einer hohen Winkelauflösung erreicht der Sensor äußerst präzise Messergebnisse.

Industriesensorik trifft Explosionsschutz

Und diese Endkunden überraschen immer wieder mit kniffligen neuen Anforderungen. So trat kürzlich ein Auftraggeber mit dem Wunsch an VOORTMANN heran, eine auf dem R2000 basierende Absturzsicherung für Kesselwagen im explosionsgefährdeten Bereich der ATEX-Zone 1 einsetzen zu können. Dies stellte eine echte Herausforderung dar, denn sowohl die Betriebsspannung des R2000, als auch die von ihm ausgesendete optische und elektromagnetische Strahlung können potenzielle Zündquellen für explosionsgefährdete Atmosphären sein. Bubenzer und Kollegen entwickelten bei Eingang der Kundenanfrage die Idee, den Sensor in ein ATEX-zugelassenes Gehäuse einzubauen. Auf der Suche nach einem Partner für die Umsetzung mussten sie anschließend nicht in die Ferne schweifen: „Da Pepperl+Fuchs nicht nur im Bereich der industriellen Sensorik, sondern auch im elektrischen Explosionsschutz international einen ausgezeichneten Ruf genießt, waren wir uns sicher, dass wir gemeinsam eine Lösung finden würden. Dafür sprachen auch die positiven Erfahrungen, die wir bereits zuvor während der gemeinsam Zusammenarbeit an nicht explosionsgeschützten Lösungen gemacht hatten.“


Auf Seiten von Pepperl+Fuchs wurde die Anforderung von VOORTMANN mit sportlichem Ehrgeiz angenommen, wie Henning Hansen, Vertriebsingenieur Prozessautomation erklärt: „Wir mussten hier ein kleines Paradoxon lösen: Wie kann ich ein optoelektronisches Gerät, das logischerweise eine freie Sichtlinie benötigt, um seinen Dienst zu verrichten, in eine Kompletteinhausung packen?“ Diese zentrale Fragestellung beantwortete man, indem der R2000 per Haltewinkel in ein aus kupferfreiem und korrosionsresistentem Aluminium bestehendes Gehäuse der GUB-Serie von Pepperl+Fuchs montiert wurde. Dieses in der Zündschutzart Ex d (druckfeste Kapselung) ausgeführte Gehäuse verfügt über ein integriertes Sichtfenster, das es dem Sensor ermöglicht, sein Scanfeld unterhalb der Hebebühne aufzuspannen. Hierbei wurden eine Flachscheibe und ein um 15° zur Scheibe gekippter R2000 verwendet, wodurch sich eine Lichtbrechung und mögliche Streuung, die zu einem verfälschten Signal führen könnten, umgehen lassen.

R2000 in Zündschutzart Ex d ausgeführtes Gehäuse aus der GUB-Serie

R2000 im GUB-Gehäuse

Ein in Zündschutzart Ex d ausgeführtes Gehäuse aus der GUB-Serie von Pepperl+Fuchs umschließt den LiDAR-Sensor und erlaubt so den Einsatz in ATEX-Zone 1.


Zahlreiche Vorteile in einer Lösung

VOORTMANN profitiert nun in vielerlei Hinsicht von dieser gemeinsam erarbeiteten Lösung. So wurden in der engen Kooperation mit Pepperl+Fuchs wertvolle neue Erkenntnisse zum Thema Verbindung von Lasersensorik und Explosionsschutz gewonnen. Gleichzeitig bietet man den eigenen Kunden zukünftig ein durchgängiges System für nicht explosionsgefährdete und explosionsgefährdete Bereiche – welches die Zonen 1 und 21 sowie 2 und 22 umschließt und international eingesetzt werden kann. Somit sind eine sehr hohe Effizienz bei Planung, Montage, Inbetriebnahme, Lagerhaltung und späterem Service gegeben.

Zitat Bild

Dirk Bubenzer, Verladetechnikspezialist bei VOORTMANN

Dank der erfolgreichen Zusammenarbeit mit Pepperl+Fuchs konnten wir unsere Position als Vorreiter in Sachen Technologie weiter ausbauen.

Zudem ist die Lösung im Bedarfsfall flexibel ausbaubar, etwa wenn aus klimatischen Bedingungen die Integration einer innenliegenden Heizung oder eines Membranstutzens zur Luftzirkulation gewünscht werden. „Dank der erfolgreichen Zusammenarbeit mit Pepperl+Fuchs konnten wir unsere Position als Vorreiter in Sachen Technologie weiter ausbauen: Die von uns entwickelte Absturzvorrichtung mit 2-D-LiDAR-Sensor ist die erste ihrer Art, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden kann“, resümiert Bubenzer. „Vergleichbare kundenindividuelle Lösungen, etwa druckfest gekapselte RFID-Schreib-/Leseköpfe oder Distanzsensoren, bieten wir bereits seit längerer Zeit an. Die jetzt gemeinsam mit VOORTMANN umgesetzte Integration des LiDAR-Sensors in ein Ex-d-Gehäuse war eine spannende Aufgabe, bei der wir einmal mehr unsere Kompetenz im Zusammenspiel von Industriesensorik und Explosionsschutz unter Beweis stellen konnten“, bewertet Hansen die Kooperation aus Sicht von Pepperl+Fuchs.

Sensorik in ATEX-Gehäuse Auch weitere nicht-explosionsgeschützte Sensorikkomponenten von Pepperl+Fuchs können durch spezielle Gehäuse in ATEX-Zone 1/21 eingesetzt werden. Diverse Lösungen stehen für verschiedenste Applikationsanforderungen zur Verfügung.