Gleitlager für den EX- und ATEX Bereich – Ein kleiner Leitfaden

Lars Butenschön | 11. März 2019

Begibt man sich im Internet auf die Suche nach Gleitlagern für explosionsgeschützte Bereiche (sog. EX-Bereiche), in denen sämtliche Geräte und Maschinen den ATEX-Richtlinien entsprechen müssen, findet man mehr Fragen als Antworten. Welche Gleitlager eignen sich? Warum gibt es keine mit ATEX Zertifikat? Und was ist mit Gleitlagern aus Kunststoff? Die sind doch völlig raus. Oder?

ATEX? Was bedeutet das?

Also von vorn. ATEX ist ein französisches Akronym und bedeutet ATmosphères EXplosible. Genauer sind hier aber die ATEX-Produktrichtlinie 2014/34/EU und die ATEX-Betriebs-richtlinie 1999/92/EG gemeint. Interessant ist hier die Produkt-richtlinie 2014/34/EU. Diese besagt, dass „Geräte, Komponenten und Schutz-systeme“, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen „in Umlauf gebracht werden“, entsprechend dort vorgegebene Kriterien erfüllen müssen. (Auf die ich jetzt im Einzelnen nicht eingehe, um den Post nicht zu lang werden zu lassen). Wir merken uns: Theoretisch sind Gleitlager Komponenten und dürfen in EX-Bereichen weder heiß werden, Funken schlagen oder Lichtbögen erzeugen.

Warum finde ich keine ATEX-zertifizierten Gleitlager?

Hatte ich gerade geschrieben, dass Gleitlager Komponenten sind? Sie werden mir sicher nicht widersprechen. Und die Definition tut das auch nicht. „Als „Komponenten“ werden solche Bauteile bezeichnet, die für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind, ohne jedoch selbst eine autonome Funktion zu erfüllen.“. Damit sind Gleitlager Komponenten. Also haben diese ATEX-Zertifiziert zu sein, wenn ich ein „Gerät“ oder eine Maschine baue, die diese benötigt. Korrekt? Nein :). Ganz ehrlich – ich habe mich auch gewundert. In meinem beruflichen Alltag läuft die Szene etwa so. „Hallo Lars, mein Kunde möchte wissen, welches Gleitlager ATEX-konform ist. Kannst du mir helfen?“ – „Braucht er nicht. Er muss seine Maschine gem. ATEX freiprüfen lassen, die Lager brauchen kein Zertifikat…“. Während meiner Recherchen für diesen Blogbeitrag war ich dann überrascht. „Was? Wenn unsere Gleitlager Komponenten sind…dann müssen die ja auch ATEX-geprüft sein. Habe ich etwa die ganze Zeit Blödsinn erzählt? Wurde mir immer Blödsinn erzählt?“

Ein kurzer Exkurs – Noch mehr Definitionen

Tatsächlich schreibt der VDMA1 zu diesem Thema: „Nun werden beispielsweise Antriebsriemen, Lager, Z-Dioden, usw. üblicherweise nicht mit der ausdrücklichen Absicht in Verkehr gebracht, in Geräte, Schutzsysteme oder Vorrichtungen gemäß Artikel 1 Absatz 2 eingebaut zu werden, sondern für allgemein technische Zwecke. Ihre Konformität (d. h., ihre Eignung für den bestimmungsgemäßen Zweck in Bezug auf die Sicherheit des Produkts, in das sie eingebaut sind) muss dann im Verlauf der Konformitätsbewertung des gesamten Produkts bewertet werden.“. Nachdem ich nun also die Schweißtropfen auf meiner Stirn getrocknet habe, und Sie die fast fertig geschriebene Beschwerdemail an mich wieder verworfen haben, können wir uns auch wieder mit praktischeren Dingen beschäftigen und die Definitionen als solche abhaken.

Auch ohne ATEX gibt es Anforderungen ans Gleitlager

Natürlich ist dem Kunden aus dem obigen Beispiel nicht mit dem Verweis auf die Freiprüfung der Maschine geholfen. Es gilt ja trotzdem, im EX-Bereich keine Funken/Lichtbögen/sonstige explosions-förderlichen Dinge zu veranstalten. Und da ist das Gleitlager natürlich auch in der Pflicht. Technisch betrachtet geht es hier vor allem um ein Problem. ESD. ESD bedeutet Electrostatic Discharge (Elektrostatische Entladung). Haben Sie schonmal zum Beispiel am Auto oder der Haustüre“eine gewischt bekommen“? Dieses Problem tritt bei Gleitlagern dann auf, wenn diese nicht elektrisch leitfähig sind. Grob vereinfacht und auf Gleitlager bezogen: Wenn ein nicht leitfähiges Gleitlager die einzige Verbindung zwischen verschiedenen Bauteilen darstellt (zum Beispiel Lagergehäuse und Welle), lädt sich eines der beiden Bauteile oder Baugruppen statisch auf. Diese statische Aufladung entlädt sich bei Kontakt in Form eines sehr kleinen Lichtbogens. Dieser genügt, um zum Beispiel ein explosives Gasgemisch zu entzünden. Heißt: ESD im Explosionsgefährdeten Bereich = unvorteilhaft und unbedingt zu vermeiden.

Die Lösung: Leitfähige Gleitlagerwerkstoffe

Für einen Verkäufer von Kunststoff-Gleitlagern natürlich erstmal ein unbefriedigendes Fazit. Jetzt könnte ich mich damit natürlich zufrieden geben. Schließlich will ich ja das Thema ATEX erklären und nicht notwendigerweise für Kunststoffgleitlager werben. ABER! natürlich muss ich an dieser Stelle weder Verkäufer oder Fans von Kunststoffgleitlagern enttäuschen. Und auch jene die gerne auf Schmierung und Korrosion in ihren Lagerstellen verzichten oder Gewicht einsparen wollen, können aufatmen. Es gibt auch leitfähige Gleitlager aus Kunststoff. Zwar werden Gleitlager aus Kunststoff nie den Durchbruch als Kabel-Ersatz schaffen – die Leitfähigkeit von Metallen erreichen sie nicht annähernd – aber sie reicht für den Ausgleich von Spannungsunterschieden im EX-Bereich aus. Leitfähigkeit lässt sich in diesem Zusammenhang auch ganz gut definieren.

Was genau heißt denn „leitfähig“? Ab wann ist ein Gleitlager leitfähig?

Leitfähigkeit beginnt ab einem Oberflächenwiderstand von 106 Ohm, wobei eine niedrigere Zahl einen geringeren Widerstand und damit eine höhere Leitfähigkeit bedeutet. Tatsächlich reichen für antistatische (also für EX/ATEX geeignete Gleitlager) aber schon sogenannte ESD-Typen aus. Deren Widerstand muss geringer als 1012 Ohm sein. Darüber gelten Werkstoffe als isolierend. Tatsächlich gibt es einige Kunststoffcompounds, die diese Werte erreichen. Hier wird zum Beispiel durch Beimischung von Metallpulver oder anderen gut leitenden Materialien eine Verbesserung der Leitfähigkeit erzielt. Vorsicht ist übrigens auch bei Gleitlagern aus Metall geboten, die mit einer PTFE oder POM Gleitschicht arbeiten. BEreits die extrem dünne PTFE-Schicht reicht, um elektrisch zu isolieren. Ob sich das Gleitlager für Ihre ATEX-Anwendung eignet, können Sie generell in den meisten Werkstoffdatenblättern nachschauen. Hier ist häufig entweder der Durchgangswiderstand (unter Einbeziehung der Materialstärke) oder der Oberflächenwiderstand angegeben. Im Zweifelsfall steht Ihnen natürlich auch gerne ein Gleitlagerverkäufer zur Verfügung :).

1 VDMA Leitfaden für die Armaturenindustrie, aufgerufen am 11.03.2019 https://www.vdma.org/documents/105662/26155636/ATEX_Leitfaden_fuer_die_Armaturenindustrie_1524738555043.pdf/d9d1434c-9bff-9da5-18a7-67bb7aec5dc8

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