Kabelverschraubungen für explosionsgefährdete Bereiche

Warum Kabelverschraubungen wichtig sind

Eine Kabelverschraubung ist das schwächste Glied in einem Ex-Gehäuse. Sie muss:

• die Schutzmethode aufrechterhalten (druckfeste Integrität, erhöhte Sicherheit bei Kriechwegen/Abständen, staubdichte Abdichtung)
• eine Zugentlastung für das Kabel bieten
• Dicht gegen Eindringen (Staub, Wasser)
• Erdungskontinuität für armierte Kabel gewährleisten
• mechanischen und umgebungsbedingten Belastungen standhalten

Die Verwendung einer handelsüblichen Kabelverschraubung in einem explosionsgefährdeten Bereich ist ein häufiger und gefährlicher Fehler (siehe Installation und Inspektion für häufige Fehler). Nur zertifizierte Ex-Kabelverschraubungen gewährleisten die Sicherheit der Installation.

Arten von Ex-Kabelverschraubungen

1. Flammgeschützte Kabelverschraubungen (Ex d)

Zur Verwendung mit druckfesten (explosionsgeschützten) Gehäusen. Diese Verschraubungen müssen die Ausbreitung von Flammen durch die Kabeleinführung verhindern.

Konstruktionsmerkmale

• Sperrmechanismus – Mit einer Mischung gefüllte Kammer oder Kompressionsdichtung, die den Gasdurchgang entlang der Kabeladern blockiert
• Gewindeeintritt – Schafft einen flammgeschützten Weg durch die Gewinde des Verschraubungskörpers
• Mindestgewindeeingriff – In der Regel mindestens 5 volle Gewindegänge (variiert je nach Norm und Gasgruppe)
• Kabelklemmung – Dichtet um die Kabelummantelung herum ab, um das Eindringen von Gas zu verhindern

Varianten

• Mit Dichtungsmasse gefüllt (Stoppbox) – Das Kabel wird in die Stopfbuchse eingeführt, die Adern werden mit Epoxidharz oder Dichtungsmasse abgedichtet. Feste Installation; schwer zu entfernen.
• Elastomerdichtung (Kompression) – Gummi- oder Polymerdichtung, die um die Adern herum komprimiert wird. Ermöglicht das Entfernen/Ersetzen des Kabels, erfordert jedoch den richtigen Kabeldurchmesser.

2. Kabelverschraubungen mit erhöhter Sicherheit (Ex e)

Für Gehäuse mit erhöhter Sicherheit. Einfacher als Ex d, da keine Flammensperre erforderlich ist – der Schwerpunkt liegt auf der Vermeidung von Zündquellen.

Konstruktionsmerkmale

• Sichere Kabelklemmung – Verhindert das Herausziehen des Leiters unter mechanischer Belastung
• Dichtung gegen Eindringen – mindestens IP54 (oft IP66/67)
• Armierungsklemmung und Erdung – Für SWA/STA-Kabel, sorgt für Erdungskontinuität
• Kein flammgeschütztes Gewinde erforderlich – Standard-Metrik- oder NPT-Gewinde akzeptabel

3. Eigensichere Barriere-Kabelverschraubungen

Spezielle Verschraubungen, die verwendet werden, wenn eigensichere Stromkreise eine Barriere (Gehäusewand, die sichere und gefährliche Bereiche trennt) passieren. Auch als „doppelt abgedichtete“ oder „Durchführungsverschraubungen“ bezeichnet.

Zweck

• Aufrechterhaltung der Trennung zwischen IS- und Nicht-IS-Stromkreisen
• Verhindert die Gaswanderung vom explosionsgefährdeten in den sicheren Bereich
• Bereitstellung von zwei unabhängigen Dichtungen (eine auf jeder Seite der Barriere)

4. Staubdichte Kabelverschraubungen (Ex t)

Für staubentzündungsgeschützte Geräte (Zone 20/21/22). Muss IP6X (staubdicht) erreichen.

Merkmale

• Elastomer- oder Gel-Dichtung um die Kabelummantelung
• Keine Sperrkammer erforderlich (Staub breitet sich nicht wie Gas aus)
• Dichtung fest zusammendrücken, um die Schutzart IP6X zu erreichen

5. EMV-Kabelverschraubungen

Für Anwendungen, die zusätzlich zum Ex-Schutz eine Abschirmung für elektromagnetische Verträglichkeit erfordern. Häufig in Mess- und Regelsystemen zu finden.

Merkmale

• 360°-Abschirmungsanschluss
• Erhält die Kontinuität der Abschirmung durch die Gehäusewand
• Wird häufig mit Ex e-Zertifizierung kombiniert

Gewindenormen

Ex-Kabelverschraubungen sind mit verschiedenen Gewindetypen erhältlich. Es ist wichtig, dass das Gewinde der Verschraubung zum Gehäuseeingang passt.

Wichtig: Niemals eine Stopfbuchse mit Gewalt einpassen. Wenn das Gewinde nicht leichtgängig ist, ist es vom falschen Typ oder hat die falsche Größe. Mit Gewalt eingepasste Gewinde beeinträchtigen die Flammschutzintegrität.

Kabeldurchmesserbereich

Jede Kabelverschraubung hat einen bestimmten Kabelaußendurchmesser (OD)-Bereich. Die Verwendung eines Kabels außerhalb dieses Bereichs beeinträchtigt die Dichtigkeit.

Typische Bereiche

• M20: 6–12 mm Kabelaußendurchmesser
• M25: 13–18 mm Kabelaußendurchmesser
• M32: 18–25 mm Kabelaußendurchmesser
• M40: 26–34 mm Kabelaußendurchmesser
• M50: 34–44 mm Kabelaußendurchmesser
• M63: 44–56 mm Kabelaußendurchmesser

Die Bereiche variieren je nach Hersteller. Überprüfen Sie vor der Bestellung immer das Datenblatt der Verschraubung und messen Sie das Kabel.

Adapterbuchsen und Reduzierstücke sind erhältlich, um kleinere Kabel in größeren Kabelverschraubungen unterzubringen, aber sie müssen ebenfalls für dieselbe Schutzmethode Ex-zertifiziert sein.

Installationsverfahren

Installation einer druckfesten Verschraubung (Ex d)

1. Zertifizierung überprüfen – Das Zertifikat der Verschraubung muss mit der Gasgruppe und der Zonenklassifizierung des Gehäuses übereinstimmen.
2. Überprüfen Sie den Gewindetyp und die Gewindegröße – diese müssen genau mit dem Gehäuseeingang übereinstimmen.
3. Kabelaußendurchmesser messen – sicherstellen, dass er innerhalb des Nennbereichs der Verschraubung liegt
4. Kabel vorbereiten – Außenmantel auf die erforderliche Länge abisolieren (gemäß den Anweisungen für die Verschraubung)
5. Gewindeeingriff – Mindestens 5 volle Gewindegänge in das Gehäuse (spezifische Anforderungen siehe Zertifikat)
6. Dichtungskerne (bei Stopfbuchsen mit Dichtungskammer) – Dichtungsmasse gemäß Herstellerangaben einfüllen oder einpacken; Aushärtungszeit einhalten
7. Außenmutter festziehen – Vorgegebenes Drehmoment anwenden (in der Regel 30–50 Nm für M20–M32)
8. Flammgeschützte Verbindung prüfen – Keine Spalten, Farbe oder Beschädigungen an den Gewinden des Gehäuseeingangs
9. Sicherungsmutter oder Sicherungsdraht anbringen (falls angegeben)
10. Dokumentieren – Stopfbuchsentyp, Zertifikatsnummer und Kabeldetails aufzeichnen

Installation einer Sicherheitsverschraubung (Ex e)

1. Zertifizierung überprüfen – Stopfbuchse ist Ex e-zertifiziert
2. Stopfbuchse installieren – In das Gehäuse einschrauben (für Ex e ist kein Mindestgewinde vorgeschrieben, aber 4+ Gewindegänge sind empfehlenswert)
3. Kabel einführen – Sicherstellen, dass die Armierung (falls vorhanden) sicher geklemmt und geerdet ist
4. Dichtungselemente festziehen – Gummidichtung um die Kabelummantelung zusammendrücken
5. Zugentlastung – Sicherstellen, dass das Kabel innerhalb von 300 mm der Verschraubung ausreichend abgestützt ist
6. IP-Schutzart prüfen – Die Dichtung muss mindestens IP54 (in der Regel IP66) erreichen

Einbau der Barriereverschraubung (IS-Stromkreise)

1. Stopfbuchsenkörper installieren – An beiden Seiten der Barrierewand befestigen
2. Kabel durchführen – Eigensicheres Kabel durch die Verschraubung führen
3. Beide Enden abdichten – Dichtungen auf der gefährlichen und der sicheren Seite unabhängig voneinander zusammendrücken
4. IS-Stromkreis kennzeichnen – Blaue Kennzeichnung gemäß IEC 60079-14
5. Trennungsprüfung – Stellen Sie sicher, dass das IS-Kabel von Nicht-IS-Kabeln getrennt ist (mindestens 50 mm oder separate Leitung)

Drehmomentvorgaben

Zu lockeres Anziehen führt zu Undichtigkeiten und zum Verlust der Flammschutzintegrität. Zu festes Anziehen kann Gewinde beschädigen oder Gehäuse beschädigen.

Verwenden Sie immer einen kalibrierten Drehmomentschlüssel. Eine visuelle „Festigkeit“ reicht nicht aus. Dokumentieren Sie die Drehmomentwerte während der Installation und überprüfen Sie diese bei Inspektionen erneut.

IP-Schutzklassen für Kabelverschraubungen

Die Schutzart gibt die Widerstandsfähigkeit gegen Staub und Wasser an. Für raue Umgebungen sind höhere IP-Schutzklassen erforderlich.

Passen Sie die IP-Schutzart an die Umgebung an. Offshore- und Küstengebiete erfordern in der Regel mindestens IP66. In trockenen Innenbereichen kann IP54 ausreichend sein.

Häufige Fehler bei der Installation

1. Verwendung nicht zertifizierter Stopfbuchsen

Standard-Industrietüllen (auch mit IP66) verfügen nicht über eine Ex-Zertifizierung. Ihnen fehlen Stoppmechanismen, geeignete Gewindeeingriffsspezifikationen und Gasgruppeneinstufungen. Durch ihre Verwendung erlischt die Zertifizierung des Gehäuses.

2. Falscher Kabeldurchmesser

Die Installation eines 10-mm-Kabels in einer Kabelverschraubung für 13–18 mm führt zu Lücken in der Dichtung. Die Kabelverschraubung kann nicht richtig zusammengedrückt werden, sodass Gas eindringen oder sich Flammen ausbreiten können.

3. Unzureichender Gewindeeingriff

Flammgeschützte Kabelverschraubungen erfordern einen Mindestgewindeeingriff (in der Regel 5 volle Gewindegänge). Ein flacher Eingriff verkürzt den flammgeschützten Weg und kann zum Entweichen von Flammen führen.

4. Beschädigte Gewinde

Gewindebeschädigungen durch Verkanten, gewaltsames Einführen oder Korrosion. Beschädigte Gewinde bieten keine Flammschutzintegrität. Wenden Sie niemals Gewalt an, um eine Verschraubung einzusetzen – wenn sie sich nicht leichtgängig einschrauben lässt, unterbrechen Sie den Vorgang und überprüfen Sie die Größe/den Typ.

5. Farbe auf Gewinden

Farbe im Inneren von flammgeschützten Gewinden verursacht Lücken und verhindert den Kontakt von Metall auf Metall. Gewinde müssen sauber und blank sein. Wenn Sie Gehäuse lackieren, kleben Sie alle Öffnungen ab oder reinigen Sie die Gewinde nach dem Lackieren.

6. Falsches Drehmoment

Fingerfest ist nicht ausreichend. Verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel und dokumentieren Sie den Wert. Zu hohes Drehmoment kann Aluminiumgehäuse beschädigen oder Gewinde abreißen.

7. Keine Zugentlastung

Kabel müssen innerhalb von 300 mm von der Verschraubung abgestützt werden. Nicht abgestützte Kabel belasten die Anschlüsse im Gehäuse und können die Adern aus den Klemmen ziehen.

8. Fehlende Blindstopfen

Nicht verwendete Kabeleinführungen müssen mit zertifizierten Ex-Blindstopfen (gleiche Schutzmethode wie das Gehäuse) verschlossen werden. Eine offene Einführungsstelle ist ein Zündweg und ein Eintrittspunkt für Staub/Wasser.

Prüfungsanforderungen

Gemäß IEC 60079-17 umfasst die Inspektion von Kabelverschraubungen:

Sichtprüfung (alle 12 Monate für Zone 1)

• ☐ Verschraubung vorhanden und vollständig (keine fehlenden Teile)
• ☐ Keine sichtbaren Schäden (Risse, Korrosion, Verformungen)
• ☐ Kabeleinführung intakt
• ☐ Kennzeichnung/Markierung der Verschraubung lesbar

Genaue Inspektion (alle 36 Monate für Zone 1)

• ☐ Stopfbuchsenzertifikat entspricht Gehäuse und Zone
• ☐ Gewindeeingriff überprüft (Sichtprüfung der Tiefe)
• ☐ Kabeldurchmesser innerhalb des Nennbereichs der Verschraubung
• ☐ Keine Farbe, Schmutz oder Verunreinigungen auf den flammgeschützten Gewinden
• ☐ Sicherungsmutter oder Sicherungsdraht vorhanden (falls angegeben)
• ☐ Zugentlastung innerhalb von 300 mm

Detaillierte Inspektion (alle 72 Monate für Zone 1 oder nach einer Änderung)

• ☐ Demontage und Inspektion der Dichtungskammer (sofern ohne Zerstörung der Dichtung zugänglich)
• ☐ Zustand der Gewinde prüfen (keine Beschädigungen, Quergewinde, Verschleiß)
• ☐ Drehmoment überprüfen (möglicherweise erneutes Anziehen erforderlich)
• ☐ IP-Schutzart prüfen (selten, kann jedoch für kritische Anwendungen vorgeschrieben sein)

Führende Hersteller

Führende Anbieter von zertifizierten Ex-Kabelverschraubungen:

• CMP Products – Große Auswahl an Ex d-, Ex e- und Ex t-Verschraubungen; weltweit verfügbar
• Hawke International – Spezialist für Kabelverschraubungen für raue Umgebungen; Schwerpunkt auf Unterwasser- und Offshore-Anwendungen
• Weidmüller – Deutscher Hersteller; umfassendes ATEX/IECEx-Sortiment
• Bartec – Komplettes Explosionsschutz-Portfolio einschließlich Verschraubungen
• R. Stahl – Hochwertige Ex d- und Ex e-Verschraubungen
• Pepperl+Fuchs – Spezialist für Eigensicherheit; Barriereverschraubungen
• Jacob – Große Auswahl an metrischen und NPT-Ex-Kabelverschraubungen
• Eaton Crouse-Hinds – Schwerpunkt Nordamerika; ATEX- und NEC-zertifizierte Verschraubungen

Normenreferenz

• IEC 60079-0 – Allgemeine Anforderungen (Anforderungen an die Abdichtung von Kabeleinführungen)
• IEC 60079-1 – Druckfeste Gehäuse (Anforderungen an Ex d-Kabelverschraubungen)
• IEC 60079-7 – Erhöhte Sicherheit (Anforderungen an Ex e-Kabelverschraubungen)
• IEC 60079-14 – Installation (Auswahl und Installation von Kabelverschraubungen)
• IEC 60079-31 – Schutz vor Staubentzündung durch Gehäuse (Ex t-Kabelverschraubungsabdichtung)
• EN 50018 – Druckfeste Gehäuse (ältere Norm, wird weiterhin referenziert)
• EN 50019 – Erhöhte Sicherheit (ältere Norm)

Verwandte Themen

• Schutzmethoden – Erläuterung von Ex d, Ex e, Ex i und anderen
• Installation und Inspektion – Anforderungen gemäß IEC 60079-14 und 60079-17
• Explosionsgeschützt vs. eigensicher – Auswahl der richtigen Schutzmethode
• CompEx-Zertifizierung – Schulung umfasst die Installation von Kabelverschraubungen