Worldwide China Indien

Pumpen/Kompressoren/Antriebstechnik

Kegel statt Kugel

08.02.2007 | Autor / Redakteur: Redaktion PROCESS /

Mit neuesten Entwicklungen aus Feinmechanik, Elektronik und Werkstoff-technik will eine neue Membrandosierpumpe für Labor und Technikum auf sich aufmerksam machen. Ein besonderes Merkmal: Die Pumpenein- und -ausgänge werden nicht über Kugelventile geöffnet und geschlossen, sondern über Ventilmembrankegel, was verschiedene Vorteile birgt.

Mit neuesten Entwicklungen aus Feinmechanik, Elektronik und Werkstoff-technik will eine neue Membrandosierpumpe für Labor und Technikum auf sich aufmerksam machen. Ein besonderes Merkmal: Die Pumpenein- und -ausgänge werden nicht über Kugelventile geöffnet und geschlossen, sondern über Ventilmembrankegel, was verschiedene Vorteile birgt.

Membrandosierpumpen sind in vielen Anwendungen oft die erste Wahl. Dafür sprechen Vorteile wie die hohe Chemikalienbeständigkeit, die absolute Dichtheit zwischen Fluid- und Antriebsseite, das robuste Ansaugverhalten, die hohe Dosiergenauigkeit oder auch die einfache Bedienung. Nachteile in der Ventiltechnik, der eingeschränkten Dosiergenauigkeit bei Dosierraten unter 10 l/h, der Empfindlichkeit gegenüber Gasanteilen im Fluid bzw. Ausgasungseffekten oder dem Pulsationsverhalten werden, dort wo es möglich ist, toleriert oder mit einer geeigneten Mess- und Regeltechnik minimiert. Eine möglichst breite Zusammenführung wünschenswerter Dosiereigenschaften zu einer möglichst vielfältig einsetzbaren Dosierpumpe schien trotz aller Bemühungen bisher jedoch nicht möglich. Mit den Dosierpumpen Ritmo 05 wird nun eine Entwicklung vorgestellt, die das Gegenteil beweist.

In einem kompakten Pumpenkörper aus nachverdichteten PTFE sind die Pumpenkammer, der Sitz der Ventilkonen, Bohrungen zwischen der Pumpenkammer und den Ventilen sowie die Ein- und Auslassbohrungen eingearbeitet. Auch die Arbeitsmembran und die Ventile sind aus dem gleichen PTFE-Material gefertigt. Die Ventile schließen gegen den PTFE-Block, d.h. PTFE- auf PTFE-Material. Es gibt keinen anderen Werkstoff, kein zusätzlichen Dichtungen, mit denen das Förderfluid in Berührung kommt.

Es gibt auch keine Werkstoffverbindungen durch einen mehrschichtigen Aufbau der Membranen. Daraus resultieren ein optimales Biegewechselverhalten und eine lange Lebensdauer. Die Dosierpumpe ist deshalb nahezu universell chemikalienbeständig gegen Säuren. Laugen oder Lösungsmittel, und auch etwaige Diffusionsvorgänge zerstören nicht den Membranaufbau, wie es bei beschichteten Membranen eintreten kann.

Die Wirkungsweise des Dosierers beruht wie bei allen Membrandosierpumpen auf dem Prinzip der Volumenänderung einer Kammer. Die entscheidenden konstruktiven Merkmale des Dosierers begründen sich jedoch aus dem Antrieb der Arbeitsmembran und der Ventile. Zum einen wird die erforderliche Oszillation der Membran anstelle weit verbreiteter Magnetantriebe, Synchron- oder Schrittmotoren durch die Kombination eines hochauflösenden Schrittmotors mit einer spielfreien Kugelumlaufspindel sichergestellt. Anstelle von Rückstellfedern, Exzentern oder Riementrieben wird eine exakte, zwangsgeführte, kraftschlüssige Übertragung der Motorbewegung auf die Arbeitsmembran erreicht. Zum anderen werden die Pumpenein- und -ausgänge nicht über die bisher fast ausschließlich am Markt eingesetzten Kugelventile geöffnet und geschlossen, sondern über Ventilmembrankegel.

Diese werden über Hubmagnete getaktet und sichern in Koordinierung mit der Membranbewegung, anstelle der selbsttätig und in Abhängigkeit des jeweiligen Druckes in der Pumpenkammer arbeitende Ventilkugeln, absolut dichte Arbeitszustände. Die Ventilmembrankegel sind nach besonderen Konstruktionsprinzipien ausgebildet, bedürfen keinerlei Dichtungen, O-Ringe u.ä. und sind selbst unter Vakuumbedingungen einsetzbar.

Die Ventile werden im Einklang mit der Membranbewegung so getaktet, dass sie sich in ihrer Schließstellung überschneiden. Der Dosiereingang ist deshalb unabhängig vom Dosierausgang, gleichgültig in welcher Betriebsphase sich der Dosierer befindet. Die Ventileinstellungen bewirken zudem, dass die Dosierer nicht durchblasbar und grundsätzlich selbstansaugend sind. Bei Flüssigkeitsförderung entlüften sie selbsttätig.

Im Falle eines Gaseinbruchs (Behälterwechsel, Gasansaugung auf Grund geringen Füllstandes) in der Zuleitung oder in der Pumpenkammer bricht die Förderung nicht ab. Entgast eine Flüssigkeit regelmäßig, ist im Schnitt sogar mit einem konstanten Fluss zu rechnen. Der dichte und sichere Dosierablauf, das zwangsweise, sichere Schließen der Ventile durch eine Überschneidung in ihren Ventilstellungen sowie die hohe Präzision der Bauteile begründen die hohe Genauigkeit des Dosierers.

Langsamläufer

Die Dosierer sind für eine maximale Hubfrequenz von 50 Hüben/Minute ausgelegt und demzufolge eindeutig den langsamlaufenden Flüssigkeitspumpen zuzuordnen. Die Förderleistung verhält sich deshalb exakt linear zur Drehzahl des Antriebsmotors. Der Schrittmotor sichert ein exaktes Anlauf- und Stopverhalten.

Ein weiterer, aus der Schrittmotortechnik resultierender, aber grundlegender Unterschied zu bisherigen Membranpumpen: Die Membranauslenkung erfolgt stets mit voller Hublänge und die Veränderung der Dosiermenge ausschließlich über die Hubfrequenz und die zugehörige Ausstoßgeschwindigkeit, was entscheidende Vorteile hat. So sichert ein stets konstanter, maximaler Hubweg geringste Totvolumina. Ungenaue Dosierungen durch kleine Hubwege (in aller Regel bei Hubauslenkungen unter 15%) können ebenso vermieden werden wie Ausgasungseffekte, welche sich bei kleineren Dosierraten (d.h. größere Totvolumina) verstärkt einstellen können.

Des Weiteren ermöglicht der konstante, maximale Hubweg in Kombination mit der hochauflösenden Schrittmotortechnik lange Ausstoßzeiten des angesaugten Fluides und auf diesem Wege quasi-kontinuierliche Dosiervorgänge. Während der Ansaugvorgang sehr schnell erfolgt, kann der Ausstoßvorgang auf ca. 20 Minuten ausgedehnt werden. Der Dosierhub ist stoßfrei, ohne Druckspitzen, verschleißarm und vor allem nahezu pulsationsfrei. Das Dosierverhalten wird entscheidend verbessert, Verwirbelungen und Kavitationserscheinungen wird entgegengewirkt.

In Kombination mit zwangsgesteuerten Ventilen können ausgasende, selbst auskristallisierende Fluide und in ihrer Voll-PTFE-Ausstattung auch aggressivste Fluide stabil gefördert werden.Nicht zuletzt wurde die Handhabung der Dosierpumpe für den Anwender entscheidend erleichtert. Sie reduziert sich auf die Eingabe der Förderrate und den Start der Dosierpumpe. Es müssen keine Zuordnungen zwischen Hubvolumen und Hubfrequenz getroffen werden, um die gewünschte Dosierrate einstellen zu können. Der Pumpenkopf muss vor dem Start nicht entlüftet werden. Auch große Ansaughöhen erfordern nicht zwingend ein Befüllen der Dosierpumpe.

Die Bedienung ist über das Bediendisplay und die Folientastatur überschaubar und einfach. Der Förderbereich deckt ein extrem breites Verhältnis von über 1:1000 je Pumpenkopf ab. Die Dosierpumpen werden ab Förderraten von 0,5 ml/h angeboten. Sie sind grundsätzlich selbstansaugend und bewähren sich im Vakuum ebenso wie unter Druckanwendungen bis 15 bar.

Zusätzliche Funktionalität

Neben der umkomplizierten Eingabe der Förderrate, d.h. ohne mühseliges Umrechnungen aus Hubvolumen und Hubfrequenz wurde bei der Entwicklung auf eine hohe Funktionalität und einen schnellen Zugriff auf wichtige Bedienoptionen gelegt. Vor allem können dem Anwender nun erstmals Bedienoptionen geboten werden, die aus der Kombination von zwangsgesteuerter Ventil- und Schrittmotortechnik möglich wurden. Übersichtlich angeordnete Tastaturen erlauben ein schnelles Befüllen oder Entleeren, Spülen, Rückfördern oder auch Reinigen und Sterilisieren des Pumpenkopfes.

Mit Betätigen der Max-Funktion arbeitet die Dosierpumpe mit maximaler Leistung, um ein schnelles Entlüften und Befüllen der Apparatur, z.B. bei einer Erstinbetriebnahme zu ermöglichen. Nach Ablauf der Befüllzeit kann die Dosierpumpe mit der gewünschten Dosierrate weiter arbeiten.Die Return-Funktion ermöglicht zwei bisher in dieser Form am Markt nicht verfügbare Funktionalitäten, die allein aus der zwangsgesteuerten Ventiltechnik ableitbar sind. Zum einen kann eine Apparatur nach der Anwendung leer gefahren werden, indem das verbleibende Fluid im Pumpenkopf und in der Apparatur in die Vorlage zurück gefördert wird.

Der Anwender wird nicht zwingend einer Handhabung mit aggressiven und gesundheitsschädigenden Restmengen ausgesetzt. Aber auch teure Einsatzstoffe oder kostbare Restmengen müssen nicht verworfen oder entsorgt werden, sondern können in der Vorlage aufgenommen werden.

Zum anderen kann mit der Return-Funktion Verunreinigungen im Pumpenkopf oder dem Zusetzen von Filtern, Glasfritten o.ä. entgegen gewirkt werden, indem das Zurückfördern mit wenigen Hüben ein Freipulsen des Ventils oder des Filters erlaubt. Die Clean-Funktion, ebenfalls eine Neuerung am Markt, erlaubt ein Spülen oder Durchblasen und somit das Reinigen der Dosierpumpe im eingebauten Zustand.

Dazu werden mit Aktivierung dieser Funktion beide Ventile gleichzeitig geöffnet und ein freier Durchgang durch den Pumpenkopf geschaffen. Auf diese Weise sind Reinigungs- und Spülvorgänge der Apparatur von der Vorlage, über Leitungen und den Pumpenkopf bis zum Reaktionsgefäß möglich. Zudem ist es möglich, die hohe Chemikalienbeständigkeit des PTFE-Werkstoffes zu nutzen und den Dosierer mit aggressiven Reagenzien zu betreiben, um z.B. Sedimente aufzulösen. Ein nachfolgendes Fördern/Spülen mit Wasser, ein anschließendes Spülen mit z.B. Aceton und danach ein Weiterpumpen mit Luft reinigt und trocknet den Pumpenkopf vollständig.

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 171901 / Pumpen)