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Ventilsysteme Stimmt der Druck im Tank? Gebündelte Fluidikkompetenz fürs Lagern und Dosieren

| Redakteur: Dominik Stephan

Wenn im Tank die Drucküberlagerung nicht stimmt, leidet die Prozesssicherheit. Damit dass nicht passiert, müssen Sensoren, Ventile, Regler und Steuerung zusammenarbeiten, um schnell auf Änderungen von Temperatur und Füllmenge sowie auf chemische Prozesse reagieren zu können.

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Die kompakte, hygienegerechte Systemlösung zur Druckregelung in Tanks reagiert sehr schnell auf Änderungen von Temperatur und Füllmenge sowie auf chemische Reaktionen.
Die kompakte, hygienegerechte Systemlösung zur Druckregelung in Tanks reagiert sehr schnell auf Änderungen von Temperatur und Füllmenge sowie auf chemische Reaktionen.
(Bild: Bürkert Fluid Control Systems)

Lagern Flüssigkeiten in Tanks, so muss oftmals das verbleibende Volumen im freien Teil des Behälters präzise reguliert werden, denn das Eintreten von atmosphärischer Luft kann die Qualität der oft wertvollen Produkte mindern, zu Ausschuss führen und damit hohe Kosten verursachen. Die Systeme zur Druckkontrolle in Tanks in Verfahrenstechnik, Pharma-, Nahrungs- und Genussmittelindustrie bestehen in der Regel aus einer Kombination von Sensoren Ventilen, Druckregler und Steuerung; sie sind üblicherweise also aus vielen Bestandteilen aufgebaut.

Der Anwender bezieht die Komponenten meist von unterschiedlichen Herstellern und kombiniert seine Lösung vor Ort dann selbst. Das funktioniert natürlich, hat aber auch eine ganze Reihe von Nachteilen, die sich oft erst im praktischen Betrieb herausstellen. So ist ein reibungsloses Zusammenspiel der einzelnen Komponenten nicht unbedingt gewährleistet. Längere Signalverarbeitungszeiten können dann die Folge sein. Außerdem ist der Platzbedarf der einzelnen Komponenten oft recht groß, Druckluftverluste lassen sich meist nicht vermeiden, die Reinigbarkeit und die Sterilisation können Probleme machen.

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Vom Ventil zum Systemen: Kompakt und aus einer Hand

Ginge es auch anders? Etwa, in dem man die Fluidikkompetenz der einzlenen Teilbereiche bündelt und eine kompakte, hygienegerechte Systemlösung zur Druckregelung in Tanks entwickelt? Daran haben sich die Ventilspezialisten von Bürkert versucht - und präsentieren 2020 ein erstes Ergebnis: Das Tank-Blanketing-System soll die Prozesssicherheit erhöhen, empfindliche Medien schützen und Produkte präzise dosieren helfen.

Dabei soll die Kompaktlösung nur wenig Einbauplatz beanspruchen, da die Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind. Zudem sei das System validierbar, einfach nachzurüsten und überzeuge nicht zuletzt durch sein gutes Preis-/Leistungsverhältnis, so die Ingelfinger Firma.

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Das Drucküberlagerungssystem besteht aus zwei Faltenbalgventilen mit integriertem Prozessregler, einer internen Luftführung und einem Druckmessumformer. Der Faltenbalg aus PTFE soll eine saubere Medientrennung sicher stellen, ist FDA-zertifiziert und sterilisierbar.

Der gemeinsame Edelstahl-Grundkörper des Systems ist in vertikaler Position restlos entleerbar und seine totraumarme Konstruktion machen die Reinigung einfach. Die Reinigbarkeit wurde mit einem VDMA-Riboflavintest bestätigt. Unterschiedliche branchenübliche Anschlüsse sorgen für eine leichte Integration bzw. einfache Nachrüstung in den jeweiligen Prozess.

Automatische Druckregelung und hochpräzise Fluidkontrolle

Die Anwendungsmöglichkeiten der automatischen Druckregelung sind breit gefächert und reichen von Fermentationsprozessen über das Abfüllen empfindlicher Medien unter Schutzgasatmosphäre bis hin zur Lagerung und Förderung von Wasser für Injektionslösungen. Dabei ist die prinzipielle Funktionsweise immer gleich: Wird ein Medium in einen Tank gefüllt, nimmt das verfügbare Volumen für das Schutzgas, z.B. Stickstoff, ab. Um die Drucküberlagerung konstant zu halten, also den durch den Anstieg des Mediumsspiegels im Tank ansteigenden Druck auszugleichen, findet zwischen den Proportionalventilen und dem darin verbauten Drucksensor ein Signalaustausch statt und der Entlastungsanschluss wird geöffnet, um den voreingestellten Überlagerungsdruck zu erreichen.

Das zweite Ventil bleibt während dieser Funktion geschlossen. Wird dann das Medium aus dem Behälter entnommen, z.B. an Zapfstellen für WFI, nimmt das verfügbare Volumen für das Schutzgas zu. Um dann den voreingestellten Druck konstant zu halten und den Druckabfall durch das Absinken des Mediumsspiegels zu kompensieren, öffnet nun das zweite Proportionalventil für die Gaseinspeisung gemäß dem Drucksensorsignal. Das erste Ventil bleibt während dieser Funktion geschlossen. Auf diese Weise wird der Gasdruck präzise und prozesssicher geregelt und eine konstante Drucküberlagerung findet statt.

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