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Bei kleiner Leistung ganz groß

Dosierpumpe mit integrierter Durchflussmessung und -überwachung
Bei kleiner Leistung ganz groß

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Die Dosierpumpentechnologie hat im Bereich der Kleinstmengendosierung eine enorme Entwicklung durchlaufen. Durch die Fusion modernster Antriebstechnik mit einem leistungsfähigen Mikrocontroller entstand eine neue Dosierpumpen-Generation. In nicht ferner Zukunft – prognostiziert der Hersteller – wird die schrittmotorbetriebene Dosierpumpe mit integrierter Durchflussmessung und Sollwertregelung zum Standard der Technik werden.

Mehdi Ayatollahzadeh

Der Einsatz von Membran-Dosierpumpen mit besonders kleiner Leistung im Bereich von bis zu 20 l/h steigt ständig an: gerade bei der Wassertechnik und in der industriellen Verfahrenstechnik für Desinfektion und Konditionierung. Aber auch im Bereich der Reinigung und Entschäumung wird eine präzise Kleinstmengen-Dosierung immer wichtiger. Vermehrt kommen hochkonzentrierte Chemikalien als Dosiermedium zum Einsatz und dies nicht nur aus ökonomischen Gründen, da sie beispielsweise bedeutend weniger Transport- und Lageraufwand bedeuten.
Die Dosierpumpe musste vor allen Dingen folgenden Erfordernissen gerecht werden: Die Funktionssicherung und die Präzision sollten Ausmaße erreichen, die vorher nicht umsetzbar waren. Des Weiteren sollte der universelle Einsatz verschiedener Dosiermedien mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften, wie deren Ausgasung oder Viskosität, vermehrt möglich gemacht werden. Da komplexe prozessspezifische Anpassungen einen hohen Bedienaufwand erfordern, war eine weitere Anforderung, den Bedienkomfort für den Anwender erheblich zu steigern. Eine zuverlässige Kontrolle des Dosierprozesses und eine analoge beziehungsweise digitale Kommunikationsfähigkeit sollte ebenfalls problemlos und einfach möglich sein. Und das alles unter ökonomischen Gesichtspunkten – es sollte trotz aller Technik und Hightech für den Kunden finanziell attraktiv sein.
Technische Lösung
Noch vor kurzem wurden Dosierpumpen mit kleiner Leistung überwiegend mit Magnetantrieb oder Synchronmotor angetrieben. Die Einstellung der Dosierleistung erfolgte manuell durch die Veränderung der Hublänge. Die mechanische Hubverstellung führte bei kleinen Dosierleistungen oder bei der Dosierung von ausgasenden Medien oft zu Funktionsstörungen durch Ansaugprobleme oder Kavitationen. Die Elektronik übernahm die Einstellung der Hub- und Pausensteuerung mit symmetrischen Saug- und Hubphasen. Mischungslücken waren hier die Folgen.
Alldos Eichler hat hier den bisherigen Antrieb durch einen neuartigen Schrittmotor ersetzt. Die Einstellung der Dosierleistung erfolgt hier präzise durch die Regelung der Hubgeschwindigkeit. Diese fortschrittliche Technologie durch die Fusion eines hochdynamischen Schrittmotors mit einem leistungsfähigen Mikrocontroller ermöglicht jetzt Drehzahlprofile mit innovativen Anwendervorteilen.
Die Einstellung des Dosierstroms erfolgt bei gleichbleibend kurzem Saughub digital mit vollem Hubvolumen. Die Druckhubdauer wird entsprechend der eingegebenen Dosiermenge/h angepasst. Aufgrund des gleichbleibenden Ansaugvolumens wird das Ansaugverhalten der Dosierpumpe optimiert. Eine ausgeglichene – quasi kontinuierliche – Dosierung besonders im unteren Leistungsbereich wird somit sichergestellt ebenso wie eine hohe Dosiergenauigkeit im gesamten Einstellbereich.
Pumpe in Aktion
Durch die Fusion flexibler Schrittmotortechnik mit leistungsfähiger Mikroelektronik eröffnet die Dosierpumpen-Generation TrueDos dem Anwender neue Dimensionen im Bedien- und Steuerungskomfort. Die Eingabe der erforderlichen Dosierleistung in l/h erfolgt nun durch eine einmalige Kalibrierung für den gesamten Leistungsbereich. Die Kontaktsignalsteuerung mit PID-geregelter Dosierung stellt durch die Eingabe in ml/Kontakt eine gleichmäßige Dosierung sicher. Die flexible Gewichtung von 0(4)…20-mA-Signalen wird durch die Analogsteuerung erreicht. Die Slow-Mode-Funktion ist besonders bei viskosen Medien von großer Bedeutung. Bei Bedarf kann ein langsamer Saughub eingestellt werden. Die Hubfrequenz kann hier von 180 Hübe/min für viskose Medien auf 120 Hübe/min gesenkt werden.
Bei der Chargendosierung ist die Eingabe der Dosierleistung variabel. Möglich ist entweder Liter oder Milliliter pro Charge. Anhand der Eingabedaten wie Chargenbeginn, Chargendauer und Dosiermenge regelt die Timerfunktion der TrueDosD die erforderliche Dosiergeschwindigkeit. Die Leistungsdaten der Dosierpumpe gehen von 0,024 bis 2,4 l/h bei 10 bar bis 0,2 bis 20 l/h bei 2,9 bar.
Der Gesamt-Betriebsstundenzähler sowie der Gesamt-Dosiermengenzähler der Dosierpumpe stellen aus ökonomisch wirtschaftlicher Sicht ebenfalls eine Erleichterung dar. Vor unbeabsichtigtem Verstellen oder einem nichtautorisierten Zugriff schützt die Codierfunktion. So ist sichergestellt, dass nur befugtes Personal die TrueDosD bedienen kann. Nicht verarbeitete Kontaktsignale werden mittels der Memory-Funktion gespeichert. So ist die Pumpe in der Lage, diese zu einem späteren Zeitpunkt präzise umzusetzen. Analoge und digitale Schnittstellen sowie Profibus erlauben jederzeit und ohne großen Aufwand weitergehende Anschlüsse.
Drei Funktionen in einer Pumpe
Wo vorher zur permanenten Kontrolle drei Geräte – eine Dosierpumpe, ein Durchflussmesser sowie ein Sollwertregler – nötig waren, um bei entsprechenden Applikationen eine sollwert-geregelte Dosierung durchzuführen, genügt jetzt nur noch ein Gerät: die TrueDosM, eine Weiterentwicklung der TrueDosD. Die Dosierpumpe für Dosierleistungen bis zu 6 l/h erfüllt nun die Präzisions- und Genauigkeitsanforderungen. Die zuverlässige Dosierung stellt die Dosiereinheit mit Vorförderung und integrierter Messung sicher.
Die TrueDosM ist mit einer Vorförderkammer und einem Dosierkopf ausgestattet. Synchron befördert die Dosierpumpe hochvolumig in die Vorkammer und von dieser über ein integriertes Messrohr in den Dosierkopf. Die volumetrische Messung des Durchflusses erfolgt in kurzen Perioden über einen präzisen Ultraschallsensor und ein am Messkopf angebrachtes Magnetventil. Der vorher eingegebene Sollwert wird permanent mit dem Istwert verglichen und bei eventuellen Abweichungen sofort und ohne Zeitverzögerung korrigiert. Die Systemgenauigkeit beträgt hier ± 1%. Die Leistungsdaten der TrueDosM gehen von 0,024 bis 2,4 l/h bei 10 bar bis 6 l/h bei ebenfalls 10 bar.
Das Vorförderkammerprinzip hat noch weitere Anwendervorteile, die insbesondere bei der Dosierung von Kleinstmengen oder ausgasenden Medien wichtig sind: Ansaugprobleme bei der Förderung und Dosierung von Kleinstmengen gehören der Vergangenheit an, da in der Vorkammer großvolumig gefördert wird und der Überschuss durch einen Bypass wieder in den Ausgangsbehälter des Mediums zurückgeführt wird. Ausgasende Medien werden bereits in der Vorkammer entgast und können so keine Dosierfehler mehr verursachen. Selbst der Medien-Behälterwechsel kann ohne Unterbrechung des Dosiervorganges vorgenommen werden, da in der Vorkammer immer genügend Dosiermedium vorhanden ist.
Diese Dosierpumpe ist für den Einsatz bei Applikationen prädestiniert, bei denen die Mengen- und Durchflussüberwachung des Dosierprozesses permanent erfolgen muss.
Aufgrund der Stromsteuerung über eine 4…20-mA-Schnittstelle ist die Einbindung der Pumpe in analoge Regelkreise möglich. Der Einsatz in geregelten Anlagen und die Einbindung in digitale Regelkreise ist über die Steuerung über Profi-Bus problemlos. Über diesen werden auch etwaige Fehlzustände gemeldet.
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