Verträgliche Familie

Dr. Jürgen Dirscherl, Dr. Frank Gitmans

In der chemischen und pharmazeutischen Verfahrenstechnik werden heute, zumindest für kleinere Prozessanlagen, zur Vakuumerzeugung meist Membranpumpen eingesetzt. Die Anforderungen an die Pumpen selbst sind trotz der Unterschiedlichkeit der Prozesse recht ähnlich: Hohe und möglichst universelle Chemikalienbeständigkeit der Pumpeinheit, gutes Endvakuum, auch mit geöffnetem Gasballast, hohe Kondensatverträglichkeit und ein leiser Lauf stehen bei den Anwendern ganz oben auf der Wunschliste. Vacuubrand hat jetzt ihre Chemiemembranpumpen vollständig überarbeitet. Herausgekommen sind die Vakuumpumpen der NT-Familie, die bezüglich Leistungsfähigkeit, Laufruhe, Wartungsfreundlichkeit und nicht zuletzt beim Design überzeugen. Gleichzeitig erreichen die Pumpen die hohe Standfestigkeit und Zuverlässigkeit der Vorgängermodelle. Beispielhaft sei hier die Pumpe MD 4C NT vorgestellt. Sie erreicht ein Saugvermögen von 3,4 m3/h und als Endvakuum 1,5 mbar. Gerade beim Pumpen kondensierbarer Medien sollte Gasballast zugegeben werden. Häufig kommt es dann aber zu einem deutlichen Abfall des erreichbaren Endvakuums der Pumpe. Nicht so bei den NT-Pumpen: So erreicht die MD 4C NT selbst mit geöffnetem Gasballastventil ein sehr gutes Endvakuum von 3 mbar. Nur so lassen sich gängige hochsiedende Lösemittel wie z. B. DMF auch bei niedrigen Temperaturen mit kurzen Prozesszeiten optimal verdampfen. Gleichzeitig ist die Pumpe – auch Dank des patentierten Antriebssystems – außerordentlich laufruhig und zuverlässig.

Das Herzstück der Pumpe ist die patentierte Verschaltung der Zylinderköpfe mit Ventilinseln. Vom Vorgänger übernommen wurde dabei das Konzept eines Stabilitätskerns in den mechanisch stark beanspruchten Teilen. Alle medienberührten Teile bestehen aus chemisch hochresistenten Fluorkunststoffen, die, falls erforderlich, zur Verbesserung der Stabilität mit speziell ausgelegten Carbonfasern verstärkt sind. Die in den NT-Pumpen integrierte Verschaltung der einzelnen Pumpstufen erhöht die Kondensatverträglichkeit durch die homogene Temperaturverteilung. Gleichzeitig verbessert dieser Aufbau die Leckrate um zwei Größenordnungen. Ein Pluspunkt für den Service ist der getrennte Aufbau von Ventilen und Membranen: Damit lassen sich beide separat reinigen und auch unabhängig voneinander austauschen. Die glattwandige äußere Oberfläche der Pumpe erleichtert die Reinigung.

Vacuubrand hat die komplette Familie der Chemiepumpen erneuert: so gibt es auch die bekannten Baureihen der MZ 2C oder der ME 8C in der verbesserten Technologie. Sei es nun Filtration oder Verdampfung am Rotationsverdampfer – die unterschiedlichen Anforderungen bzgl. Endvakuum und Saugvermögen werden von den verschiedenen Pumpen abgedeckt.

Die populärste Pumpe im Chemielabor war schon immer die MZ 2C: Mit einem Saugvermögen von 2 m3/h und einem nochmals verbesserten Endvakuum von 7 mbar, bei geöffnetem Gasballast von 12 mbar, überzeugt auch der Nachfolger des Bestsellers.

Wurde in der Vergangenheit zumeist die nackte Pumpe eingesetzt, werden heute Komplettsysteme verwendet, zu denen reichhaltiges Zubehör gehört. Der Einlassabscheider (AK) schützt die Pumpe beispielsweise vor angesaugten Flüssigkeitströpfchen und Partikeln. Der Emissionskondensator (EK) ist heute teilweise schon Vorschrift, denn damit werden effektiv die Lösemitteldämpfe auf der Auspuffseite der Pumpe aufgefangen. Nicht nur die Geruchsbelästigung wird so vermieden, der EK dient insbesondere dem Schutz der Gesundheit der Anwender. Nicht zuletzt sollen Lösemittel weder in die Atmosphäre geblasen noch wie früher bei den Wasserstrahlpumpen ins Abwasser geleitet, sondern entsorgt oder besser noch wieder verwendet werden.

Das vielleicht wichtigste Zubehör ist aber die zur Anwendung passende Vakuumregelung. Eine leistungsfähige Pumpe am Rotationsverdampfer ohne jegliche Regelung führt oft zu Überschäumen und somit zum (teilweisen) Absaugen der Probe aus dem Kolben.

Die einfachste, aber ungenaueste und mühsamste Möglichkeit ist die manuelle Vakuumeinstellung mithilfe eines Durchflussregelventils, wie beispielsweise im PC 201 NT realisiert. Ein integriertes Manometer erlaubt zumindest eine grobe Ablesung des Vakuums.

Deutlich besser sind natürlich Chemiepumpstände mit elektronischem Vakuumregler wie dem CVC 3000. Er ist chemikalienresistent, auf 1 mbar genau, automatisch, mehrsprachig und so einfach zu bedienen, dass der Anwender nach drei Minuten Einweisung damit arbeiten kann. Darüber hinaus ist er erweiterbar, programmierbar, selbstkonfigurierend usw. Der Controller verfügt über einen kapazitiven Vakuumsensor aus Aluminiumoxidkeramik. Dieser Druckaufnehmer bietet eine hohe Messgenauigkeit unabhängig von der Gasart und dazu eine gute Temperaturstabilität. Alle medienberührten Materialien weisen sehr gute chemische Beständigkeit auf. Im Druckaufnehmer ist ein Belüftungsventil mit Inertgasanschluss integriert. Der Controller ersetzt gleich mehrere Vorgänger und kann universell Saugleitungsventile, Kühlwasserventile, externe Belüftungsventile wie auch Vacuubrand-Vario-NT-Pumpen ansteuern und externe Sensoren (für Vakuum oder Füllstand in den Auffangkolben) auslesen.

Unter Verwendung des CVC 3000 lassen sich zwei verschiedene Pumpsysteme aufbauen: Die einfachste elektronische Vakuumregelung erfolgt durch Ein/Ausschalten der Vakuumpumpe oder Öffnen/Schließen eines Vakuumventils. Der Vorteil der bekannten Zweipunktregelung mit Ventil ist, dass an einer Pumpe mehrere Anwendungen unabhängig voneinander betrieben werden können. Tabelle 1 zeigt die komplette Familie der Chemiepumpstände mit Zweipunktregelung. Daneben gibt es noch optimierte Modelle für lokale Vakuumnetzwerke (PC 500 LAN und PC 600 LAN).

Der Pumpstand PC 611 NT beispielsweise verfügt über die leistungsfähige Vakuumpumpe MD 4C NT, einen elektronisch geregelten Vakuumanschluss mit Vakuumcontroller CVC 3000 für Anwendungen am Rotationsverdampfer sowie einen zusätzlichen manuell geregelten Vakuumanschluss für weniger anspruchsvolle Anwendungen wie Filtrationen, Trockenöfen, Vakuumkonzentratoren oder Geltrockner. Die beiden Einlässe sind durch Rückschlagventile getrennt.

Für anspruchsvolle Anwendungen wie Eindampfungen, beispielsweise mit einem Rotations- oder Parallelverdampfer, empfiehlt sich eine stufenlose Vakuumregelung mithilfe einer drehzahlvariablen Pumpe. Dies führt zu einer deutlich präziseren Vakuumregelung und erlaubt die Verwendung einer Automatik zur Eindampfung. Diese Eindampfung auf Knopfdruck kommt ohne jede Parametereingabe oder Lösemittelbibliothek aus. Sie bietet gerade bei Lösemittelgemischen oder bei durch Verdunstungsabkühlung driftenden Temperaturen im Verdampferkolben außerordentliche Vorteile.

Der Vakuumcontroller CVC 3000 detektiert – in Verbindung mit NT-Vario-Pumpen – selbstständig den Siededruck und folgt diesem ohne jeden Benutzereingriff. Während des Prozesses optimiert er kontinuierlich die Verdampfungsrate und Kühlerausnutzung. Durch spezielle Algorithmen wird so das Risiko des Überschäumens des Lösemittels und der Überlastung des Kühlers minimiert. Vacuubrand bietet neben dem kleineren Pumpstand PC 3001 Vario auch drei größere Pumpstände auf der Basis der NT-Vakuumpumpen und zwei Modelle mit großem Saugvermögen an (Tabelle 2). Alle diese Modelle bieten neben vielen anderen Prozesssteuerungsmöglichkeiten auch die oben beschriebene Eindampfungsautomatik.

Halle B1, Stand 481

cav 404

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