Chemie-Membranvakuumpumpen eignen sich auch für Prozessanwendungen im Technikum oder Kilo-Labor und haben dort häufig sogar deutliche Vorteile gegenüber den konventionellen Prozessvakuumerzeugern, sowohl technisch wie auch wirtschaftlich. Sie weisen eine sehr gute chemische Beständigkeit auf und sind leistungsstark bei gleichzeitig niedrigen Betriebskosten. Drehzahlvariable Systeme lassen sich zudem leicht über PC oder eine SPS in eine Prozesssteuerung integrieren.
Dr. Jürgen Dirscherl
Beim Einsatz von Prozessvakuumanlagen zeichnen sich vor allem zwei Trends ab. Zum einen werden die verarbeiteten Mengen kleiner, zumindest in den Vorstufen zur echten Großproduktion. Damit reduziert sich tendenziell auch die Anlagengröße. Zum zweiten wird die Prozesssteuerung immer intelligenter. Dies betrifft natürlich auch die Prozessvakuumsteuerung. In diesem Umfeld ist zu verstehen, dass auch in der Prozess- und Anlagenwelt die im Labor bereits weitverbreiteten Chemie-Membranvakuumpumpen einen immer größeren Stellenwert einnehmen. Diese Pumpen gibt es inzwischen auch in Größen bis etwa 10 m3/h Saugvermögen und 1 mbar Endvakuum. Auch wenn dies für viele Prozesse (noch) am unteren verwendbaren Leistungsbereich ist, sind ihre Vorteile gegenüber üblichen Prozessvakuumerzeugern wie Wasserringpumpen oder großen Trockenläufern wie Schrauben- oder Klauenpumpen überzeugend:
- kein kontaminiertes Abwasser (i.V. zu Wasserringpumpen)
- geringere Anschaffungskosten und Betriebskosten (Energie, Wasser)
- geringerer Wartungsaufwand
- deutlich chemiefester, da im Inneren vollständig aus Fluorkunststoffen aufgebaut.
- einfache Lösemittelrückgewinnung durch auspuffseitige Kondensation möglich.
- hochpräzise Vakuumsteuerung, sehr gute Energieeffizienz und nochmals niedrigerer Wartungsaufwand bei drehzahlgeregelten Systemen
Gerade bei Berücksichtigung der Lebensdauerkosten sind Chemie-Membranpumpen kaum zu schlagen. Um ihre Vorteile breiter nutzen zu können, hat die Firma Vacuubrand ihr Programm um drehzahlgeregelte Versionen mit dem Vakuumcontroller CVC 3000 ergänzt und diese Vario-Pumpen noch leistungsfähiger gemacht.
Innere Werte
Die Baureihe der Vario-Membranpumpen ist im Innenbereich vollständig aus Fluorkunststoffen aufgebaut. Der Schöpfraum ist vom Antriebsraum hermetisch durch eine PTFE-Sandwich-Membran getrennt. Alle inneren medienberührten Teile sind aus Fluorkunststoffen oder aus hochchemikalienbeständigen Elastomeren wie FFKM aufgebaut.
Neben den drehzahlgeregelten Versionen – die sich in eine Prozesssteuerung voll integrieren lassen – sind diese Pumpen auch mit herkömmlichen Antrieben mit fester Drehzahl erhältlich. Ein Beispiel ist die Ausführung MV 10C. Die Pumpstandausführung PC 8 ist mit einem Emissionskondensator ausgestattet.
Schnittstellen zum Prozess
Die drehzahlgeregelten Vario-Pumpen werden vom Vakuumcontroller CVC 3000 prozessgerecht gesteuert. Die kontinuierliche Vakuumregelung bietet eine wesentlich höhere Regelpräzision, die auch eine vollautomatische Siededruckerkennung und -nachführung erlaubt. Die kontinuierliche Regelung erhöht die Verdampfungseffizienz und der Prozess läuft schneller. Die variable – und damit bedarfsgerechte – Pumpendrehzahl reduziert die Geräusch- und Vibrationsentwicklung deutlich und verlängert die Standzeit der Membranen und Ventile, bis hin zu vielen Jahren Dauerbetrieb.
Der Vakuumcontroller CVC 3000 ist ergonomisch, bedienungsfreundlich und funktionell. Sein großflächiges Grafik-Display mit hoher Auflösung vermittelt dem Anwender übersichtlich und leicht verständlich alle Informationen, die er für seine Anwendung gerade benötigt. Während des Prozessablaufs wird das aktuelle Vakuum sowohl digital mit 0,1 mbar Auflösung als auch analog zur leichteren Trenderkennung dargestellt. Zugleich werden wichtige Statusinformationen sowie das Sollvakuum angezeigt. Alternativ kann auch eine Darstellung des Druck-Zeitverlaufs als Grafik ausgewählt werden.
Der Vakuumcontroller CVC 3000 verfügt über einen integrierten Vakuumsensor aus Aluminiumoxidkeramik. Dieser Druckaufnehmer bietet eine hohe Messgenauigkeit unabhängig von der Gasart und hohe Temperaturstabilität. Alle medienberührten Materialien weisen hervorragende Beständigkeit auf. Im Druckaufnehmer ist ein Belüftungsventil mit Inertgasanschluss integriert, falls nicht mit Luft belüftet werden soll. Der Controller kann sowohl Saugleitungsventile, Kühlwasserventile, externe Belüftungsventile als auch Vacuubrand-Vario-Pumpen ansteuern und externe Sensoren auslesen. Die Kommunikation mit diesen Komponenten erfolgt durch den digitalen Vacuu-Bus. Dieses Bussystem bietet eine fast unbegrenzte Flexibilität und arbeitet selbstkonfigurierend, ein echter Pluspunkt für die Installations- und Bedienungsfreundlichkeit. Natürlich ist der CVC 3000 auch von einem PC oder von einer SPS über eine RS 232C-Schnittstelle ansteuerbar. Die Schnittstelle arbeitet bidirektional und bietet den gesamten Funktionsumfang. Damit ist eine vollständige Integration in eine vorhandene Prozesssteuerung einschließlich einer Onlineüberwachung der Prozessvakuumwerte leicht realisierbar. Eine Aufzeichnung der Drehzahl erlaubt sogar eine automatische Wartungsüberwachung und -anzeige in einer externen Steuerung. Der Controller bietet alle für Prozesssteuerungen erforderlichen Funktionen, von einer präzisen, punktgenauen Vakuumregelung auf einen vorgegebenen Sollvakuumwert, über Abpumpen mit einstellbarem Saugvermögen (von 1 bis 100%) bis hin zu vollautomatischen Eindampfungen mit selbstständiger Siededruckerkennung und -nachführung. Der jeweils zuletzt durchgeführte Prozessablauf wird automatisch protokolliert und kann in einem Programmspeicher dauerhaft abgelegt sowie nachträglich editiert oder exportiert werden. Der Vakuumcontroller bietet dazu zehn Programmplätze, die einzeln aufgerufen, editiert und gespeichert werden können. In den Programmen sind jeweils bis zu zehn Zeit/Vakuumwertepaare speicherbar, und dazu alle benötigten Steuerungsfunktionen wie Belüftung etc. aufrufbar. Typische Anwendungen für diese Funktionalität liegen in der Pharmazie, die exakt reproduzierbare Prozessabläufe erfordert, oder in der allgemeinen Prozesstechnik, beispielsweise beim Entgasen eines Lösemittelgemisches bei abgesenktem Druck, bevor die eigentliche – ggfs vollautomatische – Eindampfung durchgeführt wird.
Kombinationen
Die Kombination des CVC 3000 mit den Chemie-Membranpumpen mit drehzahlvariablem Antrieb führt zu sehr leistungsfähigen Komplettsystemen. Das Bild zeigt als Beispiel den PC 3012 Vario, mit Vakuumcontroller CVC 3000, achtzylindriger Chemie-Membranpumpe, Emissionskondensator zur Lösemittelrückgewinnung und Ansaugabscheider. Ein typisches Anwendungsbeispiel für diesen Pumpstand ist ein Technikum oder ein Kilo-Labor. Die dort zu verarbeitenden Lösemittelmengen sind mit solchen Systemen gut zu beherrschen. Eine breite Auswahl an Kombinationen der Pumpen für die Prozesstechnik mit geeignetem Zubehör bzw. Antriebsvarianten erlaubt die Auswahl der richtigen Pumpe für jede Anwendung. Die Tabelle gibt einen Überblick über die verschiedenen Ausstattungsvarianten. Für Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen oder zum Abpumpen von entzündlichen Gemischen stehen auch Chemie-Membranpumpen mit Atex-Zulassung für den Einsatz bis in Zone 1 bereit. Neben kleineren Ausführungen bietet Vacuubrand auch die besonders leistungsstarke MV 10C EX an, die ein Saugvermögen von 10 m3/h und ein Endvakuum von 2 mbar erreicht.
cav 448
Vakuumcontroller CVC 3000
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