Vakuum nach Maß

Die Vakuumanwendungen im chemischen und pharmazeutischen Labor sind vielfältig. Vakuumpumpen kommen unter anderem beim Absaugen, Filtrieren, Eindampfen und Trocknen zum Einsatz. Der Trend bei den Systemen geht zunehmend in Richtung Energieeffizienz, Umwelt- und Bedienerfreundlichkeit sowie zu kompakten Systemen, die individuell und flexibel an die Prozessanforderungen angepasst und in vorhandene Arbeitsabläufe integriert werden können und keiner ständigen Beaufsichtigung durch das Laborpersonal bedürfen.

Chemie-Pumpstände auf Basis von Membranpumpen bieten durch ihre Bauweise bereits ein hohes Maß an ökonomischen und ökologischen Vorteilen. Zum einen erzeugt die öl- und wasserfreie Chemie-Membranpumpe weder Abwasser noch kontaminiertes Altöl, zum anderen hat das komplette System – je nach Ausbauart – die Komponenten zur Lösemittelrückgewinnung und Vakuumregelung bereits integriert. Die Effizienz eines Chemie-Pumpstandes ist abhängig von der Leistungsfähigkeit der Pumpe, dem Saugvermögen und Endvakuum (auch mit Gasballast), sowie von der Qualität und dem Zusammenspiel der einzelnen Komponenten.

Die zur Achema 2009 neu aufgelegten Pumpstandserien (500, 600 und 3000) von Vacuubrand wurden in vielen Details verbessert. Die sehr gute Chemieresistenz und Kondensatverträglichkeit bei ausgesprochen langer Membranlebensdauer beruht unter anderem auf der speziellen PTFE-Sandwichmembran sowie dem Stabilitätskern im Kopfdeckel und der Spannscheibe. Alle medienberührten Teile in der Pumpe bestehen aus dickwandigen, chemisch hochresistenten Fluorkunststoffen. Der Hersteller hat ganz bewusst auf Kunststoffe wie PPS oder PEEK im Herzstück der Pumpe verzichtet. Das gute Endvakuum, selbst bei geöffnetem Gasballastventil, bietet größtmögliche Flexibilität auch für kondensierende Medien. Zudem lassen sich dadurch gängige, hochsiedende Lösemittel mit kurzen Prozesszeiten bei niedrigen Temperaturen, beispiselsweise DMF, optimal verdampfen.

Der leise und vibrationsarme Betrieb der Pumpen beruht auf einem patentierten Antriebssystem mit fliegendem Motor. Auch die Wartung gestaltet sich durch die patentierte Zylinderverschaltung mit separat abnehmbaren Ventilinseln für den getrennten Membran- und Ventilwechsel sehr einfach.

Bei NT-Chemiepumpständen mit konstant laufender Pumpendrehzahl (Serie 500 und 600) erfolgt die elektronische Vakuumregelung als klassische Zweipunktregelung durch Öffnen und Schließen eines Ventils. Die erweiterte Variante dieser Chemiepumpstände mit zwei Vakuumanschlüssen – je nach Ausbauart manuell oder elektronisch geregelt – ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb von zwei unabhängigen Vakuumprozessen. Die oft problematische wechselseitige Beeinflussung wird durch Rückschlagventile wirksam reduziert. Der Parallelbetrieb von Vakuumprozessen mit nur einem Pumpstand verringert neben den Investitionskosten natürlich auch den Energiebedarf und die Aufwendungen für den laufenden Betrieb.

Eine Drehzahlregelung der Pumpe für Einzelplatzlösungen steigert die Energieeffizienz des gesamten Systems deutlich. Mit den NT-Vario-Membranpumpen bzw. den Pumpständen der 3000er-Serie, lässt sich die Motordrehzahl variabel an den Bedarf anpassen. Die Vorteile sind:

Vor allem bei der Qualitätskontrolle hat die automatisierte Vakuumregelung einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz des Vakuumprozesses. Wiederkehrende Prozesse können schnell und genau reproduzierbar durchgeführt werden, die Arbeitskosten pro Vakuumprozess werden gesenkt und durch die verkürzten Prozesszeiten können Abweichungen der Produktqualität sofort erkannt und korrigiert werden. Ob eine automatisierte Vakuumregelung letztendlich zur Verbesserung der Effizienz beiträgt, hängt stets von der Qualität des Vakuumreglers und seinem Automatisierungsgrad ab. Bei einfachen Reglern können Probleme mit dem Unterschießen des Vakuums oder schwingenden Regelkreisen auftreten, was zum Aufschäumen und Überkochen des Lösemittels führen kann. Darüber hinaus arbeiten nur die wenigsten Vakuumregler wirklich automatisch.

Die Kombination eines Vario-Pumpstandes mit dem Vakuumcontroller CVC 3000 (Serie 3000) ermöglicht den vollautomatischen Prozessablauf mit präziser Siedepunktfindung (ohne Hysterese) und punktgenauer Nachführung des Vakuums. Die Verdampfung erfolgt stets im optimalen Gleichgewicht und reduziert die Prozesszeiten um bis zu 30 %. Insgesamt führt der Vario-Betrieb zu einer deutlichen Effizienzverbesserung bezüglich der Kosten für Arbeitszeit und Energie sowie der Durchlaufzeit von Vakuumprozessen.

Diese Automatikfunktion ist auch für Rotations- oder Parallelverdampfer interessant. Spezielle Regelalgorithmen reduzieren das Risiko des Aufschäumens oder Siedeverzugs, selbst bei komplexen Lösemittelgemischen. Der Controller ist leicht und intuitiv zu bedienen und ermöglicht die Auswahl von verschiedensten Automatikfunktionen, verfügt aber – wenn nötig – auch über individuelle Einstell- und Anpassungsoptionen. Das Menü ist mittlerweile in 14 Sprachen konfigurierbar. Alle medienberührten Materialien sind chemiebeständig. Ein integrierter, kapazitiver keramischer Vakuumsensor und ein zusätzliches Belüftungsventil mit Inertgasanschluss im Druckaufnehmer ermöglichen die exakte Messung der laufenden Prozesse ebenso wie die Belüftung mit verschiedenen Medien.

Für automatisierte und reproduzierbare Prozessabläufe stehen zehn freie Programmplätze zur Verfügung, jedes Programm bietet zehn Zeit- und Druckschritte mit zusätzlichen Steuerfunktionen entlang einer Rampe oder als Sprung auf diesen Wert. Alle Parameter sind im laufenden Betrieb veränderbar und werden sofort übernommen. Der CVC 3000 ist selbstkonfigurierend mit automatischer Erkennung aller extern angeschlossenen Komponenten wie Ventilen, Sensoren, I/O-Modulen oder NT-Vario-Pumpen. Die Kommunikation erfolgt über die Bussteuerung Vacuu-Bus. Eine bidirektionale RS 232-Schnittstelle mit vollem Befehlsumfang dient der Anbindung an andere Industriebus-Systeme oder dem Auslesen und Erfassen der Messwerte.

Online-Info www.cav.de/1109406