Präzise Dosieren mit Membrandosierpumpen

Membrandosierpumpen Präzise Dosieren mit Membrandosierpumpen

29.06.2009Autor / Redakteur: Ilka Ottleben* / Dr. Ilka Ottleben

Wenn es um das präzise Dosieren unterschiedlicher Medien in Labor und Prozess geht, sind Membrandosierpumpen oft unentbehrliche Hilfsmittel. Mit der Fortentwicklung der Geräte erschließen sich dabei immer neue Anwendungsfelder, wie HPLC oder die Laborautomatisierung.

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Gerade in der Forschung und Entwicklung gehören Dosiervorgänge wertvoller Substanzen zum Laboralltag. Die „Kochvorschriften“ verlangen exakte Mischungen unterschiedlichster Stoffkomponenten. Unentbehrliche „Küchenhilfen“ sind hier die Flüssigkeits-Dosierpumpen, die sich dank ihrer hohen Genauigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit ein breites Anwendungsfeld erschlossen haben.

Dosierpumpen können allgemein als Verdrängerpumpen bezeichnet werden, die unabhängig von den Druckverhältnissen am Eingang und Ausgang der Dosierpumpe festgelegte Volumina pro Hub und Zeiteinheit liefern. Während des Pumpvorgangs wird ein definiertes Flüssigkeitsvolumen beim Rückhub des Verdrängers eingesaugt und beim Druckhub in die Dosierleitung gedrückt. Durch Einstellen des Hubvolumens und der Dosierhübe pro Zeiteinheit lässt sich die Förderleistung verändern und eine gleichbleibend genaue und auch bei unterschiedlichen Gegendrücken konstante Dosierung erreichen. Das Typenspektrum der Dosierpumpen wird meist nach den unterschiedlichen Technologien, die zur Förderung des Dosiermediums zum Einsatz kommen, unterschieden. Bei Membrandosierpumpen ist das zu fördernde Medium durch eine Membran vom Antrieb getrennt. Je nach Pumpenantrieb werden mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder magnetisch ausgelenkte Membranpumpen unterschieden. Aufgrund hoher Frequenzen ermöglichen sie i.d.R. eine nahezu pulsationsfreie, kontinuierliche Förderung der entsprechenden Medien. Weiteres wesentliches Merkmal von Membrandosierpumpen ist ihre außerordentlich hohe Dosiergenauigkeit, was sie für Laboranwendungen besonders interessant macht.

Medienberührte Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen

Neben ihrer hohen Dosiergenauigkeit ist auch die Leckagefreiheit von Membrandosierpumpen für viele Anwendungen entscheidend, insbesondere dann, wenn Produktreinheit oder Sterilität unabdingbar sind oder aggressive und toxische Medien gefördert werden müssen. Die Eignung der Pumpen für diverse Medien und Anwendungen wird weiterhin durch ihre Bauart unterstützt, die es den Herstellern gestattet, eine breite Werkstoffpalette für die Fertigung der einzelnen Bauteile zu verwenden. Typischerweise werden medienberührte Bauteile wie Dosierköpfe, Membranen oder Ventile optional aus Werkstoffen wie Edelstahl, PVDF, PVC, PP, PTFE, Keramik oder Kunststoff angeboten. Häufig werden standardmäßig oder auf Kundenwunsch auch „exotische“ Werkstoffe wie Hastelloy oder Titan verarbeitet. Je nach Bauart und Förderung lassen sich mit Membrandosierpumpen auch ausgasende oder scherempfindliche Medien dosieren.

Die maximal mögliche Viskosität des Mediums, das von der Pumpe gefördert werden kann, ist ein weiterer wichtiger Parameter, den es bei der Auswahl der Pumpe zu beachten gilt. Prominent Dosiertechnik beispielsweise bietet für das Membran-pumpen-Modell delta HV-Dosierköpfe speziell für höherviskose Medien an.

Zusatzfunktionen für Prozesssicherheit und Bedienerfreundlichkeit

Funktionen wie eine automatische Dosierkopfentlüftung, automatische Kali-brierfunktionen, Chargendosierung oder die Möglichkeit der externen Dosierüberwachung erleichtern die Arbeit und sorgen für eine hohe Prozesssicherheit der Systeme. In den Membrandosierpumpen von Wallace & Tiernan Siemens Water Technologies beispielsweise erhöht eine Leermeldungsfunktion mit Niveauvorwarnung die Betriebssicherheit. Process-Timer für zeit- und ereignisabhängige Dosieraufgaben wie in der Prominent delta Pumpe angeboten, machen den Ablauf anwenderfreundlich und sicher.

Für die Integration in einen vollautomatischen Arbeitsprozess ist entscheidend, dass Dosierpumpen über entsprechende Schnittstellen zur Verarbeitung vorhandener Steuersignale verfügen. Durch den Einsatz moderner Mikroprozessortechnik ist es auch ohne zusätzliche Signalverarbeitungs- bzw. Signaltransformationsgeräte möglich, alle Standardsignale wie Kontakt- und Analogsignale direkt für die Pumpensteuerung zu nutzen, heißt es dazu vom Pumpenhersteller Prominent Dosiertechnik. Neben multifunktionalen Ansteuerungsmöglichkeiten biete diese Technologie auch eine erhöhte Betriebssicherheit.

Speziell für kleinste bis mittlere Flüssigkeits- und Gasmengen

Durch einen hohen Regelbereich lassen sich Membrandosierpumpen meist flexibel einsetzen. Speziell für die kontinuierliche und präzise Dosierung kleinster bis mittlerer Mengen agressiver, anorganischer oder biologischer Medien sind die vorgestellten Membrandosierpumpen Typ 7604 und Typ 7616 von Bürkert entwickelt worden. Diese Pumpen eignen sich beispielsweise auch für die Probenvorbereitung in der HPLC. Mit dem Typ 7616 ist aufgrund des symmetrischen Aufbaus außerdem eine bidirektionale Förderung möglich. Dank ihrer hohen Reproduzierbarkeit eignet sich diese Pumpe besonders für die Dosierung kleinster Flüssigkeits- und Gasmengen in der Analytik. Auch als Ersatz für Spritzpumpen (Syringe) bei der Pipettierung kommt sie zum Einsatz.

Umweltfreundlicher und energieeffizienter Betrieb

Nicht zuletzt erfüllen Membrandosierpumpen wichtige Anforderungen hinsichtlich Umweltschutz und Energieeffizienz. Da sich die Dosierung mithilfe solcher Systeme meist genau an die jeweilige Anwendung anpassen lässt, werden die Komponenten nicht nur besser durchmischt, sondern es lässt sich auf diese Weise auch ein beträchtlicher Teil an Chemikalien einsparen. Der Antrieb insbesondere von Magnetdosierpumpen sorgt dafür, dass nur die zur tatsächlichen Dosierung benötigte Energiemenge dem Magneten zugeführt wird. Es wird jeweils nur die Energiemenge aufgenommen, die für den Pumpvorgang auch tatsächlich benötigt wird. Dadurch kann deutlich Energie eingespart werden.

Hier finden Sie eine Marktübersicht zu Herstellern von Membrandosierpumpen, die eine Entscheidungshilfe bei der Wahl der geeigneten Pumpe bieten soll. Die Unternehmen hatten die Möglichkeit zwei Systeme aus ihrem Portfolio vorzustellen. Die Übersicht wurde anhand von Selbstauskünften erstellt und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

*I. Ottleben, Redaktion LaborPraxis

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