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MARKTÜBERSICHT DOSIERPUMPEN

Präzise und ergonomisch

| Autor/ Redakteur: HANS-JÜRGEN BITTERMANN* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Im Labor oder Technikum werden Proben entnommen, sind exakte Analysen durchzuführen und dafür Medien zu pipettieren, zu dispensieren oder zu titrieren. Präzises Dosieren ist hier gefragt. Ein klassisches Einsatzfeld der Dosiertechnik sind zudem Rezepturaufgaben. LaborPraxis hat sich im Markt umgesehen und stellt nteressante Entwicklungen vor.

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Abb.1: Programmierbare Schlauchpumpen führen komplexe Förder- und Dosierabläufe selbständig aus.
Abb.1: Programmierbare Schlauchpumpen führen komplexe Förder- und Dosierabläufe selbständig aus.
( Archiv: Vogel Business Media )

Im Labor oder Technikum werden Proben entnommen, sind exakte Analysen durchzuführen und dafür Medien zu pipettieren, zu dispensieren oder zu titrieren. Präzises Dosieren ist hier gefragt. Ein klassisches Einsatzfeld der Dosiertechnik sind zudem Rezepturaufgaben. LaborPraxis hat sich im Markt umgesehen und stellt nteressante Entwicklungen vor.

Entscheidend ist die Dosis - seit Paracelsus wissen wir um die Bedeutung der präzisen Menge eines Stoffes. ‚Entscheidend ist die Dosis’ gilt im übertragenen Sinne auch für Dosierpumpen, sollen diese doch ein Medium ‚A’ möglichst genau mit einem definierten Volumen und in einer definierten Zeit einem Medium ‚B’ zuführen. Wobei heute die Forderungen nach einer exzellenten Ergonomie (Bedienfreundlichkeit) und einem geringen Wartungsaufwand hinzukommen. Last, but not least sollen sich Dosierpumpen leicht in automatisierte Abläufe einbinden lassen.

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Für die Integration in einen vollautomatischen Arbeitsprozess ist entscheidend, dass Dosierpumpen über entsprechende Schnittstellen zur Verarbeitung vorhandener Steuersignale verfügen. „Erst durch den Einsatz modernster Mikroprozessortechnik ist es ohne zusätzliche Signalverarbeitungs- bzw. Signaltransformationsgeräte möglich, alle Standardsignale wie z.B. Kontakt- und Analogsignale direkt für die Pumpensteuerung zu nutzen,“ hört man dazu aus dem Hause ProMinent. Neben multifunktionalen Ansteuerungsmöglichkeiten biete diese Technologie auch eine erhöhte Betriebssicherheit.

Schlauchpumpen und ...

Die Pumpenhersteller haben sich auf den unterschiedlichen Bedarf der Laboratorien eingestellt und bieten entsprechend viele Lösungen an. Jeder Anwender kann deshalb gewiss sein, am Markt eine für ‚seinen‘ Einsatzfall geeignete Pumpe zu finden. Vielleicht ist es die Schlauchpumpe SR10/30 mit Schrittmotor von Rietschle Thomas? Die für den Kurzzeitbetrieb entwickelte Pumpe sei in einem weiten Bereich regelbar und biete gerade bei niedrigen Drehzahlen einen gleichmäßigen Lauf, so der Hersteller. Die Pumpe arbeitet seit Jahren bereits in vielen Analysegeräten. Um den Anforderungen in diesem Bereich noch besser gerecht zu werden, hat das Unternehmen eine Version mit Schrittmotor entwickelt. Für einen gleichmäßigen Lauf insbesondere bei niedrigen Drehzahlen sorgt ein IC (Integrated Circuit), der bis auf einen Achtel-Schritt auflöst.

Der Förderbereich der sehr kompakten Schlauchpumpe (Abmessungen: 56 x 38 x 40 mm) reicht von 0,25 bis 20 ml/min. Präzise Dosiervorgänge, Nutzung von Dosierzyklen und Versuchsaufbauten mit geregelter Fördermenge gehören zum Laboralltag. Häufig müssen diese Arbeiten unter Zeitdruck und hoher Personalauslastung ausgeführt werden. Die Anforderungen an Reproduzierbarkeit und Protokollierung wachsen. Automation ist die Lösung - aber nur, wenn Investitionen und Projektierungsaufwand in einem gesunden Verhältnis zur Arbeitserleichterung stehen. Die Laborpumpen MCP-Process von Ismatec wurden für solche Aufgaben entwickelt.

Die programmierbaren Schlauchpumpen führen komplexe Förder- und Dosierabläufe selbständig aus. Den Prozess unterstützend schalten sie Ventile, reagieren auf Sensorsignale und kommunizieren mit Benutzern oder übergeordneten Steuerungen - alles ohne PC! Zur Programmierung genügen ein paar Mausklicks im Windows-basierten Editor ProgEdit.

...Membranpumpen dominieren

Bei der Baureihe ‚Stepdos’ von KNF handelt es sich um eine Membran-Dosierpumpe, die als sog. Mikrodosierpumpe den Anforderungen an eine hohe Reproduzierbarkeit (gerade auch bei kleinsten Dosiervolumen) und Flexibilität gerecht werden. Die Pumpen dosieren kleinste Volumenströme von 0,03 bis 30 ml/min bzw. 0,08 bis 80 ml/min (je nach Pumpentyp) im Druckbereich bis 6 bar. Dank des integrierten Schrittmotors saugen die Dosierpumpen das Medium mit maximaler Drehzahl an, stoßen es hingegen entsprechend der eingestellten Dosiermenge langsam und gleichmäßig aus. Hierdurch ergibt sich ein pulsationsarmes und quasikontinuierliches Fliesverhalten; das Fluid wird schonend bewegt.

Die Wirkungsweise des Membrandosierers von Telab (Einsatzschwerpunkte: Förderung/Dosierung aggressiver Säuren und Laugen in Labor, Technikum und Produktion von 0,01 ml/min bis 40 l/h; Kleinstmengendosierung in Medizin, Pharma-, Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie durch Sterilisierungsmöglichkeit) beruht auf dem bekannten Prinzip der Volumenänderung einer Kammer. Das entscheidende konstruktive Merkmal liegt jedoch darin begründet, dass die Ein- und Ausgänge nicht über selbsttätig arbeitende Kugelventile in Abhängigkeit des jeweiligen Druckregimes in der Pumpenkammer geöffnet und geschlossen werden.

Das Öffnen und Schließen der Ein- und Ausgänge erfolgt über Ventilmembrankegel. Diese Kegel sind nach besonderen Konstruktionsprinzipien ausgebildet und weisen keinerlei Dichtungen auf - Verschleiß, Alterung und letztendlich frühzeitige Undichtheiten können also nicht auftreten. Die Pumpenmembran und die Ventilmembrankegel werden über Nocken zwangsgesteuert. Die über die Mechanik der Exzenternocken und Rückstellfedern erzeugten Anpresskräfte auf die Ventile gewährleisten klar definierte Arbeitszustände mit exakt eingestellten Öffnungs- und Schließzeiten.

Erfüllt hohe Reinheitsanforderungen

Bartels Mikrotechnik bietet als technische Neuheit eine Mikropumpe an, die so konzipiert ist, dass sie als Disposable in verschiedensten Applikationen wie auch als Dosiersystem eingesetzt werden kann. Die Pumpen sind prädestiniert für den Fluidtransport in höchst sensiblen Reaktions- oder Analyseapplikationen mit strikten Reinheitsanforderungen. Dank des erstaunlich breiten Förderbereichs (50 nl/min bis 5 ml/min für Flüssigkeiten und 50 µl/min bis 15 ml/min für Gase), einer hohen Partikeltoleranz und chemischen Beständigkeit sind der Mikropumpe kaum Branchengrenzen gesetzt. „Applikationsfelder gibt es jedenfalls genug, wie uns die zahlreichen Anfragen aus dem In- und Ausland zeigen“, so Ron Meyknecht, Projektmanager bei Bartels Mikrotechnik. Gerade mal 0,8 g bringt die Mikropumpe auf die Waage. Sie ist kleiner als ein Cent-Stück und schluckt Partikel bis 50 µm Durchmesser. Herzstück ist ein Piezo-Biegewandler, der zwischen zwei bidirektionalen Ventilpaaren eine Pumpkammer füllt und entleert.

Fazit

Dank ihrer hohen Genauigkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit haben sich Dosierpumpen ein weites Anwendungsfeld erschlossen - von einfachen Dosieraufgaben bei der Rezeptur und Analyse bis hin zu schwierigen Fällen wie dem Dosieren zäher, hochviskoser Klebstoffe.

NACHGEFRAGT: „FLEXIBILITÄT UND BEDIENKOMFORT“

Christian Benn, Geschäftsführer der Ismatec GmbH, Wertheim-Mondfeld im LP-Interview.

Herr Benn, Einkäufer lassen sich von technischen Argumenten oft weniger überzeugen, sie setzen eher auf den Preis. Wie sind Ihre Erfahrungen?

Benn: Die Ismatec hat ihre Marktstellung durch technologische Besonderheiten und Kundennähe ausbauen können. Unsere Pumpen sind vor allem für präzises Dosieren und zuverlässiges Fördern ausgelegt. Auch verfügen sie bereits über die notwendigen Schnittstellen zur Integration in verschiedenste Prozesse. Die Digitalserien haben zudem noch Kalibrierfunktionen, auch das spart Kosten ein. Nicht zuletzt sind unsere kurzen Lieferzeiten bei Katalogartikeln sowie unser Reparaturservice in Wertheim zu nennen. Wir haben sicherlich durch alle unsere Leistungen eine hohe Akzeptanz bei kostenbewussten Einkäufern erreicht. Da wir zu vier Fördertechniken – Schlauch-, Zahnrad-, Taumelkolben- und Spritzenpumpe – beraten und anbieten können, finden wir stets die optimale Pumpenlösung für den Nutzer.

Wo sehen Sie noch Entwicklungspotenzial bei Dosierpumpen für’s Labor?

Benn: Höchste Priorität setzen wir auf die Anpassung an die gewachsenen Ansprüche des Marktes hinsichtlich Flexibilität und Bedienkomfort. Zudem haben wir permanent die Fertigungs- und Montageabläufe im Auge – letzteres gilt also einer Reduktion der Herstellkosten. Eine zukunftsgerichtete Dosierpumpenreihe wird beispielsweise über eine gut durchdachte Bedienerführung bei vielseitiger Funktionalität mit übersichtlichem Display verfügen. Die Antriebe werden für eine lange Lebensdauer ausgelegt und mit modernster Technologie anwendungsoptimiert geregelt. Parallel entwickeln wir neue Schlauchpumpenköpfe, um letzte Lücken in unserem technischen und preislichen Leistungsspektrum zu schließen. Ein modulares Schnittstellenkonzept gewährleistet die Integrierbarkeit der Pumpen auch in zukünftige Prozesse. Bei der Zuverlässigkeit werden wir nach wie vor keine Kompromisse eingehen.

*Der Autor ist redaktioneller Mitarbeiter bei LaborPraxis

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