Grundlagen Vakuum
Die Regelung von Vakuum als Prozessparameter wirkt sich maßgeblich auf das Prozessergebnis aus. Denn das Vakuum korreliert mit der Temperatur und beeinflusst beispielsweise Siedepunkte und Phasenübergänge von Stoffen. Die Vakuumregelung übernimmt dabei die Aufgabe, diesen Parameter optimal anzupassen. Doch welche Art ist am besten für Ihre Anwendung geeignet? Wir stellen Ihnen die grundlegenden Optionen vor.
Welche Vakuumregelungen gibt es?
Vakuumregelung dient der Einstellung des Druckparameters in Ihrem System. Sie wirkt sich darauf aus, wie präzise Sie Ihren Prozess betreiben können. Grundsätzlich gibt es folgende Arten der Vakuumregelung:
a) Manuelle Regelung
b) Zweipunktregelung
c) Adaptive VARIO®-Drehzahlregelung
Wie präzise sind die einzelnen Vakuumregelungen?
A) Manuelle Regelung
Sie können über ein Handregelventil nur eine grobe und indirekte Einstellung vornehmen: Je nach Ventilart verändern Sie entweder durch Lufteintrag oder durch Querschnittverengung den effektiven Durchsatz von der Anwendung zur Pumpe. Darüber lässt sich ein ungefähres Vakuumniveau regulieren. Die direkte Einstellung eines exakten und konstanten Druckwerts ist jedoch nicht möglich. Je nach Applikation und Anforderung kann dies bereits ausreichend sein – wie beispielsweise bei der Filtration. In anderen Fällen wie Verdampfungen wird die manuelle Regelung jedoch zur Herausforderung. Stoffgemische mit unterschiedlichen Siededrücken erfordern vom Anwender, das Regelventil kontinuierlich von Hand nachzustellen. Das setzt einiges an Wissen und Erfahrung voraus: Sie müssen den gesamten Prozess begleiten. Doch selbst dann ist ein individueller Vakuumverlauf nur schwer umsetzbar.
Manuelle Vakuumregelung mittels Falschluftventil:
- Regelung über externen Lufteintrag
- Luftsauerstoff gelangt ins System (mögliche unerwünschte Reaktion)
- Erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten am druckseitigen Emissionskondensator des Pumpstands = schlechterer Wirkungsgrad der Lösemittelrückgewinnung. Daher nur bei wässrigen Medien empfohlen
- Große gegenseitige Beeinflussung bei Mehrplatzversorgung
Manuelle Vakuumregelung mittels Membranventil:
- Regelung über Querschnittverengung (wie beim Wasserhahn)
- Nur für einfache Anwendungen ohne hohe Anforderungen an Druckkonstanz
B) Zweipunktregelung
Ein Vakuum-Controller erlaubt Ihnen durch Ventilsteuerung mit den Schaltpunkten „Auf“ und „Zu“ bereits eine erste elektronische Einstellung. Wird ein Soll-Druck überschritten, öffnet das elektromagnetisch betätigte Ventil auf vollen Durchfluss. Das System wird schlagartig evakuiert, bis der Wert wieder auf den Soll-Druck fällt. Das Vakuum „schwankt“ einfach zwischen den beiden Ventilschaltpunkten innerhalb des definierten Hysteresebereichs. Eine genauere Anpassung ist nicht möglich. Wenn Sie Verdampfungen mit der Zweipunktregelung betreiben, ist im Gegensatz zur manuellen Regelung bereits eine automatische Erkennung des ersten Siedepunktes möglich. Die Pumpe läuft jedoch durchgängig und reagiert nicht auf Siededruckveränderungen im Probengefäß innerhalb des Prozesses. Nur der erste Dampfdruck wird erkannt, als permanenter Sollwert adaptiert und gehalten – es kann zum Stillstand des Prozesses kommen.
Elektronische Vakuumregelung mittels Vakuum-Controller und Saugleitungsventil:
- Zuverlässige Prozessregelung
- Mehrplatzversorgung mit einer Pumpe
- Druckschwankungen durch technisch bedingte Hysterese (Ventilschaltpunkte)
- Kein gleichmäßiges Destillieren möglich
C) Adaptive VARIO®-Drehzahlregelung mit Siedepunktautomatik
Die VARIO®-Drehzahlregelung mit Automatikfunktion kann Ihnen in vielen Fällen bei der Arbeit behilflich sein. Diese Regelung ist besonders vorteilhalt, weil sie über eine bedarfsgerechte Anpassung der Motordrehzahl der Pumpe erfolgt. Damit lassen sich punktgenaue Druckwerte kontinuierlich und effizient einstellen. Die Pumpe passt sich dem gewünschten Vakuumverlauf an und läuft immer nur so schnell wie nötig. Ein weiterer Vorteil speziell bei Verdampfungen: Der vollautomatische Vakuum-Controller findet nicht nur unterschiedliche Siedepunktniveaus, sondern führt das Vakuum dank einer einzigartigen Dampfdrucknachführung kontinuierlich nach. Auf diese Weise können Sie mit nur einem Knopfdruck beste Ergebnisse in kürzester Zeit erzielen, ohne dass Überwachung und Eingriffe notwendig sind.
Automatische Vakuumregelung mittels Vakuum-Controller und drehzahlgeregelter Vakuumpumpe:
- Regelung über Motordrehzahl
- Hysteresefreie, punktgenaue Vakuumregelung
- Hohe Prozesssicherheit
- Längere Standzeiten von Membranen und Ventilen
- Weniger Stromverbrauch
- Niedriger Geräuschpegel
Mögliche Anforderungen an die Vakuumregelung
Die Sicherheit sollte in jedem Labor an erster Stelle stehen. Eine angepasste Vakuumregelung schützt den Anwender vor unerwünschtem Kontakt mit den Medien. Wird z.B. bei der Filtration ein zu niedriger Druck angesetzt, kann es zum Sieden und Verdampfen des Filtrats kommen. Dadurch können Chemikalien eingeatmet werden oder geraten auf die Arbeitsfläche. Auch beim Rotationsverdampfer drohen Nachteile bei falschem Vakuum – wie Siedeverzug und damit verbundenes Überkochen der Flüssigkeit. Eine automatische Regelung schafft in vielen Fällen Abhilfe. Sie ermöglicht zudem bei vernetzen Geräten ein leichtes Detektieren von Fehlerquellen.
Darüber hinaus gibt es Regularien, die eine fortschrittliche Vakuumregelung voraussetzen. Vor allem die Pharmabranche setzt zur Qualitätssicherung der Produktionsabläufe auf die internationale Richtlinien GLP (Good Laboratory Practice) und GMP (Good Manufacturing Practice). Diese gewährleistet eine nachvollziehbare Dokumentation aller Prozesse – inklusive der Vakuumregelung. Präzise Vakuumregeloptionen erleichtern die Einhaltung solcher Qualitätsstandards.
Nicht zuletzt entscheidet auch der Komfort über die geeignete Vakuumregelung. Manche Anwender verzichten zu Übungszwecken beispielsweise im universitären Umfeld auf die Vorteile einer automatischen Vakuumregelung. Andere Anwender nutzen sie bewusst, damit ihre Prozesse schneller und präziser werden.
Integrierte oder zusätzliche Vakuumregelung?
Auch bestehende Anlagen bzw. eingebundene Geräte können über Ihre Wahl der Vakuumregelung entscheiden: Oftmals ist eine einfache Regelung bereits in die Systeme wie Rotationsverdampfer, Vakuumtrockenschrank oder Gefriertrockner integriert. Dann besteht die Möglichkeit, alternativ eine Vakuumregelung über die Pumpe hinzuzuschalten. Wenn die Vakuumpumpe integraler Bestandteil einer größeren Anlage ist, wird es erforderlich, dass der Vakuum-Controller über das Netzwerk angebunden und gesteuert werden kann.
Welche konkreten Produkte zur Vakuumregelung gibt es?
Verschiedene Pumpenmodelle mit vollautomatischer VARIO®-Vakuumregelung
Bei VACUUBRAND bieten wir Ihnen je nach Ihren persönlichen Anforderungen unterschiedliche Produktvarianten. Mit diesen können Sie individuell und flexibel Ihre Vakuumregelung wählen:
- Basisausführung
- Varianten ohne oder mit manueller Regelung
- Varianten mit Zweipunktregelung
- Varianten mit automatischer VARIO®-Vakuumregelung
Unsere Basisausführungen konzentrieren sich auf das eigentliche Kernstück – die Vakuumpumpe. Möchten sie nachträglich eine Vakuumregelung nachrüsten, ist dies über unser Zubehör möglich.
Die Varianten ohne oder mit manueller Regelung beinhalten erste Features: einen saugseitigen Abscheider (AK) zum Schutz vor Tröpfchen sowie einen druckseitigen Emissionskondensator für nahezu 100 % Lösemittelrückgewinnung. Auch diese Produktvarianten können sie durch eine Zweipunkt-Vakuumregelung ergänzen.
Bei den Varianten mit Zweipunktregelung ist zusätzlich zu AK und EK bereits ein Vakuum-Controller verbaut. Dieser erlaubt Ihnen, das Vakuum durch Ventilsteuerung zu regeln.
Die Varianten mit VARIO®-Vakuumregelung bieten alle Vorteile einer vollautomatischen Bedienung. Sie stellen eine sofort einsatzbereite Komplettlösung aus Vakuum-Controller, Sensor und drehzahlgeregelter Vakuumpumpe dar.
Welche Lösung passt zu Ihnen?
