Handhabung niedriger Durchflüsse – Teil 3

Flüssigkeitszufuhr – ein stabiler niedriger Durchfluss

Wie wir im vorherigen Blog bei den Tipps zur Auswahl eines geeigneten Durchflussmessers oder -reglers schon gezeigt haben, wird für einen Durchflussregler ein stabiler Eingangsdruck benötigt, um eine stabile, niedrige Durchflussrate zu erzielen. Während Gas ein kompressibles Medium darstellt, ist eine Flüssigkeit eher unelastisch. Obwohl Durchflussregler von Bronkhorst in der Lage sind, Druckschwankungen in einem gewissen Umfang auszugleichen, können rasche Änderungen des Eingangsdrucks den Durchfluss verändern.

Im Allgemeinen gibt es zwei Verfahren, die sich dazu eignen, einen stabilen Eingangsdruck für das Flüssigkeitssystem zu gewährleisten: entweder die Verwendung eines Druckbehälters mit Gasbeaufschlagung, um die Flüssigkeit unter Druck zu setzen, oder die Verwendung einer Pumpe. Für welche Option Sie sich entscheiden, ist eine praktische Entscheidung, die vom System-Setup des Kunden abhängt.
 

Das gesamte Setup der Förderung / Druckerhöhung von Flüssigkeiten sind unter verschiedenen Aspekten zu betrachten und als System auszulegen. Im Forschungslabor kann zur Druckerzeugung Helium eingesetzt werden, während in einer Produktionsumgebung eine andere – oft pumpenregulierte – Lösung gefunden werden muss. Lesen Sie den vierten Teil dieser Blogreihe, um mehr über die Verwendung einer Pumpe zur Gewährleistung eines stabilen Eingangsdrucks zu erfahren.

1. Tipp) Verwendung eines Druckbehälters

Wenn Gas verwendet wird, um die Flüssigkeit unter Druck zu setzen, empfehlen wir prinzipiell zu verhindern, dass das Gas in direkten Kontakt mit der Flüssigkeit kommt. Sie sollten zum Beispiel einen Druckbehälter mit einer Membran verwenden, die die Flüssigkeit physisch vom Druckgas trennt – das ist vergleichbar mit einem Ausgleichsbehälter in Ihrer Zentralheizung Zuhause.

 

2. Tipp) Verwendung von Gasen mit niedriger Löslichkeit

Es gibt aber auch Lösungen für den Fall, dass es notwendig oder unvermeidlich sein sollte, dass Druckgas in direkten Kontakt mit der Flüssigkeit kommt. Dafür können Sie zum Beispiel Gase mit niedriger Löslichkeit verwenden. Helium ist in der Regel die beste Wahl für wasserbasierte Flüssigkeiten; an zweiter Stelle folgt Stickstoff. Nach Möglichkeit sollte so wenig Druck wie möglich auf die Flüssigkeit ausgeübt werden. Dies hängt selbstverständlich auch vom Arbeitsdruck des Systems ab. In diesem Zusammenhang kann es hilfreich sein, den Flüssigkeitsbehälter wesentlich höher als den Durchflussregler zu positionieren, um sich die Schwerkraft zunutze zu machen und so auf einen niedrigeren Gasdruck zu kommen.
 

3. Tipp) Verwendung eines Degassers

Als letzte Maßnahme kann ein Degasser eingesetzt werden, um die Gaskonzentration in der Flüssigkeit zu senken. Ein Degasser hat einen porösen Schlauch, der von außen vakuumiert wird. Durch das Druckgefälle zwischen Flüssigkeit und angelegtem Vakuum diffunidert das in der Flüssigkeit glöste Gas durch die Poren des Schlauches aus der Flüssigkeit. Standarddegasser lassen sich gut mit wasserähnlichen Medien verwenden. Für niedrige Durchflussmengen unter 50 g/h und je nach Typ der Anwendung empfehlen wir die Verwendung eines Degassers, wenn Stabilität und maximale Genauigkeit entscheidend sind und Störungen durch Gasblasen eliminiert werden müssen. Ein Degasser gilt allgemein als kostenintensiv, aber wenn Sie ein High-End-System aufbauen wollen, ist dies eine der besten Lösungsmöglichkeiten.

 

5. Tipp) Umgang mit Korrosion

Zur Verwendung von wasserbasierten Medien empfiehlt Bronkhorst einen einteiligen Behälter aus passiviertem Edelstahl, um Korrosion insbesondere an Schweißnähten zu verhindern. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, dass bei sauren, wässrigen Lösungen keine Chlorid-Ionen vorhanden sind. Wenn organische Lösemittel wie Methanol, Toluol oder Aceton verwendet werden, stellt sich das Problem der Korrosion von Schweißnähten eines Behälters in der Regel nicht. Da die Flüssigkeitsregelung mit einem Druckbehälter üblicherweise im Batchverfahren erfolgt, sollten Sie sich vergewissern, dass der Behälter groß genug ist, um einen stabilen Durchfluss für einen ausreichenden Zeitraum zwischen den Wiederbefüllungen zu gewährleisten. Um Spritzer und Verschütten beim Befüllen zu vermeiden, sollten Sie am Eingang einen Einfülltrichter verwenden.