Klein und doch präzise

Die Miniaturisierung spielt insbesondere in der Medizin- und Labortechnik eine große Rolle. Gefragt sind Mikrodosierventile, Mikropumpen und Filtersiebe. Miniatur-Magnetventile liefert die LEE Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH aus Frankfurt/M. Die ersten kamen bereits 1974 auf den Markt – sehr klein, bis 1200 Hz schnell schaltend, mit geringem Stromverbrauch und einer hohen Lebensdauer. Weitere Entwicklungen führten zu einer Familie von noch kleineren Ventilen, Mikropumpen und peripheren Komponenten. Getrieben wurde die Nachfrage zunächst von den ständig steigenden Anforderungen an komplexe Hydrauliksteuerungen in der Automobilindustrie. Dies führte Anfang der 90er Jahre zur Entwicklung des Hochleistungs-Rückschlagventils LEE Chek und des Verschlussstopfens LEE Betaplug. Sie bildeten die Grundlage für die Industrial Micro Hydraulics Division (IMH) des amerikanischen Unternehmens. Diese Komponenten finden auch in der Medizintechnik beziehungsweise im Healthcare-Bereich Einsatz.

Ein Beispiel sind die Mikrodosierventile der VHS-Baureihe. Sie bewältigen Flüssigkeitsvolumen im Nanoliterbereich. Taktzeiten von 1200 Hz machen das möglich. Um einen großen Bereich von Dosiervolumen mit den Miniaturkomponenten abdecken zu können, werden sie mit verschiedenen Anschlussoptionen und Düsen mit unterschiedlichen Durchmessern angeboten.

HDI-Ventile (High Density Interface) der Baureihe LHDA vereinen darüber hinaus die Vorteile eines großen Ventils mit der Leistung eines Präzisions-Miniaturventils. Das 3/2-Wege-HDI-Magnetventil wurde speziell für die Manifold-Montage entwickelt. Der Anwender kann aber zwischen drei verschiedenen Ausführungen wählen:

Dank der Kombination geringer Massen und Gewichte mit robusten Werkstoffen zeichnen sich die Ventile durch eine hohe Lebensdauer von 200 Millionen Zyklen aus. Die Ventile werden zudem in verschiedenen Materialvarianten für die benetzten Oberflächen und Dichtungen angeboten. Wenn ein minimaler Stromverbrauch bei tragbaren, batteriebetriebenen Geräten gefordert wird, können die HDI-Ventile auch als bistabile Ausführung geliefert werden.

Im Bereich der LEE-Mikro-Dosierpumpen erfüllt eine neue Generation hohe Anforderungen an die Dosiergenauigkeit. Bei Betrieb der Pumpe mit gesteuerter Kompensation des Spindelspiels beträgt der Variationskoeffizient 0,04 %, die Genauigkeit 99,5 %. Kompakte Bauform und geringes Gewicht erlauben die Installation nahe an der Abgabestelle, so dass Schlauchlängen und Totvolumen minimiert, Montage und Wartung vereinfacht werden. Die Frankfurter bieten die Verdrängerpumpen mit Hubvolumen von 50, 250, 750, 1250 und 3000 µl an. Unterschiedliche Werkstoffe für Pumpenkopf (PEEK, PMMA, PBT) und Kolben (Zirkonoxid, Saphir, Glas) decken einen weiten Anwendungsbereich ab. Separate Anschlüsse für Saug- und Druckseite erlauben bei Verwendung geeigneter Magnetventile das Spülen der Pumpe in jeder Betriebsstellung. Der integrierte bipolare Schrittmotor teilt einen Vollhub in 500 Schritte, was Dosiervolumen ab 0,1 µl erlaubt. Kleinere Dosiervolumen sind durch Mikrostepping möglich, optional können ein Encoder und/oder Home Sensor vorgesehen werden.

Abschließend sei noch die LEE-Miniatur-Drossel erwähnt. Sie ist mit einem integrierten Sieb ausgestattet, das die Drosselstelle vor Verschmutzung schützt. Drossel und Sieb sind aus Edelstahl der Serie AISI 300 gefertigt. Eingebaut in einen Male-to- Female-Luer-Adapter aus PP, eignet sich das System für Gase und Flüssigkeiten.

Rolf Nagel Journalist in Frankfurt/M.

1948 wurde The LEE Company, Westbrook/Connecticut, von Leighton Lee II gegründet – nach längerer Tätigkeit in der Entwicklung von Kraftstoffreglern für Strahltriebwerke. Die Basis für das neue Unternehmen war Lees Erfindung des Expansionsverschlussstopfens namens LEE Plug. Dessen patentiertes Expansionsprinzip erlaubte das effiziente Verschließen von Kreuz- und Hilfsbohrungen ohne Gewindeschneiden und ohne Dichtungen. Das eröffnete der Konstruktion von Ventilblöcken für Hydrauliksysteme in Flugzeugen und vielen anderen Hydrauliksystemen neue Perspektiven. Bis heute wurden mehr als 200 Millionen LEE Plugs weltweit verarbeitet. Das Expansionsprinzip wurde anschließend unter anderem auf Präzisionsblenden und Drosseln, Rückschlag- und Überdruckventile, Wechselventile und Filtersiebe übertragen. Komponenten der Fertigungsgruppe Aerospace Micro Hydraulic (AMH) werden vorrangig in der Luft- und Raumfahrt, aber auch in anspruchsvollen Industrieanwendungen der Offshore-Industrie oder im Formel-1-Rennsport eingesetzt. 1974 kamen dann die ersten LEE-Miniatur-Magnetventile auf den Markt. Sie wurden zur Grundlage der Electro Fluidic Systems Division (EFS). Anfangs für die Drop-on-Demand-Drucktechnik entwickelt, kommen diese Bauteile heute in Fluidiksystemen in den Branchen Medizin, Pharma und Chemie sowie im Wissenschaftsbereich zum Einsatz.