Abrasive Partikel im Medium, Bauteil im Dauereinsatz. Für eine solch knifflige Anwendung in einer Dosierpumpe hat der schwedische Dichtungsspezialist Trelleborg den Hersteller Tricontinent Scientific bei der Entwicklung unterstützt.
Einwegspritze, Impfung, Blutabnahme – diese Assoziationen sind zwar richtig, aber nicht vollständig. Im Bereich der Biowissenschaften oder der Biotechnologie werden Spritzen für Dosierpumpen häufig ganz anders genutzt, nämlich beispielsweise in Geräten für In-vitro-Versuche und chemische Analysen – oder für die Zytometrie, also die Untersuchung von Zellsubstanzen. Spritzen für solche Einsatzfälle müssen nicht nur präzise und zuverlässig sein, sondern auch langlebig und robust.
„In den Biowissenschaften sind diese Instrumente rund um die Uhr im Einsatz und geben kleine, aber exakte Flüssigkeits- oder Reagenzmengen ab“, erklärt Mik Bajka, der technische Leiter bei Tricontinent Scientific, einem Anbieter von Liquid-Handling-Produkten und Instrumentenbauteilen für die medizinische Diagnostik und Biotechnologie aus Grass Valley in Nordkalifornien.
Ein Defekt oder ein Leck führt in dieser Branche schnell zu kostspieligen Ausfällen. Daher hat Tricontinent Scientific – nach eigenen Angaben der Weltmarktführer bei Präzisionsdosierpumpen für diagnostische Geräte – verstärkt an der Konstruktion einer störungsfreien Dosierpumpe gearbeitet. Der Dichtungsspezialist Trelleborg Sealing Solutions, eine Tochter der schwedischen Trelleborg AB, hat die Kalifornier dabei unterstützt.
Im konkreten Fall ging es um eine Dichtungsausführung für einen neuen Spritzentyp, die ein Problem eines Tricontinent-Kunden lösen sollte. Eine Schwachstelle ist hier generell die Dichtung zwischen Kolben und Zylinder. Für die von Bajkas Team entwickelte patentierte Konstruktion wählten die Ingenieure von Trelleborg den richtigen Dichtungswerkstoff und das passende Dichtungselement. Das Ergebnis ist eine Spritze, die auch dann funktioniert, wenn Reagenzien mit harten Inhaltsstoffen gebraucht werden, die andere Pumpensysteme beschädigen würden.
In diesem speziellen Fall neigten die Reagenzien zur Kristallbildung an der Außenseite des Keramikkolbens, der sich im Zylinder auf und ab bewegt. Die dadurch entstehenden abrasiven Ablagerungen führten zum vorzeitigen Ausfall der Dichtungen und verursachten sogar Leckagen und damit eine Gefahr für die Pumpenmotoren.
„Wir haben ein neues Konzept entwickelt – eine selbstschmierende, für harte Einsatzbedingungen ausgelegte Dichtung“, sagt Bajka. „Aber wir brauchten einen kompetenten Partner für das Dichtungselement.“
Die Experten von Trelleborg Sealing Solutions empfahlen eine integrierte dynamische Polymerdichtung. Diese ist mit einem kundenspezifischen federvorgespannten Element in einer Ummantelung ausgestattet. Statt Metall, wie sonst üblich, wird für das federvorgespannte Element das glasfaserverstärkte thermoplastische Material HiMod 550 verwendet, in einer Ummantelung aus ultrahochmolekularem Kunststoff (UHMWPE).
Laut Trelleborg-Vertriebsingenieur Andy Plantaz hat das gleich mehrere Vorteile. Es wird über den gesamten Durchmesser der Dichtungsoberfläche ein konstanterer Druck auf die Dichtung ausgeübt – was eine präzisere Abgabe von Flüssigkeit ermöglicht. Auch können sich keine metallangreifenden Reagenzien am Zylinder ablagern, und die Dichtlippe darf mit den Flüssigkeiten in der Spritze in Kontakt kommen.
Die Prototypen der Dosierpumpen wurden in Millionen von Durchläufen getestet. Mit den Ergebnissen waren die Beteiligten „mehr als zufrieden“. Die Ausfälle beim Kunden sind seit der Installation der neuen Pumpen von 28 % auf 1 % gesunken. Hinzu kommt, dass die Wartungstechniker nun die Möglichkeit haben, die Dosierpumpen zu überprüfen und gegebenenfalls Teile auszutauschen. Das erleichtert auch vorbeugende Wartungsmaßnahmen. op
Weitere Informationen Zum Pumpenhersteller www.tricontinent.com Zum Dichtungsspezialisten www.trelleborg.com
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