Während des Dosiervorgangs können sich Gasblasen in der Saugleitung oder im Dosierkopf bilden. Das gilt vor allem beim Dosieren ausgasender Medien, wie bspw. von Natriumhypochlorit. Insbesondere bei der Kleinstmengendosierung, bei der in der Regel nur wenige Milliliter oder wenige Liter pro Stunde dosiert werden. Ebenso können auch längere Dosierpausen, z. B. am Wochenende, oder etwa ein Wechsel des Flüssigkeitsgebindes im laufenden Prozess zu Luftblasen in der Saugleitung, z. B. durch kurzes Entnehmen des Saugschlauches aus dem Medium, führen.

Befindet sich zu viel Gas im Dosierkopf einer oszillierenden Verdrängerpumpe, so kann der Dosiervorgang gestört werden. Das bedeutet, durch den Gasanteil im Dosierkopf wird weniger Flüssigkeit dosiert. Im schlimmsten und häufigsten Fall fördert die Pumpe überhaupt nicht mehr: es kommt zum sogenannten Air-Lock. Bei zu großem Verhältnis von Gas zu Flüssigkeit im Dosierraum wird beim Druckhub das Gas komprimiert und der Druckanstieg reicht nicht mehr aus, um das Druckventil gegen den Systemdruck zu öffnen. Es gilt, den Gaseinschluss rechtzeitig zu erkennen, um notwendige Maßnahmen einzuleiten. Im Idealfall sollte gewährleistet werden, dass nicht nur unterbrechungsfrei, sondern auch mit der exakt geforderten Menge dosiert wird.

Intelligente Luftblasenerkennung

Voraussetzung für eine intelligente, automatische Entlüftung ist eine zuverlässige Luftblasenerkennung. Die Magnet-Membrandosierpumpe gamma/ X und XL nutzt dazu alle Vorteile des geregelten Magnetantriebes. Durch die Stromaufnahme der Magnetspule wird der Druck im Dosierkopf ermittelt. Kombiniert mit der Position der Membran kann zu jedem Zeitpunkt des Druck- und Saughubes ein direkter Rückschluss auf das Dosierverhalten erstellt werden. Durch Abgleich von Soll-Werten mit den gemessenen Ist-Werten können auftretende Probleme wie Kavitation z. B. bei höher viskosen Medien, Über- oder Unterdruck in der Systemleitung oder auch Gasblasen präzise erkannt und selektiv ausgegeben werden. Somit können z.B. Gasblasen durch verlangsamten Druckanstieg (Gas ist komprimierbar) erkannt und ausgegeben werden.

Lösungen bei ausgasenden Medien

In der Praxis werden verschiedene Lösungen eingesetzt, um die negative Beeinflussung des Prozesses durch Gaseinschlüsse zu beseitigen. Alle mit dem Ziel, dass die Pumpe den Dosierprozess selbständig, ohne Eingreifen des Bedien­personals, auch bei hohem Gegendruck in der Druckleitung, durchführt. Möglichst ohne Unterbrechung und in der geforderten Dosiermenge.

Dazu muss die Kompressionsfähigkeit des Flüssigkeit-Luft-Gemisches wieder hergestellt, sprich das Gas aus dem Prozess bzw. dem Dosierkopf entfernt werden. Und zwar solange, bis der Arbeitsraum teilweise, bis zum Erreichen der Kompressionsfähigkeit auf Gegendruck, oder vollständig befüllt ist.

Aktive Systeme sorgen für eine Durchförderung oder Entfernung der Gase über einen Bypass. Weitverbreitet sind bspw. elektromag­netisch angesteuerte Ventile, die, ausgelöst durch ein Steuersignal, einen Bypass zu einem alternativen Behälter öffnen, der unter Umgebungsdruck steht. Sobald das eingeschlossene oder entstehende Gas aus dem Arbeitsbereich herausgefördert ist, kann störungsfrei weiter dosiert werden. Nachteil dieser Lösung: es werden zusätzliche Komponenten wie Sensoren, Aktoren und Magnetventile benötigt. Das bedeutet nicht nur eine höhere Anzahl von Störquellen und höhere Kosten, sondern kann auch zu Ungenauigkeiten bei der Dosierung führen. Auch bei anderen Lösungen, wie zeitgesteuerten Entlüftungen oder kontinuierlichem Bypass, ist die geforderte Dosiergenauigkeit nicht sichergestellt.

Trotz Lufterkennung genau dosieren

Da eingeschlossene Luftblasen das Flüssigkeitsvolumen reduzieren und herkömmliche Pumpen daher weniger dosieren, erkennt die gamma X und XL die eingeschlossenen Luftblasen und kompensiert diese kurzfristig durch die Erhöhung der Hübe pro Minute. Somit wird sichergestellt, dass selbst bei ausgasenden Medien die Dosiergenauigkeit innerhalb von Sekunden sichergestellt ist.

Für ausgasende Medien nutzt der Heidelberger Hersteller ProMinent das modelbasierte Regelverhalten der Magnet-Membrandosierpumpe und zusätzlich noch ein spezielles Druckventil. Der Clou dieser einfachen und effektiven Lösung: Eine fast unscheinbare Rille im Ventilsitz. Die in ihren Abmessungen genau definierte Nut lässt eine Druckanpassung im Dosierkopf durch geringen Rückfluss zu. Somit werden Luftblasen bereits vor dem eigentlichen Druckhub durch den Systemdruck vorkomprimiert und während des Druckhubs in die Dosierleitung abgegeben.
Wesentlicher Vorteil dieser Dosierkopfentlüftung ist, dass auch während der Druckkompensation exakt die Menge dosiert wird, die gefordert ist. Die Anzahl an Hüben und die Dauer der Kompensation wird an die Anzahl und Größe der aktuell auftretenden Gaseinschlüsse angepasst, wenn bspw. mehrere Gasblasen hintereinander in der Saugleitung auftreten.

Störungsfreie und sehr genaue Dosierung

Eine Entlüftung des Dosierkopfes bei Gaseinschlüssen im Dosierkopf wird auch bei Gegendrücken von bis zu 10 bar ermöglicht. Das Ansaugverhalten der Pumpe bleibt nahezu unverändert. Je nach Variante der Selbstentlüftung bleibt die Dosierleistung der Pumpe unverändert. Zuverlässig werden damit Ausfälle oder Dosierfehler, wenn sich Luftblasen in der Saugleitung bzw. im Arbeitsraum des Dosierkopfes bilden, verhindert.