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Was ist ein Mikrodosierventil?
Ein Mikroventil für Dosieranwendungen ist ein 2/2-Wegeventil mit einer integrierten Düse. Es wird in der Fachsprache auch Jetting-Ventil genannt. Es kann Tropfen mit hoher Geschwindigkeit abschiessen und funktioniert ähnlich wie ein elektrisch geschalteter Wasserhahn, nur natürlich viel kleiner.
Zeit-Druck Dosierung
Um Flüssigkeitstropfen mit einem Mikroventil zu dosieren, wird ein Behälter mit Flüssigkeit unter Druck benötigt. Der Druck in diesem Tank fördert das Medium zum Ventil. Ein elektrisches Signal öffnet und schliesst das Ventil, um kleine Flüssigkeitstropfen zu erzeugen. Beim Mikroventil beträgt die Öffnungszeit oft nur wenige Millisekunden. Dadurch können Tropfen im Mikroliterbereich erzeugt werden.
Kurze Ventil Schaltzeiten
Ein Mikroventil wird mit einer starken Magnetspule und einem sehr leichten beweglichen Anker oder Membrane gebaut. Kombiniert mit einem kurzen Ankerhub führt dies zu sehr kurzen Schaltzeiten. Diese machen das Dosieren von Mikrolitertropfen möglich. Als Beispiel beträgt die Schaltzeit des B-drop minis gerade mal 0.3 Millisekunden.
"kleine" Volumina
Maximal können Mikroventile einen kontinuierlichen Durchfluss von 5 bis 50 ml/min dosieren. Aber wie klein sind die minimal möglichen Dosiermengen? Diese Frage hängt von mehreren Parametern ab. Mit niedrig viskosen Flüssigkeiten wie Wasser und mit den richtigen Parametern, kann ein Mikroventil eine Tropfengrösse bis zu 10 Nanolitern herunter erreichen. Jedoch ist bei diesen Mengen die Genauigkeit nicht mehr so gut. Wenn noch kleinere Tropfen gefordert sind, wird häufig ein Piezo- oder Inkjetventli verwendet. Ab 100 Nanolitern und aufwärts ist aber das Mikroventil (Jetting Ventil) die kostengünstigste und effizienteste Variante.
Die Ansteuerung eines Mikroventils
Ein elektromagnetisches Dosierventil wird meist mit einer Ventilsteuerung geschaltet. Die Ventilsteuerung kann sehr kurze Öffnungspulse mit Mikrosekunden Auflösung erzeugen. Weiter ermöglicht sie einen Stromreduktionsmodus, wodurch ein Überhitzen des Ventils verhindert wird. Dieser Modus wird auch Peak-and-Hold genannt. Die Ventilsteuerung von ReseaTech hat zusätzlich eine Option, die die elektrische Spannung zum Schliessen des Ventils invertiert und somit das Ventil schneller schliessen lässt. Weiter gibt es einen Trigger Eingang, um die Dosierung mit einer Maschine zu synchronisieren.
Tropfengrösse messen
Tropfen die mit Jettingventilen dosiert werden, können auf verschiedene Arten gemessen oder verifiziert werden. Der üblichste Weg ist wohl das wägen der Tropfen mit einer Präzisionswaage zur Kalibrierung. Diese Vorgehensweise setzt jedoch einen exakt geregelten Druck und eine konstant bleibende Temperatur des Mediums voraus.
Als Alternative bietet ReseaTech die inline Tropfenmessung mittels Durchflusssensor an (der Pulsed Flow Sensor). Dadurch können alle dosierten Tropfen auch im Abfüllprozess protokolliert werden.
Das B-drop Mikroventil von ReseaTech
steril, schnell, und preiswert...
Die ReseaTech GmbH ist Pionier bei den elektromagnetischen Single-use Ventilen. In einem Entwicklungsprojekt an der Berner Fachhochschule im Jahr 2010 entstand ein Mikroventil nach einem ganz neuen Ansatz: Das Ventil sollte steril, schnell, und einfach in der Herstellung sein und somit in der Biotechnologie als Einwegventil einsetzbar. Das B-drop mini ist wahrscheinlich heute das preiswerteste Mikroventil seiner Klasse und auch das Einzige, welches ausschliesslich für sterile Anwendungen entwickelt wurde.
Funktionsweise
Das B-drop Mikroventil hat einen dauermagnetischen Anker mit einer Dichtung, der durch eine Magnetspule bewegt wird. Durch die geeignete Auslegung des Magnetkreises kommt es ohne eine Spiralfeder aus und kann sowohl in Öffnungs- sowie Schliessrichtung aktiv bewegt werden. Im stromlosen Zustand ist das Ventil immer geschlossen.
Sterilisierung
Die B-drop Ventiltechnologie eignet sich für die Sterilisierung mit Gamma oder Röntgenstrahlen. In naher Zukunft wird sie auch dampfsterilisierbar sein.
Einsatzgebiete
Mikroventile übernehmen als Hauptkomponente von Zeit-Druck-Systemen eine zentrale Rolle in diversen Dosieranwendungen ein. Seien es Abfüllanlagen, Aufbringen von Chemikalien, Dosierroboter, grafischer Druck, 3D-Druck oder auch Anwendungen in der Food- oder Pharmaindustrie. Überall, wo Kosten und Qualität eine Rolle spielen ist die B-drop Mikroventiltechnologie gefragt.