Vier Temperieranwendungen und ein Umwälzthermostat – Teil 1

Bad-Umwälzthermostate sind aus modernen Laboren, Fertigungsstätten und Testprüfständen nicht wegzudenken. Mit ihrer Hilfe lassen sich Proben präzise temperieren und eine gleichbleibende Qualität im Dauerversuch gewährleisten. Dabei sind die jeweiligen Anforderungen an den Thermostaten höchst unterschiedlich. In diesem Zweiteiler zeigen wir exemplarisch vier Applikationen – zwei Beispiele von internen und zwei von externen Anwendungen – und wie der vielseitige LAUDA ECO Ihren Anforderungen entspricht.

Beginnen werden wir heute mit den zwei Einsatzbeispielen der internen Temperierung. Herausgesucht haben wir welche aus dem Bereich der Qualitätskontrolle, in der es um Prüfungen nach vorgegebenen DIN-Normen geht.

Das macht den ECO so vielseitig

Die ECO Serie bietet ein weites Temperaturspektrum von -50 bis 200 °C bei einer Heizleistung von 2 oder 2,6 kW beziehungsweise einer Kälteleistung von 300 bis 700 W. Mit unterschiedlichen Badvolumina (3 bis 40 L) oder rein als Einhängethermostat, mit optionalen Pumpenanschlüssen, zahlreichen Schnittstellen und einer Großzahl an Zubehörteilen (Gestelle, Stellböden u.v.m.) lässt sich der ECO optimal für jede Applikation konfigurieren. Auch das intuitiv zu bedienende Display ist anforderungsabhängig in zwei Varianten (Gold und Silver) wählbar.

1. Temperieren von Proben: Prüfung von Glas nach DIN ISO 719

Bad-Umwälzthermostate werden oft zur Qualitätskontrolle von Proben eingesetzt, die nach vorgegebenen Normen ablaufen müssen. Ein Beispiel hierfür ist die Prüfung der Wasserbeständigkeit von Glasgrieß bei 98 °C gemäß der DIN ISO 719. Dieser Test ist wichtig, um die hydrolytischen Klassen von Glasarten für die pharmazeutische Verwendung nach dem Europäischen Arzneibuch zu bestimmen. Der Begriff „hydrolytische Klasse“ bezieht sich auf die Beständigkeit eines Materials gegenüber Hydrolyse, einem Prozess, bei dem eine Substanz durch Wasser gespalten wird. Die hydrolytische Klasse wird oft verwendet, um die Eignung eines Materials für Anwendungen zu bewerten, bei denen es in Kontakt mit Wasser kommt. Klasse 1 ist die beständigste, Klasse 6 die am wenigsten beständigste.

Die ECO Gerätelinie ist bis zu einer Maximaltemperatur von 200 °C ausgelegt. Die Wärmethermostate können die Proben mit einer Heizleistung von bis zu 2,6 kW schnell auf die Solltemperatur von 98 °C aufheizen und sie dort zuverlässig halten. Spezielle Anforderung ist zudem, dass möglichst viele Glaskolben mit einer Höhe von 155mm gleichzeitig zu testen sein sollten.

Hier bietet sich speziell der ECO E 25 S an. Seine Badöffnung beträgt 331 mm x 537 mm und die Badtiefe 200 mm. So können mit ihm besonders viele und besonders hohe Kolben temperiert werden. Die Silver-Ausfertigung des Displays ist in ihrem Funktionsumfang ausreichend, da die Temperatur konstant gehalten werden soll und keine Dynamik erforderlich ist. Zudem ist die Heizleistung von 2 kW ausreichend, weshalb kein Bedarf besteht, in die höhere Leistungsklasse zu investieren.

Für die optimale Anpassung an die Testanforderungen sorgt dann das weitere Zubehör. Damit die Glaskolben während der Temperierung nicht aufschwimmen, wird ein höhenverstellbarer Stellboden verwendet. Dieser ist mit Klammern zum Festhalten der Glaskolben bestückt und am Badrand fixiert, sodass beim Herausnehmen der einzelnen Proben nicht das komplette Gestell herausgezogen wird oder die übrigen Proben umkippen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Das Bad des ECO E 25 S mit höhenverstellbarem Gestell und Klammern zur Fixierung der Probengläser

2. Temperieren von Proben: Fogging Test nach DIN 75201

In der Qualitätskontrolle von Kunststoff- und Elastomerwerkstoffen werden nach DIN 75201 sogenannte Fogging Tests durchgeführt. Mit ihnen werden die Fogging-Eigenschafen von Materialien, die beispielsweise in der Fahrgastzelle von Automobilen verwendet werden, getestet. Fogging tritt auf, wenn flüchtige organische Verbindungen aus einem Material ausgasen und sich auf benachbarten Oberflächen absetzen, was zu einem Belag oder Film führen kann.

Die Norm sieht zwei Prüfverfahren vor. Eines davon ist die gravimetrische Bestimmung kondensierbarer Bestandteile. Hierzu wird die Probe in ein Becherglas gegeben und mit einer Aluminiumfolienscheibe abgedeckt. Das Material wird 16 Stunden lang auf 100 °C erhitzt, während die Aluminiumfolie auf 21 °C gekühlt wird. Die freigesetzten, halbflüchtigen organischen Verbindungsgase kondensieren auf der Kühlscheibe und die Menge an gesammeltem Nebelkondensat wird nach Ablauf der 16 Stunden gemessen.

Abbildung 2: Testaufbau mit kundenspezifischem Bad und ECO Silver Einhängethermostat

Abbildung 2 und 3 zeigen ein Ölbad mit acht Bechergläsern, die mit acht extern auf 21 °C gekühlten Platten abgedeckt sind. Ein ECO Einhängethermostat sorgt für die notwendige Temperierung des Ölbads. Auch hier reicht die Silver-Variante aus, um die 100 °C anzufahren und konstant zu halten. Die verbaute, in 6 Stufen einstellbare Druckpumpe stellt eine gleichmäßige Umströmung der Bechergläser mit einer Temperaturstabilität von 0,01 K sicher.

Abbildung 3: Becherglas mit Probe

Aufgrund der langen Laufzeit und der damit verbundenen Ressourcenbindung ist es von Vorteil, wenn der Test unbeaufsichtigt in ruhigen Zeiten gefahren werden kann. Die ECO Gerätelinie verfügt über zahlreiche Sicherheitsfunktionen, die einen unbeaufsichtigten Dauerbetrieb ermöglichen, so dass die Temperierung in der Nacht und die gravimetrische Messung dann am Tag erfolgen kann.

Darum geht es im nächsten Blogbeitrag

Heute wurden zwei interne Anwendungsfälle vorgestellt. Im nächsten Beitrag wird es um zwei externe Anwendungen gehen – einmal um das Temperieren von Verbrauchern, speziell einer Druckerhöhungspumpe in der Produktion, und einmal um das Temperieren von Prüfständen, hier eines 4-Kanal Testprüfstandes.

Hier geht es zu dem 2.Teil des Blogbeitrags. 

Weitere Informationen

Dieser Blogbeitrag wurde gesponsert von der Firma LAUDA. Quelle aller Bilder: LAUDA

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