Automatisierung

Explosionsgeschützte bürstenlose Servomotoren für automatische Rotationsverdampfer

Atex-Motoren für das Labor

01.03.2022 - Rotationsverdampfer werden in chemischen Laboratorien für die Aufkonzentrierung von Lösungen und Extrakten oder die Rückgewinnung von Lösungsmitteln genutzt. Da viele Lösungsmittel und Destillationsprodukte brennbar sind, ist der Explosionsschutz im gesamten Prozess von Bedeutung.

© Genser Scientific Instruments
Die Antriebsmotoren, die den Destillationskolben des Rotationsverdampfers in Rotation versetzen, müssen in vielen Fällen explosionsgeschützt und besonders zuverlässig sein
(Bild: Genser Scientific Instruments)

 

Das Portfolio von Servotecnica umfasst Ex-geschützte Servomotoren, die für Rotationsdampfer geeignet sind und daher in den explosionsgeschützten Powervap-Systemen von Genser Scientific Instruments eingesetzt werden. Die Systeme finden überall dort Verwendung, wo es darauf ankommt, kostengünstig große Produktmengen schnell und produktschonend mit minimalem Personalaufwand zu verarbeiten. Konventionelle Rotationsverdampfer für den Laboreinsatz sind aufgrund der rotierenden Dichtung nicht über einen Zeitraum von mehreren tausend Stunden dicht. Die Firma Genser entwickelte deshalb in den 1980er Jahren mit dem Pendelsystemrotationsverdampfer ein Gerät, das langfristig dicht und damit auch für den automatisierten Dauerbetrieb und größere Volumina geeignet ist. So ließ sich Bedienpersonal einsparen respektive an anderer Stelle einsetzen. Entscheidende Schritte dazu waren die Entwicklung einer Messmethode für den Inhalt des frei im Heizbad schwimmenden Rotationskolbens (Inklinometersystem) und einer unter Vakuum entleerenden Destillatentnahmevorrichtung. Durch das Hochleistungsdichtsystem und die oberflächenbehandelten Glasflansche erreicht das System eine bestmögliche Dichtheit und eine gute Lösungsmittelrückgewinnung.

Systemparameter im CSV-Format erlauben Auswertung zur Prozessoptimierung

Das Befüllen und Entleeren des Rotationskolbens sowie die Entleerung des Destillatgefäßes erfolgen automatisch. Temperatur, Vakuum und andere Prozessparameter werden überwacht, um beispielsweise auch schäumende Produkte verarbeiten zu können. Gesteuert wird das gesamte Destillationssystem über eine Software, die sowohl die Sensoren, Ventile und Aggregate des Destillationsapparates ansteuert und überwacht, als auch eine intuitive grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung stellt. Durch Anpassungen der Software können kundenspezifische Probleme gelöst werden, das heißt der Rotationsverdampfer kann auf die spezifische Anwendung ausgerichtet werden. Hierfür wird das eigenentwickelte Linux-basierte System über Konfigurationsdateien individualisiert. Da das System im Betrieb ständig alle Systemparameter im CSV-Format abspeichert, ist eine Auswertung zur Prozessoptimierung mit gängigen Programmen möglich. Die Leistungsfähigkeit des Powervap-Systems ist etwa fünf Mal so hoch wie die konventioneller Rotationsverdampfer mit gleicher Rotationskolbengröße. Das heißt ein Powervap-System kann je nach Anwendungsfall bis zu fünf herkömmliche Rotationsverdampfer ersetzen. Für den durchgehenden automatischen Betrieb kommt dem Antriebsmotor des Rotationskolbens eine besondere Bedeutung zu. Er muss zuverlässig, langlebig, energiesparend und leistungsstark sein. In vielen Fällen ist es zudem unabdingbar, dass der Motor explosionsgeschützt ausgeführt ist. Eigenschaften, die die Baureihe SVTM E von Servotecnica erfüllt.

Feuerfestes Metallgehäuse entspricht Temperaturklasse T4

Als Spezialist für besondere Servomotoren führt Servotecnica auch Antriebe für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen nach Atex-Richtlinie 94/9/EG im Portfolio. Die bürstenlosen Servomotoren der Baureihe SVTM E sind zertifiziert nach Atex II 2G Ex d IIB T4 Gb, abgenommen nach EN60079-0, EN60079-1 und getestet nach EN 60034-18-41. Als solches dürfen die bürstenlosen Servomotoren in Bereichen mit explosionsgefährdeten Staub- und Gasatmosphären betrieben werden. Atex-Motoren garantieren die geforderte hohe Sicherheit bei Einsatz in den Ex-Zonen 1 und 2. Mit ihrem feuerfesten Metallgehäuse entsprechen sie der Temperaturklasse T4 (maximale Oberflächentemperatur 135 °C) und der Feuerwiderstandsklasse „D“ (metallische Brände). Zur Erhöhung der Anwendungssicherheit ist für jede Wicklung ein Temperatursensor montiert, um Schäden durch Überhitzung zu vermeiden und die Lebensdauer des Motors zu erhöhen.

Vollständig gekapselt und lüfterfrei

Die explosionsgeschützten, bürstenlosen Servomotoren zeichnen sich durch eine oberflächengekühlte Konstruktion vom Typ IC 400 aus. Ihr vollständig gekapselter Motor benötigt keinerlei zusätzliche Belüftung. Um eine längere Lebensdauer zu erzielen, wurden fast ausschließlich Isolationsmaterialien der Isolierstoffklasse bis 200 °C verwendet, die sämtlich UL-zertifiziert sind. Die besondere Stator-Packung mit Wicklung in der Nut und der Einsatz von Neodym-Magneten stellen eine hohe Leistungsdichte der Atex-Motoren sicher und resultieren in einer sinusförmigen Quellenspannung. Für erhöhte Sicherheit sorgen Temperatursensoren an jeder Motorwicklung. Sie schützen vor Überhitzung und erhöhen auf diese Weise die Lebensdauer des Motors. Die Atex-Motoren wurden in Übereinstimmung mit EN 60034-18-41 bezüglich Teilentladungen zwischen den Spulen getestet.

In zwei Baugrößen verfügbar

Servotecnica bietet die Ex-Schutz-Antriebe in zwei Baugrößen an. Alle Atex-Motoren sind mit unterschiedlichen Gebersystemen (Resolver oder Absolutwertgeber) und Bremse verfügbar. Ihr Flanschmaß beträgt 92 mm, die Nennspannung 120/230 VAC und die Nenndrehzahl 3.000 U/min. Das Haltemoment der Motoren liegt bei 2,1 Nm, der Haltestrom bei 5.6/2.7 Arms und das Spitzenmoment bei 4,3 Nm. Wie alle Servomotoren von Servotecnica zeichnen sich auch die explosionsgeschützten Servomotoren der Baureihe SVTM E durch eine hohe Leistungsfähigkeit, Robustheit oder eine kompakte Bauweise aus.

Autor
Christian Becker, Geschäftsführer Servotecnica

 

Kontakt

Servotecnica GmbH

Kelsterbacher Str. 20
65479 Raunheim

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