Kompakt temperieren im Labor

Entsprechend vielfältig sind die Einsatzgebiete für Temperiergeräte: Probenvorbereitung, Kühlwasserversorgung, Reaktionskontrolle, thermische Trennverfahren, Analysen und Materialprüfungen sind nur einige der typischen Anwendungen.

Geräte zum Heizen und Kühlen gehören deshalb in den meisten Laboratorien zur Basisausstattung. Das Huber-Produktsortiment enthält kompakte Geräte, deren Ausstattung und Funktionalität speziell auf Anwendungen im Labor zugeschnitten ist.

Das Temperiertechnikprogramm von Huber bietet über 200 Serienmodelle für Anwendungen in Forschung, Technikum und Produktion. Besonders interessant für Anwender im Labor sind die platzsparenden Minichiller und Ministate sowie die dynamischen Temperiersysteme ‚Petite Fleur‘ und die preisgünstigen MPC-Thermostate. Diese Geräte decken praktisch alle im Labor anfallenden Temperieraufgaben ab.

Bei den Minichillern handelt es sich um kompakte Umwälzkühler mit Kälteleistungen bis 300 Watt und Arbeitstemperaturen von –20…+40 °C. Minichiller sind robust und benötigen nur 225 x 360 mm Stellfläche. Auf Wunsch sind die Kühler mit RS-232-Schnittstelle, Pt-100-Fühleranschluss oder mit integrierter Heizung (1 kW) bzw. erweitertem Temperaturbereich bis +100 °C erhältlich. Minichiller gibt es wasser- und luftgekühlt; alle Modelle arbeiten umweltverträglich mit natürlichem Kältemittel. Typische Anwendungen im Labor sind Rotationsverdampfer, Destillationsapparaturen, Mikroskope sowie Analysen- und Messgeräte.

Kälte-Umwälzthermostate
Noch mehr Anwendungsmöglichkeiten bieten die Ministate, die wohl kleinsten Kältethermostate der Welt. Mit ihren äußerst geringen Abmessungen ermöglichen die Geräte einen Betrieb auf kleinstem Raum, zum Beispiel in einem Laborabzug. Ministate sind hervorragend ausgestattet und bieten genug Leistung zur Temperierung von Photometern, Refraktometern, Viskosimetern, Reaktionsgefäßen und Miniplantanlagen. Obwohl der Schwerpunkt auf externen Anwendungen liegt, ist die Badöffnung ausreichend groß, um auch kleinere Objekte direkt im Thermostatenbad zu temperieren.

Die Ministat-Reihe umfasst drei Modelle, welche jeweils luft- oder wassergekühlt erhältlich sind. Modellabhängig werden Arbeitstemperaturen von –45…+200 °C abgedeckt und Kälteleistungen bis 600 Watt erzielt. Die maximal zulässige Umgebungstemperatur liegt bei +40 °C. Für optimale Umwälzung sorgt eine regelbare Druck-Saugpumpe. Optional lässt sich auch der maximale Druck regeln – damit werden empfindliche Glasreaktoren zuverlässig vor Bruch geschützt. Zur weiteren Serienausstattung gehört der professionelle CC-Pilot-Regler mit farbigem TFT-Display, komfortabler Bedienerführung in sechs Sprachen, RS 232, Fühlerkalibrierung, Kalender-/Uhrfunktionen, Autostart, einstellbaren Sicherheitsgrenzwerten und Alarmsignalen. Ein weiterer Pluspunkt ist die elektronische Upgrade-Funktion zur Aktivierung von Zusatzfunktionen wie Programmgeber, Kaskadenregelung, Rampenfunktion, Usermenüs, Kalenderstart und Grafikanzeige. Analoge Anschlüsse nach NAMUR sind über das optionale Com- G@te-Modul verfügbar – damit ist eine Integration der Ministate in Prozessleitsysteme möglich.

Dynamische Temperiersysteme
Ein weiteres Highlight im Produktprogramm von Huber ist der Petite Fleur – das kleinste dynamische Temperiersystem der Unistat-Reihe. Zwar fehlt hier das „Mini“ in der Produktbezeichnung, aber dennoch zeigt sich auch der ‚Petite Fleur‘ in minimaler Bauform. Und wie ein großer Tango oder Unistat bringt auch der ‚Petite Fleur‘ beste thermodynamische Eigenschaften und volle Funktionalität mit.

Die Arbeitstemperaturen reichen von –40…+200 °C. Bei voller Pumpenleistung steht eine Kälteleistung von 480 Watt gemäß DIN 12876 zur Verfügung. Wird die Pumpendrehzahl reduziert, erhöht sich die Kälteleistung um bis zu 50 Watt. Ein weiterer Vorteil, speziell bei häufig wechselnden Anwendungen im Labor, ist das neuartige Wasserabscheidesystem, welches Wasserrückstände in Schläuchen und Reaktoren aus dem Temperierkreislauf entfernt. Der Petite Fleur ist deshalb besonders schnell einsatzbereit.

Für optimale thermodynamische Eigenschaften sorgt die leistungsstarke, stufenlos regelbare Umwälzpumpe. Damit werden Förder- und Druckleistungen von 33 l/min bzw. 0,9 bar erreicht. Zu den zahlreichen Sicherheitseinrichtungen zählt die Druckregelung VPC, welche Glasreaktoren mit einem sanften Anlauf vor der Zerstörung schützt und Viskositätsänderungen der Temperierflüssigkeit automatisch ausgleicht. In Kombination mit der intelligenten Temperaturregelung sorgt das System so stets für minimalen Druck mit maximaler Umwälzung und optimiert dadurch die Wärmeübertragung zur angeschlossenen Applikation.

Das Gerät ist mit dem gleichen Regler ausgerüstet, der auch bei den zuvor beschriebenen Ministaten zum Einsatz kommt. Die Ausstattung ist daher weitgehend identisch. Zusätzlich wird der Petite Fleur serienmäßig mit dem Com.G@te-Schnittstellenmodul ausgeliefert. Das Modul enthält eine RS-232-/RS-485-Schnittstelle sowie einen potentialfreien Kontakt, ein Analog-Interface (0/4…20 mA oder 0…10 V) und einen Eingang für externe Steuersignale. Der Petite Fleur ist in zwei Varianten zur Temperierung von extern geschlossenen Temperierkreisläufen oder von extern offenen Anwendungen erhältlich.Abgerundet wird das Angebot mit einer großen Auswahl an klassischen Bad- und Umwälzthermostaten. Diese Modelle eignen sich für extern angeschlossene Applikationen oder zur Temperierung von Objekten direkt im offenen Bad. Zur Auswahl stehen Wärme- und Kältethermostate in zwei Ausstattungslinien. Besonders interessant für viele Routineaufgaben im Labor ist die preisgünstige MPC-Reihe. Die MPC-Modelle gibt es für Arbeitstemperaturen von –30…+200 °C mit Bädern aus Edelstahl oder transparentem Polycarbonat. Für Laborproben, Chemikalien, Biosubstanzen usw. sind verschiedene Testglaseinsätze und Stellböden erhältlich.

Ein interessantes Beispiel für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Huber-Temperiergeräten ist das Forschungsprojekt ICE-Tec am „Institute of Materials and Processes“ (IMP) an der Hochschule Karlsruhe. Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung eines kältemittelgekühlten Kunststoffspritzgießwerkzeuges. Gewöhnliche Kunststoffspritzgusswerkzeuge werden mit Wasser gekühlt. Begrenzt wird diese Technologie durch den minimalen Durchmesser der Kühlwasserleitungen. Bauteile mit Bereichen kleiner Innendurchmesser können nicht optimal während des Erstarrungsvorgangs gekühlt werden, da in diesen Bereichen keine Kühl- kanäle eingebracht werden können. Deshalb bilden sich sogenannte Hot-Spots. Dies sind Bereiche im erstarrenden Kunststoff, welche über längere Zeit hohe Temperaturen aufweisen. Die Kühlung mit Kältemittel ermöglicht weitaus kleinere Strömungsquerschnitte, womit solche Hot Spots vermieden werden können. Die Zykluszeit des gesamten Spritzgusswerkzeugs lässt sich verringern, da kürzere Abkühlzeiten erreicht werden.

Einen Forschungsschwerpunkt bildet der kältemittelseitige Wärmeübergang im Verdampfer. Ein signifikanter Einfluss der Unterkühlung bei der Verdampfung wird vermutet. Zur wissenschaftlichen Validierung dieser Vermutung wird die Unterkühlung in verschiedenen Versuchsreihen validiert. Zur Durchführung dieser Versuche wird ein Huber Ministat eingesetzt.