Jornt Spit
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Unser Gastblogger ist diesmal Dr. Jornt Spit, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Forschungsgruppe Radius der belgischen Thomas More Fachhochschulgruppe. Er befasst sich vor allem mit Biochemie und Biotechnologie. Die Wissenschaftler der Forschungsgruppe Radius arbeiten an der Entwicklung einer erneuerbaren Biomasse aus eigens gezüchteten Algen und Insekten, die anschließend im Rahmen einer Bioökonomie zu wertvollen Rohstoffen weiterverarbeitet werden. Bei ihrer Arbeit nutzen sie Massendurchflussregler von Bronkhorst, um Kohlendioxid exakt dosiert hinzufügen zu können.

CO2 als wertvolle alternative Kohlenstoffquelle

Kohlendioxid (CO2) hat in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung als wertvolle Kohlenstoffquelle gewonnen. Natürlich erhält auch die ansteigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre immer mehr öffentliche Aufmerksamkeit. Da unsere Gesellschaft immer mehr Wert auf Nachhaltigkeit legt, arbeiten wir an der Thomas More Fachhochschule an der Weiterentwicklung der Kreislaufwirtschaft und der Bioökonomie. Das bedeutet, dass Materialien, Chemikalien und Energie aus erneuerbaren (Energie-)Quellen stammen und nicht aus fossilen Kraftstoffen. Alternative Biomasse kann in diesem Zusammenhang eine wichtige Quelle werden.

Algenzüchtung

Unsere Forschungsgruppe befasst sich mit der Erzeugung von erneuerbarer Biomasse, unter anderem in Form von Algen. Die Zucht erfolgt unter kontrollierten Bedingungen in den großen horizontalen Röhren eines Fotobioreaktors (s. Bild). Als Quelle nutzen wir sauberes CO2. Die von uns angebauten Algen sind vielseitig einsetzbar. Zum Beispiel können sie in der Futtermittelbranche („Feed“), in der Lebensmittelindustrie („Food“), im Gesundheitswesen („Neutrazeutika“) oder in der Kosmetikbranche eingesetzt werden. Als Forschungsgruppe befassen wir weniger mit der Ausarbeitung dieser praktischen Anwendungen, sondern konzentrieren uns auf die Optimierung der Algenzucht, d.h. auf die verfahrenstechnischen Aspekte.

Umwandlung von Algen in wertvolle Rohstoffe

Mikroalgen bilden eine sehr große und diverse Gruppe. Bekannt sind über 50.000 verschiedene Arten, aber wahrscheinlich gibt es mehrere hunderttausend Arten. In der Regel handelt es sich um Einzeller, die in manchen Fällen auch Kolonien bilden können. Algen sind photoautotrophe Organismen, die CO2 als Kohlenstoffquelle nutzen und durch Photosynthese in Zucker umwandeln. Die von uns gezüchteten Mikroalgen enthalten besonders viele interessante Stoffe. An erster Stelle stehen Eiweiße, Zucker und Fette. Darüber hinaus produzieren Mikroalgen hochwertige Chemikalien wie Pigmente und Antioxidantien. Unter anderem züchtet Radius eine spezielle Alge, die den kostbaren roten Farbstoff Phycoerythrin produziert. Algen sind im Grunde kleine Fabriken, die viele dringend benötigte Stoffe herstellen. Um diese Stoffe synthetisch zu produzieren, müssen wir also nicht unbedingt das Rad neu erfinden. Algen bringen alle evolutionären Voraussetzungen mit, um diese Stoffe herzustellen, und brauchen dazu lediglich etwas Sonne, CO2 und diverse Nährstoffe. Es besteht also ein erhebliches Potenzial für die Verwendung dieser Stoffe.

Wirkstoffe werden  mit Hilfe von Algen hergestellt

Eine Algenkultur wächst und verdichtet sich durch Zellteilung. Wenn die Umstände dies zulassen, teilen sich die Algen, bis die Kultur ihre maximale Dichte erreicht hat. Ist dieser Punkt erreicht, werden die Algen geerntet: Die Algenbiomasse ist also selbst das Produkt. In unseren hermetischen Fotobioreaktoren erreichen wir eine Dichte von 1 bis 2 Gramm Trockenmasse pro Liter, die wir ernten können. Diese Biomasse kann unmittelbar als Nährstoff oder Futtermittel verwendet werden, aber wir können sie auch weiterverarbeiten, „aufbrechen“, und die gewünschten Stoffe mittels Bioraffinierung oder Extraktion isolieren. Der gesamte Prozess der Algenzucht, -ernte und -weiterverarbeitung ist eine große Herausforderung, bei der jeder Schritt wichtig ist und möglichst effizient umgesetzt werden muss, damit das Verfahren rentabel bleibt.

Massendurchflussregler für exakte Zufuhr

Um das Wachstum zu optimieren, ist es wichtig, Algen auszuwählen, die unter den hiesigen Bedingungen gut wachsen. Nicht alle Algen können CO2 mit der gleichen Effizienz speichern, und nicht alle Algen wachsen mit der gleichen Geschwindigkeit. Wir untersuchen, bei welchen Temperaturen die verschiedenen Algenarten am besten wachsen und wie viel Licht sie benötigen. Auf unserem Campus nutzen wir natürliches Sonnenlicht, da die Fotobioreaktoren in einem klimakontrollierten Treibhaus untergebracht sind. Tagsüber scheint die Sonne, sodass die Algen wachsen. In den Nächten findet kein Wachstum statt. Im Rahmen des Interreg-Projekts „EnOp“ arbeiten wir u.a. mit dem folgenden Forschungsauftrag: Wie viel schneller wachsen die Algen, wenn wir den Reaktor mit CO2 anreichern, und welche Algenarten sind besonders effizient beim Speichern von CO2? Dafür brauchen wir Massendurchflussregler, denn wir wollen genau wissen, wie viel CO2 wir zugeführt haben.

Das CO2 wird mit der Luft vermischt, die in den Reaktor geleitet wird, woraufhin sich das CO2 im flüssigen Kulturmedium auflöst, das auch die anderen Nährstoffe enthält. Da CO2 in Wasser Kohlensäure bildet und damit schwach sauer ist, sinkt der Säuregrad (pH) des Mediums immer weiter. Das sorgt für einen negativen Effekt, denn die meisten Algen wachsen am besten bei einem pH-Wert von etwa 7 bis 8. Aber wenn Algen wachsen, nehmen sie CO2 aus dem Medium auf, sodass der pH-Wert wieder steigt. Der Säuregrad ist äußerst kritisch. Wenn der pH-Wert in den gewünschten Bereich kommt, neigen die Algen zum Ausflocken. In diesem Fall können die Massendurchflussregler aktiviert werden, um das CO2 so zu dosieren, dass der pH-Wert stabil bleibt und den optimalen pH-Wert der Alge nicht überschreitet. Daher wird der pH-Wert im Dosiersystem eingestellt, damit CO2 je nach Bedarf zugeführt werden kann. So können wir die maximale Wachstumsgeschwindigkeit der Alge und die benötigte CO2-Menge ermitteln.

Durchflussregelung sorgt für kontinuierliches Algenwachstum

Wenn zu viel CO2 zugeführt wird, sinkt der pH-Wert des Mediums zu stark, was das Wachstum der Alge negativ beeinflusst. Wenn zu wenig CO2 zugeführt wird, ist das eigentlich kein Problem, aber die Algen wachsen dann langsamer, weil es an Kohlenstoff mangelt. Die zugeführte CO2-Menge muss also genau abgestimmt werden. Außerdem braucht das CO2 Zeit, um sich in Kohlensäure und anschließend in das biologisch verwertbare Carbotat bzw. Hydrogencarbonat umzuwandeln. Wenn sich das CO2 nicht umwandelt, dann entweicht es wieder aus dem Reaktor, und das ist Verschwendung. Die effektive Auflösung des CO2 ist also ein Faktor, der ebenfalls berücksichtigt werden muss. Die bauliche Planung des Reaktors ist also ebenfalls von Bedeutung.

Genauigkeit spielt eine große Rolle in diesem Prozess. Der Massendurchflussregler sorgt dafür, dass wir mit einem bestimmten pH-Wert arbeiten können und genau wissen, wie viel CO2 hinzugefügt wurde.

Wie sieht die Zukunft aus?

Wenn sich aus diesem Prozess tatsächlich eine Produktion entwickelt, dann ist die Logistik ausschlaggebend dafür, woher das CO2 kommt. Grundsätzlich können Rauchgase aus der Industrie verwendet werden, aber dann müssen Stoffe wie Schwefel- und Stickstoffoxid, die in diesen Rauchgasen enthalten sind und das Algenwachstum behindern, wenn sie in einer bestimmten Konzentration auftreten, entfernt werden. Das kann nur mit technischen Hilfsmitteln gelöst werden. Es bleibt die Frage, wie weit die Algenfabrik von der CO2-Quelle entfernt sein darf? Wenn die Entfernung zu groß ist, muss das CO2 in einer anderen oder kontrollierten Form transportiert werden, zum Beispiel als Bikarbonat. Außerdem können Air-Capture CO2-Units entwickelt werden, mit denen vor Ort zusätzliches CO2 aus der Luft entnommen wird. Zum Beispiel arbeitet die Universität Twente im Rahmen eines anderen Interreg-Projekts, IDEAL, zum Algenwachstum in Nordwesteuropa, an dem auch Radius Thomas More beteiligt ist, an der Entwicklung solcher Units. Die technologischen Voraussetzungen sind da, aber letztendlich kommt es immer darauf an, wie kostenintensiv die neue Technologie sein wird.

Erfahren Sie mehr!

Quelle: Für diesen Blogbeitrag wurde Jornt Spit von Eddy Brinkman (Betase/Bronkhorst) interviewt.

Dirk Jan Boudeling
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Heute möchte ich Ihnen von einer Anwendung von Massendurchflussmessgeräten bei Umicore in Suzhou (China) berichten. Umicore ist einer der weltweit führenden Hersteller von Katalysatoren für Fahrzeugabgasanlagen. Das Unternehmen entwickelt und produziert Hochleistungs-Katalysatoren unter anderem für Benzin- und Dieselmotoren, die Schadstoffe in unschädliche Gase umwandeln und so die Luftqualität verbessern.

Umicores Produktionsstandort in Suzhou,' Umicore Technical Materials', verwendet Bronkhorst Massendurchflussregler und Verdampfersysteme bei der Forschung und Entwicklung von Katalysatormaterialien für Kraftfahrzeugemissionen. Neu entwickelte katalytisch aktive Materialien von Umicore bestehen aus Oxiden und Edelmetallen wie Platin und Palladium, die in eine poröse Struktur eingearbeitet sind und so einen engen Kontakt mit dem Abgas ermöglichen.

Welche Katalysatormaterialien testet Umicore?

Umicore in Suzhou verwendet verschiedene Prüfstände, in denen neu entwickelte Katalysatormaterialien auf ihre Leistungsfähigkeit getestet werden (z.B. für einen geringeren Ausstoß toxischer Emissionen). Umicore entwickelt neue Katalysatoren direkt mit führenden Automobilherstellern in China. "Wir testen neue Formulierungen von Werkstoffen und Formen der Katalysatoren auf ihre Leistungsfähigkeit", erklärt Yang Jinliang.

Umicore-Projekt mit Bronkhorst

Wie werden die Massendurchflussmesser und -regler für repräsentative Tests und Simulationen eingesetzt?

Die Bronkhorst-Massendurchflussmesser und -regler werden eingesetzt, um die richtige Durchflussmenge und prozentuale Verhältnisse mehrerer Gase in einem Gemisch zu regeln. Dieses Gemisch simuliert den Abgasaustritt eines Motors unter verschiedenen Bedingungen. "Um die Leistungsfähigkeit neu entwickelter Formulierungen wirklich vergleichen zu können, müssen wir sicherstellen, dass die Einsatzbedingungen unserer Tests repräsentativ sind", erklärt Yang, dass die simulierten Abgase mit Hilfe von Hochleistungs-Massendurchflussreglern exakt vermischt werden.

"Wir brauchen eine zuverlässige und reproduzierbare Durchflussregelung während unserer Simulationsläufe. Deshalb entwickelte Umicore die Testausrüstung zusammen mit den Bronkhorst-Flow-Spezialisten. Umicore führt verschiedene Simulationen durch. Wir simulieren Abgase von Motoren unter verschiedenen Lebenszyklus-Simulationen und Betriebsbedingungen. Zum Beispiel ist das Abgas des Autos anders, wenn der Motor noch kalt ist oder wenn der Motor eine hohe Drehzahl hat."

Prüfstand für Alterungssimulation

"Ein spezieller Prüfstand von Umicore simuliert die Alterung der Katalysatormaterialien. Dies wurde erreicht, indem die Umgebungstemperatur des Katalysators in einem Testlauf für einige Stunden bis zu 24 Stunden auf 800° Celsius aufgeheizt und das simulierte Abgas addiert wurde. Hier beweisen die Bronkhorst-Instrumente eine hohe Stabilität unter den harten Testbedingungen", sagt Yang.

Alterung von Katalysatioren

Künstliche Abgase zur Simulation

Um Motorabgase zu simulieren, mischt Umicore mehrere Gase. Im Allgemeinen finden die folgenden Reaktionen im Katalysator statt: Reduktion von Stickoxiden zu Stickstoff und Sauerstoff: 2NOx ⇨ xO2 + N2 Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid: 2CO + O2 ⇨2CO2 Oxidation unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlendioxid und Wasser: CxH2x+2 +[ (3x+1)/2]O2 ⇨ xCO2 + (x+1)H2O.

Zum Mischen dieser Gase werden digitale EL-FLOW Select Massendurchflussregler verwendet. Um das Gasgemisch unter gleichem Druck zu halten, wird ein EL-PRESS Druckreglergerät verwendet.

Die Abgase von Motoren enthalten auch verdampftes H2O. Zu diesem Zweck wird der Bronkhorst' Controlled Evaporation Mixer' (CEM) eingesetzt. Alle digitalen Massendurchflussregler, Druckregler und der CEM sind mit einem Computer verbunden, auf dem ein Softwareprogramm zur Steuerung der Geräte läuft.

Im Alterungssimulations-Prüfstand von Umicore werden Hochtemperatur-Massendurchflussregler von Bronkhorst eingesetzt. Die EL-FLOW Select-Regler von Bronkhorst verfügen über eine abgesetzte Elektronik, die Gastemperaturen von bis zu 110° C erlaubt und dennoch die Gase mit hoher Genauigkeit und exzellenter Wiederholgenauigkeit regelt.

Herr Yang Jinliang (vor der Umicore Catalyst Alterungssimulationstesteinrichtung

Wie gefällt Ihnen der Support für Bronkhorst-Produkte in China?

Auf die Frage nach Bronkhorst Support und Service in China ist Yang begeistert:"Alle Bronkhorst-Experten in China sind sehr professionell und haben eine schnelle Antwort. Gerade in der Anfangsphase unseres Projektes, als wir es am meisten brauchten, waren meine Ansprechpartner entschlossen, uns zu unterstützen. Das System läuft reibungslos, dennoch ist es angenehm zu wissen, dass Bronkhorst eines seiner Global Service Offices in Shanghai hat, wenn wir Kalibrierung oder Service benötigen."

Logo Global Services Offices

•Sie möchten mehr wissen über die Anwendung von Massendurchfluss in der Katalyse?

Schauenn Sie hier mal rein:

James Walton
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Einer meiner Lieblingsausdrücke lautet: „Billig kaufen = zweimal kaufen.“ Das gilt ganz sicher auch beim Kauf neuer Durchflussmesser oder bei der Frage, wie vorhandene Durchflussmesser besser geschützt werden können. Es gibt eine Reihe von Zubehörteilen, die Sie mit Durchflussmessern kombinieren können. Bei Massendurchflussmessern und -reglern ist das bevorzugte Zubehörteil oft ein Kommunikationskabel, denn es ist von wesentlicher Bedeutung für die Möglichkeit, mit einem Instrument kommunizieren zu können und die Daten, für die Sie das Gerät gekauft haben, auslesen zu können. Für die langfristige Leistungsfähigkeit und die Betriebskosten eines Geräts während der gesamten Lebensdauer, insbesondere in industriellen Anwendungen, ist jedoch ein anderes, häufig übersehenes Zubehörteil weitaus wichtiger: ein Filter. In diesem Blog möchte ich meine Ideen über Filter, insbesondere über die Filter, die für Gasdurchflussmesser benutzt werden, mit Ihnen teilen.

Gründe für den Einsatz von Filtern bei Massendurchflussmessern

Dieses einfache Zusatzteil kann einen neuen Durchflussmesser in mehrfacher Hinsicht schützen:

  • vor Verunreinigungen aus verschmutzten Gasleitungen
  • vor Partikeln, die in industriellen Gasen vorhanden sind
  • vor kleinen Mengen von Öl aus Kompressoren

Vor allem bei Anwendungen für „schmutzige“ Gase, also Gase, die Partikel enthalten, sind Filter ausgesprochen nützlich. Dies kann in industriellen Umgebungen, aber auch in Forschungsumgebungen der Fall sein.
Man könnte denken, dass in Forschungsumgebungen mit sauberen Gasen gearbeitet wird, aber auch hier können winzige Partikel im Gas vorkommen. Nicht nur die Partikel in Gasen können ein Problem sein, auch Schmutzablagerungen aus den Leitungen können schädlich sein.

Durch die Nutzung von Filtern wird das Gas vor dem Eintritt in den Durchflussmesser gefiltert und wird sichergestellt, dass das eintretende Gas sauber ist. Auf diese Weise werden Verschmutzungen und unnötige Kosten vermieden. Mit „unnötigen Kosten“ meine ich Kosten infolge von Ausfallzeiten, Reparaturkosten, Kalibrierungskosten und Kosten für die Zeit, die benötigt wird, um das beschädigte Gerät aus- und wieder einzubauen.

Ein thermischer Massendurchflussmesser oder -regler ist aufgrund seiner Konstruktion empfindlich für Kontaminierungen. Thermische Durchflussmesser für Gas können anhand des Sensorprinzips in zwei Typen unterteilt werden:

  • Gasflussmesser, die das Bypass-Messprinzip nutzen
  • Gasflussmesser, die nach dem CTA-Prinzip (Konstanttemperatur-Anemometer-Prinzip) funktionieren

Thermische Durchflussmesser für Gase – Bypass-Prinzip

Thermische Durchflussmesser, die nach dem Bypass-Prinzip arbeiten, sind empfindlicher für Kontaminierungen. In diesen Geräten fließt nur ein Teil des Gasstroms durch den Sensor (Bypass), der Rest fließt durch das Laminarflusselement. Dieses Durchflusselement – der Strömungsteiler – enthält kleine Scheiben mit hochpräzisen Fliesskanälen. Sie können sich vorstellen, dass diese Kanäle durch Kontaminierungen verstopft werden können.

Bypass-Sensor in der Massenstrommessung

Mehr Informationen zum thermischen Bypass-Prinzip!

Thermische Durchflussmesser für Gase – CTA-Prinzip

Andere Geräte sind nicht auf der Basis des Bypass-Prinzips konstruiert, sondern auf der Basis des CTA-Prinzips (Konstanttemperatur-Anemometer-Prinzip), des Inline-Prinzips oder des Direktstrom-Messprinzips. Bei diesem Prinzip gibt es keinen Bypass-Sensor, sondern einen „geraden“ Durchflusskanal. Diese Konstruktion ist weniger empfindlich für Feuchtigkeit und Kontaminierungen.

CTA-Sensor in der Durchflussmessung

Mehr Informationen zum CTA-Prinzip!

Verunreinigung von Massendurchflussmessern

Zur Erhöhung der mittleren störungsfreien Zeit (Mean Time Between Failure, MTBF) muss sichergestellt werden, dass die Gase oder Flüssigkeiten, die in das Gerät eintreten, trocken bzw. sauber sind, insbesondere beim Einsatz von Durchflussmessern mit Bypass-Sensor. Je nach der Flüssigkeit bei Ihrer Anwendung haben Sie die Wahl aus verschiedenen Filtertypen.

Unsere Massendurchflussmesser und -regler sind für niedrige Durchflussraten entworfen und enthalten daher empfindliche, fein bearbeitete Teile, die nötig sind, damit wir die Gasdurchflussraten quantifizieren können, die wir mit einem guten Niveau an Genauigkeit und Wiederholbarkeit erzielen können.

Angesichts des potenziellen Schadens durch die verschiedenen Kontaminierungsquellen und der Empfindlichkeit der internen Konstruktion eines Massendurchflussmessers ist es eigentlich eine logische Entscheidung, dass Sie bei Ihrem nächsten Kauf eines Massendurchflussmessers auch einen Filter mit einbeziehen.

Filter für Gasdurchflussmesser und -regler

Wir bieten Filter für Gasdurchflussmesser und -regler, die „in line” mit dem Gerät angeordnet werden (unsere sog. IN-LINE Modelle). Die Filter sind ganz einfach zu verwenden, denn sie werden in den Eingang des Durchflussgerätes geschraubt und schützen es so vor Verunreinigungen. Sie enthalten eine 316L-Sinter-Metallfilterpatrone für eine generelle Filtration und können einfach mit einem geeigneten Lösungsmittel gereinigt werden. Eine stark verunreinigte Filterpatrone kann durch eine neue Patrone ersetzt werden.

Wenn das Gas große Partikel enthält, empfehlen wir die Verwendung eines Vorfilters. Da ein Vorfilter eine Patrone mit einer größeren Porosität als der eigentliche Filter enthält, entfernt er einen Großteil der schweren Partikel, bevor sie den Hauptfilter erreichen. Dadurch werden der Druckabfall durch Filterverstopfung sowie übermäßige Wartungs- und Reinigungsanforderungen reduziert.

Auf unserer Website finden Sie eine Übersicht über unsere Filtermodelle und können Sie Ihren Filter auswählen

Filter für Gase in der Maqssendurchflussmessung

In einem früheren Artikel haben wir bereits erläutert, wie wichtig Filter bei der Installation eines Massendurchflussmessers sind.

„Sorgen Sie dafür, dass die Rohre des Systems (vor der Installation des Geräts) sauber sind. Für höchste Reinheit sollten immer Filter installiert werden, um einen feuchtigkeits- und ölfreien Gasstrom sicherzustellen. Es empfiehlt sich, einen dem Massendurchflussmesser oder -regler vorgeordneten Inline-Filter zu installieren. Falls ein Rückfluss vorkommen kann, empfiehlt sich auch die Verwendung eines nachgeordneten Filters oder Rückschlagventils.“

Lesen Sie vor der Installation weitere Tipps in diesem Blog: Die 10 hilfreichsten Tipps zur Installation Ihrer Massendurchfluss-Instrumente.

Gerhard Bauhuis
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Die Temperaturen steigen immer weiter, der Himmel ist strahlend blau und viele von uns genießen die Sommerferien. Seit einigen Jahren wird Campingurlaub in Deutschland immer beliebter, egal ob im Zelt, mit Wohnwagen oder Wohnmobil. Jetzt ist es endlich an der Zeit, alles hinter sich zu lassen und für einen Moment den Stress und die Hektik des Alltags zu vergessen. Überall, wo Sie ihre Zelte aufschlagen, ist Bronkhorst mit Ihnen unterwegs. Bronkhorst spielt eine Rolle in vielen verschiedenen Anwendungen, auch beim Camping. Lassen Sie sich von mir einige Dinge zeigen, die Sie oft auf einem Campingplatz sehen und die ohne unsere Massendurchflussregler vielleicht nicht vorhanden wären.

Oberflächenveredelung

Wenn Sie mit dem Auto in den Urlaub fahren, begegnen Ihnen schon die ersten Dinge, bei deren Produktion Bronkhorst beteiligt ist. Schauen Sie mal auf Ihr Armaturenbrett, das sieht ein wenig aus wie Leder, ist in der Regel aber keines. Ein großes Unternehmen stellt eine Folie her, die das Armaturenbrett bedeckt und ihm einen „Lederlook“ verleiht. Die Folie wird durch Einsprühen von flüssigem Polyurethan in eine Metallform hergestellt, dabei sind Coriolis-Massendurchflussregler im Einsatz, um die Form vor dem Einfüllen des PU mit einem Trennmittel zu beschichten.

Armaturenbrett

Glasbeschichtung

Wenn Sie nun über ihr Armaturenbrett nach Vorne schauen, sehen Sie durch die Frontscheibe Ihres Fahrzeugs. Mittels Beschichtung werden die Eigenschaften einer Frontscheibe genau angepasst, dazu gehören die Lichtdurchlässigkeit, der Schutz vor mechanischer und chemischer Beanspruchung, Erhöhung der Kratzfestigkeit und Splitterschutz ebenso wie das Abperlen von Wasser (Lotus-Effekt). Für diese Beschichtungsprozesse werden thermische Massendurchflussregler eingesetzt. Durch die Steuerung der einzelnen Prozessgasströme wird eine Verbesserung der Schichtdickengleichmäßigkeit erreicht.

Beschichtung von Scheinwerfern

Als Anfang der 80er Jahre Polycarbonat als Ersatz für Scheinwerferglas eingeführt wurde, traten neue Erfordernisse auf. Scheinwerfer sind einer rauen Umgebung ausgesetzt. Aufgrund der Position in der Front eines Autos sind die kritischen Parameter für die Lebensdauer und Leistung die Witterungsbeständigkeit, aber auch Kratzer und Abrieb. Um die Scheinwerfer vor diesen Belastungen zu schützen, wurden Kratz- und Abriebbeschichtungen entwickelt, die mit Hilfe von Robotern auf die Scheinwerfer gesprüht werden. Hier steuern Coriolis-Massenstromregler den Durchfluss zu den Spritzdüsen, so dass eine einheitliche Schichtdicke gewährleistet ist.

Hydrophobe Beschichtung

Die Oberflächenveredelung ist natürlich nicht nur für Glas und Armaturenbretter geeignet. Wenn Sie Erfahrung mit Camping haben, werden Sie wissen, wie extrem das Wetter im Sommer manchmal sein kann. Die Markise Ihres Wohnwagens muss wasserabweisend sein - das gilt auch für Ihren Regenmantel - um heftige Regenfälle von Zeit zu Zeit aushalten zu können. Um Gewebe und Textilien hydrophob zu machen, setzt die EMPA - die eidgenössische Materialprüfungsanstalt an der ETH-Zürich - die Plasmapolymerisation ein, um dünne, nanoskalige Schichten auf Gewebe und Fasern aufzubringen. Dazu verwenden sie ein Verdampfersystem mit Trägergasstrom, das sogenannte CEM-System (Controlled Evaporation and Mixing System). In einem unserer vorherigen Blogs „Hydrophobe Beschichtungen- die Antwort für alle Outdoor-Aktivitäten“ erfahren Sie mehr über diese Anwendung.

wasserabweisende Regenjacke

Odorierung

Verlassen wir nun unser Fahrzeug und wenden uns dem Leben auf dem Campingplatz zu. Wohnwagen und Wohnmobile verfügen in der Regel über eine Gas-Heizung und auch der eingebaute Kühlschrank wird mit Gas betrieben, wenn kein Stromanschluss verfügbar ist. Dazu kommt, dass mit Gas gekocht wird und auch immer mehr Gas-Grills im Einsatz sind. Da wir Menschen Erdgas nicht riechen können, wird dem Gas ein Stoff beigemischt, den wir wahrnehmen können und der uns vor austretendem Gas warnt. Auch hier sind Massendurchflussregler von Bronkhorst im Einsatz, mit denen kleinste Mengen von Tetrahydrothiophen (THT) oder Merkaptan ins Gas dosiert werden. Erfahren Sie mehr in unserem Blog „Hier riecht es nach Gas!“ von Sandra Wassink. Lassen Sie uns noch kurz beim Thema Duft bleiben. Wenn es dunkel wird, schwärmen auch die Stechmücken aus. Damit wir nicht gestochen werden, benutzen wir Duftkerzen mit Citronella und anderen ätherischen Ölen, die Insekten fernhalten. Das ist zum einen schön anzusehen und schützt uns zum anderen vor juckenden Stichen. Die Zugabe dieser Duftöle muss genau dosiert werden, damit solche Kerzen sauber und sicher brennen und der Wirkstoff homogen verteilt wird. Hier ist die CORI-FILL Technik im Einsatz. Mehr über die Herstellung von Duftkerzen erfahren Sie in unserem Blog von Graham Todd.

Grillmeister

LED-Beleuchtung

So schön Kerzen auch sind, die Zeiten, dass wir mit einer Kerze in der Hand nachts zur Toilette geeilt sind, sind definitiv vorbei. Heutzutage benutzen wir eine LED-Taschenlampe, damit wir nachts sehen, wo wir hinlaufen. Das Funktionsprinzip der LED (Light Emitting Diode) in solch einer Taschenlampe ist eine Technologie, bei der Bronkhorst eine Rolle spielt. LED arbeitet über das Phänomen der Elektrolumineszenz, das die Emission von Licht aus einem Halbleiter (Diode) unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes ist. Durch den Einsatz eines halbleitenden Materials, wie z.B. Galliumarsenidphosphid, ist die Herstellung von roten, orangen und gelben Leuchtdioden möglich.

Nachtwanderung

Nun habe ich Ihnen schon Vieles gezeigt, aber offen gesagt, ist dies nur ein kleiner Teil von all den Applikationen im Camping-Bereich, an denen wir beteiligt sind.

Sie möchten mehr erfahren über die vorgestellten Applikationen? Kontaktieren Sie uns!

Marlies Slütter
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Die Automobilindustrie ist weltweit die größte Industrie. Ein paar kurze Fakten:

  • Jedes Jahr werden etwa 99 Millionen Kraftfahrzeuge hergestellt (Quelle: Dachverband der europäischen Automobilindustrie (ACEA)).
  • Die Länder, in denen die meisten Autos hergestellt werden, sind China, Japan, Deutschland, Indien und Südkorea (2017).
  • Die Strecke, die ein Auto im Durchschnitt pro Jahr zurücklegt, fällt von Land zu Land unterschiedlich aus. In den Vereinigten Staaten sind es etwa 21.500 km pro Jahr. In Europa liegt der durchschnittliche Wert bei 12.000 km pro Jahr (Quelle: Odyssee).
  • Im Durchschnitt sind in einem Auto 30.000 Einzelteile verbaut (Quelle: Netstar).

Viele Menschen nutzen Autos, um zur Arbeit zu fahren und auch um im Privatleben mobil und flexibel zu sein. Das ist bei mir nicht anders. Ich nutze mein Auto jeden Tag, aber bei meinen Fahrten habe ich mir nie bewusst gemacht, dass die Durchflussmesser, die wir entwickeln, für die Herstellung meines Wagens verwendet werden. Hätten Sie das gewusst? Nachdem mir das klar geworden war, stellte ich fest, dass unsere Durchflussmesser in vielen Bereichen der Automobilindustrie eine wichtige Rolle spielen – das gilt natürlich nicht für alle 30.000 Einzelteile, aber doch für einige davon. Aus diesem Grund möchte ich Ihnen gerne drei spannende Anwendungen von Durchflussmessern in der Automobilindustrie vorstellen.

1. Exakte Dosierung von Trennmitteln

Zum Beispiel gibt es ein großes Unternehmen mit einer Automobilsparte, das Beschichtungen in Lederoptik für Armaturenbretter herstellt. Diese Beschichtung wird aufgebracht, indem flüssiges, farbiges Polyurethan in eine Form aus Nickel gesprüht wird. Damit die Beschichtung unbeschädigt aus der Form gelöst werden kann, wird die Innenseite der Form mit einem Trennmittel behandelt, bevor das Polyurethan zugeführt wird. Bronkhorst erhielt den Auftrag, einen geeigneten Massendurchflussregler für die Dosierung dieses Trennmittels zu liefern. Erfahren Sie mehr!

Armaturenbrett-Beschichtung mit Durchflussreglern

2. Ventilsitzprüfung

Ventilhersteller prüfen metallisch dichtende Ventilsitze mithilfe von Druckabbauverfahren. Da neuere Automotoren höhere Druckwerte haben, müssen die Hersteller neue Verfahren für Dichtheitsprüfungen einführen, um die Bedürfnisse ihrer Kunden weiterhin erfüllen zu können. In jüngster Vergangenheit war Bronkhorst erfolgreich für Hersteller von Ventilen und Anlagen zur Ventilsitzprüfung tätig und konnte die Messung von niedrigen Durchflussmengen als Alternativverfahren für bessere Leistung etablieren. In unserem Applikationsbericht erfahren Sie mehr!

Ventilsitzprüfung

3. Abgassimulation zur Prüfung von Lambdasonden

Alle modernen Autos mit Verbrennungsmotor haben eine Selbstregelungsoption zur Optimierung der Motorleistung. Eine Lambdasonde ist ein Sensor, der in der Auspuffanlage eines Wagens angebracht wird, um den Sauerstoffgehalt der Autoabgase zu messen. Dieser Sauerstoffgehalt oder „Lambdawert“ gibt an, wie effektiv der Verbrennungsprozess im Motor des Wagens ist. Die Forschungsabteilung eines Autoherstellers muss die Leistung dieser Lambdasonden anhand verschiedener Abgaszusammensetzungen prüfen. Zu diesem Zweck wurde ein Modell einer Auspuffanlage entwickelt, durch die keine echten Abgase geleitet werden, sondern in der die Zusammensetzung verschiedener Autoabgase simuliert wird. Bronkhorst erhielt den Auftrag, die Massendurchflussregler für diese Anlage zu liefern. Hier können Sie weiterlesen!

Lambd-Sonde in der Abgasprüfung

4. Erneuerbare Energie in der Automobilindustrie

Aber Instrumente von Bronkhorst kommen nicht nur bei Autoherstellern (oder Zulieferern für die Automobilindustrie) zum Einsatz, sondern auch bei Universitäten, die sich an Wettbewerben beteiligen oder erneuerbare Energiequellen für die Automobilindustrie erforschen. Zum Beispiel versucht Green Team Twente derzeit, das effizienteste Wasserstoffauto zu entwickeln. In diesem Blog berichtet das Team über das Forschungsprojekt. Das Wasserstoffauto - worauf warten wir noch?

Rennautos mit Wasserstoffantrieb

Das Solar Team Twente nimmt an dem World Solar Challenge teil, das in zweijährigem Turnus stattfindet. Die teilnehmenden Teams sollen ein ausschließlich mit Solarkraft betriebenes Auto entwickeln, das in maximal sechs Tagen eine Strecke von 3.000 Kilometern von Nord- nach Südaustralien zurücklegt. Bronkhorst tritt als Sponsor dieses Teams auf. In unserer [Pressemitteilung](https://www.bronkhorst.com/int/about/news/solar-team-twente-we-believe-in-the-power-of-the-sun/ ) erfahren Sie mehr.

Eine dritte erneuerbare Energiequelle, die aktuell erforscht wird, ist Ameisensäure (Methansäure). In ihrem Blog erläutert Lotte Pleging von Team FAST, warum das Team auf Ameisensäure (HCOOH) als möglichen Ersatz für fossile Kraftstoffe setzt und welche Rolle die thermischen Massendurchflussmesser von Bronkhorst bei der Erzeugung dieser erneuerbaren Kraftstoffe spielen. Lesen Sie weiter.

Hydrozin-Anlage

Erwin Broekman
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Warum mögen wir alle (nun ja, fast alle) Süßigkeiten, Limonade, Plätzchen, Kuchen und Eiscreme? All diese Produkte schmecken richtig lecker, weil sie Zucker enthalten. Aber woher kommt der Zucker? Alle Grünpflanzen erzeugen Zucker durch Photosynthese. Zuckerrüben und Zuckerrohr weisen den höchsten Zuckergehalt auf, deswegen werden diese beiden Pflanzen am häufigsten für die Zuckergewinnung verwendet. In diesem Blog konzentrieren wir uns darauf, wie Brokhorst bei einem entscheidenden Schritt in der Zuckergewinnung helfen kann.auf die Verarbeitung von Zuckerrüben und die Rolle, die Durchflussmesser von Bronkhorst dabei spielen.

Convergence Industry B.V. stellt kundenspezifische Mess- und Regelsysteme für Flüssigkeiten und Gase her. Bei der Gewinnung von Zucker aus Zuckerrüben entdeckte ein Kunde von Convergence, dass es durch Anwendung von Membranfiltration möglich war, aus Zuckerrüben mehr Komponenten als nur Zucker zu extrahieren. Dazu wurde eine spezielle Laboranlage für Nanofiltration verwendet. Damit konnte die Zuckergewinnung deutlich effizenter gestaltet werden.

Membranfiltration

Die Membranfiltration ist ein hochwertiges, technisch anspruchsvolles Reinigungsverfahren. Wie funktioniert es? Filtration lässt sich am einfachsten mit Kaffeekochen vergleichen. Wenn heißes Wasser in einen Kaffeefilter mit Kaffeebohnen geschüttet wird, entsteht idealerweise ein Kaffee ohne feste Elemente Partikel wie Kaffeepulver. Dazu wird ein Filter verwendet. Die wasserlöslichen Anteile im Kaffepulver laufen durch den Filter, während alles nichtlösliche (Kaffeesatz) im Filter hängen bleibt. Damit werden die flüssige und die feste Phase getrennt und können separat weiterverarbeitet werden. Die Membranfiltration ist allerdings etwas komplizierter, sie ist vergleichbar mit einer Wasseraufbereitung, bei der über mehrere Stufen die Fremdstoffe und Ionen so herausgefiltert werden, so dass aus Meerwasser Trinkwasser entsteht.

Zusammenarbeit mit Convergence bei der Membranfiltration

Bei der Membranfiltration kommt ein „Convergence Inspector Colossus“ zum Einsatz. Diese voll automatisierte, spezifische Laboranlage für Nanofiltration ist äußerst interessant. Felix Broens (Chief Technology Officer von Convergence Industry B.V.) erklärt, wie die Anlage funktioniert:

*„In die Nanofiltrationsanlage wird Wasser geleitet, das eine phosphatfreie Anti-Scaling-Lösung enthält. Die Anlage wird mit einer Hochdruckpumpe unter Druck gesetzt, sodass ein Teil des Wassers die Membran durchdringt (Permeat). Der Teil des Wassers, der die Membran nicht durchdringen kann (Retentat) wird dorthin zurückgeleitet, wo das Wasser eingespeist wurde. Eine weitere Pumpe im Rezirkulationsrohr sorgt für eine höhere Geschwindigkeit auf der Oberfläche der Membran, was die Verschmutzung der Membran reduziert. Das Permeat ist sauberes Wasser, das zu verschiedenen Zwecken genutzt werden kann.“

„Die Anti-Scaling-Lösung dient dazu, die Bildung von Ablagerungen auf der Membran zu verhindern, indem ein Komplex aus metallhaltigen Ionen gebildet wird, die im Retentatstrom verbleiben und schließlich aus dem System abgeführt werden. Da die verwendete Anti-Scaling-Lösung phosphatfrei und biologisch abbaubar ist, ist sie für die Umwelt unschädlich.“*

Durchflussmessung in der Membranfiltration

Durchflussmesser von Bronkhorst für die Membranfiltration

Das Herz der Nanofiltrationsanlage ist ein Coriolis-Massendurchflussmesser von Bronkhorst, der den Prozess kontrolliert. Er nutzt einen Coriolis-Durchflussmesser, der auch die Dichte messen kann, was bei Zuckerlösungen wichtig ist. Je höher die Dichte, desto höher ist auch der zuckergehalt. Der Durchflussmesser wird auf der „sauberen“ Prozessseite angebracht, also hinter der Membran, durch die das Permeat, also der gereinigte Produktstrom, fließt. Der Grad der Membranseparation kann durch Stromgeschwindigkeit und Druck beeinflusst werden. Daher ist ein Coriolis-Durchflussmesser mit einem großen Messbereich erste Wahl, um einen großen Testbereich abzudecken.

Bildbeschreibung

Diese Anlage von Convergence ermöglicht es den Kunden, ihre Prozesse wesentlich zu verbessern. Davor kam ein manuelles Verfahren zur Anwendung, das relativ zeitraubend und nicht immer genau war. Mittlerweile ist der gesamte Prozess mithilfe kundenspezifischer Software von Convergence automatisiert, sodass der Coriolis-Massendurchflussmesser die Pumpe steuern und somit den Permeatstrom genau und unmittelbar regeln kann. Das führt im Vergleich zu vorher zu hoher Reproduzierbarkeit, Zuverlässigkeit, einfachem Datenlogging und kürzeren Durchlaufzeiten für das Experiment. Diese kundenspezifische Laboranlage ermöglicht es, ausreichend Informationen zu Testzwecken zu erzeugen, ohne dass es notwendig ist, den Prozess in eine Pilotanlage auszulagern.

Erfahren Sie mehr über Durchflussmessung mit Coriolis-Technologie!

Sie brauchen mehr Informationen über Membranfiltertechniken? Kontaktieren Sie Convergence!