Aktive Systeme sorgen für eine Durchförderung oder Entfernung der Gase über einen Bypass. Dafür braucht es einen Sensor, der den Gaseinschluss detektiert. In diesem Fall reagiert dann die Steuerung, betätigt ein hierzu vorgesehenes Aktorelement und verändert gegebenenfalls noch Betriebszustände der Pumpe.

Elektromagnetischer Bypass

Elektromagnetischer Bypass, Bild: Prominent
Eine Möglichkeit ist der elektromagnetische Bypass zur Förderung des Gases in einen alternativen Behälter. Bild: Prominent

Eine verbreitete Lösung sind elektromagnetisch angesteuerte Ventile. Das Magnetventil öffnet, ausgelöst durch ein Steuersignal, eine Bypassöffnung zu einem alternativen Behälter, der unter Umgebungsdruck steht. Da der Druck im Dosierkopf bei der weiteren Förderung nun nur noch Umgebungsdruck erreichen muss, bleibt das druckseitige Ventil der Fördereinheit geschlossen und es wird ausschließlich in die Bypassleitung gefördert. Wird das Magnetventil nach Beseitigung der Luft wieder geschlossen, findet umgehend danach wieder die reguläre Förderung statt. Alternativ können Anwender ein Magnetventil auch nutzen, um die Förderkammer mit der Druckseite zu verbinden. Dies ermöglicht eine Rückströmung aus der Druckleitung in den Dosierkopf. Der Konstrukteur borgt sich somit den Gegendruck vom System.

Weitere aktive Lösungsansätze sehen vor, dass Aktoren auf das Ventil selbst einwirken. Dabei kann beispielsweise die Ventilkugel aus ihrem Sitz gedrückt werden, um das Ventil gezielt undicht zu machen. Auch hier wird ein Kurzschluss zum Systemgegendruck hergestellt. Für solche Lösungen werden jedoch Sensoren und Aktoren benötigt, die Kosten verursachen.

Ein Weg ist, den Huberzeuger als Aktor zu nutzen. Beispielsweise sorgen in höherwertigen Dosierpumpen wie der Gamma/X oder Delta geregelte Elektromagneten für eine Huberzeugung. Ihr Hubweg ist frei einstellbar. Ein typischer Arbeitsweg im Regelbetrieb kann auf einen ausgedehnten Arbeitsweg im Fehlerfall erweitert werden. Dabei sind verschiedene Ausführungen denkbar.

Rückflussventil, Bild: Prominent
Der Huberzeuger kann als Aktor verwendet werden. Eine mögliche Ausführung ist dieses membranbetätigte Rückflussventil für Rückfluss aus der Druckleitung. Bild: Prominent

Eine mögliche Ausführung ist ein membranbetätigtes Rückflussventil. Diese Konstruktion nutzt zur Auslösung eines Schließkörpers die Möglichkeit eines verlängerten Membranhubes. Dabei wird ein Rückflussventil durch einen verlängerten Vorwärtshub betätigt. Das Rückflussventil ist im Regelbetrieb durch einen Schließkörper verschlossen. Die Membran drückt den Schließkörper aus dem Ventilsitz. Eine entsprechend berechnete Feder mit vorgegebener Federkraft unterbindet im Regelbetrieb ein unerwünschtes Öffnen im Regelbetrieb. Im Fehlerfall wird die Membrane gegen das Ventil gefahren, wodurch es öffnet und einen Rückfluss von der Druckseite ermöglicht.

Bei einer anderen Ausführung wird durch die Membrane die Rückflussleitung geöffnet, um einen Rückfluss aus der Druckseite hervorzurufen. In diesem Beispiel verschließt die Membran im Regelfall eine Bohrung zur Druckseite. Im Fall von Gaseinschluss wird die Dosiermembran durch einen verlängerten Rückhub so weit ausgelenkt, dass die Rückflussbohrung zur Druckseite freigegeben wird.

Rückflussventil, Bild: Prominent
In diesem Beispiel wird die Rückflussleitung durch die Membrane für Rückfluss aus der Druckseite geöffnet. Bild: Prominent

Die Regelungsalgorithmen geregelter Magnetdosierpumpen erlauben ein hohes Maß an sensorloser Diagnostik. So ist es möglich, Fehlzustände wie Gaseinschluss im Kopf oder gar den Förderdruck alleine auf Basis der internen Regelungsparameter zu identifizieren. Zusätzlich werden sie ausgewertet und entsprechend darauf reagiert. Wesentlicher Vorteil ist dabei, dass entsprechende Lösungen ohne zusätzliche Teilekosten für Sensoren oder Aktoren umsetzbar sind.

Darüber hinaus sind aus der Patentliteratur auch Ansätze bekannt, die ein schnelles oder gar hochfrequentes Oszillieren der Membrane beschreiben. Dies soll vorteilhaft auf das Gas einwirken und es dazu bringen, die Fördereinheit zu verlassen. Es bleibt unabhängig davon jedoch grundsätzlich bei der Aufgabe, das eingeschlossene druckseitige Ventil überhaupt zu öffnen, damit das eingeschlossene Gas die Fördereinheit verlassen kann.