Zeer kleine hoeveelheden vloeistof met een hoge nauwkeurigheid doseren betekent een ultiem samenspel tussen vloeistofklep en aansturing. Voor een toepassing waarin een medicijn met een nauwkeurigheid van microliters moet worden gedoseerd, ontwikkelde Festo een passende oplossing. Deze bestaat uit acht VYKA vloeistofgescheiden kleppen die worden aangestuurd met de VAEM-regelmodule. Met de VAEM zijn schakeltijden tot 0,2 ms te regelen en de acht kleppen individueel aan te sturen.
Medicijnen zijn complexe en vaak dure producten waarbij de concentratie medebepalend is voor de juiste werking. Tijd is echter ook kostbaar in de labautomatisering en farmaceutische industrie. Dit betekent dat de snelheid en nauwkeurigheid van doseren belangrijke factoren zijn in het beheersen van de kosten en het bereiken van de juiste concentratie. Voor een geautomatiseerde opstelling waarin een medicijn in hoeveelheden van enkele microliters moet worden gedoseerd, ontwikkelde Festo met standaard componenten de gewenste opstelling. Nauwkeurig en snel.
Pressure over liquid
In deze opstelling bevindt het medicijn zich in een fles van waaruit een slang naar de doseerapplicatie loopt. Door de fles met de VEAB nauwkeurig onder gecontroleerde druk te zetten en te houden, wordt de vloeistof door de slang naar de juiste doseerklep gevoerd wat bekend staat onder de term ‘pressure over liquid’. De doseerapplicatie zelf bestaat uit een manifold waarin acht VYKA vloeistofgescheiden doseerkleppen zijn ondergebracht. Hiermee zijn acht doses medicijn per cyclus te doseren wat de snelheid ten opzichte van een enkel pipet of enkele naald maar liefst verachtvoudigd. Het vloeistofgescheiden principe voorkomt de kans op contaminatie tussen de klep en de vloeistof.
VYKA klep
VYKA-doseerkleppen kenmerken zich onder meer door een zeer compacte vormgeving (breedte van 7 mm), waarmee ze optimaal zijn te combineren tot een dergelijke manifold. Verder zijn de vloeistofkleppen ontwikkeld conform ISO 13485, geschikt voor drukken van 0 tot 2 bar en hebben een Kv waarde van 0,35 l/min. Bovendien zijn ze flexibel in te zetten door de beschikbaarheid van zowel een 3/2 als een 2/2 variant. Opvallend is tevens het materiaalgebruik van de afdichtingen. Deze zijn vervaardigd van FDA goedgekeurde polymeren zoals FKM en FFKM. Specifiek zijn deze materialen bestand tegen uiteenlopende (agressieve) media en beschermen de binnenkant van de kleppen tegen onder andere corrosie. Dit betekent dat de kleppen geschikt zijn voor het doseren van uiteenlopende – agressieve – vloeistoffen zoals deze voorkomen in bijvoorbeeld reinigingstoepassingen.
VAEM regelunit
Maar wat maakt de combinatie van de VYKA vloeistofkleppen met de VAEM regelunit nu zo bijzonder? In het kader van doseren is dit ten eerste het feit dat deze unit tot maximaal acht vloeistofkleppen gelijktijdig, maar onafhankelijk van elkaar, kan aansturen. Het parametreren van ieder individuele uitgang is daarbij bijzonder eenvoudig via de VAEM. De gebruiker hoeft in de basis uitsluitend de inschakelstroom, de houdstroom en de schakeltijd in te stellen en het betreffende kanaal is gereed. Hierdoor is de inbedrijfname snel en eenvoudig te realiseren en is er geen additionele investering nodig in een PLC.
Omdat de verschillende parameters per klep afzonderlijk zijn toe te kennen, zijn ook de kleinste productietoleranties nauwkeurig per kanaal te kalibreren. Hiermee worden mogelijke verschillen tussen de kleppen te overbrugd en zullen de vloeistofkleppen na kalibratie op ieder moment exact de gewenste hoeveelheid vloeistof afgeven. Door de kortst mogelijke schakeltijd van 0,2 ms in combinatie met stroomgeregeld aansturen van de kleppen (ipv spanning), is de gewenste nauwkeurigheid op microliter niveau te behalen.
Inschakelstroom
De inschakelstroom om de klep te activeren is vaak hoger dan de houdstroom die nodig is om de klep open te houden. In veel applicaties wordt gemakshalve de stroom op hetzelfde niveau gehouden waardoor in de houdfase onnodig warmte wordt ontwikkeld. Door de mogelijkheid de hoogte én duur van de inschakel- en de houdstroom in te stellen (houdstroomreductie), voorkomt Festo deze extra warmteontwikkeling waardoor onder meer dure en gevoelige media als medicijnen niet degraderen.
Tot slot is de VAEM geschikt voor iedere magneetklep met een inschakelstroom tot 1,0 A en een houdstroom tot 0,4 A. De communicatie verloopt via Ethernet, RS232, een 24 V trigger of manueel met een grafische user interface (GUI). Via de GUI is de doseerkop vooraf te kalibreren en zijn de instellingen op te slaan voor standalone inzet.