Membranpumpar

Säkerställer kontamineringsfria gasblandningar för partikelkollideringsexperiment

Vad är universum uppbyggt av?

Vid den välrenommerade forskningsanläggningen CERN undersöks grundläggande strukturer hos partiklar som finns i allt runt omkring oss. Nere i underjorden, delvis i Schweiz, delvis i Frankrike, används flera cirkulära och linjära partikelkolliderare till experiment och har lett fram till banbrytande framgångar som upptäckten av Higgsbosonen eller isolering av antimateria.

Djupare insikter genom partikelacceleratorer

I forskningsarbetet vid CERN används några av världens största och mest komplexa vetenskapliga instrument. Den största partikelkollideraren vid CERN är Large Hadron Collider (LHC) som är belägen på 100 meters djup under jord för att neutralisera miljöpåverkan som exempelvis strålning. Här accelereras partiklar nästan ända upp till ljusets hastighet och kolliderar sedan med varandra. Detektorer registrerar fenomen som uppstår under dessa kollisioner.

Gaser för att upptäcka kollisioner

När laddade högenergipartiklar kolliderar med gas lämnar de spår av jonisering bakom sig. Spåren kan förstärkas med hjälp av elektriska fält för att sedan mätas elektroniskt och upptäcka partikelspåren med hög precision. Resultaten från experimenten ger djupare insikter om materians uppbyggnad.

Höga krav på gasblandningar i partikelacceleratorer

Vid CERN finns runt 30 olika gassystem som förser detektorerna i LHC-experimenten med rätt typ av gasblandning. Blandningen är ett känsligt medium där en signal som registreras och analyseras produceras under laddningen. En korrekt och stabil sammansättning av gasblandningen är avgörande för en effektiv och tillförlitlig drift under partikelkollisionsexperimenten.

Stor variation av gaser

Gasblandningarna i partikeldetektorerna utgörs av ädelgaser som argon, xenon, helium och
andra gaser som tetrafluormetan, tetrafluoretan, svavelhexafluorid, isobutan och koldioxid. KNF:s membranpumpar används för att cirkulera gasblandningarna och säkerställa att inga föroreningar förekommer.

Med expertis och erfarenhet

Forskarteamen som utför experimenten värdesätter KNF:s expertis och erfarenhet efter årtionden av samarbete. När det behövdes nya membranpumpar för att rena och cirkulera de specifika gasblandningarna i en av CERN:s fyra partikeldetektorer, Compact Muon Solenoid (CMS) valdes två pumpar från KNF samt en tredje som reserv.
Skräddarsydda partikelkollisionslösningar genom samarbete

Tack vare årtionden av framgångsrikt samarbete kunde KNF förstå CERN:s behov och leverera specialanpassade lösningar för deras högspecialiserade applikationer. Nyligen var CERN:s gas-team proaktivt involverade i anpassningen av KNF:s processpumpar N 0150 samt N 1200.

Längre livslängd tack vare samarbete

Utifrån observationer som CERN:s gasteam hade gjort kunde KNF modifiera pumparnas design och på så sätt förlänga membranens livslängd. Som ett bevis på CERN:s fortsatta förtroende för KNF lades ytterligare en beställning på 18 pumpar från KNF med ett flöde på cirka 170 l/min. Pumparna installerades vid partikelacceleratorerna under 2022.

KNF Neuberger - Sughöjd är en viktig faktor för alla som söker en lösning med vätskediaphragmapump. Men vad är sughöjd och varför är det så avgörande?

Vad är pumpens sughöjd? 
Sughöjd, eller lyfthöjd, avser det vertikala avståndet mellan pumpens inlopp och vätskekällan.  
I membranpumpar skapas undertryck som drar in vätska i pumpen. Denna höjd mäts vanligtvis i meter vatten (mH₂O), vilket representerar det hydrostatiska tryck som krävs för att lyfta vätskan. 
 
Varför sughöjd är viktigt? 
Medan konceptet är enkelt påverkas sughöjden av flera faktorer, inklusive atmosfärstryck, vätsketemperatur, viskositet och friktion i slangar och rör. Att ignorera dessa kan leda till dålig prestanda eller pumpskador på grund av kavitation—när ångbubblor bildas och kollapsar, vilket orsakar inre slitage och buller. 
 
Fysiska gränser för sughöjd 
Den teoretiska maximala sughöjden är 10,33 mH₂O (vid havsnivå), men verkliga förhållanden minskar detta till cirka 7–8 mH₂O. Högre höjder, varmare vätskor och komplexa rör kan ytterligare begränsa denna kapacitet. 
 
Påverkan av prestanda 
Sughöjd påverkar direkt flödeshastigheten. Högre sughöjd innebär att pumpen måste arbeta hårdare, vilket minskar flödet. Detta samband illustreras i pumpflödeskurvor, såsom de för KNF:s NF 30, där lägre sughöjd korrelerar med högre flödeshastigheter. 
 
Optimera prestandan: 
1. Installera pumpen under vätskenivån när det är möjligt. 
2. Använd grova, raka rör för att minimera friktionen. 
3. Se till att systemet håller sig inom pumpens angivna sughöjd. 

Att välja rätt pump  
Att välja en pump som matchar dina sugbehov är avgörande. Membranpumpar, som KNF NF 30, är väl lämpade för sådana uppgifter. NF 30 erbjuder en sughöjd på 6 mH₂O (ej vätskefylld),  
0,3 l/min maxflöde och 1 bar (rel.) maxtryck, med anpassningsbara komponenter för olika tillämpningar. 

Wilden® tryckluftsdrivna membranpump för pulveröverföring. Säker, pålitlig och effektiv

Wildens pulverpumpar finns för närvarande i storlekarna 2 tum och 3 tum i både aluminiumlegering och rostfritt stål, med rekommenderade membran i Santoprene, med möjlighet till membran i viton samt PTFE med reducerad slaglängd.

Maximala matningstrycket till pumpen är 8,6 bar och 6,9 bar för fluidiseringskretsen.

Vid pumpning av pulver måste följande aspekter beaktas, densitet, partikelstorlek samt torrhet och pulvrets förmåga att ta upp fukt. Vi rekommenderar att pulvrets bulkdensitet är mindre än 0,8 g/cm³ och att partikelstorleken är mindre än 150 mikron.

FÖRDELAR MED WILDEN

Säkerhet

• Drivs med pneumatisk kraft, vilket eliminerar risken för elektrisk gnistbildning.
• Under drift genererar pumpen ingen värme och uppfyller Atex kraven för både gas & damm II 2 GD c IIB TX.
• Har ett helt förseglat pulveröverföringssystem som transporterar material direkt från källbehållaren till bearbetningskärlet, vilket minimerar damm förorening på arbetsplatsen och skyddar personalens hälsa.

Tillförlitlighet

• Pumparna är utrustade med ett internt renblåsningssystem som förhindrar materialuppbyggnad runt ventilkulorna och säkerställer felfri pumpning.
• Pumparna har två driftlägen, uppstartsläge, används i 3-5 minuter när pump stått still en längre period.
• Luft distribueras till alla munstycken i renblåsningssystemet som rensar bort all eventuell materialuppbyggnad för att säkerställa enkel uppstart. Efter att uppstartsläge körts kan pump växlas till kontinuerlig drift där renblåsningsystemet alternerar luftflödet till munstycken kontinuerligt.
• Luften som kommer i kontakt med pulvret genom renblåsningssystemet renas och torkas under drift vilket säkerställer minsta möjliga risk för påverkan av pulvrets egenskaper.
• Wildens luftsystem Pro-Flo Shift säkerställer stallningsfri drift och lägsta möjliga luftförbrukning.

Effektivitet

• Ersätter ineffektiva manuella metoder för pulvertransport.

Läs mer om Wilden på vår hemsida