Peristaltikpumpen sind die Antwort auf die Herausforderung des Mehrkanalpumpens

Peristaltik-Schlauchpumpen sind die flexible und wirtschaftliche Lösung für Mehrkanal-Flüssigkeitstransferanwendungen

Einführung zu Mehrkanal-Peristaltikpumpen

Techniker in Forschungslabors und Prozessanlagen müssen oft mehrere Flüssigkeitskanäle gleichzeitig pumpen. Erschwingliche und kompakte Lösungen für diese Anwendungen können viel Zeit und Ressourcen sparen und gleichzeitig die Prozesseffizienz deutlich verbessern.

Die synchrone Steuerung von mehreren Kanälen kann verschiedene Vorteile bieten. Wird die Geschwindigkeit des Motors geändert, wird der Durchfluss in allen Kanälen gleichzeitig und proportional verändert. Durch die Verwendung eines einzigen Antriebsmotors können die Kosten pro Kanal erheblich gesenkt werden. Auch der Gesamtenergiebedarf, die Anzahl der beweglichen Teile sowie die Größe und der Platzbedarf des Pumpensystems können so reduziert werden. Das kombinierte Ergebnis ist ein System für die Handhabung von Flüssigkeiten, das in Anschaffung, Betrieb und Wartung wirtschaftlich ist.

Peristaltik-Schlauchpumpen sind eine äußerst effiziente und kosteneffektive Option für das Pumpen von mehreren Kanälen. Peristaltikpumpen sind mit einer breiten Palette an austauschbaren Pumpenköpfen, Antrieben und Schläuchen erhältlich.

Mehrkanal-Peristaltikpumpen werden in einer Vielzahl von Branchen erfolgreich eingesetzt, darunter in der Pharmaindustrie, der chemischen Verarbeitung, der Biotechnologie, der Lebensmittelverarbeitung, der Druckindustrie, der Landwirtschaft und der Wasseraufbereitung. Zu den Anwendungen gehören neben dem allgemeinen Flüssigkeitstransfer auch das Messen und Dispensieren.

Der größte Vorteil einer Peristaltikpumpe ist der Einsatz flexibler Schläuche als Pumpenkammer. Die gepumpte Flüssigkeit verbleibt immer innerhalb des Schlauchs – der Schlauch ist das einzige Teil der Pumpe mit Medienkontakt. Diese Eigenschaft verringert das Risiko einer Verunreinigung deutlich und bietet Ihnen die größte Kontrolle über Inhalt und Reinheit der Flüssigkeit sowie über die Integrität Ihres Prozesses.

Die Zeiten für Wartung, Reinigung und Flüssigkeitswechsel werden auf ein Minimum reduziert und eine Pumpe kann durch einfaches Auswechseln der Schläuche mehrere verschiedene Flüssigkeiten transferieren. Die Peristaltikpumpe ermöglicht den schonenden Transfer empfindlicher und anspruchsvoller Flüssigkeiten, einschließlich Gasen, viskosen Flüssigkeiten und Mischphasenflüssigkeiten wie Kombinationen aus Gas/Flüssigkeit und Feststoff/Flüssigkeit.

Zu den Kriterien für die Spezifikation und Auswahl der Pumpe gehören: Durchflussraten, Flüssigkeitseigenschaften, chemische Kompatibilität der Schläuche, einfacher Schlauchwechsel, Flexibilität beim Pumpendesign (z. B. stapelbare oder Kartuschenköpfe), Gesamtgenauigkeit und Genauigkeit zwischen den Kanälen, Drehmomentanforderungen und Antriebssteuerungsfunktionen. Nachfolgend betrachten wir einige dieser Auswahlkriterien im Detail.

Pumpenschläuche und Flüssigkeitseigenschaften

Die Durchflussrate und die Flüssigkeitsdynamik durch eine Peristaltikpumpe werden durch die Abmessungen der Schläuche, das Design des Pumpenverteilers, die Geometrie des Schlauchverschlussbettes, die Anzahl der Rollen und den Gesamtdurchmesser der Rollenanordnung beeinflusst. Infolgedessen weist jede Kombination aus Schlauch und Pumpenkopf eine einzigartige Reihe von Leistungsmerkmalen auf.

Pumpenschläuche

Die Größe der Schläuche (insbesondere der Innendurchmesser oder ID) ist bei allen Pumpenköpfen direkt proportional zur Fördermenge. Größere Schläuche und Rotoren mit größerem Durchmesser haben ein größeres „Kissenvolumen“ (der Flüssigkeitsraum in den Schläuchen zwischen benachbarten Rollen im Pumpenkopf). Dieses Volumen bestimmt den Durchfluss pro Umdrehung des Pumpenkopfs.

Um Genauigkeit zu gewährleisten, ist es wichtig, Präzisionspumpenschläuche mit hoher Toleranz zu verwenden und die Pumpe zu kalibrieren. Hohe Toleranz bedeutet, dass der Innendurchmesser und die Wandstärke der Schläuche bei der Herstellung innerhalb sehr enger Toleranzgrenzen gehalten wurden. Minimale Schwankungen in den Abmessungen der Schläuche führen direkt zu minimalen Schwankungen in der Durchflussrate. Die Kalibrierung der Pumpe durch Anpassung der Motordrehzahl, der Laufzeit oder der Okklusion (der auf den Schlauch ausgeübten Druckkraft) verringert die Schwankungen weiter und verbessert die Wiederholbarkeit. Kalibrieren Sie die Pumpe immer unter tatsächlichen Anwendungsbedingungen (Flüssigkeitstyp, Temperatur usw.).

Die meisten Schlauchmaterialien haben eine Einlaufphase, in der sich das Formgedächtnis des Schlauchs und die Durchflussrate der Flüssigkeit anpassen und stabilisieren. Die Länge dieser Einlaufphase hängt von der Größe und dem Material des Schlauchs ab. Um eine hohe Genauigkeit zu erzielen, sollten Sie eine Pumpe mit neuen Pumpschläuchen mindestens 10 bis 15 Minuten lang betreiben, bevor Sie den Durchfluss durch die einzelnen Kanäle kalibrieren.

Verteiler

Es ist möglich, die Flusskanäle von Mehrkanalpumpen unabhängig voneinander zu verwenden oder sie mit Y-Verbindern zu verzweigen. Wenn ein Verteiler so konstruiert ist, dass er einen gemeinsamen Einlass oder Auslass für mehrere Rohre bietet, reduziert dies die Anzahl der Rohrleitungen von der Quelle oder zum aufnehmenden Behälter. Wenn die Kanäle auf der Auslassseite kombiniert werden, erhöht sich die Durchflussrate. Mit einem speziellen versetzten Pumpenkopf kann eine Kombination von Kanälen die Flusspulsation reduzieren. Denken Sie daran, auf der Einzelkanalseite des Verteilers (entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Pumpe) Schläuche mit größerem Durchmesser zu verwenden, um Pumpenkavitation und Gegendruck zu minimieren.

Für diese Anwendungen bietet Masterflex® Doppel-Y-Schläuche mit platingehärteten Silikonschläuchen.

Art der Flüssigkeit

Die Überlegungen zur Art der Flüssigkeit sind für Einkanal- und Mehrkanalpumpenanwendungen gleich. Niedrigviskose, wasserähnliche Flüssigkeiten lassen sich leicht durch viele verschiedene Schlauchgrößen bewegen. Flüssigkeiten mit höherer Viskosität erfordern unter Umständen einen größeren Schlauchdurchmesser und eine relativ niedrigere Pumpendrehzahl (U/min). Schläuche mit einem höheren Verhältnis von Wandstärke zu Innendurchmesser (dickwandige Schläuche) erzeugen eine größere Ansaughöhe (im Vergleich zu dünnwandigen Schläuchen mit demselben Innendurchmesser) und werden für viskosere Flüssigkeiten empfohlen.

Arten von Peristaltikpumpenköpfen

Es gibt drei Arten von Pumpenköpfen, die sich leicht an Mehrkanalanwendungen anpassen lassen: stapelbare Einkanalköpfe, Mehrkanalköpfe und Kartuschenköpfe. Mehrkanal- und Kartuschenköpfe sorgen für eine maximale Anzahl von Schlauchkanälen auf relativ kleinem Raum.

Der häufige Wechsel der Schläuche wirkt sich deutlich auf die Einrichtungs- und Wartungszeiten der Pumpe aus. Einige stapelbare Pumpenköpfe müssen zum Auswechseln der Schläuche demontiert oder vom Antrieb entfernt werden. Andere stapelbare Pumpenköpfe, darunter die Masterflex® Easy-Load® Pumpen und die meisten Kartuschen- und Mehrkanalpumpenköpfe, lassen sich einfacher einrichten und warten. Die Bediener können die Schläuche entfernen und austauschen, ohne den Pumpenkopf zu zerlegen.

Stapelbare Einkanal-Pumpenköpfe

Stapelbare Einkanal-Pumpenköpfe können je nach Bedarf für verschiedene Anwendungen hinzugefügt oder entfernt werden. Stapelbare Pumpenköpfe werden daher gerne für Anwendungen verwendet, die die Flexibilität erfordern, das Pumpendesign häufig neu zu konfigurieren. Stapelbare Köpfe werden bei größeren Schlauchgrößen bevorzugt und wenn die Anwendung eine hohe Saughöhe und/oder einen hohen Auslassdruck erfordert.

Je nach Drehzahlbereich und Leistung des Antriebs können in der Regel zwei oder vier gestapelte Köpfe an einem Antrieb montiert werden. Mit dem Zweikanal-Pumpenkopf Masterflex® L/S® Easy-Load® II können bis zu 8 Kanäle mit vier gestapelten Köpfen an einem einzigen Antrieb genutzt werden.

Einzelne Pumpenköpfe können mit anderen Pumpenköpfen desselben Typs oder mit Pumpenköpfen montiert werden, die für unterschiedliche Schlauchgrößen geeignet sind. Dies ist ein wertvoller Vorteil für Anwendungen mit proportionalem Durchfluss, da so verschiedene Schlauchgrößen oder Pumpenkopftypen kombiniert werden können, um die erforderlichen proportionalen Durchflussraten zu erzielen. Proportionale Durchflussraten von über 100:1 sind möglich.

Stapelbare Pumpenköpfe mit versetzten Rollen begrenzen die Drehmomentbelastung auf den Antriebskreislauf, wenn zwei oder mehr Pumpenköpfe gemeinsam montiert werden. Gestapelte Köpfe mit versetzten Rollen liefern leicht unterschiedliche Volumina von Kanal zu Kanal, wenn sie für kurze Dispensierzeiten/geringe Volumina verwendet werden (abhängig von der Endposition der Rollen). Diese Einschränkung verschwindet, wenn die Pumpen kontinuierlich laufen oder bei Dispenservolumen von mehreren hundert Millilitern oder mehr.

Mehrkanal-Pumpenköpfe

Mehrkanal-Pumpenköpfe sind die neueste Option für Mehrkanal-Anwendungen. Diese Pumpenköpfe vereinen viele der besten Eigenschaften von Kartuschenköpfen und gestapelten Einkanal-Köpfen.

Sie bieten einen relativ pulsationsarmen Fluss aus zwei, vier oder acht Kanälen ohne Kartuschen und können je nach Schlauchgröße, Rezeptur und Antriebsleistung auch für bis zu 32 Kanäle gestapelt werden. Der Durchfluss zwischen den Kanälen erfolgt synchron und ohne Anpassung der Okklusion. Diese Merkmale verleihen den Mehrkanal-Köpfen die Konfigurationsflexibilität von gestapelten Einkanal-Köpfen sowie den synchronen Durchfluss und die Kanalkapazität von Kartuschenköpfen.

Masterflex® L/S® Mehrkanal-Pumpenköpfe sind für Microbore-Schläuche und für Masterflex® L/S® Schlauchgrößen erhältlich.

Kartuschen-Pumpenköpfe

Kartuschen-Pumpenköpfe nehmen eine vorher festgelegte maximale Anzahl von Kanälen auf. Es kann jede beliebige Anzahl dieser Kanäle verwendet werden, bis zur Kapazität des Kopfes und des Antriebs. Kartuschen-Pumpenköpfe sind separat oder als integraler Bestandteil der Pumpe erhältlich. Masterflex® L/S® Kartuschen-Pumpenköpfe sind modular aufgebaut und können auf die meisten Masterflex^® L/S^® Antriebe montiert werden. Auf einem einzigen Kopf können bis zu 12 einzelne Kanäle montiert werden, mit Durchflussraten ab 0,0005 mL/min pro Kanal.

Kartuschenpumpen haben lange Rollen, die für eine synchrone Flüssigkeitszufuhr zwischen den Kartuschen sorgen. Diese Pumpenköpfe haben auch eine höhere Anzahl von Rollen als Einkanal-Köpfe, was zu einem geringeren Pulsationsfluss und einer höheren Genauigkeit bei geringen Volumina und niedrigen Durchflussraten führt. Diese Pumpen werden für den Transfer von Flüssigkeiten mit geringem Volumen und niedriger Durchflussrate empfohlen.

Kartuschenköpfe mit einstellbarer Okklusion bieten von allen Pumpenkopfarten die höchste Genauigkeit zwischen den einzelnen Kanälen. Durch die Feineinstellung der Okklusion in den einzelnen Kanälen können geringfügige Abweichungen in den Schlauchabmessungen, die zu leichten Schwankungen im Durchfluss führen, effektiv kompensiert werden.

Auswahl des Pumpenkopfantriebs

Wählen Sie einen Antrieb mit einem ausreichenden Drehmoment (und/oder einer ausreichenden Leistung) und einer ausreichenden Drehzahl, um die Anforderungen an Durchfluss und Förderhöhe zu erfüllen. Antriebe, die in einem niedrigeren Drehzahlbereich arbeiten, bieten in der Regel ein höheres Drehmoment und können eine größere Anzahl von gestapelten Köpfen und Schlauchkanälen antreiben.

Antriebe mit fester Drehzahl sind für einfache Transferanwendungen gut geeignet. Unterschiedliche Geschwindigkeiten und Getriebeübersetzungen bieten eine Reihe von Drehmomenten und verschiedene Schlauchgrößen ermöglichen unterschiedliche Durchflussraten.

Bei Antrieben mit variabler Geschwindigkeit können Sie die Durchflussrate für alle Kanäle gleichzeitig einstellen, wobei die Durchflussrate in den sekundären Kanälen proportional zum ersten Kanal ist. Durch die Anpassung der Antriebsgeschwindigkeit und die Auswahl verschiedener Schlauchgrößen ist eine sehr große Bandbreite an Durchflussraten möglich.

Digitale Antriebe bieten die genaueste und wiederholbarste Geschwindigkeitskontrolle und damit die höchste Durchflussratengenauigkeit. Je nach Ausstattung und Leistungsniveau bieten digitale Antriebe auch die Anzeige von Durchflussrate, Pumpendrehzahl (U/min), Dispenservolumen und kumuliertem Volumen (über mehrere Dispenser-Zyklen befülltes Gesamtvolumen). Beachten Sie, dass die Anzeige der Durchflussrate/des Volumens in der Regel nur für einen Kanal erfolgt, es sei denn, es wurden mehrere Durchflussmesser in das System eingebaut.

Anwendungen für Flüssigkeiten

Pumpen mit fester Drehzahl und fester Okklusion sind wegen der Wiederholbarkeit der Durchflussrate, der gleichmäßigen Beladung der Schläuche und der allgemeinen Benutzerfreundlichkeit sehr beliebt. In Verbindung mit präzisen extrudierten Schläuchen können diese Pumpen Flüssigkeiten mit einer Genauigkeit von 3 bis 5 % zwischen den Kanälen transferieren. Dieser Leistungsgrad ist ausreichend für den Transfer von Flüssigkeiten, Wärmetauschern und Tintenübertragung in Druckanwendungen, um nur einige Beispiele zu nennen. Vollständige Masterflex^® I/P^® Pumpensysteme mit fester Drehzahl, die für Prozessanwendungen geeignet sind, sind in 3-Kanal- und 4-Kanal-Konfigurationen erhältlich.

Kartuschen- und Mehrkanal-Pumpenköpfe sind beliebt für die genaue Entnahme, Befüllung und Messung von Flüssigkeiten. Die synchronen Rollen sorgen für eine koordinierte Flüssigkeitsabgabe zwischen den einzelnen Kanälen des Pumpenkopfs. Mehrkanal-Pumpenköpfe bieten eine Durchflussgenauigkeit zwischen den Kanälen im Bereich von 1,5 bis 2 %. Mit einstellbarer Okklusion können Kartuschen-Pumpenköpfe eine Durchflussgenauigkeit von 1 % zwischen den Kanälen liefern. Präzises Dispensieren und Messen, Analysetechniken in der Forschung und Qualitätssicherung sowie die Entnahme und Überwachung von Umweltproben erfordern dieses hohe Maß an Leistung und Genauigkeit.

Zusammenfassung

Peristaltik-Schlauchpumpenbieten eine einzigartige Kombination aus Flüssigkeitsförderungseigenschaften und Konfigurationsflexibilität für Mehrkanal-Anwendungen. Eine Vielzahl von austauschbaren Schlauchgrößen, Schlauchmaterialien, Pumpenköpfen und Antrieben ermöglicht es Ihnen, Ihr Pumpsystem zu einem möglichst günstigen Preis individuell zu gestalten. Mehrkanal-Peristaltikpumpensysteme können an eine Vielzahl von Anwendungen angepasst werden, was in hohem Maße Zeit, Platz und Ressourcen spart.

 

Erstellt von Phil Nyren, Product Manager Fluidics