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Schlauchpumpen, die auch als Peristaltikpumpen bezeichnet werden, funktionieren mit positiver Verdrängung. Flüssigkeit wird mithilfe von Rollen durch den Schlauch befördert, wozu ein flexibler Schlauch gegen das Pumpengehäuse gedrückt wird.
Wenn die Rolle den Schlauch passiert hat, dehnt er sich aus und erzeugt ein Vakuum, sodass mehr Flüssigkeit hineingelangen kann. Während des Betriebs klemmt mindestens eine Rolle die Schlauchleitung ab. Deshalb sind keine Ventile nötig. Die Rollen werden entweder direkt über einen Motor oder ein Getriebe gedreht.
Schlauch- oder Peristaltikpumpen arbeiten mit positiver Verdrängung und transportieren Flüssigkeiten mithilfe mehrerer Rollen durch den Schlauch. Diese drücken die Flüssigkeit ähnlich wie bei einer Schluckbewegung gegen das Pumpengehäuse.
Peristaltikpumpen eignen sich ideal für die Förderung von korrosiven und viskosen Flüssigkeiten, da nur die Schläuche mit dem Medium in Berührung kommen. Durch die einfach austauschbaren Schläuche oder Pumpenköpfe lassen sich die Pumpen relativ einfach betreiben und sind nahezu wartungsfrei. Deshalb erfreuen sich Schlauchpumpen in der Industrie und Medizin auch so großer Beliebtheit.
Als präziseres Beispiel für Einsatzbereiche von Schlauchpumpen wäre die Medizingeräteindustriezu nennen. Hier dienen sie zur Förderung steriler Flüssigkeiten in der Dialyse, Filtration oder Bioprozesstechnik. In den Märkten für Lebensmittel, Landwirtschaft und Desinfektion dienen sie zur Ab- und Ausgabe von Nahrungsmitteln und Getränken, Vitaminen oder chemischen Stoffen. Auf dem Umweltsektor werden Schlauchpumpen zur Abwasserbehandlung oder zum Entfernen von Kondensat bei der Gasanalyse verwendet.
Zu den häufig für Schlauchpumpen verwendeten Motortypen zählen Gleichstrommotoren mit Bürsten (DC), bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC), Wechselstrom- (AC) oder Schrittmotoren. Wird die Schlauchpumpe ohne Getriebe angetrieben, kann der Durchfluss über die Motordrehzahl geregelt werden. Typische Motordrehzahlen für Peristaltikpumpen liegen zwischen 0 und 400 Umdrehungen pro Minute. Normalerweise werden DC- und BLDC-Motoren zusammen mit einem Getriebe genutzt, damit die Geschwindigkeit auf den benötigten Durchfluss eingestellt werden kann. Schrittmotordrehzahlen können über eine externe Steuerung geregelt werden.
Schlauchpumpen bestehen aus einem Satz von Rollen, einem Schlauch und Schlauchklemmen, die in einem Gehäuse eingebaut sind. Die Rollen sind mit einer Motorwelle verbunden und werden darüber bewegt. Die Rollen quetschen den Schlauch und fördern dadurch das Medium innerhalb des Schlauchs vorwärts.
Durchflussraten sind proportional zur Motordrehzahl. Somit sind Peristaltikpumpen für Förder- und Dosierungsanwendungen geeignet. Bei der Auswahl des richtigen Motors müssen einige Aspekte betrachtet werden. Gleichstrommotoren sind in verschiedenen Qualitätsstufen erhältlich, die sich für 500 bis 4.000 Betriebsstunden eignen. Die limitierenden Faktoren dieser Motoren sind das Bürstensystem und die Lager. Die Lebensdauer von AC-Motoren reicht von 1.000 Stunden bei Spaltpol-Ausführungen bis zu über 10.000 Stunden bei Modellen mit Kondensator.
Bei Schrittmotoren und bürstenlosen Gleichstrommotoren ist der begrenzende Faktor normalerweise nur das Lagersystem. Bei den BLDC- und Schrittmotoren lässt sich die Drehzahl im Betrieb sehr einfach anpassen. Diese Motortypen werden typischerweise eingesetzt, wenn eine variable Durchflussrate erforderlich ist.
Typische Materialien für Peristaltikschläuche oder -leitungen sind Silikon, thermoplastisches Vulkanisat (TPV), PVC oder Fluorelastomere. Silikon ist am gängigsten, wenn nicht-aggressive Medien gepumpt werden. Im Vergleich zu den anderen Materialien ist Silikon eher weich. TPV vereint die einfache Verarbeitbarkeit von Polypropylen mit den elastomerischen Eigenschaften von EPDM. Zu den häufig eingesetzten Schlauchmaterialien auf der Basis von TPV zählen PharMed® BPT oder Santoprene™. Sollen chemisch korrosivere Medien gefördert werden, sind Fluorelastomere wie Viton® gefragt.
Bei der Auswahl des richtigen Schlauches sind die Schlauchabmessungen entscheidend. Wird eine maximale Schlauchlebensdauer angestrebt, hat ein Schlauch mit größerem Innendurchmesser und einer geringeren Motordrehzahl Vorteile. Bei höheren Durchflussraten sollten große Innendurchmesser und hohe Motordrehzahlen eingesetzt werden. Erfordert die Anwendung eine hohe Genauigkeit, muss der Innendurchmesser des Schlauches möglichst klein sein. Die Motordrehzahlen sollten hierbei hoch sein. Zum Pumpen viskoser Flüssigkeiten sollten die Schläuche über eine höhere Wandstärke verfügen, damit die ursprüngliche Form schneller wieder zurückerlangt wird.
Partikel von den Schläuchen können in den Flüssigkeitszyklus gelangen. Dieser Vorgang wird als Spallation bezeichnet. Insbesondere in biologischen, pharmazeutischen oder medizinischen Anwendungen gilt es, die Spallation zu vermeiden. Besondere Arten von TPV-Materialien wie Versalloy™ bieten optimierte Eigenschaften, um die Spallation zu verringern.
Um die Pulsation zu verringern, nutzen viele Schlauchpumpen einen federbelasteten Mechanismus, der für einen reibungslosen Pumpenbetrieb sorgt. Diese Eigenschaft ist auch für die Förderung von Flüssigkeiten wichtig, die gegenüber Scherkräften empfindlich sind, wie zum Beispiel lebende Zellen. Einen weiteren Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt, ist die Anpassung der Pumpe auf verschiedene Schlauchdurchmesser abhängig von der erforderlichen Durchflussrate.
Bei besonders hochwertigen Pumpen lässt sich der Rollendruck eingestellen. Dadurch kann die Pumpe auf die verschiedenen Drücke eingestellt werden, die in einem Flüssigkeitssystem auftreten können. Zudem kann die Pumpenleistung auf verschiedene Schlauchmaterialien angepasst werden. Je nach Art der Flüssigkeit können weichere Schläuche aus Silikon oder, z. B. für chemisch anspruchsvolle Anwendungen, Fluorelastomere eingesetzt werden. Diese sind normalerweise deutlich härter.
Peristaltikpumpen zeichnen sich durch eine hohe Benutzerfreundlichkeit aus. Der Schlauch oder der Pumpenkopf kann in wenigen Sekunden ausgetauscht werden. Die Konstruktion ohne interne Ventile hat verschiedene Vorteile. Ein Betrieb im und gegen den Uhrzeigersinn ist möglich, Flüssigkeiten können also je nach Prozessanforderung in beide Richtungen gefördert werden. Da keine Ventile vorhanden sind, gibt es weniger Einschränkungen für das Schlauchmaterial, was den Transfer von viskosen Medien unterstützt.
Zur Effizienzsteigerung des Produkts können Mehrkanal-Schlauchpumpen verwendet werden. In solchen Pumpen treibt ein Motor einen Pumpenkopf mit bis zu 15 Kanälen an, von denen jeder eine separate Leitung aufweist. Somit können verschiedene Medien gleichzeitig gefördert werden oder dasselbe Medium kann auf mehrere Gefäße verteilt werden. Die Anzahl der in den Schlauchpumpen verwendeten Rollen wirkt sich entscheidend auf die Fluidtechnik aus. Bei hohen Durchflussraten werden nur zwei oder drei Rollen eingesetzt. Der Nachteil davon ist eine hohe Pulsation. Ist eine sanftere Förderung des Mediums erforderlich, werden oft mehrere Rollen verwendet, um die Pulsation niedrig zu halten.
Eine wichtige Anforderung vieler medizinischer oder analytischer Prozesse ist die Vermeidung von Kreuzkontamination. Die Schläuche sind das einzige Bauteil mit Kontakt zum Medium und können ganz einfach nach jedem Prozesszyklus ausgetauscht werden.
Zu den weiteren Anwendungen zählen das Dosieren von Spülmittel in Industriegeschirrspülmaschinen, das Entfernen von Kondensat bei der kontinuierlichen Emissionsüberwachung oder der Transfer von Dialysat in Dialysemaschinen.
Thomas bietet Pumpen mit Durchflussraten von weniger als 0,1 ml pro Minute bis zu 2.000 ml pro Minute. Spezielle Produktversionen eignen sich für hohen Druck von bis zu 10 bar. Unser umfangreiches Portfolio umfasst Optionen für selbst die anspruchsvollsten Liquid Handling Anwendungen.
