Peristaltiske pumper imødekommer udfordringen med flerkanalspumpning

Peristaltiske slangepumper er den fleksible og økonomiske løsning til flerkanals-væskeoverførselsanvendelser

Introduktion til peristaltiske flerkanalspumper

Teknikere i forskningslaboratorier og procesanlæg har ofte brug for at pumpe flere væskekanaler samtidig. Prisbillige, pladsbesparende løsninger til disse anvendelser kan spare betydelig tid og ressourcer og samtidig forbedre proceseffektiviteten betydeligt.

Synkron styring af flere kanaler kan give flere fordele. Variation af motorens hastighed vil variere flowet i alle kanaler samtidig og proportionalt. Brugen af en enkelt drivmotor kan reducere omkostningerne pr. kanal betydeligt. Den kan også reducere det samlede energibehov, antallet af bevægelige dele samt pumpesystemets størrelse og pladsbehov. Det kombinerede resultat vil være et væskehåndteringssystem, der er økonomisk rentabelt at anskaffe, drive og vedligeholde.

Peristaltiske slangepumper er en yderst effektiv og omkostningseffektiv løsning til flerkanalspumpning. Peristaltiske pumper fås med et bredt udvalg af udskiftelige pumpehoveder, drev og slanger.

Peristaltiske flerkanalspumper anvendes med succes i en lang række industrier, herunder farmaceutiske, kemiske processer, bioteknologi, fødevareproduktion, trykning, landbrug og vandbehandling. Ud over generel væskeoverførsel omfatter anvendelsesmulighederne også dosering og dispensering.

Den største fordel ved den peristaltiske pumpe er brugen af fleksible slanger som pumpekammer. Den væske, der pumpes, forbliver hele tiden inde i slangen - slangen er den eneste del af pumpen, der er fugtet. Denne egenskab reducerer risikoen for forurening betydeligt og giver dig ekstraordinær kontrol over væskens indhold og renhed og over integriteten af din proces.

Vedligeholdelses-, rengørings- og væskeskifttider minimeres, og én pumpe kan overføre flere forskellige væsker ved blot at skifte slangen. Den peristaltiske pumpe giver en skånsom overførsel af følsomme og udfordrende væsker, herunder gasser, viskøse væsker og væsker med blandede faser, f.eks. gas/væske- og fast/væske-kombinationer.

Kriterierne for specifikation og valg af pumpe omfatter: væskeflowhastigheder, væskeegenskaber, slangers kemiske kompatibilitet, nemme ændringer af slanger, fleksibilitet i pumpedesignet (f.eks. stabelbare hoveder i forhold til patronhoveder), generel nøjagtighed og nøjagtighed mellem kanaler, momentkrav og drevstyringsfunktioner. Læs videre for at se nærmere på flere af disse udvælgelseskriterier.

Pumpeslanger og væskeegenskaber

Flowhastigheden og væskedynamikken gennem en peristaltisk pumpe påvirkes af slangens dimensioner, pumpefordelerens udformning, geometrien af slangens okklusionsbed, antallet af ruller og af rullesamlingens samlede diameter. Som følge heraf har hver kombination af slange og pumpehovedtype et unikt sæt af ydeevnekarakteristika.

Pumpeslanger

Slangestørrelsen (især den indvendige diameter eller ID) er direkte proportional med flowhastigheden i alle pumpehoveder. Større slanger og rotorer med større diameter har et større "pude"-volumen (væskerummet i slangen mellem de tilstødende ruller i pumpehovedet). Dette volumen bestemmer flowet pr. omdrejning af pumpehovedet.

For at sikre nøjagtighed er det vigtigt at anvende præcisionspumpeslanger med en høj tolerance og at kalibrere pumpen. "Høj tolerance" betyder, at slangens indvendige diameter og vægtykkelse under fremstillingen er holdt inden for meget snævre tolerancegrænser. Minimale variationer i slangens dimensioner giver sig direkte udslag i minimale variationer i flowhastigheden. Kalibrering af pumpen ved at justere motorhastighed, ru n-tid eller okklusion (den kraft, der påføres slangen), vil yderligere reducere variationen og forbedre repeterbarheden. Kalibrer altid pumpen under de faktiske anvendelsesbetingelser (væsketype, temperatur osv.).

De fleste slangematerialer har en indkøringsperiode, hvor slangens formhukommelse og væskeflowhastigheden justeres og stabiliseres. Længden af denne indkøringsperiode varierer afhængigt af slangestørrelse og materiale. For at opnå en høj nøjagtighed skal en pumpe med ny pumpeslange drives i mindst 10 til 15 minutter, før flowet gennem de enkelte kanaler kalibreres.

Manifolder

Det er muligt at bruge flodkanalerne i flerkanalspumperne uafhængigt af hinanden eller at samle dem med Y-forbindelser. Når en manifold er konstrueret til at give et fælles ind- eller udløb for flere rør, reduceres antallet af rørledninger fra kilden eller til den modtagende beholder. Når kanalerne på udløbssiden kombineres, øges flowhastigheden. Med et særligt forskudt pumpehoved kan en kombination af kanaler reducere flowpulsering. Husk at bruge slanger med større diameter på den ene kanalside af manifolden (enten opstrøms eller nedstrøms for pumpen), så du minimerer pumpekavitation og modtryk.

Der findes dobbelt-Y-slangesamlinger med Masterflex® platinhærdet silikoneslange til disse anvendelser.

Væsketype

Overvejelser vedrørende væsken er de samme for enkelt- og flerkanalspumper. Vandlignende væsker med lav viskositet bevæger sig let gennem mange forskellige størrelser slanger. Væsker med højere viskositet kan kræve slanger med større diameter og relativt lavere pumpehastighed (omdrejninger pr. minut). Slanger med et større forhold mellem vægtykkelse og indvendig diameter (slanger med tykke vægge) vil generere større suget løft (i forhold til slanger med tynde vægge med samme ID) og anbefales til mere viskøse væsker.

Typer af peristaltiske pumpehoveder

Tre typer pumpehoveder kan let tilpasses til flerkanalsanvendelser: stabelbare enkeltkanalhoveder, flerkanalshoveder og patronhoveder. Flerkanals- og patronhoveder giver det maksimale antal slangekanaler på et relativt lille areal.

Hyppige slangeudskiftninger påvirker i høj grad tiden for opsætning og vedligeholdelse af pumpen. Nogle stabelbare pumpehoveder skal afmonteres eller fjernes fra drevet for at udskifte slangen. Andre stabelbare hovedtyper, herunder Masterflex® Easy-Load®-pumperne og de fleste patron- og flerkanalspumpehoveder er lettere at opstille og servicere. Operatørerne kan fjerne og udskifte slangen uden at afmontere pumpehovedet.

Stabelbare enkeltkanalspumpehoveder

Du kan tilføje eller fjerne stabelbare enkeltkanalhoveder efter behov til forskellige anvendelser. Stabelbare pumpehoveder er derfor populære til anvendelser, der kræver fleksibilitet til ofte at omkonfigurere pumpedesignet. Stabelbare hoveder foretrækkes til større slangestørrelser og når anvendelsen involverer en høj sugekraft og/eller et højt udledningstryk.

Der kan typisk monteres to eller fire stablede hoveder på et drev, afhængigt af drevets hastighedsområde og hestekræfter. Masterflex® L/S® Easy-Load® II-pumpehovedet med to kanaler kan give dig op til 8 kanaler med fire stablede hoveder på et enkelt drev.

Du kan montere individuelle pumpehoveder sammen med andre af samme type eller med pumpehoveder, der accepterer forskellige slangeformater. Dette er en værdifuld fordel for proportionale flowanvendelser, da det giver dig mulighed for at blande og matche slangestørrelser eller pumpehovedtyper for at opnå de nødvendige proportionale flowhastigheder. Proportionelle flowhastigheder på over 100:1 er mulige.

Stabelbare pumpehoveder, der har en forskudt rullekonstruktion, begrænser drejningsmomentbelastningen på drivkredsløbet, når to eller flere pumpehoveder er monteret sammen. Stablede hoveder med forskudte ruller leverer lidt forskellige mængder fra kanal til kanal, når de anvendes til korte doseringstider/lavt volumen (afhængigt af rullerens endelige position). Denne begrænsning forsvinder, når pumperne kører kontinuerligt eller med doseringsvolumener på flere hundrede milliliter eller mere.

Flerkanals-pumpehoveder

Flerkanalshoveder er den nyeste mulighed for anvendelser med flere kanaler. Disse pumpehoveder kombinerer mange af de bedste egenskaber fra både patronhoveder og stablede enkeltkanalhoveder.

Disse hoveder giver et relativt lavt pulsationsflow fra to, fire eller otte kanaler uden patroner. De kan også stables til op til 32 kanaler afhængigt af slangestørrelse, formulering og drivkraft. Flowet mellem kanalerne er synkront uden justering af okklusion. Disse funktioner giver flerkanalshovederne den fleksibilitet i konfigurationen, som stablede enkeltkanalhoveder giver, samt det synkrone flow og den synkrone kanalkapacitet, som patronhovederne giver.

Masterflex® L/S® flerkanals-pumpehoveder fås til mikroboreslanger og til Masterflex® L/S® slangestørrelser.

Patronpumpehoveder

Patronpumpehoveder accepterer et forudbestemt maksimalt antal kanaler—et hvilket som helst antal af disse kanaler kan anvendes op til hovedets og drevets kapacitet. Patronpumpehoveder kan fås separat eller som en integreret del af pumpens design. Masterflex® L/S®-patronhoveder er af en modulær type og kan monteres på de fleste Masterflex^® L/S^® drev. Der kan monteres op til 12 individuelle kanaler på et enkelt hoved med flowhastigheder på helt ned til 0,0005 mL/min pr. kanal.

Patronpumperne har lange ruller, der giver synkron væsketilførsel mellem patronerne. Disse pumpehoveder har også et større antal ruller end enkeltkanalhoveder, hvilket resulterer i et lavere pulsationsflow og højere nøjagtighed ved små volumener og lave flowhastigheder. Disse pumper anbefales til væskeoverførselsanvendelser med lav volumen/lav flowhastighed.

Patronhoveder med justerbar okklusion giver den højeste nøjagtighed mellem kanalerne af alle pumpehovedtyper. Finjusteringer af okklusionen i de enkelte kanaler kan effektivt kompensere for eventuelle mindre variationer i slangernes dimensioner, der fører til små variationer i flowet.

Valg af drev til pumpehoved

Vælg et drev med tilstrækkeligt drejningsmoment (og/eller hestekræfter) og hastighed til at opfylde kravene til flow og pumpehoved. Drev, der fungerer ved et lavere hastighedsområde, har typisk et større drejningsmoment og kan drive et større antal stablede hoveder og slangekanaler.

Drev med fast hastighed er gode til grundlæggende overføringsanvendelser. Forskellige hastigheder og gearforhold giver en række forskellige drejningsmomentudgange, mens forskellige slangestørrelser giver mulighed for forskellige flowhastigheder.

Med drev med variabel hastighed kan du justere flowhastigheden samtidig for alle kanaler med en flowhastighed i de sekundære kanaler, der er proportionel med den første kanal. Der er mulighed for en meget bred vifte af flowhastigheder ved at justere drevets hastighed og ved at vælge forskellige slangestørrelser.

Digitale drev giver den mest nøjagtige og repeterbare hastighedsregulering og dermed den største flowhastighedspræcision. Afhængigt af funktioner og præstationsniveau tilbyder digitale drev også en visning af flowhastighed, pumpehastighed (omdrejninger pr. minut), doseringsvolumen og kumulativ volumen (samlet volumen, der er doseret over flere doseringscyklusser). Bemærk, at displayet for flowhastighed/volumen typisk kun vil være for én kanal, medmindre der er indbygget en række flowmålere i systemet.

Væskeanvendelser

Pumper med fast hastighed og fast lukkethed er populære på grund af deres repeterbarhed af flowhastigheden, deres ensartede rørbelastning og generelle brugervenlighed. Disse pumper, der anvendes med præcisionsekstruderede slanger, kan levere væsker med en nøjagtighed på 3 til 5 % mellem kanalerne. Denne grad af ydeevne er tilstrækkelig til overførsel af bulkvæske, varmevekslere og blækoverførsel i trykningsanvendelser, for blot at nævne nogle få. Komplette Masterflex^® I/P^® pumpesystemer med fast hastighed, der er vaske-klassificeret til procesanvendelser, fås i 3-kanals og 4-kanals konfigurationer.

Patron- og flerkanals pumpehoveder er populære til præcis prøvetagning, dosering og dosering af væsker. De synkrone ruller sørger for en koordineret væsketilførsel mellem hver kanal i pumpehovedet. Flerkanalshoveder giver en nøjagtighed af flowet mellem kanalerne på mellem 1,5 og 2 %. Med justerbar okklusion kan patronpumpehoveder levere en flownøjagtighed på 1 % mellem kanalerne. En præcis dosering og dosering, analyseteknikker inden for forskning og kvalitetssikring samt miljøprøvetagning og -overvågning kræver dette høje niveau af ydeevne og nøjagtighed.

Opsummering

Peristaltiskeslange- pumper tilbyder en unik kombination af væskehåndteringsegenskaber og konfigurationsfleksibilitet til anvendelser med flere kanaler. En række forskellige udskiftelige slangestørrelser, slangematerialer, pumpehoveder og drev giver dig mulighed for at tilpasse dit pumpesystem til den mest økonomiske pris, der er mulig. Peristaltiske flerkanalspumpeystemer tilpasses til en lang række forskellige anvendelser med enorme besparelser med hensyn til tid, plads og ressourcer

 

Skrevet af Phil Nyren, Produktchef Fluidics