Peristaltische pompen kunnen de uitdaging van het meerkanaals pompen aan

Peristaltische slangenpompen zijn een flexibele en voordelige oplossing voor toepassingen waarbij de vloeistof via meerdere kanalen wordt doorgevoerd.

Meerkanaals peristaltische pompen – Inleiding

Technici in onderzoekslaboratoria en procesfaciliteiten moeten vaak vloeistof in verschillende kanalen tegelijk rondpompen. Betaalbare, ruimtebesparende oplossingen voor deze toepassingen kunnen leiden tot een aanzienlijke tijdsbesparing en kostenreductie, terwijl het proces zelf er veel efficiënter door verloopt.

Een synchrone aansturing van meerdere kanalen kent verschillende voordelen. Door het toerental van de motor te variëren kan de flow in alle kanalen tegelijk en proportioneel variëren. Gebruik van een enkele aandrijfmotor kan de kosten per kanaal aanzienlijk omlaag brengen. Daarnaast kan het de totale behoefte aan energie verminderen, terwijl er minder bewegende delen zijn, waardoor de pompinstallatie niet meer zo groot hoeft te zijn en dus minder ruimte inneemt. Resultaat van dit alles is een systeem om vloeistoffen te behandelen dat voordelig is in de aanschaf, het gebruik en het onderhoud.

Peristaltische slangenpompen zijn een uiterst efficiënte en kosten-effectieve optie voor meerkanaals pompen. Peristaltische pompen zijn leverbaar met een brede keus aan uitwisselbare pompkoppen, aandrijvingen en slangen.

Meerkanaals peristaltische pompen worden met succes ingezet in diverse bedrijfstakken, waaronder de farmaceutische en chemische industrie, de biotech, de voedselindustrie, drukkerijen, de landbouw en de waterzuivering. Naast het rondpompen van vloeistoffen kunnen deze pompen ook metingen doen en volumes aanvullen.

Het meest in het oog springende voordeel van de peristaltische pomp is dat voor de pompkamer gebruik wordt gemaakt van flexibele slangen. De rondgepompte vloeistof blijft steeds in de slangen – en die vormen dan ook het enige gedeelte van de pomp dat met vocht in aanraking komt. Hierdoor neemt de kans op besmetting sterk af en houdt u de controle over de inhoud en de zuiverheid van de vloeistof – en daarmee over de zuiverheid van het gehele proces – stevig in handen.

Het onderhoud, schoonmaken en vervangen van de vloeistof kost minder tijd doordat een enkele pomp door het vervangen van de slangen heel eenvoudig meerdere verschillende vloeistoffen kan rondpompen. De peristaltische pomp zorgt voor een soepele verplaatsing van gevoelige en lastige vloeistoffen, inclusief gassen, vicieuze vloeistoffen en gemengde fasen zoals combinaties van gas/vloeistof en vast/vloeibaar.

De specificaties van de pomp en de selectiecriteria omvatten de vloeistofstroomsnelheid, de vloeistofkarakteristieken, chemisch bestendige slangen, gemakkelijk te vervangen slangen, een flexibele constructie van de pomp (zo zijn de koppen stapelbaar in plaats van uitgevoerd als cassettes), de algehele nauwkeurigheid en de nauwkeurigheid tussen kanalen, de vereiste trekkracht en voorzieningen voor het aansturen van de aandrijving. Lees verder om enkele van deze selectiecriteria meer in detail te bekijken.

Pompslangen en vloeistofkarakteristieken

De flowsnelheid en de dynamica van de vloeistof hangen bij een peristaltische pomp onder meer af van de maten van de slangen, het ontwerp van het verdeelstuk van de pomp, de geometrie van de slangafsluiter, het aantal rollers en de totale diameter van alle rollers. Wat dit uiteindelijk oplevert is dat elke combinatie van slangen en pompkop unieke prestatiekenmerken te zien geeft.

Pompslangen

De maat van de slangen (en dan in het bijzonder de binnendiameter of DN) is recht evenredig met de flowsnelheid in alle pompkoppen. Een grotere maat slang en rotors met een grotere diameter hebben een groter "kussen" volume (de vloeibare ruimte in de slangen tussen naastgelegen rollers in de pompkop). Dit volume bepaalt de flow per omwenteling van de pompkop.

Omwille van de nauwkeurigheid is het van belang de hoogtolerante precisieslangen te gebruiken en de pomp te kalibreren. "Hoogtolerant" wil zeggen dat de binnendiameter en de wanddikte van de slangen bij hun vervaardiging binnen zeer smalle tolerantiegrenzen zijn gebleven. Minieme variaties in de afmetingen van de slangen vertalen zich direct in minimale variaties in de flowsnelheid. Door de pomp te kalibreren, door het fijnregelen van het toerental van de motor, van het aantal draaiuren of van de occlusie (de kracht waarmee de slang wordt dichtgeklemd) loopt het aantal schommelingen verder terug, waardoor de herhaalbaarheid verbetert. Zorg dat het kalibreren van de pomp altijd gebeurt onder de werkelijke bedrijfsomstandigheden (soort vloeistof, de temperatuur etc.).

Het materiaal heeft bij de meeste slangen een bepaalde inloopperiode nodig, waarbij het vormgeheugen van de slang en de flowsnelheid van de vloeistof zich instellen en stabiliseren. Hoe lang de inloopperiode precies is, hangt af van de maat en het materiaal van de slangen. Voor een zo groot mogelijke nauwkeurigheid moet u een pomp die voorzien is van een nieuwe slang zeker 10 tot 15 minuten laten draaien voordat u de stroming door de verschillende kanalen gaat kalibreren.

Verdeelstukken

Het is mogelijk de stroomkanalen van multikanaalspompen onafhankelijk van elkaar te gebruiken, of ze met Y-connectoren aan elkaar te koppelen. Wanneer bij het ontwerp van een verdeelstuk rekening is gehouden met een collectieve in- of uitlaat voor meerdere slangen, hoeven er minder aanvoerleidingen van de bron of naar het uiteindelijke reservoir te lopen. Wanneer de kanalen aan de afvoerzijde op elkaar worden aangesloten, zal de flowsnelheid toenemen. Met een speciale offset-pompkop kunnen met elkaar verbonden kanalen het horten en stoten van de stroom doen verminderen. Zorg dat u aan de kant van het verdeelstuk waar zich maar één kanaal bevindt (stroom op- dan wel -afwaarts van de pomp) een slang gebruikt met een grotere diameter, om de pompcavitatie en de tegendruk zo gering mogelijk te houden.

Voor dergelijke toepassingen zijn combinaties leverbaar met dubbele Y-stukken voor de met platina behandelde silicone slangen van Masterflex®.

Soort vloeistof

Voor de vloeistof gelden bij pompen met enkele en met meerdere kanalen dezelfde overwegingen. Vloeistoffen met een lage viscositeit zoals waterachtige vloeistoffen, bewegen zich gemakkelijk voort door slangen van uiteenlopend formaat. Vloeistoffen met een hogere viscositeit daarentegen vereisen slangen met een grotere diameter en een relatief lagere pompsnelheid (tpm). Slangen waarbij de wanddikte relatief groter is ten opzichte van de binnendiameter (slangen met dikke wand), zullen een grotere aanzuighoogte opwekken (vergeleken bij slangen met een dunne wand en met dezelfde DN); deze slangen worden aanbevolen voor de meer vicieuze vloeistoffen.

Meerkanaals peristaltische pompkoppen

Bij de pompkoppen zijn er drie soorten die eenvoudig zijn aan te sluiten op meerkanaals toepassingen: stapelbare éénkanaals koppen, meerkanaals koppen en koppen met cassettes. Meerkanaals koppen en koppen met cassettes kunnen het grootste aantal kanalen aan en hebben daar relatief weinig ruimte voor nodig.

Wanneer frequent van slang wordt gewisseld, is dat sterk van invloed op de instelling van de pomp en de onderhoudsinterval. Bij sommige stapelbare pompkoppen is het zo dat ze om een slang te vervangen eerst uiteengenomen of van de aandrijving gehaald moeten worden. Andere stapelbare pompkoppen, zoals de meeste meerkanaals koppen en koppen met cassettes en ook de koppen van het type Masterflex® Easy-Load®, zijn gemakkelijker in te stellen en onderhouden. Operators kunnen de slangen verwijderen en vervangen zonder de pompkop uiteen te hoeven nemen.

Stapelbare éénkanaals pompkoppen

Stapelbare éénkanaals koppen kunt u naar believen opzetten of weghalen als dat voor de toepassing nodig is. Stapelbare pompkoppen zijn daarom heel populair voor toepassingen waarbij de nodige flexibiliteit is vereist om de opzet van de pomp regelmatig opnieuw te configureren. Stapelbare pompkoppen worden bij voorkeur gebruikt voor slangen van een grotere maat en als er voor de toepassing een grote aanzuighoogte en/of losdruk nodig is.

Gemiddeld kunnen er per aandrijving twee of vier stapelbare koppen worden geplaatst, afhankelijk van het snelheidsbereik en het aantal pk's van de aandrijving. De tweekanaals pompkop van het type Masterflex® L/S® Easy-Load® II is goed voor 8 kanalen met vier koppen, gestapeld aangebracht op een enkele aandrijving.

U kunt verschillende pompkoppen los combineren met andere van hetzelfde type, of met pompkoppen die geschikt zijn voor slangen van uiteenlopend formaat. Dit is een groot pluspunt voor toepassingen met een proportionele stroom, omdat dit u in staat stelt om slangen van verschillend formaat en pompkoppen van uiteenlopend type door elkaar te gebruiken, om zo uit te komen bij de vereiste proportionele flowsnelheden. Op deze manier zijn proportionele flowsnelheden te behalen van meer dan 100:1.

Stapelbare pompkoppen met afgehoekte rollers beperken de hoeveelheid koppel die wordt losgelaten op de aandrijflijn wanneer er twee of meer pompkoppen tegelijk gemonteerd zijn. Stapelbare pompkoppen met afgehoekte rollers geven, als ze bij het bijvullen maar even of voor een klein volume worden gebruikt (afhankelijk van de uiteindelijke positie van de rollers), volumes op die per kanaal iets kunnen verschillen. Deze beperking wordt losgelaten wanneer de pompen continu in bedrijf zijn, of als het bij het bijvullen gaat om volumes van honderden milliliters of meer.

Meerkanaals pompkoppen

Meerkanaals koppen zijn de nieuwste optie voor meerkanaals toepassingen. Deze pompkoppen verenigen in zich de meeste de voordelen van koppen met cassette en gestapelde éénkanaals koppen.

Het zijn koppen die stroom opwekken met relatief lage pulsatie vanuit twee, vier of acht kanalen zonder cassette. Ze kunnen ook gestapeld worden, tot 32 kanalen, afhankelijk van de maat slang, de formulering en het aandrijfvermogen. De stroming tussen de kanalen loopt synchroon, zonder afstelling van de occlusie. Dit zijn kenmerken die meerkanaals koppen de flexibele configuratie verlenen van gestapelde éénkanaalskoppen, met als plus een synchrone stroming en de kanaalcapaciteit van cassettekoppen.

De meerkanaals pompkoppen van het type Masterflex® L/S® zijn leverbaar voor microbore slangen en slangen van het formaat Masterflex® L/S®.

Pompkoppen met cassette

Op pompkoppen met cassette kan een vooraf ingesteld maximum aantal kanalen worden aangesloten — deze zijn allemaal te gebruiken, zolang de grens van wat de kop en de aandrijving aankunnen niet wordt overschreden. Stapelbare pompkoppen zijn daarom heel populair voor toepassingen waarbij de nodige flexibiliteit is vereist om de opzet van de pomp regelmatig opnieuw te configureren. De cassettekoppen van het type Masterflex® L/S® zijn van het modulaire type en kunnen worden gemonteerd op de meeste Masterflex^® L/S^® aandrijfsystemen. Er passen maximaal 12 verschillende kanalen op een enkele kop, met flowsnelheden van niet meer dan 0,0005 mL/min per kanaal.

Cassettepompen hebben lange rollers die zorgen dat de vloeistof tussen de cassettes synchroon wordt geleverd. Deze pompkoppen hebben ook meer rollers dan éénkanaalskoppen, zodat er minder pulsatie optreedt en de nauwkeurigheid bij kleinere hoeveelheden en lagere flowsnelheden groter is. Peristaltische slangenpompen zijn een flexibele en voordelige oplossing voor toepassingen waarbij de vloeistof door meerdere kanalen wordt gevoerd.

Cassettepompen met afstelbare occlusie bieden van alle typen pompkop de grootste nauwkeurigheid tussen de kanalen. Kleinere variaties in de afmetingen van de slangen die tot kleinere variaties in de stroming kunnen leiden, kunnen effectief worden gecompenseerd door de fijnafstemming van de occlusie in de diverse kanalen.

Selectie van de aandrijving voor pompkoppen

Kies een type-aandrijving met voldoende trekkracht (en/of paardenkracht) en snelheid om te kunnen voldoen aan de vereisten voor de flow en de pompkop. Aandrijfsystemen die in een lager snelheidsbereik functioneren, hebben doorgaans meer trekkracht en kunnen een groter aantal gestapelde koppen en slangkanalen aandrijven.

Aandrijfsystemen met een vaste snelheid zijn prima voor toepassingen waarvoor een simpele opbrengst volstaat. Verschillende snelheden en overbrengingsverhoudingen resulteren in een hele reeks verschillende niveaus van trekkracht, terwijl slangen van verschillende maten zorgen voor uiteenlopende flowsnelheden.

Bij aandrijfsystemen met variabele snelheid kunt u de flowsnelheid voor alle kanalen tegelijk afstellen, waarbij die in de secundaire kanalen corresponderen met de snelheden in het eerste kanaal. Er is heel scala aan flowsnelheden haalbaar, eenvoudig door de snelheid van de aandrijving af te stellen en slangen van verschillend formaat te kiezen.

Digitale aandrijfsystemen hebben de meest accurate en herhaalbare snelheidsregeling en daarmee dus ook de meest nauwkeurige flowsnelheid. Afhankelijk van de precieze samenstelling en het vermogensniveau, kunnen digitale aandrijfsystemen ook waarden weergeven als de flowsnelheid, de snelheid van de pomp (tpm), de dosering en een cumulatieve volume (het totale volume zoals gedoseerd in meerdere doseringcycli). De weergave van flowsnelheid/volume betreft meestal een enkel kanaal, tenzij er in de installatie meerdere flowmeters zijn ingebouwd.

Vloeistoftoepassingen

Pompen met een vaste snelheid en een vaste occlusie zijn veelgevraagd doordat de flowsnelheid ervan goed herhaalbaar is, het laden van de slangen consistent verloopt en ze over het geheel genomen gemakkelijk in het gebruik zijn. Bij gebruik in combinatie met geëxtrudeerde precisieslangen kunnen deze pompen vloeistoffen met een nauwkeurigheid tussen de kanalen van 3 tot 5% opvoeren. Dit niveau voldoet ruimschoots voor het opvoeren van bulkvloeistoffen, warmtewisselaars en inkt in drukkerijen, om slechts enkele voorbeelden te noemen. Complete Masterflex^® / P^® Pompsystemen met vaste snelheid die gecertificeerd zijn voor gebruik in vochtige omgevingen in de procesindustrie zijn leverbaar in uitvoeringen met drie en met vier kanalen.

Meerkanaals pompkoppen en koppen met cassette zijn vooral gevraagd voor het nauwkeurig bemonsteren, doseren en meten van vloeistoffen. De synchrone rollers voeren de vloeistof tussen elk kanaal in de pompkop gecoördineerd op. Meerkanaals pompkoppen resulteren in een nauwkeurigheid voor de stroming tussen de kanalen die ligt tussen de 1,5 en 2%. Met instelbare occlusie kunnen pompkoppen met cassette vloeistoffen opvoeren met een nauwkeurigheid tussen de kanalen van 1%. Om te komen tot een precieze dosering en meting, met gebruikmaking van technieken voor de analyse in de research, in combinatie met een goede kwaliteitscontrole en het nemen en bewaken van milieumonsters, zijn een vermogen en een nauwkeurigheid van dit hoge niveau vereist.

Samenvatting

Peristaltischeslangen pompen bieden een unieke combinatie van het goed kunnen behandelen van vloeistoffen met een flexibele configuratie voor meerkanaals toepassingen. Dankzij de grote keus aan onderling uitwisselbare slangen van verschillend formaat, de materialen voor slangen, pompkoppen en aandrijfsystemen kunt u uw pompinstallatie geheel naar eigen behoefte samenstellen, tegen een scherpe prijs. Meerkanaals peristaltische pompsystemen worden ingezet voor een breed scala aan toepassingen, resulterend in enorme besparingen aan tijd, ruimte en middelen.

 

Auteur: Phil Nyren, Product Manager Fluidics