Peristaltiske pumper svarer på utfordringen med flerkanalpumping

Peristaltiske slangepumper er en fleksibel og økonomisk løsning på flerkanals væskeoverføringsapplikasjoner

Introduksjon til peristaltiske flerkanalspumper

Teknikere i forskningslaboratorier og prosessfasiliteter trenger ofte å pumpe flere væskekanaler samtidig. Rimelige, plassbesparende løsninger for disse applikasjonene kan spare betydelig tid og ressurser, samtidig som de forbedrer prosesseffektiviteten.

Synkron styring av flere kanaler kan gi flere fordeler. Ved å variere motorens hastighet, varieres strømmen i alle kanalene samtidig og proporsjonalt. Bruk av en enkel drivmotor kan redusere kostnadene per kanal betydelig. Det kan også redusere de totale energikravene, antall bevegelige deler og kravene til pumpesystemets størrelse og plassbehov. Det kombinerte resultatet blir at væskehåndteringssystem som er økonomisk å kjøpe, drifte og vedlikeholde.

Peristaltiske slangepumper er et ekstremt effektivt og kostnadsbesparende alternativ for flerkanalpumping. Peristaltiske pumper er tilgjengelige med et bredt spekter av utskiftbare pumpehoder, drivenheter og slanger.

Peristaltiske flerkanalpumper brukes med stor suksess innen en rekke bransjer, inkludert farmasøytisk, kjemisk prosessering, bioteknologi, matforedling, trykking, landbruk og vannbehandling. Applikasjoner, i tillegg til generell væskeoverføring, inkluderer måling og dosering.

De viktigste fordelene med den peristaltiske pumpen er bruken av fleksible slanger som pumpekammer. Væsken som pumpes forblir inni slangen hele tiden - slangen er den eneste fuktige delen av pumpen. Denne funksjonen reduserer risikoen for kontaminering betraktelig og gir deg ekstraordinær kontroll over innholdet og renheten til væsken og integriteten til prosessen din.

Vedlikehold, rengjøring og væskevekslingstider blir minimert og en pumpe kan overføre flere ulike væsker simpelthen ved å skifte slange. Den peristaltiske pumpen sørger for forsiktig overføring av sensitive og utfordrende væsker, inkludert gasser, viskøse væsker og blandede fasevæsker, som kombinasjonene gass/væske og fast stoff/væske.

Pumpespesifikasjonene og utvelgingskriteriene inkluderer: væskestrømningshastigheter, væskekarakteristikker, slangenes kjemiske kompatibilitet, letthet for slangeutskifting, fleksibilitet i pumpedesign (for eksempel stablende vs. patronhoder), generell nøyaktighet og nøyaktighet mellom kanalene, krav til dreiemoment og funksjoner for drivenhetsstyring. Les videre for en nærmere titt på flere av disse utvelgingskriteriene.

Pumpeslanger og væskekarakteristikker

Strømningshastigheten og væskedynamikkene gjennom en peristaltisk pumpe påvirkes av dimensjonene på slangene, designet på pumpemanifolden, geometrien til slangeokklusjonsbunnen, antall ruller og den generelle diameteren til rullesettet. Som et resultat viser hver kombinasjon av slange og pumpehode et unikt sett med ytelseskarakteristikker.

Pumpeslanger

Slangestørrelsen (spesifikt innvendig diameter eller ID) er direkte proporsjonal med strømningshastigheten i alle pumpehoder. Store slangestørrelser og rotorer med stor diameter har et større «pute»-volum (væskerommet i slangen mellom to nærliggende ruller i pumpehodet). Dette volumet avgjør strømmen per rotasjon av pumpehodet.

For å sørge for nøyaktighet er det viktig å bruke presisjonspumpeslanger med høy toleranse og å kalibrere pumpen. «Høy toleranse» betyr at den innvendige diameteren og veggtykkelsen til slangen har blitt holdt innenfor svært begrensede toleransegrenser under produksjon. Minimale variasjoner i dimensjonene til slangene betyr minimale variasjoner i strømningshastigheten. Kalibrering av pumpen: ved å justere motorhastigheten, driftstiden eller okklusjonen (klemmekraften som påføres slangen) reduseres variasjon ytterligere og repeterbarheten øker. Kalibrer alltid pumpen under faktiske bruksforhold (væsketype, temperatur osv.).

De fleste slangematerialer har en innkjøringsperiode. I løpet av den tiden justeres og stabiliseres formminnet til slangen og væskestrømningshastigheten. Lengden på denne innkjøringsperioden varierer avhengig av slangestørrelsen og materialet. For høy nøyaktighet må en pumpe utstyrt med ny pumpeslange kjøres i minst 10 til 15 minutter før strømmen kalibreres gjennom individuelle kanaler.

Manifolder

Det er mulig å bruke strømningskanalene til flerkanalpumper individuelt, eller å manifolde med Y-koblinger. Når det lages en manifold for å gi et felles inn- eller utløp for flere slanger, reduserer det antall rørlinjer fra kilden eller til mottakerbeholderen. Når kanaler på utløpssiden kombineres, øker det strømningshastigheten. Med et spesielt forskjøvet pumpehode kan en kombinasjon av kanaler redusere strømningspulseringen. Husk å bruke større slangediameter på enkeltkanalsiden i manifolden (enten oppstrøms eller nedstrøms for pumpen) slik at du minimerer pumpekavitasjonen og mottrykket.

Dobbelt-Y-slangesammenstillinger som bruker Masterflex® platinaherdet silikonslange er tilgjengelige for disse bruksområdene.

Type væske

Væskevurderingene er like for enkle og flerkanals-pumpeapplikasjoner. Vannlignende væsker med lav viskositet beveger seg enklere gjennom mange ulike slangestørrelser. Væsker med høyere viskositet kan kreve større slangediameter og relativt lavere pumpehastighet (o/min). Slanger med større veggtykkelse i forhold til innvendig diameter (slanger med tykke vegger) vil generere større sugeløft (i forhold til slanger med tynne vegger og samme ID) og anbefales for mer viskøse væsker.

Typer peristaltiske pumpehoder

Tre typer pumpehoder tilpasser seg enkelt til flerkanalsapplikasjoner: enkeltkanalhoder som kan stables, flerkanalshoder og patronhoder. Flerkanals- og patronhoder gir maksimalt antall slangekanaler innenfor et relativt lite område.

Hyppige slangeutskiftinger påvirker pumpeoppsettet og vedlikeholdstidene i stor grad. Noen stablepumpehoder må demonteres eller fjernes fra drivenheten for at slangen skal kunne skiftes ut. Andre stablehodetyper, inkludert Masterflex® Easy-Load®-pumper og de fleste patron- og flerkanalspumpehoder er enklere å sette opp og vedlikeholde. Operatøren kan fjerne og erstatte slanger uten å demontere pumpehodet.

Enkeltkanalspumpehoder som kan stables

Enkeltkanalhoder som kan stables kan legges til eller fjernes etter behov for ulike applikasjoner. Stablepumpehoder er derfor populære for applikasjoner som krever fleksibilitet til hyppig rekonfigurering av pumpedesignet. Stablehoder foretrekkes for store slangestørrelser og når applikasjonen innebærer høye sugeløft og/eller utløpstrykk.

To eller fire stablehoder kan typisk monteres på en drivenhet, avhengig av drivenhetens hastighetsområde og antall hestekrefter. Masterflex® L/S® Easy-Load® II dobbeltkanalpumpehode kan gi deg opptil 8 kanaler med fire hoder stablet på en enkel drivenhet.

Du kan montere individuelle pumpehoder med andre av samme type eller med pumpehoder som godtar andre slangestørrelser. Dette er en nyttig fordel for proporsjonale strømningsapplikasjoner siden du da kan blande slangestørrelser og pumpehodetyper for å få ønskede proporsjonale strømningshastigheter. Proporsjonale strømningshastigheter på over 100:1 er mulig.

Stablepumpehoder som har en forskjøvet rulledesign begrenser dreiemomentbelastningen på drivkretsen når to eller flere pumpehoder er montert sammen. Stablehoder med forskjøvede ruller leverer litt andre volumer fra kanal til kanal når de brukes for korte doseringstider / lave volum (avhengig av rullenes endelige posisjon). Denne begrensningen forsvinner når pumpene går kontinuerlig eller med doseringsvolumer på flere hundre milliliter eller mer.

Flerkanalpumpehoder

Flerkanalhoder er det nyeste alternativet for flerkanalapplikasjoner. Disse pumpehodene kombinerer mange av de beste funksjonene ved både patronhoder og enkeltkanalhoder som kan stables.

Disse hodene tilbyr relativt lav pulseringsstrøm fra to, fire eller åtte kanaler uten patroner. De kan også stables i opp til 32 kanaler avhengig av slangestørrelsen og sammensetningen og drivkraften. Strømmen mellom kanalene er synkron uten okklusjonsjustering. Disse funksjonen gir flerkanalhoder konfigurasjonsfleksibiliteten til stablede enkeltkanalhoder så vel som den synkrone strømmen og kanalkapasiteten til patronhodene.

Masterflex® L/S® flerkanalpumpehoder er tilgjengelige for mikroboringsslanger og for Masterflex® L/S® slangestørrelser.

Patronpumpehoder

Patronpumpehoder aksepterer et forhåndsbestemt maksimalt antall kanaler - ethvert antall av disse kanalene kan brukes opp til kapasiteten til hodet og drivenheten. Patronpumpehoder er tilgjengelige separat eller integrert i pumpedesignet. Masterflex® L/S® patronhoder er av den modulære typen og kan monteres på de fleste Masterflex^® L/S^® -drivenheter. Opp til 12 individuelle kanaler monteres på ett enkelt hode med strømningshastigheter så lave som 0,0005 ml/min per kanal.

Patronpumper har lange ruller som gir synkron væskelevering mellom patronene. Disse pumpehodene har også et høyere antall ruller enn enkeltkanalhoder, noe som resulterer i lavere pulseringsstrøm og høyere nøyaktighet ved lave volumer og lave strømningshastigheter. Disse pumpene anbefales for væskeoverføringsapplikasjoner med lavt volum / lav strømningshastighet.

Patronhoder med justerbar okklusjon tilbyr den høyeste mellomkanal-nøyaktigheten av alle pumpehodetypene. Finjusteringer på okklusjonen i individuelle kanaler kan effektivt kompensere for små variasjoner i slangedimensjonene som fører til små variasjoner i strømmen.

Valg av pumpehode-drivenhet

Velg en drivenhet med tilstrekkelig moment (og/eller hestekrefter) og hastighet til å oppfylle kravene til strøm og pumpehode. Drivenheter som opererer med lavere hastighetsområde tilbyr typisk større moment og kan drive et høyere antall stablede hoder og slangekanaler.

Drivenheter med fast hastighet er bra for grunnleggende overføringsapplikasjoner. Ulike hastigheter og girforhold gir en rekke dreiemomentutganger og forskjellige slangestørrelser tillater forskjellige strømningshastigheter.

Drivenheter med variabel hastighet lar deg justere strømningshastigheten samtidig for alle kanalene med strømningshastigheten i de andre kanalene proporsjonale til den første kanalen. Et svært bredt spekter av strømningshastigheter er mulig ved å justere drivenhetens hastighet samt velge forskjellige størrelser på slangene.

Digitale drivenheter gir den mest nøyaktige og repeterbare hastighetskontrollen og derfor den beste nøyaktigheten for strømningshastigheten. Avhengig av funksjoner og ytelsesnivåer, tilbyr digitale drivenheter også visning av strømningshastighet, pumpehastighet (o/min), doseringsvolum og kumulativt volum (totalt volum dosert over flere doseringssykluser). Merk at visningen av strømningshastighet/volum typisk vil være for kun én kanal med mindre et antall strømningsmålere har blitt integrert i systemet.

Væskeapplikasjoner

Pumper med fast hastighet og fast okklusjon er populære for sin evne til å repetere strømningshastighet, sin konsistente slangelasting og sin generelle brukervennlighet. Brukt med presisjonsekstruderte slanger kan disse pumpene levere væsker med en nøyaktighet på 3 til 5 % mellom kanalene. Denne graden av ytelse er tilstrekkelig for bulkvæskeoverføring, varmevekslere og blekkoverføring i trykkeapplikasjoner, for å nevne noen. Komplette Masterflex^® I/P^® -pumpesystemer med fast hastighet som er nedvaskingsklassifisert for prosessapplikasjoner, er tilgjengelige i 3-kanals- og 4-kanals-konfigurasjoner.

Patron- og flerkanalpumpehoder er populære for nøyaktig prøvetaking, dosering og måling av væsker. De synkrone rullene sørger for koordinert væskelevering mellom hver kanal i pumpehodet. Flerkanalhoder leverer væsker med en nøyaktighet i et område fra 1,5 til 2  mellom kanalene. Med justerbar okklusjon kan patronpumpehoder levere væsker med en nøyaktighet på 3 til 1 % mellom kanalene. Presis dosering og måling, analytiske teknikker i undersøkelse og kvalitetssikring og miljøprøvetaking og overvåkning krever et så høyt nivå av ytelse og nøyaktighet.

Oppsummering

Peristaltiskeslange- pumper tilbyr en unik kombinasjon av væskehåndteringskarakteristikker og konfigurasjonsfleksibilitet for flerkanalapplikasjoner. Et stor utvalg av utskiftbare slangestørrelser, slangematerialer, pumpehoder og drivenheter gjør at du kan tilpasse pumpesystemet til den mest økonomiske prisen. Peristaltiske flerkanalpumpesystemer blir tilpasset til mange ulike applikasjoner med enorme besparelser, både når det gjelder tid, plass og ressurser

 

Skrevet av Phil Nyren, Product Manager Fluidics