Das Prinzip der Peristaltikpumpe basiert auf einer fortlaufenden Kompression und Dekompression eines Schlauches. Dieser wird um einen sich drehenden Rollenkopf mithilfe von Anpressbügeln in Haltern eingespannt. Die Flüssigkeit wird somit entlang der Abklemmstelle des Schlauches durch eine wechselnde Oberfläche des Rollenkopfes, die durch die Rollen und deren Bewegung erzeugt wird, gefördert.
Die ersten Schlauchpumpen wurden in den Sechzigerjahren des vorigen Jahrhunderts zunächst als Blutpumpen eingesetzt. Alsbald folgte die industrielle Anwendung, weil diese selbstansaugende Pumpenart sehr bedienerfreundlich und auch für abrasive oder viskose Medien geeignet ist. Die Bauart mit einem Pumpenkopf – anfangs oft mit nur zwei Rollen – zeigt wie alle Schlauchpumpen eine sehr starke Pulsation.
Für Anwendungen, die eine kontinuierliche Förderung benötigen, mussten die pulsierenden Unterbrechungen durch eine Erhöhung der Rollenanzahl behoben werden. Außerdem ist ein geeignetes Schlauchmaterial, dessen Elastizität möglichst lange erhalten bleibt und sich gegen unterschiedliche Flüssigkeiten resistent verhält, für diese Eigenschaft essentiell. Spetec-Schlauchpumpen arbeiten daher mit 6 bis 16 Anpressrollen. In den Bildern (Bild 1: Peristaltische Pumpe mit 6 Rollen, Bild 2: Peristaltische Pumpe mit 12 Rollen) sind zwei Typen mit unterschiedlicher Rollenanzahl als OEM-Version dargestellt. Ein besonderes Merkmal ist die kundenorientierte Produktion in Leistung, Größe und Farbe. Da alle Einzelteile selbst produziert werden, ist auch die Erfüllung von Sonderwünschen möglich. Neben den technischen Eigenschaften wie geringste Pulsation, hohe Genauigkeit und Stabilität in der Förderung zeichnet sich eine Spetec-Pumpe durch Individualität und Formschönheit aus. Es gibt keine herkömmlichen Produktionsserien, lediglich einige Grundkomponenten wie den Rollenkopf, die Schlauchhalter und die Anpressbügel werden mehrfach verwendet. Die optische Gestaltung ist dennoch immer wunschgemäß durchführbar, z. B. können die Farbe und Form der Grundplatte, auf welcher die eigentliche Pumpe montiert ist, und weitere Einzelteile passend gefertigt werden. Dadurch entsteht ein individuelles Produkt, das die „Handschrift“ des Geräteherstellers trägt. Auch die Tendenz hin zu kompakteren Analysengeräten wurde durch die Konstruktion kleinerer Pumpen berücksichtigt (Bild 3).
Eine Stand-alone-Version der Schlauchpumpen ist die Perimax-Version. Diese Pumpe enthält 12 oder 16 Rollen je Pumpenkopf und kann mit bis zu 6 Kanälen geliefert werden. Die Förderleistung beträgt bei der Perimax 12 bis zu 20 ml/min. Eine doppelte Durchflussmenge wird bei der Perimax 16 durch eine Teilung und Phasenversetzung der 16 Rollen und somit ein Einsatz von Doppelpumpenschläuchen erreicht. Die Phasenversetzung führt auch zu einer praktisch pulsationsfreien Förderung.
Einsatz instrumentelle Analytik
Häufige Anwendung finden peristaltische Pumpen in der instrumentellen Analyse, der Emissionsspektrometrie (ICP) und der Atomabsorptionsspektrometrie (AAS). Weitere Anwendungsbereiche erstrecken sich bis hin zur Medizintechnik, dem Pharmabereich sowie der Lebensmittelindustrie.
Die weitgehende Automatisierung der Abläufe in chemisch-analytischen Laboratorien erfordert den Einsatz von geeigneten Pumpen zur kontinuierlichen Beförderung von Probenlösungen, wie z. B. in Anlagen zur Wasser- und Umweltanalyse. Auch die teilautomatisierten Verfahren der Ionenchromatographie benötigen den Einsatz von sehr präzise fördernden Schlauchpumpen.
Die meisten Emissionspektrometer zur direkten Lösungsanalyse, wie z. B. die mit der ICP-Anregung, enthalten heute solche Schlauchpumpen. Gerade im Fall der Plasmaflamme ist es wichtig, dass praktisch keine Pulsation auftritt, weil das Plasma dazu neigt, pulsierende Bewegungen zu induzieren.
Vielseitige Schlauchmaterialien
Weitere Vorteile von Schlauchpumpen sind die Möglichkeiten, Lösungen mit Feststoffen und auch höherviskose Medien fördern zu können. Hierzu werden entsprechende Pumpenschläuche benötigt, die Spetec seit vielen Jahren selbst herstellt. Das Unternehmen bietet dazu ein breites Spektrum an Schlauchmaterialien an. Je nach zu förderndem Medium werden diese aus verschiedenen Materialien hergestellt und empfohlen:
- PVC: geeignet für Medizinprodukte, ETO-Sterilisation, entspricht USP Klasse VI
- Polyurethan (ATB Medical Grade): geeignet für Medizinprodukte, Sterilisation möglich, entspricht USP Klasse VI
- Solvent Flex (lösemittelbeständig): geeignet für Benzin, Öle, RoHS- und Reach-konform
- Santoprene: für nichtfetthaltige Lebensmittel, entspricht NFU Standard 51 (keine Medizinprodukte)
- Silikon (MF 160U): für technische Produkte entsprechend ISO 10993
- Fluorkautschuk (vergleichbar mit Viton): sehr temperaturbeständig, RoHS- und Reach-konform.
Alle Schläuche gibt es in verschiedenen Konfigurationen. Wunschgemäß können Reiter entsprechend dem Anwendungsfall in unterschiedlichen Abständen angebracht werden. Die Innendurchmesser der Schläuche liegen zwischen 0,12 und 3,2 mm.
Kleinste Volumina dosieren
Die Dosierfähigkeit von Schlauchpumpen ist im Milliliterbereich begrenzt. Deshalb bieten einige Herstellerfirmen Spritzenpumpen an, die beispielsweise in analytischen Laboratorien bei Mikrofluidmethoden zum Einsatz kommen. Auch Spetec entwickelte eine Spritzenpumpe mit besonderen Eigenschaften. Mithilfe eines Schrittmotorantriebes wurde die hohe Auflösung von 25 600 Schritten pro Umdrehung erreicht. Die hiermit mögliche Dosierung von Mikro- und Nanolitervolumina ist vor allem in der Forschung in medizinischen und analytischen Laboratorien von großer Wichtigkeit.
Infolge der Direktverdrängung und der hohen Schrittauflösung kann das Volumen des Mediums mit einer Genauigkeit von ±1 % eingehalten werden. Die Präzision der Fließgeschwindigkeit ist immer gleich hoch, sodass auch hier diese Spritzenpumpen bezüglich der Dosierung kleinster Volumina alternativlos sind; es gibt heute keine bessere Technik. Wie bei Schlauchpumpen kommt auch hierbei das Medium nicht mit mechanischen Teilen der Pumpe in Berührung. Durch die leicht auszuwechselnde Spritze ist der Einsatz unterschiedlicher Lösungen schnell zu realisieren. Im Gegensatz zu Schlauchpumpen kann eine Spritzenpumpe das Medium in beiden Richtungen fördern, also pumpen oder saugen.
Suchwort: cav0717spetec
Autor: Prof. Knut Ohls
Wissenschaftlicher Berater,
Spetec
