Wie funktioniert eine Membranpumpe?

Was ist eine Membranpumpe?

Membranpumpen sind kompakte, robuste und wartungsarme bis wartungsfreie Verdrängerpumpen, die die Auf- und Abwärtsbewegung einer flexiblen Membran nutzen, um Gase und Flüssigkeiten zu fördern oder ein Vakuum bzw. einen Druck zu erzeugen. Im Gegensatz zu vielen anderen Pumpenarten kommen bei Membranpumpen außer der Membran und den Ventilen keine mechanischen Teile mit dem Fördermedium in Berührung.

Was ist die Funktion der Membran in einer Membranpumpe?

Die Membran in einer Membranpumpe übernimmt eine wichtige Aufgabe, indem sie als flexible Dichtung zwischen der gepumpten Flüssigkeit oder dem Gas und dem Pumpenantrieb sowie der Umgebung fungiert. Außerdem minimiert sie Leckagen auf nahezu null. Durch die Membran eignen sich Membranpumpen auch ideal für die Förderung korrosiver, abrasiver oder empfindlicher Flüssigkeiten, da so das Risiko einer Verunreinigung oder Beschädigung der Pumpenkomponenten deutlich verringert wird.

Funktionsweise von Membranpumpen

Membranpumpen arbeiten nach einem einfachen, aber effektiven Prinzip, bei dem der Pumpvorgang aus zwei Hüben besteht: Der Abwärtshub ist der Saughub, der Aufwärtshub ist der Druckhub.

• Abwärtshub: Während des Abwärtshubs bewegt sich die Membran vom Einlass weg, wodurch in der Pumpenkammer ein Druck entsteht, der niedriger ist als der Einlassdruck. Dieser Unterdruck bewirkt, dass sich das Einlassventil öffnet und die Flüssigkeit oder das Gas durch das Einlassventil in die Kammer gesaugt wird. Dabei bleibt das Auslassventil geschlossen, um einen Rückfluss des Mediums von der Auslassseite zu verhindern.
• Aufwärtshub: Um das Medium aus der Pumpenkammer zu befördern, bewegt der Aufwärtshub die Membran in Richtung Auslass, wodurch das Medium in der Kammer unter Druck gesetzt wird. Dieser Druck bewirkt, dass sich das Einlassventil schließt, um einen Rückfluss zu verhindern, während sich das Auslassventil öffnet und das unter Druck stehende Medium abfließen lässt.

Anwendungsbereiche für Membranpumpen

Aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften, ihrer hohen Präzision und ihrer langen Lebensdauer werden Membranpumpen in verschiedenen Industriezweigen – darunter in der Medizin, der Chemie, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, der Pharmazie, der Energiewirtschaft, dem Tintenstrahldruck und der analytischen Messtechnik eingesetzt.

In diesen Branchen ist die Fähigkeit, ein breites Spektrum empfindlicher, aggressiver oder korrosiver Chemikalien zu handhaben, eine der Hauptanwendungen der Membranpumpentechnologie. Die Fähigkeit von Membranpumpen, ein zuverlässiges Vakuum zu erzeugen und gegen chemische Korrosion und Abrasion beständig zu sein, macht sie auch zu einem wertvollen Werkzeug in Laboranwendungen wie Rotationsverdampfung, Filtration und Festphasenextraktion und gewährleistet die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Pumpvorgangs.

Der Einsatz von Membranpumpen ist jedoch nicht auf diese Branchen beschränkt. Membranpumpen sind vielseitige und wertvolle Instrumente, und ihre weite Verbreitung in anderen Sektoren ist darauf zurückzuführen, dass sie eine reibungslose und effiziente Bereitstellung und Förderung von Flüssigkeiten und Gasen mit absoluter Präzision, Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleisten und gleichzeitig die Unversehrtheit der von ihnen geförderten Medien sicherstellen.

Eigenschaften von Membranpumpen

Neben ihrer kompakten Bauweise zeichnen sich Membranpumpen durch eine Reihe einzigartiger Eigenschaften aus, die sie von anderen Pumpentypen unterscheiden und sie zu einer beliebten Wahl für eine Vielzahl industrieller Anwendungen machen. Ihre Konstruktions- und Funktionsmerkmale tragen ebenfalls zu ihrer außergewöhnlichen Leistung und Zuverlässigkeit bei.

Das Wissen um diese besonderen Eigenschaften macht verständlich, warum Membranpumpen die bevorzugte Wahl für verschiedene Flüssigkeits- und Gashandhabungsaufgaben in unterschiedlichen Branchen sind. Im Folgenden werden diese Eigenschaften näher betrachtet, um den Funktionsumfang von Membranpumpen zu verdeutlichen:

• Selbstansaugend: Die Pumpe ist so konstruiert, dass sie selbstständig ansaugt, um Druck zu erzeugen und ohne manuelles Anfüllen zu pumpen.
• Trockenlaufsicher: Pumpen, die Flüssigkeiten fördern, können über lange Zeiträume ohne ausreichende Flüssigkeit oder sogar im Trockenlauf betrieben werden, ohne Schaden zu nehmen.
• Ölfreier Betrieb: Das in manchen Pumpenteilen verwendete Öl ist von den medienberührenden Teilen der Pumpe getrennt, um Verunreinigungen zu vermeiden und einen sauberen Betrieb zu gewährleisten.
• Chemische Beständigkeit: Die Kopfteile und Membranen der Membranpumpen sowie die Ventile können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, um die Kompatibilität mit fast allen Chemikalien zu gewährleisten.
• Hohe Gasdichtigkeit: Auch ohne doppelte Membran sind Membranpumpen von Natur aus gasdicht. Um das Risiko einer Gasleckage weiter zu verringern, kann eine Sicherheitsmembran integriert  werden, falls die Arbeitsmembran beschädigt wird.

Eine charakteristische Eigenschaft von Membranpumpen ist die pulsierende Strömung, die durch die Hubbewegung der Membran erzeugt wird. Eine übermäßige Pulsation kann jedoch zu Vibrationen oder Geräuschbildung führen, die bei bestimmten Anwendungen unerwünscht sind oder Systemschäden verursachen können. Um dieses Problem zu lösen, können Membranpumpen mit mehreren Pumpenköpfen und/oder Pulsationsdämpfern und Schalldämpfern ausgestattet werden.

Wird ein Pumpe mit mehreren Pumpenköpfen ausgestattet, minimiert dies durch die alternierenden Bewegungen der Membranen die Pulsation, da so ein gleichmäßigerer Flüssigkeitsstrom erzeugt wird. Zusätzlich können Pulsationsdämpfer sowohl auf der Saug- als auch auf der Druckseite der Pumpe installiert werden.

Auswahl der richtigen Membranpumpe

Die Wahl der richtigen Membranpumpe für eine bestimmte Anwendung kann sich erheblich auf die Effizienz und die Gesamtleistung des Systems auswirken. Es gibt eine Vielzahl von Pumpentypen, die jeweils für bestimmte Anforderungen entwickelt wurden. Um eine fundierte Entscheidung zu treffen, müssen unter anderem die folgenden Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden:

• Flüssigkeitseigenschaften: Beurteilen Sie die chemische Kompatibilität, die Viskosität und den Anteil an Partikeln in der Flüssigkeit, um sicherzustellen, dass die Pumpe und ihre Auslegung geeignet sind. In einigen Fällen kann eine spezielle Pumpe für viskose Flüssigkeiten besser geeignet sein, um die erforderliche Fördermenge zu erreichen.
• Gaseigenschaften: Auch bei Gasen ist eine genaue Kenntnis ihrer Eigenschaften erforderlich. So können die Anforderungen an die Membranpumpe je nach Art des Gases, dessen Isentropenexponent, seiner Dichte, der Feuchtigkeit oder seiner Temperatur variieren.
• Förderrate und Druck: Bestimmen Sie die erforderliche Förderrate und den Druck, um eine Membranpumpe auszuwählen, die den Anforderungen der Anwendung gerecht wird.
• Umweltfaktoren: Die Umgebungsbedingungen, denen eine Membranpumpe ausgesetzt ist, variieren von Anwendung zu Anwendung. Es kann zum Beispiel wichtig sein, Temperatur, Druck, Platzbeschränkungen und das Vorhandensein explosiver Atmosphären zu berücksichtigen, um eine Pumpe auszuwählen, die in dieser Umgebung sicher und effizient arbeiten kann.

Technische Kompetenz und Beratung von KNF

Membranpumpen sind ein leistungsstarkes, effektives und zuverlässiges Werkzeug für eine Vielzahl von Branchen. Das Wissen um ihre Funktionsweise, ihre einzigartigen Eigenschaften und ihren Wartungsbedarf hilft bei der Auswahl der richtigen Membranpumpe für bestimmte Anwendungen und sorgt für optimale Leistung und Langlebigkeit.

Als Hersteller von hochwertigen Membranpumpen für den OEM-Einsatz, für Prozessanwendungen und für den Einsatz im Labor verfügen die technischen Experten von KNF über ein umfangreiches Fachwissen, das unseren Kunden hilft, diese Pumpen besser zu verstehen.