Vor- und Nachteile von Membranpumpen und Schlauchpumpen im Überblick

Funktionsweise von Membran- und Schlauchpumpen

Sowohl Membranpumpen als auch Schlauchpumpen werden häufig zur Förderung von Flüssigkeiten eingesetzt. Obwohl sie oft in ähnlichen Anwendungen eingesetzt werden, sind die Prinzipien hinter diesen Technologien sehr unterschiedlich. Membranpumpen funktionieren, indem sie eine flexible Membran auf und ab bewegen. Diese Bewegung verdrängt das Medium, in diesem Fall die Flüssigkeit, in einer Arbeitskammer, um einen Förderstrom zu erzeugen. Peristaltikpumpen, auch Schlauchpumpen oder Schlauchquetschpumpen genannt, verwenden Schläuche, die von rotierenden Rollen zusammengepresst werden, um die Flüssigkeit durch die Schläuche zu drücken.

Kosten über die gesamte Lebensdauer

Unabhängig von der verwendeten Pumpentechnologie spielen neben dem Kaufpreis auch andere Kosten eine Rolle. Wartung und Energieverbrauch sind zwei der wichtigsten Faktoren bei der Bestimmung der Lebenszeitkosten. Membranpumpen müssen in der Regel weniger häufig gewartet werden. Das Auswechseln der Membrane oder der Ventile ist ein relativ einfacher und kostengünstiger Prozess. Die meisten allgemeinen Wartungsarbeiten an Membranpumpen können selbst durchgeführt werden, ohne dass Wartungsbesuche erforderlich sind und zusätzliche Kosten entstehen.

Obwohl beide Technologien Schläuche für den Transport von Medien zur und von der Pumpe verwenden, werden nur bei Peristaltikpumpen die Schläuche durch die inhärente Quetschbewegung der Rollen physisch belastet. Diese Probleme sind bei peristaltischen Pumpen konstruktionsbedingt unvermeidbar. Membranpumpen basieren nicht auf Rollen und eingeklemmten Schläuchen, um die Flüssigkeit zu transportieren, und vermeiden so eine Belastung der Schläuche. Membranpumpen haben den Vorteil, dass sie nicht so sehr auf Schläuche angewiesen sind.

Schlauchpumpen haben in der Regel niedrigere Anschaffungskosten. Allerdings steigen die Betriebskosten mit der Zeit schnell an. Die Schläuche müssen häufig ausgetauscht werden, was die Kosten in die Höhe treiben kann. Der Austausch der Schläuche ist zwar relativ einfach, aber auch häufig erforderlich, was die Lebenszeitkosten in die Höhe treibt. Auch die Wartung von Rotoren und anderen internen Teilen ist in der Regel komplexer und teurer. Im Allgemeinen sind die Lebenszykluskosten einer Membranpumpe niedriger als die einer Schlauchpumpe.

Zuverlässigkeit

Schlauchpumpen sind für den Transport von Medien auf Schläuche angewiesen. Im Laufe der Zeit werden diese Schläuche durch die ständige Bewegung des Rotors und durch Quetschungen beschädigt, wodurch ihre Elastizität allmählich abnimmt und sie verschleißen. Dies führt unweigerlich zu einer Verringerung der Förderrate und zu anderen Komplikationen. Deshalb müssen die Schläuche in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden, was die Kosten in die Höhe treibt. Im besten Fall können verschlissene Schläuche die Effizienz verringern. Im schlimmsten Fall können sie reißen oder brechen, was zu einem Medienaustritt, Ausfallzeiten und Schäden an der Pumpe führen kann. Bei gefährlichen oder korrosiven Fördermedien kann dies fatale Folgen haben. Auch Membranpumpen haben Verschleißteile, die sich allerdings nicht annähernd so schnell und drastisch abnutzen wie die Schläuche von Peristaltikpumpen.

Der Schlauch einer peristaltischen Pumpe muss häufig ausgetauscht werden, in manchen Fällen sogar mehrmals pro Jahr. Je nach Anwendung sind Schläuche aus speziellen Materialien erforderlich, was die Kosten für einen zuverlässigen Betrieb weiter erhöhen kann.

Reinigung und Sterilisation

Membranpumpen können je nach Anwendung und Fördermedium auf unterschiedliche Weise gereinigt werden. Für viele Anwendungen reicht es aus, Reinigungsflüssigkeiten durch die Pumpe zu leiten. Bei einigen Anwendungen muss der Pumpenkopf jedoch vollständig zerlegt werden. Wenn die Pumpen einmal zerlegt sind, kann es schwierig sein, sie gründlich zu reinigen.

Bei peristaltischen Pumpen können die Schläuche entfernt, entsorgt und ersetzt werden, was Zeit spart und den Reinigungsprozess vereinfacht. Solange die Schläuche regelmäßig ausgetauscht werden und keine Lecks oder Risse aufweisen, muss der Rest der Pumpe nicht gereinigt werden, um die Medienintegrität zu erhalten. Peristaltische Pumpen sind nicht nur einfacher zu reinigen, sondern auch leichter zu sterilisieren. Dies ist wichtig für einige Labor- und andere Anwendungen, bei denen eine häufige Sterilisation erforderlich ist. Da das Medium nur mit den Schläuchen in Berührung kommt, müssen auch nur diese sterilisiert werden.

Durchfluss und Pulsation

Sowohl Peristaltik- als auch Membranpumpen können beachtliche Förderraten erreichen. Membranpumpen sind jedoch wesentlich besser in der Lage, einen gleichmäßigeren Strom mit geringerer Pulsation zu erzeugen. Das bei Peristaltikpumpen erforderliche Einklemmen der Schläuche erschwert die Erzielung des für einige Anwendungen erforderlichen gleichmäßigen Förderstroms. Dies kann durch den Kauf einer teureren Schlauchpumpe mit mehr Rollen etwas abgemildert werden. Zusätzliche Rollen können jedoch den Leistungsverlust beschleunigen, da sie die Schläuche zusätzlich einklemmen und abnutzen und somit den Durchfluss beeinträchtigen. Die Verwendung eines anderen Schlauchmaterials kann dazu beitragen, die Pulsation etwas zu reduzieren, wird aber voraussichtlich wieder die Kosten in die Höhe treiben und die Förderrate beeinträchtigen.

Der Hub einer Membranpumpe ist über die Zeit wesentlich konstanter, so dass auch der Förderstrom gleichmäßiger ist. Für einen noch pulsationsärmeren Förderfluss bieten einige Hersteller von Membranpumpen Konfigurationen mit mehreren Membranen an, die phasenverschoben angeordnet sind, so dass einzelne Druckimpulse weitgehend eliminiert werden. Neuere Membranpumpen verfügen auch über integrierte Dämpfer und Resonanzkammern, die die Pulsation weiter reduzieren. Durch diese Optionen sind Membranpumpen besser für Anwendungen geeignet, bei denen ein pulsationsarmer Fluss erforderlich ist.

Peristaltische Pumpen bieten einen anderen Vorteil in Bezug auf den Förderstrom, insbesondere bei Anwendungen, die einen bidirektionalen Fluss erfordern: Sie sind in der Lage, die Flussrichtung schnell und ohne wesentliche Änderungen zu ändern, was sie ideal für Anwendungen macht, die dies erfordern. Der bidirektionale Fluss kann durch einfache Änderung der Rotationsrichtung erreicht werden. Peristaltische Pumpen sind auch bei Anwendungen zu bevorzugen, bei denen eine einzige Pumpe mehrere unterschiedliche Förderraten oder mehrere Flusskanäle bereitstellen muss. Diese Eigenschaften können jedoch mit Kosten verbunden sein, da zusätzliche Kartuschen oder sogar größere Pumpen mit mehr Kartuschenkapazität erforderlich sind.

Welche Pumpentechnologie die Anforderungen an den Durchfluss am besten erfüllt, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Peristaltische Pumpen sind die bessere Wahl, wenn der Förderstrom in mehrere Richtungen gehen soll. Membranpumpen sind zu bevorzugen, wenn ein konstanter, gleichmäßiger Förderstrom und eine geringe Pulsation erforderlich sind.

Verwendung bei Partikeln und scherempfindlichen Medien

Viele Anwendungen erfordern den Transfer von Flüssigkeiten, die Partikel enthalten. Membranpumpen eignen sich gut für die Förderung von Medien mit Partikeln bis zu einer bestimmten Größe. Sie werden häufig bei Inkjet-Anwendungen eingesetzt und können die meisten Tinten problemlos handhaben. Bei größeren Partikeln, Fasern und pastösen Medien haben sie jedoch Probleme. Membranpumpen sind auf Ventile angewiesen, die durch diese Partikel verstopfen können. Peristaltische Pumpen haben diese Ventile nicht, so dass dieses Problem dort nicht auftritt. Die Quetschwirkung der Rolle erleichtert zudem das Mitreißen von Partikeln.

Für die meisten scherempfindlichen Medien sind Membranpumpen gut geeignet. Für extrem scherempfindliche Medien wie Blut oder Zellen sind jedoch Schlauchpumpen die bessere Wahl. Da Schlauchpumpen die Flüssigkeit schonend fördern, ist die Gefahr einer Beschädigung oder Verwirbelung der gepumpten Suspension geringer.

Verwendung bei gefährlichen Flüssigkeiten und extremen Temperaturen

Ätzende und korrosive Flüssigkeiten können die Schläuche von peristaltischen Pumpen schnell zersetzen, was zu einem erhöhten Leckagerisiko führt. Dieses Risiko kann durch die Verwendung chemisch resistenter Schlauchmaterialien verringert werden, was jedoch zu höheren Kosten führt und die Leistung beeinträchtigen kann. Die ohnehin schon häufige Wartung wird aus Sicherheitsgründen noch wichtiger und häufiger, da eine Leckage dieser Flüssigkeiten schwerwiegende Folgen haben kann.

Membranpumpen werden üblicherweise mit chemisch beständigen Werkstoffen für die medienberührten Teile angeboten. Wie bei peristaltischen Pumpen können diese Materialien höhere Kosten verursachen. Membranpumpen müssen jedoch seltener gewartet werden als peristaltische Pumpen, die für den sicheren Umgang mit gefährlichen Flüssigkeiten erforderlich sind. Membranpumpen sind auch besser für die Handhabung von Flüssigkeiten mit extremen Temperaturen geeignet. Die meisten Schläuche, die für peristaltische Pumpen erhältlich sind, eignen sich nicht für die Förderung sehr heißer oder sehr kalter Medien. Bei extrem heißen Flüssigkeiten können die Schläuche zu weich werden, was sich auf die Förderrate auswirkt und die Gefahr des Schlauchplatzens erhöht. Ebenso können extrem kalte Flüssigkeiten die Schläuche zu steif für eine gute Förderrate machen. Während Membranpumpen für diese Prozesse möglicherweise spezielle Materialien benötigen, sind sie für die Förderung heißer und kalter Medien weitaus besser geeignet.

Auswahl einer Pumpe

Schlauchpumpen sind in ihren Möglichkeiten etwas eingeschränkter, aber für eine Vielzahl von Anwendungen die ideale Wahl. Sie sind zu bevorzugen, wenn hochviskose oder schlammartige Flüssigkeiten oder extrem scherempfindliche Medien gepumpt werden sollen. Membranpumpen sind leicht zu reinigen, was für die meisten Anwendungen ausreicht. Peristaltische Pumpen können jedoch noch schneller gereinigt und sterilisiert werden, da ihre Schläuche nach Gebrauch entfernt und entsorgt werden können. Sie sind daher die bessere Wahl für Anwendungen, die eine sehr häufige Reinigung erfordern.

Obwohl Membranpumpen tendenziell für eine größere Anzahl von Anwendungen besser geeignet sind, hängt dies von der jeweiligen Anwendung ab. Membranpumpen sind während ihrer gesamten Lebensdauer weniger wartungsintensiv, haben niedrigere Gesamtbetriebskosten und eine längere Lebensdauer. Sie sind einfach zu warten und bieten eine Vielzahl von Optionen für einen gleichmäßigeren und sanfteren Durchfluss sowie eine geringere Pulsation. Sie sind auch die bessere Wahl für Anwendungen mit aggressiven, korrosiven und extrem heißen Flüssigkeiten.