So wählen Sie das richtige Material für Ihre Membranpumpe aus
Die richtige Materialauswahl für Membranpumpen ist entscheidend für einen zuverlässigen, langlebigen und kontaminationsfreien Betrieb. Wir erklären, worauf Sie bei der Materialauswahl achten sollten, und stellen die wichtigsten und am häufigsten verwendeten Materialien vor.
Die Entwicklung einer anwendungsspezifischen Membranpumpe ist wie das Zusammensetzen eines Puzzles: Jedes Teil muss passen, um die richtige Lösung zu finden. Die Materialauswahl ist dabei ein entscheidendes Element, da sie die Lebensdauer, Sicherheit und Leistung der Pumpe bestimmt. Aber was sollten Sie bei der Materialauswahl für Ihre Membranpumpe beachten und warum?
Verwendung richtiger Materialien für Membranpumpen für viele Anwendungen entscheidend
Membranpumpen bestehen aus drei Hauptkomponenten: Pumpenkopf, Gehäuse und Motor. Um die ideale Konfiguration zu finden, verwendet KNF ein modulares System, das eine Vielzahl von Material-, Motor-, Mechanik- und Anschlussoptionen bietet. Diese kundenspezifischen Anpassungen sind unerlässlich, da Membranpumpen in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Deren ganz spezifischen Anforderungen wirken sich auf die erforderliche Leistung, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer der Pumpe aus.
In jedem Fall ist die Auswahl des richtigen Materials für die Membranpumpe entscheidend, um Schäden an der Pumpe zu verhindern, einen leckagefreien Betrieb zu gewährleisten und Verunreinigungen zu vermeiden. Die Auswahl des richtigen Materials kann jedoch komplex sein, und es müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden.
Die fünf wichtigsten Kriterien für die Materialauswahl bei Membranpumpen
Alle Komponenten des Pumpenkopfes, einschließlich Membranen, Ventile, Anschluss- und Zwischenplatten, kommen mit dem Fördermedium in Kontakt. Daher müssen die dafür verwendeten Materialien auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten sein. Fünf wichtige Faktoren sind dabei zu berücksichtigen.
Häufig verwendete Membranpumpen-Materialien
Um eine zuverlässige und sichere Pumpenleistung zu gewährleisten, müssen die verwendeten Materialien auf die spezifischen Anforderungen der Anwendung und der Medien zugeschnitten sein. Während Membran-Flüssigkeitspumpen oft eine hohe chemische Beständigkeit erfordern, können Membran-Gaspumpen hohe Anforderungen an Sauberkeit und Dichtheit stellen. Das modulare System von KNF ermöglicht die Auswahl verschiedener Materialen für die Komponenten des Pumpenkopfes, darunter Kopfplatte, Membran, O-Ringe, Anschluss- und Zwischenplatten, Ventile und Dichtungen. Diese Materialien lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen: Elastomere, Thermoplaste und Metalle.
Elastomere sind formstabile, aber elastisch verformbare Kunststoffe. Aufgrund ihrer Flexibilität und der Fähigkeit, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren, eignen sie sich ideal für Membranen, Dichtungen und Ventile. Zu häufig in Membranpumpen verwendeten Elastomeren gehören:
- EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer): Ein vielseitiger synthetischer Kautschuk mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Wasser, Dampf und milde Chemikalien. Er ist jedoch nicht für Öle oder Kohlenwasserstoffe geeignet. EPDM ist flexibel, kostengünstig, langlebig und äußerst verschleißfest und ideal für Anwendungen, die eine lange Lebensdauer erfordern, wie zum Beispiel industrielle Reinigungs- und Desinfektionssysteme, Landwirtschaft oder pharmazeutische Prozesse. Eine PTFE-Beschichtung kann EPDM-Membranen Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit verleihen und gleichzeitig die erforderliche Flexibilität der Membran erhalten.
- FFKM/FFPM (Perfluorelastomer): Perfluorelastomer zeichnet sich durch eine vollständig fluorierte Polymerstruktur aus und kombiniert die chemische Beständigkeit von PTFE mit den elastischen Eigenschaften von Gummi. FFKM ist in verschiedenen Qualitäten erhältlich und das widerstandsfähigste Elastomer gegenüber aggressiven Medien. Es bietet eine hohe thermische Stabilität und eignet sich daher ideal für anspruchsvolle Anwendungen wie die Halbleiterfertigung oder pharmazeutische Prozesse.
- FKM (Fluorelastomer): Enthält weniger Fluor als FFKM, bietet aber dennoch eine hohe chemische Beständigkeit und Temperaturtoleranz bis zu 200 °C. Als kostengünstigere Alternative zu FFKM eignet es sich gut für Ventile und wird in weniger extremen Umgebungen wie pharmazeutischen und medizinischen Geräten, Labor- und Analysegeräten oder der industriellen Fertigung eingesetzt.
Thermoplaste sind formbare Kunststoffe, die sich beim Erhitzen verformen und beim Abkühlen verhärten; ein Vorgang, der wiederholt werden kann und sie recycelbar macht. Sie bieten ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Haltbarkeit, chemischer Beständigkeit und Kosteneffizienz. Allerdings sind sie für extreme Temperaturen meist ungeeignet. Sie werden in Pumpenköpfen und Ventilen eingesetzt und in Hochleistungsthermoplaste (PEEK, PPS), technische Thermoplaste (PPA, PET) und Standardthermoplaste (PP, PVC) unterteilt. Folgende Beispiele werden häufig für Membranpumpen verwendet:
- PPS (Polyphenylensulfid): PPS ist ein Hochleistungsthermoplast mit hoher Temperaturbeständigkeit, guter chemischer Beständigkeit gegenüber vielen Säuren und Basen, Korrosionsbeständigkeit sowie guter Formstabilität.
- PTFE (Polytetrafluorethylen): PTFE bietet eine sehr gute Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit, ist jedoch ein eher steifes Material. Es eignet sich für medizinische und pharmazeutische Anwendungen, die Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung, chemische und petrochemische Prozesse sowie für die Halbleiterindustrie. Vollständig aus PTFE gefertigte Teile werden für den Transfer von heißen Gasen bis zu 240 °C oder für chemisch aggressive Gase verwendet, die EPDM angreifen würden, wie Ozon, Fluoride und Chloride.
- PEEK (Polyetheretherketon): Zu den wichtigsten Eigenschaften gehören eine hohe mechanische Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Langlebigkeit. PEEK weist zudem eine sehr gute Wärme- und Chemikalienbeständigkeit auf und eignet sich ideal für Hochdruck-, Hochtemperatur- und anspruchsvolle Anwendungen. Es ist kostenintensiv, aber äußerst leistungsfähig.
- PVDF (Polyvinylidenfluorid): Ein Hochleistungsthermoplast mit guter chemischer Beständigkeit, hoher Reinheit, mechanischer Festigkeit und Abriebfestigkeit. PVDF ist eine kosteneffiziente Lösung für die Serienproduktion.
Hinweis: PTFE wird häufig zu den Thermoplasten gezählt, wird technisch jedoch als Elastomer eingestuft.
Metalle werden hauptsächlich für Pumpengehäuse, Kopf- und Zwischenplatten sowie für strukturelle Komponenten verwendet. Einige Membranpumpen, insbesondere große Prozesspumpen, nutzen zudem Metall für ihre Ventile. Aufgrund ihrer Eigenschaften eignen sich Metalle für regulierte oder anspruchsvolle Umgebungen wie pharmazeutische oder chemische Anwendungen. Zu den gängigen Metallen für Membranpumpen gehören:
- Aluminium: Ein leichtes Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit, geeignet für nicht korrosive Medien. Es ist kosteneffizient, jedoch für feuchte Gase nur bedingt geeignet, es sei denn, es wird eloxiert. Aluminium ist gut form- und bearbeitbar und wird häufig in Kompressoren eingesetzt.
- Edelstahl: Eine eisenbasierte Legierung mit Chromanteil, der für hohe Korrosionsbeständigkeit und chemische Dauerhaftigkeit sorgt. Edelstahl ist hygienisch, leicht zu reinigen, gut bearbeitbar und widerstandsfähig gegenüber hohen Drücken und Temperaturen.
Unterschiedliche Materialeigenschaften und -zusammensetzungen müssen auf die Eigenschaften des zu fördernden Mediums sowie auf die spezifischen Anforderungen der Anwendung abgestimmt werden. Nur wenn alle relevanten Faktoren berücksichtigt werden, kann die optimale Pumpenlösung entwickelt werden und so die erforderliche Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit gewährleistet werden.
Die Materialauswahl für Membranpumpen richtig beginnen
Die Auswahl des richtigen Membranpumpen-Materials kann komplex sein. Ein strukturiertes Vorgehen ist entscheidend, um die beste technologische und wirtschaftliche Lösung zu erreichen. Im Auswahlprozess sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:
- Erforderliche Anwendungsparameter wie Förderrate, Druck- oder Vakuumanforderungen
- Chemische Beständigkeit
- Mechanische und thermische Anforderungen, zum Beispiel Temperaturbereich
- Eigenschaften der Betriebsumgebung
- Regulatorische Anforderungen
- Materialkosten und Verfügbarkeit
Die Experten von KNF verfügen über umfassende Erfahrung in der Pumpenentwicklung und unterstützen Kunden während des gesamten Auswahlprozesses. Dies kann sogar ein Chemical Resistance Kit umfassen, um die Kompatibilität von Membran-Flüssigkeitspumpen sicherzustellen. Dank des modularen Baukastensystems von KNF können alle über 100 Standardpumpentypen für die Gas- und Flüssigkeitshandhabung an spezifische Anforderungen angepasst werden, wobei die Materialauswahl ein Schlüsselelement dieses Prozesses ist. KNF bietet eine breite Palette an Materialien, von denen viele oben aufgeführt sind. Darüber hinaus stehen noch spezialisiertere Optionen zur Verfügung, wie etwa vergoldete Komponenten oder Hightech-Polymere wie PCTFE. Auf Wunsch sind außerdem Spezialreinigungen und Beschichtungen erhältlich.
