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Schlauchpumpen

Auf der Lab-Supply nachgefragt: Tipps für die richtige Pumpe

| Autor: Christian Lüttmann

Pumpen sind nicht nur in der Großindustrie relevant. Gerade Schlauchpumpen werden auch im Labor verbreitet genutzt. Sie unterstützen beispielsweise halbautomatisierte Synthesen mit programmierbarer Dosierung und denken mittlerweile sogar für den Anwender mit. Weitere Tipps und Tücken erörterte Manfred Zipf vom Laborgerätehersteller Hirschmann auf der Lab-Supply in Hamburg.

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Manfred Zipf von Hirschmann Laborgeräte auf der Lab-Supply Hamburg 2019
Manfred Zipf von Hirschmann Laborgeräte auf der Lab-Supply Hamburg 2019
(Bild: LABORPRAXIS, C. Lüttmann)

Hamburg –Schlauchpumpen gehören zu den verbreitetsten Pumpsystemen in chemischen Laboren. Die kleinen Systeme sind unscheinbar und arbeiten mitunter im Hintergrund, doch wehe wenn sie defekt sind. Dann ist die Qualität von Versuchsreihen in Gefahr und im schlimmsten Fall muss die Synthese einer ganzen Charge wiederholt werden. Damit das gar nicht erst passiert, klären Applikationsexperten wie Manfred Zipf vom Laborgerätehersteller Hirschmann über die Tricks und Tücken von Pumpsystemen auf, z.B. auf der Lab-Supply im Oktober 2019 in Hamburg.

Vorteile von Schlauchpumpen

Während auch Kolbenpumpen und Zahnradpumpen typische Beispiele von Pumpsystemen sind, sind Schlauchpumpen wesentlich öfter im Laborumfeld zu finden. Schließlich bieten sie einige Vorteile:

  • Vielseitige Einsatzmöglichkeiten: Dank chemikalienbeständiger Schläuche können diverse Flüssigkeiten gepumpt werden, von Lösemitteln bis hin zu stark ätzenden und korrosiven Medien. Selbst Partikel lassen sich problemlos mitpumpen. Sie werden zwar in die Schlauchwand eingedrückt, lösen sich aber schnell wieder, ohne die Pumpe dauerhaft zu schädigen.
  • Geringer Reinigungsaufwand: Das Medium kommt nur mit dem Schlauch in Kontakt, sodass die Pumpe selbst nicht verschmutzt wird. Nur der Schlauch muss gespült oder im Zweifelsfall ausgetauscht werden. Es gibt keine Ventile, die verschmutzen oder verstopfen könnten.
  • Vor- und zurück pumpen: Anders als Kolbenpumpen lässt sich die Pumprichtung bei Schlauchpumpen umkehren. So kann z.B. ohne Umbau zuerst ein Reagenz in den Reaktor zugegeben und anschließend – nach Spülen des Schlauches – die fertige Mischung aus dem Reaktor abgepumpt werden.

In den oben genannten Punkten wird bereits deutlich: Die Qualität und Effizienz der Pumpe hängt maßgeblich von dem verwendeten Schlauch ab.

Auswahlhilfe für passende Schläuche

Als zentrales Element der Schlauchpumpe ist es essenziell, dass ein geeigneter Schlauch verwendet wird. „Für Standardanwendungen im Labor nutzt man oft PVC-basierte Schläuche. Diese sind dank Weichmachern besonders elastisch“, erklärt Zipf. Aber wenn Lebensmittel untersucht werden sollen oder mit Pharmazeutika gearbeitet wird, müssen Silikonschläuche ohne Weichmacher eingesetzt werden. „Denn Weichmacher und Lebensmittel, das ist ein No-Go“, sagt der Applikationsexperte. Ein zusätzlicher Vorteil von Silikon als Schlauchmaterial ist die Temperaturbeständigkeit. So können auch heiße Medien problemlos gepumpt werden.

Ebenfalls zu beachten ist die Schlauchfarbe. Denn ob opak schwarz oder transparent weiß ist nicht nur eine optische Frage, sondern auch wichtig bei lichtempfindlichen Medien. Und was Anwender besonders oft unterschätzen, ist die Bedeutung der Wandstärke von Schläuchen, wie Zipf erklärt: „Der Schlauch wird zwischen Rolle und Schlauchbett gequetscht. Der Abstand dazwischen ist also zwei Mal die Wandstärke. Nimmt man Schläuche mit kleinerer Wandstärke, dichten diese nicht mehr vollständig ab und die Pumpleistung sinkt. Bei zu großer Wandstärke reduziert sich die Lebensdauer des Schlauches, weil das Material überquetscht wird.“ Auch wenn es verlockend ist, sollte man daher bei Anschaffung einer neuen Pumpe genau prüfen, ob die noch im Vorrat gelagerten Schläuche auch für das Neugerät geeignet sind.

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So funktioniert eine Schlauchpumpe

Die Schlauchpumpe besteht aus einem kreisförmigen Gehäuse, in das der Schlauch eingelegt wird. Im Zentrum des Gehäuses ist eine drehbare Trommel eingebaut. Daran sind mehrere Rollen angebracht, die den Schlauch an der Gehäusewand zusammendrücken. Dreht sich die Trommel, gleitet die Rolle über den Schlauch und presst diesen dabei zusammen. Die Flüssigkeit wird so vor der Engstelle hergetrieben, ähnlich wie Zahnpastareste durch Zusammendrücken der Tube aus der Öffnung befördert werden.

Funktionsprinzip einer Schlauchpumpe
Funktionsprinzip einer Schlauchpumpe
( Bild: Hirschmann Laborgeräte )

Doch selbst bei korrektem Betrieb der Schlauchpumpe, ist die Lebensdauer des Schlauches begrenzt. Denn das Walgen des Schlauches stellt eine Beanspruchung des Materials dar. Gegen Ende der Lebenszeit treten aufgrund von Materialermüdung daher zunehmend starke Abweichungen der Pumpleistung auf. Im Idealfall ist die Lebenserwartung anhand von Erfahrungswerten und/oder Herstellerangaben bekannt, sodass der Schlauch kurz vorher gewechselt werden kann. Zu beachten ist aber: Auch ein neuer Schlauch hat in den ersten Betriebsstunden noch Abweichungen zu seiner späteren Leistung. Er muss erst eingewalgt werden, bevor ein konstanter Pumpvorgang möglich ist.

Intelligente Pumpen

Damit weniger Fehler passieren, denken moderne Pumpsysteme sozusagen mit. So erkennt eine „intelligente“ Pumpe die eingebauten Komponenten (Pumpenkopf und Schlauch) über einen RFID Chip. Ist die verwendete Kombination nicht kompatibel, gibt das Gerät dem Nutzer eine Warnung aus. Abgesehen davon erleichtert das automatische Erkennen die Dokumentation, da die Gerätedaten direkt für das anschließende Messprotokoll erfasst und gespeichert werden. Zudem berechnet das System anhand der verwendeten Kombination von Schlauch(durchmesser), Pumpenkopf und Antrieb die minimalen und maximalen Fördermengen und Fließraten.

Auch die Nutzungsdauer oder genauer gesagt die Betriebsstunden des Schlauchs zeichnen intelligente Pumpen im Hintergrund auf. Anhand dieser Daten erhält der Anwender einen Hinweis, wenn ein Wechsel des Schlauches empfohlen ist. Sollte der Schlauch verstopfen und es zu einem Druckaufbau kommen, schaltet das System automatisch ab, um ein Bersten des Schlauchs zu verhindern. Die Kommunikation mit anderen Laborgeräten sowie das Erstellen und Abspeichern von Methoden gehören ebenfalls zu den Funktionen einer modernen Pumpe.

Wissen, was man braucht

Wenn es um die Anschaffung eines neuen Pumpsystems im Labor geht, sollte man sich zu Beginn genau überlegen, welche Anforderungen für die Pumpe gelten. Es gibt zwar für nahezu jeden Fall ein passendes System, aber eben keine Universalpumpe, die für jede Anwendung geeignet ist. Wichtige Kenngrößen sind hier z.B. die Viskosität des Mediums, die geforderte Pumpgeschwindigkeit und der Volumenstrom sowie die Pumpgenauigkeit.

Mit diesen Spezifikationen kann man sich bei Pumpenherstellern beraten lassen und so die passende Variante finden. Eine Möglichkeit, direkt mit Herstellern und Anbietern in Kontakt zu kommen, sind die Lab-Supply-Messen. Auch 2020 finden diese wieder sieben Mal in Deutschland und Österreich statt. Die erste Messe können Sie am 13. März 2020 in Frankfurt a.M. besuchen. Weitere Termine der Lab-Supply sowie Details zum Programm werden rechtzeitig bekannt gegeben.

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Über den Autor

 Christian Lüttmann

Christian Lüttmann

Volontär, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG