Suchen

Richtige Auswahl bei Mikroverdrängerpumpen Kleine Kraftpakete fördern sicher und effizient

| Autor / Redakteur: Jürgen Prochno* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Die Fördermengen in der Diagnostik oder der Analysentechnik werden immer kleiner und damit auch die Anforderungen an die Pumpentechnik immer höher. Mikro-Verdrängerpumpen leisten hier einen wichtigen Part. Worauf muss man bei deren Auswahl achten?

Firmen zum Thema

Abb.1: Vor der Auswahl der richtigen Mikroverdrängerpumpe sollten Anwender diverse Faktoren beachten.
Abb.1: Vor der Auswahl der richtigen Mikroverdrängerpumpe sollten Anwender diverse Faktoren beachten.
(Bild: Lee_© lapencia_Fotolia.com_[M]-Kuebert)

In der industriellen Welt müssen Ingenieure nicht viel mehr als den Druck und den Durchsatz kennen, um eine Pumpe richtig zu bemessen. Spezifikationen von Mikro-Verdrängerpumpen für medizinische Diagnostik- und Therapiegeräte sowie chemische Analysegeräte können jedoch anspruchsvoller sein, da es hier um Anwendungen mit kleinem präzisen Durchsatz und Druck geht. In vielen Fällen kommen dabei Pumpen mit Selbstansaugung zur Anwendung. Die Pumpen saugen oder ziehen Flüssigkeiten aus einem Behälter und dosieren sie dann, d.h. sie drücken die Flüssigkeiten heraus oder geben sie ab. In einigen Fällen werden beide Aufgaben von einer einzigen Pumpe übernommen. Nachstehend werden einige Aspekte aufgelistet, die von Designerteams für die Spezifizierung dieser High-Tech-Pumpen gestellt werden.

Welche Arten von Pumpen sind verfügbar?

Ingenieure verwenden in der Regel entweder Förderpumpen mit kontinuierlichem Durchfluss oder Dosierpumpen mit unterbrochenem Durchsatz. Förderpumpen produzieren typischerweise eine gleichbleibende Durchsatzrate über längere Zeiträume. Zu den üblicherweise eingesetzten Geräten mit Dauerdurchfluss gehören Schlauch-, Kreisel- und Zahnradpumpen, um nur einige zu nennen. Sie sorgen für einen Durchfluss bei konstantem Druck, jedoch variieren die tatsächlichen Durchsatzraten abhängig von den Änderungen der Bedingungen hinter der Drossel oder von den Flüssigkeitsmerkmalen, z.B. Viskosität, Änderungen im Zeitablauf und Temperatur.

Bildergalerie

Dosierpumpen wiederum geben bestimmte festgelegte Flüssigkeitsmengen ab oder saugen diese an. Die zwei beliebtesten Dosierpumpen sind Pumpen mit variablem Volumen wie z.B. Kolbenpumpen oder Membranpumpen mit fixem Dosiervolumen. Es ist zu beachten, dass sich der Begriff „variables Volumen“ auf das abgegebene und nicht auf das angesaugte Volumen bezieht. Spritzenpumpen sind gute Beispiele für Pumpen mit variablem Volumen. Sie können Flüssigkeitsmengen ansaugen und abgeben, die zwischen Null (oder der kleinsten Pumpenskalierung) und dem vollen Hubvolumen der Pumpe variieren. Eine 250-Mikroliter-Spritzenpumpe kann beispielsweise 250 µL ansaugen und danach fünfmal 50 µL oder 1000 Mal 0,2 µL abgeben. Die dosierte Menge hängt von dem Gesamtvolumen (Obergrenze) der Pumpe und der niedrigsten Pumpenskalierung (Untergrenze) ab. Magnetbetätigte Pumpen wiederum haben in der Regel feste Volumina, d.h. sie saugen ein voreingestelltes festes Volumen an und geben das gleiche Volumen ab.

Wie erstellt man die Pumpenskalierung?

Die kleinste Dosierskalierung einer Pumpe ist das kleinste Volumen, das die Pumpe auf präzise und wiederholte Weise abgeben kann. Die Skalierung wird von mehreren Faktoren beeinflusst. Bei einer Schrittmotorpumpe beispielsweise gehören dazu die Kolbenbewegung und der Kolbendurchmesser. Im Allgemeinen ist der Kolbendurchmesser festgelegt, und der Schrittmotor bestimmt den Umfang der Bewegung. Die Pumpe erzeugt pro Rotationsschritt eine spezifische lineare Verdrängung, die auch von der Spindelsteigung und der Winkelbewegung des Motors je Schritt beeinflusst wird. Die Skalierung der Schrittmotorpumpe kann durch Halbschritte oder Mikroschritte des Motors geändert werden. Die Genauigkeit wird normalerweise als Prozentsatz des Zielvolumens ausgedrückt. Die Wiederholbarkeit wird als Variationskoeffizient wiedergegeben. Es handelt sich um die durchschnittliche Fehlerspanne, dargestellt als Prozentsatz. Sollten für eine Anwendung kleine Variationskoeffizienten erforderlich sein, muss das dosierte Volumen so nah wie möglich an das Volumen bei voller Hublänge herankommen. Somit könnte die Pumpenspezifikation wie folgt aussehen: Fähigkeit, 0,5 ml mit einer Genauigkeit von 5%, einer Wiederholbarkeit von 2% und einem Variationskoeffizienten von 0,04% zu dosieren.

(ID:43324447)