Peristalttiset pumput vastaavat monikanavaisen pumppauksen haasteeseen

Peristalttiset letkupumput ovat joustava ja taloudellinen ratkaisu monikanavaisiin nesteensiirtosovelluksiin

Johdanto monikanavaisiin peristalttisiin pumppuihin

Tutkimuslaboratorioissa ja prosessilaitoksissa työskentelevien teknikkojen on usein pumpattava useita nestekanavia samanaikaisesti. Edulliset, tilaa säästävät ratkaisut näihin sovelluksiin voivat säästää huomattavasti aikaa ja resursseja sekä parantaa samalla huomattavasti prosessin tehokkuutta.

Useiden kanavien synkroninen ohjaus voi tarjota useita etuja. Moottorin nopeuden muuttaminen muuttaa samanaikaisesti ja samassa suhteessa virtausta kaikissa kanavissa. Yhden käyttömoottorin käyttö voi alentaa kanavakohtaisia kustannuksia merkittävästi. Se voi myös vähentää kokonaisenergiantarvetta, liikkuvien osien määrää sekä pumppujärjestelmän kokoa ja tilantarvetta. Yhteistuloksena on nesteenkäsittelyjärjestelmä, joka on edullinen hankkia, käyttää ja ylläpitää.

Peristalttiset letkupumput ovat erittäin tehokas ja kustannustehokas vaihtoehto monikanavapumppaukseen. Peristalttisia pumppuja on saatavana laajalla valikoimalla vaihdettavia pumpunpäitä, käyttökoneistoja ja letkuja.

Monikanavaisia peristalttisia pumppuja käytetään menestyksekkäästi monilla teollisuudenaloilla, kuten lääketeollisuudessa, kemiallisessa prosessoinnissa, biotekniikassa, elintarviketeollisuudessa, painoteollisuudessa, maataloudessa ja vedenkäsittelyssä. Yleisen nesteensiirron lisäksi käyttökohteita ovat muun muassa mittaus ja annostelu.

Peristalttisen pumpun merkittävin etu on joustavan letkun käyttö pumppukammiossa. Pumpattava neste pysyy koko ajan letkun sisällä – letku on pumpun ainoa kostea osa. Tämä ominaisuus vähentää huomattavasti kontaminaatioriskiä ja antaa sinulle poikkeuksellisen hyvän hallinnan nesteen sisällöstä ja puhtaudesta sekä prosessin eheydestä.

Huolto-, puhdistus- ja nesteenvaihtoaika on minimoitu, ja yksi pumppu voi siirtää useita eri nesteitä yksinkertaisesti letkua vaihtamalla. Peristalttinen pumppu siirtää hellävaraisesti herkkiä ja haastavia nesteitä, kuten kaasuja, viskoosisia nesteitä ja sekafaasisia nesteitä, kuten kaasun ja nesteen sekä kiinteän aineen ja nesteen yhdistelmiä.

Pumppujen määrittely- ja valintaperusteita ovat muun muassa: nesteen virtausnopeudet, nesteen ominaisuudet, letkujen kemiallinen yhteensopivuus, letkujen vaihtamisen helppous, joustavuus pumppujen suunnittelussa (esimerkiksi pinottavat tai patruunapäät), kokonaistarkkuus ja kanavien välinen tarkkuus, vääntömomenttivaatimukset ja käyttölaitteen ohjauksen ominaisuudet. Seuraavassa tarkastellaan useita näistä valintaperusteista yksityiskohtaisemmin.

Pumpun letkut ja nesteen ominaisuudet

Peristalttisen pumpun läpi kulkevaan virtausnopeuteen ja nestedynamiikkaan vaikuttavat letkun mitat, pumpun kokoomaputken rakenne, letkun sulkupohjan geometria, rullien lukumäärä ja rullasarjan kokonaishalkaisija. Tämän seurauksena kullakin letku- ja pumpunpäätyypin yhdistelmällä on ainutlaatuiset suorituskykyominaisuudet.

Pumpun letkut

Letkun koko (erityisesti sisähalkaisija tai ID) on suoraan verrannollinen virtausnopeuteen kaikissa pumppupäissä. Suuremmilla putkiko’oilla ja halkaisijaltaan suuremmilla roottoreilla on suurempi "tyynyn" tilavuus (pumpun pään vierekkäisten rullien välinen nestetila letkuissa). Tämä tilavuus määrittää pumpun pään virtauksen kierrosta kohti.

Tarkkuuden varmistamiseksi on tärkeää käyttää tarkkuusletkuja, joiden toleranssi on suuri, ja kalibroida pumppu. "Korkea toleranssi" tarkoittaa, että letkun sisähalkaisija ja seinämänpaksuus on pidetty hyvin kapeissa toleranssirajoissa valmistuksen aikana. Pienet vaihtelut letkun mitoissa johtavat suoraan pieniin vaihteluihin virtausnopeudessa. Pumpun kalibrointi säätämällä moottorin nopeutta, käyntiaikaa tai tukkeutumista (letkuun kohdistuva puristusvoima) vähentää edelleen vaihtelua ja parantaa toistettavuutta. Kalibroi pumppu aina todellisissa käyttöolosuhteissa (nestetyyppi, lämpötila jne.).

Useimmilla letkumateriaaleilla on sisäänajoaika, jonka aikana letkun muotomuisti ja nesteen virtausnopeus säätyvät ja vakiintuvat. Tämän sisäänajojakson pituus vaihtelee letkun koon ja materiaalin mukaan. Tarkan mittaustuloksen saavuttamiseksi on käytettävä pumppua, johon on asennettu uudet pumppuletkut, vähintään 10–15 minuuttia ennen yksittäisten kanavien läpi kulkevan virtauksen kalibrointia.

Kokoomaputket

Monikanavapumppujen virtauskanavia voidaan käyttää itsenäisesti tai ne voidaan yhdistää Y-liittimillä. Kun kokoomaputki rakennetaan siten, että se tarjoaa yhteisen sisään- tai ulostulon useille letkuille, se vähentää putkijohtojen määrää lähteestä tai kokooja-astiaan. Kun poistopuolen kanavat yhdistetään, virtausnopeus kasvaa. Erityisen offset-pumpunpään avulla kanavien yhdistelmällä voidaan vähentää virtauksen sykkimistä. Muista käyttää halkaisijaltaan suurempaa letkua kokoomaputken yksikanavaisen putkiston puolella (joko pumpun ylä- tai alapuolella), jotta minimoit pumpun kavitaation ja vastapaineen.

Näihin sovelluksiin on saatavana kaksois-Y-letkuasennelmia, joissa käytetään platinakovetteista Masterflex®-silikoniletkua.

Nesteen tyyppi

Nesteisiin liittyvät näkökohdat ovat samat yksi- ja monikanavaisissa pumppusovelluksissa. Matalaviskoosiset, veden kaltaiset nesteet liikkuvat helposti monien erikokoisten letkujen läpi. Korkeamman viskositeetin nesteet saattavat vaatia halkaisijaltaan suurempaa letkua ja suhteellisesti hitaampaa pumppausnopeutta (r/min). Putket, joissa seinämän paksuuden ja sisähalkaisijan suhde on suurempi (paksuseinäiset putket), tuottavat suuremman imukorkeuden (verrattuna saman sisähalkaisijan ohutseinäisiin letkuihin), ja niitä suositellaan käytettäväksi viskoosimmille nesteille.

Peristalttiset pumpunpäätyypit

Kolme erityyppistä pumpunpäätä soveltuvat helposti monikanavasovelluksiin: pinottavat yksikanavaiset päät, monikanavaiset päät ja patruunapäät. Monikanava- ja patruunapäät mahdollistavat mahdollisimman suuren määrän letkukanavia suhteellisen pienessä tilassa.

Usein tapahtuvat letkujen vaihdot vaikuttavat suuresti pumpun käyttöönotto- ja huoltoaikoihin. Jotkin pinottavat pumpunpäät on purettava tai irrotettava käyttölaitteesta, jotta letkut voidaan vaihtaa. Muut pinottavat pumpunpäät, kuten Masterflex® Easy-Load® -pumput ja useimmat kasetti- ja monikanavapumput, ovat helpompia asentaa ja huoltaa. Käyttäjät voivat irrottaa ja vaihtaa letkut pumpunpäätä purkamatta.

Pinottavat yksikanavaiset pumpunpäät

Voit lisätä tai poistaa pinottavia yksikanavaisia päitä tarpeen mukaan eri sovelluksia varten. Pinottavat pumpunpäät ovat siksi suosittuja sovelluksissa, joissa tarvitaan joustavuutta pumpun rakenteen muuttamiseen usein uudelleen. Pinottavia päitä käytetään mieluummin, kun letkukoko on suurempi ja kun sovellukseen liittyy suuri imukorkeus ja/tai poistopaine.

Käyttölaitteeseen voidaan yleensä asentaa kaksi tai neljä pinottua päätä käyttölaitteen nopeusalueesta ja hevosvoimasta riippuen. Kaksikanavainen Masterflex® L/S® Easy-Load® II -pumpunpää voi tarjota jopa 8 kanavaa, kun neljä päätä on pinottu yhteen käyttölaitteeseen.

Voit asentaa yksittäisiä pumpunpäitä toisiin samantyyppisiin pumpunpäihin tai pumpunpäihin, joissa voidaan käyttää eri letkukokoja. Tämä on arvokas etu proportionaalisen virtauksen sovelluksissa, sillä sen avulla voit sekoittaa ja sovittaa letkukokoja tai pumpunpäätyylejä tarvittavien suhteellisten virtausnopeuksien saavuttamiseksi. Suhteelliset yli 100:1 virtausnopeudet ovat mahdollisia.

Pinottavat pumpunpäät, joissa on offset-rullarakenne, rajoittavat käyttöpiirin vääntömomenttikuormitusta, kun kaksi tai useampi pumpunpäätä on asennettu yhteen. Pinotut päät, joissa on offset-rullat, tuottavat hieman erilaisia tilavuuksia kanavasta toiseen, kun niitä käytetään lyhyillä annosteluajoilla / pienillä tilavuuksilla (riippuen rullien lopullisesta asennosta). Tämä rajoitus häviää, kun pumput toimivat jatkuvasti tai kun annostelumäärät ovat useita satoja millilitroja tai enemmän.

Monikanavaiset pumpunpäät

Monikanavaiset päät ovat uusin vaihtoehto monikanavasovelluksiin. Näissä pumpunpäissä yhdistyvät monet kasettipäiden ja pinottujen yksikanavaisten pumpunpäiden parhaista ominaisuuksista.

Nämä päät tarjoavat suhteellisen alhaisen pulssivirtauksen kahdesta, neljästä tai kahdeksasta kanavasta ilman patruunoita. Ne ovat myös pinottavissa jopa 32 kanavaan letkukoon, muotoilun ja käyttövoiman mukaan. Kanavien välinen virtaus on synkronista ilman sulkeutumisen säätöä. Näiden ominaisuuksien ansiosta monikanavaiset päät ovat yhtä joustavia kuin pinotut yksikanavaiset päät, ja niillä on patruunanpäiden synkroninen virtaus ja kanavakapasiteetti.

Masterflex® L/S® -monikanavapumpunpäitä on saatavana mikroreikäisille letkuille ja Masterflex® L/S® -letkuko’oille.

Patruunapumpunpäät

Patruunapumpunpäät hyväksyvät ennalta määrätyn enimmäismäärän kanavia. Kanavia voidaan käyttää haluttu määrä päähän ja käyttölaitteeseen nähden. Patruunapumpunpäät ovat saatavana erikseen tai kiinteästi pumpun rakenteeseen integroituna. Masterflex® L/S® -patruunapäät ovat modulaarisia ja ne voidaan asentaa useimpiin Masterflex^® l/s^® -käyttölaitteisiin. Jopa 12 yksittäistä kanavaa asennetaan yhteen päähän, ja virtausnopeus on vain 0,0005 ml/min kanavaa kohti.

Kasettipumpuissa on pitkät rullat, jotka huolehtivat synkronisesta nesteen jakelusta kasettien välillä. Näissä pumppupäissä on myös enemmän rullia kuin yksikanavaisissa päissä, mikä vähentää pulsaatiovirtausta sekä parantaa tarkkuutta pienillä tilavuuksilla ja alhaisilla virtausnopeuksilla. Näitä pumppuja suositellaan pienen tilavuuden ja pienen virtausnopeuden nesteensiirtosovelluksiin.

Säädettävällä sulkeutumisella varustetut patruunapäät tarjoavat kaikkien pumpunpäätyyppien korkeimman kanavien välisen tarkkuuden. Yksittäisten kanavien sulkemisen hienosäädöillä voidaan tehokkaasti kompensoida putkiston mitoissa esiintyviä pieniä vaihteluita, jotka aiheuttavat vähäisiä vaihteluita virtauksessa.

Pumpunpään käyttölaitteen valinta

Valitse käyttölaite, jonka vääntömomentti (ja/tai hevosvoima) ja nopeus riittävät virtaus- ja pumppukorkeusvaatimusten täyttämiseen. Alemmalla nopeusalueella toimivat käyttölaitteet tarjoavat yleensä suuremman vääntömomentin ja voivat käyttää suurempaa määrää pinottuja päitä ja letkukanavia.

Kiinteänopeuksiset käyttölaitteet soveltuvat hyvin perussiirtosovelluksiin. Eri nopeudet ja välityssuhteet tarjoavat erilaisia vääntömomentteja, ja eri letkukoot mahdollistavat erilaiset virtausnopeudet.

Vaihtuvanopeuksisten taajuusmuuttajien avulla voit säätää virtausnopeutta samanaikaisesti kaikissa kanavissa siten, että toissijaisten kanavien virtausnopeus on suhteessa ensimmäiseen kanavaan. Lukuisat eri virtausnopeudet ovat mahdollisia säätämällä käyttönopeutta ja valitsemalla erikokoisia letkuja.

Digitaaliset käyttölaitteet tarjoavat tarkimman ja toistettavimman nopeudenohjauksen ja siten suurimman virtausnopeuden tarkkuuden. Ominaisuuksista ja suorituskyvystä riippuen digitaaliset käyttölaitteet tarjoavat myös virtausnopeuden, pumpun nopeuden (r/min), annostelutilavuuden ja kumulatiivisen tilavuuden (useiden annostelusyklien aikana annosteltu kokonaismäärä) näytön. Huomaa, että virtausnopeuden/tilavuuden näyttö on yleensä vain yhden kanavan näyttö, ellei järjestelmään ole rakennettu useita virtausmittareita.

Nestemäiset sovellukset

Kiinteänopeuksiset ja kiinteän okkluusion pumput ovat suosittuja virtausnopeuden toistettavuuden, letkujen tasaisen kuormituksen ja yleisen helppokäyttöisyyden vuoksi. Tarkkuuspuristettujen letkujen kanssa käytettynä nämä pumput pystyvät toimittamaan nesteitä 3–5 %:n tarkkuudella kanavien välillä. Tämä suorituskyky on riittävä esimerkiksi nesteen siirtoon, lämmönvaihtimiin ja musteen siirtoon painosovelluksissa. Kattavat Masterflex^® I/P^® kiinteänopeuksiset pumppujärjestelmät on luokiteltu prosessisovelluksiin. Ne ovat saatavana 3- ja 4-kanavaisina kokoonpanoina.

Kasetti- ja monikanavaiset pumpunpäät ovat suosittuja nesteiden tarkkaan näytteenottoon, annosteluun ja mittaamiseen. Synkronoidut rullat takaavat koordinoidun nesteen jakelun pumpun pään jokaisen kanavan välillä. Monikanavaisten päiden kanavien väliset virtaustarkkuudet ovat 1,5–2 %. Säädettävällä sulkemisella patruunapumpunpäät voivat tuottaa 1 %:n virtaustarkkuuden kanavien välillä. Tarkka annostelu ja mittaus, tutkimuksen ja laadunvarmistuksen analyysitekniikat sekä ympäristönäytteenotto ja -seuranta edellyttävät tätä korkeaa suorituskyvyn ja tarkkuuden tasoa.

Yhteenveto

Peristalttisetletku- pumput tarjoavat ainutlaatuisen nesteenkäsittelyominaisuuksien ja konfigurointijoustavuuden yhdistelmän monikanavasovelluksia varten. Erilaisten vaihdettavien letkukokojen, letkumateriaalien, pumpunpäiden ja käyttölaitteiden ansiosta voit räätälöidä pumppujärjestelmän mahdollisimman edulliseen hintaan. Monikanavaiset peristalttiset pumppujärjestelmät mukautetaan monenlaisiin sovelluksiin, mikä säästää huomattavasti aikaa, tilaa ja resursseja

Tekijä: Phil Nyren, tuotepäällikkö Fluidics