Peristaltische pompen: de ultieme gids over hoe ze werken, toepassingen en selectie

Toepassingen voor vloeistofbehandeling in verschillende industrieën worden geconfronteerd met talloze uitdagingen, van het handhaven van steriliteit tot het verpompen van viskeuze of corrosieve vloeistoffen. Het kiezen van de verkeerde pomp kan leiden tot verontreiniging, lekkage en frequent onderhoud, wat resulteert in kostbare downtime en verminderde efficiëntie.

Peristaltische pompen bieden een unieke oplossing voor deze uitdagingen, dankzij hun onderscheidende werkingsprincipe dat zorgt voor een zachte, pulsatievrije stroming zonder enig contact tussen de pomp en de vloeistof. Door een eenvoudig maar effectief ontwerp te gebruiken, overwinnen peristaltische pompen de beperkingen van traditionele pomptypen, waardoor ze ideaal zijn voor een breed scala aan toepassingen.

In deze uitgebreide gids duiken we in de wereld van peristaltische pompen en onderzoeken we hun componenten, typen en werkingsprincipes. We bespreken ook hun voor- en nadelen en belangrijke overwegingen voor het selecteren van de juiste pomp voor uw specifieke toepassing.

Wat is een peristaltische pomp?

Een peristaltische pomp is een type positieve verplaatsingspomp die afwisselende compressie en ontspanning van een flexibele buis gebruikt om vloeistoffen te verplaatsen. De pompwerking is vergelijkbaar met peristaltiek, de samentrekking en ontspanning van spieren die helpen voedsel door het spijsverteringskanaal te verplaatsen. Dit unieke pompmechanisme stelt peristaltische pompen in staat om een grote verscheidenheid aan vloeistoffen voorzichtig en efficiënt te verwerken.

Concept van positieve verplaatsing

Peristaltische pompen vallen onder de categorie verdringerpompen. In een verdringerpomp wordt een vast volume vloeistof verplaatst of verplaatst met elke cyclus van de werking van de pomp. Dit wordt bereikt door een bepaalde hoeveelheid vloeistof op te vangen en deze te dwingen door de pomp naar de afvoerleiding te stromen. Verdringerpompen leveren een constant debiet bij een bepaalde snelheid, ongeacht de afvoerdruk, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waarbij nauwkeurige dosering of meting vereist is.

Componenten van peristaltische pompen

De belangrijkste onderdelen van een peristaltische pomp zijn:

Flexibele slang: Het hart van een peristaltische pomp is de flexibele slang waardoor de vloeistof wordt gepompt. De slang is doorgaans gemaakt van materialen zoals siliconen, PVC of andere elastomeren die bestand zijn tegen herhaalde compressie en ontspanning.
Rotor en rollen/schoenen: De rotor is een cirkelvormig onderdeel met twee of meer rollen of schoenen bevestigd aan de omtrek. Terwijl de rotor draait, comprimeren de rollen of schoenen de flexibele slang, waardoor een afdichting ontstaat tussen de zuig- en perszijden van de pomp.
Pompbehuizing: De pompbehuizing of -huis omsluit de rotor en de buizen, en biedt bescherming en ondersteuning. De behuizing omvat ook de inlaat- en uitlaatpoorten voor de vloeistof.
Motor: Peristaltische pompen worden aangestuurd door een elektromotor, die AC of DC kan zijn, afhankelijk van de toepassing. De motorsnelheid bepaalt de stroomsnelheid van de pomp.

Hoe peristaltische pompen werken

De pompwerking in een peristaltische pomp wordt bereikt door de volgende stappen:

De flexibele slang wordt in de pompbehuizing gestoken en vormt een lus rond de rotor.
Wanneer de rotor draait, drukken de rollen of schoenen die eraan bevestigd zijn de buizen samen, waardoor er een afdichting ontstaat tussen de aanzuig- en perszijde.
Door de rotatie van de rotor beweegt het compressiepunt over de lengte van de buis, waardoor vloeistof achter het samengedrukte gedeelte wordt aangezogen en naar voren wordt geduwd.
Terwijl de rotor blijft draaien, wordt er nieuwe vloeistof in de slang gezogen, terwijl de eerder aangezogen vloeistof uit de pomp wordt afgevoerd.

Dit proces wordt continu herhaald, waardoor een constante vloeistofstroom door de pomp ontstaat. De stroomsnelheid is evenredig met de snelheid van de rotor en de grootte van de buis.

Soorten peristaltische pompen

Er zijn drie hoofdtypen peristaltische pompen:

Buispompen

Buispompen, ook wel bekend als laboratorium- of lage-flow peristaltische pompen, zijn het meest voorkomende type. Ze gebruiken flexibele slangen met een kleine diameter (meestal minder dan 8 mm) en zijn ontworpen voor lagere stroomsnelheden en drukken. Buispompen worden veel gebruikt in laboratorium-, medische en biotechnologische toepassingen voor nauwkeurige dosering en meting van vloeistoffen.

Slangpompen

Slangenpompen, ook wel hoge-stroom- of industriële peristaltische pompen genoemd, gebruiken versterkte slangen met een grotere diameter (meestal 10-25 mm) en zijn ontworpen voor hogere stroomsnelheden en druk. De slangen zijn vaak gemaakt van materialen zoals Norprene of Marprene, die een grotere duurzaamheid en bestendigheid tegen chemicaliën bieden. Slangenpompen worden vaak gebruikt in industriële toepassingen zoals afvalwaterbehandeling, chemische verwerking en mijnbouw.

Microfluïdische pompen

Microfluïdische pompen zijn gespecialiseerde peristaltische pompen die zijn ontworpen voor het verwerken van extreem kleine volumes vloeistoffen, meestal in het microliter- of nanoliterbereik. Deze pompen gebruiken geminiaturiseerde componenten en slangen met een zeer kleine diameter (vaak minder dan 1 mm). Microfluïdische pompen worden gebruikt in toepassingen zoals medicijnontdekking, point-of-care-diagnostiek en lab-on-a-chip-apparaten.

Stroomsnelheidsberekeningen voor peristaltische pompen

Het debiet van een peristaltische pomp kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

Q = n × V

Waar:

Q = Stroomsnelheid (ml/min)
n = Rotorsnelheid (rpm)
V = Volume per omwenteling (mL/omwenteling)

Het volume per omwenteling is afhankelijk van de slanggrootte en het aantal rollen of schoenen op de rotor. Fabrikanten bieden doorgaans stroomsnelheidsgrafieken of rekenmachines om gebruikers te helpen de juiste slanggrootte en rotorsnelheid voor hun gewenste stroomsnelheid te bepalen.

Voordelen van peristaltische pompen

Voorzichtig omgaan met vloeistoffen

De peristaltische pompwerking is zacht en niet-invasief, waardoor het geschikt is voor het hanteren van delicate vloeistoffen zoals celculturen, bloed en andere biologische monsters. De vloeistof komt alleen in contact met de binnenkant van de slang, waardoor het risico op besmetting of schade wordt geminimaliseerd.

Weinig onderhoud

Peristaltische pompen hebben weinig bewegende onderdelen en de vloeistof komt alleen in contact met de slangen, waardoor slijtage van de pompcomponenten wordt verminderd. Dit resulteert in lagere onderhoudsvereisten en een langere levensduur in vergelijking met andere pomptypen.

Omkeerbare stroom

Door de richting van de rotor om te keren, kunnen peristaltische pompen eenvoudig de richting van de vloeistofstroom veranderen. Deze bidirectionele mogelijkheid is handig in toepassingen waarbij leidingen moeten worden geleegd of blokkades moeten worden verwijderd.

Zelf-aanzuigend

Peristaltische pompen zijn zelf-aanzuigend, wat betekent dat ze vloeistof uit een bron kunnen opzuigen, zelfs als de pomp droog is. Hierdoor is er geen behoefte aan handmatige aanzuiging of extra aanzuigsystemen.

Droogloopvermogen

In tegenstelling tot sommige andere pomptypen kunnen peristaltische pompen drooglopen zonder schade. Als de vloeistoftoevoer opraakt, kan de pomp blijven werken zonder risico op vastlopen of oververhitting.

Nadelen van peristaltische pompen

Beperkt drukvermogen

Peristaltische pompen hebben doorgaans een lagere drukcapaciteit vergeleken met andere verdringerpompen zoals tandwiel- of zuigerpompen. De maximale druk wordt beperkt door de sterkte van het buismateriaal en de compressiekracht van de rollen.

Pulserende stroom

De peristaltische pompwerking creëert een lichte pulsatie in de vloeistofstroom, vooral bij lagere snelheden. Deze pulsatie kan worden geminimaliseerd door meer rollen of een langere compressiezone te gebruiken, maar is mogelijk niet geschikt voor toepassingen die een extreem soepele stroming vereisen.

Slijtage van de slang

De herhaalde compressie en ontspanning van de slang kan ervoor zorgen dat deze na verloop van tijd verslijt, waardoor periodieke vervanging noodzakelijk is. De levensduur van de slang is afhankelijk van factoren zoals het materiaal, de vloeistofeigenschappen en de bedrijfsomstandigheden.

Lagere efficiëntie

Peristaltische pompen hebben over het algemeen een lagere energie-efficiëntie vergeleken met andere pomptypen vanwege de wrijving tussen de rollen en de slangen. Dit kan resulteren in een hoger stroomverbruik en hogere bedrijfskosten.

Toepassingen van peristaltische pompen

Chemische dosering

Peristaltische pompen worden veel gebruikt voor chemische dosering in water- en afvalwaterbehandeling, zwembaden en industriële processen. Ze zorgen voor nauwkeurige, herhaalbare dosering van chemicaliën zoals chloor, pH-regelaars en flocculanten.

Biomedisch en farmaceutisch

In medische en biotechnologische toepassingen worden peristaltische pompen gebruikt voor vloeistofverwerkingstaken zoals bloedcirculatie, dialyse en medicijnafgifte. Hun zachte pompwerking en het vermogen om delicate vloeistoffen te verwerken, maken ze zeer geschikt voor deze toepassingen.

Eten en drinken

Peristaltische pompen worden gebruikt in de voedsel- en drankenverwerking voor taken zoals het doseren van ingrediënten, het injecteren van smaakstoffen en het overbrengen van producten. De pompen kunnen viskeuze vloeistoffen zoals siropen en pasta's verwerken en hun hygiënische ontwerp helpt de productkwaliteit te behouden.

Afdrukken en inktlevering

In de drukkerij-industrie worden peristaltische pompen gebruikt voor inkttoevoersystemen in inkjetprinters en andere digitale printapparatuur. De nauwkeurige stroomregeling en het vermogen om gepigmenteerde inkten te verwerken, maken ze een populaire keuze voor deze toepassing.

Hoe kiest u de juiste peristaltische pomp?

Bij het kiezen van een peristaltische pomp voor een specifieke toepassing, moet u rekening houden met een aantal belangrijke factoren:

Vereisten voor stroomsnelheid en druk

De eerste stap is om de vereiste stroomsnelheid en persdruk voor de toepassing te bepalen. Dit zal helpen om de benodigde pompgrootte en slangdiameter te beperken. Raadpleeg de stroomsnelheidstabellen van de fabrikant of gebruik hun online dimensioneringstools om een pomp te selecteren die aan uw vereisten voldoet.

Viscositeit van vloeistof

De viscositeit van de vloeistof die wordt gepompt is een andere belangrijke overweging. Vloeistoffen met een hogere viscositeit vereisen krachtigere motoren en kunnen de maximaal haalbare stroomsnelheid beperken. Zorg ervoor dat de pomp het viscositeitsbereik van uw toepassing aankan.

Chemische compatibiliteit van vloeistof met pompmaterialen

De slangen en andere natte onderdelen van de pomp moeten compatibel zijn met de vloeistof die wordt gepompt. Controleer de chemische bestendigheidsgrafieken van de fabrikant om er zeker van te zijn dat het slangmateriaal bestand is tegen de vloeistof zonder afbraak of uitloging. Houd rekening met factoren zoals temperatuur, concentratie en blootstellingstijd bij het evalueren van de compatibiliteit.

Vergelijking van peristaltische pompen met andere pomptypen

Pomptype	Voordelen	Nadelen
Peristaltisch	– Zachte behandeling – Weinig onderhoud – Omkeerbare stroming – Zelf-aanzuigend – Kan drooglopen	– Beperkte druk – Pulserende stroming – Slijtage van de buizen – Lagere efficiëntie
Centrifugaal	– Hoge stroomsnelheden – Weinig onderhoud – Vlotte doorstroming – Compact ontwerp	– Niet zelf-aanzuigend – Kan niet drooglopen – Slechte prestaties bij lage stroming – Beperkte viscositeitsverwerking
Versnelling	– Hoge druk – Nauwkeurige dosering – Kan hoge viscositeit aan – Compact ontwerp	– Niet zelf-aanzuigend – Kan niet drooglopen – Vereist onderhoud – Potentieel voor vloeistofverontreiniging
Diafragma	– Zelf-aanzuigend – Kan drooglopen – Kan vaste stoffen verwerken – Hoge druk	– Pulserende stroming – Vereist onderhoud – Beperkte stroomsnelheden – Luidruchtige werking

Veelvoorkomende problemen en probleemoplossing

Slangbreuk: Als de slang scheurt of lekt, stop dan onmiddellijk de pomp en vervang de slang. Controleer op tekenen van slijtage, verstopping of chemische aantasting.
Verminderde stroomsnelheid: Een afname van de stroomsnelheid kan duiden op een blokkade in de slang of een versleten rotor. Controleer de slang op knikken of obstructies en reinig of vervang indien nodig. Controleer de rotor op tekenen van slijtage en vervang indien nodig.
Luidruchtige werking: Ongebruikelijk geluid tijdens de werking kan duiden op een probleem met de pomp. Controleer op vuil in de pompkop, een losse rotor of versleten lagers. Raadpleeg de handleiding voor probleemoplossing van de fabrikant voor specifieke instructies.
Oververhitting motor: Als de motor oververhit raakt, kan dit duiden op een probleem met de stroomvoorziening of een obstructie in de pomp. Controleer de juiste spanning en stroomsterkte en inspecteer de slangen en rotor op blokkades of vastlopen. Laat de motor afkoelen voordat u hem opnieuw start.