De ultieme gids voor membraanpompen: hoe ze werken, selectie en toepassingen

Een membraanpomp, ook wel bekend als een membraanpomp of een pneumatische pomp, is een verdringerpomp die een flexibel membraan of diafragma gebruikt om vloeistoffen te verplaatsen. Deze pompen zijn ontworpen om een breed scala aan vloeistoffen te verwerken, waaronder viskeuze, schurende en corrosieve stoffen, waardoor ze geschikt zijn voor talloze industriële toepassingen. Het mechanisme van de pomp isoleert de vloeistof van de interne componenten van de pomp, wat een duidelijk voordeel is bij het werken met gevoelige of gevaarlijke materialen.

Wat is een membraanpomp?

Een membraanpomp is een type verdringerpomp dat gebruikmaakt van de heen en weer gaande beweging van een flexibel membraan om vloeistoffen te verplaatsen. Dit membraan, meestal gemaakt van rubber, thermoplast of teflon, vormt een afdichting die de vloeistof die wordt gepompt scheidt van de mechanische componenten van de pomp. Door het kamervolume te variëren, wordt vloeistof in de pomp gezogen en vervolgens uitgeworpen. Dit ontwerp is vooral handig voor toepassingen waarbij de zuiverheid van de vloeistof of het voorkomen van lekken essentieel is.

Soorten membraanpompen

Membraanpompen zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, elk geschikt voor verschillende toepassingen. De meest voorkomende typen zijn:

Enkelvoudige membraanpompen

Enkelvoudige membraanpompen gebruiken een enkel membraan om de vloeistof te verplaatsen. De werking van de pomp houdt in dat het membraan heen en weer beweegt, waardoor een vacuüm ontstaat om vloeistof in de pompkamer te trekken bij één slag, en vervolgens vloeistof eruit te duwen bij de tegenovergestelde slag. Deze pompen worden vaak gebruikt voor toepassingen met een lagere stroomsnelheid.

Dubbelmembraanpompen

Dubbelmembraanpompen maken gebruik van twee membranen die met elkaar verbonden zijn door een as. De membranen bewegen in tandem, wat zorgt voor een meer continue en evenwichtige stroming. Eén membraan trekt vloeistof in zijn kamer terwijl het andere de vloeistof uitdrijft, wat resulteert in een soepelere afvoer. Dit ontwerp is met name handig voor het verwerken van meer viskeuze vloeistoffen en het handhaven van een constante output.

AODD-pompen

Luchtbediende dubbelmembraanpompen (AODD) gebruiken perslucht om de membranen te bedienen. Dit maakt ze geschikt voor gebruik in gevaarlijke of explosieve omgevingen, omdat ze geen elektriciteit nodig hebben. AODD-pompen zijn ook zeer veelzijdig en kunnen een breed scala aan vloeistoftypen verwerken.

Mechanisch aangedreven membraanpompen

Bij mechanisch aangedreven membraanpompen wordt het membraan bewogen door een mechanische verbinding die is verbonden met een motor. De beweging wordt aangestuurd door nokken, krukken of andere mechanische systemen. Dit type pomp biedt doorgaans een nauwkeurige en gecontroleerde stroomsnelheid.

Elektrisch aangedreven membraanpompen

Elektrisch aangedreven membraanpompen gebruiken een elektromotor om het membraan te verplaatsen. Deze pompen worden vaak gebruikt in situaties die nauwkeurige stroomsnelheden vereisen en kunnen worden geïntegreerd in geautomatiseerde systemen. Ze zijn over het algemeen energiezuiniger dan luchtbediende modellen.

Onderdelen van membraanpompen

Membraanpompen bestaan uit verschillende belangrijke onderdelen die samenwerken:

Het diafragma

Het membraan is het kernonderdeel en vormt een afdichting die de gepompte vloeistof isoleert van het interne mechanisme van de pomp. Het is doorgaans gemaakt van flexibel materiaal en beweegt heen en weer.

Pomp kamer

De pompkamer is de ruimte waar de vloeistof wordt aangezogen en uitgestoten. Het volume verandert met de beweging van het membraan, waardoor de pomp vloeistof kan verplaatsen.

Kleppen

Inlaat- en uitlaatkleppen regelen de vloeistofstroom in en uit de pompkamer. Deze kleppen, die kogel-, controle- of andere ontwerpen kunnen zijn, zorgen ervoor dat de vloeistof in de gewenste richting beweegt.

Aandrijfmechanisme

Het actuatiemechanisme is verantwoordelijk voor het bewegen van het membraan. Dit kan een mechanische verbinding, perslucht of een elektromotor zijn, afhankelijk van het type pomp.

Zuig- en persverdelers

Zuig- en persverdelers zijn de verbindingen waar vloeistof de pomp in- en uitgaat. Ze zijn ontworpen om efficiënte stroming te bieden en drukverliezen te minimaliseren.

Hoe membraanpompen werken

Membraanpompen maken gebruik van een heen en weer gaande beweging van een flexibel membraan om vloeistoffen te verplaatsen. Dit proces omvat verschillende belangrijke stappen die een pompbeweging creëren.

De kern van de werking is het membraan, een flexibel membraan. Dit membraan is verbonden met een aandrijfmechanisme, dat mechanisch, pneumatisch of elektrisch kan zijn. Wanneer het aandrijfmechanisme wordt geactiveerd, beweegt het het membraan heen en weer binnen de pomp kamer. Deze beweging verandert het volume van de pomp kamer, waardoor de pompactie ontstaat.

• Zuigfase: Tijdens de zuigfase wordt het membraan teruggetrokken. Hierdoor wordt het volume van de pompkamer vergroot, waardoor een vacuüm ontstaat dat vloeistof via de inlaatklep in de pomp trekt. De uitlaatklep is tijdens deze fase gesloten om terugstroming te voorkomen.
• Ontladingsfase: Zodra de kamer is gevuld, duwt het aandrijfmechanisme het membraan naar voren. Dit vermindert het volume van de kamer, verhoogt de druk en dwingt de vloeistof door de uitlaatklep en uit de pomp. Tegelijkertijd sluit de inlaatklep, waardoor wordt voorkomen dat vloeistof terugstroomt in de aanzuigleiding.

De heen en weer gaande beweging van het membraan, afwisselend tussen zuig- en persfasen, resulteert in een continue vloeistofstroom. Dit proces wordt herhaald om consistente pompwerking te bieden. De terugslagkleppen van de pomp, die zich zowel bij de inlaat als de uitlaat bevinden, regelen de vloeistofstroom en zorgen ervoor dat deze slechts in één richting stroomt. Ze voorkomen dat de vloeistof tijdens de persfase terugstroomt naar de inlaat en voorkomen terugstroming in de pomp vanuit de persleiding tijdens de zuiging.

Voordelen van membraanpompen

Omgaan met viskeuze vloeistoffen

Membraanpompen zijn goed in het verpompen van vloeistoffen met een hoge viscositeit. De grote spelingen en het eenvoudige ontwerp zorgen voor een gemakkelijke doorgang van dikke substanties zonder verstopping.

Behandeling van schurende vloeistoffen

De pompen kunnen vloeistoffen verwerken die schurende deeltjes bevatten. Het flexibele membraan minimaliseert contact met bewegende delen, waardoor slijtage van de pomp wordt verminderd.

Zelf-aanzuigende mogelijkheden

Membraanpompen hebben de mogelijkheid om zichzelf aan te zuigen. Ze kunnen effectief vloeistoffen van onder de pomp halen zonder dat de zuigleidingen eerst gevuld hoeven te worden.

Droogloopmogelijkheden

De pompen zijn bestand tegen schade wanneer ze korte tijd zonder vloeistof draaien, ook wel drooglopen genoemd. Dit komt doordat het membraan de interne onderdelen beschermt tegen wrijving en hitteopbouw.

Chemische weerstand

Membraanpompen zijn compatibel met een breed scala aan chemicaliën. Het membraan en de natte onderdelen kunnen worden gemaakt van materialen die bestand zijn tegen corrosie en degradatie.

Lekvrije werking

Door de afdichting die het membraan creëert, zijn de pompen lekvrij. Dit is belangrijk voor het verpompen van gevaarlijke of waardevolle vloeistoffen.

Nadelen van membraanpompen

Pulserende stroom

Membraanpompen kunnen een pulserende stroming genereren, met name enkelvoudige membraantypes. Dit kan problematisch zijn voor toepassingen die een stabiele, consistente stroming vereisen.

Lagere druk en stroming

Membraanpompen hebben over het algemeen beperkingen wat betreft de stroomsnelheid en drukcapaciteit vergeleken met centrifugaal- of zuigerpompen.

Onderhoudsvereisten

Hoewel het ontwerp robuust is, moeten membranen uiteindelijk toch vervangen worden vanwege slijtage en vermoeidheid. Dit leidt tot meer onderhoudstijd en -kosten.

Lawaai

Luchtbediende pompen kunnen lawaaierig zijn tijdens de werking. Hoewel andere configuraties minder lawaaierig zijn, kan geluid nog steeds een probleem zijn voor bepaalde toepassingen.

Maat

Membraanpompen kunnen groter en omslachtiger zijn dan andere soorten pompen met een vergelijkbaar debiet. Hierdoor zijn ze lastiger te gebruiken in kleine ruimtes.

Toepassingen van membraanpompen

Chemische industrie

Membraanpompen worden vaak gebruikt in chemische verwerkingsfabrieken om corrosieve en gevaarlijke materialen te verwerken. Ze zijn ontworpen om een veilige en betrouwbare overdracht te garanderen.

Afvalwaterbehandeling

Deze pompen worden gebruikt voor het doseren van chemicaliën bij de afvalwaterzuivering en het verplaatsen van slib, omdat ze vaste stoffen kunnen verwerken.

Voedings- en drankenindustrie

Membraanpompen worden gebruikt voor het overbrengen van voedingsmiddelen en dranken, omdat ze hygiënisch te werk gaan.

Farmaceutische industrie

De pompen worden gebruikt in de farmaceutische industrie omdat ze steriele en gevoelige vloeistoffen kunnen verwerken zonder deze te verontreinigen.

Mijnbouwactiviteiten

Omdat membraanpompen schurende materialen kunnen verwerken, worden ze gebruikt voor het verpompen van slib en andere viskeuze materialen in mijnbouwactiviteiten.

Verf- en coatingtoepassingen

Deze pompen worden vaak gebruikt voor het overbrengen van verf, coatings en lijmen, omdat ze de consistentie van dergelijke materialen aankunnen.

Olie en gas

Membraanpompen worden gebruikt voor het pompen en verplaatsen van diverse vloeistoffen bij de productie van olie en gas, waaronder boorspoeling en chemische toevoegingen.

Hoe kiest u de juiste membraanpomp?

Bij het selecteren van de juiste membraanpomp moet u rekening houden met verschillende factoren:

• De pomp afstemmen op de specifieke toepassing en vereisten: Allereerst moet het vermogen van de pomp aansluiten op de vereisten van de specifieke toepassing, met betrekking tot vloeistofeigenschappen, gebruikslocatie en de taak die de pomp moet uitvoeren.
• Stroomsnelheid: Evalueer de vereiste stroomsnelheid om ervoor te zorgen dat de capaciteit van de pomp voldoet aan de operationele eisen. Over- of onderdimensionering van de pomp kan leiden tot inefficiënties of prestatieproblemen.
• Druk: Kies een pomp die aan de drukvereisten van het systeem kan voldoen, rekening houdend met de druk van de vloeistof zelf.
• Vloeistoftype: Beoordeel de viscositeit, schurendheid, chemische aard en temperatuur van de vloeistof om compatibiliteit met de pompmaterialen te garanderen.
• Maatselectie: Zorg ervoor dat de fysieke afmetingen van de pomp passen binnen de installatieruimte en eventuele ruimtebeperkingen van de omgeving.
• Kosten: Evalueer de kosteneffectiviteit van de pomp, waarbij u rekening houdt met de bedrijfskosten, de levensduur en de kosten voor het vervangen van onderdelen. Zo vindt u de meest kosteneffectieve keuze voor het specifieke gebruik.

Veelvoorkomend probleem met membraanpompen

• Diafragma defect: Membranen kunnen kapotgaan door vermoeidheid of chemische degradatie, waardoor vervanging noodzakelijk is.
• Problemen met kleppen: Kleppen kunnen slijten of verstopt raken, wat gevolgen heeft voor de stroomsnelheid en de druk.
• Lekken: Lekkages kunnen ontstaan rondom afdichtingen en aansluitingen. Dit vereist een zorgvuldige inspectie en reparatie.
• Luchtlekken (AODD-pompen): Luchtlekken in AODD-pompen kunnen de efficiëntie verminderen en operationele problemen veroorzaken.
• Pulsatie: Pulsaties in de stroming kunnen trillingen in het systeem veroorzaken en vereisen extra apparatuur, zoals pulsatiedempers.

Membraanpompen versus andere pomptypen