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Maßkonstruierte Peristaltikpumpen von Spetec

Individualität, hohe Stabilität und Genauigkeit in der chemischen Analytik und Prozesstechnik

Prof. Knut Ohls

Einleitung

Peristaltische Pumpen werden auch Schlauchpumpen genannt, weil prinzipiell ein Schlauch verformt wird, damit ein Ansaugeffekt entsteht. Oft vergleicht man diese Arbeitsweise mit derjenigen der menschlichen Speiseröhre. Das Wort “Peristaltik“ entstammt dem Griechischen; die Kontraktionswelle des Darmes wird so bezeichnet. Die Aufgabe peristaltischer Pumpen ist die Flüssigkeitsförderung in eine vorgegebene Richtung. Dieser Vorgang basiert auf alternierendem Druck und Entlastung des Schlauches, wodurch die zu transportierende Flüssigkeit in den Schlauch gesogen wird. Ein Schuh oder eine Rolle läuft entlang des Schlauches und drückt ihn komplett zusammen. So entsteht eine Abdichtung zwischen der Ansaug- und Austrittsseite der Pumpe, wodurch auch ein Flüssigkeitsverlust verhindert wird. Wenn der Schlauch in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, bildet sich ein Vakuum, das die Flüssigkeit in die Pumpe fördert. Aufgrund dieser Pumpwirkung eignen sich peristaltische Pumpen für hochpräzise Dosierungen und kontinuierliche Förderung. Das Fördermedium kommt nicht mit beweglichen Teilen in Berührung; es befindet sich in dem Schlauch, der entsprechend auszuwählen und zu erneuern ist. Je nach Typ der Peristaltikpumpe kann sie mit einem bis sechs Kanälen bestückt sein. Die Anzahl der Rollen ist ein Kriterium für die pulsationsarme, kontinuierliche Förderung. In Abhängigkeit von der Größe des Pumpenkopfes und des Schlauches sind Fördermengen von dem µL/min bis hin zum L/min-Bereich möglich.

1. Der Einsatz in Forschungsinstituten und Laboratorien

Seit mehr als 25 Jahren konstruiert und baut die Firma SPETEC Gesellschaft für Labor- und Reinraumtechnik in Erding peristaltische Pumpen für unterschiedlichste Anwendungen und stellt auch die hierzu benötigten Schläuche her, die möglichst inert gegen Lösemittel oder Säuren und lange haltbar sein sollen.

Voraussetzung für diesen Bereich der Anwendung sind die Genauigkeit der Dosierung, eine hohe Stabilität des technischen Ablaufes und je nach Einsatz eine möglichst geringe Pulsation. Dies ist das Kriterium der beiden Laborpumpenversionen Perimax 12 und Perimax 16, die sich nur durch die Rollenanzahl (12/16) des Pumpenkopfes und die stufenlos regelbaren Fördermengen (0,0017 mL/min bis 20 mL/min sowie 0,0034 mL/min bis 40 mL/min) unterscheiden.

Eine hohe Stabilität und Genauigkeit zeichnet die Perimax 12 aus

Die Pumpe mit 16 Rollen weist kein messbares Pulsieren auf. Der Einsatz der Perimax Pumpen hat sich in der instrumentellen Analyse, der Biotechnologie und Bioanalytik sowie bei Anwendung der Flüssigkeits-  und Säulenchromatographie oder der Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppelter Plasmaflamme (ICP) und Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) bewährt. Grund dafür ist auch die einfache Bedienung der Pumpen. Der Schlauch wird um den Pumpenkopf gelegt und mit beiden Enden an einer speziellen Vorrichtung fixiert. Der Anpressdruck ist mit Hilfe der Justierschraube am Justierhebel einstellbar. Das Ein- und Ausschalten sowie die Wahl für Links- oder Rechtslauf erfolgt an Drucktasten. Die Drehgeschwindigkeit des Pumpenkopfes ist an einem 10-Gang-Potentiometer stufenlos regelbar. An einer digitalen Anzeige sind Drehgeschwindigkeit und Flüssigkeitsförderrate ablesbar. Mit einer Taste kann kurzzeitig die höchste Geschwindigkeit gewählt werden, um beispielsweise eine schnelle Spülung des Schlauches beim Wechsel zu einer anderen Flüssigkeit zu erreichen.

Die Perimax 16 arbeitet durch die 16 Rollen ohne messbares Pulsieren

Die Antriebseinheit ist bei beiden Pumpen identisch. Ein Schrittmotor sorgt für einen konstanten Flüssigkeitstransport. Über einen rückseitigen Stecker lassen sich Drehzahl und Laufrichtung extern analog (0-5 Volt) steuern.

2. Die individuellen OEM-Pumpenversionen

Das Einzigartige an den peristaltischen Pumpen von Spetec ist, dass sie nicht in einer Serienfertigung produziert werden. Es sind nur einige Grundkomponenten identisch, wie z. B. Rollenköpfe, Anpressbügel oder Schlauchhalter, die zur Kostenminimierung in großen Stückzahlen hergestellt werden. Da diese Pumpen für Endprodukte eines anderen Herstellers gebaut werden – das eben bedeutet OEM (Original Equipment Manufacturer) – sind sie bei SPETEC maßkonstruiert, d.h. jede Pumpe wird in der optischen Gestaltung den Kundenwünschen angepasst entwickelt.

Zwei typische, individuelle OEM-Pumpenversionen

Dies betrifft sowohl die Farb- und Formgebung der Grundplatte, auf der die Pumpe mit 1-4 Kanälen montiert ist, als auch die Grundkomponenten, welche ebenfalls farblich mit dem Gerät, in das die Pumpe eingebaut werden soll, abgestimmt werden. So bleibt das Design des Originalherstellergerätes erhalten. Die nach Kundenwunsch gestaltete Grundplatte kann direkt auf dem Gehäuse des Analysengerätes befestigt oder in die Konstruktion einbezogen werden. Somit kann der Einbau der maßkonstruierten Peristaltikpumpe bei der Endmontage von Analysengeräten leichter und kostengünstiger erfolgen. Folgerichtig gibt es zahlreiche Varianten, die bereits in Prospekten ab-gebildet sind, und es kommen ständig neue Konstruktionen hinzu. Das Konzept der Firma Spetec berücksichtigt neben der Individualität der Peristaltikpumpen auch ihre Formschönheit.

Zwei typische, individuelle OEM-Pumpenversionen

                                             

Für alle Modelle gilt, dass der Antrieb mit Hilfe verschiedener Motore, wie z. B. den Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Schrittmotoren erfolgt, wobei die höchst mögliche Stabilität von Drehgeschwindigkeit und Fördervolumen sowie die geringst mögliche Pulsation angestrebt werden.
Eine typische, kundennahe Neukonstruktion der Firma Spetec ist die sehr verkleinerte Peristaltikpumpe CP6-mini.

Die Neuentwicklung für den OEM-Bereich: die CP6-minii

Die individuellen Peristaltikpumpen finden ihre Anwendung vor allem in der analytischen und präparativen Chemie sowie in vielen Produktionsbereichen. Beispielsweise ist das Funktionieren analytischer Großgeräte, die einen konstanten, pulsationsfreien Zufluss erfordern, wie die ICP oder ICP/MS-Geräte, undenkbar ohne die präzise arbeitende Pumpe.

Zusammenfassung

Peristaltikpumpen, die auch unter den Bezeichnungen Schlauchquetschpumpen oder Verdrängerpumpen bekannt sind, können heute mit hoher Perfektion hergestellt werden. Da die Erzeugung des Ansaugunterdruckes sehr von der Elastizität des benutzten Schlauchmaterials abhängt, hat dieses eine entscheidende Bedeutung für die Konstanz der Fördermenge und das Entstehen von Pulsation. Neben der Qualität des Schlauchmaterials und der Art der Förderflüssigkeit haben auch die Durchmesser von Pumpenkopf und Anpressrollen wesentlichen Einfluss auf die Haltbarkeit der Schläuche. Durch die richtige Auswahl der Konstruktionsparameter kann somit die Lebensdauer des Schlauches wesentlich erhöht werden, wodurch der Durchfluss länger konstant und die Pulsierung extrem klein gehalten werden können. Diese Erfahrungen in der Konstruktion und Wahl des Schlauchmaterials hat sich die Firma Spetec in jahrzehntelanger Produktion erworben.

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    Spetec GmbH

    Die Firma Spetec wurde 1987 in Erding gegründet. Angefangen hatte das Unternehmen mit dem Verkauf von Ersatzteilen für Analytik. Aufgrund der steigenden Anforderungen in der Analytik begann Spetec mit der Entwicklung von Reinraumtechnik. Im Laufe der Jahre erweiterte sich hieraus ein groß ... mehr

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