Unabhängig vom Anwendungsfall stellt die Wahl des am besten geeigneten Pumpentyps eine Herausforderung dar. Unter den vielen Technologien für Flüssigkeitsförderpumpen,MembranpumpenUndPeristaltikpumpen sind die beiden häufigsten Typen.

Welche dieser beiden Technologien ist also besser? Für welche Anwendungen eignen sie sich?

Die Pumpenauswahl ist komplex, nicht nur aufgrund der vielen zu berücksichtigenden Faktoren, sondern auch wegen der großen Vielfalt an Pumpentypen. Membranpumpen und Schlauchpumpen zählen zu den am weitesten verbreiteten Technologien für den Flüssigkeitstransport und finden jeweils in unterschiedlichen Anwendungsbereichen Verwendung. Im Folgenden werden wir die Vorteile und Grenzen dieser beiden Pumpentechnologien näher beleuchten.

Funktionsprinzipien von Membran- und Peristaltikpumpen

Obwohl diese beiden Pumpentypen häufig in ähnlichen Flüssigkeitsförderszenarien eingesetzt werden, unterscheiden sich ihre Funktionsprinzipien deutlich.MembranpumpenPeristaltikpumpen erzeugen einen Förderstrom, indem sie eine flexible Membran in eine Hin- und Herbewegung versetzen und so das Medium (die Flüssigkeit) im Pumpengehäuse zum Fließen bringen. Sie bestehen aus einem Druckblock, Rollen und einem komprimierten Schlauch. Die rotierenden Rollen drücken den Schlauch periodisch zusammen und fördern so die Flüssigkeit.

Welche Pumpe eignet sich besser für Flüssigkeiten?
Beide Pumpentypen finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, darunter Medizin, Labor, Chemie/Petrochemie, Tintenstrahldruck und Landwirtschaft. Bei der Auswahl einer Pumpe sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Zu den wichtigsten gehören:
Lebenszeitkosten
Schlauchhandhabung
Reinigung und Sterilisation
Strömung und Pulsation
Verwendung mit partikel- und scherempfindlichen Medien
Verwendung mit gefährlichen Flüssigkeiten

SWie schneiden diese beiden Pumpen hinsichtlich dieser Faktoren ab? Was sind ihre jeweiligen Vorteile?

 Lebenszeitkosten

Unabhängig von der verwendeten Pumpentechnologie sind neben dem Kaufpreis auch die Betriebskosten ein wichtiger Faktor. Wartung und Energieverbrauch sind die beiden bedeutendsten Kostenfaktoren. Membranpumpen benötigen weniger Wartung. Der Austausch der Membran oder des Ventiltellers ist ein relativ einfacher und kostengünstiger Vorgang. Die meisten routinemäßigen Wartungsarbeiten an Membranpumpen können vom Anwender selbst durchgeführt werden, wodurch ein Besuch beim Hersteller und zusätzliche Wartungskosten entfallen.

Beide Technologien nutzen Schläuche, um das Fördermedium in die Pumpe hinein und aus ihr heraus zu befördern. Allerdings verwenden nur Peristaltikpumpen Rollen, um den Schlauch zu komprimieren. Dies ist ein prinzipiell bedingtes Merkmal von Peristaltikpumpen und eine unvermeidbare konstruktionsbedingte Einschränkung. Membranpumpen benötigen weder Rollen noch komprimierte Schläuche, um die Flüssigkeit zu fördern, wodurch das Risiko der Schlauchalterung vermieden wird. Diese Unabhängigkeit von Schläuchen bietet gewisse Vorteile.

Peristaltikpumpen haben in der Regel niedrigere Anschaffungskosten. Die Betriebskosten können jedoch im Laufe der Zeit schnell ansteigen. Ihre Schläuche müssen häufig ausgetauscht werden, was die Kosten erhöht. Obwohl der Schlauchwechsel relativ einfach ist, führt der häufige Austauschbedarf zu höheren Betriebskosten. Auch die Wartung von Rollen und anderen internen Teilen ist in der Regel komplexer und teurer. Im Allgemeinen weisen Membranpumpen niedrigere Lebenszykluskosten auf als Peristaltikpumpen.

Zuverlässigkeit
Peristaltikpumpen sind vollständig auf Schläuche zum Transport ihrer Fördermedien angewiesen. Mit der Zeit führen die ständige Bewegung und Kompression der Pumpenrollen zu Verschleiß und damit zu Elastizitätsverlust und weiteren Problemen. Dies wiederum reduziert die Fördermenge und kann weitere Schwierigkeiten verursachen. Folglich müssen die Schläuche regelmäßig ausgetauscht werden, was die Kosten erhöht. Im besten Fall mindert ein verschlissener Schlauch lediglich die Effizienz. Im schlimmsten Fall kann er reißen oder platzen, was zu Leckagen, Ausfallzeiten und Pumpenschäden führt. Dies kann katastrophale Folgen haben, wenn das Fördermedium gefährlich oder korrosiv ist. Auch einige Komponenten von Membranpumpen verschleißen, jedoch nicht so schnell und nicht so stark.Die Schläuche von Peristaltikpumpen müssen häufig, in der Regel mehrmals jährlich, ausgetauscht werden. Die Austauschkosten können hoch sein, und je nach Anwendung können Schläuche aus Spezialmaterialien erforderlich sein, was die Kosten weiter erhöht.

Reinigung und Desinfektion
Membranpumpen lassen sich je nach Anwendung und Fördermedium auf verschiedene Weise reinigen. In den meisten Fällen genügt es, eine Reinigungslösung durch die Pumpe zu pumpen. Bei manchen Anwendungen ist jedoch eine vollständige Demontage des Pumpenkopfes erforderlich. Nach der Demontage gestaltet sich eine gründliche Reinigung schwierig.

Bei Verwendung einer Peristaltikpumpe kann der Schlauch entnommen, entsorgt und ersetzt werden, was Zeit spart und die Reinigung vereinfacht. Solange der Schlauch regelmäßig ausgetauscht wird und keine Lecks oder Risse vorhanden sind, muss die restliche Pumpe nicht gereinigt werden, um die Reinheit des Mediums zu gewährleisten. Neben der vereinfachten Reinigung sind Peristaltikpumpen auch leichter zu sterilisieren. Dies ist entscheidend für Labore und andere Anwendungen, die eine häufige Sterilisation erfordern. Da das Medium nur mit dem Schlauch in Kontakt kommt, muss nur dieser sterilisiert werden.

Durchflussrate und Pulsation
Sowohl Schlauch- als auch Membranpumpen erreichen beachtliche Fördermengen. Membranpumpen bieten jedoch Vorteile durch einen gleichmäßigeren Förderstrom und geringere Pulsationen. Da Schlauchpumpen den Schlauch komprimieren, kann es schwierig sein, die für manche Anwendungen erforderliche konstante Fördermenge zu erzielen. Dieses Problem lässt sich teilweise durch den Kauf einer teureren Schlauchpumpe mit mehr Rollen beheben. Die zusätzlichen Rollen beschleunigen jedoch den Leistungsabfall, da sie den Schlauch schneller komprimieren und abnutzen, was die Fördermenge beeinträchtigt. Die Verwendung anderer Schlauchmaterialien kann die Pulsationen zwar etwas reduzieren, kann aber auch die Kosten erhöhen und die Fördermenge verringern.

Membranpumpen ermöglichen einen gleichmäßigeren Hub und damit einen konstanteren Förderstrom. Um einen noch ruhigeren, pulsationsarmen Förderstrom zu erzielen, bieten einige Hersteller von Membranpumpen Mehrmembran-Konfigurationen an, bei denen sich die Membranen phasengleich bewegen und so einzelne Pulsationswellen nahezu vollständig eliminieren. Neuere Membranpumpen verfügen zudem über integrierte Dämpfer und Resonanzkammern zur weiteren Reduzierung der Pulsation. Dank dieser Eigenschaften eignen sich Membranpumpen besonders für Anwendungen, die einen gleichmäßigen Förderstrom erfordern.

Peristaltikpumpen bieten weitere Vorteile hinsichtlich des Durchflusses, insbesondere bei Anwendungen mit bidirektionalem Durchfluss. Ihre Fähigkeit, die Durchflussrichtung schnell und ohne größere Umbauten zu ändern, macht sie ideal für Anwendungen mit variablem Durchfluss. Bidirektionaler Durchfluss lässt sich durch einfaches Ändern der Rollendrehrichtung erreichen. Peristaltikpumpen eignen sich auch für Anwendungen, bei denen eine einzelne Pumpe mehrere Durchflussmengen oder Mehrkanal-Durchfluss bereitstellen soll. Diese Funktionen können jedoch zusätzliche Rollen oder sogar eine Pumpe mit größerer Rollenkapazität erfordern.

Welche Pumpentechnologie die Fördermengenanforderungen am besten erfüllt, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Schlauchpumpen eignen sich besser für Anwendungen, die eine multidirektionale Förderung erfordern. Membranpumpen sind geeignet für Anwendungen, die eine stabile, gleichmäßige Förderung mit geringer Pulsation erfordern.

Für Partikel und scherempfindliche Medien
Viele Anwendungen erfordern den Transport von Flüssigkeiten mit Partikeln. Membranpumpen eignen sich hervorragend für die Förderung von Partikeln bis zu einer bestimmten Größe. Sie werden häufig in Tintenstrahldruckanwendungen eingesetzt und können die meisten Tinten problemlos verarbeiten. Bei längeren Partikeln, Fasern und pastösen Medien können sie jedoch Schwierigkeiten haben. Membranpumpen arbeiten mit Rückschlagventilen, die durch diese Partikel verstopfen können. Peristaltikpumpen hingegen benötigen keine Rückschlagventile, wodurch dieses Problem vermieden wird. Die Quetschwirkung der Walzen befördert die Partikel zudem leichter.

Membranpumpen eignen sich hervorragend für die Förderung der meisten scherempfindlichen Medien. Für extrem scherempfindliche Medien wie Blut oder Zellen sind Peristaltikpumpen jedoch die bessere Wahl. Da die Pumpwirkung einer Peristaltikpumpe die Flüssigkeit nur geringfügig beeinflusst, ist die Gefahr einer Beschädigung oder Aufwirbelung der geförderten Suspension geringer.

Für gefährliche oder extrem heiße Flüssigkeiten
Korrosive Flüssigkeiten können die Schläuche einer Schlauchpumpe schnell beschädigen und so das Risiko von Leckagen erhöhen. Die Verwendung chemikalienbeständiger Schlauchmaterialien kann dieses Risiko zwar verringern, führt aber zu höheren Kosten und kann die Leistung beeinträchtigen. Aus Sicherheitsgründen ist die Wartung, die ohnehin schon häufig erforderlich ist, noch aufwändiger, da ein Leck dieser Flüssigkeiten katastrophale Folgen haben kann.

Membranpumpen werden typischerweise aus chemikalienbeständigen Materialien gefertigt. Ähnlich wie bei Schlauchpumpen erhöhen diese Materialien auch die Kosten. Im Gegensatz zu Schlauchpumpen benötigen Membranpumpen jedoch nicht die gleiche häufige vorbeugende Wartung, die für den sicheren Umgang mit gefährlichen Flüssigkeiten erforderlich ist. Membranpumpen eignen sich zudem besser für Flüssigkeiten mit extremen Temperaturen. Die meisten in Schlauchpumpen verwendeten Schläuche sind nicht für den Transport extrem heißer oder kalter Medien geeignet. Extrem heiße Flüssigkeiten können die Schläuche zu weich machen, was den Durchfluss beeinträchtigt und die Gefahr des Platzens erhöht. Ebenso können extrem kalte Flüssigkeiten die Schläuche zu starr machen und einen guten Durchfluss verhindern. Obwohl Membranpumpen für diese Prozesse spezielle Materialien benötigen, eignen sie sich besser für das Pumpen sowohl heißer als auch kalter Medien.

Pumpenauswahl
Peristaltikpumpen haben zwar ein etwas eingeschränkteres Anwendungsspektrum, sind aber dennoch für viele Anwendungen ideal. Sie eignen sich zum Pumpen von hochviskosen oder trüben Flüssigkeiten sowie scherempfindlichen Medien. Membranpumpen sind leicht zu reinigen und für die meisten Anwendungen ausreichend. Peristaltikpumpen hingegen lassen sich schnell reinigen und sterilisieren, da ihre Schläuche nach Gebrauch abgenommen und entsorgt werden können. Daher sind sie die bessere Wahl für Anwendungen, die eine häufige Reinigung erfordern.

Membranpumpen sind zwar vielseitiger einsetzbar, dies trifft jedoch nicht immer zu. Die Wahl des Pumpentyps hängt von den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab. Membranpumpen zeichnen sich durch geringere Wartungskosten über ihre gesamte Lebensdauer, niedrigere Gesamtbetriebskosten und eine längere Lebensdauer aus. Sie sind wartungs- und reparaturfreundlich und bieten vielfältige Optionen für einen stabileren, gleichmäßigeren Förderstrom und geringe Pulsationen. Zudem eignen sie sich besser für Anwendungen, die aggressive, korrosive oder extrem temperierte Flüssigkeiten fördern.