Eine peristaltische Pumpe bewegt Flüssigkeit, indem sie einen flexiblen Schlauch mit rotierenden Rollen zusammendrückt. Das Rohr ist das einzige benetzte Teil, sodass die Pumpenkammer zwischen den Chargen nicht gereinigt werden muss. Aufgrund dieses Designs dominieren Peristaltikpumpen die Dosierung in der Bioverarbeitung, Laboranalyse, Dialyse, Infusion und Lebensmittelausgabe. Aus diesem Grund bestimmt der Schlauch und nicht die Pumpe die Durchflussgenauigkeit, das Kontaminationsrisiko und das Wartungsintervall.
In diesem Artikel wird beschrieben, wie Silikonschläuche für peristaltische Anwendungen spezifiziert werden: Härte, Wandstärke, Bohrungsgröße, erwartete Schlauchlebensdauer und die Compliance-Dokumentation, die Einkäufer aus der Medizin-, Pharma- und Lebensmittelbranche benötigen.
Warum Silikon die häufigste Wahl für Peristaltikschläuche ist
Im peristaltischen Einsatz kommen vier Schlauchmaterialien zum Einsatz: Silikon, platin-vernetztes Silikon, thermoplastisches Elastomer und PVC. Aus mehreren Gründen ist Silikon die Standardlösung.
Chemische Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl wässriger und leicht aggressiver Flüssigkeiten
Der Temperaturbereich reicht von etwa -50 bis 200 Grad und ermöglicht die Dosierung von Dampf und heißen Flüssigkeiten
Kompressionswiederherstellung, sodass das Rohr nach jedem Walzendurchgang wieder seine Form annimmt
Kein Weichmacher, wodurch ein Auslaugen in die gepumpte Flüssigkeit vermieden wird
Transparente Sorten, die eine visuelle Kontrolle von Durchfluss und Blasen ermöglichen
Platin-Härtungsoptionen mit geringem Extraktionsprofil für empfindliche Flüssigkeiten
Die Kompressionswiederherstellungseigenschaft ist für die peristaltische Leistung von zentraler Bedeutung. Bei jedem Walzendurchlauf wird das Rohr flachgedrückt, und das Rohr muss zurückfedern, um sich wieder aufzufüllen, bevor die nächste Walze eintrifft. Die Silikonrückgewinnung ist stark, was einen stabilen Durchfluss und eine lange Schlauchlebensdauer unterstützt, wenn Wandstärke und Härte auf den Pumpenkopf abgestimmt sind.
Das Grundmaterial dieser Schläuche finden Sie unter Vollsilikonkautschuk, der HTV-Familie, die für die Extrusion verwendet wird.
Härte, Wandstärke und die Fließbeziehung
Drei Rohrdimensionen steigern die Leistung mehr als jede andere Variable.
Bohrung oder Innendurchmesser (ID).Legt das Volumen pro Walzendurchgang und damit die Durchflussrate bei einer bestimmten Pumpengeschwindigkeit fest. Der Durchfluss skaliert mit der Querschnittsfläche, sodass eine kleine Bohrungsänderung eine große Durchflussänderung bewirkt.
Wandstärke.Legt das Quetschverhältnis und die Rückstellkraft fest. Dünne Wände füllen sich schneller nach und eignen sich für eine schnelle Dosierung. Dicke Wände halten einem höheren Förderdruck stand und halten unter einer bestimmten Okklusion länger, auf Kosten eines höheren Antriebsdrehmoments und einer langsameren Nachfüllung.
Härte.Legt Steifheit und Erholung fest. Ein härteres Rohr widersteht dem Kriechen und hält die Durchflussgenauigkeit länger aufrecht. Ein weicherer Schlauch dichtet mit weniger Kraft an der Walze ab und eignet sich für geringere Drücke und empfindlichere Flüssigkeiten.
Typische peristaltische Silikonschläuche haben eine Härte von 50 bis 70 Shore A. Der gängige medizinische und Laborbereich liegt bei etwa 50 bis 60 Shore A. Weichere Qualitäten sind für die Niederdruckdosierung erhältlich, neigen jedoch dazu, bei kontinuierlicher Okklusion schneller zu kriechen.
| Schlauchparameter | Typischer Bereich | Auswirkung auf die Leistung |
|---|---|---|
| Bohrung (ID) | 1 bis 12 mm | Direkter Strömungsantrieb pro Walzendurchgang |
| Wandstärke | 1,6 bis 4,8 mm | Steuert die Druckkapazität und die Nachfüllgeschwindigkeit |
| Härte | 50 bis 70 Shore A | Legt Dichtkraft, Kriechfestigkeit und Lebensdauer fest |
| Betriebstemperatur | -50 bis 200 Grad | Ermöglicht den Einsatz von Dampf und heißen Flüssigkeiten |
| Sterilisationstoleranz | Autoklav, Gamma, EtO | Methode bestimmt die Notenauswahl |
Die von den Anbietern angegebene Schlauchlebensdauer sollte immer an einen bestimmten Pumpenkopf, eine bestimmte Geschwindigkeit, einen bestimmten Verschluss und einen bestimmten Gegendruck gebunden sein. Eine Lebensdauer von 500 Stunden bei niedriger Geschwindigkeit und niedrigem Druck ist nicht dasselbe wie 500 Stunden bei hoher Geschwindigkeit gegen Gegendruck.
Röhrenlebensdauer und was sie verkürzt
Peristaltikschläuche aus Silikon laufen im Laborbetrieb üblicherweise zwischen mehreren hundert und über tausend Stunden, und die Spanne ist groß, da die Belastung so stark variiert.
Die Hauptfaktoren, die das Leben verkürzen:
Okklusionseinstellung.Eine übermäßige Okklusion glättet die Wand über die vollständige Erholung hinaus und beschleunigt die Ermüdung. Unter Okklusion wird der Blutfluss reduziert, aber die Lebensdauer verlängert.
Pumpengeschwindigkeit.Höhere Geschwindigkeit bedeutet mehr Walzendurchgänge pro Stunde und schnellere Ermüdungserscheinungen.
Gegendruck.Ein höherer Förderdruck erhöht die Wandspannung bei jedem Durchgang.
Temperatur.Kontinuierlicher Heißbetrieb macht die Röhre weicher und beschleunigt das Kriechen.
Chemische Belastung.Aggressive Lösungsmittel und konzentrierte Säuren greifen die Oberfläche an.
Wandstärke.Dünne Wände ermüden bei gleicher Okklusion schneller als dicke Wände.
Der Stressmechanismus ist mechanische Ermüdung, nicht chemische. Bei einer medizinischen Schlauchanwendung wie einem LSR-Schlauch zur Präzisionsdosierung gilt die gleiche Ermüdungslogik: Die Erholung nach der Kompression ist die Eigenschaft, die die Lebensdauer bestimmt.
Ein praktischer Wartungsansatz: Protokollieren Sie die Pumpenstunden bei einer definierten Okklusion und Geschwindigkeit und ersetzen Sie dann den Schlauch nach 70 bis 80 Prozent der validierten Lebensdauer und nicht bei sichtbarem Ausfall. Die Strömungsdrift gegen Ende der Lebensdauer erfolgt allmählich und kann einer visuellen Kontrolle entgehen.
Compliance für den medizinischen, pharmazeutischen und Lebensmittelkontakt
Peristaltische Schläuche kommen oft mit biologischen Flüssigkeiten, Medikamenten oder Lebensmitteln in Berührung. Der Compliance-Satz hängt von der Kontaktkategorie und dem Markt ab.
Für den medizinischen und pharmazeutischen Kontakt gelten folgende allgemeine Anforderungen:
Biologische Reaktivitätstests der USP-Klasse VI
Biokompatibilität nach ISO 10993, mit Zytotoxizität nach ISO 10993-5 und Reizung und Sensibilisierung nach ISO 10993-23
FDA 21 CFR 177.2600 für Gummiartikel zur wiederholten Verwendung, bei denen Lebensmittel- oder Arzneimittelkontakt besteht
Eine Platin-Härtungsdeklaration, da bei Tests auf extrahierbare Stoffe Peroxidrückstände auftreten können
Für die Ausgabe von Speisen und Getränken:
FDA 21 CFR 177.2600
EU 10/2011 Migrationsprüfung für das entsprechende Simulanz
REACH SVHC-Erklärung
Hinweis zum Zusammenspiel von Standards. ISO 10993 deckt die biologische Bewertung ab, USP Class VI deckt einen speziellen Satz biologischer Reaktivitätstests ab und FDA 21 CFR 177.2600 deckt den Lebensmittelkontakt von Gummi ab. Eine einzelne Rohrqualität kann mehr als eine erfüllen, und der Käufer sollte sich erkundigen, welche Berichte mit Datum vorliegen, und nicht davon ausgehen.
Zur Sterilisation vertragen Silikonschläuche Dampfautoklav, Gamma und EtO. Dampf und Gamma durchlaufen beide das ISO-Rahmenwerk, das bereits für medizinisches Silikon abgedeckt ist, und die Auswahl der Schlauchqualität interagiert mit der Sterilisationsmethode auf die gleiche Weise wie Formteile.
Röhrenqualitäten: Platinhärtung versus Peroxidhärtung
Der Schlauch wird extrudiert und anschließend ausgehärtet. Das Aushärtungssystem verändert das extrahierbare Profil und den Geruch.
PlatinheilungHinterlässt keine Peroxid-Nebenprodukte, hat ein geringes Extraktionsprofil und ist der Standard für Schläuche der USP-Klasse VI und ISO 10993. Es kostet mehr und reagiert empfindlicher auf eine Hemmung der Aushärtung durch bestimmte Verunreinigungen während der Extrusion.
Peroxidkurist billiger und bleibt in Industrie- und Allzweckrohren weit verbreitet. Es kann einen Geruch und einen höheren Gehalt an extrahierbaren Stoffen aufweisen, weshalb der Kontakt mit Medikamenten, Blut oder Säuglingsnahrung vermieden wird.
Geben Sie für die meisten peristaltischen medizinischen und Laboraufgaben die Platinhärtung an und fordern Sie die extrahierbaren Daten an.
Chemische Kompatibilität und Flüssigkeitsauswahl
Silikon kann mit einer Vielzahl von Flüssigkeiten umgehen und weist bekannte Schwachstellen auf, die ein Käufer vor der Spezifizierung prüfen sollte.
Silikon funktioniert gut mit den meisten wässrigen Lösungen, Alkoholen, verdünnten Säuren und Basen sowie einer Vielzahl biologischer Flüssigkeiten. Dies deckt den Großteil der peristaltischen Dosierung in der Pharmaindustrie, der Dialyse, der Laboranalyse und der Gastronomie ab.
Silikon wird durch konzentrierte Säuren, einige Ketone und Aldehyde, aromatische und chlorierte Lösungsmittel sowie bestimmte Öle angegriffen. In diesen Flüssigkeiten quillt Silikon auf, wird weich und verliert schnell an Kompressionsrückgewinnung, wodurch die Lebensdauer des Schlauchs endet und extrahierbare Stoffe in die Flüssigkeit freigesetzt werden können.
Wenn ein Lösungsmittel beteiligt ist, sind die Optionen ein anderes Elastomer wie ein Perfluorelastomer oder ein thermoplastischer Schlauch oder eine Änderung des Flüssigkeitswegs. Die standardmäßige Auswahl von Silikon für eine Lösungsmitteldosierungsaufgabe führt zu einem frühen Rohrversagen und einer möglichen Flüssigkeitskontamination.
Ein praktischer Überprüfungsschritt: Führen Sie einen Verträglichkeitstest mit der tatsächlichen Flüssigkeit bei der tatsächlichen Temperatur für die geplante Kontaktzeit durch und messen Sie dann Härte, Quellung und Kompressionserholung. Eine Lieferantenkompatibilitätstabelle ist ein erster Filter und der Einweichtest dient als Bestätigung.
Durchflussgenauigkeit und Pulsation
Der peristaltische Fluss ist von Natur aus pulsierend, da sich die Flüssigkeit nur bewegt, wenn eine Walze vorbeiläuft. Zwei Parameter prägen das Strömungsprofil.
Die Anzahl der Rollen legt die Pulsfrequenz fest. Mehr Walzen erzeugen kleinere, häufigere Impulse und einen gleichmäßigeren Fluss. Weniger Rollen erzeugen größere Impulse und eine größere momentane Durchflussschwankung.
Wandstärke und Härte bestimmen das Nachfüllverhalten. Eine Tube, die sich zwischen den Durchgängen vollständig füllt, liefert ein gleichmäßiges Volumen. Ein Schlauch, der sich langsam und mit hoher Geschwindigkeit füllt, liefert weniger als den Nennwert, was die Durchflussgenauigkeit verringert.
Für eine genauigkeitskritische Dosierung sind übliche Anforderungen eine Durchflussgenauigkeitskurve über die gesamte Rohrlebensdauer und ein Wiederholbarkeitswert bei Betriebsgeschwindigkeit. Fragen Sie nach beidem, gemessen an Ihrer Wandstärke und Geschwindigkeit und nicht an einem generischen Referenzpunkt.
Passender Schlauch zum Pumpenkopf
Der Pumpenkopf legt die Okklusionsgeometrie fest und der Schlauch muss dazu passen.
Bestätigen Sie, dass der Pumpenkopf die von Ihnen gewählte Wandstärke akzeptiert. Viele Köpfe sind um eine feste Wand herum gebaut und können die Durchflussgenauigkeit mit einer anderen Wand nicht halten.
Stellen Sie sicher, dass die Schlauchlänge mit dem Kopfweg übereinstimmt. Überlänge führt zu Abweichungen und ungleichmäßigem Verschleiß.
Bestätigen Sie das Antriebsdrehmoment. Dicke, harte Wände erhöhen das Drehmoment und können die Leistungsfähigkeit eines kleinen Laufwerks übersteigen.
Bestätigen Sie die Rollenanzahl. Mehr Rollen bedeuten kleinere Flüssigkeitsimpulse und mehr Durchgänge pro Umdrehung.
Die Durchflussgenauigkeit wird normalerweise als Prozentsatz des Nennwerts angegeben und hängt von der Lebensdauer des Rohrs ab. Fragen Sie daher nach einer Kurve der Durchflussgenauigkeit über die gesamte Rohrlebensdauer an Ihrem Betriebspunkt.
Spezifikations-Checkliste
Geben Sie die Flüssigkeit an, einschließlich Temperatur, Konzentration und etwaigem Lösungsmittelgehalt
Geben Sie die erforderliche Fördermenge und den zu verwendenden Pumpendrehzahlbereich an
Geben Sie Bohrung, Wandstärke und Härte als abgestimmten Satz und nicht einzeln an
Geben Sie das Aushärtesystem Platin für empfindliche Kontakte an
Erfordern USP-Klasse VI und die entsprechenden ISO 10993-Berichte für medizinischen Kontakt
Erfordern FDA 21 CFR 177.2600 oder EU 10/2011 für den Kontakt mit Lebensmitteln, wobei das Simulanz genannt wird
Erfordern eine Schlauchlebensdauer, die an eine bestimmte Okklusion, Geschwindigkeit und einen Gegendruck gebunden ist
Für eine genauigkeitskritische Dosierung ist eine Durchflussgenauigkeitskurve über die gesamte Lebensdauer erforderlich
Fordern Sie eine Änderungskontrollklausel für Compound- und Cure-Änderungen
Erfordern eine Chargenrückverfolgbarkeit von der Schlauchcharge bis zur Compound-Charge
Wo ANYSIL passt
ANYSIL produziert platinvernetzende HTV-Silikonschläuche und LSR-Qualitäten in einer Anlage in Guangzhou mit einer monatlichen Kapazität von über 300 Tonnen und 15 technischen Mitarbeitern für die Sortenentwicklung. Medizinische und Lebensmittelkontakt-Schläuche sind im Bereich von 50 bis 70 Shore A erhältlich. Die Dokumentation deckt USP-Klasse VI, ISO 10993-Berichte, FDA 21 CFR 177.2600, REACH SVHC und RoHS-Erklärungen ab, die auf Bestellung erstellt werden. Für einen definierten Pumpenkopf sind kundenspezifische Bohrungs- und Wandkombinationen erhältlich.
Senden Sie Flüssigkeit, Temperatur, Durchflussrate, Pumpenkopfmodell und Compliance-Anforderungen. Das technische Team empfiehlt Ihnen eine Schlauchqualität und das Datenpaket, das für Ihre Validierungsdatei erforderlich ist.
Fordern Sie eine Beurteilung der Peristaltikpumpenschläuche an