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Anwendungsfälle
Optimierung von Peristaltikpumpen
Damien Lamisse
10/3/2026
Zusammenfassung
Was ist der Kontext und die Anwendung des Kunden?
Peristaltische Pumpen (die in medizinischen Geräten wie Infusionspumpen und Dialysepumpen verwendet werden) basieren auf einem einfachen Prinzip: Ein flexibler Schlauch transportiert die Flüssigkeit, während Hülsen oder Rollen auf den Schlauch drücken und ihn drehen, um die Flüssigkeit zu bewegen. Dieser Mechanismus erzeugt jedoch erhebliche Reibung zwischen dem Schlauch und den Buchsen, was zu einer schnellen Abnutzung des Schlauchs und zu Ineffizienzen beim Pumpen führen kann.
Welche Befestigungslösung hatte der Kunde, bevor er zu uns kam?
Ursprünglich verwendete der Kunde Standardbuchsen aus Edelstahl. Diese Buchsen sahen zwar optisch hervorragend aus, wiesen jedoch eine nicht unerhebliche Oberflächenrauheit (Ra>0,6 µm) auf, wodurch die Reibungskräfte mit dem Rohr verstärkt wurden.
Folgen dieser Lösung:
- Verschleiß der Schläuche, die bei der Wartung der Pumpe regelmäßig ausgetauscht werden müssen.
- Verkürzung der Lebensdauer des Motors, übermäßige Reibung belastet den Motor zusätzlich.
- Erhöhung der lokalen Temperatur, was die Stabilität temperaturempfindlicher Flüssigkeiten beeinträchtigen kann.
Welche Studien haben wir durchgeführt?
Wir haben in unserem Labor eine Reihe von Tests durchgeführt, um die Auswirkungen der Reibung zu quantifizieren und eine optimale Lösung zu finden:
- Reibungstests: Vergleich zwischen Standardbuchsen und polierten Buchsen.
- Simulationen mit verlängerten Zyklen: Tests mit 100 Millionen Zyklen.
- Thermische Analysen: Untersuchung des Temperaturanstiegs in Rohren, die einem kontinuierlichen Druck ausgesetzt sind und wärmeempfindliche Gesundheitsprodukte (PST) enthalten.
Welche Empfehlung haben wir ausgesprochen?
Nach einer Analyse haben wir hochpräzise polierte Buchsen vorgeschlagen, deren Oberflächenrauheit durch einen Poliervorgang auf Ra = 0,5 µm optimiert wurde. Diese Änderung ermöglichte eine Verringerung der Reibung bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer der Komponenten.
Vorteile der Lösung:
- Reibungsreduzierung: Weniger Wärmeentwicklung und geringerer Verschleiß der Schläuche.
- Verbesserte Genauigkeit: Die Pumpen behalten auch nach längerem Gebrauch eine stabile Leistung bei.
- Einfache Herstellung: Die Lösung ist mit bestehenden industriellen Verfahren kompatibel.
- Nachhaltigkeit kritischer industrieller Prozesse: Das System gewährleistet die Qualität der in der Pumpe zirkulierenden Flüssigkeit durch Temperaturkontrolle.
Welchen messbaren Nutzen hat unser Kunde davon?
- Reibungsreduzierung: Der Reibungskoeffizient sank von 0,45 (Standardbuchsen) auf 0,3 (polierte Buchsen), was einer Verringerung um 33 % entspricht.
- Verbesserung der Lebensdauer: Die untersuchten Systeme weisen eine um 60 % höhere Lebensdauer auf und erreichen einen Mindestlebenszyklus von 50 Millionen Zyklen, was einer normalen Nutzungsdauer von 5 Jahren entspricht.
- Kontrollierte thermische Stabilität:
- Bei Verwendung von Standardbuchsen schwankte die gemessene Temperatur unter Dauerbedingungen nach 1 Million Zyklen nahe der Obergrenze (7,8 °C), wodurch bestimmte empfindliche Flüssigkeiten beeinträchtigt werden konnten.
- Mit polierten Hülsen wurde die Temperatur bei etwa 5,5 °C stabilisiert und blieb damit im sicheren Bereich (zwischen +2 und +8 °C), wodurch die Unversehrtheit der temperaturempfindlichen Gesundheitsprodukte gewährleistet wurde.
