Eine Membranpumpe ist eine Verdrängerpumpe, die eine flexible Membran nutzt, um Flüssigkeiten zu bewegen. Ihre Konstruktion ermöglicht den Transfer einer breiten Palette von Medien, von einfachen Flüssigkeiten bis hin zu viskosen oder chemisch aggressiven Substanzen. Das Funktionsprinzip trennt das Fördermedium durch die Membran vom Antriebsmechanismus der Pumpe. Diese Trennung schützt die internen Komponenten vor Kontamination oder Beschädigung, was diese Pumpen robust und wartungsarm macht.
Funktionsweise einer Membranpumpe
Die Funktion einer Membranpumpe basiert auf der zyklischen Volumenänderung in einer Pumpenkammer, die durch eine flexible Membran erzeugt wird. Angetrieben durch eine externe Kraftquelle wie Druckluft oder einen Elektromotor bewegt sich die Membran hin und her. Wenn sich die Membran zurückzieht, vergrößert sich das Kammervolumen, wodurch ein Unterdruck entsteht, der Flüssigkeit durch ein Einlassventil ansaugt.
Anschließend drückt die Membran in die Kammer hinein, verringert deren Volumen und erzeugt einen Überdruck. Dieser Druck schließt das Einlassventil und öffnet gleichzeitig ein Auslassventil, wodurch die Flüssigkeit aus der Kammer herausgedrückt wird. Ein Satz von Rückschlagventilen am Ein- und Auslass stellt sicher, dass die Flüssigkeit nur in eine Richtung fließen kann. Dieser wiederholte Saug- und Druckhub erzeugt einen kontinuierlichen, wenn auch pulsierenden, Flüssigkeitsstrom.
Bei einer doppelten Membranpumpe sind zwei solcher Kammern durch eine Welle miteinander verbunden. Während eine Membran Flüssigkeit ansaugt, drückt die andere gleichzeitig Flüssigkeit aus ihrer Kammer. Dieser koordinierte Mechanismus sorgt für einen gleichmäßigeren und konstanteren Durchfluss im Vergleich zu einer Pumpe mit nur einer Membran.
Arten von Membranpumpen
Membranpumpen werden hauptsächlich nach ihrer Antriebsart unterschieden. Die gängigsten Typen sind druckluftbetriebene und elektrisch angetriebene Pumpen, die jeweils spezifische Vorteile für unterschiedliche Einsatzszenarien bieten.
Druckluftbetriebene Doppelmembranpumpen (AODD-Pumpen) nutzen Druckluft, um die Membranen zu bewegen. Da sie keinen Strom benötigen, sind sie eine sichere Wahl für explosionsgefährdete oder abgelegene Umgebungen. Elektrische Membranpumpen werden von einem Elektromotor angetrieben und bieten oft eine höhere Energieeffizienz, da die Erzeugung von Druckluft mit Energieverlusten verbunden ist. Mechanisch angetriebene Pumpen, die über ein Getriebe funktionieren, sind eine weitere Variante, die präzise Durchflussraten ermöglicht.
Anwendungsbereiche und Industrien
Die Eigenschaften von Membranpumpen ermöglichen ihren Einsatz in einer Vielzahl von Branchen. In der chemischen Industrie werden sie für den Transfer von Säuren, Lösungsmitteln und anderen aggressiven Chemikalien genutzt, da ihre leckfreie Konstruktion die Sicherheit erhöht. Ihre Fähigkeit, auch abrasive und partikelhaltige Flüssigkeiten zu fördern, macht sie ideal für die Wasser- und Abwasseraufbereitung, wo sie zum Bewegen von Schlämmen und zur Dosierung von Chemikalien eingesetzt werden.
Im Lebensmittel- und Getränkesektor fördern diese Pumpen schonend empfindliche Produkte wie Saucen, Säfte und Milchprodukte, ohne deren Konsistenz zu beeinträchtigen. Auch in der Fertigungsindustrie finden sie breite Anwendung, beispielsweise beim Umgang mit Farben, Tinten und Klebstoffen. Sogar als Vakuumpumpen in Laboren oder als Kraftstoffpumpen in älteren Fahrzeugen haben sich Membranpumpen bewährt.
Materialauswahl und Beständigkeit
Die Auswahl der richtigen Materialien für das Pumpengehäuse und die Membran bestimmt die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit einer Membranpumpe. Die chemische Beständigkeit der medienberührten Teile muss auf die zu fördernde Flüssigkeit abgestimmt sein, um Korrosion und vorzeitigen Ausfall zu vermeiden. Das Gehäuse wird häufig aus Materialien wie Polypropylen, Aluminium oder Edelstahl gefertigt, wobei Polymere Korrosionsbeständigkeit und Metalle Robustheit bieten.
Die Membran selbst ist die am stärksten beanspruchte Komponente und muss sowohl chemisch resistent als auch flexibel und reißfest sein. Gängige Membranmaterialien sind PTFE (Polytetrafluorethylen), Santopren und NBR (Nitrilkautschuk). PTFE eignet sich für hochaggressive Chemikalien, während NBR oft für Öle und Fette verwendet wird.