Optimierung von Peristaltikpumpen

Was ist der Kontext und die Anwendung des Kunden? ‍

Peristaltikpumpen, die in medizinischen Geräten wie Infusionspumpen und Dialysepumpen zum Einsatz kommen, basieren auf einem einfachen Prinzip: Ein flexibler Schlauch transportiert die Flüssigkeit, während Muffen oder Rollen auf das rotierende Rohr drücken, um die Flüssigkeit zu bewegen. Dieser Mechanismus erzeugt jedoch eine erhebliche Reibung zwischen dem Rohr und den Muffen, was zu einer raschen Verschlechterung des Rohrs und zu Ineffizienzen beim Pumpen führen kann.

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Was war die Reparaturlösung des Kunden, bevor er zu uns kam?

Anfänglich verwendete der Kunde Standardbuchsen aus Edelstahl. Obwohl diese Muffen ein bemerkenswertes optisches Erscheinungsbild hatten, wiesen sie eine signifikante Oberflächenrauheit auf (Ra>0,6 µm), wodurch die Reibungskräfte am Rohr verstärkt wurden.

Konsequenzen dieser Lösung:

• Rohrverschleiß, was einen häufigen Wechsel während der Pumpenwartung erfordert.
• Verkürzte Lebensdauer des Motors, übermäßige Reibung belastet den Motor stärker.
• Anstieg der lokalen Temperatur, was die Stabilität temperaturempfindlicher Flüssigkeiten beeinträchtigen kann.

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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:

1. Reibungstests : Vergleich zwischen Standardsteckdosen und polierten Buchsen.
2. Simulationen verlängerter Zyklen : Testet über 100 Millionen Zyklen.
3. Thermische Analysen : Untersuchung des Temperaturanstiegs an Leitungen, die einem kontinuierlichen Druck ausgesetzt sind und wärmeempfindliche Gesundheitsprodukte (PST) enthalten.

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Welche Empfehlung haben wir ausgesprochen?

Nach der Analyse schlugen wir vor hochpräzise polierte Buchsen, wobei ihre Oberflächenrauheit auf Ra = optimiert wurde 0,5 µm mit einem Poliervorgang. Diese Modifikation ermöglichte es, die Reibung zu reduzieren und gleichzeitig die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen.

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Vorteile der Lösung:

• Reduzierung der Reibung : Weniger Wärmeentwicklung und weniger Verschleiß an den Rohren.
• Verbesserung der Genauigkeit : Die Pumpen behalten auch nach längerem Gebrauch eine stabile Leistung bei.
• Einfache Herstellung : Die Lösung ist mit bestehenden industriellen Prozessen kompatibel.
• Nachhaltigkeit kritischer Industrieprozesse: Das System garantiert dank der Temperaturkontrolle die Qualität der in der Pumpe zirkulierenden Flüssigkeit.

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Was sind die quantifizierbaren Vorteile für unsere Kunden?

• Reduzierung der Reibung : Der Reibungskoeffizient hat sich geändert von 0,45 (Standardbuchsen) bis 0,3 (polierte Buchsen), ein Rückgang von 33% %.
• Verbesserung der Lebensdauer : Die Lebensdauer der untersuchten Systeme erhöhte sich um 60%, wodurch ein Mindestlebenszyklus von erreicht wird 50 Millionen Zyklen, d. h. 5 Jahre bei normalem Gebrauch.
• Kontrollierte thermische Stabilität :
  • Bei Standardsteckdosen schwankte die unter längeren Bedingungen gemessene Temperatur nahe der Obergrenze (7,8 °C) nach 1 Millionen Zyklen, was bestimmte empfindliche Flüssigkeiten verändern kann.
  • Mit polierten Buchsen wurde die Temperatur in etwa stabilisiert 5,5 °C, das deutlich innerhalb des Sicherheitsbereichs (zwischen +2 und +8 °C) bleibt und somit die Integrität temperaturempfindlicher Gesundheitsprodukte gewährleistet.

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