Membranpumper – viden og anvendelser


En membranpumpe er en af de mest alsidige pumper på markedet. Denne alsidighed betyder, at membranpumper bruges i mange industrier og er meget populære. Vi kan finde dem blandt andet indenfor kemi, fødevare- & drikkevarer, bygge- og medicinalindustri samt i spildevandsrensningsanlæg. Brugerne sætter pris på dem for deres pålidelighed, holdbarhed og “value for money”. Med en membranpumpe kan du optimere dine produktionsprocesser og effektivt transportere selv de mest krævende medier. Er du i tvivl om, hvordan en membranpumpe fungerer? Det kan du lære mere om i denne artikel.

Hvad er membranpumper?

En membranpumpe er en økonomisk og letinstalleret pumpe til pumpning af forskellige uorganiske eller biologiske medier. Den er oftest trykluftdrevet, men kan i dag også være elektrisk drevet. Konstruktionen og driftsprincippet for en membranpumpe er enkelt. “Hjertet” i pumpen er membranen, der drives af trykluft eller et eldrevet stempel. Denne proces forårsager en ændring i arbejdskammerets volumen, og automatisk åbnende suge- og udløbsventiler muliggør først indsugning af mediet, som derefter presses ud af pumpens udløbsport.

Membranpumper – typer

Der findes to grundlæggende typer af membranpumper mht drivkraft:

AODD (Air Operated Double Diaphragm) pumper – fortrænger mediet ved hjælp af membraner drevet af trykluft, som fordeles af en manifold. Er også kendt som en pneumatisk pumpe. En luftventil leder luften om bag de to membraner, og sætter dem i bevægelse. Et vigtigt element er ventilkuglerne, der fungerer som kontraventiler og hjælper med at pumpe mediet ud skiftevis, fra de to pumpekamre. Pneumatiske membranpumper kan reguleres med hensyn til kapacitet ved hjælp af en nåleventil på lufttilførslen.
Tapflo Plastic Diaphragm PumpsPlastik membranpumper Tapflo Hygienic Diaphragm PumpsHygiejniske membranpumper Tapflo Metal Diaphragm Pumps with Stainless Steel BodyMetal membranpumper Tapflo Plastic Diaphragm Pumps in ATEX explosion-proof versionPlastik membranpumper ATEX
Tapflo Metal Diaphragm Pumps for ATEX zonesMetal membranpumper ATEX Tapflo Pharmaceutical Diaphragm PumpsFarmaceutiske membranpumper Tapflo EHEDG Aseptic Diaphragm PumpsEHEDG aseptiske membranpumper Tapflo Diaphragm Pumps for PowdersPulver membranpumper
EODD (Electrically Operated Double Diaphragm) pumper – samme pumpeprincip som ved de luftdrevne membranpumper, med drives af en elektrisk motor forbundet til et mekanisk drev, der bevæger membranerne uden anvendelse af trykluft. Pumpens ydeevne kan styres præcist med en frekvensomformer, og pumpen er meget energimæssigt økonomisk i drift.

Begge typer kan suge medium fra næsten 10 meters højde med væskefyldt sugerør (baseret på vand). De kan også køre tørre; uden medie i pumpen er sugeevnen op til ca. 5 meters højde. Hver version har sine fordele og adskiller sig i pris, styringsmuligheder m.m. For at lære mere om dette emne opfordrer vi dig til at læse vores sammenligning af EODD elektriske pumper med AODD luftdrevne pumper Elektriske membranpumper.

Læs mere og se hvad vi tilbyder: Pneumatiske membranpumper

Hvordan fungerer en luftdrevet membranpumpe?

Diaphragm pump – Operating principle

Membranpumpe – tværsnitsdiagram

Grafikken viser en Tapflo membranpumpe, som afspejler Tapflo´s “Simple is art” filosofi. Tapflo pumpen består af op til 70 % færre dele end membranpumper fra konkurrerende producenter.

Membranpumper – konstruktion og funktionsprincip

  1. Ingen elektrisk motor: Pumpen har ingen elektrisk motor; i stedet bruger den trykluft som energikilde.
  2. Membraner: To membraner er forbundet med en aksel og placeret i pumpehuset. Luft tilføres skiftevis til luftkamrene bag membranerne, hvilket får dem til at bevæge sig frem og tilbage.
  3. Membranbevægelse: Når den ene membran skubbes ud af trykluft, trækkes den anden samtidigt i den modsatte retning. Denne oscillerende bevægelse af de to membraner skaber et vakuum, der tillader væske at blive trukket ind i kammeret. Automatisk luftomdirigering udføres af luftfordelingsventilen.
  4. Hermetisk adskillelse af arbejdsrum: Membraner adskiller den pneumatiske del fra den hydrauliske del, hvilket forhindrer blanding af trykluft med den pumpede væske.
Membranpumpe driftscyklus

  • Sug (højre side):
    • Membranen bevæger sig mod pumpens centrum, hvilket øger arbejdskammerets volumen og sænker indløbstrykket til under det atmosfæriske tryk.
    • Som følge af trykforskellen, trækkes væske ind i pumpen.
  • Udløb (venstre side):
    • Den anden membran bevæger sig mod indersiden af det mediekammeret, hvilket reducerer dets volumen og øger trykket over atmosfærisk.
    • Trykstigningen får væsken til at blive presset ud af pumpen.
Ventilsystem Kugle-kontraventiler: Et system af kugle-kontraventiler forhindrer væsketilbageløb og styrer væskestrømmen, så den bevæger sig i den korrekte retning:

  • Sugesyklus: Ventiler åbner vejen for væske, der strømmer ind fra sugeporten, og blokerer dens retur gennem udløbsporten.
  • Udløbscyklus: Ventiler åbner strømningsvejen for væske som presses mod udløbsporten og blokerer dens retur til sugeporten.
Trykregulering

  • Valg af tryklufttryk: Det tryklufttryk, der bruges til at drive pumpen, skal vælges passende til det pumpetryk som er påkrævet.
  • Installationstab: I enhver installation bestående af rør eller ventiler opstår der visse tryktab på grund af friktion, strømningsmodstand og andre faktorer. Disse tab skal tages i betragtning ved valg af tryklufttryk. Det anbefales, at tryklufttilførselsledningen til pumpen er så kort som muligt og har den størst mulige diameter.
  • Nødvendig flow: Højere flow kan kræve højere tryk for at sikre tilstrækkelig hastighed og effektivitet af pumpens drift.

Membraner, luftventil og kontraventiler

Membranpumper fremstillet i materialer af høj kvalitet vil holde i mange, mange år med korrekt drift. Designere sikrer, at membraner og luftfordelingsventiler er fremstillet af materialer der opfylder kravene til den aktuelle opgave, sikrer optimal kemisk resistens, mekanisk styrke og lang levetid.

Membraner – et essentielt element i en membranpumpe

Alsidighed, høj kemisk resistens, fleksibilitet og holdbarhed – dette er de vigtigste egenskaber ved membraner tilbudt af Tapflo.

  • Solide og effektive membraner: Membraner i pumper spiller en nøglerolle i at sikre pumpens levetid, da den adskiller den pneumatiske fra den hydrauliske del og sikrer pålidelighed og pumpeeffektivitet.

Typer og fordele ved individuelle materialer brugt i membranproduktion

Diaphragm pumps - construction, diaphragms used.

Materialer

Pumpens membraner er altafgørende for levetid, sikkerhed og ydelse. I fødevare- og medicinalindustrien er det også vigtigt, at vi kan vælge en membran med et FDA samt CE 1935/2004 certifikat. Dette certificere en sikker kontakt med fødevarer, uden migration mellem elastomerer og det pumpede produkt.

NBR (Nitrilgummi)

God resistens over for olier, fedtstoffer, brændstoffer, relativt lav pris, god mekanisk styrke.

Anvendelser: Olieindustrien, fødevareindustrien, transport, maskinproduktion.

EPDM (Ethylenpropylendiengummi)

God kemisk resistens over for syrer og baser, fremragende resistens over for ozon, atmosfæriske forhold og ældning. Dette materiale klarer sig ikke godt med olier og fedtstoffer.

Anvendelser: Kemisk industri, fødevareindustri, kosmetikindustri, vand- og spildevandsindustri.

FKM (VITON)

Antistatisk, flammehæmmende, kemisk resistent over for bl.a. svovlsyre, kulbrinter og bilbrændstoffer samt ozon, klarer sig godt ved høje temperaturer.

Anvendelser: Kemisk industri, metalforarbejdningsindustri – galvaniseringsanlæg.

PTFE (Polytetrafluorethylen, Teflon)

Elementer fremstillet af PTFE er kendetegnet ved fremragende kemisk resistens over for de fleste aggressive kemikalier, høj driftstemperatur og lav friktionskoefficient.

Anvendelser: Ideel til pumpning af aggressive væsker (kemikalier, syrer, baser, opløsningsmidler).

Hvid EPDM

Ideel bed kontakt med fødevarer, fleksibel og med lang mekanisk levetid.

Anvendelser: Fødevareindustri, mejeribranche.

Luftventiler

Disse fordeler hurtigt og effeltivt, trykluften der kommer ind i pumpen og skaber stempelbevægelse. Tapflo luftventiler kræver ikke trykluft med olietilsætning, hvilket er en stor hygiejne- og miljømæssig fordel. Følgende materialer bruges ofte til produktion af disse komponenter:

Materialer

PET Kemisk resistens, mulighed for regenerering.
Anvendelser: Batteriindustri, kemisk industri, galvaniseringsanlæg
Messing Selvsmørende, attraktiv pris. Syrefast stål 316L Lavere vægt, lavere pris.
Anvendelser: Højtryksanvendelser, kemisk industri, halvlederindustri, laboratorier.

Kugle kontraventiler

Diaphragm pumps construction - used valve balls.

Ventilkuglerne er et vigtigt element i enhver membranpumpe, som i materialemæssig udførelse skal matche den specifikke anvendelse. Derfor tilbyder Tapflo hele 13 materialemuligheder, så den optimale løsning kan implementeres.

Materialet, som kuglen er lavet af, skal være modstandsdygtigt over for den pumpede væskes kemiske påvirkning. Derfor er det for sure, kemisk aggressive væsker værd at vælge ventiler lavet af PTFE. Ved mere viskøse medier kan det være fordelagtigt at anvende tungere ventilkugler, f.eks i syrefast stål AISI 316L.

Er du i tvivl om, hvilken pumpe der er den rigtige for dig? Kontakt vores eksperter!

Membranpumper – installationstyper

Membranpumper er utroligt fleksible med hensyn til deres installation, så det næste altid er muligt at finde en god løsning ved den aktuelle opgave. Den høje sugeevne er i særdelshd en fordel, da det betyder at pumpen ofte kan installeres praktisk et stykke væk fra tanken.

Diaphragm pumps operating under positive inlet pressure

Membranpumper installeret med positivt indløbstryk (“flooded suction”)

Installation designet med positivt tryk på sugesiden, dvs væsken står over pumpens indløb. Dette er den bedste løsning, når det er nødvendigt at tømme tanken helt, eller når man pumper højviskøse medier. Indløbstrykket må ikke overstige 0.7 bar, af hensyn til membranernes levetid.

Self-priming diaphragm pumps

Selvansugende membranpumper

Konstruktionen af membranpumper muliggør drift med højt vakuum. Pumpen kan starte drift med negativt tryk på sugesiden uden at forårsage pumpeskader. Sugehøjden når 5 meter fra en væsketom rørledning og op til 8 meter fra en væskefyldt rørledning. Evnen til at ansuge (“prime”) afhænger af membranpumpens størrelse, slaghastighed, materialer, mediets viskositet m.m.

Submersible diaphragm pumps

Neddykkede membranpumper

Membranpumper kan installeres neddykket i mediet, hvilket giver en høj kapacitet. Det er vigtigt at kontrollere den kemiske resistens af alle elementer, der kommer i kontakt med mediet. Betingelsen for pumpens drift neddykket er, at udlede luftudgangen fra pumpen over væskeniveauet ved hjælp af en passende slange. 

Videoer er tilgængelige på vores YouTube-kanal – Tilmeld dig!

Hvordan betjenes membranpumper korrekt?

Pumpedriften kan inddeles i to faser:

1. Drift af pumpen. Under pumpedrift skal du huske, at lufttrykket ikke må være væsentligt højere end det krævede afgangstryk. Et eksempel: Hvis det krævede pumpetryk er 3 bar, skal afgangstrykket være 3.5 bar. Vær også opmærksom på at sikre, at pumpen har gode forhold på sugesiden. Dette kan vise sig som høj flowmodstand. Det kan skyldes en tilstoppet sugekurv eller et urenset filter. Dårlige forhold på sugesiden vil få membranerne til at overstrække sig og i sidste ende føre til, at de bliver beskadiget.

2. Nedlukning af pumpen. Pumpen kan stoppes på to måder:

2.1. Ved at lukke ventilen på medieafgangen – så stopper pumpen automatisk, og trykket på begge sider af membranen bliver afbalanceret.

2.2. Ved at lukke for tryklufttilførslen. Hvis pumpen arbejder under positivt indløbstryk, skal pumpens tilløbsventil lukkes for ikke at overbelaste membranerne med det hydrostatiske tryk fra den indkommende væskesøjle. Man skal være opmærksom på ikke at overbelaste pumpen med trykket fra den væske, der flyder ind i pumpen. Ubalanceret tryk på mediesiden vil føre til overstrækning af membranen og i sidste ende til beskadigelse af den.

Det er vigtigt at sikre en passende luftkvalitet, for at sikre mange års stabil og økonomisk drift. Vand der trænger ind i installationen og når pumpen, beskadiger først glidelejerne i luftventilen og sætter sig derefter på pumpens lyddæmper og fryser, hvilket resulterer i stadigt langsommere pumpning, indtil pumpen stopper. Luften må ikke indeholde olie og faste partikler. Den nødvendige luftkvalitet er angivet i pumpens manual.

Regelmæssige periodiske inspektioner af pumpens sliddele, dvs. luftventilen, membraner og kontraventiler, er grundlæggende for korrekt drift. Velrenommerede producenter anbefaler en sådan inspektion mindst en gang om året. Når der opleves slid på disse dele, bør de udskiftes.

PROBLEM MULIG FEJL MULIG LØSNING
Pumpen transporterer ikke mediet For lavt lufttryk Øg trykket via regulator
Lufttilslutning blokeret Kontroller / rengør lufttilslutning
Lyddæmper blokeret Kontroller / rengør / udskift lyddæmper
Luftventil beskadiget Rengør / udskift luftfordelingsventil
Forurening i pumpekamrene Fjern forurening fra kamrene
Membranbrud Udskift membran
Dårligt sug Sugetilslutning utæt Tæt sugeledning
Sugetilslutning blokeret Rengør sugeledning
Lyddæmper blokeret Kontroller / rengør / udskift lyddæmper
Blokerede eller beskadigede kontraventilkugler Kontroller dimensioner og form på kontraventilkugler
Slid på ventilsæder
Pumpen starter ved højt tryk
Luft i suge-/udløbsledning – t
ør ansugning
Kontroller dimensioner og form på ventilsæder
Start pumpen ved lav hastighed (se afsnit 2.2 i pumpemanualen)
Udluft suge-/udløbsledning
Prime pumpen / start pumpen uden udløbstryk
Ustabil drift Blokerede kontraventilkugler Kontroller dimensioner og form på kontraventilkugler
Tætning i midterblokken utæt
Luftfordelingsventil beskadiget
Udskift tætninger
Rengør / udskift luftfordelingsventil
Membranbrud
Kontraventilkugleskade
Lyddæmper isning
Udskift membran
Kontroller dimensioner og form på ventilsæder
Forbedr luftkvalitet (se afsnit 1.7.1 og 2.2.2)
Lavt flow/tryk Fald i forsyningslufttrykket
Tryktab på sugesiden
Lækage i forsyningsledning / luftfordelingsventil
Øg trykket via regulator
Kontroller / skift sugesideinstallation
Kontroller / reparer / udskift luftforsyningsledning / luftfordelingsventil
Blokeret sugeport eller lufttilslutningsport Kontroller / rengør luftforsyningsledning / sugetilslutning
Lyddæmper blokeret Kontroller / rengør / udskift lyddæmper
Slid eller beskadigelse af kontraventilkugler
Ventilsædeskader
Kontroller dimensioner og form på kontraventilkugler
Kontroller dimensioner og form på ventilsæder
Luft indeholdt i pumpet medium Tæt sugeledning; kontroller / fyld tank
Membranbrud
Lyddæmper ises til
Kontroller / udskift membraner
Forbedr luftkvalitet (se afsnit 1.7.1 og 2.2.2)
Medium lækker fra pumpen Utilstrækkelig stramning af skruer på pumpens sider
Beskadigede O-ringe på porte Membranbrud
Spænding / belastning på installation
Kontroller stramningsmomenter af skruer
Udskift O-ringe
Kontroller / udskift membraner
Juster installationen, eliminer spændinger, hvis en pulsadæmper bruges, giv den et separat stativ (se pulsadæmperens betjeningsvejledning).
Medium lækker fra pumpens lyddæmper
Membranbrud Udskift membran

Membranpumpe – valg af konfiguration i fem trin

Fem nøgleelementer til valg af pumpe, som vi bør være opmærksomme på, er:

1
Pumpens kapacitet

2
Modtryk som pumpen skal overvinde

3
Pumpemediets egenskaber

4
Leveringstid for pumpe og reservedele

5
Support fra producenten – i pumpens samlede levetid

Vi kan skelne mellem fem grundlæggende parametre for valg af en Membranpumpe: pumpekapacitet, dvs. den mængde væske, der pumpes pr. tidsenhed, og løftehøjde, dvs. det tryk, der genereres af pumpen, og som får pumpemediet til at flyde i rørledningen. Når man kender ovenstående parametre, er det nødvendigt at beskrive, hvilken medie pumpen skal pumpe, og dens grundlæggende fysisk-kemiske egenskaber, dvs. viskositet (væskekonsistens), temperatur, eventuel tilstedeværelse af faste partikler, omrøringsfølsomhed m.m.

Er du stadig i tvivl om, hvilke membranpumper der er de rigtige for din virksomhed? Det er værd at søge råd hos eksperter og overveje muligheden for at skabe en installation med en pumpe i en »skræddersyet« model, også med ikke-standardiserede funktioner. Ved at spørge om detaljerede krav kan det vise sig, at repræsentanter for den virksomhed, der producerer og distribuerer membranpumper, vil råde til at vælge en helt anden pumpe, end kunden oprindeligt antog.

Membranpumper – fordele

Membranpumper er den mest alsidige industrielle pumpetype på markedet i dag. De bruges i mange brancher til at pumpe alle typer medier. I den kemiske industri bruges de til at pumpe syrer, opløsningsmidler, lak, emulsioner og andre kemisk aggressive væsker. Membranpumper er også fremragende i fødevareindustrien til at pumpe f.eks meget viskøse og omrøringsfølsomme produkter og væsker, der indeholder delikate bør og lignende. De har et enkelt og meget brugervenligt princip, som gør det muligt at anvende dem, pålideligt og stabilt, uden en længevarende driftstræning.

Membranpumper fremstilles af både metaller og plast. Det giver en række fordele. De grundlæggende metalmaterialer der tilbydes er: aluminium, teflonbelagt aluminium, støbejern og AISI 316L syrefast stål. Pumper af aluminium og støbejern bruges til at transportere medier med en neutral pH-værdi, både tykt og tyndflydende, og som indeholder faste partikler. Typiske opgaver omfatter pumpning af opløsningsmidler, lakker og industrielle olier.

Støbte membranpumper af AISI 316L syrefast stål er kendetegnet ved mekanisk styrke kombineret med kemisk resistens. Pumpens centerblok, som ikke er i kontakt med mediet, er som standard fremstillet af korrosionsbestandig polypropylen (PP). De mest almindelige væsker, der pumpes af disse pumper, er salpetersyre og kaustisk soda.

Der findes også en version af membranpumpen, som er udført i elektropoleret AISI 316L syrefast stål, som opfylder gældende Europæiske hygiejnekrav. Sanitære membranpumper bruges oftest i fødevare-, bryggeri-, mejeri- og kosmetikindustrien.

Membranpumper af plast er lavet af polyethylen. Polyethylenpumper (PE HD) er kendetegnet ved høj slidstyrke, 6-7 gange bedre end polypropylen (PP). Det gør, at sådanne pumper kan bruges til at pumpe f.eks. slam med stærkt slidende egenskaber. Dette f.eks i forbindelse med fyldning og trykholdning i filterpresser. PE HD er modstandsdygtig over for de fleste aggressive kemikalier, f.eks. koncentrerede syrer og baser.

Hvilken pumpe der er den rigtige for dig? Kontakt vores eksperter!

Tilbehør til membranpumper

Pulsationsæmpere

Dette er svaret på problemet med pulsation, som ofte forekommer med membranpumper. Dæmperen eliminerer ikke kun irriterende støj og vibrationer, men beskytter også mod kavitation (generering af chokbølger på grund af, at væsketrykket falder under væskens damptryk). Der findes aktive pulsadæmpere, der reagerer hurtigt på hele installationens drift. Velrenommerede producenter leverer også enheder, der er integreret med pumpehuset. Dette fritager brugeren for behovet for at tilslutte en dæmper, i rørsystemet efter pumpen. Læs mere: Dæmpere

TROLLY S

Pumpevogne

Giver mobilitet til pumpen; samme pumpe kan anvendes på flerer lokationer. Pumpens lave vægt og kompakte dimensioner, gør den ideel til sådanne opgaver. Et standardiseret program af robuste men lette vogne, give en stærk løsning til hverdagens tunge opgaver. Læs mere: Trolleys