1. Was ist eine Keramikfüllpumpe?
Eine Keramikfüllpumpe ist ein Präzisionsgerät zur Flüssigkeitsförderung, dessen Kernkomponenten aus Hochleistungskeramik (wie Zirkonoxid und Aluminiumoxid) bestehen. Sie ist speziell für die Förderung und quantitative Dosierung von Flüssigkeiten konzipiert, die hohe Hygiene, Korrosionsbeständigkeit und Präzision erfordern. Im Vergleich zu herkömmlichen Pumpen aus Metall oder Kunststoff zeichnen sich die Keramikkomponenten durch extrem hohe Verschleißfestigkeit, chemische Inertheit und Sterilität aus und sind beständig gegenüber korrosiven Medien, Partikelsuspensionen und Hochtemperatursterilisation.
Das Funktionsprinzip basiert üblicherweise auf einer mechanischen Hubbewegung oder einem pneumatischen Antrieb. Die Durchflussrate wird durch das präzise Zusammenspiel von Keramikkolben und -hülsen gesteuert. In Kombination mit Sensordaten wird eine Regelung im geschlossenen Regelkreis erreicht, wodurch eine Füllgenauigkeit im Mikroliterbereich gewährleistet wird. Die Härte (über HRA88) und der niedrige Reibungskoeffizient (0,02) des Keramikmaterials ermöglichen einen schmierungsfreien Langzeitbetrieb und vermeiden so die durch Verschleiß verursachten Leckagen von Metallpumpen. Gleichzeitig erfüllen die Oberflächenglätte (Ra ≤ 0,1 μm) und die hohe Temperaturbeständigkeit (beständig gegen Dampfsterilisation über 140 °C) die Sterilitätsanforderungen von Branchen wie der Pharmaindustrie (z. B. Impfstoffabfüllung), der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Kosmetikindustrie. Kontaminations- und Leckagefreiheit sowie eine Fehlerrate von nur ±0,5 % werden sichergestellt. Die Lebensdauer ist deutlich länger als die herkömmlicher Metallpumpen und erfüllt strenge Standards wie GMP und FDA.
2. Anwendungsgebiete und keramische Kernwerkstoffe von Keramikfüllpumpen:
Keramische Füllpumpen sind aufgrund ihrer Präzision und Zuverlässigkeit zu Kernkomponenten für die Flüssigkeitssteuerung in zahlreichen Branchen geworden. In der pharmazeutischen Produktion ist die Herstellung steriler Injektionen äußerst empfindlich gegenüber Metallionen. Die Zirkonoxidkolben von Keramikpumpen gewährleisten, dass hochwertige flüssige Arzneimittel wie Impfstoffe und Antibiotika frei von Verunreinigungen sind. Im Bereich der Batterien für neue Energien muss der Transport von Elektrolyten eine Eisenionenausfällung von unter 0,1 ppb aufweisen. Die Korrosionsbeständigkeit von Keramikpumpen verbessert die Lebensdauer der Batterien signifikant. In der Halbleiterfertigung erfordert die Beschichtung von Fotolack eine Pulsationsrate von unter 0,5 %, um Delaminationen zu vermeiden. Daher ist die stabile Fördermenge von Keramikpumpen entscheidend. Darüber hinaus kann die Eigenschaft von Keramikpumpen, keine Partikel abzugeben, beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP) Waferdefekte reduzieren. Auch die Lebensmittel- und Kosmetikindustrie setzt auf Keramikpumpen. Bei der Herstellung von Säuglingsmilchpulver verhindert die hohe Sterilisationsbeständigkeit von Keramikpumpen die Kontamination durch auslaugbare Stoffe, die bei Kunststoffpumpen vorkommen. Die pulsationsfreie Technologie beim Abfüllen von Essenzen gewährleistet einen gleichmäßigen Inhalt in jeder Flasche. In der Chemie- und Erdölindustrie ist die Lebensdauer von Keramikpumpen beim Transport von Katalysatoren dreimal so hoch wie die herkömmlicher Metallpumpen. Pumpengehäuse aus Siliziumkarbid halten sogar einem hohen Druck von 30 MPa stand und erfüllen somit die Anforderungen extremer Betriebsbedingungen. Allen Anwendungsbereichen gemeinsam ist das höchste Ziel: Präzision, Reinheit und Stabilität. Keramikpumpen sind hierfür die optimale Lösung.
3. Strukturtypen von Keramikfüllpumpen:
Keramische Füllpumpen lassen sich nach ihren Funktionsprinzipien und Konstruktionsweisen in verschiedene Typen unterteilen, wobei jeder Typ für Szenarien mit unterschiedlichen Viskositäts-, Präzisions- und Hygieneanforderungen geeignet ist.
(1) Kolbenpumpe: Hierbei kommt es auf die lineare Hin- und Herbewegung eines Keramikkolbens im Pumpenkörper an. Das Ansaugen und Ausstoßen von Flüssigkeit erfolgt durch die Änderung des Volumens des Pumpenraums.
(2) Drehventiltyp: Bestehend aus einem Drehventil, einem Keramikkolben und einem Pumpenkörper, schaltet das Drehventil den Kommunikationszustand zwischen Flüssigkeitseinlass und Flüssigkeitseinlass um und arbeitet mit der Bewegung des Kolbens zusammen, um die Flüssigkeitsansaugung und -einspritzung zu realisieren.
(3) Membranpumpe: Hierbei wird eine Keramikmembran als elastisches Element verwendet. Die Flüssigkeitsförderung erfolgt durch Volumenänderung des Pumpenhohlraums mittels der oszillierenden Verformung der Membran.
(4) Schraubenpumpen: Bestehend aus einer Keramikschraube und einem Pumpenkörper, drückt die Schraube beim Drehen die Flüssigkeit durch das Gewinde, um eine kontinuierliche und pulsationsfreie Förderung zu erreichen.
(5) Zahnradtyp: Bestehend aus zwei ineinandergreifenden Keramikzahnrädern; die Flüssigkeitsförderung erfolgt durch die Volumenänderung zwischen den Zähnen bei der Rotation der Zahnräder.