Die piezoelektrischen BP7-Mikropumpen von Bartels Mikrotechnik stellen einen bedeutenden Fortschritt in der Mikrofluidiktechnologie dar und bieten eine kompakte und effiziente Lösung für die Handhabung von Flüssigkeiten und Gasen. Entwickelt mit der Vielseitigkeit, in verschiedenen Branchen und Anwendungen eingesetzt zu werden – vom Bewegen von Diagnosestoffen durch ein mikrofluidisches Gerät bis hin zum Mischen von Lösungen –, zeichnen sich diese Mikropumpen durch ihre überlegene Leistung auf engstem Raum und in Umgebungen mit geringem Stromverbrauch aus.
In diesem Blogbeitrag untersuchen wir die zahlreichen Vorteile der BP7 Mikropumpen und warum sie zu einer beliebten Wahl in modernen Fluidsystemen geworden sind, und erläutern ihre Funktionsweise und Mechanik.
Von diesem allgemeinen Blogbeitrag aus können Sie zu detaillierten Leitfäden über BP7 Pumpen navigieren, die verschiedene damit zusammenhängende Themen besprechen, darunter:
- Mp-Multiboard2 und Vergleich der verschiedenen Bartels Mp-drive
- Multiboard2 App-Software und BP7 Pumpensteuerung
- Komponenten eines mikrofluidischen BP7-Systems
- Anweisungen und Tipps für den sachgemäßen Umgang mit den BP7 Mikropumpen
- Chemische Beständigkeit von PPSU (Gehäusematerial der BP7 Mikropumpen).
Was ist die BP7 Mikropumpe und wie funktioniert sie?
Die Bartels BP7 Mikropumpe, eine Weiterentwicklung ihres Vorgängers, der mp6 Mikropumpe, ist eine kompakte piezoelektrische Pumpe, die für eine präzise Fluidsteuerung in verschiedenen Anwendungen entwickelt wurde. Durch den Einsatz piezoelektrischer Aktuatoren zur Erzeugung mechanischer Bewegung kann die BP7 Mikropumpe sowohl Flüssigkeiten als auch Gase effizient fördern, mit Flussraten von bis zu 14 mL/min für Flüssigkeiten und 35 mL/min für Gase. Ihre kompakten Abmessungen und das geringe Gewicht prädestinieren sie für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, während sie gleichzeitig die für ein leistungsstarkes Fluidmanagement erforderliche Präzision und Kontrolle bietet.
Hauptkomponenten der BP7 Mikropumpe
Das Herzstück der von Bartels Mikrotechnik entwickelten BP7 Mikropumpe bilden mehrere Kernkomponenten, die zu ihrem zuverlässigen Betrieb beitragen:
- Piezoelektrischer Aktuator: Das Herzstück der BP7 Mikropumpe ist ihr piezoelektrischer Aktuator, ein entscheidendes Element, das für das drive des Fluidstroms verantwortlich ist. Wenn eine elektrische Spannung anliegt, verformt sich der Piezo-Aktuator, wodurch sich die Membran bewegt und Fluid durch die Pumpe fördert.
- Membran und Diaphragma: Die Mikropumpe BP7 ist eine Verdrängerpumpe mit Membran, das heißt, sie nutzt eine flexible Membran, die sich zur Förderung von Fluiden verformt. Die Bewegung der Membran, gesteuert durch den piezoelektrischen Aktor, erzeugt Druck, der Flüssigkeiten oder Gase durch die Pumpenkammern bewegt.
- Rückschlagventile: Die BP7 verfügt über passive Rückschlagventile zur Regulierung der Strömungsrichtung des Fluids. Diese Ventile verhindern einen Rückfluss und stellen sicher, dass die Flüssigkeit oder das Gas nur in eine Richtung fließt.
- Gehäusematerial: Das Gehäuse der Pumpe besteht aus Polyphenylsulfon (PPSU), einem chemikalienbeständigen Polymer, das der BP7 einen zuverlässigen Betrieb unter verschiedenen Umgebungsbedingungen ermöglicht.
- Vereinfachter Fluidikpfad: Ein aus einem einzigen Material gefertigter Fluidikpfad minimiert das Kontaminationsrisiko und erhöht die Kompatibilität mit empfindlichen Flüssigkeiten und Gasen.
Für ein besseres Verständnis des Aufbaue der Mikropumpe BP7 zeigt das folgende Video den Montageprozess, veranschaulicht die wichtigsten Komponenten und erklärt deren Zusammenspiel.
Funktionsprinzip der Mikropumpe BP7
Die Mikropumpe BP7 arbeitet nach dem Prinzip der piezoelektrischen Verdrängung, bei dem elektrische Energie in mechanische Bewegung umgewandelt wird. Im Mittelpunkt dieses Prozesses steht der piezoelektrische Aktor. Wenn eine Spannung an das piezoelektrische Element angelegt wird, verformt es sich und bewirkt eine mechanische Verschiebung der Membran innerhalb der Pumpe. Diese Verformung erzeugt eine Druckdifferenz in der Pumpenkammer, wodurch das Fluid – sei es Flüssigkeit oder Gas – durch das System gefördert wird.
Wenn sich die Membran bewegt, verdrängt sie das Fluid in der Kammer und drückt es in eine Richtung. Die Rückschlagventile sorgen dafür, dass sich das Fluid in die gewünschte Richtung bewegt, ohne zurückzuströmen. Diese passiven Rückschlagventile öffnen und schließen sich automatisch basierend auf dem durch die Membranbewegung erzeugten Druck, sodass Fluid in präzisen Intervallen ein- und austreten kann.
Der Prozess ist hochgradig reproduzierbar und lässt sich durch Anpassung der an den piezoelektrischen Aktor angelegten Spannung und Frequenz präzise steuern, was eine Regulierung der Fluidförderrate ermöglicht.
Für ein besseres Verständnis der Funktionsweise der Mikropumpe BP7 veranschaulicht das Video unten das Funktionsprinzip. Diese visuelle Anleitung zeigt, wie piezoelektrischer Aktor, Membran und Rückschlagventile zusammenarbeiten, um den Fluidstrom präzise zu steuern.
Arten von BP7-Mikropumpen
Die Pumpenserie Bartels BP7 umfasst zwei innovative Modelle, die auf unterschiedliche Integrationsanforderungen in fluidischen Systemen ausgelegt sind: die BP7 tube und die BP7 Mounting.
BP7 tube-Mikropumpen
Das BP7 tube ist für die einfache Integration in fluide Systeme konzipiert. Es verfügt über speziell für tube-Verbindungen optimierte Seitenanschlüsse, was den Aufbau vereinfacht. Zudem lässt es sich am besten mit Tygon LMT-55 tube kombinieren, das für seinen Innendurchmesser von 1,3 mm empfohlen wird.
BP7 Mounting Mikropumpen
Im Gegensatz dazu wurde das Modell BP7 Mounting für Anwendungen entwickelt, bei denen Platzersparnis im Vordergrund steht. Dieses Modell wird direkt an fluide Manifolds angeschlossen, wodurch kein tube erforderlich ist und ein kompakterer Aufbau entsteht. Es eignet sich besonders für Anwender, die den Platz in ihren mikrofluidischen Systemen optimieren und gleichzeitig eine hohe Leistung sicherstellen möchten.
Technische Daten der BP7 Mikropumpe
Die wichtigsten technischen Daten der BP7 Mikropumpen, sowohl für die Modelle BP7 tube als auch BP7 Mounting, sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. Diese Spezifikationen unterstreichen die Leistungsfähigkeit der Pumpe bei der präzisen Handhabung von Flüssigkeiten und Gasen sowie ihre Langlebigkeit und Energieeffizienz.
| Parameter | Spezifikation |
|---|---|
| Pumpentyp | Piezoelektrische Membranpumpe |
| Abmessungen (ohne Anschlüsse) | 30 x 15 x 3,8 mm (1,1811 x 0,5906 x 0,1498 Zoll) |
| Typischer Dynamikbereich der Durchflussrate (Wasser) | 0 – 9000 µl/min1 |
| Typischer Dynamikbereich Druck (Wasser) | 0 – 450 mbar1 |
| Typischer Dynamikbereich Flussrate (Luft) | 0 – 35000 µl/min1 |
| Typischer Dynamikbereich Druck (Luft) | 0 – 140 mbar1 |
| Betriebstemperatur | 0 – 70°C |
| Interne Volumen | ~ 30 µl |
| Gewicht | 2 g |
| Berstsdruck | 1,5 bar |
| Lebensdauer | 5000 h2 |
| Leistungsaufnahme | ~ 50 mW2 |
| IP-Schutzart | IP333 |
| Medienberührende Materialien | Polyphenylsulfon (PPSU)4 |
1 Typische Werte können je nach Anwendungsbedingungen variieren.
2 Bedingungen: Einstellungen mp-labtronix: 100 Hz, 250 V, SRS.
3 Kann auf IP44 geändert werden.
4 Andere Materialien auf Anfrage erhältlich.
Warum eine Bartels BP7 Mikropumpe wählen?
Die Bartels BP7 Mikropumpe bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die sie zu einer hervorragenden Wahl für das Fluidhandling in mikrofluidischen Systemen machen. Ob für medizinische Geräte, Diagnostik oder industrielle Anwendungen – ihre Kombination aus Leistung, Zuverlässigkeit und einfacher Integration sticht hervor.
- Vielseitigkeit beim Fördern von Flüssigkeiten und Gasen: Die BP7 eignet sich hervorragend für sowohl Flüssigkeiten als auch Gase und ist ideal für Anwendungen, die ein diverses Fluidhandling erfordern, ohne dass die Pumpe gewechselt werden muss.
- Kompakt und leicht: Mit Abmessungen von nur 30 x 15 x 3,8 mm und einem Gewicht von lediglich 2 Gramm lässt sich die BP7 problemlos in platzbeschränkte Geräte integrieren.
- Geringer Stromverbrauch und leiser Betrieb: Mit einer Leistungsaufnahme von nur 50 mW und minimaler Geräuschentwicklung arbeitet die BP7 äußerst energieeffizient und eignet sich für Umgebungen, in denen ein leiser Betrieb erforderlich ist.
- Minimaler Wartungsaufwand: Weniger bewegliche Teile reduzieren den Verschleiß, was zu einem geringen Wartungsbedarf und einer Longer Lebensdauer der Pumpe von bis zu 5000 Betriebsstunden führt.
- Schnelle Reaktionszeit und Präzision: Der piezoelektrische Aktuator gewährleistet schnelle Reaktionszeiten und eine präzise Flussregelung.
- Einfache Integration: Erhältlich in zwei Versionen – BP7 tube und BP7 Mounting – ist die Pumpe für eine einfache Integration in verschiedene Fluidsysteme konzipiert, unabhängig davon, ob tube oder direkte Manifold-Anschlüsse verwendet werden.
- Schnelle Reaktionszeit und geringes internes Volumen: Die schnelle Reaktionszeit und das geringe interne Volumen der Mikropumpe (ca. 30 µL) ermöglichen eine präzise Steuerung und einen schnellen Betrieb.
- Qualität und Wirtschaftlichkeit: Im Spritzgussverfahren hergestellt, gewährleistet die BP7 eine hohe Qualität und Chargenkonsistenz zu deutlich geringeren Kosten im Vergleich zu anderen Pumpen.
Mit diesen Eigenschaften ist die Mikropumpe BP7 eine effiziente, langlebige und vielseitige Lösung für moderne Fluidsysteme.
Anwendungen von BP7 Mikropumpen
Die BP7 Mikropumpen eignen sich für ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen, darunter:
- Point-of-Care-Medizingeräte: BP7 Mikropumpen gewährleisten eine präzise Fluiddosierung in tragbaren Diagnosegeräten und medizinischen Dosiergeräten.
- Gasanalyse und Flüssigkeitsanalyse: Sie sorgen für einen effizienten Betrieb und eine präzise Steuerung in Analyseinstrumenten.
- Chemische Analyse: Integriert in komplexe Systeme ermöglichen BP7 Mikropumpen eine präzise Dosierung und Mischung von Chemikalien.
- Labortests: Perfekt für die präzise Fluidsteuerung in Analysegeräten.
- Liquid Handling und Dosierung: Konzipiert für präzise Dosieranwendungen unter Gewährleistung minimaler Kontamination.
- Luftqualitätsüberwachung: BP7 Mikropumpen sind entscheidend für die Probenahme und genaue Messung von Luftqualitätsparametern.
Insgesamt machen das Design und die Funktionalität der BP7 Mikropumpe sie zu einer zuverlässigen Wahl für diverse Fluidhandling-Aufgaben in zahlreichen Branchen.
Fazit
Die piezoelektrische Mikropumpe Bartels BP7 bietet eine zukunftsweisende Lösung für das präzise Fluidhandling in einem breiten Spektrum von Industrien. Ihre kompakte Bauform, Energieeffizienz, Vielseitigkeit beim Fördern von Flüssigkeiten und Gasen sowie der minimale Wartungsaufwand machen sie zur ersten Wahl für mikrofluidische Systeme.
Dieser Blog bot einen allgemeinen Überblick über die Merkmale und Vorteile der BP7 Mikropumpe. Für vertiefende Informationen zu spezifischen Aspekten der BP7 lesen Sie unsere detaillierten Leitfäden zu Themen wie das MP-Multiboard2 und den Vergleich der verschiedenen Bartels MP-Drivers, die Multiboard2 App-Software zur Steuerung der BP7 Pumpe, Komponenten eines mikrofluidischen BP7-Systems und vieles mehr in unserem Blog.
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