Aufstellung und Betrieb von Dosierpumpen



links: hochpräzise und kalibrierbare Industriedosierpumpe; rechts: robuste Aquaristikpumpe

Der beste Aufstellplatz
Genaue Dosierung
Kontrolle ist wichtig
Was darf nicht mit Dosierpumpen dosiert werden?
Unterschiedliche Fördermengen bei Mehrkanaldosierpumpen


 

Der beste Aufstellplatz

Dosierpumpen - egal welcher Typ - sollten grundsätzlich so aufgestellt werden, dass bei Ausfall der Pumpe die Förderflüssigkeit nicht durch ein Gefälle unkontrolliert in das System (Aquarium) läuft. Oft werden Substanzen gefördert, die nur in geringen Mengen gepumpt werden sollen und bei Überdosierung enorme Schäden herbeiführen können: Kalkwasser, Spurenelemente, Puffersubstanzen, etc.. Das heißt, dass von der Pumpe ab der Förderschlauch immer nur bergauf verlegt sein sollte.

Da einige Pumpentypen Probleme durch Luftblasen im Schlauch bekommen können, ist es sinnvoll, dass der Vorratsbehälter über der Pumpe steht. So werden kleine Luftblasen einfach durch die Pumpe gedrückt. Der Vorratsbehälter sollte aber immer unter der Dosierstelle sein (s.o.). Also der höchste Punkt ist das Aquarium (Filterbecken), darunter befindet sich der Vorratsbehälter und Dosierpumpe.

Der Auslaufschlauch einer Dosierpumpe sollte immer über der Wasseroberfläche enden, damit bei Ausfall der Pumpe kein Meerwasser zurücklaufen kann. 

Grundsätzlich gilt für alle Technik, dass sie so aufgestellt werden sollte, dass sie einfach gewartet werden kann. Wenn eine Pumpe z.B. versteckt eingebaut wurde, ist erstens die Funktion schwer zu kontrollieren und zweitens wird nicht gewartet, weil das gleich mit hohem Aufwand verbunden ist. So laufen die Geräte dann so lange, bis sie nicht mehr laufen und evtl. Schäden verursachen.

 

Genaue Dosierung

Viele Dosierpumpen können durch gerätinterne Regelungen in ihrer Leistung reguliert werden. Schlauchdosierpumpen können in ihrer Drehzahl oder der Wahl unterschiedlich dicker Schläuche, Membrandosierpumpen in Hub und Frequenz gesteuert werden. Pumpen ohne Regelung sind nur durch eine Zeitschaltuhr oder einen Bypass in ihrer Leistung drosselbar.

Alle Dosierpumpen - außer extrem teuere Pumpen mit Schrittmotoren - haben eine Minimalgrenze, die nicht unterschritten werden soll, weil eine exakte Dosierung dann nicht mehr gewährleistet ist. Als Faustregel gilt, dass die "Normalpumpe" in den oberen zwei Dritteln ihrer Leistung exakt dosieren kann. Sehr hochwertige können bis weit unter 10% exakt dosieren. 

Für sehr präzise Dosierungen müssen für jede Pumpe mit ihrer jeweiligen Dosiereinheit (Dosierschlauch, Membrankopf, etc) kalibriert werden. Für die Aquaristik ist dies nicht notwendig, im Labor bei Experimenten jedoch schon. Die neuste Generation von Dosierpumpen haben eine Kontrolleinheit, die die real dosierte Menge ermittelt und ggf. die Motorleistung anpasst, um den Sollwert exakt einhalten zu können. 

Zum Kalibrieren kann man die Pumpe "auslitern". Dafür werden ca. 10 markierte Leistungseinstellungen (Scala der Leistungseinstellung) hintereinander eingestellt und mit einem geeignetem Gerät (Messzylinder, Feinwaage) genau vermessen. Die Scala-Punkte werden gegen die tatsächlich ermittelten Förderwerte in einer Grafik aufgetragen. Von dem linearen Teil kann eine Regressionskurve berechnet werden. Mit dieser Geraden kann dann für jeden Scalapunkt (oder Förderwert) der dementsprechende Gegenwert ermittelt werden. Wichtig ist, dass diese Kalibrierkurve nur für einen neuwertige Dosiereinheit und für diesen Versuchsaufbau gilt. Sobald z.B. der Dosierschlauch altert oder andere Druckverhältnisse entstehen, kann dieses Kalibrieren ungültig werden.

Grundsätzlich gilt: je länger die Pumpe pro Tag läuft, desto genauer wird dosiert. Das heißt, dass nicht mit zu hoch konzentrierten Lösungen gearbeitet werden sollte. Bei geringen Dosiermengen bzw. kleinen Aquarien kann man zu einem Trick greifen. Wurde die gewünscht Menge ermittelt z.B. 4 ml pro Tag, kann die Ursprungslösung zum Beispiel um den Faktor 10 verdünnt (1 Teil Flüssigkeit plus 9 Teile Umkehrosmosewasser) und dafür die Laufzeit der Dosierpumpe ebenfalls um den Faktor 10 verlängert werden: in diesem Beispiel auf 40 ml pro Tag. Verdünnen Sie jedoch nie mehr als um den Faktor 10. Brauchen Sie höhere Verdünnungen machen Sie diese in zwei oder mehr Schritten. Um z.B. eine Lösung um den Faktor 100 zu verdünnen nehmen Sie ein Teil der Ursprungslösung plus 9 Teile Wasser. Nach dem gründlichen vermischen nehmen Sie 1 Teil von dieser Lösung und geben 9 Teile Wasser hinzu (Faktor 10 x 10 = 100).

Kontrolle ist wichtig


Wichtig ist, dass regelmäßig die Leistung der Pumpe kontrolliert wird. Im Labor sollten in regelmäßigen Abständen die Pumpen kalibriert (siehe genaue Dosierung) oder es sollte ein Pumpentyp mit automatischer Dosierkontrolle gewählen werden. In der Aquaristik reicht es, dass man anhand von Markierungen am Vorratsbehälter den regelmäßigen Verbrauch feststellt. Graduierte hohe Vorratsbehälter sind dafür ideal (z.B. Messzylinder). Wichtig ist, dass man regelmäßig (z.B. einmal die Woche) den aktuellen Stand protokolliert und somit den wöchentlichen Verbrauch festhält. Sobald der Verbrauch abnimmt, ist es wahrscheinlich, dass der Dosierschlauch ausgewechselt werden muss. Am besten sind Behälter, die leicht durchscheinend sind (opak). Bei glasklaren Behältern muss darauf geachtet werden, dass sie nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt werden, weil viele Flüssigkeiten lichtempfindlich sind und durch Photooxidation zerstört werden können oder zumindest die Wirkung reduziert wird: das gilt z.B. für Spurenelemente. 

Silkonschläuche halten ca. nur 1/10 so lang wie Norpren-Schläuche. Im Labor muss natürlich bei der Auswahl der Schläuche darauf geachtet werden, ob die zu dosierende Flüssigkeit nicht den Schlauch auflöst oder beschädigt. In der Aquaristik werden normalerweise keine Organika gefördert, außer z.B. Alkohole für heterotrophe "Nitratfilter".

 

Was darf nicht mit Dosierpumpen dosiert werden?

Grundsätzlich sollten keine Flüssigkeiten gefördert werden, die eine hohe Viskosität aufweisen (zähflüssig) oder ausfallen können (z.B. Fällprodukte wie Phosphat-minus, Kalkwasser). Flüssigkeiten, die Partikel enthalten oder den Dosierschlauch angreifen, sind ebenfalls nicht geeignet. Eventuell kann ein Vorfilter die Partikel zurückhalten. Bei aggressiven Flüssigkeiten kann evtl. der  Schlauch kann gegen einen resistenten Typ ausgetauscht werden (meist nur bei hochwertigen Laborschlauchpumpen möglich). Bei Membranpumpen gibt es zumeist Pumpenköpfe aus unterschiedlichen Materialien, die für den jeweiligen Zweck montiert werden können. 

Auch müssen die Betriebstemperaturen eingehalten werden. Silikonschläuche können z.B. auch bei kalten Temperaturen eingesetzt werden, Norpren-Schläuche werden bei niedrigen Temperaturen (unter Raumtemperatur) schnell hart und fördern nicht mehr exakt.

 

Unterschiedliche Fördermengen bei Mehrkanalpumpen

Je nach Typ können hochwertige Labor-Schlauchdosierpumpen mit unterschiedlichen Schläuchen betrieben werden. Je größer der Durchmesser desto mehr Flüssigkeit wird gefördert.

Aquaristikpumpen haben zumeist nur einen Schlauchtyp. Um nun unterschiedliche Mengen dosieren zu können, gibt es zwei Möglichkeiten.

Ist ein Kanal noch frei, kann dieser zusätzlich die Flüssigkeit fördern, die mit höheren Volumina gepumpt werden soll. Dazu werden Ein- und Ausgang der beiden Schläuche jeweils mit einem T- oder Y-Stück miteinander verbunden (parallele Schaltung). Mit den parallel geschalteten Schläuchen wird genau doppelt zu viel gefördert, wie mit den nicht verschaltete Kanälen. Sollen andere Verhältnisse gefördert werden, muss die Verdünnungsmethode gewählt werden.

Die Verdünnungsmethode erfordert ein wenig Rechnerei. Grundsätzlich wird die Pumpe so eingestellt, dass die Flüssigkeit, die am meisten gepumpt werden soll, exakt dosiert wird. Die Flüssigkeiten, die weniger dosiert werden sollen, müssen mit Umkehrosmosewasser verdünnt werden - und zwar reziprok:

Das heißt, soll von einer Flüssigkeit die Hälfte (1/2) dosiert werden, muss die Ursprungsflüssigkeit 1 auf 2 verdünnt werden (1 Teil Flüssigkeit, 1 Teil Wasser). Soll nur 1/3 dosiert werden, muss 1 auf 3 verdünnt werden, d.h. 1 Teil Flüssigkeit plus 2 Teile Wasser, bei Verdünnung auf 1/4 müssen 1 Teil Flüssigkeit plus 3 Teile Wasser genommen werden. Und nicht vergessen: immer gut vermischen, bevor die Mixtur in die Vorratsflasche der Dosierpumpe gegossen wird.