特定の機能を果たすポンプには無数の種類があるが、その中でもあまり知られていないが、非常に便利で効率的な容積式ポンプがある。このポンプは、石油・ガス産業から製薬会社、食品工場まで、あらゆる産業で最も利用されているポンプです。一つ確かなことは、容積式ポンプを理解し、その動作と利点を理解することで、どのポンプが用途の場所で最もよく機能するかという基本的な問題に答えることができるということです。このブログでは、容積式ポンプの動作原理と、さまざまな産業での用途に焦点を当てます。
容積式ポンプとは
容積式ポンプとは、定められた体積の流体を何らかのエネルギー源によって取り込み移動させ、その流体を吐出管を通して押し出すプロセスを採用したポンプである。一般的に、遠心ポンプは流体を吸い出すため、回転速度が速いのに対して、容積式ポンプは対向圧力に関係なく、一定量の流体を供給することができます。そのため、高圧用途や高粘度の濃い液体を送液する場合に適している。
容積式ポンプは、ロータリーポンプと往復動ポンプの2種類に分類される。これらのタイプには、設定された流量を同じ速度で流すという、最終製品が一定でない異なる方法が採用されています。
容積式ポンプの仕組み
容積式ポンプとは、ポンプの吸入口から吐出口まで、体積分の液体を吐出する機械と定義される。実際には、空洞を作ることによってポンプ内に液体が吸い込まれることを意味し、この作用は液体保持と呼ばれる。現在、チャンバーにおける平均的な吸水圧は、液体の内部挟み込みを含んでいる。
ロータリーポンプでは、このような構造は、動く水をつかむために幾何学的な構造を動かす歯車によって回転する。そして、このような要素は急速な回転をするので、液体の一定の流れが維持される。これとは対照的に、往復ポンプはピストンやダイヤフラムを使用して作動し、あらゆる流体を振動運動で変位させることができる。
作業プロセス
そのプロセスは次のように解釈できる：
- 摂取： ポンプがキャビティ内に吸引力を発生させ、液体が入る。
- 流体を閉じ込める： 入った後、動く流体は、追加の可動部品によって、あるいは上記で説明したピストンの働きによって、チャンバー内に閉じ込められる。
- 変位： この閉じ込められた液体は、ポンプによって、液体が入っている部屋の容積を減少させることによって、吐出管を通して前方に押し出される。
この周期的または連続的なプロセスにより、容積式ポンプは、指定された時間内に制御された量の液体を供給する必要がある場合に理想的です。
容積式ポンプの種類
最近では、さまざまな種類の容積式ポンプがある：
ギアポンプ
ほぼ平行な形状は、ポンプグランドを通る経路を切り開き、対向する歯の位置間で液体を捕捉する多数のピン状突起または流体トラッピングから構成される。このようなポンプは、例えば油を循環させるシステムなど、供給される液体の量に高い精度が要求される場合に採用されることが多い。
ローブポンプ
作動軸流ローブポンプは、流体移送を処理するために非常に小さなクリアランスで動作する2ローブローターで構成されています。ローターは、ほとんど接触することなく、入口から出口へ流体を移送するだけです。このポンプは、食品や飲料加工などの衛生的な用途にも使用されます。
ダイヤフラムポンプ
柔軟なダイヤフラムを使用し、真空と圧力を交互に発生させて流体を移動させる。腐食性のある流体を圧送する能力があるため、化学処理や廃水処理に広く使用されている。
ペリスタポンプ
このタイプのポンプでは、フレキシブルなチューブをローラーやシューで締め付けて、チューブ内の流体を推進させます。このポンプは、流体がチューブにのみ接触するため、流体が汚染されるのを防ぐことができ、医療用として特に有益です。
ピストンポンプ
この種のポンプでは、ピストンがシリンダー内を前進・後退することにより、ある位置から次の位置へと流体量を移動させる要素として使用される。ピストンポンプは高い圧力発生能力を持つことが知られているため、多孔質媒体の油圧システムで使用されることがあります。
容積式ポンプの利点
容積式ポンプには多くの利点があり、それがほとんどの分野で採用されている理由である。具体的には、以下のような利点が挙げられる：
- 一定流量： 容積式ポンプの大きな利点の一つは、吐出圧力の範囲内で一定の流量を維持できることです。この能力は、液体の吐出や計量など、非常に多くのプロセスで利用価値があります。
- 高い圧力に耐えられる： 容積式ポンプの唯一の欠点は、容積式ポンプの圧力が4000psiを超えることである。
- 粘性流体の取り扱い： 容積式ポンプは、濃厚な液体や粘性の高い液体を効率よく送液できない遠心ポンプとは異なり、粘性の高い液体や濃厚な液体を効率よく送液できるように設計されています。そのため、油、シロップ、スラリーなどの移送に適しています。
- セルフ・プライミング： 容積式ポンプの大半は自吸式であるため、手動で呼び水を入れなくても揚水を開始することができます。この機能は、ポンプの運転に信頼性と利便性が求められる分野では不可欠です。
- エネルギー効率： また、これらのポンプは、高粘性流体または高圧システムで運転される場合、遠心ポンプと比較してより効率的である傾向があり、したがって高効率である。ポンプの運転に消費されるエネルギーが少ないため、長期にわたって経費を節約できる可能性があります。
容積式ポンプの使用
容積式ポンプはその性質上、多くの産業活動に応用できるため、多くの産業で繰り返し使用されている。使用場所には次のようなものがある：
- 石油・ガス 容積式ポンプは、原油、潤滑油、オイル、その他の石油製品、または石油・ガス事業で一般的な濃厚流体や高圧流体の移送に適用される。
- 食べ物と飲み物 食品・飲料業界でも、ソース、シロップ、乳製品のような粘度の高い材料を送液する際には、衛生的な条件が要求されます。サニタリーライナーポンプ、ローブポンプが使用されています。
- 医薬品： 容積式ポンプは、医薬品製造において、敏感な液体や無菌の液体をプロセス中に汚染させることなく吐出・分注するための優れたツールです。
- 化学処理： ダイアフラムポンプとピストンポンプは、腐食性の強い液体を移送するプラントで最も使用されているポンプハウス機器です。
- 廃水処理： 様々な種類の容積式ポンプの中でも、ダイアフラムポンプは、厚い接着剤やスラリーを迅速に圧送することで、廃水処理に著しい進出を果たしている。
容積式ポンプと渦巻きポンプの一般的な用途
"遠心ポンプがあるのに、この容積式ポンプの必要性は何だろう？"とお考えかもしれません。その答えは、単純に用途の特性に基づいている。ここで注目すべき点をいくつか挙げてみよう：
- 流量の一貫性： 容積式ポンプは、シリンダー内のすべての圧力が実質的にほぼ一定の流量を発生させるため、圧力の変化に関係なく流量は変化しないが、遠心ポンプはシステムの流量がシステムの圧力に応じて回転する。
- プレッシャーだ： システムが高圧下で運転される場合は容積式が望ましいが、遠心ポンプは圧力が高くなるにつれて効率の低下が大きくなる。
- 流体の粘度： 容積式ポンプは、非常に粘性の高い液体の送液では遠心ポンプが非効率的であるため、濃厚な液体の送液に最適です。
結論
容積式ポンプは、圧力が変化しても一貫した流量が保証され、高粘度の液体の送液が可能なため、多くのシステムが容積式ポンプに依存しています。油、化学薬品、食品、あるいは廃水を移送する必要があるプロジェクトでは、その作業に適した容積式ポンプが見つかる可能性が高い。ポンプがどのように作動するのか、どのような種類があるのか、どのような用途があるのかを知ることで、ニーズに最適なポンプを選ぶための準備が整います。
ポンプを選択する際には、流体の粘度、流体の圧力要件、および流量を考慮してください。ほとんどの困難なポンピング用途において、容積式ポンプは適切かつ適切なエネルギーソリューションを提供し、工業用および商業用における必需品となります。
