ちょっと、そこ！ポンプの性能が低下している（圧力が低下している、変な音が鳴っている、または必要な量の液体を動かしていないなど）のトラブルシューティングに時間を費やしたことがあれば、ラインの詰まり、電源の間違い、インペラの摩耗など、明白な問題をチェックしたことがあるかもしれません。しかし、あまり話題になっていないコンポーネントの表面仕上げについてはどうでしょうか?過去 8 年間、ペリフェラル ベーン ポンプの販売に携わってきた者として、この小さな見落とされやすい詳細が、これらのポンプの実際の動作を大きく変えるものであると言えます。
ポンプ技術に詳しくない人のために、簡単な復習から始めましょう (専門用語は使用しないことをお約束します)。ペリフェラル ベーン ポンプ (再生タービン ポンプとも呼ばれる) は、回転するインペラに小さなベーンを使用し、液体をリング状の渦巻室に「滑り込ませます」。これらの羽根は液体を円を描くように押し出し、進むにつれて圧力を高めます。水圧の上昇、化学薬品の移動、さらには燃料の移送など、低流量で高揚程の用途に最適です。しかし、問題はここにあります。液体と接触するすべての部品 (インペラ、ボリュート、すべてをまとめるサイド プレート) には表面があり、その表面がどれだけ滑らかか (または粗いか) が、効率からポンプの寿命まですべてに直接影響します。
表面仕上げはそれぞれに異なる影響を与えるため、最初に主要なコンポーネントを分析してみましょう。インペラの羽根がここでは主役であり、液体をつかんで動かすのです。サンドペーパーの上を指でなぞったときのように羽根が粗い場合、液体は羽根の周りをスムーズに流れなくなります。羽根に沿って滑るのではなく、羽根を捉えて渦巻き、余分な摩擦を生み出します。この摩擦はエネルギーを浪費するだけでなく (そのため、同じ仕事をするのにポンプがより多くの電力を使用します)、熱も発生します。食品用の水や一部の化学物質など、温度に敏感な液体を移動させる場合、これが大きな問題になる可能性があります。運用コストを低く抑えようとしているときに、粗いインペラー羽根を備えたポンプを導入した顧客が、最初の 1 か月以内に電力使用量が 15% 増加することに気づいたことがありますが、これは合計で残念な結果です。
次に、渦巻室があります。これは、液体がインペラを出た後に流れる湾曲した経路です。圧力の上昇を妨げずに液体を導くために、その壁は非常に滑らかでなければなりません。ボリュートが粗いということは、液体が凹凸にぶつかったり渦を巻いたりすることを意味し、これによりポンプの全揚程 (液体を上り坂や長いパイプに押し出す圧力) が減少します。昨年当店をご利用頂いたお客様より自吸式周辺ポンプ住宅用水の増水プロジェクトで私はパニックに陥りましたが、彼の圧力は私たちが見積もったものの半分しかありませんでした。結局のところ、彼は渦巻きが鋳造され、適切に仕上げられていない安価なポンプを使用したことが判明しました。私たちはポンプを精密に機械加工され、磨かれたボリュートを備えたポンプに交換しました。そして、彼の圧力は 24 時間以内に約束どおりに達しました。そのとき、この部分がどれほど大きな違いを生むかに気づきました。
さて、誰もが考えていないことについて話しましょう。それは、インペラの両側に位置し、ポンプのメインチャンバーから液体が漏れるのを防ぐサイドプレート（または摩耗プレート）です。これらのプレートの仕上げが粗い場合、それらとインペラの羽根の間にはより多くのスペースがあり、小さな隙間ですが、それらが積み重なると大きくなります。液体は羽根を通らずにそれらの隙間をすり抜けていきます。これを「内部漏れ」といいます。プレートが粗いほど隙間が大きくなり、より多くの液体が無駄になります。私が測定したところ、サイドプレートが研磨されていないポンプでは内部漏れ率が 10% にも達しましたが、表面がきれいに仕上げられたポンプでは 2% 未満でした (技術者向けに、粗さの値は約 0.8 Ra だと考えてください)。この漏れは性能を低下させるだけでなく、ポンプの動作を難しくし、部品の摩耗を早めます。
待ってください。しかし、表面保持仕上げは、滑らかさのための滑らかさだけを意味するものではありません。ここにはバランスがあります。鏡面仕上げなど磨きすぎると、かえって効率が悪くなってしまうのでは？いや、待て待て、いいえ、ペリフェラルベーンポンプではありません。待ってください。実際、鏡面仕上げはほとんどの液体用途に最適ですが、問題はコストです。非常に滑らかな仕上げには、より多くの加工時間、より多くの研削、場合によっては最終研磨ステップが必要となるため、ポンプの価格が高くなります。しかし、長期的にはそれだけの価値があります。私はいつもお客様にこう言います。表面仕上げの良いポンプにもう少しお金をかければ、電気代やメンテナンスのコストも節約できます。たとえば、私たちの周辺ブースターポンプ当社ラインでは、すべての接液部品が 0.8 Ra まで研磨されており、お客様からは一貫して 90% 以上の効率が報告されています。これは、安価で粗いポンプで得られる 75% よりもはるかに高いです。
もう一つの大きな問題はキャビテーションです。キャビテーションに対処したことがない場合は、祝福を数えてください。ポンプ内の低圧によって液体が小さな蒸気泡を形成し、高圧領域にぶつかると激しく崩壊します。この崩壊により、ポンプの部品にサンドブラストのような小さな穴が生じ、数か月でポンプが破損する可能性があります。キャビテーションを悪化させる原因は何だと思いますか?表面が粗い。粗い部品上のこれらの小さな隆起により、より低圧のスポットが生成され、そこで気泡が発生しやすくなります。滑らかな表面によりこれらの斑点がなくなり、キャビテーションが大幅に減少します。農業を営む顧客がいますが、競合するポンプを灌漑に使用していて、3 か月ごとにキャビテーションが発生し、羽根車が焼き切れてしまいました。彼は私たちのものに切り替えましたインテリジェントな周辺ポンプ-精密に仕上げられたインペラを備えており、現在では 2 年に 1 回しか部品を交換していません。これは、特に忙しい成長期には、彼にとって大幅なコスト削減になります。
ポンプの材質の違いについてはどうですか?たくさん売ってます鋳鉄製周辺ポンプ鋳鉄は耐久性に優れているため優れていますが、適切に仕上げないと非常に多孔質になってしまいます。機械加工されていない鋳鉄にあるこれらの小さな細孔には、空気や小さな粒子が滞留し、液体の流れに引き込まれ、余分な摩擦や詰まりを引き起こす可能性があります。鋳鉄部品を機械加工および研磨するときに、それらの細孔を密閉することで、液体がよりきれいに流れ、ポンプが詰まる可能性が低くなります。当社は化学物質移送用の周辺磁気駆動ポンプも取り扱っています。これらのポンプには PTFE またはステンレス鋼部品が使用されています。化学物質が粗い表面に付着して汚染を引き起こす可能性があるため、その表面仕上げはさらに重要です。滑らかな仕上がりは残留液体が少ないことを意味するため、薬品を切り替える際の相互汚染が少なくなり、食品や医薬品の用途にとって大きなメリットとなります。
しかし、実際に考えてみましょう。ほとんどの顧客は表面仕上げについて知らないため、価格や流量に基づいてポンプを選ぶだけです。しかし、ここで重要なのは、流量は方程式の一部にすぎないということです。定格 10 GPM のポンプでも、表面仕上げが悪い場合は、漏れや摩擦が原因で 8 GPM しか供給できない可能性があります。数か月前、小型洗車用のポンプを注文した顧客がいましたが、それを設置したところ、圧力が低すぎてすべてのスプレーガンを操作できませんでした。彼はサプライヤーに相談すると、ポンプは「正しく評価されている」とのことでしたが、問題はインペラが鋳造で荒れていたため、適切な圧力がかかっていなかったことでした。磨かれたインペラを備えたポンプに交換すると、突然彼の圧力が適切になりました。そのとき私は、このトピックがどれほど議論されていないのかに気づきました。ほとんどのポンプ仕様には表面仕上げが記載されていませんが、表面仕上げは実際の性能における最大の要素の 1 つです。
それで、ここでのポイントは何でしょうか？ペリフェラル ベーン ポンプを購入するときは、馬力や流量だけを見てはいけません。インペラ、ボリュート、側板の表面仕上げについてはお問い合わせください。精密に機械加工され、低い Ra 値 (1.6 Ra 未満、理想的には 0.8 Ra) まで研磨された部品を探してください。どのような液体を移動させるかを考えてください。腐食性や温度に敏感な液体の場合は、損傷や漏れを防ぐために滑らかな仕上げがさらに重要です。
結局のところ、私はこのゲームに長く携わってきたので、最高のポンプとは目に見える部分だけが重要ではないことを知っています。インペラーの内側がいかに滑らかであるかなど、隠れた小さな細部が、5 年間正常に動作するポンプと 6 か月ごとに故障するポンプの大きな違いを生み出します。水圧の上昇、化学薬品の移送、その他の用途を問わず、ペリフェラル ベーン ポンプの市場にいらっしゃる場合は、お問い合わせください。お客様のニーズを話し合い、お客様の仕事に最適な表面仕上げを備えた適切なポンプを見つけることができます。アプリケーションごとに異なることを当社は理解しているため、特定の要件がある場合は仕上げをカスタマイズすることもできます。
ペリフェラル ベーン ポンプを何に使用するかに関係なく、時間をかけて表面仕上げをチェックすることで、コストを節約し、メンテナンスを軽減し、必要なときにポンプが正確に動作することを確認できます。この詳細を気にしないでください。これが、足を引っ張らずに一生懸命働くポンプの秘密です。
参考文献
- ポンプ業界の雑誌。 （2022年）。表面仕上げとそれが遠心ポンプの性能に及ぼす影響。 Pumpindustry.com から取得
- 油圧研究所。 （2021年）。ポンプ部品の表面仕上げと耐キャビテーションに関するガイドライン。 Pumps.org から取得
- 紙パルプ産業技術協会。 （2020年）。プロセスポンプ内の流体の流れに対する表面粗さの影響。 tabpi.org から取得
- アメリカ機械学会。 （2019年）。流体機械部品の表面仕上げの規格。 asme.org から取得
- ポンプとシステム。 （2023年）。ペリフェラルベーンポンプの効率における表面仕上げの役割は見落とされています。 Pumpsandsystems.com から取得