高粘度流体のポンプに適したポンプの選択
高粘度流体のポンプに適したポンプの選択
高粘度液体のポンプ輸送は、食品加工、医薬品、化学薬品、石油・ガスなどの多くの業界で特有の課題を伴います。低粘度液体とは異なり、濃厚または粘性のある液体は流れに抵抗し、移動に多くのエネルギーを必要とするため、ポンプ輸送がはるかに困難です。そのため、高粘度液体の取り扱いに適したポンプを選択することは、スムーズな操作を確保し、エネルギー消費を最小限に抑え、ポンプの寿命を延ばすために不可欠です。
この記事では、高粘度液体の取り扱いに適したさまざまな種類のポンプ、その利点と制限、および特定の用途に適したポンプを選択する際に考慮すべき重要な要素について説明します。
1.高粘度流体のポンプ輸送が難しい理由
粘度とは、流体の流れに対する抵抗のことです。高粘度の流体の場合、この抵抗は非常に大きくなり、流れにくくなり、パイプや機器を通過するのに多くのエネルギーが必要になります。高粘度の流体には、油、シロップ、塗料、スラリー、ペースト、溶融化学物質、蜂蜜、マヨネーズ、ケチャップなどの食品が含まれます。
高粘度液体がもたらす課題は次のとおりです。
電力要件の増加: 粘度が高くなると流れの抵抗が大きくなり、ポンプは流体を動かすためにより大きな力をかける必要があります。これによりエネルギー消費量が増加し、より大きく強力なモーターが必要になる場合があります。
ポンプの摩耗: 高粘度の液体は内部摩擦が発生する傾向が高く、特にベアリング、シール、インペラなどのポンプ部品に過度の摩耗が生じます。
詰まりと閉塞: 粘度の高い流体には粒子や固形物が含まれている場合があり、特にそのような物質の取り扱いを想定していないポンプでは、ポンプの詰まりや閉塞を引き起こす可能性があります。
流れの不安定性: 粘性流体は不規則な流れパターンを引き起こし、ポンプの動作を非効率的にし、システム内の圧力変動を引き起こす可能性があります。
2.高粘度液体用ポンプの種類
高粘度の流体を扱う場合、ポンプの種類によって能力が異なります。アプリケーションに最適なポンプは、流体の粘度、温度、必要な流量、固形物の存在など、いくつかの要因によって異なります。
2.1容積式ポンプ（PDポンプ）
容積式ポンプは、高粘度の液体によく使用されます。流体を移動させるために速度を利用する遠心ポンプとは異なり、容積式ポンプはサイクルごとに一定量の液体を移動させるため、粘度の高い液体に最適です。
容積式ポンプの種類:
ギアポンプ: ギア ポンプは、高粘度の液体に最もよく使用されるポンプの 1 つです。ギア ポンプは、2 つの連動ギアで構成されており、ギアが回転してその間に液体を閉じ込め、ポンプに送り出します。ギア ポンプは、薄いオイルから濃いペーストまで、幅広い粘度に対応できます。潤滑油、接着剤、シロップなどの用途に適しています。
粘度の変化に敏感です。
特に研磨性の高い流体を使用する場合は、ギアの摩耗により頻繁なメンテナンスが必要になる場合があります。
幅広い粘度範囲の流体に適しています。
安定した一貫した流れを提供します。
コンパクトで効率的。
利点:
デメリット:
プログレッシブキャビティポンプ（PCポンプ）プログレッシブ キャビティ ポンプはスクリュー ポンプとも呼ばれ、ステーター内で回転するらせん状のローターを備え、流体を前方に移動するキャビティを形成します。これらのポンプは、スラリー、ペースト、その他の高粘度材料などの粘性流体の移送に最適です。
ギアポンプよりも高価です。
研磨粒子による摩耗の影響を受けやすく、より多くのメンテナンスが必要になります。
せん断に敏感な流体に最適です。
固形物を含む高粘度液体も目詰まりなく処理できます。
脈動のない連続的な流れを実現します。
利点:
デメリット:
ダイヤフラムポンプ: ダイヤフラム ポンプ (膜ポンプとも呼ばれる) は、柔軟なダイヤフラムを使用してポンプ動作を行います。塗料、スラリー、食品ペーストなど、化学的に攻撃的な液体や固形物を含む液体など、粘性液体の取り扱いに適しています。
他の容積式ポンプに比べて流量が制限されます。
ダイヤフラム部品の定期的なメンテナンスが必要です。
粘性のある液体と固形物を含む液体の両方を扱うことができます。
危険な液体や研磨性のある液体に最適です。
敏感な液体に対するせん断衝撃が低い。
利点:
デメリット:
2.2蠕動ポンプ
ホース ポンプとも呼ばれる蠕動ポンプは、柔軟なチューブを圧縮して液体を前方に押し出すことで、流体を移動させます。ポンプ ローターの圧縮動作により、一連の個別の ああああ パルスでチューブを通して液体が押し出されるため、このタイプのポンプは高粘度の流体に最適です。
利点:
高粘度やせん断に敏感な液体を含む、幅広い粘度に対応できます。
液体に接触するバルブやシールがないため、清掃やメンテナンスが簡単です。
流体はホースの材質にのみ接触するため、汚染のリスクはありません。
デメリット:
チューブのサイズと流量容量によって制限されます。
大規模な産業用途では効率が低くなります。
2.3遠心ポンプ（特殊設計）
遠心ポンプは、高粘度の液体には通常第一の選択肢ではありませんが、この目的のために特別に設計されていれば、より粘度の高い液体のポンプに使用できます。これらの特殊なポンプには、通常、より大きなインペラ ブレード、より遅い速度、特殊な耐摩耗性材料などの改良が施されています。
利点:
中程度の粘度の液体の取り扱いに適しています。
コスト効率が良く、メンテナンスも簡単です。
汎用性が高く、幅広い業界で広く使用されています。
デメリット:
非常に粘性の高い流体には適していません。
液体が濃い場合は、より大きなモーターとより高いエネルギー入力が必要になる場合があります。
粘度が増加すると効率は大幅に低下します。
3.高粘度流体用ポンプを選択する際に考慮すべき要素
高粘度液体用のポンプを選択するときは、システムが最大限の効率と寿命を実現するように設計されていることを確認するために、いくつかの要素を考慮する必要があります。
3.1粘度と流量
最も適したポンプの種類は、流体の粘度によって決まります。非常に粘性の高い流体の場合、容積式ポンプが一般的に好まれます。容積式ポンプは、これらの液体を移動させるのに必要な高い圧力を生成できるからです。対照的に、粘性の低い液体は、遠心ポンプで効果的に処理できる場合があります。
3.2温度
高温になると流体の粘度が上昇し、粘度が増してポンプが難しくなります。熱はポンプ部品の材料特性にも影響を与える可能性があるため、選択したポンプが流体の温度範囲に対応できることを確認してください。
3.3せん断感度
食品や生物材料などの一部の高粘度流体は、せん断に敏感です。つまり、過度の撹拌やせん断力により流体の構造が破壊され、品質に影響が出る可能性があります。ダイヤフラム ポンプやプログレッシブ キャビティ ポンプなどのポンプは、材料を乱すことなく穏やかで一貫した流れを提供するため、せん断に敏感な流体に最適です。
3.4固形物の存在
流体に浮遊物質や粒子状物質が含まれている場合、詰まることなくこれらを処理できるポンプを選択することが重要です。ギア ポンプ、ダイヤフラム ポンプ、ペリスタルティック ポンプは、多くの場合、固形物を含む流体を処理できますが、遠心ポンプは、クリアランスを大きくして強度の高い材料で設計されていないと、処理が困難になる可能性があります。
3.5メンテナンスと清掃の要件
高粘度の流体用のポンプは、特に衛生が優先される食品、医薬品、化学薬品を扱う場合には、メンテナンスと洗浄が容易である必要があります。ペリスタルティック ポンプとダイヤフラム ポンプは、そのシンプルさと洗浄の容易さから好まれることが多いですが、プログレッシブ キャビティ ポンプとギア ポンプは、より定期的なメンテナンスが必要になる場合があります。
4.結論
高粘度の液体に適したポンプを選択することは、ポンプ システムの効率、信頼性、コスト効率に影響を与える重要な決定です。ギア ポンプ、プログレッシブ キャビティ ポンプ、ダイヤフラム ポンプなどの容積式ポンプは、多くの場合、粘度の高い液体の取り扱いに最適です。これらのポンプは、高圧と粘度の高い液体を取り扱う能力を備えており、スムーズな流れと詰まりのリスクの最小化を実現します。
ポンプを選択する際には、流体の粘度、温度、せん断感度、固形物の存在を考慮することが重要です。定期的なメンテナンスと適切な設置は、ポンプの性能と寿命を最大限に高め、運用コストとダウンタイムを削減するのにも役立ちます。適切なポンプを慎重に選択してメンテナンスすることで、業界では高粘度の液体を効率的にポンプで送り、プロセス効率を向上させ、機器の摩耗を減らすことができます。
