ポンプの吸引揚程とは何ですか?なぜポンプの選択において重要なのでしょうか?

液体ダイアフラムポンプのソリューションをお探しの方にとって吸引揚程は重要な考慮事項です。しかし吸引揚程とは何であり、なぜそれほど重要なのでしょうか?

A person drinking water through a large straw

吸引揚程は理論的には比較的単純な概念です。しかし、大気圧や流体の温度などの外部要因の影響を大きく受けます。吸引揚程の物理的な制限を考慮しないと性能不足やキャビテーションによるポンプの重大な損傷につながる可能性があります。そのため液体ポンプソリューションを選択する際にはポンプの吸引揚程について深く理解することが不可欠です。

ポンプの吸引揚程とは何であり、どのように測定されるのか?

ダイアフラムポンプは下向きのストロークで吸引力を発生させ、低圧の真空を作り、流体を入口に押し込みます。吸引揚程または吸込揚程とは液体アプリケーションにおいて、ポンプの入口と流体源との間の垂直距離のことです。液体がポンプの入口よりも低い位置にあるほどポンプは液体を上方に移動させるためにより強く作動しなければなりません。吸引揚程は水柱高(mH2O)で測定され、これは液体が生み出す静水圧を表します。吸引揚程は単純な概念のように思えますがさまざまな環境要因に強く依存しています。

吸引揚程の物理的限界:重要な考慮事項

ポンプを探す際には吸引の物理的限界を考慮することが重要です。液体は真空にさらされると蒸発し始めます。さらに液体の蒸気圧は温度の影響を受けます。このため液体によって蒸発し始める真空レベルは異なります。流体が蒸発しない場合でも吸引できる高さには限界があります。0 mbar(絶対真空)の真空状態でも吸引力は有限です。

 

理論上ポンプが生成できる最大吸引揚程は約10.33 mH2Oでこれは海面での大気圧に相当します。ただしこの限界値はポンプが理想的な条件下で動作し、海面での完全な真空状態を仮定しています。大気圧、液温、配管内の摩擦、流体の粘度、ポンプの性能などの要因が吸引揚程を制限する大きな要因となります。高度が高くなるほど大気圧は低くなり吸引揚程が低くなります。システム内の摩擦や流体の温度上昇も圧力の変化を引き起こし、吸込能力をさらに低下させる可能性があります。ほとんどの通常の動作条件下で実現可能な実用上の最大吸引揚程は 7~8 mH2O です。

吸引揚程がキャビテーションと流量に影響を与える

キャビテーションを回避するには適切な吸引揚程を扱うことができるポンプを選択することが不可欠です。キャビテーションは気体の気泡がポンプで送られる液体中に蓄積し急速に崩壊することで発生します。これらの気泡の崩壊により強力な衝撃波が発生しポンプの部品の内部表面が徐々に侵食されます。また過度の振動や騒音の発生、アプリケーションによっては移送される流体の変化につながることもあります。吸引揚程の限界値付近またはその外側で動作するポンプはキャビテーションに非常に脆弱です。

 

ポンプの吸引揚程も流量に大きな影響を与えます。通常吸引揚程が高いほどポンプは流体を搬送するために高い圧力差を克服する必要があるため流量は低下します。これはKNF の NF 30 のポンプ流量曲線のようにポンプの流量曲線によって示されます。

KNF の NF 30 ダイアフラムポンプの流量曲線図。この図はさまざまな動作圧力における流量を示しそれぞれの吸引揚程で流体がどのように流れるかを示しています。図に示すように通常吸引揚程が低いほど流量は大きくなります。
KNF の NF 30 ダイアフラムポンプの流量曲線図。この図はさまざまな動作圧力における流量を示しそれぞれの吸引揚程で流体がどのように流れるかを示しています。図に示すように通常吸引揚程が低いほど流量は大きくなります。

吸引揚程が低くなるほど最大流量は増加します。ただしこれは理想的な動作条件を前提としています。大気圧の変化も流量に影響を与える可能性があります。

吸引制限の課題への対応

厳しい制限と環境要因への依存度が高いことから吸引アプリケーションは困難です。しかしこれらの制限を軽減する方法があります。適切な設置は十分な液体の吸引にポンプの配置が大きな役割を果たすため不可欠です。通常ポンプは吸引元のタンクの液面より下に設置する必要があります。これは常に可能とは限りませんがシステムが効果的に機能しキャビテーションを回避するためにはタンクはポンプの最大吸引揚程定格の範囲内に設置する必要があります。

 

適切なチューブを選択することも流量を維持しポンプの損傷を防ぐために不可欠です。チューブは流体をポンプの入口に効果的に搬送するために十分な直径を確保する必要があります。チューブの構成はできるだけ直線部分が多く、継手や継配管を最小限に抑えるようにしてください。これにより摩擦損失を低減しさらなる性能の低下を防ぐことができます。

適切なポンプの選択が重要

キャビテーションを回避し適切な流量を得るためには適切な吸引揚程に対応できるポンプを使用することが不可欠です。ダイアフラムポンプはその特徴的な設計により吸込高の発生に最適な選択肢です。KNF はNF 30 を含む強力な吸込能力を備えた幅広いポンプを提供しています。NF 30 は最大吸引揚程 6 mH2O(最低保証値、乾燥条件下で試験)、最大流量 0.3 l/min、最大圧力 1 bar(相対)の性能を備えています。さまざまなポンプヘッド、バルブ、ダイアフラム材質、およびカスタマイズ可能なブラシレス DC モーターをご用意しています。

KNF の NF 30 は強力な吸引揚程を実現するコンパクトな液体ダイアフラムポンプです。
KNF の NF 30 は強力な吸引揚程を実現するコンパクトな液体ダイアフラムポンプです。

より高い流量と優れた吸引力を必要とするアプリケーションにはFK 1100 などのポンプが必要になる場合があります。このポンプの最大吸引揚程は 4.5 mH2O(乾燥条件下で試験、保証最低値)、最大流量は 12.4 l/min、最大圧力は 1 bar(相対)です。また高吐出圧仕様の1.1100バージョンも用意されており、最大圧力6 bar(相対)まで対応可能です。

FK 1.1100は高い圧力と優れた吸引揚程を備えた高圧ポンプです。KNFは乾燥条件下での吸引揚程を測定しています。
FK 1.1100は高い圧力と優れた吸引揚程を備えた高圧ポンプです。KNFは乾燥条件下での吸引揚程を測定しています。
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