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ダイヤフラム ポンプは、密閉チャンバー内で柔軟な膜を前後に屈曲させることによって動作し、吸入ストロークで吸引を発生させ、吐出ストロークで正圧を発生させます。これは容積式ポンプであり、吐出圧力に関係なく各ストロークで一定量の流体を移動させます。ダイアフラムはポンプで送られる流体を駆動機構から完全に隔離するため、ポンプは腐食性、研磨性、高粘度の液体を扱うことができ、シャフトシールの漏れや回転インペラの詰まりがありません。
これら 3 つの特徴、固定容積排出量、密閉分離、シンプルな構造により、ダイアフラム ポンプが化学、食品、水処理、鉱山、海洋プラントの標準ツールである理由が説明されています。以下のセクションでは、動作原理、2 つの主要なドライブ タイプ、保守するコンポーネント、およびポンプがうまく機能するか期待を裏切るかを決定する選択要素について説明します。
ダイヤフラムポンプの動作原理
ダイヤフラム ポンプは、柔軟な膜の後ろにある密閉されたチャンバーを繰り返し膨張および収縮させることによって流体を移送します。ダイヤフラムは往復機構により前後に駆動されます。吸入行程中、ダイヤフラムは流体チャンバーから引き離され、チャンバーの容積が増加し、内圧が大気圧よりも低くなります。入口逆止弁が開き、供給タンクにかかる大気圧によって液体がチャンバー内に押し込まれます。排出ストローク中、ダイアフラムがチャンバー内に押し込まれ、圧力が上昇し、入口バルブを固定し、排出バルブを強制的に開き、流体を出口ラインに送ります。
出力は脈動していますが、予測可能です。各ストロークはほぼ一定の量を供給するため、総流量はストローク量とストローク頻度の積になります。これによりポンプの制御が容易になります。エア駆動モデルでは、流量は圧力調整器とエア供給側のニードルバルブで調整されます。電気モデルでは、モーター速度または可変周波数ドライブによって調整されます。
ポンプで送られる流体はダイヤフラム、バルブ ボール、バルブ シート、流体チャンバーにのみ接触するため、ポンプを指定する際には材料の適合性を最初に確認する必要があります。強酸、酸化剤、塩素系溶剤の場合、 PVDFダイヤフラムポンプ PVDF 接液部品はアルミニウムやポリプロピレンを侵す可能性のある化学薬品に耐性があるため、これが一般的な推奨事項です。
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空気作動式ダブル ダイヤフラム (AODD) ポンプは、業界で最も広く使用されているダイヤフラム ポンプ構成であり、その動作ロジックはシンプルです。小さなパイロット バルブが 2 つのダイヤフラム チャンバー間で圧縮空気を往復させ、2 つのダイヤフラムを交互に逆方向に動かし、モーターや回転シャフトを使わずに連続的な自吸式ポンピング動作を生み出します。
全サイクルは 5 つのステップで実行されます。
- 圧縮空気は左ダイヤフラムの後ろの空気室に入り、ダイヤフラムを外側に押します。
- 外側への動きにより左側の液体チャンバーから流体が移動し、吸入逆止弁が密閉されたまま吐出逆止弁が開きます。
- 共通の接続シャフトが同時に右ダイヤフラムを内側に引っ張ります。右側の液体チャンバーが膨張し、圧力が低下し、液体が右側のサクションバルブを通って流入します。
- 左側のダイヤフラムがストロークを終えると、エアバルブが切り替わり、右側の空気室に圧縮空気が送られます。
- 右のダイヤフラムは外側に押し出されて流体を排出し、一方、左のダイヤフラムは後退して液体を補充し、再び動き始めます。
2 つのダイヤフラムは共有シャフトに取り付けられているため、一方の側が正確に充填され、もう一方の側が排出されます。タイミングモーター、カム、ギアボックスは関係しません。また、空気圧が 2 つのダイヤフラム全体でバランスを保っているため、ポンプは閉じた吐出バルブに対して安全に停止することもあります。バルブが再び開くと、ポンプは自動的に再起動します。この動作が、AODD ポンプがタンカーの荷降ろし、フィルタープレスの供給、化学薬品のドラム輸送で一般的である理由です。
主要なコンポーネントとその機能
ダイヤフラム ポンプは 5 つのコア コンポーネントを中心に構築されており、ダイヤフラムは性能とメンテナンス コストの両方を定義する部品です。これらの部品を理解すると、モデルを比較し、スペア部品の在庫を計画し、購入前に仕様の間違いを特定するのに役立ちます。
| コンポーネント | Function in the Cycle | 一般的な材料の選択 |
|---|---|---|
| ダイヤフラム | 屈曲して流体チャンバーを拡張および収縮します。流体側と駆動側を分離します | PTFE、サントプレン、ニトリル、EPDM |
| エアバルブ(AODD) | 2つの気室に交互に圧縮空気を送ります。 | アセタール、アルミニウム、ステンレス |
| シート付き逆止弁 | 一方向のみの流れを許可し、吸引と排出を生成します | PTFE、ステンレス、EPDM |
| 流体室 | ポンプの両側に作動容積の流体を封入 | アルミニウム、316ステンレス鋼、PP、PVDF |
| センターブロック | 2 つのポンプ半体を接続し、エアバルブを収容します | アセタール、アルミニウム |
ダイヤフラムは最も摩耗しやすい部品です。ストロークごとに 1 回屈曲するため、その耐薬品性と屈曲寿命によって、ポンプの流体適合性とメンテナンス スケジュールの両方が決まります。バルブ ボールとバルブ シートは 2 番目に重要です。繰り返しの衝撃や絞り流を受けるため、通常はダイヤフラムと同時に交換する必要があります。
空気式ダイヤフラムポンプと電動ダイヤフラムポンプの比較
ダイアフラム ポンプにはエア駆動バージョンと電気モーター駆動バージョンがあり、選択は 1 つのルールに帰着します。危険なエリアや簡単な流量制御にはエア駆動を選択し、プロセスが継続的に実行されエネルギー効率が重要な場合には電動ポンプを選択します。
| 特徴 | 空気式 (AODD) | 電動ダイヤフラムポンプ |
|---|---|---|
| Drive medium | 圧縮空気 | 減速機付き電動機 |
| 爆発安全性 | 本質安全防爆、電気火花なし | 危険区域では防爆モーターが必要 |
| Flow adjustment | 空気圧と風量 | モーター速度または可変周波数ドライブ |
| デッドヘッド操作 | 安全です。ポンプが自動的に停止する | 圧力リリーフバルブが必要です |
| Energy cost | 圧縮空気の損失により増加 | 長時間の勤務の場合は低くなります |
| 代表的な用途 | 化学、鉱業、船舶、コーティング | 投与、計量、水処理、HVAC |
すでに信頼性の高い圧縮空気供給を備えている現場では、設置は空気ラインと液体ラインを接続するだけなので、通常は AODD ポンプが好まれます。圧縮空気のない現場、またはエネルギー予算が厳しい現場では、必然的に電動ダイヤフラム ポンプが主流になります。
ダイヤフラムポンプの利点と限界
ダイヤフラムポンプは、シールレス、自吸式、空運転耐性、流体に優しいという 4 つの機能を備えています。摩耗したり漏れたりするメカニカルシールやパッキングランドはありません。ポンプは、外部から呼び水をすることなく、下位レベルから液体を吸引できます。空気作動モデルは、ダイアフラムが潤滑や冷却のためにポンプで送り出される流体に依存しないため、損傷することなく無期限に空運転できます。また、ゆっくりとしたストローク動作により、ラテックス、エマルション、食品材料などのせん断に敏感な製品にも優しいです。
制限も同様に注目に値します。液体が離散的なストロークで流出するため、吐出は脈動しており、そのパルスの振幅が下流の機器や配管に障害を与える可能性があります。脈拍は簡単に平滑化できます。 パルセーションダンパー 排出ラインに設置されています。また、圧縮空気の生成は本質的に非効率であるため、空気駆動モデルは遠心ポンプよりも流体 1 立方メートルあたり多くのエネルギーを消費します。最後に、最大流量は控えめです。 3 インチのダイヤフラム ポンプは 1 時間あたりおよそ 40 ～ 60 立方メートル移動しますが、これは同様のフランジ サイズの遠心ポンプよりもはるかに低いです。
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ダイヤフラム ポンプは、化学処理、水と廃水、コーティングとセラミック、食品と飲料、製薬、鉱業、印刷、繊維、海洋産業における第一の選択肢です。このパターンは一貫しています。流体が腐食性、摩耗性、粘性、または汚染されやすい場合、エンジニアは遠心ポンプではなくダイヤフラム ポンプを選択します。の ダイヤフラムポンプ業界のニュース は、化学バッチ処理プラントから都市の水処理ステーションに至るまで、これらの分野における新しい施設を定期的に文書化しています。
化学処理
酸、アルカリ、溶剤を漏れや逃散なく移送します。
Water and wastewater
ポリマー、石灰、活性炭、凝集剤、次亜塩素酸ナトリウムの投入。
Coatings and ceramics
他のポンプを詰まらせる釉薬、顔料、スリップ、および高固形分のスラリーの移動。
食べ物と飲み物
接液部が衛生的なシロップ、植物油、クリーム、香料、パルプ。
医薬品
ステンレス鋼の接液部により衛生的な移送とろ過が可能で、汚染のリスクがありません。
Mining and construction
遠隔地または険しい現場での脱水、スラリー処理、グラウト、セメント注入。
適切なダイヤフラムポンプの選び方
ダイアフラム ポンプの選択は、主に、接液材料を流体に適合させ、ポンプ サイズを必要な流量に適合させることが重要です。 4 つの質問によって正しい仕様が導き出されます。実際の動作温度における流体の化学的性質は何ですか?必要な流量と吐出圧力はどれくらいですか?流体にはバルブの着座に影響を与えるほど大きな固形物が含まれていますか?そして、デューティサイクルはどの程度連続しているのでしょうか? 4 つすべてを正しく行うことで、接液部への化学的攻撃と慢性的な流量不足という 2 つの最も一般的な故障を防ぐことができます。
- 流体化学によって接液材料が決定されます。一般的な工業用途にはアルミニウム、食品または腐食性媒体には 316 ステンレス鋼、多くの酸にはポリプロピレン、強力な酸化剤や塩素系溶剤には PVDF が使用されます。
- 流量と圧力によってポートのサイズが決まります。1/4 インチおよび 1/2 インチのポンプは投与とバッチ処理に適しています。 1 インチおよび 1-1/2 インチのモデルは標準の転送を処理します。 2 インチおよび 3 インチのポンプは、タンカーの荷降ろしやサンプの排出のために大量の輸送を行います。
- 固形物含有量はバルブの選択に影響します。大きなポートとボールチェックバルブは、バネ式設計よりも多くの固形物を通過させます。
- デューティ サイクルによって駆動タイプが決まります。連続的なマルチシフト動作では、可変速駆動を備えた電動ポンプが適切になります。
1 時間あたり最大数立方メートルの典型的な産業用搬送アプリケーションの場合、 1インチアルミダイヤフラムポンプ 特に流体がアルミニウム接液部と互換性がある場合、経済的で信頼性の高い出発点となります。アプリケーションに攻撃的な化学薬品が含まれる場合は、PVDF またはステンレス鋼の接液部にステップアップしてください。のようなメーカーに相談するのも賢明です。 上海ハオヤンポンプバルブ製造有限公司 は、空気圧ダイヤフラム ポンプおよび関連アクセサリを専門とする、ご注文前に確認済みの互換性データをご確認ください。
カスタム1 上海ハオヤンポンプバルブ製造有限公司は、中国のトップ1フィートアルミニウムダイヤフラムポンプメーカーおよびカスタム工場、流体入口/出口です。 製品を見る→ よくある質問
ダイヤフラムポンプは空運転できますか?
はい。空気作動式ダブルダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムが潤滑のために汲み上げられた流体に依存しないため、損傷することなく長期間空運転できます。電動ダイヤフラムポンプは、短期間の空運転に耐えます。特定のモデルに対するメーカーの推奨事項を常に確認してください。
ダイヤフラムポンプにプライミングは必要ですか?
いいえ、ダイヤフラムポンプは自吸式で、ポンプの下のレベルから液体を吸い上げることができます。一般的な吸引揚力は、モデル、ダイヤフラムの材質、流体の比重によって異なりますが、水柱で約 5 ～ 7 メートルです。
ダイヤフラムポンプの流れが脈動するのはなぜですか?
放電は個別のストロークで発生するためです。各ストロークでは一定の容積が押しのけられるため、出口圧力は吐出ストローク中に上昇し、吸入ストローク中に低下します。脈動減衰装置を吐出ラインに取り付けると、これらの圧力スパイクが最大 90% 軽減され、下流の機器が保護されます。
ダイヤフラムポンプにはどのようなサイズがありますか?
ほとんどのメーカーは、1/4 インチから最大 3 インチまでのポート サイズを提供しています。小型ポンプは投与とバッチ処理を処理しますが、大型ポンプは 1 時間あたり数十立方メートルを移動します。適切なサイズは、必要な流量、吐出圧力、利用可能な圧縮空気の量またはモーター出力によって異なります。
