立形渦巻ポンプの種類と動作原理

垂直遠心ポンプは、建物内に冷水を循環させたり、処理プラントの水圧を高めたり、深い排水だめから水を汲み上げたりすることができます。これらの役割は、3 つすべてが「垂直」であると説明されているにもかかわらず、非常に異なるポンプ設計を使用する場合があります。

この用語はポンプ シャフトの方向を指します。それ自体では、ポンプに羽根車の数、モーターがどこに設置されているか、ポンプが固形物を処理できるかどうかはわかりません。

これらの違いを理解すると、設置に適したポンプを選択することが容易になり、より大きなモーターでは解決できない問題を回避することができます。

A 縦型遠心ポンプ垂直シャフト上の 1 つまたは複数の回転インペラを使用して、エネルギーを液体に伝達します。モーターがシャフトを駆動し、油圧コンポーネントが液体を入口から出口まで導きます。

縦型配置により設置床面積を削減できます。一部の設計では、ポンプ要素を液面より下に配置し、その上でモーターにアクセスできるようにすることもできます。

ただし、設置面積が小さいからといって、必ずしもメンテナンススペースが小さいとは限りません。モーターの取り外し、シャフトの引き抜き、および内部コンポーネントへのアクセスには、ポンプの上にかなりの隙間が必要になる場合があります。

比較する場合立型遠心ポンプの種類、名前はさまざまな機能を説明していることに注意してください。 「インライン」はノズルの配置を表し、「多段」は油圧段の数を表し、「サンプ」は設置配置を表します。 1 つのポンプに複数の説明を適合させることができます。

1. 立型インラインポンプ

垂直インラインポンプは、同じパイプ中心線に沿って配置された吸込接続と吐出接続を備えており、通常、モーターはケーシングの上に取り付けられています。このレイアウトは、暖房、空調、水循環システムで一般的に使用されます。参考：KSB インラインポンプ

多くの垂直インラインポンプは単一のインペラを使用します。実用的な魅力は単純明快です。配管内にきちんと収まり、占有床面積が比較的小さくなります。

典型的なアプリケーションには次のものがあります。

• 冷水・温水循環
• 冷却水ループ
• 建物の水道サービス
• 一般的な上水移送

取り付けに関してはメーカーのサポート条件をご確認ください。インライン配置は、配管がポンプとモーターの全重量を支えることができることを自動的に意味するものではありません。パイプの歪みもケーシングを歪ませたり、位置合わせに影響を与えたりする可能性があります。

2. 立型多段ポンプ

垂直多段ポンプには、1 つのシャフト上に直列に接続された複数のインペラがあります。液体は各段階を順番に通過し、排出に向けて移動するにつれて追加の揚程が得られます。

重要な違いは、ステージにヘッドが追加されることです。段を追加しても流量は同じように増加しません。参考：KSB、多段ポンプ

これらのポンプは一般に、昇圧、逆浸透給水、および比較的高い吐出圧力を必要とする工業用水システム用として検討されています。

たとえば、1 つのステージが特定の流れで約 20 メートルの落差を実現する場合、5 つの同等のステージではその流れで約 100 メートルの落差が得られる可能性があります。これは一例です。実際の負荷はポンプ曲線と照らし合わせて確認する必要があります。

多くのコンパクトな垂直多段ポンプは、清浄な液体用に狭い内部通路を備えています。砂、繊維、その他の固体には適しているとは考えられません。

3. 立型タービンポンプ

従来のラインシャフト垂直タービンポンプは、ボウルアセンブリを液面より下に置きます。設備の上にあるモーターが垂直シャフトを介して羽根車を駆動し、水が塔を通って排出ヘッドまで上向きに移動します。

ボウルアセンブリには、必要な任務に応じて 1 つまたは複数のステージが含まれる場合があります。参照: Goulds、垂直タービンポンプ

一般的な用途には、原水の取水、灌漑、冷却水の供給、井戸またはウェットウェルからの取水などがあります。

最低運転水位は、通常の水位と同じくらい重要です。水没が不十分であったり、吸気状態が悪かったりすると、空気が混入して動作が不安定になる場合があります。したがって、選択時にはボウルの設定、吸気の形状、シャフトベアリングの配置に注意する必要があります。

4. 垂直排水ポンプ

垂直排水ポンプは、駆動モーターを液体の上に保ちながら、ポンプ要素をタンクまたはピット内に吊り下げます。

油圧設計と材料に応じて、この構成はきれいな液体、汚染されたプロセス液体、または固体を含む液体に使用できます。特定のモデルについては固体処理能力を確認する必要があります。参照: Sulzer、垂直サンプポンプ

これらのポンプは、工業用排水、収集ピット、プロセスサンプに使用されます。

重要な選択ポイントはシャフトサポートの配置です。設計によっては、水中ガイドベアリングを使用するものもあります。他のものは、浸漬ベアリングのないカンチレバーシャフトを使用します。この違いは、許容される取り付け深さ、メンテナンス要件、および研磨液への適合性に影響します。

の垂直遠心ポンプ作動原理は他の遠心ポンプと同じエネルギー伝達プロセスに従います。シャフトを垂直に取り付けると機械的配置が変わりますが、インペラは依然として液体を移動させるエネルギーを供給します。

ステップ 1: 液体がインペラ入口に到達する

液体は吸引接続部または浸漬取入口に入り、インペラの目に向かって移動します。

注入口には液体が継続的に供給される必要があります。従来の表面取り付け型ポンプの場合、始動前に、必要に応じてケーシングと吸引装置に充填および排気する必要があります。立軸ではポンプは自吸しません。

ポンプ要素が水中に沈んでいる場合でも、適切な吸気条件を維持するには十分な液面が必要です。

ステップ 2: インペラが液体にエネルギーを伝達します

モーターはシャフトとインペラを回転させます。液体がインペラの通路を通過すると、回転ブレードによってそのエネルギーが増加します。

一般的なラジアルフローインペラでは、液体は中心付近に入り、インペラの外周に向かって外側に移動します。インペラ内の圧力も上昇します。液体がブレードから出た後にのみ生成されるわけではありません。

ステップ 3: ケーシングまたはディフューザーが圧力を回復する

インペラから出た液体は、渦巻きケーシングまたはディフューザーに入ります。これらの固定通路は流れを収集して誘導し、その速度エネルギーの一部を圧力エネルギーに変換します。参考: ASHRAE、遠心ポンプ

垂直多段ポンプでは、戻り通路が液体を次のインペラに導き、そこでより多くのエネルギーを受け取ります。

ステップ 4: 液体がシステムに流入する

液体は排出接続部を通って出て、接続された配管内を移動します。

実際の流量は、ポンプ曲線とシステム抵抗の間の相互作用によって異なります。バルブの位置、配管抵抗、ポンプ速度を変更すると、動作点が変化する可能性があります。したがって、遠心ポンプは、あらゆる動作条件で 1 つの固定流量を供給するわけではありません。

まず勤務条件を決めてから、配置を選択します。

必要流量と全揚程

必要な流量とその流量での総動的揚程を指定します。高低差、パイプの摩擦、機器の損失、システム境界間の必要な圧力差が含まれます。

完全に満たされた閉循環ループの場合、建物の高さは単純に循環ヘッドに追加されるわけではありません。ポンプは主に回路抵抗を克服し、システム充填圧力は個別に対処されます。

液体の性質

液温、密度、粘度、化学組成、固形分含有量を確認します。

これらの特性は、油圧性能、モーター出力、材料、シール、ベアリングの選択に影響します。きれいな水では良好な性能を発揮するポンプでも、研磨性の液体や粘性の液体の場合は同じ流量と揚程には適さない場合があります。

吸引条件

入口圧力または最低液体レベル、吸引ライン損失、および液体温度を確認してください。利用可能な正味正味吸引ヘッドは、適切なマージンを持ってポンプの要件を超える必要があります。

モーターが大きいと、不適切な吸引状態を修正できません。

メンテナンスアクセス

ポンプが最終的に必要とする作業のためのスペースを確保してください。保守中にモーター、シール、回転アセンブリ、またはカラム全体を持ち上げる必要があるかどうかを確認してください。

これは、狭い工場室に適合する垂直遠心ユニットを選択する場合に特に重要です。

インライン ポンプは循環ループに適している可能性がありますが、垂直多段ポンプは高圧給水に適している可能性があります。深い湿潤井戸から汲み上げた水には、垂直タービン配置が必要になる場合があります。プロセス収集ピットには、専用に設計された排水ポンプが必要な場合があります。

お見積りをご依頼いただく前に、必要な流量、全揚程、液内容、最低入口圧力または液面、電源、設置寸法などをご準備ください。その情報を使用して、サプライヤーはポンプの曲線と構造を実際の作業に照らして評価できます。