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INTECH GmbH
世界の産業の急速な技術開発に関連して、既存の生産と過程が活発に近代化され、新しい技術が開発されており、新しいアプローチを求める新製品が合成されています。連続工業生産における充填ユニットの操作の安定性、信頼性および簡便さに対する要求は、大幅に増大しています。新技術の応用と新製品の合成は、通常、より技術的に高度な処理を必要とし、高圧、高温、濃縮いわゆる有害で、爆発や火災危険な液体の使用に関連します。予期しない人的要因から可能な限り技術過程を保護するために、試薬の純度および設備の自動化に対する新たな要求が高まっています。この問題は、産業用投薬ポンプを中心とする、高精度の完全自動化およびコンピュータ制御の投薬システムの積極的な開発につながります。
様々なポンプ設計のなか、特別な制御システムを備えた容積ポンプたけが液体の必要量を正確に調整して供給できます。遠心または慣性力（遠心ポンプ、ボルテックス、スクリューポンプ等）の作用に基づいて動作するポンプでは、供給流の調整の正確性と安定性が不十分であり、流れを測定し流量信号の分析後に返信がより遅れて行われるため、機構を調整する信号
（調整弁、油圧カップリング、バリエータまたは周波数変換器）を受けてから、連続的な変更方法によって調整されます。 容積の動作原理に基づいたポンプでは、ポンプの各サイクルに固定の液体容積が移動し、 その容積はポンプの実効作動容積、すなわち、吸引過程の完了時の作業空間の容積と、排出過程の完了時の作業空間の残量との差によって決まります。これは、定量ポンプの動作サイクルの頻度と有効作業容積の量を制御することによって、投薬の高い精度を可能にします。容積ポンプでは、遠心ポンプまたは慣性動作原理に基づいたポンプと違い、充填される容積が技術的過程の外部要因に対する大きく依存しません。その要因は、例えば原料の変化、過程変更または外部温度および動作温度の変化によって周期的に生じる、圧送液体の粘度変化または吸入チャンバーにおける圧力の変化が含まれます。さらに、外部要因に関係なく、パラメータの安定性と正確な計算の可能性により、自動化システムに高い充填精度のポンプを組むことが可能になります。この要因によって容積作用ポンプが充填のために幅広く使用されるようになりました。
正確に液体を充填できる容積ポンプには、チューブポンプ、ダイアフラムポンプとプランジャー（ピストン）ポンプが含まれます。このタイプにはそれぞれ長所と短所があります。 蠕動式の計量ポンプは実際に1サイクルの作業体積が充填チャンバーに注入され、有効な作業容積に対応するため単一サイクルの作業容積を使用するのに最も効果的です。このポンプでは、充填される媒体で満たされたホースは特別な溝のようなストリームに敷かれ、ホースの開放面はモーターの回転子に固定されたローラによってクランプされ、ロールが吸引から注入チャンバーまでホースに沿って移動することにより液体を絞り出します。ローラは、連続的にホース全長に沿って移動し、最も近い2つのローラの間のホース中に固定される流体容積が有効な作業容積になります。基本的に、充填される流体の設計流量は、ホースの直径（有効作業容量）、ポンプ構造内のストリーム数、および有効容積注射サイクルの頻度を左右するローラの回転周速度によります。既に開発されたモデルの充填調整は、ローラの回転速度を変えることによって行われます。
蠕動ポンプの欠点は、工業過程における使用に大きく影響し、下記の通りです。
蠕動ポンプは、低レベルの自動化と低流量および低圧での実験室目的および小規模生産に適しています。少量の有毒性液体や腐食性液体をポンピングするためには、作業媒体が作動要素から密封され動作中に漏れの主な原因になるシールがないため、蠕動ポンプが不可欠です。蠕動ポンプの安全性と信頼性は、主にホースの材料と圧送液体と複数の変形に対する抵抗性に左右します。
ダイアフラム（膜）計量ポンプは蠕動ポンプよりも効果的ではありませんが、技術的で信頼性があります。ダイアフラムポンプでは、ポンプの作動媒体が膜を備えたチャンバー内に配置され、吸引および注入の逆止弁によって制限されます。最小作動容積は、吸引側の弁を遮断するときのチャンバーの容積に対応し、最大作動容積は、計量ポンプのダイアフラムがチャンバーから計量された液体を最大に出し、逆方向移動を開始するときに吐出側の逆止弁を遮断するときのチャンバーの容積に対応します。蠕動ポンプと違い、ダイアフラムポンプには有効作業容積は、ダイアフラムが作業空間の媒体を全て圧迫せず、またときに逆止弁が作動すると小さな流れが発生するため、実質的に小さいです。ダイアフラムポンプの設計は、ダイアフラム（膜）の面積、その動きの振幅および注入サイクルの頻度により決まります。既に開発されたモデルの計量の調整は、注入サイクルの頻度またはダイアフラムストロークの振幅を変更する
ことによって行われます。
工業用操作で使用される場合、ダイアフラムポンプの欠点は次のとおりです。
ダイアフラム計量ポンプを使用する利点は次のとおりです。
プランジャー（ピストン）計量ポンプは、多くの操作上の欠点がありますが、設計で高圧および高流量が可能であるため、工業生産で最も一般的です。ダイアフラム計量ポンプの場合と同様に、有効作動容積は吐出側の逆止弁を遮断する時に生じる最大値と、吸入側から弁を遮断する時の最小値との作業室容積の差によって決まりますが、この設計で容積を形成する作動体は膜の代わりにプランジャーになります。ピストン（プランジャー）の使用は作業空間が膜を使用することより効果的に使用されますが、この場合にも逆止弁を開閉する際に生じる寄生流れがあります。プランジャー計量ポンプの設計能力は、ピストンの直径およびストローク、ピストンの数（1本、2本、3本および5本のプランジャーポンプ）および動作サイクルの頻度によります。すでに開発されたモデルの計量は、プランジャーストロークサイクルの頻度またはプランジャーのストローク長さを変更することによって制御されます。
プランジャー（ピストン）計量ポンプの欠点は次のとおりです。
プランジャー（ピストン）計量ポンプの利点は次のとおりです。
現代の科学技術は、新しい種類の材料や技術が発明されると、新しい知識に照らして既存の設備や技術を改善することによって既存の産業に導入されます。ポンプ装置の分野においても同様の状況です。
有機化学およびポリマーの化学の発展は、いくつかの特定の特性を有する多くの新材料の創出につながりました。特に膜です。ポンプ装置に適用される膜技術は、ダイアフラムポンプと呼ばれる新しいタイプのポンプを作製することを可能にしました。
動作原理では、ダイアフラムポンプは容積型ポンプに属します。名前が示すように、このような油圧機械の主な構成要素は膜であり、その膜はポンプ設計の唯一の可動要素です。そのような装置を作る理由の1つは、高寿命を有しながら粘性媒体および研磨媒体をポンピングすることができるポンプが必要となり、同じ目的のために使用されるピストンポンプは、通常に圧送媒体側でかなりの磨耗を受けるためです。
膜は、3種類の駆動（空気圧/機械/油圧）によって作動させることができ、ディスプレーサとしても機能します。
ダイアフラムポンプは自吸機能を備えるため、空にされる容器またはその上に直接設置することがよくあります。このような装置は、固体断片を含有する物質だけでなく、高粘度の物質を扱うことができます。
このポンプは、主作業機関に障害を与えずに乾いた状態で機能することができ、保守が容易です。ダイアフラムポンプは、遠心ポンプが適用できない（媒体に損傷を与える危険性がある）媒体の移動において優れた機能を誇ります。
任意の容積型ポンプと同様に、ダイアフラムポンプは容積を強制的に変化し、圧送させる作動室を備えます。その容積は可動膜と固定体に囲まれます。作動室の入口および出口は、液体の流れを防止する逆止弁によって閉じられます。
ダイアフラムは本体と固定式に接続されており、シール面を完全になくし、漏れを防止するため、ポンプの高い気密性を保証します。作動室からの圧送媒体の漏れは、膜、本体またはそれらの間の結合が障害された場合にのみ起こり得ます。
膜は、振動運動に応じて、ポンプの他の可動部分と接続されたり（機械的駆動）、本体のみと固定的に接続されたり（空気圧または油圧駆動）することがあります。駆動のタイプにかかわらず、ダイアフラムは、動作容積を周期的に変化するために、動作室に向かって曲げ、次に反対方向に曲げ、振動運動を行います。
逆止弁の設計は非常に異なる場合があります。固定要素の特定の設計は、通常、ハウジングの材料、圧送される媒体の特性、およびポンプの効率の要件に基づいて選択されます。
計量器を備えたダイアフラムポンプがあります。この装置では、圧送がチャンバーの壁として同時に働く膜の強制的な移動によって行われます。このポンプでは、膜は、空気圧、電磁気および電気機械の3種類の駆動の影響下で変動することがあります。
最も広く使用されているポンプはソレノイド型です。その膜は、ソレノイドによって形成された電磁場内を移動するロッドで動かせます。
計量は、ロッドの運動の頻度と振幅が変化することにより行われます。この設計では、同じ動作時間の吐出と吸引が1回の動作サイクルで行われます。このポンプの駆動は容量が低いため、高性能（制限速度60 l/h）および圧力の必要がない場合、それが使用されます。（限界値は30バール）
このような装置では、計量器は一般的にプラスチック製、バルブはセラミックス製または特殊鋼製、計量ヘッドの本体はプレキシグラスまたはポリプロピレン製、ダイアフラムはフッ素樹脂製です。さらに信頼性と耐久性がある複合材製のダイアフラムも存在します。主要構成部品の材料は、ポンプがどの媒体を扱うかに応じて選択されます。
ソレノイド型のダイアフラムポンプは遠隔操作が可能です。操作信号は、パルスまたは電流（0.4〜20 mAの範囲）があります。
ダイアフラムポンプは簡単な構造を持ち、操作が容易です。
ダイアフラムは、エアバルブに入る圧縮空気の影響下でシャフト上を水平に移動します。ダイアフラムは、ポンプの流体チャンバーと空気チャンバーとの間のシールとしても機能します。作動流体は、膜が本体へ密着することによって、空気チャンバーで形成された真空の作用によって吸引管を介してポンプに入ります。次いで、バルブシステムによって、膜は圧送される液体を吐出管に向かって移動させます。ポンプのボールバルブシステムは、不純物を含む物質を通過させます。（最大サイズは30 mm）
上記のように、ダイアフラムポンプは容積型ポンプに属します。したがって、その動作サイクルは、いくつかの連続的に繰り返す段階、すなわち吸引および吐出を含みます。
吸引開始の瞬間は、作動室の入口弁が閉じられ、出口弁が開けられ、ダイアフラムが前方に曲げられ、それにより作動室の容積が最小限になります。ポンプ駆動のタイプにより、ダイアフラム空間からの作動媒体の排出またはロッドの逆方向の移動のためダイアフラムは移動し始め、作動室に対して反対側に突出し始めます。この場合、作動室の内部に真空が形成され、吸引管からの圧送される液体が吸収されます。同時に入口弁および出口弁は媒体が作動室の容積を満たし、吐出管からの逆電流を防止するように切り換えられます。
吐出段階は、吸引段階の直後に続きます。膜空間に作動流体または気体の注入、またはロッドを直接動かすことにより、膜が運動し、作動室に向かって膨らみ始め、その容積が減少します。このように圧力が増加すると、吸入された液体が排出管の方向に押し込まれ、入口弁および出口弁が再び切り替えられます。吐出段階の終わりに、膜は元の位置に戻り、吸引を再び行うことができます。
他のポンプ種類と同様に、ダイアフラムポンプは、様々な特性および指標に従って分類することができます。この油圧機械の作動原理は、金属および合金だけでなく、様々なプラスチックを構造材料として使用することができるため、材料によるポンプ分類が特に便利です。
駆動タイプ：
最も広く使用されているのは空気圧駆動のダイアフラムポンプです。作動室の容積を変化させることにより、膜、そしてポンプ動作は、膜の背後の空洞に交互に圧縮空気を送り込んで追い出すことによって行われます。空洞を充填する際、膜は作動室に向かって曲げられ、それによって吐出管の方向へ流体を変位させます。空洞を空にする際、膜は反対方向に曲げられ、作動室に真空が作成されることにより、圧送液体の次の部分の吸収と作業室の充填が行われます。液体の圧送は、上述のサイクルを繰り返すことによって行われます。油圧ポンプは同様に作動するが、気体の代わりに膜空洞に液体が供給されるという唯一の違いがあります。
機械的な駆動の場合、ダイアフラムに機械的に駆動されるロッドが取り付けられます。往復運動を行うロッドは、膜を動かし、その結果として作動室の容積の変化と、ポンプの操作が行われます。ダイアフラムポンプに電気駆動装置を装備することも可能です。この場合、膜の運動は電磁石を用いて行われます。
別に、ダイアフラムピストンポンプを区別する必要があります。このようなポンプ内の膜は、空気圧ポンプまたは油圧ポンプと同様に運動させ、膜の空洞内に作動媒体の供給と除去がピストンの往復運動によって行われます。このポンプ内の膜は、ピストンから圧送媒体へのエネルギーの伝達における中間体として作用し、その望ましくない接触を防止します。
配置方法の分類によって、以下のタイプのダイアフラムポンプが分類されます。
ダイアフラムポンプは、自吸能力、「ドライランニング」で作動する能力により、圧送液体のレベルより上で配置されることがあります。吸引高さは4〜6メートルに達することがあります。ポンプが水準の下で動作するときは、自吸も可能であり、ポンプは液面より下に配置されます。そして、空気圧駆動または油圧駆動を使用する可能性があるため、このタイプのポンプは媒体の中に配置された水中モードで動作することができます。シールを必要とする可動部品がないため、追加の気密を保証する必要はありません。
ハウジングの材質と流通部に応じて、ダイアフラムポンプは次のように分けられます。
アルミニウム製ポンプは、圧送される媒体がポンプの流通部分に付着しにくいため、中性媒体または粘性媒体を圧送するのに適します。スチール製のポンプの場合、通常、圧送媒体からの腐食に対する耐性がより大きく、食品を扱う際に必要とされる高い衛生状態を可能にするステンレス合金が使用されます。
プラスチック製ポンプは、ポリプロピレン、テフロン、フッ素樹脂、ポリエチレンなどの様々なポリマーから製造され、広く使用されています。この設計において非金属を使用する可能性は、プラスチック製ダイアフラムポンプに多くの利点をもたらします。一般的に、使用されるポリマーは、耐薬品性が非常に高く、ステンレス鋼のコストと比較して価格が低いため、一定の場合で高価な合金の代わりにプラスチックを利用できます。
ダイアフラムポンプの利点には、回転運動を行う部品がないこと、減速機がないこと、エンジンとオイルシールがないことなどの構造の単純さが含まれます。メカニカルシールがないことは食料品生産にとって重要です。この業界では、製品に潤滑剤の混入を防止することが特に重要です。上記のパラメータによってこの装置は耐摩耗性が向上し、漏れに対する安全性が保証されます。さらに、このポンプは軽量でサイズが小さく汎用性があります。（水、粘性物質、および最大10 mmの破片を含む物質で動作する）この装置は、整備が容易（機構の潤滑を必要としない）、保守が容易で節約的、安価（カム式およびスクリュー式ポンプに比べ、ダイアフラムポンプは約30〜40％安価）、環境に対して安全です。
ポンプは個々の部品の損傷および破壊を招く局所的な加熱点が発生しないため、ポンプの設計において摩擦部分がないことは「乾燥」作動の負担の影響を大幅に減少させます。気体媒体を汲み上げる能力は、事前注入のない時に高さが6メートル、事前注入の状態で9〜10メートルに達する自吸能力とつながります。
部品の締め付けられた配置のためにダイアフラムポンプが寸法を小さくし、摩擦する回転部品（ダイアフラムを除く）がないため、他のタイプと比較してポンプの設計が大幅に簡素化されます。この利点は、重い負荷および摩耗の対象となる唯一の部分が膜であるため、この種の油圧機械の修理および保守を容易にします。さらに、小型であり、かさばる駆動装置がないため、取り付け場所に縛られない可動ダイアフラムポンプが作製されます。例えば、ドラム式ポンプはタンクの上に直接取り付けられ、そこから内容物がポンプで取り出された後、容易に取り外すことができます。
ダイアフラムポンプは追加の潤滑を必要としないため、故障によりポンプが破損する重要な部品の数を大幅に減らすことができます。その主な理由は、摩擦の影響を受ける設計上の回転要素がないことです。
ダイアフラムポンプは、寸法が50mm以上に達する固体投入物の大きい割合（90％まで）の液体を圧送することができます。投入物の構造に深刻な影響を与えることなく圧送できます。圧送される媒体からの研磨作用が向上するとダイアフラムの摩耗が大きくなるため、寿命が大幅に減少し耐摩耗性材料の使用が重要です。
ポンプ設計にはシールを必要とする可動部分がなく、圧送媒体の漏れは本体が破壊された場合にのみ発生するため、作動中の液体損失はほとんどありません。しかし、膜の破損が起こった場合には、圧送される液体が膜外の空間に入る原因となる大きい漏れが可能であることに留意すべきです。
高い気密性、本体と膜の高い耐薬品性により、ポンプは効率的に有毒性、火災、爆発性の媒体を圧送できます。ポリプロピレンは、ステンレス鋼の価格に比べてかなり安価と同時に、耐薬品性に相応します。テフロン（PTFE）の耐薬品性がポリエチレンよりも高く、最も強い酸で使用されますが、その耐摩耗性はそこまで優れていません。ポリエチレンは、逆に非常に高い耐久性を有しながら、テフロンよりも耐薬品性が低いですが、ポリプロピレンと同じくらいです。
ダイアフラムはポンプの主な作動器で最も弱い部分です。弁を除いて膜はポンプ内の唯一の可動部分で、一定の周期的な変形を受け寿命が短いです。さらに、膜の損傷または破裂はポンプの破損につながるだけでなく、圧送される流体の大きい漏出を招くことがあります。したがって、ポンプの故障を避けるためにダイアフラムの状態を監視し、それをタイムリーに交換することが非常に重要です。
ポンプ作業室の入口および出口での逆止弁の安定した異常のない作動は、ポンプの操作にとって非常に重要です。したがって、弁は膜の次にポンプの第2の最も重要な要素であり、油圧機械が機能する能力を左右します。
ダイアフラムポンプの特徴は適切な適用分野を決めます。最大に重要なのは極めて高い耐薬品性とポンプのコンパクト性です。
ダイアフラムポンプは 密閉度が高いため、液体をポンピングする際に衛生的要件を十分に満たすことができます。この特徴は、物質の高純度を守ることが要求される医薬品において広く使用されています。また、食品産業では、粘性媒体（カラメル、ジャムなど）や固体介在物を含む媒体（ナッツや果物を含むペーストなど）を圧送する能力も重要です。
ダイアフラムポンプは特に化学的に腐食性物質を圧送する能力があるため、化学生産において非常に幅広く使用されます。このポンプを使って強酸、アルカリおよび様々な溶媒をポンプで送ることができます。それぞれの場合において、作動媒体によりポンプ本体に使用される材料が選定されます。
様々なペースト、グラウト、漆を送るためにポンプを使用すると、発生する問題を解決することができます。気密なダイアフラムポンプは爆発安全の要求を満たし、固体不純物の物質と高粘性物質と混合物を圧送する能力は可能な媒体の全種類をカバーします。
この場合、ポンプに対して最も重要な要件は、耐摩耗性です。これは、スラリー、釉薬、スラッジまたは鉱山の汚れた水をポンピングするために使用されます。
ダイアフラムポンプは、研磨作用の強い研磨ペーストのポンピングに使用されるほか、切削や研磨加工後の排水の排出にも使用されます。
ダイアフラムポンプは、その利点から、有毒性および高い粘度（化学製品、印刷、紙および塗装材料生産）の媒体が使用される多くの産業において広く使用されています。加えて、このようなポンプは、浄水システム（試薬の計量およびポンピング中）および給水、農業および飲料製造において積極的に使用されています。
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