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INTECH GmbH
概要
ポンプ装置の開発は、特定の課題を解決できる様々なタイプのポンプの出現をもたらしました。そのような課題の1つは、液体を深い場所から、または届きにくい場所からポンプで送ることです。一般的にポンプ装置への液体の供給はパイプラインを介して行われるが、場合によっては圧送媒体の中にポンプを配置することがあり、パイプラインの吸引部を省略することができます。
圧送媒体とポンプ部品の相互配置により、陸上、半水中および水中とタイプが区別されます。
陸上の場合、ポンプ装置はくみ上げられる液体のレベルより上に配置され、取水は立て管によって行われます。このようなポンプは、追加のシールを必要とせず製造と設計が容易ですが、吸入管の使用が大幅に陸上ポンプの適用を制限する、多くの問題に関連しています。流体を大量に圧送するには遠心ポンプを使用することが推奨されますが、ポンプに損傷を与えるキャビテーション、いわゆる流体中の気泡の形成を防止するための対策を検討することが必要です。浅いところから圧送するときにキャビテーション摩耗は発生しませんが、液面からインペラまでの距離の増加に伴って、この問題は、ポンプ装置のコストの増加をもたらすポンプ別のタイプまたは追加の構成要素を使用する必要が生じるような、基本的な要因になってきます。さらに、多くの場合は、ポンプに移動性と迅速な現場変更能力が求められます。単純な陸上ポンプは、このような要求を常に満たすことはできません。
この分類では、陸上ポンプの反対は水中ポンプです。水中ポンプの作動要素およびモーターは、圧送される液体の中に直接配置できる密閉されたハウジング内に入っています。そのため、実際にポンプが充填管の下で作動し、吸込管の長さがゼロである状態が達成されます。したがって、水中ポンプの場合、キャビテーションを防止し、ドライ運転から保護するために追加の手段を取る必要があります。その結果、液体を圧送する深さは、ポンプが発生できる圧力によってのみ制限されます。そのため、水中ポンプは、陸上ポンプが適用できないか無効である場合に使用できます。
水中ポンプは使用分野によって分類されます。通常、各作業は、ポンプ装置の設計および能力に厳しい要件を課し、その結果、各グループのポンプは同様の特徴を多く有します。水中ポンプは以下の種類が区別されます。
井戸水中ポンプは一般に他の水中ポンプと比較して最も簡単です。大きな不純物のないきれいな水だけを取るように設計されているためです。そのため、井戸ポンプは底部に沈み込むことがなく、底部スラッジ塊の侵入を防ぐために「ぶら下げた」状態で動作します。水面が陸上より8メートル下にある場合に使用され、このような条件下では陸上ポンプがもはや使用できません。井戸ポンプが使用される水層の最大深さは約20mです。
排水ポンプは、井戸ポンプと違って、スラッジや砂などの固形物を含む汚染された液体を汲み上げることができます。そのため、過剰な固体含有物がポンプの内部に入るのを防止するために、特別なシュレッダーおよびグリッドをポンプに設置することがあります。
糞便ポンプは、排水ポンプよりも作業条件が難しくなるように設計され、十分に大きな固形物を含む粘性媒体を圧送できます。また、非常に汚染された液体で作業するためにシュレッダーを設置することもあります。
坑内ポンプは、名前が示すように、坑から水を汲み上げるように設計されています。すなわち、水がかなりの深さから汲み出されるときに適用されます。合理性のために、坑は小直径で深く掘削されます。この理由で、坑内ポンプは、円筒状の細長い形状を有し、目詰まりを防止するために、ポンプの外径が井戸の直径より1〜2cm下になるように井戸と合わされます。汲み上げられる液面は地面よりはるかに低いので、坑内ポンプが高圧を作る必要があるため、多段化されます。
坑内ポンプには2種類あります。ロッド型とロッドレス型です。ロッドレス型は、1つの密閉されたハウジング内にモーターとインペラを組み合わせた典型的な水中ポンプです。ロッド坑内ポンプの場合、モーターは坑の外側に配置され、機械的接続（ロッド）によってポンプに移動が伝達されます。ロッドポンプは、石油生産に最もよく使用され、ロッドに動きを伝える揺動機械のおかげで独特な外観をしています。
動作原則によって、水中ポンプが、遠心、スクリュー、振動（横隔膜）および渦流ポンプがあります。液体を圧送する原理は、ポンプが持つ課題によって設定された多くのパラメータによります。水中ポンプは、使用するポンプ機構を有するポンプの長所と短所を有します。したがって、振動ポンプは十分に信頼性がありますが、消費電力と圧力は比較的低くなっています。スクリュー式水中ポンプは、穏やかな圧送を必要とする粘性媒体を圧送するのに適しています。大流量で有意な圧力を形成する必要がある場合には、水中ポンプを遠心多段式にします。
すべての水中ポンプの特徴的な構造特徴は、操作要素とモーターが1つのハウジング内で組み合わされることです。ポンプは作動中に完全に沈むので、ハウジングは液体がモーターに入らないために密閉されます。電源は、陸上にあるネットワークに接続されたケーブルを介して供給されます。水中ポンプの吐出管は、フランジを介して、剛性パイプ、および水平井戸または変更する深さではない場合にフレキシブルホースの両方に接続することができます。
さらに、外部から、水中ポンプに支持ケーブルを取り付けることができ、所定の深さで作動位置に維持させます。ケーブルの使用は、ポンプ装置の重量が大きい場合に電力ケーブルの強度が不十分になるとき、使用されます。水中ポンプには、特別なコードでポンプに接続されたプラスチックの中空室であるフロートも装備されます。フロートはレベルインジケータとして機能し、水位が上昇するとポンプを駆動し、フロートが浮き上がってケーブルを引っ張ります。このように、超過量を汲み出すことによって水を所定のレベルに維持するように水中ポンプを設定することができます。
水中ポンプ内の液体の吸引部は、保護メッシュによってさらに保護することができるよう
に、ポンプの詰まりや損傷を招く過度の固体含有物が作動要素に侵入するのを防ぎます。
水中ポンプの内部構造はタイプによって異なります。例えば、遠心式水中ポンプの最も一般的な例を取り上げます。ベアリングによって支持された共通軸上に、電動機の回転子が配置され、羽根車が片持ち支持されます。軸は、圧送液体がモーターに入ることによる短絡を回避するために、羽根車とモーターの間の部分に密封されます。水中ポンプの動作原理は、同じタイプの従来のポンプの動作原理と同じです。
水中ポンプの利点は次の通りです。
最初の2つの項目は、他のポンプより水中ポンプの決定的な利点です。水中ポンプしか解決できない特殊な課題があります。不十分な自己吸引力とキャビテーションが発生するために陸上ポンプによる大きな深度からの液体の汲み上げは不可能であり、あるいは陸上ポンプの過度の複雑化および価格上昇の原因となります。この場合の水中ポンプは、液体を上昇させるために高吸引力を作るより高圧力を作る方がはるかに容易であるため、重要な利点となります。
また、水中ポンプがピット、井戸、地下室などの場所から液体を効率的に圧送できるものです。水中ポンプはその設計上、可動式で、最大深度はポンプの発生圧力と電源ケーブルの長さにのみ制限されます。高汚染媒体で動作する能力のため、水中ポンプは、大量のスラッジまたは他の沈殿が蓄積するタンクまたは容器の底層から液体を圧送することを可能にします。
ポンプケーシングが流体の中に配置するときの動作条件は、ポンプのいくつかの特性を改善する多くの追加の利点を活かします。ポンプによって生成される振動、したがって生じる騒音は、液体によって部分的に吸収され、その結果、ポンプの全体的な騒音が低下されます。ポンプが深くて多い水中に配置されるほど、操作中に媒体によって騒音が多く吸収されるという単純な規則性があります。流体中で作業することのもう1つの利点はポンプの追加冷却です。それは、水中と空気中の熱伝達率の違いより原因となります。
しかしながら、特異な問題を解決するためにポンプ装置を改善することは、不可逆的に多くの欠点をもたらします。この欠点の一部は、新しい技術や材料を使用することでなくすことができ、他の部分の悪影響を許容レベルまで低減することができます。
水中ポンプは、家庭用給水と鉱業の両方を含むかなり広い領域をカバーしています。井戸水中ポンプは、井戸の深さから取水することにより、水道のない場所で水の供給に使用されます。浅いところに帯水層がないが、坑から水を取り出すことができる場合、より複雑な坑内ポンプが使用されます。複雑さは、かなりの深さ（100m以上）から取水することから発生します。
鉱業では、井戸と坑内のポンプも使用されます。そらは井戸や鉱山から地下水を圧送するために使用されます。さらに、坑内ポンプを使用して、希土類金属を浸出によって抽出することができ、貴金属成分は特殊溶液によって溶解状態に移され、その後ポンプで排出され、標的金属が抽出されます。
様々な種類の固形介在物の濃度が高い下層から液体を圧送することができる排水ポンプおよび糞便ポンプも、広範囲の問題を解決するために使用されます。日常生活では、プールや浸水セラーから水を汲み上げ、シュレッダー付きのポンプを使用することで、排水や貯水池から水を取り出すことができます。排水ポンプは、自然災害や事故の際に排水が必要な浸水した施設で同様の作業に使用されます。
衛生設備や下水道の分野では、糞便ポンプも広く使用されています。それは、別荘の下水システムと消費量が相当に高い下水ポンプ場の両方でうまく使用されています。この場合の排水ポンプと糞便ポンプの利点は、かなりの汚染水を汲み上げる能力です。
半水中ポンプとは、様々な設計の多くのタイプのポンプ装置をカバーする非常に広い概念です。空間の位置によって、半水中ポンプも（遠心ポンプの場合には）羽根車軸の垂直位置のために垂直です。動作原理によれば、容積式と動的式の両方があり、遠心羽根車、スクリューなどの様々な作動体を使用することに関連します。
液体を汲み上げる、または容器を空にする作業は、食品産業から石油生産に至るまで多岐にわたるため、適用分野別の半水中ポンプの分類が特に幅広いです。半水中ポンプは、同じ動作原理を使用するため、従来の陸上ポンプの適用範囲と同様に広いです。そのため、油半水中ポンプ、排水、化学薬品などのポンプがあります。
半水中ポンプでは、すべてのタイプに共通のいくつかの要素を区別することができます。その要素には、電気モーター、作動体および垂直の円筒ケース（直立管）が含まれます。モーターおよび作動体は、液体に部分的に浸漬された円筒状本体の反対側の端部に配置されます。この位置では、作動体は圧送される液体の中にあり、モーターはその水面の上にあります。本体の内部には、電動モーターから作業体に回転運動を伝達するシャフトがあります。作業シャフトは、可撓性カップリングによってモーターの出力シャフトに接続されます。
作動要素には、遠心または渦輪、偏心スクリューまたはピストンを使用することがあります。従って、半水中ポンプの動作原理は容積式も動的式もあります。このような多様性により、この種のポンプは、汚染と流量の程度が異なる広い範囲の液体で動作することが可能です。半水中ポンプの能力は、使用される作動体の種類によって決まります。
半水中ポンプの固定は、通常、液体が圧送されるタンクのカバーにボルトで取り付けられた固定板によって行われます。固定板はポンプ本体にしっかりと接続されています。バレル式のような小型の半水中ポンプの場合、固定板は全く使用されないことがあります。
水中型と陸上型の中間的なタイプであるため、半水中ポンプは両方のタイプの利点を組み合わせますが、ほとんどの場合、元の2種類のポンプが設計される特定の作業を実行することはできません。 同時に、このような中間位置は、半水中ポンプが他のいくつかの作業にさらに効果的に対処することを可能にします。
陸上ポンプに比べて、以下の利点があります。
半水中ポンプを使用する場合、液体を容器の底から引き出すために長い吸引管を取り付ける必要はありません。これは、キャビテーションの問題と大きな自己吸引力の生成問題をすぐに解決します。さらに、遠心インペラを備えた半水中ポンプの場合、作業要素が液体の中にあり充填の下で動作するので、作業室の一次充填のための追加の真空ポンプをなくしても可能です。 半水中ポンプは、垂直設計で、はるかに伸長した作業部材を持つ通常の陸上ポンプと考えることができます。この位置では、ポンプの大部分は液体の中に配置され、陸上には、かなり少ない空間をとる垂直方向に配置される電動モーターのみが出ます。場合によっては、スペースが節約され、設置が簡単になります。
この利点の難点は、陸上ポンプと比較して幾分大きなメタル消費と半水中ポンプの構築の複雑さです。
水中ポンプに比べて、以下の利点があります。
ポンプの最も弱い部分（電気モーター）は液体レベルより上に位置するため、ポンプの完全な密閉、またはハウジング内の部品の緊密な配置のいずれかの必要性がなくなります。これは、製造の複雑さとポンプの価格の低減に大きな影響を与えます。モーターの位置は、ポンプ全体を取り外す必要がないため、修理とメンテナンスも簡素化させます。しかし、作動体を修理する際には、それは行われなければなりません。
半水中ポンプの設計と特徴は、効率的な適用を決めます。ほとんどの場合、樽や水槽だけでなく、一定の深さのタンクや貯水池から液体を汲み上げるのに使用されます。比較的浅い深さで作業する場合、設計およびメンテナンスを複雑にしなくても、水中ポンプの利点を活かすことができます。
大型タンクおよび貯水池からの液体の汲み上げは、固定プレートによって固定された半水中ポンプによって行われ、小型タンクからの液体の排出のために、より簡単な固定が必要ない、コンパクトなドラムポンプが使用されます。
半水中ポンプは、実質的にすべての産業において液体または粘性物質の貯蔵または移送のために容器を空にする必要があるため、どこでも使用されています。例としては、石油、化学、薬理学、食品産業、給水および排水、ならびに有害物質および汚染物質の洗浄および中和が挙げられます。このタイプのポンプは、液体および粘性物質の移送にも使用されます。たとえば、樽や鉄道のタンク車を空にするためです。
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