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【プラント設計の基礎】ポンプの超基礎:遠心式

2019年3月13日

役プラントエンジニアが教えるプラント設計の基礎知識。

学校では教えてくれないことを中心に、実務に直結する内容を書いていきます。今回は「遠心ポンプ」について語ります。

遠心式ポンプは容積式ポンプと比べて取り扱いが簡単なので、多くのところで使われています。

では遠心式ポンプの基本的な構造はどうなっているのでしょうか?

>>【プラント設計の基礎】ポンプの超基礎:容積式

>>【プラント設計の基礎】容積式ポンプと遠心式ポンプの違いと使い方を解説!

 

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遠心ポンプの原理

以前解説した容積式ポンプと同じように、遠心式ポンプにも回転部品があります。

しかし、その容積変化により液体を移送する容積ポンプとは異なり、遠心ポンプは液体を移動させるのに運動エネルギーを利用します

遠心ポンプの場合、運動エネルギーはポンプ内の回転部分によって発生し、ポンプ内に含まれる液体に伝達されます。

言い換えれば、液体は遠心力によってポンプを通って吐出口から供給されます。

この概念を説明するために、底に小さな穴があいているバケツのハンドルにロープを結び付けたものを想像してみてください。

これで、バケツを水で満たすとどうなるでしょうか?重力のおかげで水は穴から滴り落ちるだけです。

しかし、ロープを手に取り輪の中でできる限り速くバケツを回転させます。この急速な回転が遠心力を生み出し、その結果穴からかなり強力な水流が発生します。

バケツを速く回転させるほど、流れは強くなります。

遠心ポンプの構造

遠心ポンプに関しての構造は、水を円の周りに強制的に回転させて、ポンプからそれを排出することです。下記の図が遠心ポンプの基本的な構造です。


Wikipediaより引用

これは羽根車と呼ばれる回転部品で達成されます。

この図では、インペラは電気モーターなどの何らかの機械的エネルギー源によって駆動されるシャフトに取り付けられています。

水は回転する羽根車の中心(Suction Side)からポンプに入ります。次に、水は遠心力の作用で羽根車の表面を滑り、中心から端まで移動します。その力はそれをインペラからポンプハウジング内へ押し出します。

ハウジングが「渦巻き」と呼ばれる特別な形をしていることに気付くでしょう。この渦巻きは、渦巻き状のカタツムリの殻のように見えます。

渦巻きの形状は、インペラから出てくる水を、ポンプの側面の排出口に導くのに役立ちます。ポンプの羽根車が速く回転するほど、水が羽根車から取り上げる運動エネルギーが多くなります。

まとめ

遠心ポンプはいろいろな産業で使われている汎用性の高いポンプです。

別の記事ではもう少し詳しく各ポンプの違いや、運転方法などを解説したいと思っています。

ポンプの選定とトラブル対策-現場で起きた故障事例と対処法-

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