ポンプの吸入力について

Question

塗料用のピストンポンプ、ダイアフラムポンプを使用しているのですが、吸入力は何で決まるのでしょうか？（シリンダーの大きさ？）吸入口に負圧計を取り付けて測ってみたら
シリンダーの大きさに関係なく同様の数値が出ました。
実際、吸入力としてはシリンダーの大・小とでは同じではないと思うのですが何か計算方法はありますか？（それか同じですか？）

また、必要吸込みヘッド（NPSHｒ）はポンプメーカーが提供するものとネットでみましたが、
実際の測定方法等ございますでしょうか？

教えてください。

Answer

>ピストンやダイアフラムの後退時と前進時の体積の比率とは、ピストンが下がりきった時はゼロ、上がりきった時が100とするならば、シリンダーの大きさということでしょうか？

理想的なら「ピストンが下がりきった時はゼロ、上がりきった時が100」なのですけど、実際には出入りの配管その他によって死容積となる空間が生じるので「ピストンが下がりきった時は10～20、上がりきった時が100」くらいになってしまいます。
その結果、圧縮比は5～10くらいになることが多いです。
出入りの配管を細く、シリンダーを太くすれば、圧縮比を上げることも可能ですが、流量が減ってしまうのでほとんど採用されることはないです。
基本的に、シリンダーが大きくなると、出入り配管なども同率で大きくなるので、圧縮比も5～10から外れることは稀です。
(連続運転の放熱対策で圧縮比3くらいに制限する設計もたまにありますが)

>また、クラッキング圧についてですが、これは、低い数値のチェックパブルの方が吸入力が上がるということでしょうか？

理屈上はそうなります。ただ、チェックバルブのクラッキング圧力は低くて1kPa、高くて10kPa程度なので、水頭にして0.1~1.mといったところです。
これは真空ポンプだと非常に重要なのですが、塗料用ポンプだとどの程度なのかはよくわかりません。

>シリンダーの体積とチェックバルブのクラッキング圧から吸入能力の計算が可能なのでしょうか？

理屈上は可能ですが、実機の圧縮比もクラッキング圧力も実測無しの計算で求めるのはかなり困難というかほぼ不可能です。(圧縮比はポンプ内の細かい凹凸まで含めた寸法まで測らねばならず、クラッキング圧力も移送流体の粘度などで大きく変わる)
結局は実機で測定か、メーカーのデータも使うしか実用的な手はないと思います。

Answer

大きく効く要素は以下があります。

その1 ポンプ圧縮機構部の圧縮比
吸入側逆流防止弁から吐出側逆流防止弁までの領域で、ビストンやダイヤフラムの後退時と前進時における体積の比率です。
吸入口と吐出口の圧力差を決める一番重要な要素です。

その2 逆流防止弁クラッキング圧力
ピストンポンプやダイアフラムポンプには吸入口と吐出口には必ず逆流防止弁(チェックバルブ)があります。
この弁は特定の方向に所定以上の圧力差があると開きます。この所定の圧力をクラッキング圧力と言います。
吐出の方はあまり影響がありませんが、吸入においては、仮に圧縮機構内を完全真空にできたとしても、吸入口の圧力が吸入側逆流防止弁のクラッキング圧力を下回れば、逆流防止弁が閉じてしまうので、それ以上圧力を下げることができません。
なので、ポンプの吸入力を決める重要な要素の1つです。

必要吸込みヘッド（NPSHｒ）は(大気圧ー吸い込み能力)ということなので、(有効吸い込み水頭-ポンプ吸入口絶対圧換算を水頭に換算したもの）と等しいと言えます。

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