外歯車ポンプ操作、特徴、利点

外歯車ポンプとは？

外歯車ポンプは、16世紀後半にさかのぼる回転容積式ポンプの一種である。歯車の単純な回転を利用して流体を移送することができるため、水車によって駆動されることが多かった。外歯車ポンプは、回転容積式ポンプの中で最もシンプルで一般的なタイプに進化しました。一般的に外歯車ポンプは、2つの歯車が別々のシャフトにあり、1つのシャフトがモーターに接続されています。駆動の種類、サイズ、構造材料は、業界や用途によって大きく異なります。外歯車ポンプは、流量20ml/minから50L/min以上、圧力500barまでのものがあります。

ダイアナープレシジョンポンプによる外歯車ポンプからのヘリカルギア

外歯車ポンプの仕組み

外歯車ポンプの動作は極めて単純である。固定されたキャビティ・チャンバー内で2つのギアが回転します。回転する歯車と空洞の間のクリアランスは最小限に保たれており、ポンプ内に流体を引き込むことができます。ギアが回転すると、ギアの歯と歯の間のスペースが小部屋として機能し、小容量の流体をキャビティの端の周りに移動させます。これらのチャンバーがポンプの出口側に到達すると、流体が入口側に戻るのをギアメッシュが防ぐため、流体が排出されます。このプロセスが各ギヤ歯で繰り返されるため、非常にスムーズな送液が実現します。

外歯歯車ポンプの歯車の噛み合いによる流体の流れ

ギアの種類

外歯歯車ポンプの歯車は一般に、スパー、ヘリカル、ヘリングボーンの3種類に分類される。

• 平歯車：平歯車は、歯車の軸に平行な歯を持ち、液体に潤滑性があり、ポンプが正逆方向に作動するような用途で最も一般的に使用されます。
• ヘリカル：ヘリカルギアポンプの歯は、シャフトに対してわずかに角度がついています（通常3～10度）。この螺旋により、回転中に噛み合う歯車の歯が徐々に噛み合うようになり、寿命が向上し、騒音が減少します。ヘリカルギアの優れた自吸特性は、スパーギアと同様です。
• ヘリングボーン：ヘリングボーンギアは、一般的に螺旋角が「V」字型になっており、軸力のバランスをとっています。これらの歯車は製造コストが高く、一般的にパワートランスミッションアッセンブリーや超高圧油圧ポンプに使用されます。

外歯歯車ポンプの歯車には、スパー、ヘリカル、ヘリングボーンがあります。

外歯車ポンプの利点

外歯車ポンプは高い油圧効率で作動し、非常にコンパクトです。正逆両方向に作動でき、自吸式なのでドライリフト能力が高い。

流量と圧力は速度に正比例し、パルスのないスムーズな流れを実現します。比較的高い温度範囲で幅広い粘度の流体を送液できます。

ギヤポンプの重要なサブカテゴリは、磁気結合ギヤポンプです。これらのポンプにはダイナミックシールがないため、外部漏れのリスクがなく長寿命です。

外歯車ポンプの限界

外歯歯車ポンプは、歯車を運ぶために内部ベアリングに依存しています。液体は相手面を潤滑するので、ポンプを長時間「ドライ」で運転するべきではありません。ポンプを非常に効率的にする狭い内部クリアランスは、硬い固形物が通過すると損傷する可能性があります。これらの狭いクリアランスはまた、ポンプが高い吸入真空を生成することを可能にし、監視されていない場合、内部表面へのキャビテーションの損傷をもたらす可能性があります。

ポンプの設計能力を注意深く考慮することは、運転を成功させるために非常に重要です。ポンプをゆっくり回転させすぎると、低摩擦を維持し寿命を延ばすのに必要な液体境界層が形成されなくなる可能性があります。熱膨張のために必要なクリアランスを提供しないと、高温で問題が発生する可能性があります。外付けギアポンプは、詰まりが発生した場合、下流の圧力を上昇させ続けるため、ポンプおよび/またはシステムの損傷を防ぐために、下流の圧力を監視することを強く推奨します。

ギアポンプはチキソトロピー性流体には使用しないことをお勧めします。DPPのエンジニアは、これらやその他の考慮事項についてガイダンスを提供することができます。

建築材料

以下のリストが示すように、ギヤポンプは多種多様な材料で構成することができます。構造材料と液体を正確に一致させることにより、優れた寿命と最適なコストを達成することができます。外歯車ポンプは鋳鉄製が一般的ですが、新しい材料では硫酸、次亜塩素酸ナトリウム、塩化第二鉄、水酸化ナトリウム、その他何百もの腐食性液体を扱うことができます。

• 外部（ヘッド、ケーシング、ブラケット） – 鉄、ダクタイル鋳鉄、鋼鉄、ステンレス鋼、高合金、複合材料、PPS、ETFE
• シャフト – スチール、ステンレススチール、高合金、アルミナセラミック、PEEK
• ギア – スチール、ステンレススチール、カーバイド、PTFE、PPS、PEEK
• ブッシュ/ベアリング – カーボン、ブロンズ、シリコンカーバイド、ニードルベアリング、PEEK、
• シャフトシール – パッキン、リップシール、コンポーネントメカニカルシール、磁気カップリング

高品質のギアポンプの特徴

長寿命

ギアポンプは比較的長い耐用年数で知られています。しかし、適切なアプリケーションは非常に重要です。そのため、ディーナープレシジョンポンプでは、カスタムポンプの設計をアプリケーションに最適に適合させるために、常にお客様に幅広い支援を提供しています。考慮すべき主な設計事項には、適切なベアリングサイズ、十分なベアリング/シャフト潤滑経路、高いギア品質、正しいギア材質の選択が含まれます。

アプリケーションの観点からは、流体の種類、清浄度、圧力、速度、温度を考慮することが重要です。ポンプの寿命はこれらすべての要因に比例します。そのため、当社の設計・エンジニアリングチームはお客様と密接に協力し、ポンプの設計と機能を最適化し、摩耗の最小化、耐用年数の延長、最適な性能の確保に努めています。

再現可能なパフォーマンス

DPPのギヤポンプは、ミクロン単位の公差で作られているため、ポンプごとに確実に再現性のある性能を保証します。これは、ポンプが狭い回転数範囲内で流量を供給することが求められる用途では特に重要です。また、ポンプを短時間に高圧まで循環させる「オン／オフ」用途、例えばオン／オフサイクルの高圧ディスペンスなどでも重要です。

漏れなし

ほとんどの外歯車ポンプは、漏れを防ぐためにシャフトシールを採用しています。シールは摩耗部品であるため、設計の寿命を制限する部分です。ダイナーのギアポンプのほとんどは、シールの代わりにマグネットカップリングを使用しており、より幅広い化学的適合性と長寿命を保証しています。