容積式ポンプにおける微細研磨流体 2021年6月15日 微粒研磨液とは？ 研磨性流体とは、物理的相互作用によって表面を侵食することにより、流体システムの摩耗を増大させる流体のことである。侵食は、表面を横切る単純な流れから起こることもあれば、研磨粒子がポンプ内の内部部品の相互作用を妨害することによって起こることもある。 粒子の種類は、廃水用途で経験するような大きな汚染物質である場合もあれば、意図的に液体中に微細に統合された顔料である場合もある。これには、塗料顔料、インク顔料、浮遊炭素、金属顔料、チョコレート（牛乳、シロップなどに浮遊している場合）などが含まれる。この記事では、特に1mm以下の浮遊研磨粒子を扱う。 ギアチップ摩耗 摩耗の原因となる一般的な粒子 当然のことながら、固形粒子が硬ければ硬いほど、ポンプの摩耗に対する懸念は大きくなります。二酸化チタン（TiO2）（モース硬度6）のような硬い顔料は、硬化していない相互作用する金属部品を素早く摩耗させます。しかし、柔らかい顔料でもプラスチックギアやゴム製チェックバルブのような非金属部品を摩耗させる可能性があります。可能であれば、すべての可動部品はポンプで送られる微粒子よりも硬いものであるべきです。しかし、最も硬い材料を選択すると、必要ないコストがかかる場合があります。したがって、流体を理解し、それをポンプエンジニアに明確に伝えることが重要です。 粒子のサイズも最適なポンプの選択に影響します。アルミナ（Al2O3）のような超硬質材料を使用して設計されたポンプは、顔料のサイズがポンプ内のクリアランスよりも大きい場合、結合する可能性があります。プラスチックやゴムのような柔らかい部品を使用したポンプは、大きな粒子には耐性がありますが、摩耗の影響を受けやすくなります。 粘度の影響 液体の粘度は、液体と顔料の組み合わせの研磨性に影響します。粘度の高い液体ほど、より強固な流体膜を形成し、顔料をクッションにします。これは、流体動圧（ジャーナル）軸受のような構成で特に当てはまります。ギヤの歯の相互作用のように、コンポーネント間の意図的な接触が必要な場合には、粘度の影響は小さくなります。 動作条件 摩耗は速度の2乗に関係するという研究結果があります。このため、多くのポンプメーカーはポンプをオーバーサイズにして低速で運転することを勧めます。これは流体軸受や内部漏れにとっては理想的ではありません。しかし、摩耗は一般的に第一の懸念事項であり、その他の影響は克服できます。 ポンプタイプ 研磨性のある流体では、ポンプのタイプが非常に重要です。回転容積式ポンプは通常、部品と部品が接触します。これらのポンプを研磨液に使用するには、次のような硬い材料が必要です： セラミック（アルミナまたはジルコニア） 炭化物（タングステンカーバイド） 硬化鋼 ハードコーティング 各材料には、製造可能性、コスト、腐食性などのトレードオフがあります。ポンプの形式も使用可能な材料に影響します。例えば、外歯車ポンプでは、鋭い角が脆性破壊を起こすため、セラミックギアを使用することはできません。 ダイアフラムポンプのように流路にエラストマーを使用するポンプは、部品と部品が接触しないことが多い。しかし、柔らかいエラストマーは、高速でエッジの周りを流れる研磨材によって侵食される。さらに、一部のポンプではパルス性があるため、高価なパルスダンパーを使用しない連続的なインクジェットなどの用途には適していません。 シール 微細な研磨剤はスライディングシールに致命的なダメージを与えます。スライディングシールはその性質上、柔らかい素材が硬い素材と摺動します。小さな研磨粒子は摺動面の間に入りやすく、柔らかいシール材をすぐに摩耗させます。 一つの解決策は、磁気カップリングギアポンプに見られるような磁気カップリングを使用することである。これらは、粒子径が小さく、微粒子が非磁性である場合に限り、研磨性液体に対する優れた解決策となる。
