磁気駆動ポンプとは

磁気駆動ポンプは、磁気カップリングを使用してモーターからインペラに動力を伝達し、機械的なシールを必要としないタイプのポンプです。

この記事では、さまざまな業界における磁気駆動ポンプの動作原理、利点、および用途について説明します。

これらのポンプの独自の機能を理解することで、読者は特定のニーズに合ったポンプ ソリューションを選択する際に、十分な情報に基づいた決定を下すことができます。

磁気駆動ポンプとは

磁気駆動ポンプは、マグドライブポンプまたはシールレスポンプとも呼ばれ、 磁気カップリング 直接の機械的接触なしにモーターからインペラにトルクを伝達します。この革新的な設計により、従来のシャフトシールが不要になり、強力な酸、有毒化学物質、超高純度液体など、さまざまな液体を取り扱うための漏れのないソリューションが提供されます。

磁気駆動ポンプの仕組み

磁気駆動ポンプの動作原理は、磁場の力を利用してモーターからインペラにトルクを伝達することです。ポンプは、モーター シャフトに接続された外側の駆動磁石アセンブリと、インペラに結合された内側の磁石アセンブリの 2 つの主要なアセンブリで構成されています。

モーターが回転すると、外側の駆動磁石が回転磁界を生成し、それが内側の磁石アセンブリと相互作用してインペラを回転させます。封じ込めシェルは、通常、ステンレス鋼またはその他の耐腐食性材料で作られ、ポンプで送られる流体と外部環境の間に密閉されたバリアを形成します。

インペラが回転すると遠心力が発生し、流体がポンプの入口から出口へと押し出されます。メカニカルシールがないため、漏れのリスクがなく、磁気駆動ポンプは、低粘度の液体、浮遊物質を含む液体、結晶化または重合する傾向がある液体など、シールが難しい流体を含む幅広い流体の取り扱いに適しています。

磁気駆動ポンプのコンポーネント

磁気駆動ポンプは、シールレスで漏れのない動作を可能にするいくつかの主要コンポーネントで構成されています。主なコンポーネントは次のとおりです。

• 外側磁石アセンブリ (駆動磁石): これはモーター シャフトに接続され、モーター シャフトとともに回転する磁石アセンブリです。内側磁石アセンブリとインペラを駆動する磁場を生成します。
• 内側磁石アセンブリ: 駆動磁石とも呼ばれるこのアセンブリは、格納シェルの内側にあり、インペラに結合されています。外側磁石アセンブリによって生成された磁場によって駆動されます。
• 封じ込めシェル/リア ケーシング: 封じ込めシェルは、ポンプで汲み上げた流体を大気および外側の磁石アセンブリから分離する固定コンポーネントです。通常はステンレス鋼などの耐腐食性材料、またはポリフッ化ビニリデン (PVDF) などの高性能ポリマーで作られています。
• インペラ: インペラは、ポンプ内で流体を移動させる役割を担う回転部品です。磁気駆動ポンプでは、インペラは内部の磁石アセンブリに直接結合されており、外部の磁石アセンブリによって生成される磁場によって駆動されます。

磁気駆動ポンプのその他の重要なコンポーネントは次のとおりです。

• ベアリング: 内部の磁石アセンブリとインペラを支え、スムーズに回転できるようにします。一般的なベアリングの材料には、カーボン、セラミック、シリコンカーバイドなどがあります。
• モーター アダプター: このコンポーネントは、モーターを外部の磁石アセンブリに接続し、モーター シャフトと駆動磁石間の適切な位置合わせを保証します。

磁気駆動ポンプの利点

• 漏れのないシールレス設計: 漏れのリスクを排除し、危険な液体や高価な液体の安全性を高めます。
• 扱いにくい液体の取り扱い: 強力な酸、腐食性化学物質、超高純度の液体に優れています。
• MTBFの延長: 摩耗の減少により信頼性が向上し、運用コストが削減されます。
• 密封が難しい液体の取り扱い: 結晶化や重合を起こしやすい液体に効果的です。
• 生産性の向上: 堅牢な構造と信頼性の高いパフォーマンスにより、ダウンタイムを最小限に抑えます。
• ドライラン保護: 安全装置により、ドライラン状態での損傷を防止します。
• 耐腐食性: 腐食性液体の取り扱いに適した材料で作られています。
• コンパクトなデザイン: インストールを簡素化し、システム全体のフットプリントを削減します。

磁気駆動ポンプの欠点

• 初期コストが高い: 従来の機械密封ポンプよりも初期費用が高くなります。
• 流量と圧力の制限: 磁気カップリングトルクの制限により、大きいサイズでは制限されます。
• 空運転と過熱のリスク: 冷却用の液体が十分にない状態で動作させると、コンポーネントが損傷する可能性があります。
• デカップリングの可能性: 急激な負荷増加や推奨範囲外での動作により、磁気カップリングが分離する場合があります。
• 固形物処理能力が限られている: きれいな液体に最適ですが、固形分が多い液体や研磨粒子には適さない場合があります。
• 振動に関する懸念: これは、特に高速走行時やガスが混入している場合には問題となる可能性があります。
• ベアリングの摩耗: ポンプで送り出される流体の潤滑性が悪い場合や研磨剤が含まれている場合は、摩耗が加速する可能性があります。
• 効率の低下: 格納容器シェル内の渦電流損失によるもの。
• 減磁リスク: 高温や化学腐食により、時間の経過とともに磁石が弱まる可能性があります。

磁気駆動ポンプの用途

• 化学処理と輸送
• 医薬品製造
• 食品および飲料加工
• パルプ・製紙業界
• 石油化学および精製
• 半導体製造
• 水処理と浄化

磁気駆動ポンプで処理される一般的な液体

• 酸、腐食剤、溶剤
• 熱伝達流体
• 超高純度液体
• ポリマーと樹脂

磁気駆動ポンプの種類

遠心分離

遠心磁気駆動ポンプは最も一般的なタイプの磁気駆動ポンプで、幅広い流量と圧力機能を提供します。回転インペラを使用して遠心力を発生させ、ポンプを通して流体を移動させます。遠心磁気駆動ポンプは、化学薬品の移送、飲料加工、超高純度液体の取り扱いなど、さまざまな産業用途でクリーンで非研磨性の液体を取り扱うのに最適です。

ポジティブ・ディスプレイスメント

容積式磁気駆動ポンプは、高粘度の流体を扱い、圧力の変化に関係なく一定の流量を提供するように設計されています。これらのポンプは、ギアや羽根などの回転機構を使用して、回転ごとに一定量の流体を捕捉して移動させます。容積式磁気駆動ポンプは、ポリマー、樹脂、一部の食品加工アプリケーションなど、高粘度の液体を扱うアプリケーションでよく使用されます。

再生タービンポンプ

再生タービン磁気駆動ポンプは、周辺ポンプまたはサイドチャネルポンプとも呼ばれ、遠心ポンプと容積式ポンプの両方の機能を組み合わせた遠心ポンプの一種です。高速で回転する一連の小さなセルを備えたインペラを使用して、再生タービン動作を生み出します。この設計により、高圧と低流量が可能になり、ボイラー給水、逆浸透、高圧洗浄などの用途に適しています。

磁気駆動ポンプの選択

流量と圧力の要件

磁気駆動ポンプにはさまざまなサイズと構成があり、それぞれが特定の流量と圧力範囲に対応するように設計されています。プロセスに必要な最大流量と圧力を決定し、それらの要件を十分に満たすポンプを選択してください。

流体特性（粘度、比重、温度）

流体の粘度、比重、温度を考慮してください。これらの特性はポンプの性能に大きく影響する可能性があります。磁気駆動ポンプは、水などの薄い液体から油やポリマーなどの高粘度の液体まで、幅広い粘度の液体を扱うのに適しています。ただし、粘度が非常に高い場合は、遠心ポンプではなく容積式ポンプが必要になる場合があります。同様に、流体の温度が高いと、ポンプの構造に使用される材料に影響する可能性があるため、特定の温度範囲に適したコンポーネントを備えたポンプを選択してください。

固形物の取り扱いと侵食/摩耗

アプリケーションに浮遊物質や研磨粒子を含む液体のポンプ処理が含まれる場合、これらの物質を処理するポンプの能力を考慮することが重要です。磁気駆動ポンプは、通常、直接駆動ポンプや外部ギアポンプなどの他のポンプタイプと比較して、固体処理能力が限られています。研磨粒子は、ポンプ部品、特にインペラとブッシングの摩耗を加速させる可能性があります。このような場合は、ポンプの耐用年数を延ばし、メンテナンスの必要性を最小限に抑えるために、セラミックベアリングや硬化ステンレス鋼などの耐摩耗性材料を使用したポンプを選択することを検討してください。

化学的適合性と耐腐食性

強力な酸、腐食剤、溶剤を扱う磁気駆動ポンプを選択する場合、化学的適合性は重要な要素です。ハウジング、インペラ、ブッシングなどのポンプの材質が、ポンプで送る流体と適合していることを確認してください。多くの磁気駆動ポンプは、ステンレス鋼、ハステロイ、PVDF (ポリフッ化ビニリデン) など、優れた耐腐食性を提供するさまざまな材質オプションで利用できます。

NPSHと吸引条件

正味正吸引ヘッド (NPSH) と吸引条件は、磁気駆動ポンプを選択する際に重要な考慮事項です。NPSH とは、ポンプの損傷や性能低下の原因となるキャビテーションを防ぐためにポンプ入口に必要な最小圧力のことです。流体の温度、粘度、吸引ラインの損失などの要因を考慮して、システムがポンプに十分な NPSH を提供できることを確認してください。

パワー/トルクの制限と磁石分離のリスク

磁気駆動ポンプは、駆動磁石とインペラ磁石間の磁気カップリングを利用して動力を伝達します。この磁気カップリングには固有の電力とトルクの制限があり、過負荷状態では分離につながる可能性があります。磁気駆動ポンプを選択するときは、アプリケーションの最大トルク要件を考慮し、分離を防ぐために十分な安全マージンを持つポンプを選択してください。一部のポンプは、希土類合金磁石を使用したものなど、高度な磁気カップリング設計を特徴としており、トルク伝達能力を高め、分離のリスクを軽減できます。

よくある質問

磁気駆動とキャンドモーター

磁気駆動ポンプは磁力を利用してインペラを回転させます。キャンド モーター ポンプでは、モーターとポンプが 1 つの密閉されたチャンバー内に配置されています。

磁気駆動ポンプは漏れがなく、シールも不要です。キャンドモーターポンプはコンパクトで効率的です。

磁気駆動とメカニカルシール

磁気駆動ポンプは、磁力を利用して直接接触することなくインペラを回転させます。メカニカルシールポンプは、回転軸の周りの漏れを防ぐためにメカニカルシールを使用します。

磁気駆動ポンプは漏れがなく、シールも不要です。メカニカルシールポンプの方が一般的で、安価です。

磁気駆動とダイレクト駆動

磁気駆動ポンプは、磁力を利用して直接接触することなくインペラを回転させます。ダイレクト駆動ポンプでは、インペラがモーター シャフトに直接取り付けられています。

磁気駆動ポンプは漏れがなく、シールも不要です。ダイレクト ドライブ ポンプはコンパクトで効率的です。磁気駆動ポンプは高温および高圧の用途に適しています。ダイレクト ドライブ ポンプは安価です。

結論は

磁気駆動ポンプは、従来の機械密封ポンプに比べて多くの利点があります。シールレス設計により、漏れがなくなり、メンテナンスが軽減され、安全性が向上します。これらのポンプは、危険、腐食性、または高純度の流体の取り扱いに最適です。

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