日本語
English
Français
Deutsch
Español
Italiano
Português
한국어
Русский
ホームページ
Apr 24, 2024
LEWA Ecoflow ポンプ用に最適化されたポンプヘッドにより体積効率が 2 倍に
M900 の幾何学的最適化により、ポンプ ヘッドのクリアランス容積が流体側で約 51 パーセント、油圧側で約 22 パーセント減少しました。 これは合計クリアランスに等しい
M900 の幾何学的最適化により、ポンプ ヘッドのクリアランス容積が流体側で約 51 パーセント、油圧側で約 22 パーセント減少しました。 これは、総クリアランス容積の 37 パーセントの節約に相当します。 プランジャ後死点のクリアランス容積を図中のオレンジ色（流体）と青色（油圧）で示します。 (画像出典: LEWA GmbH)
LEWA M900 は、純粋な PTFE 製の油圧作動ダイヤフラムとステンレス鋼製のダイヤフラム ホルダーを備えたポンプ ヘッドです。 汎用的に使用できるように設計されており、すべての LEWA Ecoflow ポンプおよび中流量用の LEWA プロセス ポンプで使用されます。 ポンプヘッドにはさまざまな利点があります。 圧送液や作動油が漏れない密閉性を備えているだけでなく、高い計量精度、ダイヤフラムスプリングによる最適な吸入能力、非常に長いダイヤフラム寿命が特徴です。
150 barを超える圧力では体積効率が低いプランジャー サイズ 5 ～ 12 mm 用の以前の M900 ダイアフラム ポンプ ヘッドは、プランジャー直径 5 および 6 mm の高吐出圧力で最小の LEWA サンドイッチ ダイアフラムを備えた LDB および LDC ドライブ ユニットの体積効率が比較的低かった。 「その理由は、ポンプヘッドのクリアランス容積です」と LEWA の RD エンジニア、モーリッツ ミルドナー氏は述べています。 「『クリアランス容積』とは、ポンプの動作中に各ポンプストロークで圧縮される容積です。これには、油圧および流体の作業スペースが含まれます。」 流体が非圧縮性であるという仮定は、低圧にのみ当てはまります。 この場合、水と作動油の体積減少は 100 bar ではわずか約 1% ですが、圧縮率の圧力依存性により、400 bar ではこの量の約 10 倍に増加することを考慮する必要があります。 「ポンプ内の圧力が上昇すると、吐出圧力に達するまで流体が圧縮されます」とミルドナー氏は説明しました。 「その結果、流体が圧縮されたときに生じる体積減少と同じだけ、押しのけ体積が減少します。」 理想的な理論的置換体積に対する置換体積の比率は、体積効率と呼ばれます。 ポンプの体積効率が低下すると、エネルギー効率や費用対効果も低下します。
このため、LEWA は以前の M900 ポンプ ヘッドの使用を 100 または 150 bar に制限しました。 代わりに、金属ダイヤフラムを備えた M200 ポンプ ヘッドが、低流量 (< 1 l/h) および吐出圧力 150 ～ 400 bar の用途に使用されました。 「しかし、これらのモデルには、最小吸入フランジ圧力の低下やダイヤフラム スプリングによるより堅牢な油圧機構など、M900 のいくつかの重要な利点がありません」とミルドナー氏は説明しました。
クリアランス容積を大幅に低減したポンプヘッドの調整 M900 テクノロジーの利点を高圧範囲でも活用できるようにするために、LEWA はそのような用途向けにポンプ ヘッドを再設計することにしました。 以前のポンプヘッドの設計は 12 mm プランジャーに基づいており、2 つの小さなプランジャー (直径 5 および 6 mm) と比較して、それぞれ 4 倍と 4.8 倍のストローク量、およびそれに対応してより大きなストローク量を考慮していました。コンポーネント内の搬送流体と油圧流体の流速を考慮して、大幅な調整を行う必要がありました。 「小さなプランジャー サイズに合わせて特別に最適化されたダイヤフラム本体とダイヤフラム ドライブを設計することにより、油圧系統の流路、ダイヤフラム スプリングの設置スペース、ダイヤフラム カロット、および圧力と吸入の流体ボアを削減することができました。側面です」とミルドナー氏は語った。 幾何学的最適化により、ポンプヘッドのクリアランス容積が流体側で約 51 パーセント、油圧側で約 22 パーセント減少しました。 これは、総クリアランス容積の 37 パーセントの節約に相当します。
改訂の範囲内では、カロットが最も大きな課題となった。 その最適化のために、まずレーザー測定技術を使用して実際のダイヤフラムの動きを研究しました。 この目的のために、LEWA は、通常は目に見えないダイアフラムを取り付けた状態で見ることができる特別なポンプ ヘッドを製造しました。 「ダイヤフラムの位置と前端の位置でのダイヤフラムホルダーは、カロテの深さに関係していました」とミルドナー氏は説明した。 「そのため、2 つのレーザーを使用して絞りの輪郭をスキャンしたのです。」 1 つのレーザーは可動測定装置の現在の高さを測定するために使用され、2 つ目のレーザーはサンドイッチ ダイアフラムのたわみに使用されました。 このようにして、プランジャー サイズ 5 mm と 6 mm、および異なるストローク周波数について中心面が完全に測定されました。 点群から生成された包絡線に基づいて、ダイヤフラム本体内の流体作動空間を実際のダイヤフラムの動きに合わせて幾何学的に調整することが可能でした。