ロータリーローブポンプ設計により 6 倍の耐用年数が可能

Mar 22, 2023

堅牢なロータリーローブポンプ設計により、研磨性セラミックスリップを処理するポンプの耐用年数を 6 倍延長できます。

2013 年まで、ドイツのセラミックス メーカーは、グロッグとセラミック スリップの貯蔵タンクの充填と再循環に進歩したキャビティ ポンプを使用していました。 ただし、このポンプの摩耗部品は、粘性が高く研磨性の高い物質のため、3 か月ごとに交換する必要がありました。 サービス時間を最小限に抑え、より経済的な生産を可能にするために、ネチェユニットを Tornado T2 シリーズの特別なロータリー ローブ ポンプと交換することを提案しました。

T.Proc は摩耗を最小限に抑えながら長寿命を実現するように設計されているため、研磨性の高い化合物も問題なく搬送できます。 これは、動作原理と特別な材料の組み合わせによって可能になりました。このポンプは、金属ハウジング内の従来のエラストマーローブの代わりに、交換可能なゴムハウジングインサート内で回転する 2 つのスチールローブで構成されています。 スチールはプラスチックエラストマーよりも動的力による材料疲労の影響を受けにくいため、これにより可動コンポーネントの耐久性が向上します。 また、内部はデッドスペースのない設計となっており、滑りカスが付着しません。 摩耗が明らかに減少し、耐用年数がそれぞれ 1 年と 1.5 年と長いため、このセラミックメーカーは現在、全生産を Tornado T.Proc に切り替えています。

セラミックスの製造プロセスには、プレス、塑性成形、鋳造の基本的なタイプに分類できるさまざまな成形プロセスがあります。 たとえば、セラミックのスリップキャスティングの場合、水性の懸濁液が多孔質の型に注がれ、スリップから液体が排出されます。 これにより、固体層、いわゆるカレットが生成されます。 スリップとグロッグは最初は貯蔵タンクに保管されます。 粘性と研磨性の媒体のため、ドイツのセラミックスメーカーは、2013 年までセラミックスリップの充填と再循環に Netzsch の Nemo プログレッシブキャビティポンプを使用していました。「鉱物懸濁液に関して非常に良い経験があったため、私たちは当初、このモデルをセラミックスメーカーに推奨しました。石膏、モルタル、コンクリートプライマーなどです」と紙・化学部門チームリーダーのエゴン・グレイナー氏は説明する。

しかし、搬送されるグロッグスリップの摩耗性が高いため、摩耗部品 (ローターとステーター) は依然として 3 か月ごとに、シャフト シールは 6 ～ 8 か月ごとに交換する必要があることが判明しました。 これにより、サービス期間が非常に長くなり、それに応じてコストも高くなりました。 したがって、システムの効率を高めるために、Netzsch は、Nemo ポンプが設置された時点では同社の製品範囲には存在しなかった、別の動作原理にユニットを置き換えることを提案しました。 現在、メーカーは、堅牢性が高く耐用年数が長いように設計された T.Proc ロータリー ローブを使用しています。 ポンプの「フルサービスインプレイス」設計により、メンテナンス関連のダウンタイムも最小限に抑えられます。

「システムの中心には、逆方向に回転する 2 つの真っ直ぐなバイローブ ローターがあり、媒体を入口から排出側までスムーズかつ連続的に移動させます」とグレイナー氏は言います。 このタイプのポンプの特徴は、特殊な素材の組み合わせです。 他のポンプメーカーは通常、金属ハウジング内で回転し、高い動的負荷にさらされるエラストマーローブを使用していますが、このユニットはスチール製の回転ローブを使用しており、ポンプの内側はゴム製インサートで裏打ちされています。

これは、Tornado T2 ポンプでは革新的な材料の組み合わせによって防止されています。ローブは特に堅牢な硬化鋼で作られており、回転運動の影響を受けないため、耐用年数が明らかに長くなります。 さらに、金属は温度変化による変形が少ないため、製造時の公差を小さくすることができます。 これは、それに応じた摩耗の低減と効率の向上に反映されています。 アクリロニトリルブタジエンゴム (NBR) 製の保護ハウジングライナーは、別個の部品として簡単に取り外して、コスト効率よく交換できます。 金属ローブの面に加硫処理されたゴム製パッドにより、ハードとソフトの継続的な接触が確保され、コンポーネントが保護され、耐用年数が長くなります。 全体として、Netzsch は、こ​​れによって耐用年数が 6 倍長くなり、研磨媒体の大幅なコスト削減が達成されると述べています。

以前に使用されていたプログレッシブキャビティポンプと同様に、ポンプの動作は変位に基づいているため、媒体の粘度は無関係です。 ポンプは 1 mPas から 100 万 mPas までの物質を処理できます。 同時に、圧力変動とせん断力は除外されます。「このタイプのポンプは媒体に圧力を発生させず、既存の背圧、この場合は 4 バール、さらには 5 バールに抗して伝えるだけです」とグレイナー氏は説明します。 シンプルなベーン形状により、ボールの自由通路が大きくなり、詰まりを防ぎます。

さらに、この設計はポンプの効率にプラスの影響を与えます。 長いシーリングラインのおかげで、非常に低い逆流しか発生しません。 さらに、特別に設計された送出チャンバーの内部形状により脈動が非常に低いレベルに抑えられ、乱流のない穏やかで連続的な製品の流れが保証されます。 これにより、それぞれのスリップの望ましい特性を維持することができます。 同時に、大きなボール通路に関連した特殊なハウジング形状により、摩耗がさらに最小限に抑えられます。

回転ローブは、クイックリリース要素を使用してハウジングの外側に取り付けられています。 その結果、それらは完全に滑らかで、堆積物の表面がなく、また、互いに独立して便利に取り外しおよび再取り付けすることもできます。 特別な工具を使わずに、わずか数ステップで緩めたり締めたりすることができます。 フロントカバーに統合された位置決めおよび取り付けゲージにより、このプロセスでの正しい位置決めが容易になります。 シャフトシールも、その滑り面がローブの後側と面一にシールされるように設計されています。 これにより、研磨粒子の残留物が付着する可能性のあるデッドスペースが防止されます。 シールは事前に構成されており、組み立て中に回転ローブを備えたシャフト上で簡単にスライドします。 カートリッジ設計のおかげで、変化する要件に合わせて、異なるタイプのシールが同じ設置スペースに収まります。 「ポンプの滑りを防ぐため、シャフト シールは急冷を施した I シールとして特別に設計されています。炭化ケイ素の滑走面は、この摩耗性の高い媒体を使用した場合でも、非常に堅牢で耐久性があります」とグライナー氏は説明します。

このシリーズの革新的な駆動コンセプトは、長い耐用年数と長いメンテナンス間隔も特徴としています。 両側に歯のあるベルトドライブが、以前はロータリーローブポンプで一般的であったタイミングギアを置き換えます。 複雑な設計のため、誤動作や欠陥が発生しやすかった。 これとは対照的に、新しいドライブ技術は、損傷や障害が発生しても大きな損傷を受けることなく耐えることができます。 最悪の場合、ベルトが外れたり破れたりすることがあります。 このような状況が発生した場合は、2 本のネジを緩めるだけでベルトを取り外し、交換することができます。 また、エラストマーベルトと金属ギアの間にハードとソフトの接触が常に維持されるため、ベルトドライブのスムーズな動作と動作中の低振動によっても堅牢性が支えられています。 これにより、すべてのポンプコンポーネントが穏やかに動作します。 さらに、ドライブはオイルを使用せずに完全に動作するため、時間のかかるオイル交換や漏れのリスクはもう問題になりません。

両面ベルトはモーターからシャフトへの力の伝達に使用されるだけでなく、ローブの回転運動を同期させます。 この二重機能には、ドライブ設計全体が大幅に簡素化されるという大きな利点があり、設置スペースを節約しながら動作の信頼性が向上します。 ポンプ チャンバーの上部にフランジで取り付けられたモーターと組み合わせることで、市場で最もコンパクトなポンプの 1 つが実現します。 これにより、非常に狭いスペースでもポンプを収容することができます。 さらに、ベルトドライブ用の大量のスペアパーツの在庫が必要ないため、保管コストとダウンタイムを最小限に抑えることができます。