産業用真空ポンプの種類

産業用真空ポンプの種類

産業用真空ポンプは、密封された容器から気体や液体を排出して真空を作り出すように設計されています。この技術は 17 世紀から研究されてきましたが、最近になってさまざまな産業にまで拡大しました。家庭用電化製品から航空機機器まで、数え切れないほどの用途で掃除機が必要とされています。

真空ポンプはすべて真空を作り出すように設計されていますが、ポンプの種類が異なれば結果も異なります。ある環境またはアプリケーションでうまく機能するポンプが、別の設定では機能しない場合があります。特定の用途に適した真空ポンプの種類を知ることは、システムを適切に稼働させるために不可欠です。

真空ポンプの種類

すべての真空ポンプは同じ原理で動作します — 真空チャンバーから空気とガスの分子を取り除きます。すべてのポンプはこの目標を達成するように設計されていますが、その方法は異なります。

真空ポンプは、主に 2 つの分類に分けられます。

• 容積式ポンプ 一定量の空気に作用して真空を作り出し、少ない流れで高真空を生成する
• 非容積式ポンプ システムからの空気を加速して吸気口に真空を作り出しますが、高流量ではほとんど真空を生成しません。

多くの真空ポンプは容積式ポンプであり、機能によってさらに分類されます。最も一般的な産業用真空ポンプ システムのタイプは次のとおりです。

1.ロータリーベーンポンプ

ロータリー ベーン ポンプは、円筒形ケース内の回転ベーンを使用して動作する容積式ポンプです。これらのベーンが偏心して取り付けられたローターの周りをスライドして出入りすると、ポンプは空気を閉じ込めて入口ポートから出口ポートに移動させ、真空を生成します。合計で、ロータリー ベーン ポンプは通常 20 ～ 28 inHg を生成しますが、一部の 2 段設計では最大 29.5 inHg の真空を生成できます。

• メリット: ロータリーベーンポンプは効果的で、コンパクトで安価です。これらのポンプは他のタイプに比べて小さいですが、そのサイズに対して高い流量能力があり、同様の真空レベルのポンプよりもはるかに安価です。さらに、振動することなく非常にスムーズかつ静かに動作し、わずか 45 dBA の音しか発生しません。
• 短所: ロータリー ベーン ポンプは真空ポンプの中間に位置し、ピストン ポンプなどの他のタイプほど強力ではありません。
• アプリケーション: ロータリー ベーン真空ポンプは、そのコンパクトな性質と有効性から、さまざまな業界、特に環境、医療、商業業界で使用されています。これらは一般的に空調システムや曝気システムで使用されますが、食品加工、外科的吸引、さらには池の曝気用途にも見られる場合があります。

2.ロッキングピストンポンプ

ロッキング ピストン ポンプは、堅固に取り付けられたピストンと偏心コネクティング ロッドを使用する容積式ポンプです。クランクシャフトが回転すると、ピストンが前後に揺れ、シールとして機能するエラストマーカップで空気を押したり引いたりします。単一のポンプは 27.5 inHg までの真空を生成しますが、2 段階の設計では最大 29 inHg を生成できます。

• 利点: ダイヤフラムユニットに見られるリストピンがないため、ロッキングピストン真空ポンプは他の多くのオプションよりもはるかに軽量でコンパクトです。また、動作中も比較的静かで、50 dBA という低い騒音レベルで動作します。
• 短所: ロッキング ピストン ポンプは多くの気流を生成できません。最大のモデルでも流量は 10 cfm 未満です。
• アプリケーション: ロッキングピストンポンプは池の曝気システムで一般的に使用されていますが、動作が静かなため、医療、歯科、実験室などの騒音に敏感な環境に適しています。ロッキング ピストン ポンプは、飲料分配システム、自動車のサスペンション システム、紙計数機にも使用されています。

3.往復ピストンポンプ

往復ピストン ポンプには、回転するクランクシャフトに取り付けられた 1 つまたは複数のピストンがあります。クランクシャフトが回転すると、ピストンが往復運動し、交互のピストン動作によって空気が移動して真空が作成されます。これらの容積式ポンプは、27 ～ 29 inHg 以上の比較的高い真空を生成します。

• 利点: 往復ピストンポンプは、比較的高い真空を生成し、さまざまな動作条件でうまく機能します。寿命も長いです。
• 短所: 往復ピストンポンプシステムの主な欠点は、他の多くのシステムよりも重く、高価であることです。また、容量が限られており、通常、他のシステムよりも高い騒音レベルで動作します。
• アプリケーション: 往復ピストン ポンプは、過酷な条件での用途に最適であり、揮発性用途や石油化学、メントール、芳香族産業に最適です。

4.ダイヤフラム ポンプ

ダイヤフラムポンプでは、流体チャンバーはポンプ機構から密閉されています。代わりに、偏心コネクティングロッドがこのチャンバー内のダイヤフラムを曲げ、真空を生成します。ダイヤフラム ポンプは中程度の真空を提供し、1 段バージョンは最大 25.5 inHg に達し、2 段ユニットは 29 inHg に達します。

• 利点: ダイヤフラム ポンプは、圧縮比が低く、流量が少なく、直径が大きく、ストロークが短いです。これは、これらのタイプのポンプが非常に静かに作動することを意味します。また、非常に信頼性が高く、コスト効率も優れています。
• 短所: ダイアフラム ポンプは、他の容積式真空ポンプに比べて真空度がやや低くなります。
• アプリケーション: これらのタイプのポンプは、その信頼性と静かな動作により、医療業界で非常に人気があります。血圧計、さく乳器、滅菌器、吸引器、各種携帯機器などに多く使用されています。また、空気や水のサンプリング、浄水、一般的な実験装置にもよく見られます。

5.ドライクローポンプ

これらの容積式真空ポンプは、反対方向に動く 2 つの爪形のローターを使用します。これらのローターは互いに接触したり、ポンプ チャンバーに接触したりしないため、時間が経っても摩耗が少なくなります。

• メリット: ドライクロー真空ポンプは、低摩耗設計により長寿命です。また、潤滑剤を使用しないため、処理物の汚染がありません。また、市場で最も静かなポンプの 1 つです。
• 短所: ドライクローポンプは、産業用途向けに設計された重いシステムであるため、小規模用途には適していません。また、高地ではうまく機能しません。
• アプリケーション: ドライ クロー ポンプは産業環境向けに設計されており、生産ライン、空圧システム、中央真空供給システムで一般的に使用されています。

6.液封ポンプ

液封ポンプは、複数のブレードを備えた偏心的に取り付けられたインペラーを使用して動作します。インペラーが回転すると、ケース内の液体が移動し、液体リングが形成されます。この回転中の空気層の膨張により真空が発生し、これを使用して空気を急速に圧縮および排出します。

• 利点: 液体リングポンプは、圧縮プロセス中に発生する熱を吸収するのに効果的です。システム内の液体は、空気中の粉末や液体を捕捉する方法としても機能します。 These pumps are also known as some of the quietest in the industry, producing around 75 decibels.
• Disadvantages: Liquid ring pumps are larger in design and are best suited for large-scale industrial installations.
• Applications: These pumps are most often used in industrial applications, most often in applications that benefit from the air-purifying properties of the liquid-ring design. Some examples include the chemical, environmental, mining, petrochemical and textile industries.

7. Rotary Screw Pump

Rotary-screw vacuum pumps are positive displacement pumps. In this design, two helically-shaped rotors turn in opposite directions, trapping air and moving it through the chamber to create a vacuum. Though this design allows for high airflow, it achieves relatively low vacuums limited to about 15 inHg.

• Advantages: Unlike piston pumps, screw pumps work through a smooth, continuous motion, which means the pumps do not have the pulses often seen with piston-based designs.
• Disadvantages: Due to the size of the necessary parts, rotary screw pumps are cumbersome at smaller sizes. As a result, they are most often seen in larger installations. They also do not produce as much vacuum as piston-based designs and have lower inlet capacities. Additionally, screw pumps sometimes encounter issues with lubricant migrating into the pumping chamber over time, which can result in maintenance problems.
• Applications: These pumps are often found in large-scale industrial applications that handle clean gasses.

High vs. Low Vacuum Pumps

In addition to the various types of industrial vacuum pump systems, pumps are also split into categories by the amount of vacuum they can generate. Levels of vacuum are divided into four levels defined by the level of pressure within the vacuum chamber. These are represented below in torr units of pressure, though mmHg is also commonly used. For reference, one unit of torr is equal to 1/760 of atmospheric pressure.

The categories of vacuum are as follows:

• Low vacuum: Low vacuum is any pressure level above one torr. All vacuum pumps can achieve this level, and most mechanical vacuum pumps operate within this range. Also called a rough vacuum, the majority of industrial-level vacuum units are considered low volume vacuum pumps and generate this level of vacuum.
• Medium vacuum: A medium vacuum has a pressure level between one and 10 ^-3 トール。 Most pumps providing this range are mechanical. Process application vacuum units are typically made to produce this level of vacuum — this includes vacuums made for spraying or gas removal processes.
• High vacuum: High vacuum is indicated by pressures between 10 ^-3 and 10 ^-7 torr absolute — any lower than 10-7 torr is considered very high vacuum. High vacuum is only required in specialized industrial and lab applications and is often achieved through the use of non-mechanical vacuums. Very high vacuums are even more specialized, needed mostly in laboratory applications and space simulations.

How to Choose the Right Vacuum Pump

Choosing between the different types of vacuum pumps can be difficult with so many options available. The choice often comes down to a few factors, such as:

• Level of vacuum: The level of vacuum needed is one of the primary factors to consider. These categories tell the user how much vacuum the pump can generate.
• Usage: Larger units are typically designed and rated for continuous duty, while smaller units are made for intermittent duty. Smaller units applied in a continuous manner typically encounter functional limitations that decrease their vacuum generation capabilities.
• Rate of removal: Pumps are flow rated based on the volume of air they can handle. High flow rates mean that the pumps can remove air more quickly.
• Power requirement: Vacuum pumps typically require little power input, but not all pumps are made the same. Though the power requirement for a unit doesn’t necessarily affect functionality, it does affect your business’ power usage and efficiency.
• Time: If it is essential that a certain vacuum level is achieved within a specific time frame, a high volume vacuum pump will be the best option. If time is not important, a small pump will suffice.

Common Vacuum Pump Applications

Vacuum technology is everywhere in industry, with businesses relying on vacuums for a range of processes and production methods. Some common examples are:

• Automotive: Vacuums are required in the function of vehicles and in their production and maintenance. Cable pressure and automotive suspension systems are often maintained using vacuum systems, while auto detailing and tire inflation equipment use vacuum pumps to build pressure for their systems.
• Medical: Vacuum pumps are used in a wide range of applications throughout the medical industry. Various types of ventilation equipment and oxygen concentrators use pumps for respiratory therapy applications. Surgical teams also use vacuum pumps to power various types of equipment and sterilization systems. Even medical pumps themselves, including breast pumps, and suction units, use vacuum pumps.
• Dental: The dental industry commonly uses a range of vacuum pumps in various applications. Dental compressors and portable dental equipment often use vacuum pumps to build pressure in systems, while vacuum ovens are used to mold implants.
• Environmental: Air sampling and soil aeration equipment both use vacuum pumps to power their processes. Vacuum pumps are also an essential part of any air supply system or sewage aeration system.
• Food and beverage: Food processing and water purification systems often use vacuums as part of their processes. From aeration and mixing to packaging, vacuums are used throughout this industry.
• Agricultural: TheAgriculture industry often uses vacuum pumps in the development and application of agricultural sprays. Pest control equipment and crop sprayers are often powered by vacuum pumps. Milking equipment also uses vacuum pumps.
• Electronics: Many electronics require vacuums to function. The most common example is the electric lamp — light bulbs require a vacuum in order to function, so a vacuum pump is needed to take gas from the bulb. Semiconductor production also requires the use of vacuums.
• Arts and printing: Airbrushes, ink-jet printers, framing equipment and other staples of the printing arts are powered by vacuum pumps.

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