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サイドチャンネルポンプによる液体の汲み上げ

地球は大気の包絡線に囲まれていますが、これは気象に関連した圧力変動の影響を受け、海面での平均圧力は1バール（10N/cm2）です。地表のすべての物体、したがってすべての液体はこの大気圧にさらされています。

この大気圧が技術的な装置によって減圧されると、結果として生じる圧力差によって、液体の柱をある高さまで上昇させることができる。この高さはm Fl.S（液柱のメートル）で与えられます。水を1000kg/m3の密度で汲み上げた媒体との関係では、100%の真空度では（もちろん技術的には不可能ですが）水柱の高さは理論的には10mになることを意味します。

良好な自吸式サイドチャネルポンプは、機械的損失と漏れにより、約7～8mの吸引高さを達成します。

ポンプの動作原理

ポンプは2つの上位機種に分けられます。

• 非自吸式容積式ポンプ（例：渦巻きポンプ
• 自吸式油圧ポンプ（ピストンポンプ例

ポジティブ・ディスプレイスメント・ポンプ

このタイプのポンプは、電動機で駆動される回転インペラを含むケーシングで構成されています。しかし、ポンプを作動させる前に、羽根車のあるケーシングには、ポンプを作動させる媒体が充填されていなければならない。これは、ポンプを、ポンプされる媒体の液面よりも幾何学的に低い位置に設置することによって行うことができる。そうすれば、ポンプが運転される前に、液体が自動的にポンプのケーシングに充填されることになります。

他の基準により、ポンプを液面よりも高い位置に設置しなければならない場合は、起動前にポンプ吸込側に送液する媒体を一度だけ充填する必要があります。

ポンプが運転されているとき、液体媒体は、発生した遠心力によってポンプケーシングの壁に押し付けられ、ポンプの圧力出口を通って逃げます。

自吸式油圧ポンプ

自吸式ポンプは、運転中に追加の手段なしに吸引ラインをある程度まで排気することができ、液体媒体の供給を開始することができます。自吸式油圧ポンプは、例えばピストンポンプである。しかし、ここでもピストンとシリンダ壁の間に避けられない空気の隙間があるため、吸引力は制限されています。特に、ピストンポンプの運転時間が長くない場合には、まず、ポンプの吸込側に送液する媒体を充填することが好ましい。その後、液体はピストンとシリンダー壁の間のシールのような役割を果たします。これでかなり吸引力がアップします。

サイドチャネルポンプの特徴

ブレードを備えたインペラは、ケーシング内にあるサイドチャネルの隙間や開口部からポンプされる媒体を導きます。羽根車が回転すると、液体は羽根車の羽根と側溝を１回転あたり数回通過します。インペラに液体が入っている場合、必然的に周速も想定しなければなりません。液体がサイドチャネルに向けられると、その速度はかなり遅くなります。このように、インペラと側溝の速度が一定に変化すると、インペラと側溝の両方の圧力も変化します。

物理的背景

流れている媒体では、その総エネルギーは、速度エネルギー（運動エネルギー）、圧力エネルギー、位置または高さエネルギーで構成されています。これらの3つの部分エネルギーの和は、流れる媒体のあらゆる点で一定である。数学的には、この自然の法則は、エネルギーの方程式に要約されています：

W12/2 + g * h1 + P1/ρ = W22/2 + g * h2 + P2/ρ = 定数。

このエネルギー方程式（ベルヌーイの方程式とも呼ばれる）では

• 比速度エネルギー = W2/2 (単位：Nm/kg)
• 比高エネルギー = g * h (Nm/kg)
• 比圧エネルギー＝Ｐ／ρ（単位：Nm／kg

このエネルギーの考察とサイドチャネルポンプの知見からの結論

流れる媒体の速度が増加すると、全エネルギーの恒常性があるため、圧力も同時に低下する。
羽根車が回転しているときは、流れている媒体は羽根車の円周速度を想定しなければならないため、羽根車の中では流速が高くなっています。一方、サイドチャネルでは、速度が急激に低下する。これは、流速が高いため、インペラ内を流れる媒体の圧力が側溝よりも低くなることを意味している。

流れている媒体の速度が減少すると、その圧力も同時に増加しますが、これも全エネルギーの恒常性のためです。

サイドチャンネルポンプの利点

大きな吐出ヘッドを実現できます。悪条件でも問題なくポンピングが可能です。特に、低圧でも凝集状態が液体から気体に変化する液化ガスのような低沸点の物質に適したサイドチャネルポンプである。
サイドチャンネルポンプはキャビテーションという不快な現象に鈍感です。

結論

インペラから側流路への移行時の流路の速度変化の影響を直列接続によりさらに大きくすることができる。下流側の側溝を有する複数の羽根車の配置は、側溝ポンプの正の特性を向上させる。

サイドチャンネルポンプはサイドチャンネル内の圧力が高いため、高揚程に適しています。

サイドチャネルポンプは、好ましくは液体ガスなどの低沸点の媒体を送液するために使用されます。それらの集合体の状態が液体から気体に変化したり、その逆もサイドチャンネルポンプには何の問題もありません。