偏心スクリューポンプ - 高粘度、固形分を含む、および処理が困難な流体に対し、流体を傷つけず、安定した圧力を維持しながら移送します
偏心スクリューポンプは、回転式容積式ポンプの一種であり、エラストマー製のステーター内で偏心回転するローターが、順次移動する送液室を形成する構造となっています。 この原理により、高粘度、固形分を含む、せん断に敏感な、あるいはガスを含む流体であっても、均一で比較的脈動の少ない移送が可能となります。
Harton Anlagentechnik GmbHでは、媒体、固形分含有量、摩耗性、温度、ガス含有率、回転数範囲、および空運転保護機能に基づき、偏心スクリューポンプを徹底的に設計しています。 これにより、上下水道技術、プロセス産業、化学、バイオガス、衛生仕様の食品用途、および扱いが困難な媒体を伴う数多くの計量・移送作業向けに、信頼性の高いソリューションを提供しています。
Harton Anlagentechnik GmbHでは、媒体、固形分含有量、摩耗性、温度、ガス含有率、回転数範囲、および空運転保護機能に基づき、偏心スクリューポンプを徹底的に設計しています。 これにより、上下水道技術、プロセス産業、化学、バイオガス、衛生仕様の食品用途、および扱いが困難な媒体を伴う数多くの計量・移送作業向けに、信頼性の高いソリューションを提供しています。
なぜHarton Anlagentechnik GmbHの偏心スクリューポンプなのか？
偏心スクリューポンプは、圧力がほぼ一定で、体積流量が明確に定義された吐出流量を供給し、高粘度や固形分を含む流体において遠心ポンプが限界に達するような状況でも使用可能です。
当社のシステムは、高粘度のスラリー、ペースト状の媒体、懸濁液、ポリマー溶液、研磨性の強いプロセス排水に適しています。また、回転数、圧力レベル、およびエラストマーの組み合わせを適切に設計すれば、その原理上、せん断に敏感な製品にも適用可能です。
弊社では10種類のモデルをご用意しております。構造は、搬送用途に応じて以下の通りです：
その際、メンテナンスアクセス、シャフトシール、設置スペース、固形物流入口、および運用基準が的確に考慮されます。
- 標準PCP
- ホッパーポンプ
- 計量用偏心スクリューポンプ
- 高圧PCP
- 衛生仕様
- 可搬型ユニット
- ブロック構造
- ベアリングサポート仕様
- ドライブシャフト／カルダン式仕様
- ロングカップリング仕様
その際、メンテナンスアクセス、シャフトシール、設置スペース、固形物流入口、および運用基準が的確に考慮されます。
偏心スクリューポンプは、高粘度、摩耗性、固形分を含む、あるいは取り扱いに注意を要する流体を、プロセスの安定性を確保しながら搬送する必要がある場合に、特に好んで使用されます。
代表的な用途：
- スラッジおよび懸濁液の搬送
- ポリマーおよび薬液の注入
- ペースト状または高粘度の媒体の供給
- 基質およびバイオガス媒体の移送
- 食品およびプロセス用途における衛生的な搬送
- 移動式排出・搬送作業
- 流動性の悪い媒体におけるホッパーポンプの用途
代表的な業界：
- 上下水道技術
- 化学
- 衛生仕様の食品
- 鉱業
- 製紙産業
- バイオガスおよび基質
- OEM用計量モジュール
当社のエンジニアは、移送媒体や移送量だけでなく、沈殿、ガス含有量、摩耗性、流入条件、および予想されるステーターの耐用年数についても検証を行います。
プロジェクトにおいて正確な運用データがまだ得られていない場合、以下のパラメータを、信頼性の高い技術的な指針として設定します：
体積流量 Q：
0.05～1,500 m³/h
計量およびプロセス用途における代表的な適用範囲：
0.5～250 m³/h
差圧 Δp：
1～80 bar
代表的な段差圧力：
ステーター／ローター段あたり約6 bar、プロジェクトによってはこれより高くなる場合あり
媒体温度：
-20 °C ～ +300 °C。実際には、多くの場合、エラストマーの種類によって使用温度範囲が制限される。
標準的なエラストマーにおける一般的な推奨範囲：
-10 °C ～ +120 °C
周囲温度：
-20 °C ～ +60 °C
粘度：
1 ～ 1,000,000 mPa·s
代表的な経済分野：
100～300,000 mPa・s
固形分：
0～80重量％
粒子径：
0～150 mm（投入口、ホッパー、形状によって異なる）
媒体中のガス含有率：
0～95体積％
回転数範囲：
10～600 1/min
典型的な耐用期間を最適化した範囲：
50～350 1/min
自吸高さ：
0～8 m
投与精度：
通常、±1～±3％
耐用年数を左右する重要な要素として、偏心スクリューポンプはローターとステーターからなるトライボロジーペアを形成している点が挙げられます。そのため、温度、空運転、摩耗性、エラストマーの膨潤、および回転数範囲については、特に慎重に評価が行われます。
事前にすべての数値が揃っていない場合は、技術的な初期評価のために妥当な目安値を設定し、その後、媒体や運転条件と照らし合わせて、その値を精緻化します。
媒体温度：
5 °C ～ 80 °C
密度：
950～1,300 kg/m³。スラッジや懸濁液の場合、これを上回ることも多い
粘度：
1,000～100,000 mPa·s：PCPの一般的な適用範囲
体積流量：
1～100 m³/h：幅広いプロセス用途に対応
差圧：
標準仕様の一般的な圧力範囲は6～24 bar
固形分含有量：
スラリーおよび懸濁液の場合、5～40重量％
d50粒子径：
1～10 mm
最大粒子径：
20～50 mm（ホッパーおよび投入口によって異なる）
ガスの割合：
0～20 Vol.-％（プロジェクトによってはこれより大幅に高い値も可能）
吸引高さ：
水没しない設置の場合、1～4 m
会社概要：
連続的または断続的
1時間あたりの出発回数：
通常、1～12
空運転：
許可されない
保護対策：
センサーによる空運転防止機能および自動停止機能の導入を強く推奨します
規定：
インバータ
代表的な回転数範囲：
80～250 1/min
ATEX:
ゾーン1または2が可能
接続サイズ：
通常はDN 25～DN 150、プロジェクトによってはこれより大きいものもある
これらのパラメータは、最終的な運転条件がまだ調整中の場合、見積作成のための信頼性の高い出発点として機能します。
媒体およびプロセス用材料
漏れ目標は、媒体に応じて「最小化」または「許容範囲内」として設定されます。シャフトシールは、圧力、温度、固形分含有量、および化学的特性に合わせて選定されます。
代表的なシール方式：
安全技術に関連する規格：
代表的な初期技術的アプローチ：
代表的なシール方式：
- 単一メカニカルシール
- 二重メカニカルシール
- 適切な用途におけるパッキン
安全技術に関連する規格：
- システム側での過圧保護が必須
- 空運転防止は必須の設計要件
- ステーターの温度制限
- 耐用年数の最適化のための回転数制限
- 危険な媒体における漏れ監視
- 測定・洗浄用接続口
- 必要に応じたATEX対応仕様
代表的な初期技術的アプローチ：
- 空運転許容：不可
- 空運転保護：温度または出力の監視による自動停止機能付き
- 漏れ目標：最小化
- 遮断または洗浄システム：研磨性、結晶化性、または重合性の媒体の場合、多くの場合必要
材料、耐久性、およびトライボロジー上の設計概念
材料の選定は、耐食性、耐摩耗性、エラストマーとの相性、および温度特性に基づいて行われます。
代表的なローター材料：
代表的なステーター材料：
代表的なシール材：
摩耗の激しい用途については、ローターのコーティング、回転数の低減、最適化された導入形状、および定められた交換間隔を通じて、摩耗対策コンセプトを策定します。腐食性媒体には、1.4404、1.4571、または特殊材料が使用されます。
代表的なローター材料：
- ステンレス鋼 1.4404
- ステンレス鋼 1.4571
- 硬質クロムメッキ仕様
- セラミックまたは耐摩耗性コーティングが施された表面
代表的なステーター材料：
- 油分を含む用途および多くの標準用途向けのNBR
- EPDM：水系および特定の化学媒体用
- FKM：高い耐薬品性および耐熱性が求められる用途
- プロジェクト固有の負荷条件向けの特殊エラストマー
代表的なシール材：
- FKM
- EPDM
- PTFE
- FFKM
- 一般的な衛生用表面仕様：
- 衛生仕様ではRa ≤ 0.8 µm、プロジェクトに応じてこれより微細な仕様のものもあります
摩耗の激しい用途については、ローターのコーティング、回転数の低減、最適化された導入形状、および定められた交換間隔を通じて、摩耗対策コンセプトを策定します。腐食性媒体には、1.4404、1.4571、または特殊材料が使用されます。
シール、インターフェース、および安全性
漏れ目標は、媒体に応じて「最小化」または「許容範囲内」として設定されます。シャフトシールは、圧力、温度、固形分含有量、および化学的特性に合わせて選定されます。
代表的なシール方式：
安全技術に関連する規格：
代表的な初期技術的アプローチ：
代表的なシール方式：
- 単一メカニカルシール
- 二重メカニカルシール
- 適切な用途におけるパッキン
安全技術に関連する規格：
- システム側での過圧保護が必須
- 空運転防止は必須の設計要件
- ステーターの温度制限
- 耐用年数の最適化のための回転数制限
- 危険な媒体における漏れ監視
- 測定・洗浄用接続口
- 必要に応じたATEX対応仕様
代表的な初期技術的アプローチ：
- 空運転許容：不可
- 空運転保護：温度または出力の監視による自動停止機能
- 漏れ目標：最小化
- 遮断または洗浄システム：研磨性、結晶化性、または重合性の媒体の場合、多くの場合必要
駆動、制御、エネルギー
偏心スクリューポンプは、低回転数で高いトルクが必要となるため、通常、電動機と減速機を組み合わせて構成される。
代表的な初期の技術的アプローチ：
周波数変換器による吐出量の制御は、耐用年数、せん断、およびエネルギー投入に直接影響を与えるため、技術的な観点からは通常、推奨されます。冷間始動性能は、媒体、温度、およびトルク予備率に基づいて評価されます。
代表的な初期の技術的アプローチ：
- 駆動出力：標準用途では1.5～45 kW、プロジェクトによってはこれより高くなる場合あり
- トルク余裕：定格必要値の20～40％上
- 制御：インバータが推奨される
- 回転数範囲：50 ～350 1/min
- 年間稼働時間：2,000～8,000 h/a
- ATEX：ゾーン 1+2に対応可能
周波数変換器による吐出量の制御は、耐用年数、せん断、およびエネルギー投入に直接影響を与えるため、技術的な観点からは通常、推奨されます。冷間始動性能は、媒体、温度、およびトルク予備率に基づいて評価されます。
接続、取り付け、および周辺機器
設置状況は、搬送性能、投入時の挙動、およびメンテナンスへのアクセスに大きな影響を与えます。
典型的な初期の技術的アプローチ：
研磨性のあるスラリーの場合、沈殿防止機能と所定の供給圧力を備えた流入設計が特に重要です。高粘度媒体では、コールドスタート時の問題や過大なトルクを回避するために、加熱ジャケットまたは断熱材が必要になる場合があります。
典型的な初期の技術的アプローチ：
- 接続口径：DN 25 ～ DN 200
- 圧力等級：PN 10 ～ PN 40
- 設置姿勢：水平またはわずかに傾斜、ホッパーポンプの場合はプロセスに応じて
- 加熱機能：オプション（特に高粘度媒体の場合）
- 周辺機器：ホッパー、スクリューコンベア、撹拌機、安全弁、バイパス、洗浄装置
- 移動式仕様： 台車、ドリップトレイ、クイックカップリング付き
研磨性のあるスラリーの場合、沈殿防止機能と所定の供給圧力を備えた流入設計が特に重要です。高粘度媒体では、コールドスタート時の問題や過大なトルクを回避するために、加熱ジャケットまたは断熱材が必要になる場合があります。
モニタリング、保護機能、および運転の安全性
空運転は、偏心スクリューポンプにおいて最も深刻な故障要因の一つです。これは、空運転によりステーターが熱的・機械的に急速に損傷を受ける可能性があるためです。
代表的な保護および監視機能：
SIL／HAZOPに準拠した設計に関する顧客の要望または推奨
これにより、空運転、摩耗、沈殿、ガス含有量、コールドスタート、過負荷を早期に検知し、経済的に管理することが可能となります。
代表的な保護および監視機能：
- 空運転保護
- ステーターの温度監視
- 圧力監視
- 電流および電力の監視
- 漏洩監視
- 設備基準に基づくアラームおよび停止ロジック
- 空運転保護：必須
- 稼働率： 通常目標値として95％以上
- アラーム／停止ロジック：両方
SIL／HAZOPに準拠した設計に関する顧客の要望または推奨
これにより、空運転、摩耗、沈殿、ガス含有量、コールドスタート、過負荷を早期に検知し、経済的に管理することが可能となります。
品質、検査、および文書化
検査の詳細度は、プロジェクトの重要度、事業者の基準、および媒体に合わせて調整されます。
代表的な検査項目：
代表的な書類：
原則として、詳細は合意内容およびお客様のご要望に従って実施されます。
代表的な検査項目：
- 機能動作試験
- Q/Δpの性能試験
- 気密試験
- 必要に応じて圧力試験
- EN 10204 2.2 または 3.1 に基づく材料証明書
- シリアル番号および部品割り当てによるトレーサビリティ
代表的な書類：
- データシート
- 一般仕様書または接続仕様書
- 交換部品リスト
- 取扱説明書
- 適合性証明書
- ATEX用途における防爆適合証明書
原則として、詳細は合意内容およびお客様のご要望に従って実施されます。
サービス、保守、および運用コスト（TCO）
偏心スクリューポンプの運用コストは、主にステーターの耐用年数、ローターの摩耗、回転数範囲、および空運転の発生状況によって左右されます。
TCOの主な要因：
代表的な摩耗部品：
重要な用途においては、スタンバイ方式、1+1方式、またはクイックチェンジ方式の導入が有効である場合があります。ステーター／ローターの交換、エア抜き、空運転の防止、およびトラブルシューティングに関するトレーニングは、プロジェクトごとに個別に考慮されます。
TCOの主な要因：
- エネルギー消費量
- 固定子消費電力
- 停止時間
- 保守コスト
- 媒体損失
代表的な摩耗部品：
- ステーター
- ローター
- ジョイント部品
- シール
- 必要に応じてベアリング
重要な用途においては、スタンバイ方式、1+1方式、またはクイックチェンジ方式の導入が有効である場合があります。ステーター／ローターの交換、エア抜き、空運転の防止、およびトラブルシューティングに関するトレーニングは、プロジェクトごとに個別に考慮されます。
Harton社製偏心スクリューポンプの利点
- 高粘度の場合でも所定の流量を確保
- 固形分を含む、研磨性があり、せん断に弱い媒体に適している
- 10種類のモデルを揃えた幅広いラインナップ
- 適切な運転範囲内での高い計量精度
- 柔軟な流入部およびホッパー設計
- カスタマイズ可能なローター／ステーターおよびシールシステム
- 当社の経験豊富な専門家による技術設計
- ATEXゾーン1+2に対応可能（ATEXチェックリストを参照）
偏心スクリューポンプの種類とバリエーション
さまざまな用途向けの偏心スクリューポンプ
当社は、多種多様な搬送媒体や用途に最適に対応できるよう、さまざまな仕様の偏心スクリューポンプをご用意しています。 研磨性の高い物質、衛生面での要求が厳しいプロセス、自吸式用途、あるいは汎用的な標準ソリューションなど、どのようなケースにおいても、お客様に最適な偏心スクリューポンプの選定をサポートいたします。その際、移送媒体の特性に加え、粘度、温度、移送能力、および業界固有の規格などの要件を総合的に考慮いたします。
研磨性流体用偏心スクリューポンプ
研磨性のある媒体に対応するため、偏心スクリューポンプの設計は、耐摩耗性シールや、硬質鋳鉄やセラミックなどの高耐久性材料で作られたローターといった強化部品を採用して調整されています。これらのポンプは、スラリー、セメント、その他の研磨性物質の移送に最適です。
| ATEX | 任意 |
| 吐出能力 | 0,1 - 1.500 l/h |
| 圧力 | 30 barまで |
| 精度 | ±1 - 3 % |
| メディア | abrasive, べたつく液体 |
| 粘度 | 5.000 - 1.000.000 mPa·s |
| 温度 | -20 ～ +150 °C |
| 材料 | デュプレックス, 硬質鋳物 |
衛生仕様の偏心スクリューポンプ
衛生仕様の偏心スクリューポンプは、食品・製薬業界の厳しい要件を満たしています。これらのポンプは、FDAやEHEDGなどの一般的な規格に準拠した衛生的な移送プロセスを保証します。また、CIPおよびSIPに対応しているため、運転後の徹底的な洗浄が可能です。
| 温度 | 0～150 °C |
| 材料 | ステンレス鋼 1.4404 |
| ATEX | 任意 |
| 吐出能力 | 0,1 - 1.500 l/h |
| 圧力 | 最大6 bar |
| 精度 | ±0,5 - 2 % |
| メディア | 食品, 製薬 |
| 粘度 | 1 - 100.000 mPa·s |
自吸式偏心スクリューポンプ
自吸式偏心スクリューポンプは、吸込水位が低い場合や水没状態でも作動できるという利点があります。水処理や下水処理など、連続的な供給が必要な用途に特に適しています。
| 吐出能力 | 0,5 - 2.000 l/h |
| 圧力 | 10 barまで |
| 精度 | ±0,5 - 3 % |
| メディア | 水, 下水, 産業廃棄物 |
| 粘度 | 1 - 100.000 mPa·s |
| 温度 | -10～+100 °C |
| 材料 | ステンレス鋼, 鋳鉄 |
| ATEX | 任意 |
標準型偏心スクリューポンプ
偏心スクリューポンプは、粘性が高く研磨性の強い流体を、正確かつ脈動のない状態で移送します。 偏心ローターがステーターハウジング内を移動し、その過程で媒体を機械的な撹拌なしに移送します。これらのポンプは、下水処理、食品産業、および化学・製薬産業で広く使用されています。
| 精度 | ±0,5 - 3 % |
| メディア | 粘性の高い液体, 固体粒子 |
| 粘度 | 1 - 200.000 mPa·s |
| 温度 | -20 ～ +150 °C |
| 材料 | ステンレス鋼, 鋳鉄 |
| ATEX | 任意 |
| 吐出能力 | 0,1 - 2.000 l/h |
| 圧力 | 10 barまで |
エンジニアおよび技術系購買担当者にとっての重要性
経済的で耐用年数を最適化した設計を行うためには、特に吐出量、差圧、粘度、固形分およびガス分、媒体温度、回転数範囲、ならびに適切なローター／ステーターの組み合わせおよび空運転保護装置の選定が極めて重要となります。
調達にあたっては、流量、使用圧力、材質に加え、接続口径、シール方式、エラストマーの品質、ATEX要件、インバータ運転、ならびに保守・運用基準についても明確に定義しておく必要があります。
用途に応じて、ATEX準拠、食品用途向けの衛生設計、およびプロジェクト固有の材料・圧力・機能試験などの要件を、技術仕様の一部として考慮する必要があります。
業種別FAQ
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上下水道技術における偏心スクリューポンプ：汚泥処理
食品産業における偏心スクリューポンプ：衛生的な移送
化学産業における偏心スクリューポンプ：ポリマーおよび原材料の移送
石油・ガス産業における偏心スクリューポンプ：掘削スラリーおよび原油
塗料・ラッカー産業における偏心スクリューポンプ：顔料の取り扱い
建設・鉱業における偏心スクリューポンプ：コンクリートおよびモルタルの搬送
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