機械式ポンプには、送液中に浸漬するものと、送液の外部に設置するものがあります。
ポンプは、その変位方法によって、容積式ポンプ、インパルスポンプ、速度式ポンプ、重力式ポンプ、蒸気式ポンプ、バルブレスポンプに分類されます。
ポンプは、その変位方法によって、陽圧ポンプ、衝動ポンプ、速度ポンプ、重力ポンプ、蒸気ポンプ、バルブレスポンプに分類されます。 遠心ポンプでは、流体がインペラ上を流れるときに流れの方向が90度変わりますが、軸流ポンプでは、流れの方向は変わりません。
陽水ポンプ
陽水ポンプは、流体の流れを利用して流体を動かします。一定量をトラップし、そのトラップされた量を強制的に吐出管に押し出す（変位させる）ことで流体を動かすポンプです。
容積式ポンプの中には、吸込側に膨張した空洞、吐出側に減少した空洞があるものがあります。 吸込側の空洞が膨張すると液体がポンプに流入し、空洞が潰れると液体が吐出口から流出します。
容積式ポンプの動作と安全性
容積式ポンプは、遠心式とは異なり、理論的には一定の回転数（rpm）であれば、どのような吐出圧力であっても同じ流量を得ることができます。 つまり、容積式ポンプは定流量機なのです。
容積式ポンプは、渦巻きポンプのようにシャットオフヘッドがないため、ポンプの吐出側にある閉じたバルブに対して運転してはいけません。
容積式ポンプの吐出側には、遠心ポンプのようなシャットオフヘッドがないため、閉じた吐出弁に対して運転してはいけません。
そのため、容積式ポンプの吐出側には、リリーフ弁や安全弁が必要です。 ポンプメーカーは通常、内部のリリーフバルブや安全バルブを供給するオプションを持っています。 内部弁は、通常、安全対策としてのみ使用される。 吐出ラインに外部リリーフバルブを設置し、吸引ラインや供給タンクへの戻りラインを設けることで、人と機器の両方の安全性を高めることができます。
陽水式の種類 編集
陽水式ポンプは、流体を動かすための機構によってさらに分類されます。
ロータリー式容積式ポンプ 編集
回転機構を利用して真空を作り出し、液体を取り込んで液体を動かすポンプです。
長所：高粘度の液体を扱うことができ、粘度が高いほど高い流量が得られるため、ロータリーポンプは非常に効率的です。 ポンプの性質上、回転するポンプと外周とのクリアランスを非常に狭くする必要があり、ゆっくりとした一定の速度で回転します。
ロータリー式陽水ポンプには大きく分けて5つのタイプがあります。
- 歯車ポンプ – 一対の歯車の周りで液体が押される単純なタイプの回転ポンプ
- スクリューポンプ – このポンプの内部の形状は、通常、2つのスクリューが互いに回転して液体を送り出すものです
- 回転ベーンポンプ
- 中空ディスクポンプ（偏心ディスクポンプまたは中空回転ディスクポンプとも呼ばれる） – スクロールコンプレッサーと同様に、円形のハウジングに円筒形のローターが収められています。 ローターが公転してある程度回転すると、ローターとケーシングの間に流体を挟み込み、ポンプ内に流体を引き込みます。 石油由来の製品のように粘度の高い流体に使用され、最大290psiの高圧にも対応しています。
- 振動ポンプは、リニアコンプレッサと動作原理が似ています。 このポンプは、ダイオードを介してAC電流に接続された電磁石を備えたバネ式ピストンを使用して動作します。 バネ付きピストンは唯一の可動部で、電磁石の中心に配置されています。 交流電流の正のサイクルでは、ダイオードが電磁石にエネルギーを通し、磁界を発生させてピストンを後方に移動させ、バネを圧縮して吸引力を発生させます。 交流電流の負のサイクルでは、ダイオードが電磁石への電流の流れを遮断し、スプリングの圧縮を解除してピストンを前進させ、往復動ポンプのように液体を汲み上げて圧力を発生させます。 安価であることから、安価なエスプレッソマシンに広く採用されている。 しかし、振動ポンプは大量の熱を発生するため、1分以上の運転はできません。 リニアコンプレッサーは、作動流体（多くの場合、冷媒）によって冷却することができるので、この問題はありません。
Reciprocating positiveポンプ編集
往復動ポンプは、1つまたは複数の振動するピストン、プランジャー、または膜（ダイヤフラム）を使って流体を動かし、バルブは流体の動きを目的の方向に制限します。 吸引を行うためには、まずポンプがプランジャーを外向きに引き、チャンバー内の圧力を下げる必要があります。
このカテゴリーのポンプには、1つのシリンダーを持つシンプレックスから、場合によっては4つ以上のシリンダーを持つクアッド（4）シリンダーまであります。
このカテゴリーのポンプには、1つのシリンダーを持つシンプレックスから、4つ以上のシリンダーを持つクアッド(4)まであります。 ポンプには、ピストンの一方向に吸込み、他方向に吐出する単動式と、両方向に吸込みと吐出を行う複動式がある。 ポンプの動力源には、手動のほか、空気や蒸気、エンジンで駆動するベルトなどがある。 この種のポンプは、蒸気推進の初期である19世紀には、ボイラーの給水ポンプとして広く使用されていた。 現在の往復動ポンプは、コンクリートや重油などの高粘度の流体を送るのが一般的で、高い抵抗に対して低い流量が要求される特殊な用途に使われています。 井戸から水を汲み上げるために、往復動式ハンドポンプが広く使われていました。
このような容積式ポンプは、吸込側に拡大する空洞があり、吐出側に縮小する空洞があります。
この陽水ポンプは、吸込側に膨張する空洞、吐出側に減少する空洞があり、吸込側の空洞が膨張すると液体が流入し、空洞が潰れると液体が吐出側に流出します。 ポンプの容積は、各運転サイクルにおいて一定であり、ポンプの容積効率は、バルブの定期的な保守・点検によって達成されます。
代表的な往復動ポンプには以下のものがあります。
- プランジャーポンプ – 往復動するプランジャーが1つまたは2つの開いたバルブを通して流体を押し出し、帰りは吸引によって閉じられます。
- ダイアフラムポンプ – プランジャーポンプに似ていますが、プランジャーが作動油を加圧し、それがポンプシリンダー内のダイアフラムを曲げるのに使用されます。
- ピストンポンプ 置換ポンプ – 通常、少量の液体やゲルを手動で汲み上げるための単純な装置です。 一般的なハンドソープディスペンサーはこのようなポンプです。
- ラジアルピストンポンプ – ピストンが半径方向に伸びる油圧ポンプの一形態。
さまざまな容積型ポンプ編
容積型の原理を利用したポンプです。
- ロータリローブポンプ
- プログレッシブキャビティポンプ
- ロータリギアポンプ
- ピストンポンプ
- ダイアフラムポンプ
- スクリューポンプ
- ギアポンプ
- 油圧ポンプ
- ロータリベーンポンプli
- ペリスタポンプ
- ロープポンプ
- フレキシブルインペラーポンプ
ギヤポンプ編
これは回転式容積型ポンプの最も単純な形態です。 密着したケーシングの中で回転する2つの噛み合った歯車で構成されています。 歯の隙間に流体が入り込み、外周部に押し付けられます。 中央部では歯が密接に噛み合っているため、流体は噛み合っている部分を逆行することはありません。
スクリューポンプ
スクリューポンプは、より複雑なタイプのロータリーポンプで、2本または3本のねじが反対方向に回転するようになっています。 スクリューポンプは、より複雑なタイプの回転ポンプです。 スクリューはシャフト上で回転し、ポンプ内の流体を駆動します。
Progressing cavity pumpEdit
大きな粒子が混入した下水汚泥などの難物送液に広く使用されているこのポンプは、幅の約10倍の長さのらせん状のローターで構成されています。 これは、直径xの中心のコアに、通常は厚さ半分xの曲線状のスパイラルが巻かれているようにイメージできますが、実際には1つの鋳物で製造されています。 このシャフトは、肉厚xの頑丈なゴム製スリーブの中に収まっています。シャフトが回転すると、ローターが流体を徐々にゴム製スリーブに押し上げます。
Roots-type pumpEdit
発明者であるルーツ兄弟にちなんで名付けられたこのローブポンプは、2つの長いらせん状のローターの間に閉じ込められた液体を、それぞれが90°直角になるように嵌め込み、三角形状のシールライン構成の中で回転させながら、吸込側と吐出側の両方で吐出させます。 この設計により、体積が等しく、渦のない連続した流れが得られます。
用途としては、
- 工業用大容量エアーコンプレッサー
- 内燃機関のルーツ過給機。
- 民間防衛用サイレンのブランドであるFederal Signal CorporationのThunderbolt。
Peristaltic pumpEdit
蠕動ポンプは、容積式ポンプの一種です。 蠕動ポンプは、円形のポンプケーシングの中に取り付けられた柔軟なチューブの中に流体を収容します（ただし、直線的な蠕動ポンプも作られています）。 ローターに取り付けられた複数のローラー、シュー、ワイパーなどがフレキシブルチューブを圧縮する。 ローターが回転すると、チューブの圧縮された部分が閉じて（閉塞して）、液体がチューブを通過する。 さらに、カムの通過後にチューブが自然な状態に開くと、ポンプ内に流体が引き込まれます（復元）。
プランジャーポンプ編集
プランジャーポンプは往復動式の容積型ポンプです。
シリンダーに往復動するプランジャーが付いています。 吸入弁と吐出弁はシリンダのヘッド部に取り付けられています。 吸込ストロークでは、プランジャーが後退し、吸込バルブが開くことで、シリンダー内に液体が吸い込まれます。 前進ストロークでは、プランジャーが液体を押し出して、吐出弁から液体を排出する。 プランジャーポンプでは、シリンダーが1つしかないため、プランジャーが中間位置を移動するときには流量が最大となり、プランジャーが終点位置にあるときには流量がゼロとなり、流量が変化します。 配管内で流体が加速されると、多くのエネルギーが無駄になります。 振動やウォーターハンマーが深刻な問題になることもあります。
Triplex-style plunger pumpsEdit
Triplexプランジャーポンプは3つのプランジャーを使用しており、単一の往復動プランジャーポンプの脈動を抑えることができます。 ポンプ出口に脈動ダンパーを追加すると、ポンプのリップル（ポンプ変換器のリップルグラフ）をさらに滑らかにすることができます。 高圧流体とプランジャーの動的関係は、一般的に高品質のプランジャーシールを必要とします。 プランジャーの数が多いプランジャーポンプには、流量を増やす、あるいはパルセーションダンパを使わずにスムーズに流すというメリットがあります。
洗車場では、この3連式プランジャーポンプ（おそらくパルセーションダンパなし）がよく使われています。
1968年、William Bruggemanは、洗車機の省スペース化のために、三連式ポンプのサイズを小さくし、寿命を延ばしました。 耐久性のある高圧シール、低圧シール、オイルシール、硬化したクランクシャフト、硬化したコンロッド、厚いセラミックプランジャー、高負荷のボールベアリングとローラーベアリングにより、トリプレックスポンプの信頼性が向上しました。
寿命の短い三連式ポンプは、家庭では当たり前のように使われています。 家庭用高圧洗浄機を年間10時間使用する人は、100時間で交換可能なポンプで満足するかもしれません。
石油・ガスの掘削業界では、ドリルビットを冷却し、掘削くずを地表に戻す掘削泥を汲み上げるために、泥ポンプと呼ばれる巨大なセミトレーラーで運ばれる三連ポンプが使用されています。
Compressed-air-powered double-diaphragm pumpEdit
陽圧ポンプの現代的なアプリケーションの1つに、圧縮空気で動く二重ダイアフラムポンプがあります。 圧縮空気で作動するこれらのポンプは、設計上、本質的に安全ですが、すべてのメーカーが業界の規制に準拠したATEX認証モデルを提供しています。 これらのポンプは比較的安価で、堤防からの水の汲み上げから、安全な保管場所からの塩酸の汲み上げまで、さまざまな任務をこなすことができます（ポンプの製造方法（エラストマー／ボディ構造）によって異なります）。 これらのダブルダイヤフラムポンプは、粘性のある液体や摩耗性のある材料を扱うことができ、せん断に敏感な媒体の輸送に理想的な穏やかなポンププロセスを備えています。
ロープポンプ
1000年以上前に中国でチェーンポンプとして考案されたこのポンプは、非常にシンプルな材料で作ることができます。 ロープ、車輪、塩ビパイプがあれば、簡単なロープポンプを作ることができます。
インパルスポンプ
インパルスポンプは、気体（通常は空気）の圧力を利用しています。
従来のインパルスポンプには以下のようなものがあります。
- 油圧ラムポンプ – 低揚程の給水の運動エネルギーを気泡の入った油圧アキュムレータに一時的に蓄え、それを利用して水を高揚程まで駆動する。
- パルサーポンプ – 天然資源を利用し、運動エネルギーのみで運転する。
- エアリフトポンプ – 配管内に挿入された空気で運転し、気泡が上方に移動するときに水を押し上げる
ガスの蓄積と放出のサイクルの代わりに、炭化水素の燃焼によって圧力を発生させることができる。 このような燃焼駆動型ポンプは、燃焼現象からのインパルスを作動膜を通してポンプ流体に直接伝達します。 この直接伝達を可能にするためには、ポンプのほぼ全体がエラストマー（例えばシリコーンゴム）でできている必要があります。 そのため、燃焼によって作動膜が膨張し、隣接するポンプ室から流体が送り出されるのです。
油圧ラムポンプ
油圧ラムとは、水力を利用した水ポンプである。
この装置は、ウォーターハンマー効果を利用して圧力を発生させ、ポンプの動力源である入力水の一部を、水の出発点よりも高い地点まで持ち上げます。
油圧ラムは、遠隔地に低揚程の水力発電の源があり、その源よりも標高の高い目的地まで水を送る必要がある場合に使用されることがあります。 このような場合には、水の運動エネルギー以外に外部の動力源を必要としないラムが有効です。
渦巻きポンプ
ロトダイナミックポンプ(またはダイナミックポンプ)は、流速ポンプの一種であり、流速を上げることで流体に運動エネルギーを付加します。 このエネルギーの増加は、流れがポンプを出て吐出管に入る前または出たときに速度が低下すると、位置エネルギー（圧力）の増加に変換されます。
ダイナミックポンプは、速度増加を達成するための手段によってさらに細分化されます。
これらのタイプのポンプには以下のような特徴があります。
- 連続したエネルギー
- 付加されたエネルギーを運動エネルギーの増加（速度の増加）に変換する
- 速度（運動エネルギー）の増加を圧力ヘッドの増加に変換する
ダイナミックポンプと容積型ポンプの実際の違いは、バルブが閉じた状態でどのように動作するかです。 陽水ポンプは物理的に流体を置換するため、陽水ポンプの下流でバルブを閉じると継続的に圧力が上昇し、パイプラインやポンプの機械的な故障の原因となります。
Radial-flow pumpsEdit
このようなポンプは、遠心ポンプとも呼ばれます。 流体は軸または中心に沿って入り、インペラによって加速され、軸に対して直角に（放射状に）出ていきます。例としては、掃除機を実現するために一般的に使用されている遠心ファンがあります。 ラジアルフローポンプには、ボルテックスポンプというものがある。 渦ポンプは、液体が作動輪の周りを接線方向に移動する。 モーターの機械的エネルギーから流れの位置エネルギーへの変換は、ポンプの作業チャネル内のインペラによって励起される複数の渦によって行われます。
軸流ポンプ 編集
これらは全流体ポンプとも呼ばれています。 流体を軸方向に移動させるため、流体を外側または内側に押し出します。 ラジアルフロー(遠心)ポンプよりもはるかに低い圧力と高い流量で作動します。 軸流ポンプは、特別な注意を払わずに速度を上げることはできません。 低流量の場合は、この配管に伴う全揚程上昇と高トルクにより、始動トルクは配管系の液体の全質量に対する加速度の関数にならざるを得ません。 システム内に大量の液体がある場合は、ポンプをゆっくりと加速させます。
混合流ポンプは、ラジアル流ポンプとアキシャル流ポンプの中間的な機能を持っています。 流体は半径方向の加速と揚力の両方を経験し、軸方向から0～90度の範囲でインペラから出ます。 その結果、混合流ポンプは軸流ポンプよりも高い圧力で作動し、放射状流ポンプよりも高い吐出量を得ることができます。
Eductor-jet pumpEdit
このポンプは、多くの場合蒸気のジェットを使用して低圧を作り出します。
グラビティポンプ編
グラビティポンプには、サイフォンやヘロンの泉などがあります。
重力ポンプ
蒸気ポンプ
蒸気ポンプは、長い間、主に歴史的な関心事でした。
最近では、発展途上国の零細農家の灌漑に使用される、低電力の太陽電池式蒸気ポンプへの関心が再燃しています。 これまで小型の蒸気機関は、蒸気機関のサイズが小さくなるにつれて非効率性が増大するため、実行可能ではありませんでした。
バルブレス ポンプ 編集
バルブレス ポンプは、さまざまなバイオメディカルおよびエンジニアリング システムでの流体輸送を支援します。 バルブレス ポンプ システムでは、流れの方向を調整するためのバルブ (または物理的な閉塞) が存在しません。 しかし、バルブレスシステムの流体ポンプ効率は、バルブがある場合に比べて必ずしも低いわけではありません。 実際、自然界や工学分野の多くの流体力学システムでは、多かれ少なかれバルブレスポンプによる作動流体の移送が行われています。 例えば、心臓血管系の血液循環は、心臓の弁が故障してもある程度は維持されます。 一方、脊椎動物の胎児の心臓は、目に見える部屋や弁が形成されるずっと前から血液を送り出しています。 マイクロ流体工学では、弁のないインピーダンスポンプが製作されており、特に繊細なバイオ流体を扱うのに最適であると期待されている。 また、圧電振動子の原理を利用したインクジェットプリンターにも、バルブレスポンプが採用されている。 圧電トランスデューサの原理を利用したインクジェットプリンタでも、バルブレスポンプが採用されています。