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ピストンポンプの吐出圧力計算方法
- ピストンポンプの吐出圧力計算方法について解説します。
- 小容量のガラスシリンジを使用したモータ駆動のピストンポンプの性能検査で、吐出圧力を測定する方法について説明します。
- 吐出速度、配管断面積、ピストン内径、液体の粘度などの要素を考慮して、ピストンポンプの吐出圧力を計算する方法をご紹介します。
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簡単な目安を付けるには、使用するモータの動力から算出する方法が良いでしょう。 一般的にポンプの動力計算は、以下のように計算します。 動力［kW］＝（吐出圧力［MPa］×吐出流量［ℓ/min］÷60）÷全効率 動力［kW］＝{（0.2［MPa］×0.01［ℓ/min］）÷60}÷30％ 動力［kW］＝{(0.2×0.01)÷60}÷0.6＝(0.002÷60)÷0.6＝0.0000333÷0.3≒0.000111 となり、0.000111［kW］×1000［W］/［kW］＝0.111［W］となります。 《通常の効率は70％前後ですが、低吐出量なので30％位低くしました》 その逆の計算をしていけばいいのです。 吐出量は、モータの回転数からピストンが1分間に動く回数×1［cc］で求めます。 計算事例でも解るように、低吐出ではモータが1［W］以下でも大きな圧力が発生します。 ですから、ガラスシリンジへの圧力負荷が軽減される対策を設ける必要があるかと思います。 本来は、他の回答者さんの様に確認しますが、それはモータの動力を ＊ トルク ＊ 回転数 に分けて、トルクを腕の長さで割りピストンの力としたり、回転数[rpm]で、1分当たりの 流量を求めたりしますが、？？？かもしれません。 ですから、簡単にモータの動力値から、アバウトな圧力を算出する手法が簡単と思って、 アドバイスしました。 後から、他の回答者さんの手法での求め方も確認してみて下さい。 結果的には、皆同じエネルギー換算での求め方となります。 納得したら、ジャッジして閉じましょう。
ポンプは圧力を作る機械ではなく、流量を作る機械です。ポンプだけでは吐出圧力は決まりません。吐出圧力は、ポンプの駆動力と負荷の条件で決まります。ガラスシリンジの出口にオリフィス等の負荷を接続した状態でピストンを押して液体を圧縮した場合の圧力は、dP＝－（dV／V）Kで表されます。dPは圧力変化、dVは容積変化、Vは当初の容積、Kは液体の体積弾性係数です。負号は圧縮してdVが減少すると圧力が上昇することを示します。駆動力が小さければピストンが途中で止まり圧力は上がりませんし、駆動力が大きい場合、ガラスシリンジが割れるまで圧力が上がるでしょう。
お礼
ポンプから定量吐出される流量は微少であり、これに対して吐出圧力も微少であることが考えられるかと思います。ポンプ以外のも含めて、出口の吐出圧力がどれほどのものになるかの考え方が、質問させて頂いた内容です。 計算式のご教示ありがとうございます。参考にさせて頂きます。
容量形ポンプの基本式は Q＝Dp・ωp （1） Tp＝Dp・Δp （2） ここに Q：液流量,Dp：シリンダ径,ωp：軸の角速度,T：軸の駆動トルク Δp：入り口と出口の圧力差 です。詳細は下記参照下さい。
お礼
詳細「ポンプ原理」は大変参考になりました。 ありがとうございます。
お礼
計算事例付きで大変分かり易く助かります。ありがとうございます。