トロコイドポンプ – metoree本番管理

トロコイドポンプとは

トロコイドポンプ(英語：trochoid pump)とは、外歯車と内歯車とがかみ合って流体を輸送する内接型の容積型ポンプです。日本オイルポンプ株式会社の商標登録になっています。

外歯車と内歯車の歯形がトロコイド曲線の形状をしているので、トロコイドポンプと呼ばれています。トロコイド曲線は、円をある曲線に沿って滑らないように転がしたとき、その円の内部又は外部の定点が描く曲線のことです。

内歯車を駆動すると、かみ合っている外歯車も同じ方向に回転します。このため、小型になり、歯車のすべり速度が小さく低騒音で圧力脈動が少ないなどの特徴があります。オイルの移送に多く使用されますが、クーラント、燃料、特殊液体にも対応できます。

トロコイドポンプは、建設機器や産業機器、工作機械、食品機械、印刷機械、環境設備、レジャー施設、船舶などで主として潤滑油の供給に使用されます。輸送する液体は、揮発性の油やガソリン以外の、油圧システムや研磨剤などの油、燃料、クーラント、薬液などです。

トロコイドポンプの選定の際には、動作時の圧力、回転数、吐出し量、温度、輸送に対応している液体の種類などを考慮する必要があります。

トロコイドポンプは、円形のケージングに歯形がトロコイド曲線の2つの歯車、軸、軸受け、吸い込み口、吐き出し口、軸シール、リリーフ弁、吸入ストレーナなどで構成されています。

内側にある円形のケージングに収まる歯車と、外側の歯車の内側に収まる歯車の2つがあります。内側の歯車の歯数は、外側の歯車より1枚少なく、両歯車は偏心しています。内側の歯車の中央に軸が接続され、回転させます。

内側の歯車が回転すれば、歯車がかみ合う外側の歯車も回転しますが、外側の歯車は内側の歯車の回転速度よりも遅く回転します。そして、両歯車で仕切られた空間の体積が変化します。その体積変化によって、吸い込み口から流体を吸い込み、吐き出し口で流体を吐き出す様に作用し、ポンプとして機能します。

トロコイドポンプは、一定吐出量のポンプです。回転数が一定の場合、吐出量と圧力との関係は反比例の関係があり、圧力が0の時吐出量は最大になります。そして、圧力が最大の時、吐出量は0ですが、駆動動力は最大になり、電動機が過負荷になる可能性があります。

トロコイドポンプには4つの特徴があります。

吸込配管の詰まりやストレーナの詰まりにより、吐出圧が上がらないなどの不具合が発生します。吸込側のフィルタの点検及び清掃が必要です。また、ラインにピンホールが発生していたり、フランジ部での締め付け不良によりエアーを吸込み、吐出できない可能性もあります。

さらに、長期停止後の再稼働時には液体の粘度が上がっていたり、固着していたりする場合もあります。液漏れが発生する故障は、シール部の劣化もしくは損傷の可能性が高いです。オイルシールなどの消耗部品は定期的に交換するなど、整備周期を決めてメンテナンスを実施し予防保全を行うことが大切です。

また、フランジ面での漏れには片締めの可能性もあります。ポンプのキャビテーションが発生すると、異音が発生します。キャビテーションを起こしている場合、ポンプの吸入圧力を測定し、吸込配管側の損失や抵抗をできるだけ下げることが必要です。

外気温によって液体の飽和蒸気圧近傍となる場合、フラッシュする可能性があります。軸受部が損傷している場合、軸受の交換が必要になります。消耗部品として定期的に交換するメンテナンスが大切です。

参考文献
https://sites.google.com/site/cinderellajapan/gao-xiao-shu-xue/baikaihensuu/trochoid
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsaeronbun/49/2/49_20184206/_pdf
http://www.mekatoro.net/digianaecatalog/nop-toro/book/nop-toro-P0119.pdf