スクリューポンプ

スクリューポンプは、1 つまたは複数のスクリューを使用して、流体の固体または液体をスクリュー軸に沿って 移動する容積式ポンプです。

スクリューポンプは最も古い容積式ポンプです。^[1]水スクリュー、またはスクリューポンプの最初の記録は、紀元前3世紀以前の古代エジプトにまで遡ります。 ^{[1] [2]}ナイル川から水を汲み上げるために使用されたエジプトのスクリューは、円筒の周りに巻かれたチューブで構成されていました。ユニット全体が回転すると、水はらせん状のチューブ内で高い位置まで汲み上げられます。エジプトの後期のスクリューポンプの設計では、頑丈な木製の円筒の外側にらせん状の溝が切られ、溝の間の表面を金属の板またはシートでしっかりと覆っていました。^[1]

ステファニー・ダリー^[3]は、アッシリア王セナケリブ（紀元前704-681年）の楔形文字の碑文を、約350年前に青銅で水栓を鋳造したことを説明するものとして解釈しました。これは、空中庭園が水栓で水を供給されていたと記述した古典作家ストラボンの考えと一致しています。^[4]

スクリューポンプは後にエジプトからギリシャに導入された。^[1]アルキメデスは紀元前234年頃、エジプトを訪れた際にスクリューポンプについて記述している。[ 5 ] : ^{242–251 [  6]これは、}ヘレニズム時代以前にはギリシャ人にはこの装置が知られていなかったことを示唆している。^{[5] : 242–251}

3 つの主要な形式があります。最も単純な形式 (アルキメデスのスクリュー ポンプまたは「ウォーター スクリュー」 ) では、1 本のスクリューが円筒形の空洞内で回転し、スクリューの一部がまるでスコップであるかのように、重力によって物質を捕捉し、物質をスクリューの軸に沿って徐々に移動させて、上部から排出します。この古代の構造は、灌漑システムや穀物やその他の固形物を輸送する農業機械など、多くのローテク アプリケーションで今でも使用されています。2 番目の形式は動作が異なり、捕捉された物質のポケットを別のスクリューに押し付けます。この形式は、現代では一般に「スクリュー ポンプ」と呼ばれています。3 番目の形式 (プログレッシブキャビティ ポンプまたは偏心スクリュー ポンプ) では、スクリューを偏心回転させることによって、捕捉された物質のポケットを空洞の壁に対して押し付けます。

すべての容積式ポンプと同様に、さまざまな種類のスクリュー ポンプは、何らかの方法で一定量の材料を捕捉し、それを移動させることで機能します。この機能を実現するためにスクリューまたはキャビティを形作る方法は多数あり、連携して動作するスクリューの数も多数になる場合があります。「スクリュー ポンプ」という用語は、これらすべての種類を総称して指します。ただし、この一般化は落とし穴になる可能性があります。さまざまな「スクリュー」構成にはそれぞれ異なる利点と設計上の考慮事項があり、さまざまな種類がまったく異なる使用例、材料の種類、流量、圧力に適していることを認識していないためです。

スクリュー ポンプの最も一般的な構成の 1 つは、3 スピンドル スクリュー ポンプです。3 本のスクリューが互いに押し付けられ、スクリューの溝に汲み上げられた液体のポケットが形成されます。スクリューが反対方向に回転すると、汲み上げられた液体はスクリューのスピンドルに沿って移動します。2 本、3 本、または任意の数のスクリューに魔法のようなことは何もありません。ポケットはいずれにせよ形成されます。2 本ではなく 3 本のスピンドルを使用するのは、中央のスクリューがすべての側面から対称的な圧力負荷を受けることができるためです。これにより、中央のスクリューが横に押されたり曲がったりすることがなくなり、ラジアル力を吸収するための主軸のラジアル ベアリングが不要になります。2 つのサイド スクリューは、汲み上げられた液体自体によって潤滑される、内部に隠されたフリー フローティング ローラーとして作成できるため、これらの軸のベアリングは不要になります。これは、機械のシールとベアリングが一般的な故障の原因であるため、一般的に望まれています。

3 スピンドル スクリュー ポンプは、潤滑特性を持つ粘性流体の輸送に最もよく使用されます。燃料噴射、オイル バーナー、ブースティング、油圧、燃料、潤滑、循環、供給、およびオフショアおよび海洋設備での高圧粘性流体のポンプなど、さまざまな用途に適しています。

他のさまざまなポンプと比較して、スクリュー ポンプにはいくつかの利点があります。ポンプで汲み上げられた流体は乱流なしで軸方向に移動するため、粘性流体で発生する泡立ちがなくなります。また、流量を低下させることなく、粘度の高い流体を汲み上げることができます。また、他のさまざまなポンプと比較して、圧力差の変化がスクリュー ポンプに与える影響はほとんどありません。また、動力軸の逆駆動もほとんどなく、流体の出力は通常非常に均一で、脈動もほとんどありません。

• ロータリースクリューコンプレッサーは、スクリューポンプに似たガスコンプレッサーです。