エア駆動のダブルダイアフラムポンプ(AODD)用ダイアフラムを選ぶ際は、これまでの経験が非常に役立ちますが、新規用途では特定の用途要件やパラメータに合う適切なダイアフラムを特定するために、調査や外部の助言が必要になることが多いです。

ダイアフラムを選ぶ際には、主に7つの要素を考慮する必要があります。

1. 化学耐性 – ポンプされる流体との材料適合性。ポンプされる液体の範囲は、水から強力な酸や腐食性物質までさまざまです。各ダイアフラム材料は、多くの化学物質に対する適合性を測定するために試験されています。オペレーターは、公開された化学的適合性ガイドと照らしてポンプ液を評価する必要があります。

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2. 温度範囲 – 低温でも柔軟性を保ち、高温で劣化しない能力。温度は非常に重要な要素であり、ダイアフラム材料の作業範囲は大きく異なります。流体の種類も材料の作業温度範囲に影響を与えます。

3. 耐摩耗性 – ポンプする流体中の固体や粒子との接触による摩耗や摩擦に耐える能力。透明なスラリーから重いスラリー、ドライバルクポンプまで、さまざまな流体を処理するダイアフラムが用意されています。

4. 衛生基準 – ダイアフラムが衛生または衛生基準を満たすことの要件。食品・飲料業界の用途では、米国食品医薬品局(FDA)21 CFR 177規格に準拠したダイアフラムを使用しなければなりません。製薬業界で使用されるダイアフラムは、アメリカ合衆国薬局規定(USP)クラスVI規格に準拠しなければなりません。

5. 入口条件(浸水吸引および吸引揚力) – 流体を一箇所から別の場所へ送り込む能力。異なるポンプ構成や条件下では、特定のダイアフラム材料が他よりも効率的で長持ちします。専門家からの外部のアドバイス、例えばワイルデンディストリビューターは特定の用途に最適な材料の決定を支援します。

6. フレックス寿命 – 交換が必要なまでのダイアフラムの期待寿命。修理間隔(MTBR)の最大平均時間(MTBR)を達成することは、ダイアフラム選定の重要な目標です。しかし、理想的な条件下でも、一部の材料は他よりも柔軟性寿命が本質的に短い場合があります。

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7. コスト – 初期価格、適用時のフレックス寿命、ダウンタイムやダイアフラム交換作業のコストなど複数の要因によって決まる総所有コスト。多くの変数が関わるため、外部の専門ディストリビューターからの助言は、個々の用途に最適な、かつコスト効率の良い選択肢を選ぶ上で大いに役立ちます。

これまでに、AODDポンプのダイアフラムに使用するための多くの材料が試験されてきました。これらの材料は主に3つのファミリーに分類されます:ゴム、TPE(熱可塑性エラストマー)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレンまたはテフロン)です。各ファミリーおよびその内部の材料は、異なる用途に適した特性や特性を持っています。

ゴム製ダイアフラム

ゴム製ダイアフラムは、合成ゴムで圧縮成形され、ゴム内部にナイロン製のメッシュが配置され、ダイアフラムの屈曲特性を向上させています。以下は利用可能なゴム製ダイアフラム材料です:

・ネオプレンは優れた汎用低コストダイアフラムです。水性スラリー、井戸水、海水などの非攻撃的な化学用途向けに設計されており、良好なフレックス寿命と耐摩耗性を提供します。

・ブナ-Nは鉛入りガソリン、燃料油、灯油、テレピン油、モーターオイルなどの石油・油系流体に関わる用途に使用されます。燃料処理業界で広く使われているブナNはニトリルとも呼ばれ、適度なフレックス寿命と中程度の耐摩耗性を提供します。食品および飲料用途向けには、FDA 21 CFR 177規格に準拠したバージョンも存在します。

• EPDMは非常に低温に適しており、希薄酸や苛性物質を送り出す際に経済的な代替手段となります。EPDMダイアフラムは、製造業、食品、製薬、塗料・コーティング業界で使用されています。この素材は良好な柔軟性と中程度の耐摩耗性を持ち、FDA 21 CFR 177規格に準拠したバージョンで提供されています。静的散電性材料が必要な場合にもEPDMは良い選択肢です。

・ビトンは非常に高温に優れており、芳香族・塩素化炭化水素や強酸などの攻撃的な流体に対して卓越した性能を示します。ビトンは高温限界と化学的耐性により、過激な化学物質が使用される用途に適した唯一のダイアフラム材料であることが多いです。中程度のフレックス寿命と中程度の耐摩耗性を提供します。

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熱可塑性エラストマー(TPE)ダイアフラム

TPEダイアフラムは射出成形で製造されます。寸法安定性と引張強度のため、TPEダイアフラムは布の補強を必要としません。以下は利用可能なTPEダイアフラムの種類です:

• ポリウレタンは、水、廃水、海水などの非攻撃的な化学用途に使われる汎用ダイアフラムです。優れたフレックス寿命、耐摩耗性、耐久性を経済的な価格で提供します。

・Wil-Flexは、ネオプレンと同等のコストでPTFEの低コスト代替品を提供します。サントプレン製のウィルフレックスは、水酸化ナトリウム、硫酸、塩酸などの酸性・腐食性液体と共に使用されます。フレックス寿命、耐摩耗性、温度範囲、耐久性を誇り、化学プロセス、食品、医薬品、廃水処理業界で広く使用されています。食品および飲料用途向けにFDA 21 CFR 177規格に準拠したWil-Flexのバージョンも存在します。

・Saniflexは食品加工用途に適しています。ハイトレル製で、良好なフレックス寿命と優れた耐摩耗性を示します。ハイトレルはまた、低圧縮セット特性により優れたシール性能やシールエナジャイジング性能を提供します。FDA 21 CFR 177規格に準拠したSaniflexバージョンも存在します。

• ジオラストは優れた耐油性と低い油の膨らみを示し、石油産業用途に最適です。ニトリル(Buna-N)に相当するジオラストは、中程度の柔軟性と広い温度範囲での良好な耐摩耗性を、布強化ブナ-Nよりも低コストで提供します。

ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)ダイアフラム

PTFEは市販されている中で最も化学的に不活性な化合物の一つであるため、非常に幅広い流体に使用できます。テフロンとも呼ばれるPTFEは、芳香族や塩素化炭化水素、酸、苛性、ケトン、アセタートなどの非常に攻撃的な流体に使用されます。その特性は優れた曲げ寿命と中程度の耐摩耗性を提供します。さらに、PTFEは食品、飲料、医薬品用途においてFDA 21 CFR 177およびUSPクラスVI規格に準拠しています。PTFEは非弾性であるため、柔軟性と記憶力を提供するために異なる素材のバックアップダイアフラムを使用する必要があります。バックアップダイアフラムの素材はネオプレン、サニフレックス、高温ブナ-Nです。

ダイアフラム材料の評価と比較

広範な材料試験と現場データを用いて、ワイルデンアメリカ合衆国カリフォルニア州グランドテラスのダイアフラム選定ガイドを作成し、各材料タイプのフレックス寿命、耐摩耗性、化学耐性、温度制限、相対コストを比較・評価しています。このチャートはあくまで指針として使用し、個別用途に適合するダイアフラム材料の適合性を判断するために、徹底的な追加調査と専門家の助言と組み合わせて使用することが重要です。なぜなら、ある要因が別の要因に影響を与える可能性があるからです。

チャートを使用する際は、常に「A」または「B」の評価を目指し、アプリケーションの最大流体温度は「動作温度制限」の中心にできるだけ近い位置に保ってください。「C」指定材料の選択は一般的に推奨されませんが、極めて特殊化された流体や極端な条件下で処理される稀な例外で必要となることがあります。用途によっては、コストが最終的な決定要因となる場合、2種類の異なる材料が適している場合もあります。

適切なダイアフラムを選ぶ際に考慮すべき他の要素には、ポンプのハードウェア構成、洗浄液の種類と頻度、ポンプの動作(断続的または連続的)、そしてダイアフラムの交換頻度などがあります。平均して、3か月ごとに交換が必要なダイアフラムは、用途に合ったフィットかどうかさらに評価が必要です。