金属材料と非金属のポンプ材料を用いた水ポンプの構造にはどのような違いがあるのか？

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非金属と金属材料の性能上の違いにより、非金属ポンプの構造設計には以下のような特異性がある。 　　1. 軸受シール部および背面ブレードとポンプ本体の動作隙間　プラスチックやグラスファイバー強化プラスチックの線膨張係数は鋼鉄の2～6倍も大きいため、金属製ポンプで用いられている動作隙間をそのまま使用すると噛み合いが発生しやすく、ポンプが損傷する。隙間が大きすぎると、ポンプの効率が低下し、ポンプの軸方向力に不均衡が生じます。半径方向の隙間は調整できないため、軸方向の隙間を利用することも検討できる。そうすればポンプを分解することなく、運転時の隙間を点検し調整することができる。 　　2. インペラとシャフトの接続方式　　① インペラ内部に金属部品を埋め込み、その金属部品とシャフトをキーで接続するか、またはインペラとシャフトを直接キーで接続し、インペラの端部はインペラナットで保護する。この構造は金属ポンプに由来し、シール面が多いため信頼性が低い。長時間使用すると、軸は媒体によって腐食されやすくなる。　　② インペラ内に金属部品を埋め込み、ポンプシャフトとねじで接続し、インペラナットを廃止する。この構造により、軸が完全に保護され、媒体による腐食の可能性を防ぐことができます。欠点は、ねじ加工の精度が高く求められ、運転時にはモーターの逆回転を厳禁することです。 　　3. ポンプ本体のライニング層の厚さとその固定　ポンプメーカーの規格によると、ライニング層の厚さは一般的に5～8mmである。もしライニング層が過度に薄い場合（例えば1.5～2mm）、圧着工程で局部的なライニングの欠陥が生じやすくなり、その結果、ポンプの許容使用温度や使用寿命が低下する。また、ライニング層がポンプ本体や後部カバーの金属部分から剥がれ落ちる可能性も高まる。　　ライニング層の固定方法としては、基材金属上に密に環状のウェッジ溝を設ける方法があり、これによりライニング層を確実に固定できると同時に、機械加工量も少なくて済む。基材金属上に多数の微小な穴（またはねじ穴）を配置する方法も用いられるが、ライニング層の固定はウィングタイプの溝ほど確実ではなく、機械加工量も多くなる。　　温度変化によって非金属部がポンプケーシングから剥がれ落ちたり亀裂が入ったりするのを防ぐため、ポンプケーシングに亀甲状のメッシュを溶接することを検討でき、これによりライニング付きポンプはより大きなサイズのものを製造でき、入口管の直径は最大DN600まで可能となる。　　4. 軸方向のバランス力　プラスチックポンプのインペラ内には多くの場合金属部品が埋め込まれているため、一般的にはバランス孔を利用して軸方向のバランス力を取ることは適切ではない。国内外で一般的に、背面ブレードによる軸方向力のバランスが取られている。　　5. 接口　　非金属ポンプの入口および出口における接続管の負荷については、現在まで関連する規格が定められていない。一般的には設計者が要求を出し、製造業者の製造状況に応じて決定される。全体の非金属製ポンプケーシングについては、一般的にリングフランジ方式を用いて配管と接続し、このリングフランジが両端のカバープレートに接続される。また、フランジとカバープレートを一体として作り、それを配管に接続する方法も用いられる。