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진공 펌프의 종류

진공 펌프는 밀폐된 공간에서 기체 분자를 빨아들여 부분 진공 상태를 만드는 장치입니다. 진공 펌프의 역할은 특정 공간 또는 여러 공간 내에 상대적인 진공을 생성하는 것입니다. 진공 펌프에는 원심 펌프, 스크류 펌프, 다이어프램 펌프 등 다양한 종류가 있습니다.

전방 원심 펌프

정변위 원심 진공 펌프는 석유 및 가스 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 펌프 유형 중 하나입니다. 이러한 펌프는 처리 가능한 물질의 범위가 제한적이며 비교적 높은 고형물 농도를 처리할 수 있습니다. 하지만 다른 유형의 펌프에 비해 몇 가지 장점이 있습니다.
용적형 펌프는 흡입측의 공동이 확장되고 토출측의 공동이 축소된 구조를 가지고 있습니다. 이러한 특성 덕분에 고점도 유체 및 고압 환경에 적합합니다. 또한, 용적형 펌프는 펌핑되는 유체의 양을 정밀하게 측정하고 제어할 수 있도록 설계되었습니다. 따라서 정밀한 계량이 요구되는 용도에 특히 적합합니다.
용적형 펌프는 여러 면에서 원심 펌프보다 우수합니다. 원심 펌프보다 점도가 높은 물질을 처리할 수 있으며, 원심 펌프보다 낮은 속도로 작동하기 때문에 특정 용도에 더욱 적합합니다. 또한 용적형 펌프는 마모에 대한 저항성이 더 높습니다.
정용량 진공 펌프는 유체를 챔버로 흡입하여 부피를 늘린 후 대기 중으로 배출하는 방식으로 작동합니다. 이 과정은 초당 여러 번 반복됩니다. 최대 팽창에 도달하면 흡입 밸브가 닫히고 배출 밸브가 열리면서 유체가 배출됩니다. 정용량 진공 펌프는 효율이 매우 높아 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

자흡식 원심 펌프

자흡식 원심 펌프는 펌프 내부의 공기를 제거하는 데 도움이 되는 물 저장 탱크를 갖추고 있습니다. 이렇게 제거된 물은 펌프 전체에 재순환되어 펌프가 공기 없이 작동할 수 있도록 합니다. 물 저장 탱크는 임펠러 위쪽 또는 앞쪽에 위치할 수 있으며, 펌프는 초기 시동 시 필요한 물을 저장할 수 있습니다.
펌프 케이싱에는 캐비티 리테이너와 반이중 볼류트를 형성하는 점점 커지는 채널이 있습니다. 물이 채널 A를 통해 펌프로 유입되면 채널 BC를 통해 임펠러로 되돌아갑니다. 펌프를 두 번째로 가동하면 펌프 본체 내부의 물이 임펠러를 통해 다시 순환됩니다. 이러한 재순환 과정은 자동으로 이루어집니다.
이 펌프들은 다양한 모델과 재질로 제공됩니다. 내식성과 내마모성이 뛰어난 특수 스테인리스강 주조 부품을 사용하며, 고압 환경에서도 사용 가능하고 흡입 체크 밸브와 중간 밸브가 필요 없는 설계가 특징입니다. 또한, 작동이 필요 없는 긴 흡입관을 장착할 수도 있습니다.
자흡식 원심 펌프는 자체적으로 작동하도록 설계되었지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 액체 공급 없이는 작동할 수 없습니다. 풋 밸브나 외부 액체 공급 장치를 사용하여 자흡식 펌프를 시동할 수 있습니다.

스크류 펌프

스크류 진공 펌프의 기계적 및 열적 특성은 작동에 매우 중요합니다. 로터와 스테이터 사이의 간격을 최소화하여 역류와 열팽창을 줄입니다. 온도는 성능에 핵심적인 요소이므로, 펌프의 스테이터 채널을 통해 순환하는 물을 사용하는 내부 냉각 시스템을 갖추고 있습니다. 펌프에는 물의 흐름을 조절하는 온도 조절 밸브가 장착되어 있으며, 온도 제어를 위한 온도 스위치도 포함되어 있습니다.
스크류 진공 펌프는 로터와 하우징 사이의 공간에 가스를 가두는 방식으로 작동합니다. 이렇게 가두어진 가스는 배기구를 통해 대기압 상태로 배출됩니다. 스크류의 테이퍼형 배출구 끝부분은 챔버 내에 갇히는 가스의 부피를 더욱 줄여줍니다. 이러한 두 가지 요소 덕분에 펌프는 효율적이고 안전하게 작동할 수 있습니다.
스크류 진공 펌프는 다양한 용도에 맞게 설계되었습니다. 일부 용도에서는 대량의 공기를 펌핑할 때처럼 매우 낮은 압력에서 작동해야 합니다. 이러한 용도에는 SCREWLINE SP 펌프가 이상적입니다. 낮은 토출 온도와 직접 펌핑 경로 덕분에 산업 공정 가동 시간을 보장합니다. 또한, 이 펌프는 기계적 마모를 줄이기 위해 비접촉식 샤프트 씰을 적용했습니다. 뿐만 아니라, 베어링 고장 및 윤활유 오염 가능성을 제거하기 위해 특수 캔틸레버 베어링 구조를 채택했습니다.
스크류 진공 펌프는 공랭식 스크류를 사용하여 진공을 생성합니다. 크기가 작고 환경 친화적이며, 지능형 원격 모니터링 시스템이 내장되어 있습니다. 사용자는 전용 앱을 통해 펌프 성능을 원격으로 모니터링할 수 있습니다.

다이어프램 펌프

다이어프램 진공 펌프는 실험실과 제조 시설에서 가장 흔하게 볼 수 있는 진공 펌프 유형 중 하나입니다. 다이어프램은 외경을 따라 고정된 탄성 중합체 막입니다. 다이어프램 진공 펌프는 완전히 밀봉할 수는 없지만, 이러한 설계와 관련된 문제점을 완화할 수 있는 방법은 있습니다.
다이어프램 진공 펌프는 다용도로 활용 가능하며 다양한 청정 진공 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 이러한 펌프는 밸브 시스템이 내장된 형태로 시판되지만, 필요에 따라 밸브 시스템을 추가하여 개조할 수도 있습니다. 다이어프램 펌프는 활용도가 매우 높기 때문에 작업에 적합한 유형을 선택하는 것이 중요합니다. 펌프의 작동 원리를 이해하면 용도에 맞는 적절한 펌프를 선택하는 데 도움이 됩니다.
다이어프램 진공 펌프는 매우 긴 수명을 비롯한 다양한 장점을 제공합니다. 대부분의 다이어프램 펌프는 최대 1만 시간까지 사용할 수 있습니다. 그러나 심진공이 필요한 공정에는 비효율적일 수 있으며, 이러한 경우에는 다른 기술이 필요할 수 있습니다. 또한 다이어프램 펌프의 물리적 특성상 크기에 제약이 있을 수 있으며, 고속 펌핑에는 적합하지 않습니다.
다이어프램 진공 펌프는 실험실용 펌프의 한 종류로, 활용도가 높습니다. 오일이 필요 없는 구조와 낮은 유지보수 비용으로 널리 사용됩니다. 다양한 형태와 옵션 사양을 제공하며, 유지보수가 간편할 뿐만 아니라 내화학성이 뛰어나 다양한 종류의 시료에 사용할 수 있습니다. 다만, 다이어프램 펌프는 다른 진공 펌프에 비해 배기량이 작은 경향이 있습니다.

대기압은 진공 펌프 시스템에서 핵심적인 요소입니다.

대기압은 공기 분자들의 충돌로 인해 발생하는 압력입니다. 분자 간 충돌이 많을수록 압력은 커집니다. 이는 순수 기체와 혼합물 모두에 적용됩니다. 대기압을 측정할 때 압력계는 약 14.7 psia를 나타냅니다. 압력이 높을수록 기체 분자에 작용하는 힘이 커집니다.
진공 펌프 시스템으로 유입되는 기체는 대기압보다 낮은 압력 상태이며, 액체가 혼입되어 있을 수 있습니다. 이러한 현상은 분자 운동 에너지 이론으로 설명할 수 있습니다. 이 이론에 따르면 대기 중의 기체 분자는 매우 빠른 속도로 움직입니다. 따라서 기체 분자들은 무작위 방향으로 움직이며 서로 충돌하고, 진공 용기 벽면에 압력을 발생시킵니다.
대기압은 진공 펌프 시스템에서 매우 중요한 요소입니다. 적절한 대기압 측정이 없으면 진공 펌프 시스템은 무용지물입니다. 대기압은 질소와 산소를 포함한 모든 기체의 총 압력입니다. 부분 압력 대신 총 압력을 사용하면 문제가 발생할 수 있습니다. 다양한 기체의 열전도율은 매우 다양하기 때문에 고압 상태에서 작업하는 것은 위험할 수 있습니다.
진공 펌프를 선택할 때는 작동 범위를 고려해야 합니다. 일부 펌프는 낮은 대기압에서 작동하는 반면, 다른 펌프는 고압 또는 초고압에서 작동하도록 설계되었습니다. 다양한 유형의 펌프는 각기 다른 기술을 사용하여 고유한 장점을 제공합니다.

스크류 펌프는 분자량이 작은 기체를 펌핑할 때 효율이 떨어집니다.

진공 작업에는 고품질 펌프가 필수적입니다. 이러한 펌프는 고순도의 가스를 매우 낮은 압력으로 펌핑할 수 있어야 합니다. 스크류 펌프는 실험실 용도에 적합하며 분자량이 작은 가스를 펌핑할 때 더욱 효율적입니다. 펌프 수명에 있어 내화학성은 매우 중요하며, 내화학성 소재로 제작된 제품도 있습니다. 내화학성 접액부는 마모를 최소화합니다.
기어 펌프는 스크류 펌프보다 효율이 높지만 분자량이 낮은 기체를 펌핑할 때는 효율이 떨어집니다. 또한 동일한 펌핑 용량을 얻으려면 더 큰 모터가 필요합니다. 프로그레시브 캐비티 펌프는 기어 펌프에 비해 소음이 적고 수명이 더 깁니다. 다만, 기어 펌프는 설치 공간이 넓어 협소한 공간에는 적합하지 않습니다.
프로그레시브 캐비티 펌프는 2개 또는 3개의 나사와 하우징 및 측면 커버로 구성됩니다. 또한 기어와 베어링이 장착되어 있습니다. 이러한 기계적 설계 덕분에 고압 환경에서도 매우 낮은 소음으로 작동할 수 있습니다. 프로그레시브 캐비티 펌프는 다양한 용도로 사용할 수 있는 다용도 펌프입니다.
건식 스크류 압축기는 다양한 종횡비를 가지며 고압 및 저압에서 작동할 수 있습니다. 스크류 압축기의 최대 허용 차압은 3/5 로터의 경우 0.4 MPa에서 4/6 로터의 경우 1.5 MPa까지 다양합니다. 이러한 수치는 각 사례별로 결정해야 합니다.

editor by CX 2023-07-11