펌프의 종류

[우녕자]

유량(Q)

 사용자에 의하여 결정되며 펌프 및 시스템 설계에서 가장 기본적인 요소로서 배관경 및 양정
산출을 물론 용량에 따라 펌프의 대수 및 형식을 예상할 수 있다. 일반적으로   (L:리터) 단위를 사용한다.

 양정(H)

양정은 펌프 흡입 및 토출실 양정에서 설계 유량에 따른 전관로의 총손실을 합함으로서 구할 수
있으나 펌프 관계로부터 결정되는 양정은 시스템 되지 않는 경우도 있으므로 주의해야 한다.
또한 양정이 올바르게 산출되었다 하더라도 펌프 운전자가 제대로 운전하지 못한다면 동일한
문제가 발생하므로 양정과 시스템과 펌프 성능 특성을 연관하여 이해할 필요가 있다.
따라서 양정의 기본 의미는 토출 양정과 흡입 양정의 차이로 말할 수 있으며 일반적으로 흡입
양정이 대기압 이하인 흡상 조건과 이상인 가압 조건 두 가지로 생각할 수 있다.

양정을 결정하는 방법은 다음과 같다.

① 실양정( actual head): 양수장치에서 펌프를 중심으로 하여 흡입액면으로부터
송출 액면까지 수직 높이를 실양정이라고 하는데, 펌프의 중심선으로부터 흡입액면까지의
수직 높이를 흡입 실양정 (actual suction head), 중심선으로부터 송출액면까지의 수직 높이를 송출 실 양정  (actual discharge head)라 한다. 그러므로 식으로 표현하면     가 된 다.

② 계기양정 ( manometric head): 앞에서 이야기 한 실양정은 단순히 펌프가 유체를
이동시킨 결과만을 이야기 한 것이며, 실제로 유체가 흡입관과 송출관 속을 흐르기 때문에 마찰
저항을 이겨낼 만한 동력을 펌프가 부담을 해야 하고 또한 송출관으로부터 수조에 방출하여 손실에 상당하는 잔류 속도 수두도 펌프가 감당해야 할 동력이 된다.
이러한 것을 고려한 것이 펌프를 중심으로 가능한 한 가까운 위치에 흡입관 측에 진공 계기,
송출관측에 압력계기를 부착하여 각 계기의 결과 값으로 양정을 결정하는 방법이 계기 양정이다.

③전양정 ( : total head) : 펌프를 포함한 양수 장치 전체의 계에 대해서 양정을 생각해
보면 흡입액면과 송출액면에 작용하는 압력을 각각  흡입관과 송출관에서의 평
균 유속을 각각  , ,흡입관 및 송출관로내의 전체의 손실 수두를  , 실양정을 라 하면, 이러한 양수 장치 계에 유동이 이루어지게 하는데 필요한 전양정은
다음과 같다.  

펌프 설치시 주의사항

펌프는 4개의 지지대로 받혀주고 견고하고 완벽한 평면 베이스에 고정시켜야 한다.
펌프 작동 시 최대 허영 경사도는 정확한 비말 주유를 보장하기 위해서 5도를 초과해서는
안된다.
베이스 프레임은 충분히 견고하게 제작하여 펌프와 모터/엔진간의 센터를 정확하게 맞춰서
일렬로 설치해야 하며 펌프 작동시 발생한 토크로 인해 동력 전달 커플링이 휘어지지 않도록
정확히 설치해야 하며 흡입 배관 연결부에는 펌프 가동시 공기가 유입되지 않도록 설치할 때
확인해야 한다 또한 설치시 흡입 배관은 짧게 펌프보다 높을수록 흡입이 용이하다.


1.  흡입 배관

1.	관의 길이는 가능한 한 짧게 하되 펌프 몸체에 직결은 피하는 것이 좋다.
2.	곡관수는 가능한 한 줄이며 곡률 반경은 크게 한다.
3.	관 이음은 공기 유입이 되지 않도록 패킹을 삽입하고 볼트로 완전히 체결한다.
4.	구경이 급 축소 또는 급 확대되는 것은 가능하면 피하는 것이 좋다.
5.	구경이 확대될 경우 Air Pocket이나 계기 바늘의 흔들림이 없도록 편심 이경관을 사용한다.
6.	유속은 가능한 한 작게 하는 것이 좋다, 소구경관은 1~2 m/s, 대구경관은 1.5~3 m/s를 넘지 않는 것이 좋다.
7.	흡입 배관 끝은 나팔관을 부착하여 유입 조건을 좋게 한다.
8.	흡입관에 Foot v/v나 스트레나를 부착할 경우 NPSHav값을 고려하여, 충분히 손실값을 감안하여 선정하되 일반적으로 펌프 흡입 구경의 1.25~1.5배경이 좋다
9.	흡입측에 밸브가 부착시 흡입 밸브로유량을 조절해서는 안된다. (운전시에는 항상 100% open 상태여야 한다.)
10.	흡입 배관 끝은 외부 공기가 유입되지 않도록 충분히 수면 길이에 잠기도록 설치하되 너무 바닥에 가깝게 설치하는 것도 좋지 않다.

2. 토출 배관

1.	펌프의 토출배관 유속은 약 2~3m/s 가 적당하나 동일 유량이라 할지라도 펌프 구경은 배관경보다 작을 수도 있으며 이때에는 확대관을 사용하여 배관에 연결하여도 무방하다.
2.	관로 길이가 길 때에는 온도 변화에 따른 배관의 신축과 펌프 해체 등을 고려하여 적당한 위치(밸브 앞쪽)에 신축관을 설치한다.
3.	수직 토출 고양정인 경우 배관 진동이 펌프에 전달되기 쉬우므로 펌프 토출 측에 Expantion Joint를 설치하는 것이 좋다.
4.	토출 배관ㄴ은 펌프 설치 후 배관 Alignment를 정확히 유지한 상태에서 접합하지 않으면 안된다.
5.	고양정 펌프로서 수충격이 예상되면 펌프 토출 배관에 수충격 방지 장치를 설치하여야 한다.
6.	토출 배관에 중량이 큰 밸브가 설치되거나 고양정시 수직 곡관이 사용될 시 지지대를 설치하는 것이 좋다.

3.  베드 설치

1)	수평형 펌프
가	평행도 유지 공통 베드인 경우 제작 회사에서 펌프와 모터가 조립이 되어 Alignment를 맞춘 상태에서 공급하나 운반도중 최급 부주의나 설치시 무게 중심으로 인하여 벤딩이 발생할 수도 있으므로 수준계 및 쐐기를 사용하여 베드를 평행하게 조정하여 설치한다. 나. 콘크리트 작업 베드의 수평 작업이 끝난 후 기초 볼트를 완전히 체결한 뒤 시멘트 혼합물을 완전히 주입한다. 콘크리트 양생 기간은 약 1주일로 완전히 양생후 펌프 모터의 조립 상태 및 Aligment를 한 번 더 확인한다. 힘을 들이지 않고 커플링을 돌릴 수 있어야 한다.
2)	수직형 펌프
가	수직형 펌프는 베드 밑을 상당히 길게 설치되므로 수평도는 상당히 중요하며 수평도를 맞추는 작업도 매우 어렵다. 일반적으로 수직형 펌프 설치시 베드 평행도 작업 방법은 다음 세 가지를 이용한다. 측량계 이용법, 수준계 이용법, 고무호스 이용법이다. 측량계 이용법은 토목 측량시 사용하는 측량걔를 이용하는 방법이나 전문기사를 필요로 하므로 그다지 사용되지 않는다. 수준계 이용법은 중형 펌프까지는 사용가능하나 대형 펌프 설치에는 어렵다. 고무호스 사용법은 대형 펌프용 베드 사용시 수준계 이용이 어려울 때 사용하는 방법으로 손쉽게 수평도를 맞출 수 있으나 정밀도는 다소 떨어지는 단점이 있다.
나	수평 작업이 완전히 끝나고 기초 볼트가 설치되면 얇은 철판이나 압판을 이용하여 거푸집을 만들어 수평 작업시 발생된 베드 밑의 공간에 콘크리트 혼합물을 골고루 주입하여 양생시킨다.

원심 펌프(Centrifugal Pump)

원심 펌프는 한 개 또는 여러 개의 임펠러를 밀폐된 케이싱 내에서 회전시킴으로써 발생하는 원심력을 이용하여 액체의 펌프 작용, 즉 액체의 수송작용을 하거나 압력을 발생시키는 펌프를 말한다. 이 펌프에서 중심부의 물이 밖으로 나오면 중심부는 압력이 저하되어 진공에 가까워지고 흡수관의 물이 대기의 압력에 의해 임펠러 중심을 향해 흐르게 된다. 이렇게 하여 물은 연속적으로 펌프 작용을 받아 흡상, 압상 되는 것이다. 보통 원심펌프의 흡입구가 임펠러의 중심에 있는 것이 바로 이 때문이다. 원심 펌프은 고속 회전이 가능하고, 소형 경량이며 구조가 간단하며 취급이 용이, 효율이 높고 맥동이 적은 특징을 가지고 있다.



1.  원심 펌프의 구조

                          원심 펌프 계통도 및 구성 요소

원심 펌프는 펌프 본체(와실, 안내깃, 와류실로 구성), 임펠러, 주축, 축이음, 베어링 본체, 베어링 그리고 패킹 상자로 구성되어 있다. 위의 그림에서 보는 것과 같이 와실은 임펠러의 바깥 둘레에 배치되어 있는 환상 부분으로 그 내부에 안내깃이 들어가게 된다. 안내깃은 임펠러에서 송출되는 물을 와류실로 유도하여 속도 에너지의 손실을 적게 하면서 압력에너지로 바꾸는 역할을 한다. 와류실은 와실에서 나와 안내깃을 통과한 물을 모아 송출관으로 보내는 동체이다. 임펠러는 그림 1에서 보는 것과 같이 여러 개의 만곡된 깃이 달려있는 바퀴이다. 이 깃의 숫자는 대개 4~8 매로 원판 사이에 끼어 있다. 재료는 주조하기 쉽고 기계 가공이 편리하고, 주물의 표면이 매끄럽게 되며 녹이 슬지 않는 청동을 사용하지만 여러 용도에 따라 여러 재료들을 사용한다. 주축은 임펠러가 고정되어 있고 전동기의 동력을 전달해주는 역할을 한다.

2.  원심 펌프의 분류


1) 안내깃의 유무에 따른 분류

 

(a)볼류트 펌프

(b)터빈 펌프

(a) 볼류트 펌프(Volute Pump) : 임펠러 바깥둘레에 안내깃이 없고 바깥둘레에 바로 접하여 와류실이 있는 펌프, 일반적으로 임펠러 1단이 발생하는 양정이 낮은 것에 사용 되어진다.

(b) 터빈 펌프(Turbine Pump) : 임펠러 바깥둘레에 안내깃을 가지고 있는 펌프. 일반적으로 양정이 높은 곳에 사용 되어진다.

2) 흡입구에 의한 분류

단흡입 펌프와 양흡입 펌프

임펠러의 한쪽에서만 흡입하는 펌프를 단흡입 펌프라 하고 양쪽에서 흡입하는 것을 양흡입 펌프라고 한다. 단흡입 펌프에는 횡축 단흡입 볼류트 펌프, 입축 단흡입 볼류트 펌프가 대부분이고 양흡입 펌프에는 횡축 양흡입 볼류트 펌프, 입축 양흡입 볼류트 펌프가 대부분이다. 일반적으로 임펠러의 바깥지름, 안지름 및 그 외의 치수가 동일한 경우, 양정은 동일하지만 유량은 양흡입이 편흡입의 2배가 된다. 또한 요구되어지는 송출량이 양정에 대하여 비교적 적은 경우에는 단흡입을 사용하고, 송출량이 많은 경우에는 양흡입을 사용한다.

3)단수에 의한 분류
펌프 한 대에 임펠러 한 개를 단 것을 단단펌프(Single-Stage Pump)라고 하고 펌프 한 대에 여러 개의 임펠러를 같은 축에 배치하여 1단에서 나온 액체를 2단에서 그리고 그 다음 단으로 계속 연결되는 펌프를 다단펌프(Multi-Stage Pump)라고 한다. 단단 펌프로 양수할 수 있는 양정의 범위는 임펠러의 지름과 임펠러와의 관계에서 볼 때 일반적으로 80~100m이다. 이 이상의 양정이 요구될 때는 다단펌프를 사용하면 된다.

4) 축의 방향에 따른 분류
펌프의 축이 수평일 때는 횡축 펌프(Horizontal Pump), 수직일 때는 입축펌프(Vertical Pump)라고 한다. 보통 펌프는 대부분 횡축 펌프이지만 깊은 우물용 펌프나 오수용 펌프는 입축이 적당하다. 입축의 장점은 설치 장소의 면적이 좁을 때나, 양정이 높아서 캐비테이션이 일어날 우려가 있을 때 사용하면 좋다.

축류 펌프

송출량이 매우 많아서 전양정이 낮고 비속도가 크게 되면 임펠러의 형상이 원심펌프와 다르게 되며 임펠러의 날개는 크고 넓으며, 마치 선풍기의 팬 또는 프로펠러와 같은 형상으로 되어있다. 이 날개가 회전함으로써 발생하는 양력에 의해 유체에 압력 에너지와 속도 에너지를 공급하고 유체는 임펠러 속으로 축방향에서 유입하여 임펠러를 지나 축방향으로 유출한다. 비속도는 축류형에서 1200이상이며, 양정은 1~5m가 된다. 축류 펌프는 대유량, 저양정의 단단 펌프로써 많이 사용되어진다. 노지의 관개, 배수용, 도시 하수 배수용, 공업용 냉각수 순환용 등으로 많이 사용되어진다. 이 펌프는 비속도가 크므로 저양정에서도 회전수를 크게 할 수 있으므로 원동기와 직결할 수 있고, 많은 유량에 비해 형상이 작아서 설치 면적도 줄일 수 있는 장점이 있고, 또한 펌프 내의 유로에 단면 변화가 적으므로 유체의 손실이 적고 가동익형으로 하면 넓은 범위의 유량에 대해 높은 효율을 얻을 수 있다.

축류 펌프 구조도

축류 펌프의 구조는 그림과 같이 임펠러, 축, 안내깃, 동체,베어링으로 구성된다. 축류 펌프의 임펠러는 익형 모양이고 날개수가 2~6매 정도이며 회전축에 방사상으로 붙어있다. 이 임펠러가 고정 익형에 있어서는 날개를 보스와 일체로 주조하거나 볼트로 결합하지만 회전시 자유로이 깃의 각도를 조절할 수 있는 가동 익형인 경우에는 그 조작 기구가 여러 가지로 연구되고 있다. 축류 펌프에 있어서 안내깃은 주축단 베어링을 내장하는 축과 케이싱을 결합하고 지지하는 역할을 한다.

사류 펌프는 원심 펌프와 축류 펌프의 중간이라고 할 수 있다. 
이 펌프는 대부분 단단으로 사용되고 농지 관개용, 상 하수도용, 냉각수 순환용,
도크 배수용 등에 쓰인다.
사류 펌프의 특성은 원심펌프보다 고속 회전할 수 있고 소형 경량으로 제작이 가능하며
비속도는 650~1300, 횡축형에서 양정은 10~12m, 입축형에서는 50~60m정도이다.
또한 고양정에서는 케비테이션 현상도 작고 수명도 길다.

왕복동 펌프(Reciprocating Pump)

왕복동 펌프는 흡입 밸브와 송출 밸브를 장치한 실린더 속을 피스톤 또는 플런저를 왕복 운동 시켜 송수하는 펌프이다. 왕복동 펌프는 피스톤의 형상에 따라 분류하면 피스톤 펌프(Piston Pump)와 피스톤 ㅎ로드의 단면 보다 크고 양쪽이 동일한 치수인 플런저 펌프(Plunger Pump)로 나뉠 수 있고, 실린더의 개수에 따라 단식 펌프, 2연식 펌프, 3연식 펌프로 , 양수의 작용에 따라 단동 펌프(Single Acting Pump), 복동 펌프(Double Acting Pump), 차동 펌프(Differential Acting Pump)로 분류된다. 아래 그림 왕복동 펌프의 배관도를 살펴보면 피스톤이 올라가면 실린더 속은 진공이 되고 흡입 밸브가 열려 흡입관으로부터 흡수한 후 피스톤이 내려가면 송출 밸브가 열리고 물을 송출하는 방법으로 불연속적으로 물이 방출된다. 왕복동 펌프의 특징은 구조상으로 볼 때 저속 운전이 될 수밖에 없고 같은 유량을 내는 원심펌프에 비해 대형이 된다. 또한 송출 압력은 원심 펌프와 같이 회전수에 제한을 받지 않고 소유량, 고압력에 적합하다. 그리고 송출 압력이 매우 클 때는 피스톤 대신 플런저를 사용한다

로터리 펌프(Rotary Pump)

회전 펌프는 1~3개의 회전자가 회전하는 피스톤 류, 기어, 나사 등을 써서 흡입.송출 밸브 없이 액체를 운송하는 펌프를 말한다. 이 펌프는 소유량, 고압의 양정을 요구하는 경우에 적합하고, 연속적으로 유체를 운송하므로 일반적인 왕복 펌프와 같이 송출량이 맥동하는 일은 거의 없다. 또한 구조가 간단하고 취급이 용이하며 밸브 없이 또 유체에 공급되는 에너지가 주로 정압력이기 때문에 비교적 점도가 높은 유체에 대해서도 성능이 좋다. 그리고 원동기로 역동작 시킬 수도 있고, 사용 목적에 따라 유압 펌프로도 사용된다

1.  기어 펌프(Gear Pump)

펌프의 케이싱 안에서 서로 맞물려서 회전하는 기어의 이가 흡입쪽에 떨어질 때, 이 홈에 흡입된 액체는 기어의 회전과 함께 송출 쪽으로 운송되고, 여기에서 이의 맞물림에 의하여 압출된다. 이들 펌프는 소형, 경량으로 값이 싸고 오염된 기름, 과부하 등에 잘 견디기 때문에 건설기계, 하역 기계, 또는 산업용,차량용 등의 유압 구동에 사용되고 있다. 하지만 소음이 심한 것이 단점이다.

 2.  스크류 펌프(Screw Pump)

나사 봉의 회전에 의해 액체를 밀어 내는 펌프를 총칭하여 스크류 펌프(Screw Pump)라고 한다. 나사 봉의 수는 1~3개의 종류가 있고 일반적으로 나사 봉이 둘 또는 세 개인 경우를 말한다. 이 펌프의 장점은 여러 가지가 있다. 먼저 나사 봉 상호간, 나사와 외벽 간에 금속적인 접촉이 없어 수명이 길다. 그리고 양 축이 좌우 나사 이므로 수압이 평형이 되어 추력이 생기지 않고 왕복동 부분이 없으므로 흐름이 정적이고 소음 진동이 적다. 또한 자급 작용이 있으므로 펌프에 액을 채울 필요가 없고 고속 회전이 가능하므로 소형이 되고 값도 싸며 체적효율이 비교적 높다.따라서 윤활유 펌프, 연료유 수송용,유압펌프, 우유, 당밀과 같은 점액용으로 적합하다.



3.  베인 펌프(Vane Pump)

베인 펌프는 케이싱과 그 속에 편심되게 장치된 회전자로 구성되고 회전자에는 반지름 방향으로 여러 가닥의 홈을 파고 그 속에서 자유롭게 움직이는 직사각형의 베인을 끼워 넣은 구조로 되어 있다. 회전자의 회전에 따라 베인은 원심력에 의해 케이싱에 밀어 붙여지게 되고 케이싱에 접하면서 회전하게 된다. 이 때 초승달 형의 공간에 액체를 흡입하여 반대쪽으로 송출한다. 일반적으로 베인의 수는 10~12매이다.

특수 펌프의 종류

1.  재생 펌프(Regenerative Pump)

재생 펌프는 마찰 펌프(Friction Pump), 와류 펌프(Vortex Pump), 웨스코 펌프(Westco Pump)의 이름으로 불리어 진다. 이 펌프는 그림에서 보듯이 임펠러 주변에 많은 홈을 파서 이것이 회전할 때 입구 쪽에서 홈에 들어간 액체가 케이싱에 둘러싸여 송출구 밖으로 운반되는 방법을 사용한다. 재생 펌프는 유체의 점성력을 이용하여 매끈한 회전체 또는 나사가 있는 회전 축을 케이싱 내에서 회전함으로써 액체의 유체 마찰에 의하여 압력 에너지를 주어서 송출한다. 이 펌프는 원심 펌프와 회전 펌프의 중간적 구조를 가지고 있으며 원심 펌프에 비하면 고 양정을 얻을 수 있으나 최고 효율은 떨어진다. 또한 효율은 물인 경우가 30~40%로 낮고 이 이유는 유로 내에서 액체의 난류가 심해지는 것과 로터의 홈이나 벽 사이의 틈에 충격이나 마찰이 생기기 때문이며, 이것은 마찰 펌프로써 마찰을 이용하는 것이기 때문에 어쩔 수 없는 일이다.


                     
                        재생 펌프 임펠러와 구조


 2.  점성 펌프(Viscosity Pump)

점도가 높은 액체의 점성을 이용하여 층류 마찰 작용으로 펌프 작용을 일으키는 것을 점성 펌프라고 한다. 그림에서 보는 것과 같이 축이 베어링의 내부에서 회전하는 것을 보면 축과 베어링 구멍과의 사이에 초승달 모양의 공간이 생기고 이 부분에는 윤활유가 들어가있다. 축이 회전함에 따라 기름은 점성으로 인해 운동하게 되고 점차 회전 방향으로 밀려서 면적이 좁은 부분으로 운송된다. 이 방법은 유량은 적으나 구조가 아주 간단하기 때문에 윤활유 펌프 등에 이용되고 있고 비교적 높은 양정을 얻을 수 있다. 이 펌프에는 원통형 점성펌프, 나사형 점성펌프, 나선형 점성펌프 등이 있다.



                       점성 펌프구조


 3.  분사 펌프(Jet Pump)

일명 분류 펌프라고도 하며, 고압의 구동 유체를 노즐로 압송하고 여기서 목(Throat)을 향하여 고속으로 분사시키면 분류의 압력은 저압이 된다. 여기에서 분류 주위의 보조 유체는 분류에 흡입되고 이들 구동유체와 보조 유체는 혼합 충돌하면서 흡입 작용을 높이고 목부분을 통과해 나간다. 다시 디퓨저에 들어가면 잉여 운동에너지는 압력 에너지로 회수 되면서 송출구로 나간다. 분사 펌프에는 액체 분류로서 액체를 수송하는 물분사 펌프, 액체 분류로서 기체를 수송하는 공기 펌프, 증기 분류로서 액체를 수송하는 증기 인젝터가 있다


                              분사 펌프 구조


 4.  기포 펌프(Air Lift Pump)

압축공기를 공기관을 통해서 양수관 속으로 혼입시키면 양수관 속은 물보다 가벼운 혼합체가 되므로 부력의 원리에 따라 관외의 물의 압력에 의하여 압상되는데, 이것을 이용해서 양수하는 펌프가 기포 펌프이다.이 펌프의 장점은 구조가 간다하고 수리의 염려가 적고 수중에 이물질이 포함되어 있어도 상관이 없는 점이다.

 
5. 수격 펌프(Hydraulic Pump)

수격작용을 이용하여 낮은 곳의 물을 높은 곳으로 양수하는 펌프를 말한다. 그림을 보면 낙차 H1의 물은 수관 2, 3을 거쳐 방출 밸브인 4로 유출된다. 그러나 수관을 지나는 물의 속도가 증대하면 방출 밸브는 압상되어 자동적으로 닫히고, 그 속의 수압은 급하게 상승한다. 즉, 수격 작용에 의하여 물은 밸브 5를 압상하고 공기실6, 양수관 7을 거쳐 낙차 H2인 곳까지 양수하게 된다.

진공펌프의 종류

• 건식 로타리 베인 펌프  (DRY-RUNNING ROTARY VANE PUMP)

• 만유식 로타리 베인 펌프 (OIL FLOODED ROTARY VANE PUMP)

• 순환 급유식 로타리베인 펌프 (OIL CIRCULATED INJECRED ROTARY VANE PUMP)

• 배출 급유식 로타리 베인 펌프 (ONCE -THROUGH OIL INJECTED ROTARY VANE PUMP)

• 로타리 피스톤 펌프 (ROTARY PISTON PUMP)

• 로타리 기어 펌프 (ROTARY GEAR PUMP)

• 피스톤 펌프 (PISTON PUMP)

• 다이아후렘펌프 (DIAPHRAM PUMP)

• 루츠 펌프 (ROOTS PUMP)

• 수봉식 펌프 (LIQUID RING PUMP)

• 터보 분자 펌프 (TURBO MOLECULAR PUMP)

• 확산 펌프 (DIFFUSION PUMP)

• 이젝타펌프 (STEAM EJECTOR/GAS EJECROR)

• 흡착 펌프 (ABSORPTION PUMP)

• 이 온 펌프 ( ION PUMP)

• 게터 펌프 (GETTER PUMP)

• 승화펌프 (SUBLIMATION PUMP)

• 저온 펌프 (CRYO PUMP)

로타리 베인식 진공 펌프

베인은 스프링 또는 원심력에 의해서 실린더 내면에 밀작된 상태로 돌아가게 되는데, 이때 베인과 베인 사이에 공간이 새기게 되고, 이 공간은 로타의 회전에 따라 용적이 달라지게 됩니다.

한쪽 베인이 흡기부를 지나면서 공간의 용적은 점차 커지게 되고 ,다음베인이 흡기부 끝단을 통과할 때 공간용적은 최대가 됩니다. 이렇게 하여 흡기부로부터 빨아들인 공기는 다음 단계에서 압축이 되고 이것이 배기부를 지나면서 배출이 되는 것입니다.

로타리 베인 펌프의 최대 진공도는 1+10Torr정도의 영역에 그치고 있으나, 루츠펌프 및 확산펌프와 연결되어 고진공이 요구되는 공정에도 다양하게 쓰이고 있으므로, 오늘날 산업 전반에 걸쳐 가장 널리 쓰이고 있고 기종이라 할 수 있습니다.

로타리 피스톤식 진공 펌프

흔히"키니펌프"라 불리어지고 있는, 펌프로서 실린더의 중심과 편심이 되어있는 로타가 실린더의 축을 중심 으로 캠운동을 하고 있고, 피스톤이
로타의 표면에 밀착된 상태로 왕복운동을 하면서 실린더가 두 개의
공간으로 분할됩니다. 이 공간의 용적이 로타의 회전에 따라 수축, 확장을 반복하면서 공기를 흡입한 후 이를 다시 압축시켜 배출하는 것입니다.

로타리 피스톤 펌프의 최대 진공도도 로타리 베인펌프와 거의 비슷하나,
회전수가 동일한 경우 로타리 베인 타입 보다 흡입주기가 길게 되어 진공
발생의 진동이 크게 되는 단점이 있습니다. 그러나 로타의 밀봉 작용이
베인의 경우보다 좋으므로, 수분이나 먼지등에 의한 진공도 저하가 적어
흡기 상태가 악조건인 경우에도 우수한 성능을 발휘 합니다.

토리첼리의 실험

1643년 이탈리아의 물리학자 토리첼리는 유리관과 수은을 사용하여 다음과같은 실험을 하였습니다. 즉,단면적1cm인 한쪽 끝이 막힌 길이 1m의 유리관 안에 수은을 가득 채운 다음, 수은이 담긴 그릇 안에 거꾸로 세우면, 유리관 안의 수은주는 그릇에 담겨 있는 수은의 표면으로부터 76cm의 높이를 항상 유지 하게된다는 것입니다.

이때 유리관 윗쪽에는 진공상태가 되는데 이를"토리첼리 진공" 이라합니다.

유리관 안의 수은주가 76cm가 되는 것은 수은주의 무게가 그릇에 담긴 수은의 표면에 작용하는 대기의 압력과 균형을 이루기 때문입니다. 이 실험으로 대기압(1기압)은 높이 76cm의 수은주 무게와 같다는 사실이 발견되었으며, 이는 오늘날 진공의 측정 단의에 있어서도 기초적인 개념이 되고 있습니다.

우리가 흔히 사용하는 진공도의 단위인 토르(Torr)는 토리첼리의 머릿 글자를 딴 것이며, 대기압 상태를 표시하는 760Torr나 760mmHg,76cmHg 등도 모두 토리첼리의 실험에서 나타나는 수은주의 길이를 이용 한 대기압의 표시인 것입니다

로타리 기어펌프

로타리 엔진 의 원리를 응용한 진공펌프이다.

즉, 옆의 그림과 같이, 원형실린더 안에 타원형의 로타가실더 중심축의기어를 따라 캠형 기어운동을 함으로써, 실린더를 두 개의 공간으로분할하고,
이 공간이 로타의 회전과 함께 수축, 확장되면서 공기를 흡입한 후 이를
다시 압축시켜 배출하는 것입니다.

이 펌프의 특성도 로타리 피스톤 타입의 펌프와대동소이 합니다

피스톤 펌프

자동차의 피스톤 엔진과 동일한 원리로 작동되는 펌프로서, 기본 구조는 자동차 엔진의 그것과 동일합니다.

최대 진공도는100Torr 정도로 그다지 높지 않으나. 다단식으로 직렬 연결한 경우 10Torr까지도 낼수 있다.
회전운동을 하는 진공 펌프에 비해 진동이 크고 동력 손실이 많으며, 동일한 용량의 로타리 베인 펌프에 배해 구동 동력이 큽니다.

다이아 후렘 펌프

이 펌프의 기본 원리는 얇은 판막을 진동시켜 밀폐된 공간의 용적을
수축 ,확장 시킴으로써 공기를 흡입또는 배출시키는 것입니다.
이 타입은 판막이 견뎌내는 압력 차이에 한계가 있으므로,
주로 저진공용 소형 펌프로 쓰이고 있습니다.

루츠 펌프

루츠 펌프는 두 개의 리본모양의 회전 로타가 쌍을 이루며 회전함으로써
공기를 함입하여 배기시키는 것입니다. 주로 저진공, 중진공영역에서 많이 쓰이며, 용량이 대용량이므로 다량의 공기를 배기시키는데 유희합니다.

특히1Torr부터 10Torr 의 영역에서 대용량의 배기능력을 가지고 있으므로, 식품의 동결건조 공정등에서 우수한 성능을 발휘합니다. 그러나 배기부가 대기압인 경우 배기 능력을 상실하므로, 로타리 베인 펌프등 다른 보조펌프와 연결하여 사용되고 있습니다.

이젝타 펌프

이젝타 펌프는 가스나 액체(일반적으로 스팀을 많이 사용)를 고압으로 노즐을 통해
분사시켜, 음속을 초과하는 가속도를 갇게한 다음, 분사되는 가스나 액체와 함께 공기를
확산기 안으로 끄러들여 배출시키는 것입니다.

이러한 기종들은 흡입되는 공기안에 함유된 가스에 큰 영향을 받지 않으므로, 주로
화학 반응기등에 많이 사용되고 있습니다. 그러나 도달 진공도가 100Torr안밖으로
저진공이어서,여러대의 이젝타를 직렬로 연결하여 사용하는 경우가 많읍니다.
이때 소모되는 스팀의 양이 막대하므로 유지비용이 많이드는 단점이있습니다.

[출처] 펌프의 기본 이론 (GYROTOR 캠핑카) |작성자 스테파노

[무명초]

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[현숙]

감사