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용적식 펌프의 정의와 종류별 원리 이해하기
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용적식 펌프의 정의와 종류별 원리 이해하기
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용적식 펌프란?
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용적식 펌프란
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용적 형 펌프
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펌프 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
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펌프의 원리[편집]
펌프의 분류[편집]
베르누이 방정식에서의 펌프 적용[편집]
펌프의 효율[편집]
축동력[편집]
비회전도[편집]
펌프의 공동현상 방지책[편집]
펌프의 수격작용 방지책[편집]
각주[편집]
참고 문헌[편집]
펌프의 종류와 용도
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용적식 펌프 유형: 및 기능 – Lambda Geeks
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왕복 펌프
로터리 펌프
선형 펌프
비 용적형 펌프 유형
회전식 용적형 펌프 유형
가변 용량 펌프 유형
회사 소개
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용적식 펌프의 정의와 종류별 원리 이해하기
용적식 펌프의 정의와 종류별 원리 이해하기
용적식 펌프의 정의
용적식 펌프는 로터 따위의 왕복 작용을 이용하여 일정량의 점성이 있는 액체 또는 부유하거나 가벼운 고형물을 포함하는 액체를 펌핑해서 밀어 내보내는 형식의 펌프입니다. 이러한 펌프는 일반적으로 원심 펌프와 같은 높은 유속은 아니지만 훨씬 더 높은 압력을 생성하는 것이 가능합니다. 용적식 펌프는 일정한 양의 유체를 가두어 토출 파이프 또는 토출 시스템에 체적을 가두어 놓음으로써 유체를 움직이게 만들어줍니다. 일부 용적식 펌프는 흡입 측에서 팽창하는 공동과 배출 측에서 감소하는 공동을 사용하는데, 액체는 흡인 측의 공동이 팽창하면서 펌프로 흘러 들어가고, 액체는 공동이 붕괴되면서 배출구에서 흘러나오게 됩니다. 이렇게 볼륨은 펌프 작동의 각 사이클 동안 일정하게 유지됩니다. 그리고 용적식 펌프는 임펠러를 사용하지는 않지만 액체를 배출 시스템으로 이동시키기 위한 충분한 압력이 축적될 때까지 밀폐된 공동에서 액체를 직접 밀어내기 위해 회전 또는 왕복 부품을 사용합니다. 그리고 이 펌프는 액체를 임펠러를 통해 이동시키는 원심 펌프처럼 유체의 속도를 높이는 데 의존하지 않으며, 결과적으로 용적식 펌프의 내부 유체 속도는 원심 펌프의 속도보다 훨씬 낮습니다. 이 기능은 고체가 포함된 매체를 펌프질해야 하는 경우에 유용하게 사용됩니다.
왕복식 용적식 펌프의 작동 원리
용적식 펌프의 설계는 매우 다양하지만 대부분은 용적형은 왕복식과 회전식의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
그중 왕복식 용적식 펌프는 피스톤, 플런저 또는 다이어프램 펌프의 반복적인 전후 이동인 스트로크로 작동하며, 이런 순환 방식을 왕복이라고 부릅니다. 피스톤 펌프에서 피스톤의 첫 번째 행정은 진공을 생성해주며 흡기 밸브를 열고, 또한 출구 밸브를 닫으며 피스톤 챔버로 유체를 흡입시키는 흡입 단계입니다. 그리고 피스톤의 운동이 역전되면 압력을 받는 흡기 밸브가 닫히고 출구 밸브가 열려 피스톤 챔버에 들어 있는 오일이 배출되게 되는데 이것이 바로 압축 단계입니다. 다음으로 피스톤 펌프는 피스톤 양쪽의 입구 및 출구 밸브와 함께 이중으로 작동할 수도 있는데, 피스톤이 한쪽에서 흡입되는 동안 다른 쪽에서는 압축됩니다. 그리고 플런저 펌프 또한 비슷한 방식으로 작동합니다. 피스톤 펌프에 의해 움직이는 오일의 부피는 실린더 부피에 따라 달라지며, 플런저 펌프의 경우 플런저 크기에 따라 달라집니다. 피스톤 또는 플런저 주변의 씰은 펌핑 동작을 유지하고 누출을 방지하는 데 중요합니다. 일반적으로 플런저 펌프 씰은 펌프 실린더의 상단에 정지되어 있기 때문에 유지 관리가 더 쉬우며 피스톤 주변의 씰은 펌프 챔버의 내부에서 위아래로 반복적으로 움직입니다. 다이어프램 펌프는 피스톤이나 플런저 대신 유연한 막을 사용하여 유체를 움직입니다. 다이어프램을 확장하면 펌핑실의 체적이 증가하고 유체가 펌프로 흡입됩니다. 다이어프램을 압축하면 부피가 감소하고 약간의 액체가 배출되는데, 이 펌프는 밀폐 시스템이라는 장점이 있어 위험한 액체를 펌핑하는 데 이상적입니다. 이렇게 왕복 펌프의 주기적인 순환 작용은 유체가 압축 단계에서 가속되고 흡입 단계에서 느려지는 방출 시에 펄스를 생성하게 되는데 이로 인해 설치 시 손상 진동이 발생할 수가 있으며, 댐핑 또는 스무딩이 사용되는 경우도 많이 존재합니다. 다만 두 개 이상의 피스톤, 플링거 또는 다이아프램을 사용하여 펄스를 최소화하는 것 또한 가능합니다.
회전식 용적식 펌프의 작동 원리
회전식 용적식 펌프는 왕복 펌프의 전진 및 후진 운동 대신 톱니바퀴 또는 기어의 작동을 이용하여 유체를 전달시켜 줍니다. 회전 소자는 펌프 케이스와 함께 액체 씰을 형성하고 펌프 흡입구에서 흡입을 생성하는데, 펌프로 흡입되는 유체는 회전하는 톱니 또는 기어의 톱니 안에 둘러싸여 토크로 전달됩니다. 이런 회전식 용적식 펌프의 가장 간단한 예는 기어 펌프이며 기어 펌프는 외부 기어 펌프와 내부 기어 펌프의 두 가지가 기본적으로 사용됩니다. 이 중 외부 기어 펌프는 별도의 샤프트에 의해 지지되는 두 개의 인터록 기어로 구성되는데, 이 중에 하나 또는 둘 다 구동하는 것이 가능합니다. 기어가 회전하면 톱니 사이에 오일이 갇히면서 오일이 입구로부터 배출되어 케이스 주변으로 이동합니다. 이는 서로 맞물려 있기 때문에 유체가 기어 사이를 통해 다시 전달되지 않으며, 기어와 케이스 사이의 공차가 좁으면 펌프가 흡입구에서 흡인력을 발생시키고 토출 측에서 오일이 역류하는 것을 방지하는 게 가능해집니다. 그리고 낮은 점도의 유체는 누출 또는 미끄럼 현상이 발생할 가능성이 더 높은 편입니다. 다음으로 내부 기어 펌프는 동일한 원리로 작동하지만 두 개의 인터록 기어는 크기가 서로 다르며 하나는 내부에서 회전합니다. 기어 펌프는 펌핑된 오일로 윤활해야 하며 오일 및 기타 고점도 액체를 펌핑하는 데 적합합니다. 이러한 이유로 기어 펌프를 건조하지 말아야 합니다. 기어와 케이스 사이의 공차가 좁기 때문에 이러한 유형의 펌프는 연마성 유체 또는 고형물이 함유된 공급과 함께 사용할 경우 마모되기 쉽습니다.
용적식 펌프란?
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용적식(포지티브 변위) 펌프란?
PD(포지티브 변위) 펌프는 고정 볼륨을 반복적으로 둘러싸고 시스템을 통해 기계적으로 이동하여 유체를 이동합니다. 펌핑 동작은 주기적이며 피스톤, 나사, 기어, 롤러, 다이어프램 또는 베인에 의해 구동될 수 있습니다.
용적식 펌프는 피스톤이나 플런저와 같은 기계 장치로 액체에 힘을 가하여 유체에 에너지를 추가합니다. 용적식 펌프는 결과 액체 압력이 배출 시스템의 압력과 같아질 때까지 액체를 포함하는 부피를 줄입니다.
즉, 액체가 기계적으로 압축되어 위치 에너지가 직접 상승합니다. 대부분의 용적형 펌프는 실린더 내 피스톤 또는 플런저의 선형 운동으로 인해 변위가 발생하는 왕복 펌프입니다.
또 다른 일반적인 용적형 펌프인 로터리 펌프에서는 원형 운동으로 인해 변위가 발생합니다. 고압 서비스에서 흔히 볼 수 있는 용적형 펌프의 여러 제조업체가 있습니다.
용적식(포지티브 변위) 펌프 작동원리
용적식 펌프는 입구 밸브에서 펌프 챔버로 유체를 끌어들인 다음 출구 밸브를 통해 배출합니다. 일반적으로 여기에는 펌프를 통해 유체를 이동시키는 회전식, 왕복식 또는 다이어프램 시스템이 포함될 수 있습니다. 일정한 유량을 생성하는 반복 사이클입니다. 다른 펌프는 이 작업을 수행하기 위해 다른 방법을 사용합니다.
용적식 펌프는 고정된 양의 유체를 가두고 갇힌 부피를 배출 파이프 또는 배출 시스템으로 강제(변위)시켜 유체를 이동시킵니다.
일부 용적형 펌프는 흡입측의 확장 캐비티와 토출측의 감소하는 캐비티를 사용합니다. 흡입측의 공동이 팽창함에 따라 액체가 펌프로 흐르고 공동이 붕괴되면 액체가 배출구 밖으로 흐릅니다. 부피는 펌프 작동의 각 주기 동안 일정하게 유지됩니다.
용적식 펌프는 임펠러를 사용하지 않고 회전 또는 왕복 부품에 의존하여 액체를 배출 시스템으로 이동시키기에 충분한 압력이 형성될 때까지 밀폐된 공동의 액체를 직접 밀어냅니다.
펌프는 원심 펌프가 임펠러를 통해 액체를 이동시키는 것처럼 유체의 속도를 높이는 데 의존하지 않습니다. 결과적으로 용적형 펌프 내부의 유체 속도는 원심 펌프의 속도보다 훨씬 낮습니다. 이는 깨지기 쉬운 고형물이 포함된 매체를 펌핑해야 하는 경우와 같이 특정 응용 분야에서 종종 바람직한 기능입니다.
용적형 펌프 특성
용적식 펌프는 원심 펌프나 회전 동역학적 펌프와 달리 토출 압력에 관계없이 이론적으로 주어진 속도(RPM)에서 동일한 유량을 생성할 수 있습니다. 따라서 용적형 펌프는 정유량 장치로 간주할 수 있습니다. 그러나 압력이 증가함에 따라 내부 누출이 약간 증가하면 진정한 일정한 유량을 방지할 수 있습니다.
응용 분야에서 용적형 펌프는 원심 펌프와 같은 차단 헤드가 없기 때문에 펌프의 토출측에서 닫힌 밸브에 대해 작동하지 않아야 합니다.
폐쇄된 배출 밸브에 대해 작동하는 펌프와 함께 펌프는 계속해서 흐름을 생성하고 배출 라인의 압력은 파이프라인이 파손되거나 펌프가 심각하게 손상되거나 둘 다 될 때까지 증가합니다.
따라서 이를 방지하기 위해 용적식 펌프의 토출측에 릴리프 또는 안전 밸브가 필요한 경우가 많습니다. 이 릴리프 밸브는 펌프의 내부 또는 외부에 배치할 수 있습니다. 펌프 제조업체는 일반적으로 내부 릴리프 또는 안전 밸브를 공급할 수 있는 옵션이 있습니다.
내부 밸브는 일반적으로 안전 예방책으로만 사용되지만 배출 라인의 외부 릴리프 밸브는 흡입 라인이나 공급 탱크로 돌아가는 복귀 라인이 있어 안전성을 높입니다.
용적형 펌프의 종류
포지티브 변위 펌프의 주요 유형은 다음과 같습니다.
▷ 프로그레시브 캐비티 펌프(PC 펌프)
▷ 기어 펌프 – 내부 및 외부
▷ 베인 펌프(임펠러 펌프)
▷ 로터리 로브 펌프
▷ 스크류 펌프
▷ 다이어프램 펌프
▷ 연동 펌프(호스 펌프)
각 작동 주기에 대해 주어진 부피를 들어 올리는 용적식 펌프는 왕복식과 회전식의 두 가지 주요 클래스로 나눌 수 있습니다. 왕복 펌프에는 피스톤, 플런저 및 다이어프램 유형이 포함됩니다. 로터리 펌프에는 기어, 로브, 스크류, 베인 및 캠 펌프가 포함됩니다.
프로그레시브 캐비티 펌프
프로그레시브 캐비티 펌프에는 고정자라고 하는 하우징 내에서 회전하는 회전자가 있습니다. 회 전자는 항상 금속이며 고정자는 고무 유형의 재료로 구성됩니다. 그것은 나사산처럼 보입니다. 유체는 캐비티 사이에 있고 로터의 회전 운동은 유체를 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 통과시킵니다. 낮은 용량에서 중간 용량, 낮은 압력에서 높은 압력, 우수한 고형물 처리 능력, 하나의 씰, 낮은 전단력, 일정한 흐름 및 낮은 맥동을 가지고 있습니다.
기어 펌프
기어 펌프는 2가지 구성으로 제공됩니다. 1) 중간 용량, 낮거나 중간 압력, 최대 14 Bar/ Spl 17 Bar, 고형물 처리 기능 없음, 하나의 씰 및 일정한 흐름을 갖는 내부 기어. 2) 외부 기어는 중간 용량, 중간에서 높은 압력, 표준 20 Bar/Spl 250 Bar를 갖습니다. 하나의 씰이 있고 고형물 처리 기능이 없으며 일정한 흐름이 있습니다.
베인 펌프
베인 펌프(임펠러 펌프)는 적당한 용량, 낮은 압력, 적당한 고체 처리 능력, 하나의 씰 및 일정한 흐름을 가지고 있습니다.
로터리 로브 펌프는 중간에서 고용량, 낮은 압력에서 중간 압력, 우수한 고형물 처리 기능, 2/4 씰, 일정한 흐름 및 적당한 맥동을 가지고 있습니다.
스크류 펌프
스크류 펌프에는 중간에서 고용량, 고압, 윤활성 액체, 고체 처리 기능 없음, 하나의 씰 및 일정한 흐름을 특징으로 하는 다중 스크류 펌프로 알려진 다중 버전이 있습니다.
다이어프램 펌프
공기 작동식 다이어프램 펌프는 낮은 용량에서 중간 용량, 낮은 압력에서 중간 압력, 매우 낮은 효율, 밀봉 및 높은 맥동을 가지고 있습니다.
연동 펌프
연동 펌프(호스 펌프)는 적당한 용량, 낮은 압력, 우수한 고형물 처리 능력, 낮은 전단력, 씰 없음 및 높은 맥동을 가지고 있습니다.
포지티브 변위 펌프를 선택해야 하는 5가지 이유
원심 분리기보다 용적식 펌프를 선택하기로 한 결정이 항상 명확한 것은 아닙니다. 각각은 매우 다른 동작을 가지고 있으며 이에 익숙하지 않은 경우 용적식 펌프가 프로세스에 어떻게 적합할 수 있는지 이해하기 어려울 수 있습니다.
용적식 펌프는 어떤 상황에서는 원심 펌프보다 더 효율적인 선택입니다. 아래 조건이나 응용 프로그램이 공정에 있는 경우 용적식 펌프를 사용해야 합니다.
1. 고점도
원심 분리기는 점성 액체를 펌핑하는 데 문제가 있어 적당한 수준에서도 매우 비효율적입니다. 반면 용적식 펌프는 두꺼운 액체를 이동하는 데 문제가 없습니다.
2. 저유량
종종 원심 펌프는 더 낮은 유량이 필요할 때 BEP에서 실행되어 펌프에 큰 피해를 줍니다. BEP에서 원심 분리기를 실행하면 과도한 에너지 소비, 펌프 손상 및 전반적인 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
그러나 용적식 펌프는 주어진 펌프 속도에서 일정한 유체 흐름을 제공하는 이러한 조건에 매우 적합합니다. 원심 펌프를 최적 효율 지점(BEP)에서 작동시켜 필요한 압력이나 유량을 얻으려는 경우 용적식 펌프가 더 나은 선택일 수 있습니다.
3. 측광
용적형 펌프는 계량 응용 분야에 이상적인 선택입니다. 일정한 흐름을 제공하므로 프로세스 요구 사항을 쉽게 충족할 수 있습니다. 계량에 사용되는 용적식 펌프의 일반적인 유형은 연동, 기어, 다이어프램, 플런저, 피스톤입니다.
4. 고압 요구 사항
용적식 펌프는 1,000psi(2,300ft) 이상의 일부 모델과 함께 고압이 필요한 응용 분야에 탁월합니다. 그러나 용적식 펌프의 설계로 인해 폐쇄된 배출 밸브에 대해 작동을 유지하면 라인이 파열되거나 펌프가 손상되거나 둘 다일 때까지 압력이 계속 증가합니다.
5. 전단에 민감한 액체
원심 펌프는 일반적으로 용적식 펌프와 비교할 때 더 높은 속도로 작동합니다. 더 높은 속도는 액체를 전단할 수 있으므로 원심 펌프는 토마토 페이스트 및 라텍스 페인트와 같은 액체에 적합하지 않습니다. 낮은 속도로 작동하는 용적형 펌프는 제품에 더 부드러울 수 있으며 일반적으로 이러한 유형의 응용 분야에서 선호됩니다.
용적 펌프의 응용
이 펌프는 일반적으로 높은 힘 출력이 필요할 수 있는 정확한 도징이 필요한 고점도 유체를 펌핑하는 데 사용됩니다. 원심 펌프와 달리 이 펌프의 출력은 힘의 영향을 받지 않으므로 공급이 불평등한 모든 조건에서도 선택되었습니다. 용적식 펌프의 가장 좋은 예는 피스톤, 플런저, 다이어프램, 기어, 로브, 나사 및 베인입니다.
▷ 피스톤 및 플런저 펌프는 저점도 유체, 페인트 스프레이, 오일 생산 및 강력한 세척을 펌핑하는 데 사용됩니다.
▷ 다이어프램 펌프는 물, 오일 및 페인트의 계량, 스프레이, 처리에 사용할 수 있습니다.
▷ 기어 펌프는 석유 화학, 식품 산업, 페인트, 오일 등의 고점도 유체를 펌핑하는 데 사용됩니다.
▷ 로브 펌프는 식품 및 화학 산업 제약, 생명 공학, 위생 등에 사용됩니다.
▷ 스크류 펌프는 연료 이송, 오일 생산, 관개 등에 사용됩니다.
▷ 베인 펌프는 저점도 액체, 연료 적재 및 변속기 등에 사용됩니다.
용적형(PD) 펌프는 밸브를 사용하여 시스템 전체에서 자동으로 이동하여 밀봉하며 설정된 부피로 액체를 자주 이동하는 데 사용됩니다. 펌핑 동작은 반복되며 나사, 피스톤, 로브, 기어, 베인, 다이어프램에 의해 구동될 수 있습니다. 이 펌프는 고점도 유체가 필요한 곳에 주로 사용됩니다.
용적식 펌프의 장점
다양한 응용 분야에 대한 용적식 펌프의 많은 이점이 있습니다. 아래에서 많은 작업에서 사용하는 주요 이유를 간략하게 설명합니다.
▷ PD 펌프는 일정한 속도와 유량을 유지하기 때문에 때때로 일정 부피 펌프라고 합니다. 시스템 압력이 변하더라도 유량은 일정하게 유지됩니다.
▷ PD 펌프는 다양한 유체 유형의 고점도, 저점도 및 가변 점도, 전단에 민감한 유체, 고체 및 공기 또는 가스 동반 비율이 높은 액체를 처리할 수 있습니다.
▷ 그들의 용량은 작동 압력의 영향을 받지 않습니다.
▷ 유량이 100-gpm 미만 및 100-psi를 초과하는 응용 분야에 탁월합니다.
▷ 점성 유체를 취급할 때 원심 펌프보다 10~40포인트 더 효율적일 수 있습니다.
▷ PD 펌프는 자가 프라이밍할 수 있습니다.
▷ 밀폐형 펌프로 설계할 수 있습니다.
포지티브 변위 펌프의 단점
▷ 동적 펌프보다 덜 효율적인 펌프입니다.
▷ 맥동하는 자유로운 흐름을 전달할 수 없습니다.
▷ 고압 응용 분야에는 적합하지 않습니다.
▷ 높은 소음을 생성합니다.
▷ 낮은 방전 능력.
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용어집
용적식펌프
정량성을 요구하는 용도에 최적인 펌프.
다음과 같은 특징이 있습니다.
자흡능력이 높다(흡입양정이 높다/액체를 펌프 아래로부터 빨아올리는 능력이 뛰어나다)
토출 압력이 높다(압상 양정이 높다/액체를 펌프 위까지 밀어 올리는 능력이 뛰어나다)
일반적으로 비용적식 펌프에 비해 송액량이 적다
기계의 에너지를 직접 이송 유체의 위치 에너지로 바꾸기 때문에, 펌프실의 내부에 칸막이나 밀폐실이 설치되어 있는 것이 용적식펌프의 특징입니다. 그러므로 펌프를 정지해도 토출측에서 흡입측으로의 역류가 없습니다.
용적식펌프에는 이 밀폐된 펌프실에 대해 피스톤 펌프와 같이 왕복운동에 의해 펌프실의 용적을 변화시켜 토출하는 것과, 기어 펌프와 같이 회전 운동에 의해 펌프실의 닫힌 공간을 그대로 이동하여 토출하는 것이 있습니다.
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