진공펌프의 작동원리 및 종류 (1) 회전날개 진공펌프 원리

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오늘은 진공펌프의 작동원리 및 종류에 대해서 알아보자.

1. 진공 펌프의 분류

진공 펌프는 기체 이송 펌프와 기체 결합 또는 포획 펌프로 분류됩니다. 기체 변위 진공 펌프는 제한 없이 사용될 수 있 지만 기체 결합 진공 펌프는 기체 흡수 능력에 제한이 있으므 로 일정한 공정 종속 간격마다 재생되어야 합니다.

기체 이송 펌프로 불리기도 하는 기체 변위 펌프는 양변위 펌프 아니면 운동 진공 펌프로 분류됩니다. 양변위 펌프는 밀봉 영역에서 대기로 또는 다운스트림 펌프 단계로 기체를 변위 합니다. 운동 펌프는 기계적 구동 시스템을 통해서 또는 펌핑 섹션이 끝날 때 응축되는 유도된 증기 흐름을 통해서 펌핑 방 향의 기체를 가속함으로써 기체를 변위합니다. 기체 결합 진 공 펌프는 잔류 기체 제거를 통하여 특히 활발한 점착 기면에 기체를 결합하거나 적절한 온도에서 기체를 응축합니다. 화 학 흡착은 증발 및/또는 승화 또는 스퍼터링을 통하여 계속 순수한 게터 표면을 생성하는 게터 펌프로 알려진 펌프 유형 에 의해 기술적으로 수행됩니다. 결합된 기체 입자는 게터 표 면과 상호 작용하기 전에 이온 게터 펌프에서 이온화할 경우 스퍼터링함으로써 게터 표면을 청소하는 동시에 스퍼터링된 재료에 의해 묻힐 수 있습니다. 비증발 게터(NEG)는 반응성 이 무척 높은 합금(주로 지르코늄 또는 티타늄)으로 구성되 고, 매우 큰 특정한 공간을 차지합니다. 기체는 미세 구멍을 통하여 게터 재료의 더 깊은 층으로 침투하여 그곳에서 안정 적인 화합물로 결합됩니다.

진공 펌프의 분류

2. 회전날개 진공펌프

2.1) 설계 / 작동 원리

회전 날개 진공 펌프는 오일 밀봉 회전 변위 펌프입니다. 펌핑 시스템은 하우징(1), 편심 설치 로터(2), 원심력과 탄성력 하에서 방사상으로 이동하는 베인(3)과 유입구 및 출구(4)로 구성됩니다. 사용 가능한 경우, 유입 밸브는 작동 중에 항상 열려 있는 진공 안전 밸브로 설계됩니다. 작업 챔버(5)는 하우징 내부에 위치해 있고 하우징, 로터, 날개에 의해 제한됩니다. 편심 설치 로터와 날개는 작업 챔버를 다양한 부피를 가진 두 개의 분리 컴파트먼트로 나눕니다. 로터가 회전할 때 기체는 이차 날개에 의해 밀봉될 때까지 확대 흡입실로 흘러 들어갑니다. 에워싸인 기체는 배출 밸브가 대기압에 반하여 열릴 때까지 압축됩니다. 배출 밸브는 오일 밀봉됩니다. 밸브가 열리면 소량의 오일이 흡입실로 들어가서 하우징에 반하여 날개를 윤활할 뿐만 아니라 밀봉합니다.

기체 밸러스트가 작동되는 경우엔 외부로 난 구멍이 열려서 전면의 밀봉된 흡입실로 흘러 들어갑니다. 그 결과 배출 밸브 를 여는데 필요한 압력은 압축 펌핑 단계 동안 상대적으로 낮 은 압축에 도달합니다. 이는 변위된 기체/증기 혼합물이 증기 가 응축되기 시작하기 전에 배출되게 해줍니다. 기체 밸러스 트와 함께 작동하는 동안 도달된 최종 압력은 기체 밸러스트 없이 작동될 때보다 더 높습니다.

- 작동 유체, 오일
작동 유체라고도 불리는 펌프 오일은 회전 날개 펌프에서 수 행해야 할 여러 가지 일이 있습니다. 움직이는 모든 부품을 윤활하고, 유입구와 출구 사이의 좁은 틈새 뿐만 아니라 배출 밸브 아래에서 불감 부피를 채웁니다. 날개와 작업 챔버 사이 의 틈새를 압축하고, 추가로 열 전달을 통하여 최적 온도 균 형을 보장합니다.

- 다단계 펌프
회전 날개 진공 펌프는 1단계 및 2단계 버전에 설치됩니다. 2 단계 펌프는 1단계 펌프보다 더 낮은 최종 압력을 달성합니 다. 게다가 최종 압력에서 기체 밸러스트의 효과는 더 낮습니 다. 왜냐하면 기체 밸러스트는 높은 압력 단계에서만 받아들 여지기 때문입니다.

- 진공 안전 밸브
해당 펌프 유형에 따라 회전 날개 진공 펌프에 진공 안전 밸 브가 장착될 수 있습니다. 진공 안전 밸브는 의도적인 정지 또는 비의도적인 정지의 경우에 진공실에서 펌프를 분리하 고, 오일이 진공실로 흘러드는 것을 방지하기 위하여 변위된 기체를 사용하여 펌핑 시스템을 환기합니다. 펌프 전원을 켠 후에 진공 안전 밸브는 펌프 내 압력이 진공실과 근사한 압력 에 도달하면 잠시 지연된 후에 열립니다.

2.2) 어플리케이션

회전 날개 진공 펌프는 전체 저진공 및 중간 진공 범위에서 범용으로 사용될 수 있습니다. 해당 압력 범위에 따라 1단계 또는 2단계 펌프가 사용될 수 있습니다. 펌프 작동 압력 및 대기압에서 펌프 다운 매개체가 응축되지 않는 이상적인 작동조건이 항상 존재합니다.

-증기
압축 단계 동안 펌프 속에서 완전히 또는 부분적으로 응축될 수 있는 증기는 증류 및 건조 공정 동안 변위되어야 합니다. 이 경우에 기체 밸러스트 밸브를 여는 것은 응축 없이 펌프를 통하여 증기를 변위하는 데에 도움이 됩니다. 하지만 증기 호 환성이 응축을 방지하기에 항상 충분한 것은 아닙니다. 응축 물은 오일과 혼합되어 최종 압력이 증가하게 만들고 작동 유 체의 윤활 용량을 감소시킵니다. 이 요인들은 펌프 내부에서 부식을 일으킬 수 있습니다. 증기를 배출하기 전에 펌프는 기 체 밸러스트와 함께 최소 30분 동안 가열되어야 합니다. 작 동 유체의 더 높은 온도는 응축을 감소시킵니다. 응축을 감소 시키는 추가 측정에는 가능한 최저 출구 압력의 도달과 응축 물의 분리 제거가 포함됩니다. 유입구와 출구의 양측면에 있 는 응축물 분리기는 이런 목적으로 사용되어야 합니다. 출구 의 배압은 오일 분무 필터와 수직 배기 가스 라인으로 방지되 어야 합니다. 추출 시스템이 사용 가능할 경우 출구는 추출 시스템에 연결되어야 합니다.

-먼지, 입자, 화학 물질
일정한 한계 내에서 필터와 분리기가 마모와 부식으로부터 진공 펌프를 보호할 수 있습니다. 폴리에스터(SAS)가 충진된 분리기나 에폭시 유리 마이크로화이버(DFT) 필터 장착물은 먼지를 결합합니다. 활성 탄소 필터(FAK)는 무기질 증기를 결합하고, 필터 충진은 대체 가능합니다.

유입 탄화수소(유증기)는 가열된 촉매 트랩(URB)에서 촉매 반응으로 소각되고, 제올라이트 트랩(ZFO 또는 ST)은 다양 한 증기를 흡착합니다. 포화될 경우엔 스스로를 베이크 아웃 하여 재생될 수 있습니다. 응축물은 응축물 분리기(KAS 또는 CT)에 수집되어 수동으로 배출될 수 있습니다. 화학적 오일 필터(OFC)는 회전 날개 펌프에 통합된 오일 펌프의 도움으 로 펌프 오일을 청소합니다.

기체 처리량이 높고 기체 밸러스트와 함께 작동될 때, 오일 분무는 펌프 외부에서 혼입됩니다. 100 kPa · m³의 기체 처 리량에서는 4 ml의 오일 손실을 가정할 수 있습니다. 유증기 는 오일 분무 필터(ONF 또는 OME)에서 분리되어 추가 회수 라인(ORF or ODK)을 통하여 펌프의 오일 순환 체계로 회수 될 수 있습니다.

그러나 펌프 오일을 화학적으로 공격하거나 증기압이 너무 낮아 기체 밸러스트와 위에서 언급한 부속품이 있음에도 불 구하고 펌프 내의 응축을 피할 수 없는 물질들이 변위될 경 우, 서로 다른 종류의 배압 펌프가 선택되어야 합니다.