용적식 펌프

용적식 펌프는 역압의 변화에 상관없이 일정 속도에서 일정한 유량을 제공하는 형식의 펌프를 말한다. 

다음 내용은 태진에프티에서 제공하는 기술자료에서 용적식 펌프 관련 자료를 바탕으로 작성되었다.

 

 

용적식 펌프

용적식 펌프는 피스톤, 플런저 또는 로터 따위의 왕복 및 회전 작용에 의하여 일정량의 액체를 밀어 내보내는 형식의 펌프를 말한다.

 

용적식 펌프의 분류

 

<그림 1> 용적식 펌프의 분류

 

용적식 펌프를 보면 아래와 같이 두 가지 종류로 대별 할 수 있다.

 

● 회전식 펌프 

● 왕복식 펌프

 

 

원심 펌프 vs. 용적식 펌프(회전식 vs.왕복식)

원심 펌프와 용적식 펌프, 회전식 펌프, 왕복식 펌프간의 차이점은 다음 그림의 Q-H 곡선에 표시 되어 있다. 

 

<그림 2> 펌프에 따른 유량-양정 사이의 일반적인 관계(Source: 태진에프티 기술자료)

 

표시된 펌프의 곡선도를 보면 펌프 역압에서 작은 변화는 곧 유량에서의 차이를 보인다.

 

원심 펌프의 유량 변화는 상당하고, 회전식 펌프의 유량 변화는 미세하나 왕복식 펌프의 유량 변화는 거의 없다. 회전식 펌프와 왕복식 펌프에 차이점이 발생되는 이유는 씰의 실제 접촉면이 회전식 펌프가 왕복식 펌프보다 크다. 따라서 비록 두 펌프가 같은 공차를 가지도록 설계가 되었다 하더라도 회전식 펌프의 손실 범위가 더 크기 때문이다.

 

펌프들은 일반적으로 높은 수준의 효율과 흡입력을 얻기 위해 최소한의 공차를 가지도록 설계된다. 그러나, 때에 따라 공차 범위를 넓힐 필요가 있는 경우가 발생된다. 예를 들면, 점성이 높은 유체를 펌프가 이송할 경우, 이송될 유체내 입자가 함유된 경우, 고온의 유체를 이송할 경우 등이다.

 

용적식 펌프라는 것은 맥동하는 펌프이다. 맥동이 발생한다는 것은 펌프가 발생시키는 유량의 흐름이 한 주기 내에서 일정하지 않다는 뜻이다.

 

유량과 유속의 변동은 압력의 변동이 만드는데 이는 배관과 밸브의 저항 때문이다.

 

 

왕복식 정량 펌프

왕복식 정량 펌프에서 전형적인 다이어프램 펌프가 있다.

다이어프램 펌프의 유량은 스트로크 길이나 회수를 통해 조정된다. 만약 운전 범위를 확대하고 싶으면 인버더를 더 큰 다이어프램 펌프에 설치해야 한다. 

 

다이어프램 펌프는 누수가 없는데 이것은 진동판이 유체와 주변 장치 사이에 씰 작용을 하기 때문이다.

또한 다이어프램 펌프는 두개의 체크 밸브가 내장되어있다. 하나는 흡입쪽이고 하나는 토출쪽이다. 

 

작은 다이어프램 펌프를 보면 다이어프램은 전자석과 연결된 커넥팅로드에 의해 기동 되고, 이로 인해 코일은 필요한 정확한 양의 스트로크를 받는다. 

 

<그림 3> 솔레노이드-스프링 리턴(Source: 태진에프티 기술자료)

 

큰 다이어프램 펌프를 보면 일반적으로 다이어프램은 캠축에 의해 구동되는 커넥팅로드에 설치된다. 캠축은 표준 비동기 모터에 의해 구동된다. 

 

<그림 4> 캠 드라이브-스프링 리턴(Source: 태진에프티 기술자료)

 

 

회전식 정량 펌프

회전식 정량 펌프는기어펌프나 로터리펌프, 스네이크펌프 등 회전 운동에 의해 펌프실의 용적 변화를 일으켜 송액하는 펌프이다.

회전식 정량 펌프는 왕복 펌프의 전진 및 후진 운동 대신 톱니바퀴 또는 기어의 작동을 이용하여 유체를 전달시켜 준다.

회전 소자는 펌프 케이스와 함께 액체 씰을 형성하고 펌프 흡입구에서 흡입을 생성하는데, 펌프로 흡입되는 유체는 회전하는 톱니 또는 기어의 톱니 안에 둘러싸여 토크로 전달된다.

이런 회전식 정량 펌프의 가장 간단한 예는 다음과 같은 기어 펌프이며 기어 펌프는 외부 기어 펌프와 내부 기어 펌프의 두 가지가 기본적으로 사용된다.

 

<그림 5> 기어 펌프

 

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 이동한다. 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 가능해진다. 그리고 낮은 점도의 유체는 누출 또는 미끄럼 현상이 발생할 가능성이 더 높은 편이다. 다음으로 내부 기어 펌프는 동일한 원리로 작동하지만 두 개의 인터록 기어는 크기가 서로 다르며 하나는 내부에서 회전한다. 기어 펌프는 펌핑된 오일로 윤활해야 하며 오일 및 기타 고점도 액체를 펌핑하는 데 적합하다.

 

Reference : 태진에프티 기술자료