액봉식 진공 펌프 - 고전적이면서도 최첨단의 진공 기술

Maulburg, Germany 진공 기술은 지난 수십 년 동안 지속적으로 발전해 왔습니다. 오늘날, 건식 스크류 진공 펌프는 화학 공정 및 다른 여러 분야에서 사용되며, 건식 클로 진공 펌프는 전체적인 산업 분야에서 진공 기술의 표준으로 정착했습니다. 유회전식 베인 진공 펌프도 지속적인 개발로 인해 많은 분야에서 최신식 기능을 발휘하고 있습니다. 위의 제품들은 각각의 분야에서 일반적으로 사용되는 진공 펌프입니다. 그러나 지속적인 개선과 새로운 개발에도 불구하고, 특정 분야에서는 오늘날까지 성공적으로 유지되고 있는 원리가 있습니다. 그것은 바로 액봉식 진공 펌프입니다.
그림 1: 흡입 용량이 시간당 25~26,800입방미터인 2가지 버전의 Dolphin 액봉식 진공 펌프 (Source: Busch Dienste GmbH)
그림 1: 흡입 용량이 시간당 25~26,800입방미터인 2가지 버전의 Dolphin 액봉식 진공 펌프 (Source: Busch Dienste GmbH)

액봉식 진공 펌프의 기본 원리는 1890년에 "수봉식 진공 펌프"로서 이미 개발됐습니다. 간결하고 견고한 구조로 인해, 액봉식 진공 펌프(그림 1)는 수증기가 배출되거나 압축 과정에서 진공 펌프 내 응결이 발생하는 공정에 사용됩니다. 따라서 액봉식 진공 펌프는 습기가 있는 저진공 공정에 적합하며, 화학 산업, 석유 생산 및 처리, 증기 터빈 배기, 플라스틱 산업, 제지, 식품 산업 및 다른 많은 공업 분야에서 사용됩니다..

작동 원리
액봉식 진공 펌프는 사용 유체로 배기되는 가스 또는 증기와 호환되는 액체나 물을 사용합니다. 에틸렌글리콜, 미네랄 오일 또는 유기 용제도 사용되며, 이미 공정의 일부를 이루고 있는 다른 액체도 마찬가지입니다. 기본 원리는 펌프의 모든 크기 및 버전에서 동일합니다.

그림 2: Dolphin 액봉식 진공 펌프 압축 체임버의 컷어웨이 도안 (Source: Busch Dienste GmbH)

편심 장착 임펠러가 실린더형 하우징에서 회전합니다(그림 2). 이 하우징에는 임펠러 날이 액체에 잠길 정도로 사용 유체가 채워집니다. 임펠러의 회전 운동과 이로 인해 발생하는 원심력으로 인해, 하우징의 액체는 소위 말하는 액체 링 모양이 됩니다. 흡입된 매질이 날과 액봉 사이의 공간에서 운반됩니다. 임펠러의 편심 회전으로 이 공간의 체적이 달라지면서 가스가 유입, 압축 및 배출됩니다. 액체 링은 개별 공간을 실린더에 밀봉합니다. 따라서 사용 유체 대신에 유체 씰링(sealing fluid)으로도 불립니다.

메커니즘
사용 유체의 특성으로 인해, 이 구조는 저 진공 범위에서만 사용할 수 있습니다. 도달 가능한 진공도가 진공 펌프를 통해 끊임없이 펌핑되는 사용 유체의 증기압과 점성에 달려 있기 때문입니다. 따라서 액봉식 진공 펌프는 비교적 저온에서, 대개 일정한 온도로 작동합니다. 즉 압축 공정에서 매질의 온도 증가가 거의 없으므로, 증기나 습기가 많은 가스를 흡입하는데 적합합니다.
진공 펌프의 저온은 공정 중의 증기 응결에 유리하기 때문에, 진공 펌프가 복수기의 기능을 추가적으로 수행한다고 볼 수 있습니다. 혼합물이 진공 펌프에 들어갈 때 응결이 일어나, 유량이 획기적으로 감소합니다. 이러한 응결 효과에 더해, 펌프 용량도 증가하게 됩니다.
사용 유체는 압축으로 인해 발생한 열을 흡수하고 액봉식 진공 펌프는 거의 등온이기 때문에 온도에 민감한 제품(폴리머 등)을 흡입할 때 유리합니다.
액봉식 진공 펌프의 한 가지 중요한 이점은 사용 유체와 구성 요소에 사용된 물질을 흡입 매질에 완벽하게 적용할 수 있다는 점입니다. 또한 부식성 또는 폭발성 가스 및 증기도 흡입할 수 있습니다. 낮은 온도로 인해, 다른 기계식 진공 펌프에 비해 폭발성 물질을 흡입할 때 발생할 수 있는 문제가 훨씬 적어집니다.

구조
1단식 및 2단식 진공 펌프는 기본적으로 다릅니다. 1단식 펌프의 경우, 위에서 설명된 압축 공정은 하나의 압축 단계에서 수행됩니다. 2단식 진공 펌프(그림 3)는 첫 번째 단계에서 사전에 압축된 흡입 매질은 두 번째 압축 단계로 이송되어 다시 압축됩니다. 130hPa(mbar)의 최대 진공도는 1단식 진공 펌프 버전에서 가능하며 2단식 버전은 최대 33hPa(mbar)까지 가능합니다.

그림 3: 2단 액봉식 진공 펌프를 통한 가스 흐름 (Source: Busch Dienste GmbH)

크기 또한 큰 차이를 보입니다. Busch Vacuum Pumps and Systems는 용량의 범위가 시간당 25~26,800입방미터인 다양한 Dolphin 액봉식 진공 펌프 시리즈 및 버전으로 구성된 포트폴리오를 갖추고 있습니다.

사용 방식
사용 유체의 공급 및 제거는 3가지 방식으로 이루어집니다.

1. 비순환 방식
액봉식 진공 펌프 사용을 위한 가장 간단한 방식이며 충분한 사용 유체가 있을 때 언제든지 사용됩니다. 압축 단계에 사용 유체가 지속적으로 공급됩니다. 그런 다음, 유체는 가스 및 응축액과 함께 방출됩니다. 

2. 부분 재순환 방식
부분 재순환 방식(그림 4)에서, 사용 유체는 가스가 진공 펌프를 빠져 나간 후 가스와 함께 유체 분리기로 우회됩니다. 액체와 가스는 그곳에서 분리됩니다. 사용 유체가 진공 펌프로 다시 흐르는 동안 가스는 방출되거나 전송됩니다. 회로 안의 유체 분리기를 통해 새로운 사용 유체가 추가로 공급됩니다. 이를 통해 회로 안에 충분한 액체가 유지되고 온도가 상승하지 않도록 보장됩니다. 이러한 유형의 개방형 회로는 비순환 방식에 비해 유체를 최대 50%까지 절약할 수 있습니다.

그림 4: 부분 재순환 시스템을 갖춘 Dolphin 액봉식 진공 펌프 (Source: Busch Dienste GmbH)

3. 재순환 방식
폐쇄형 회로 내 진공 펌프 하부에도 유체 분리기가 있습니다(그림 5). 가스는 분리기에서 방출되며, 사용 유체는 진공 펌프에 다시 들어가기 전에 열교환기를 통해 우회됩니다. 따라서 사용 유체는 일정한 온도로 유지됩니다. 즉, 유체 분리기를 통해 추가되어야 하는 담수 유체의 양은 적습니다. 따라서 충분한 사용 유체가 없거나 사용 유체를 최대한 보존해야 할 경우, 재순환 방식을 권장합니다.



그림 5: 전체 재순환 시스템을 갖춘 Dolphin 액봉식 진공 펌프 (Source: Busch Dienste GmbH)


맞춤형 진공 시스템
액봉식 진공 펌프는 진공 시스템 및 설치 모듈로서 사용하기에 매우 적합합니다. 가스, 공기 또는 증기 배출기(steam jets) 또는 진공 부스터와 결합하여 최대 진공도를 더 낮출 수 있습니다. 개별 분야에 맞춤화된 진공 시스템에 대해 기술적 및 경제적으로 최적의 솔루션을 찾을 수 있습니다. Busch Vacuum Pumps and Systems는 수십 년간 전 세계적으로 화학공정, 석유 생산 및 처리, 발전 및 기타 많은 분야에서 경제적이고 안전한 시스템을 설계, 구성 및 구축해 왔습니다.  Busch의 Dolphin 액봉식 진공 펌프는 다양한 크기의 ATEX 인증 버전으로 제공됩니다.



그림 6: 공정 유체 탈기를 위한 5개의 1단 Dolphin 액봉식 진공 펌프를 갖춘 진공 시스템 (Source: Busch Dienste GmbH)


뉴스 분류
추가 문의사항이 있습니까?
바로 연락 주십시오 (Busch 대한민국):
+82 (0)31 645 2700 문의하기