펌프란? - 작동, 유형 및 응용

펌프란?

펌프는 일반적으로 전기 에너지에서 유압 에너지로 변환되는 기계적 작용에 의해 유체를 이동하는 데 사용되는 기계적 장치를 말하며 유체를 낮은 곳에서 높은 곳으로 들어 올리고 이동시키는 유압 장치입니다.

펌프는 유체를 이동하는 데 사용하는 방법에 따라 직접 양력, 변위 및 중력 펌프의 세 가지 주요 그룹으로 분류할 수 있습니다. 펌프는 일부 메커니즘(일반적으로 왕복 또는 회전)으로 작동하며 유체를 이동시키는 기계적 작업을 수행하기 위해 에너지를 소비하게 됩니다. 이런 펌프는 수동 작동, 전기, 엔진 또는 풍력을 포함한 많은 에너지원을 통해 작동하며 의료 응용 분야에 사용하기 위한 미세한 것부터 대형 산업용 펌프에 이르기까지 다양한 크기로 제공됩니다.

유압 펌프는 높은 유압이 필요한 공정에서도 활용되는데 중장비에서 주로 볼 수 있습니다. 일반적으로 중장비는 낮은 흡입 압력과 높은 토출 압력이 필요한데 펌프 입구 쪽의 낮은 압력은 액체가 특정 깊이에서 상승하도록 하고 출구 쪽의 높은 압력은 액체를 원하는 헤드까지 밀어내기 때문에 펌프는 압축기와 유사한 기능을 합니다. 그들 사이의 주요 차이점은 서로 다른 작동 유체를 사용한다는 것입니다.

 

펌프 작동 원리

펌프는 저압 수준에서 고압 수준으로 물을 픽업하는 데 사용되는 기계 장치인데 기본적으로 펌프는 에너지 흐름을 기계적에서 유체로 변경하게 됩니다. 이것은 높은 유압력이 필요한 공정 작업에 사용할 수 있습니다.

이 프로세스는 중장비의 장비 내에서 관찰할 수 있는데 위에서 언급했듯이 낮은 이 장비는 흡입과 높은 토출 압력이 필요합니다. 펌프의 흡입 부분에서 낮은 힘으로 인해 액체는 특정 깊이에서 픽업하는 반면 높은 힘으로 펌프의 배출 측면에서는 원하는 높이에 도달할 때까지 액체를 픽업하도록 구동합니다.

 

또한, 펌프는 주변 공기 압력이 액체를 강제하는 진공을 생성하여 작동합니다. 모든 펌프는 저압 영역을 생성하여 작동하며 원심 펌프에서 원심력은 물을 임펠러 외부로 가속하여 임펠러의 eye나 중심에 낮은 압력을 생성합니다.

왕복 펌프에서 플런저 또는 피스톤의 상향 행정은 진공을 생성합니다. 기어 펌프 또는 로브 펌프에서는 톱니 또는 로브가 맞물리면서 분리되어 진공이 생성되며 압력의 차이가 흡입을 만들게 됩니다. 이러한 원리로 압력이 높은 액체는 압력이 낮은 영역으로 이동하게 됩니다.

 

펌프의 종류

물 및 기타 유체의 운송을 단순화하여 주거용, 상업용 및 산업용 건물의 모든 유형에서 매우 유용하게 쓰이는 펌프는 다양한 유형의 펌프가 있습니다.

예를 들어, 소방 펌프는 소방관 및 자동 스프링클러를 위한 가압식 물 공급을 제공하고, 물 부스터 펌프는 식수를 고층 건물의 고층으로 공급하며, 순환수 펌프는 물을 사용하여 공간 난방 및 냉각을 제공하는 HVAC 시스템에 사용됩니다.

많은 펌프 디자인이 있지만 대부분의 유형은 원심 펌프와 용적 펌프로 분류됩니다.

 

 

다이나믹 펌프의 종류

 

1) 원심 펌프(Centrifugal Pump)
이러한 유형의 펌프는 전 세계적으로 가장 일반적으로 사용됩니다. 작업은 매우 간단하고 잘 설명되어 있으며 신중하게 테스트되었습니다. 이 펌프는 강력하고 효율적이며 제조 비용이 상당히 저렴합니다. 펌프가 작동할 때마다 유체 압력은 펌프의 입구에서 출구로 증가합니다. 압력의 변화는 시스템 전체에 걸쳐 액체를 구동합니다.

이러한 종류의 펌프는 회전하는 임펠러를 통해 전기 모터에서 액체로 기계적 동력을 전달하여 힘을 강화합니다. 액체의 흐름은 임펠러의 중심으로 들어가 블레이드와 함께 나옵니다. 이로써 원심력은 유체의 속도를 향상시키고 운동과 같은 에너지는 힘으로 변경될 수 있습니다.

2) 수직 원심 펌프(Vertical Centrifugal Pump)
수직 원심 펌프는 캔틸레버 펌프라고도 합니다. 이 펌프는 전용 샤프트를 사용하고 베어링이 피트 외부에 있기 때문에 볼륨이 피트 내로 떨어지는 것을 허용하는 설계를 유지합니다. 이 펌프 모드는 샤프트를 덮기 위해 충전 용기를 사용하지 않지만 대신 스로틀 부싱을 사용합니다. 부품 와셔는 이러한 종류의 펌프의 일반적인 용도입니다.

3) 수평 원심 펌프(Horizontal Centrifugal Pump)
이러한 유형의 펌프에는 최소 두 개 이상의 임펠러가 포함됩니다. 이 펌프는 펌핑 서비스에 사용됩니다. 모든 단계는 기본적으로 분할 펌프입니다.

모든 단계는 유사한 대피소에 있으며 유사한 샤프트에 장착됩니다. 솔로 수평 샤프트에 최소 8개의 추가 스테이지를 장착할 수 있습니다. 모든 단계는 거의 같은 양만큼 머리를 향상시킵니다. 다단계 펌프는 첫 번째 임펠러에서 단일 또는 이중 흡입일 수도 있습니다. 이러한 유형의 원심 펌프를 서비스할 뿐만 아니라 모든 종류의 펌프가 제공되었습니다.

4) 잠수정 펌프(Submersible Pump)
이 펌프는 빗물, 하수 및 정화조 펌프라고도 합니다. 이 펌프의 응용 분야에는 주로 건물 서비스, 가정, 산업, 상업, 농촌, 도시 및 빗물 재활용 응용 프로그램이 포함됩니다.
이 펌프는 빗물, 지하수, 하수, 흑수, 중수, 빗물, 무역 폐기물, 화학 물질, 지하수 및 식료품을 이동하는 데 적합합니다.

이 파이프의 응용 분야에는 주로 폐쇄형, 콘트라 블록, 와류, 다단계, 단일 채널, 절단기 또는 그라인더 펌프와 같은 다양한 임펠러가 포함됩니다. 다양한 응용 분야의 경우 고유량, 저유량, 저수두 또는 고수두를 포함하는 광범위한 선택이 가능합니다.

5) 소화전 시스템(Fire Hydrant System)
소화전 펌프 시스템은 소화전 부스터, 소방 펌프 및 소방수 펌프라고도 합니다. 이들은 주전원이 충분하지 않기 때문에 소화전 서비스 내에서 힘을 증가시켜 건설의 소방 능력을 향상시키기 위한 고출력 물 펌프입니다. 이 시스템의 적용에는 주로 관개와 물 이동이 포함됩니다.

 

용적식 펌프 종류

 

1) 다이어프램 펌프(Diaphragm Pump)
다이어프램 펌프는 AOD 펌프(공기 작동식 다이어프램), 공압 및 AODD 펌프라고도 합니다. 이 펌프의 적용은 주로 일반 플랜트, 산업 및 광업과 같은 연속 적용을 포함합니다.

AOD 펌프는 전력을 얻을 수 없는 곳, 그렇지 않으면 불안정하고 가연성 지역에서 특히 사용됩니다. 이 펌프는 화학 물질, 식품 제조, 지하 탄광 등의 이송에도 활용됩니다.

이 펌프는 응답 펌프이며 응축 공기로 구동되는 2개의 다이어프램을 포함합니다. 전달 밸브에 의한 공기 섹션은 두 개의 다이어프램쪽으로 공기를 교대로 적용합니다. 모든 다이어프램에는 볼 또는 체크 밸브 세트가 포함되어 있습니다.

2) 기어 펌프(Gear Pump)
이 펌프는 회전하는 양전위 펌프의 일종으로 모든 회전에 대해 안정적인 양의 액체를 강제로 공급합니다. 이 펌프는 자극적이지 않은 펌핑 동작을 만들기 위해 메쉬 내부 및 외부로 들어오는 기계로 액체를 이동합니다. 이 펌프는 높은 힘으로 펌핑할 수 있으며 두꺼운 유체를 효율적으로 펌핑할 수 있습니다.

기어 펌프에는 마찰 및 높은 임펠러 속도와 같은 손실을 일으키는 밸브가 없습니다. 따라서 이 펌프는 연료 및 그리스 오일과 같은 두꺼운 액체를 취급하는 데 적합합니다. 이 펌프는 고체 및 거친 액체를 구동하는 데 적합하지 않습니다.

3) 연동 펌프(Peristaltic Pump)
연동 펌프는 튜브 펌프, 연동 펌프라고도 합니다. 이들은 용적식 펌프의 종류이며 이러한 펌프의 응용 프로그램은 주로 화학, 식품 및 수처리 산업의 처리와 관련됩니다.
계량 및 블렌딩을 위한 안정적인 흐름을 만들고 치약 및 모든 종류의 약품과 같은 다양한 액체를 펌핑할 수 있습니다.

4) 로브 펌프(Lobe Pump)
이 펌프는 우수한 고효율, 녹 방지, 위생 품질, 신뢰성 등과 같은 다양한 특성을 제공합니다. 이 펌프는 두꺼운 유체 및 고체를 손상시키지 않고 처리할 수 있습니다.

이 펌프의 작동은 서로 접촉하지 않는 로브를 제외하고 기어 펌프와 관련될 수 있습니다. 또한 이러한 펌프는 슬러리를 이동할 수 있는 기어 펌프에 비해 우수한 펌핑 공간을 가지고 있습니다. 이들은 스테인리스 스틸로 만들어졌으며 매우 광택이 있습니다.

5) 피스톤 펌프(Piston Pump)
피스톤 펌프는 피스톤을 통해 고하중 씰이 반응하는 곳마다 포지티브 전위 펌프의 한 종류입니다. 이 펌프는 초콜릿, 페이스트리, 페인트 등을 이송하기 위해 높고 안정적인 압력 및 전달 시스템이 필요한 물 관개에 자주 사용됩니다.

따라서 이것은 원심 및 용적과 같은 펌프의 분류에 관한 것입니다. 이들은 액체 물질의 이동을 더 간단하게 만들기 위해 다양한 종류의 건물에서 사용됩니다. 주택 및 상업용으로 사용되는 펌프는 물을 처리할 수 있습니다.
소방 펌프는 자동 스프링클러 및 소방관에 급수 급수를 공급하고 부스터 펌프는 아파트 고층에 깨끗한 물을 공급합니다.

 

6) 캐비티 펌프 프로세싱(Progressing Cavity Pump)
대형 입자로 오염된 하수 슬러지와 같은 난해한 물질을 펌핑하는 데 널리 사용되는 이 펌프는 너비의 약 10배에 달하는 나선형 로터로 구성되어 있습니다. 이것은 직경 x의 중심 코어로 시각화할 수 있으며, 일반적으로 두께의 절반 x 주위에 곡선 나선형으로 감겨 있지만 실제로는 단일 주조로 제조됩니다.

이 샤프트는 벽 두께도 일반적으로 x인 견고한 고무 슬리브 내부에 맞습니다. 샤프트가 회전하면 로터가 점차적으로 고무 슬리브 위로 유체를 밀어 올립니다. 이러한 펌프는 낮은 볼륨에서 매우 높은 압력을 발생시킬 수 있습니다.

 

7) 스크류 펌프(Screw Pump)
나사 펌프는 나사산이 반대인 2개 또는 3개의 나사를 사용하는 보다 복잡한 유형의 회전식 펌프입니다. 나사는 맞물리는 기어가 있는 평행 샤프트에 장착되어 샤프트가 함께 회전하고 모든 것이 제자리에 유지됩니다.
나사는 샤프트를 켜고 펌프를 통해 유체를 구동합니다. 다른 형태의 로터리 펌프와 마찬가지로 움직이는 부품과 펌프 케이싱 사이의 간극이 최소화됩니다.

8) 플런저 펌프(Plunger Pump)
플런저 펌프는 왕복 용적 펌프입니다. 이들은 왕복 플런저가 있는 실린더로 구성됩니다. 흡입 및 토출 밸브는 실린더 헤드에 장착됩니다. 흡입 행정에서 플런저가 후퇴하고 흡입 밸브가 열려 유체가 실린더로 흡입됩니다.

전진 행정에서 플런저는 배출 밸브에서 액체를 밀어냅니다. 효율성 및 일반적인 문제: 플런저 펌프에 실린더가 하나만 있으면 유체 흐름은 플런저가 중간 위치를 통과할 때 최대 흐름과 플런저가 끝 위치에 있을 때 0 흐름 사이에서 다양합니다.
배관 시스템에서 유체가 가속될 때 많은 에너지가 낭비됩니다. 진동 및 수격 현상은 심각한 문제일 수 있습니다. 일반적으로 서로 위상이 맞지 않는 두 개 이상의 실린더를 사용하여 문제를 보완합니다.

9) 로프 펌프(Rope Pump)
1000년 전에 중국에서 체인 펌프로 고안된 이 펌프는 매우 간단한 재료로 만들 수 있습니다. 로프, 바퀴 및 PVC 파이프만 있으면 간단한 로프 펌프를 만들 수 있습니다. 로프 펌프 효율은 풀뿌리 조직에서 연구되어 왔으며 이를 만들고 운영하는 기술은 지속적으로 개선되었습니다.

10) 임펄스 펌프(Impulse Pump)
임펄스 펌프는 가스(보통 공기)에 의해 생성된 압력을 사용합니다. 일부 임펄스 펌프에서는 액체(보통 물)에 갇힌 가스가 방출되어 펌프의 어딘가에 축적되어 액체의 일부를 위로 밀어 올릴 수 있는 압력을 생성합니다.

기존 임펄스 펌프에는 다음이 포함됩니다.

유압 램 펌프
낮은 수두의 물 공급의 운동 에너지는 기포 유압 축압기에 일시적으로 저장된 다음 물을 더 높은 수두로 이동하는 데 사용됩니다.

펄서 펌프
운동 에너지만으로 천연 자원을 사용합니다.

공수 펌프
기포가 위로 움직일 때 물을 위로 밀어 올리는 파이프에 삽입된 공기로 작동 가스 축적 및 방출 주기 대신 탄화수소를 연소시켜 압력을 생성할 수 있습니다. 이러한 연소 구동 펌프는 작동 막을 통해 연소 이벤트의 충격을 펌프 유체로 직접 전달합니다.

이러한 직접 전달을 허용하려면 펌프가 거의 전체가 엘라스토머(예: 실리콘 고무)로 만들어져야 합니다. 따라서 연소로 인해 멤브레인이 팽창하여 유체를 인접한 펌핑 챔버 밖으로 펌핑합니다. 최초의 연소 구동 소프트 펌프는 ETH Zurich에 의해 개발되었습니다.

 

펌프의 응용

오늘날 펌프는 관개, 물 공급, 가솔린 공급, 공조 시스템, 냉각(보통 압축기라고 함), 화학 물질 이동, 하수 이동, 홍수 조절, 해양 서비스 등에 사용됩니다.

또한 기계식 펌프는 우물에서 물 펌핑, 수족관 여과, 연못 여과 및 폭기, 수냉 및 연료 주입을 위한 자동차 산업, 오일 및 천연 가스 펌핑을 위한 에너지 산업 또는 냉각탑 및 난방, 환기 및 공조 시스템의 기타 구성 요소를 작동하는 데 사용됩니다.

의료 산업에서 펌프는 의약품 개발 및 제조의 생화학 공정에 사용되며 특히 인공 심장 및 음경 보철물과 같은 신체 부위의 인공 대체품으로 사용됩니다.

 

펌프의 장점

▷ 구동 씰이 없으므로 펌프에 누출이 없습니다.
▷ 마찰 손실이 매우 적습니다.
▷ 펌프의 구성은 간단합니다.
▷ 소음이 거의 없습니다.

펌프의 단점

▷ 캐비테이션을 생성합니다.
▷ 부식.
▷ 고속으로 작업할 수 없습니다.