원심 펌프에 대한 모든 것
원심 펌프 작동 원리
원심 펌프는 원심력의 작용을 통해 유체(특히 액체)에 에너지를 전달하는 능력이 특징인 유압 작동식 기계입니다. 주요 목적은 압력 증가를 통해 유체를 전달하는 것입니다. 원심 펌프는 구조가 다를 수 있지만 작동 원리와 유체 역학 특성은 항상 동일합니다.
개략적으로 원심 펌프는 케이스 내부에서 회전하는 임펠러로 구성되며, 임펠러는 펌핑되는 유체에 운동 에너지를 전달하는 일련의 블레이드, 바람직하게는 방사형 디자인으로 구성되며, 케이스에는 펌핑되는 유체에 대한 흡입 및 토출 노즐이 장착되어 있습니다. 흡입 노즐은 임펠러의 회전축에 해당하는 축을 가지고 있는 반면, 토출 노즐은 임펠러 축에 대한 정상 축을 가지고 있지만 여전히 축 자체를 통과하는 평면에 놓여 있습니다.
원심 펌프 작동 원리
펌핑되는 유체는 임펠러 중앙에 있는 펌프의 흡입 노즐을 통해 지속적으로 유입됩니다. 여기서부터 임펠러의 가장자리까지 방사형 방향으로 가속되어 케이스로 배출됩니다. 유체 전류는 임펠러 블레이드의 곡률 덕분에 전류 자체에 전달되는 힘에 의해 가속화됩니다. 이러한 방식으로 유체는 주로 평균 속도(운동 에너지)가 증가하는 형태로 에너지를 얻습니다.
케이스 내부에서 액체가 움직이는 방향으로 점차적으로 커지는 부분 덕분에 액체의 속도가 적절히 느려집니다.
이와 같은 단면 증가는 일반적으로 케이스(튜브 에어레이터)의 주변부를 횡단면(일반적으로 원형, 사다리꼴 또는 직사각형 모양)이 0에서 토출 노즐 단면 값까지 변화하는 나선형으로 설계하여 얻을 수 있습니다. 이러한 방식으로 유체가 보유한 운동 에너지가 압력 에너지로 변환됩니다. 흡입 노즐 반대쪽 부분의 케이스는 덮개로 닫혀 있습니다. 샤프트 통로가 있는 커버의 중앙 부분에는 샤프트 씰이 들어 있는 챔버가 있습니다. 고압 영역(케이싱 내부)과 저압 영역(흡입 노즐) 사이의 밀폐는 임펠러와 케이싱 사이에 생성된 훨씬 줄어든 간극을 통해 이루어집니다. 임펠러와 샤프트는 케이스 외부의 특수 지지대에 있는 두 개의 베어링에 의해 캔틸레버 방식으로 움직입니다.
원심 펌프의 종류
폐쇄형 임펠러가 장착된 원심 펌프
이 유형의 임펠러에는 일반적으로 5~7개의 블레이드가 있으며, 최소 크기는 125mm, 최대 크기는 550mm입니다. 블레이드는 일반적으로 낮은 수(높은 헤드와 낮은 유량)의 펌프에서 방사형으로 움직이는 단순한 후방 곡선을 가지며, 높은 수(낮은 헤드와 높은 유량)의 펌프에서는 반축으로 움직이는 이중 후방 곡선을 가질 수 있습니다. 허브 디스크와 크라운 디스크 사이에 블레이드가 완전히 닫혀 있습니다. 이 유형의 임펠러의 효율은 가장 작은 임펠러의 경우 0.6에서 가장 큰 임펠러의 경우 0.83까지 다양합니다. 이 유형의 임펠러는 깨끗한 액체나 가벼운 불순물이 포함된 액체에 적합합니다.채널 임펠러가 있는 원심 펌프
이 유형의 임펠러는 블레이드 수가 3개에서 4개로 줄어들어 최소 크기가 270mm, 최대 크기가 450mm입니다. 블레이드는 일반적으로 이중 후방 곡선과 주로 방사형으로 움직이며 허브 디스크와 크라운 디스크 사이가 완전히 닫혀 있습니다. 허브는 위에서 설명한 닫힌 임펠러에 비해 훨씬 더 뒤쪽으로 기울어져 있습니다. 이러한 임펠러는 블레이드 수가 제한되어 있고 허브가 훨씬 뒤쪽으로 기울어져 있어 액체가 잘 유도되지 않기 때문에 상대적으로 효율이 떨어집니다. 그러나 이러한 장치를 사용하면 상당한 크기의 부유 물질이 포함된 폐수가 통과할 수 있는 큰 구멍이 있는 내부 채널을 만들 수 있습니다.볼텍스 임펠러가 장착된 원심 펌프
이 유형의 임펠러에는 방사형으로 발달한 단순한 후방 곡선을 가진 9개의 블레이드가 장착되어 있습니다. 이 임펠러에는 크라운 디스크가 장착되어 있지 않지만, 섹션에서 볼 수 있는 허브 디스크는 "스푼" 동작을 합니다. 허브는 케이스 내부 임펠러에 훨씬 더 후방으로 각진 위치를 제공하기 위해 만들어집니다. 이 임펠러는 다른 유형의 임펠러에서처럼 액체가 유도되지 않기 때문에 상대적으로 효율이 떨어집니다.나선형 베인 임펠러가 장착된 원심 펌프
밀도가 높고 점도가 높은 액체 또는 다량의 건조 잔류물이 포함된 용액에 사용하기 위한 새로운 임펠러입니다. 임펠러에는 펌핑되는 액체의 점도나 점성에 따라 2개 또는 4개의 블레이드가 장착되어 있습니다(전체 크기 범위에서). 허브를 기준으로 대칭으로 배열된 두 개의 블레이드에는 허브에서 흡입 노즐까지 나선형으로 뻗어 있는 부속물이 장착되어 있습니다. 이 유형의 임펠러에는 크라운 디스크가 없으며, 각 베인 사이의 액체 밀봉은 블레이드와 케이스용 마모판 사이의 극도로 줄어든 간격으로 고정됩니다. 이 임펠러는 채널 및 와류 임펠러보다 효율적이며 흡입 특성이 더 우수합니다.원심 펌프의 구조적 특성
임펠러
원심 펌프용 임펠러는 필요한 성능과 펌핑되는 액체의 특성에 따라 다양한 모양과 크기로 제공되며, 모든 유형의 임펠러에는 허브 디스크 뒷면에 특수 블레이드가 장착되어 축 추력을 보정하고 씰 챔버의 압력을 낮춥니다. 이 블레이드에 의해 생성된 수두는 나선형과 씰 챔버 사이의 활성 압력 차이와 대조되어 펌핑되는 액체를 챔버 자체 쪽으로 밀어내며, 임펠러는 펌핑되는 액체의 화학적 가혹성 및/또는 연마력에 따라 다양한 재료로 만들어지며 모든 임펠러는 펌프에 장착되기 전에 동적으로 균형을 맞춥니다.
케이싱
원심 펌프용 케이스에는 좁은 나선형 또는 넓은 나선형의 두 가지 버전으로 제공되는 단일 나선형 튜브 통풍기가 있는 단일 흡입 노즐이 장착되어 있습니다. 케이스는 일반적으로 임펠러와 동일한 재질로 만들어지지만 특정 요구 사항에 따라 다른 재질을 사용할 수도 있습니다. 케이스와 커버 사이의 밀폐는 내장된 플랫 씰을 통해 이루어지며 압력과 온도에 의한 응력을 더 잘 견뎌냅니다. 이 씰에 사용되는 재료는 석면이 전혀 없습니다. 케이스는 가열 버전(/RR)으로 생산할 수 있으므로 최대 7bar의 압력과 180°C의 온도에서 증기를 가열할 수 있는 챔버가 특징입니다. RN/RNS 및 RKN/RKNS 시리즈의 펌프는 ISO 5199 규범 외에도 UNI EN 22858 규범에 따라 표준화되었습니다.
커버
커버는 파이프에서 케이스를 제거하지 않고도 임펠러를 추출할 수 있는 방식으로 제작됩니다. 커버에 사용된 소재는 케이스에 사용된 소재와 동일합니다.
씰 챔버의 외부 영역은 두 가지 버전으로 제작할 수 있습니다:
a) 냉각식 버전 /R 최대 4bar의 물을 순환시키는 냉각 챔버에서 생산되며, 펌핑되는 액체의 극도로 높은 온도로 인해 샤프트 씰의 작동과 내구성이 손상될 수 있는 경우에 사용됩니다.
b) 가열식 버전 /RR 최대 7bar, 180°C의 증기를 순환시키는 가열 챔버에서 생산되며 펌핑되는 액체가 온도를 유지하지 않으면 응고되는 경향이 있을 때 사용됩니다. 이런 일이 발생하면 샤프트 씰의 작동이 손상될 수 있습니다.
샤프트
샤프트의 직경은 고강도 작동 조건에서도 씰 영역의 처짐을 최소화하고 펌프에 제공되는 속도보다 최소 2배 이상 큰 임계 처짐 속도를 얻을 수 있도록 계산됩니다.
샤프트 씰에 대응하여 씰로 인한 손상(주로 마모)을 방지하기 위해 보호 소켓(슬리브)이 제공됩니다.
지원
샤프트는 캔틸레버 임펠러가 있는 두 개의 롤링 베어링으로 지지됩니다. 커플링 측면 베어링은 임펠러의 잔류 축 방향 추진력도 지원합니다. 베어링은 펌프에 대해 계획된 가장 가혹한 작동 조건에서 20,000시간의 B10 수명을 얻을 수 있는 크기로 제작되었습니다.
원심 펌프에서 샤프트 씰의 기능은 흡입 측(흡입 펌프의 경우)의 공기 침투를 방지하고 펌프 토출 측에서 가압된 액체의 손실을 제거하거나 가능한 최소로 줄이는 것입니다.
샤프트 씰은 세 가지 유형 중 하나 일 수 있습니다:
- 브레이드
- 축 기계식
- 유체역학
