4.2 회전 날개 진공 펌프

4.2.1 설계 / 작동 원리

회전 날개 진공 펌프는 오일 밀봉 회전 변위 펌프입니다. 펌 핑 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 하 우징 내부에 위치해 있고 고정자, 로터, 날개에 의해 제한됩 니다. 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 하우징(고 정자)에 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.

다 단계 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.

4.2.2 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 작 동 조건이 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.

4.2.3 포트폴리오 개요

파이퍼 베큠 회전 날개 펌프는 1단계 및 2단계 버전으로 사 용 가능합니다. 이들의 펌프 속도와 도달 가능한 최종 압력은 본선 주파수에 따라 달라집니다.

4.2.3.1 단계 회전 날개 진공 펌프

HenaLine

HenaLine 단계, 오일 밀봉 회전 날개 진공 펌프는 최종 압 력이 0.3 hPa로 낮아진 상태에서 25~1,920 m³ · h^-1 의 펌프 속도에서 진공을 생성합니다. 이 펌프는 많은 산업 및 연구 환경에서 범용으로 사용될 수 있습니다. 이 펌프는 독립형 펌 프로 작동될 수 있거나 펄핑 스테이션으로 통합될 수 있습니 다. 적절한 부속품을 사용하면 이 펌프들 역시 가장 열악한 작동 조건에서의 사용(예: 사이클 모드 작동에서 뿐만 아니라 높은 유입구 압펼에서도)에 적합합니다. 오일 분부 필터, 오 일 회수 시스템, 진공 안전 밸부는 모두 표준 장비에 통합되 어 있습니다. 이것들은 변 공기의 오염을 방지할 뿐만 아니라 펌프와 시스템을 보호합니다. 기체 밸러스트 밸브는 증기와 다른 공정 증기들이 펌프 다운되도록 해줍니다.

UnoLine Plus

UnoLine Plus 펌프들은 산업 어플리케이션에 채용되어 사용 될 수 있습니다. 이 회전 날개 진공 펌프들은 파이퍼 베큠 루 츠 펌프의 독립현 펌프 및 배압 펌프로써 입증된 트랙 기록을 갖고 있습니다. 약 6 · 10 -2 hPa의 최종 압력에 도달할 수 있 습니다. 이 펌프들은 수냉식이고 먼지와 분진에 특히 민감합 니다. 오일 재생 시스템이 장착되어 있습니다. 응축물, 오염 물, 먼지 입자는 작동 유체로부터 분리되어 증기 분리기에 모 였다 배출됩니다. UnoLine Plus 펌프는 조정 가능한 냉각수 제어기가 있어 요구되는 작동 온도를 유지할 수 있습니다. 이 펌프들에는 증기를 펌프 다운하기 위하여 기체 밸러스트가 장착되어 있습니다.

4.2.3.2 단계 회전 날개 진공 펌프

2단계 회전 날개 펌프는 10 -3 hPa의 압력보다 낮은 저진공 및 중간 진공 범위의 어플리케이션에 적합합니다. 통합된 기 체 밸러스트 공급 원료는 응축 가능한 증기가 펌프 다운 되게 해줍니다.

DuoLine

DuoLine 회전 날개 진공 펌프는 펌프의 크기에 따라 교류 또 는 직류 모터로부터 전원을 공급 받습니다. 표준 모델 이외에 도 다음과 같은 디자인도 사용 가능합니다. 자기 결합 펌프 (Duo M 시리즈)와 부식성 기체 펌프로, 둘 다 자석 커플링이 있을 수도 있고 없을 수도 있습니다(Duo MC 시리즈).

Duo M series

M 시리즈 펌프들은 용접 밀봉된 자석 커플링이 장착되어 있습 니다. 이 마모 없는 밀봉 개념이 펌프를 용접 밀봉하여 깨끗하 고 환경친화적으로 만듭니다. 자석 커플링은 정비를 최소화하 여 상당한 절약을 이끕니다.

Duo MC 시리즈

MC 시리즈 펌프는 부식성 기체 어플리케이션에 적합합니다. 표준 펌프와 대조적으로 특수한 기체 밸러스트 밸브가 있으 며, 이를 통해 불활성 기체가 펌프 속으로 유입될 수 있습니 다. 또한 이 펌프들은 특히 화학 물질에 저항력이 있는 특수 날개들이 장착되어 있습니다. MC 시리즈의 모든 부식성 기 체 펌프는 화학적 저항 F4 또는 F5(퍼플루오르폴리에터) 작 동 유체로 작동 준비 완료됩니다. Duo MC 펌프는 용접 밀봉 된 자석 커플링이 기체가 외부로 빠져나가는 것을 방지하기 때문에 유독성 기체의 펌핑에 적합합니다.

Pascal

펌프 속도 등급이 5~21 m³ · h^-1 인 Pascal 시리즈의 회전 날 개 진공 펌프는 직류 또는 교류 모터가 내장되어 있습니다. 유입구 및 출구 플랜지는 이상적인 통합을 위하여 또는 부속 품이 부착되도록 하기 위하여 수직 또는 수평이 될 수 있습니 다. 표준 범위 외에도 강제 윤활하는 I 시리즈와 두 개의 서로 다른 부식성 기체 시리즈도 사용 가능합니다.

SD 시리즈

회전 날개 진공 펌프의 SD 시리즈는 비부식성 기체를 위해 설계되었습니다. 자연 윤활(펌프 속도 등급이 최대 21 m³ · h^-1) 은 배기 시 오일 방전 양을 감소시킵니다. 낮은 펌프 온도는 장기 작동 시 최종 압력의 오일 역류를 최소로 줄입니다.
펌프 속도 등급이 최대 21 m³ · h^-11 인 모든 다른 펌프에서와 마찬가지로 펌프 샤프트 실은 펌프 블록을 분해하지 않고 접 근 가능하며 그 결과 필드 정비가 수월합니다.

I 시리즈

I 시리즈 펌프는 강제 윤활이 장착되어 있습니다. 이것은 SD 시리즈와 비교할 때 수증기 허용치를 향상시킵니다. 강제 윤 활은 I 시리즈 펌프가 저잡음 수준 및 저진동에 도달하게 해 줍니다.

C1 시리즈

C1 시리즈의 강제 윤활 펌프는 FPM 실, 크롬 산화물 코팅 샤 프트, 특수 재료를 사용한 하우징, 날개, 샤프트 슬리브, 투시 창으로 인하여 부식성 기체 어플리케이션에 특히 적합합니 다. 이 시리즈의 가장 큰 두 모델은 또 오일 필터와 오일 케이 스 플러싱 장치를 통합했습니다.
C1 시리즈는 광유를 공급 받습니다.

C2 시리즈

C2 시리즈의 펌프도 강제 윤활이 장착되어 있습니다. 베어링 윤활, 작동 유체의 탈기체화를 위한 중립 기체 플러싱 시설, 특수 재료를 사용한 날개가 있는 이 펌프의 비부식성 기체 장 비는 C1 시리즈보다 뛰어납니다. 이 시리즈의 가장 큰 두 모 델 역시 압력 센서 및 오일 온도 센서를 위한 연결에 맞춰집 니다. 이 비부식성 기체 장비를 갖춘 Pascal C2 펌프는 반도 체 제조의 식각 및 코팅 공정에 특히 적합합니다.

C2 시리즈는 과불소화 작동 유체를 공급 받습니다.

4.2.3.3 작동 유체 선택

작동유체는 펌프 매개체와 접촉하기 때문에 해당 매개체의 영향에 노출됩니다. 결과적으로 작동 유체는 각 어플리케이 션에 다라 개별 기준에서 선택되어야 합니다. 파이퍼 베큠은 모든 주요 어플리케이션에 적합한 다양한 유형의 작동 유체 를 공급합니다. 펌프는 한 가지 유형의 작동 유체를 사용하도 옥 공장 출하됩니다. 카탈로그에 지정된 회전 날개 진공 펌프 의 최종 압력은 파이퍼 베큠이 권장한 작동 유체를 사용할 때 에만 보장을 받을 수 있습니다. 제조업체는 다른 작동 유체의 사용으로 인한 손상에 어떤 책임도 지지 않습니다. 다른 유형 의 오일이 혼합되어서는 결코 안 됩니다. 일부 오일은 혼합되 지 않으며 펌핑 스테이션에 손상을 초래할 수 있습니다.

4.2.3.4 부속품

먼지 분리기(SAS 또는 DFT)

공정이 먼지를 발생시킬 경우 먼지 분리기가 펌프의 업스트 림에 설치되어야 합니다. 왜냐하면 입자들이 점차 마모되어 윤활 회로를 막기 때문입니다. 펌프에 연결 플랜지를 끼워맞 출 수 있는 다양한 유형이 있습니다.

응축물 분리기(KAS 또는 CT)

증기를 펌프 다운할 때 응축물이 진공 시스템의 출구 라인에 서 형성될 수 있고, 이 응축물은 윤활 속성에 거꾸로 영향을 주거나 부식을 초래할 수 있습니다. 이런 응축물로부터 펌프 를 보호하기 위하여 유입구 라인 및 출구 라인 모두에 응축물 분리기를 설치할 것을 권장합니다.

오일 분무 분리기(ONF 또는OME)

오일 분무 필터로도 알려져 있는 오일 분무 분리기는 회전 날 개 펌프의 출구 포트에 장착되어 있습니다. 이들은 작동 압력 에 따라 펌프가 더 크거나 더 작은 양으로 방전하는 오일 분 무에 의해 공기가 오염되는 것을 방지합니다. 분리기는 실린 더형 필터 요소와 오일 수집 챔버가 있는 플라스틱 또는 알루 미늄 하우징으로 구성되어 있습니다.

오일 회수 시스템(ORF 또는 ODK)

오일 회수 시스템의 목적은 분무된 펌프 오일을 수집하고 회 수하는 것입니다. 이 시스템은 특히 높은 압력 어플리케이션 또는 빈번한 주기적 작동에서 회전 날개 펌프로부터 작동 유 체의 높은 방전을 포함하는 모든 어플리케이션을 위하여 사 용됩니다. 오일 회수 시스템을 사용하면 작동 비용이 절감되 고 특히 불소 및 핵 기술에서 특수 오일이 사용되는 공정 안 정성이 향상됩니다. 오일 분무 분리기에 사용되는 오일은 대 량으로 수집되어 진공 펌프로 회수됩니다.

제올라이트 트랩(ZFO 또는 ST)

제올라이트 트랩은 회전 날개 진공 펌프에서 유입구 측면의 진공 구성품이나 용기로 탄화수소가 역류하는 것을 방지하 기 위하여 흡착을 사용합니다. 흡착제는 베이크 아웃으로 재 생될 수 있습니다. 재생 간격은 관련 공정에 따라 다를 수 있 습니다.

촉매 트랩(URB)

촉매 트랩은 1단계 또는 2단계 회전 날개 진공 펌프에서 탄 화수소의 역류를 방지합니다. 이것은 CO 2 및 수증기를 형성 하기 위한 250°C의 작동 온도에서 탄화수소의 촉매 소각로 를 통하여 수행됩니다. 주기적 환기를 통하여 공정 챔보로 유 입되는 산소는 자력 재생에 충분합니다. 이것은 재생 간격이 해당 공정과 무관함을 의미합니다. 유입구 포트 트랩의 직접 설치 및/또는 1단계 회전 날개 펌프의 사용을 위하여 수냉이 요구됩니다.

활성 탄소 필터(FAK)

광범위한 화학 물질이 존재할 경우 활성 탄소 필터가 사용됩 니다. 활성 탄소 필터엔 증기가 가득한 용체, 산, 알칼리성 용 액 뿐만 아니라 황화 수소, 시안화물, 수은, 암모니아, 황산화 물, 질소 기체가 포함됩니다. 활성 탄소 필터는 첫 번째 봉으 로 공급됩니다. 이 봉은 교체 가능합니다. 이 봉의 사용 수명 은 관련 공정에 따라 다릅니다.

기계적 및 화학적 오일 필터(OFM, OFC 또는 DE)

화학적 오일 필터는 회전 날개 펌프의 오일 순환 체계에 삽입 됩니다. 이 오일 필터는 작동 유체에 닿는 먼지 또는 부유성 고형물을 공정에서 분리합니다. 또한 화학적 오일 필터는 오 일로부터 부식성 물질을 흡착합니다. 이것은 펌프의 마모를 줄이고 사용 수명을 연장시킵니다.

질소 콜드 트랩(KLF 또는 LNT)

질소 콜드 트랩은 진공 시스템과 회전 날개 펌프 사이에 삽입 됩니다. 이것은 공정 기체 흐름에서 응축 가능한 매개체를 얼 립니다. 회전 날개 펌프는 이런 방식으로 화학적 또는 용제 공격으로부터 효과적으로 보호될 수 있습니다. 이 트랩은 표 준 알루미늄 버전에서 또는 부식 저항 스테인레스강 버전에 서 사용 가능합니다. 냉각수의 사용 및 사용 수명은 특별한 어플리케이션에 따라 다릅니다.
극저온 용기를 배울 때 콜드 트랩 역시 작동 유체 증기가 회 전 날개 펌프에서 역류하는 것으로부터 진공실을 보호할 수 있습니다.

자동 기체 밸러스트 밸브(AGB)

자동 기체 밸러스트 밸브는 수동 기체 밸러스트의 전기적 원 격 제어 버전입니다. 이것은 기체가 펌프의 높은 압력 단계로 유입되게 해주는 한 개의 전자기 밸브(무전류 시 닫힘)로 구 성됩니다. 자동 기체 밸러스트는 중립 기체 소스에 연결될 수 있습니다. 자동 밸브는 빈번하게 사용될 경우 또는 펌프 접근 이 제한될 경우에 사용되어야 합니다.

오일 수준 모니터링(OLS)

오일 수준 모니터링 장치는 오일 탱크와 투시창 사이의 회전 날개 펌프에 직접 장착됩니다. 많은 수의 펌프가 모니터링되 어야 하거나 펌프가 접근이 어려운 작동 환경에서 설치될 경 우에 오일 수준 모니터링 시스템은 펌프가 편안하게 모니터 링되도록 해줍니다.
선택된 유형의 펌프일 경우 회전 날개 펌프의 한 개 이상의 작동 매개변수를 모니터링하는 작동 모니터링 장치를 사용 가능합니다. 여기엔 오일 압력, 오일 수준, 작동 유체의 온도, 출구 온도가 포함됩니다.