다이어프램 펌프 (Diaphragm pump) 원리와 이론

 

다이어프램 펌프 (Diaphragm pump) 원리와 이론

• 다이어프램 펌프
☞ 유체가 축봉장치에 닿지 않도록 중간에 격막이 있고, 이 격막의 왕복운동에 의해 유체가 압축 이송되는 펌프
• 격막펌프, 멤브레인 펌프 A는 용적 식 펌프 (A)의 왕복 동작의 조합을 사용하여 고무, 열가소성 또는 테플론 다이어프램  유체를 펌핑합니다. (양쪽에 적합한 밸브, 체크 밸브, 버터 플라이 밸브, 플랩 밸브 또는 다른 형태의 차단 밸브)

출처 : 위키피디아

 Diaphragm pump TYPE 

① 다이어프램이 펌핑 할 유체의 한면과 공기 또는 유압 유체의 다른면으로 밀봉되어있는것. 다이어프램이 구부러져 펌프 챔버의 부피가 증가 및 감소합니다. 한 쌍의 역류 방지 체크 밸브는 유체의 역류를 방지합니다.

② 다이어프램의 구동부가 전기 기계식이고, 크랭크 또는 기어드 모터 드라이브를 통해 작동하거나, 레버나 핸들과 같이 순전히 기계식인 체적 양 변위를 사용하는것. 이 방법은 간단한 기계적 동작을 통해 다이어프램을 구부리며 다이어프램의 한쪽은 공기에 개방됩니다. 

③ 양쪽으로 펌핑되는 유체와 함께 하나 이상의 밀봉되지 않은 다이어프램을 사용하는것.
다이어프램이 다시 구부러져 볼륨이 변경됩니다. 두 펌프 유형의 챔버 부피가 증가하면 (다이어프램이 위로 이동) 압력이 감소하고 유체가 챔버로 유입됩니다. 체적 감소로 챔버 압력이 나중에 증가하면 (다이어프램이 아래로 이동) 이전에 유입 된 유체가 강제로 배출됩니다. 마지막으로, 다시 한번 이동 다이어프램 사이클을 완성 챔버 내로 유체를 그린다. 이 동작은 내연 기관 의 실린더 동작과 유사합니다 . 다이어프램 펌프 는 구동 메커니즘과 압축 챔버 사이에 밀폐 밀봉을 제공 하여 펌프가 윤활유없이 매체를 전달, 압축 및 배출 할 수 있도록합니다. 탄성 다이어프램은 다른 밀봉 방법에서 발견되는 많은 한계를 제거하는 다목적 동적 밀봉으로 사용할 수 있습니다. 누출이 없고 마찰이 거의 없으며 저압 감도로 구성 할 수 있습니다. 적절한 재료를 고려하면 다이어프램은 윤활이나 유지 보수 없이도 광범위한 압력과 온도에서 밀봉 할 수 있습니다. 

 

 Diaphragm pump 특성 

 

액의 흐름이 맥동이 된다.	동작 원리에 의하면, 액의 흡인과 토출이 교대로 이루어짐으로써 액체가 간헐적으로 흐르게 됩니다. 이를 맥동이라고 합니다. 이것이 바로 원심 펌프와 근본적으로 다른 특성입니다.
역류 방지 밸브의 작용에 의해, 일단 실린더 내부로 들어간 액체는 반드시 상부에서 배출된다.	• 따라서, 설령 토출측(상부)에 아무리 큰 압력이 가해져 체크볼을 억누르고 있어도, 동력(피스톤을 누르는 힘)이 허락하는 한 실린더 내부의 압력이 증대됩니다. 이는 이론적으로 말하면, 폐색 운전인 경우에는 실린더 내부의 압력이 무한대로 상승할 가능성이 있다는 것을 의미합니다.  • 그러나 압력이 무한대가 되기 전에 펌프 부근에서 강도가 가장 작은 곳, 예를 들어 실린더나 토출측 배관 등이 파열되거나 피스톤을 누르려고 하는 전동기가 소손됩니다. • 다이아프램 펌프를 사용할 때 릴리프 밸브(안전 밸브)나 전동기용 서멀 릴레이를 절대 잊어서는 안되는 이유가 바로 이것입니다.
역류 방지 밸브의 Seal 성능이 매우 중요	• 먼지 등이 역류 방지 밸브 부근에 혼입되면 씰성이 나빠져(역류 방지 효과가 없는 상태가 되어), 펌프 성능이 현저히 악화됩니다.  • 경우에 따라서는 전혀 토출되지 않게 됩니다. 역류 방지 밸브나 밸브 시트(역류 방지 밸브가 밀착되는 부분)에 흠이 생겨도 상황은 같습니다.  • 또한 역류 방지 밸브와 밸브 시트가 건조 상태일 경우, 공기가 미소한 요철 사이를 통과하기 때문에 결과적으로 씰성이 나빠질 수 있습니다.  • 이 경우는 역류 방지 밸브와 밸브 시트를 액으로 적시면 씰성이 좋아져 흡인・토출이 가능해집니다.

※ 출처 : www.tacmina.com/korea/learn/basics/01.html


 Diaphragm pump 토출유량의 조절 

다이아프램 펌프의 회전수를 제어하여 유량을 조절하게 되는데 이것을 STROKE라고 칭한다. 나사선을 조절하여 기계적으로 펌프 회전수를 조절하는 것이다. 원리는 하단부 영상을 참조하면 도움이 된다. 다음의 사진에서 손잡이를 자세히 관찰해 보면 눈금이 표시되어 있고 0~100% Control이 가능하다. 

Diaphragm pump를 구매하면 펌프 성능 데이터 시트를 받게된다. 일반적으로 0~100 Scale로 구분이 되고 Dial Scale (STROKE 조절)의 크기에 따라 유량이 결정된다. 
 

 Diaphragm pump 릴리프 밸브 

Diaphragm pump는 용적식 펌프이다. 토출 밸브가 잠겨진 상태 또는 배관이 Plugging된 상태에서 계속 펌핑이 된다면 압력은 계속 상승하게 된다. 계속 압력이 상승하게되면 베관이 파열되기 전에 일반적으로 Diaphragm pump의 격막이 먼저 파손된다. 경우에 따라서 격막의 노후화로 인해 파손될 수도 있다.

이를 예방하기 위해 토출측 배관에 릴리프 밸브를 설치하여 과압을 예방해야 한다. 또한 산업안전보건법에 의거 용적식 펌프 토출 배관에는 안전밸브를 설치해야 한다. 최근에는 내장형으로 설계되어 과압이 발생하면 릴리프밸브가 동작하여 과압을 해소하게 된다. 내장형 릴리프밸브는 1년 주기의 안전검사 대상에서 제외된다. (KOSHA에 문의결과 면제 규정이 없다고 합니다.) 

 

 

외장형 릴리프밸브 *출처 http://www.hydra-cell.kr/

 Diaphragm pump 원리 - 영상 

 

Wilden - How Air-Operated Double-Diaphram Pumps Work

Diaphragm Pump Working | Diaphragm Pump Principles (LEWA)

Air Pumping Diaphragm Pump Team

 

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