정량 펌프 설계: 펌프 및 시스템의 회고

정량 펌프는 공정 조건에 따라 용량을 변경할 수 있는 용적식 화학 물질 주입 장치입니다. 펌프는 지정된 용량 범위 내에서 매우 정확하고 반복 가능한 유량을 제공하도록 설계되었습니다. 용량은 수동으로 조정하거나 외부 제어 신호를 통해 자동으로 조정할 수 있습니다. 전체 턴다운 범위(일반적으로 10:1)에 걸쳐 높은 정확도와 선형성을 제공합니다.

가장 일반적인 유형의 펌프는 기계적으로 구동되는 왕복 플런저(더 작은 펌프는 솔레노이드 드라이브를 사용할 수 있음)에 의존하며, 이는 패킹된 플런저 설계에서와 같이 공정 유체에 직접 작용하거나 유압 유체에 작용하여 도표.

다이어프램은 스트로크당 고정된 양만큼 토출 장치 챔버의 공정 화학물질을 변위시킵니다. 그 결과 압력 변화에 거의 영향을 받지 않는 정량된 화학 물질이 생성됩니다. 다이어프램 펌프는 사실상 누출이 없으며 환경 규제가 더욱 엄격해짐에 따라 점점 더 포장된 플런저 설계를 대체하고 있습니다. 용량은 스트로크 길이를 조정하여 스트로크당 펌핑되는 유체의 양을 변경하거나 스트로크 속도를 변경하여 변경됩니다. 이는 주어진 기간 동안 전달되는 수액량의 양을 변경합니다. 스트로크 길이는 수동 마이크로미터 손잡이나 공압식 액츄에이터에 따라 달라질 수 있습니다. 스트로크 속도는 가변 속도 모터를 사용하여 조정됩니다.

스트로크 길이는 유압식 로스트 모션, 기계적 로스트 모션, 폴라 크랭크 드라이브 등 다양한 수단으로 조정할 수 있습니다. "동작 손실"이라는 용어는 플런저 스트로크의 일부 동안 유체가 이동되지 않는다는 사실을 의미합니다. 스트로크의 "손실" 부분은 원하는 흐름을 얻기 위해 변경됩니다. 유압식 로스트 모션 펌프에서 플런저는 일정한 스트로크를 가지며 유압유에 작용합니다. 용량은 플런저 스트로크의 특정 지점에서 유압 벤트 포트를 열어 챔버에서 오일을 우회함으로써 조정됩니다. 이 기간 동안 다이어프램에 대한 작업이 수행되지 않으며 공정 유체가 이동되지 않습니다. 스트로크에서 바이패스 포트의 위치를 ​​변경하여 펌프 용량을 조정할 수 있습니다.

기계식 로스트 모션 펌프는 웜 기어 구동 편심 또는 캠을 활용하여 플런저를 구동합니다. 마이크로미터 위치 조정 나사는 스트로크 중 플런저와 캠의 접촉을 방지하여 드라이버 캠을 따라갈 때 플런저의 움직임을 제한합니다. 이는 효과적인 플런저 스트로크를 단축시키는 역할을 합니다.

폴라 크랭크 드라이브에서는 웜 기어 세트가 커넥팅 로드를 구동한 다음 다른 커넥팅 로드에서 크로스헤드를 구동합니다. 마이크로미터 조정 나사는 크랭크 어셈블리의 각도를 변경하여 플런저의 이동 거리를 변경합니다. 크랭크가 수직 위치에 있으면 플런저에 왕복 운동이 전달되지 않으며 펌프 유량은 0입니다. 크랭크가 최대 각도에 있으면 플런저 스트로크와 펌프 흐름이 최대가 됩니다.

로스트 모션 펌프는 스트로크당 유량 펄스를 줄여 용량을 변경합니다. 각 스트로크에서 유압유가 갑자기 우회되므로 유압 충격이 발생하는 경향이 있습니다. 대조적으로, 폴라 크랭크 드라이브는 펄스의 진폭을 감소시키고 로스트 모션 펌프에서 일반적으로 발생하는 유압 충격을 제거합니다.

가변 속도 정량 펌프는 구동 모터의 속도를 변경하여 용량을 조정하며, 이는 일반적으로 일정한 스트로크 길이에서 펌프 스트로크 속도를 변경합니다.

이는 AC 또는 DC 가변 속도 모터 및 컨트롤러를 사용하여 수행됩니다. 웜 기어 감속 및 편심은 일반적으로 모터 속도를 줄이고 왕복 운동을 개발하는 데 사용됩니다. 일반적인 관행은 가변 행정 정량 펌프에 가변 속도 모터를 간단히 장착하는 것입니다.

불행하게도 이 설정은 기대한 수준의 성능을 제공하지 못합니다. 대부분의 상용 가변 속도 모터의 경우 최대 턴다운은 일반적으로 10:1, 최대 30:1입니다. 웜 기어 감속을 사용하는 펌프에는 기어 세트가 낮은 효율로 작동하는 저속 작동 범위에 맞는 크기의 구동 모터가 필요합니다. 웜 기어의 기계적 효율성은 1,750rpm(10:1 턴다운)에서보다 175rpm에서 최대 1/3까지 낮습니다. 결과적으로 드라이브 비용과 크기가 증가합니다. 또한, 저속에서 윤활 상태가 좋지 않아 기어 세트 유지 관리가 증가합니다.