기초 강좌|정밀펌프기술 1-1. 다이아프램 펌프 다이아프램 펌프란?

다이아프램 펌프의 원리

우선, 따끔한 주사기를 떠올려 보세요. 주사기는 바로 다이아프램 펌프의 기본형입니다.
(그림 1)과 같이 피스톤을 후방으로 당기면, 액체가 실린더 안으로 들어옵니다.
그리고 피스톤을 누르면, 실린더 선단의 주사 바늘을 통해 액체가 배출됩니다.

주사기는 액의 입구와 출구가 같은데, 만일 이를 따로 나눴다고 생각해 봅시다.
(입구・출구의 유로는 모두 원형인 것으로 합니다)

(그림 2)의 상태에서 피스톤을 후방으로 움직이면 액체가 빨려 들어갈까요?
답은 '아니오'입니다. 피스톤을 후방으로 움직여도 실린더 상부에서 공기만 빨려 들어갈 뿐, 액체는 올라오지 않습니다.
이제 (그림 2)일 때 공기가 들어온 위치에 구상의 역류 방지 밸브를 둬 보겠습니다.
그러면 (그림 3)과 같이, 공기는 유입되지 않고 실린더 내부에 부압이 발생하여 액체가 흡인됩니다.

이번에는 피스톤을 눌러 봅시다. (그림 4)
이때 역류 방지 밸브가 매우 가벼우면 조금은 액체가 배출되지만, 대부분이 원래의 수조로 되돌아가게 되죠.
역류 방지 밸브가 상당히 무거우면, 전량이 원래 수조로 되돌아가게 됩니다.

그래서 실린더 하부에도 액체의 역류를 방지하는 방향으로 역류 방지 밸브를 설치합니다.

그러면 (그림 5)와 같이 역류 방지 밸브의 작용에 의해, 실린더 내부의 액체는 원래 수조로는 되돌아가지 않고 상부의 역류 방지 밸브를 밀어 올려 배출됩니다.
그런 다음 피스톤이 뒤로 내려가면, 이번에는 상부의 역류 방지 밸브가 닫힘과 동시에 하부가 열려 액체가 실린더 내로 빨려 들어갑니다.
또한 이때 상부에서 액체가 역류되지 않습니다. (그림 6)
이와 같이 역류 방지 밸브는 액을 한 방향으로만 이동시키는 작용이 있는데, 다이아프램 펌프(왕복동 펌프)의 생명이라고도 할 수 있는 중요한 역할을 하고 있습니다.
역류 방지 밸브로는, 일반적으로 구상의 체크볼이라는 것이 사용됩니다. 

다이아프램 펌프의 펌프 헤드 구조도

이상이 다이아프램 펌프의 흡인・토출의 원리입니다.

다이아프램 펌프의 특성

상기의 원리로 인해, 다이아프램 펌프에는 다음과 같은 특성이 나타납니다.

(1) 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. (자세한 내용은 후술하겠습니다)

(2)(2) 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.

(3) 역류 방지 밸브의 씰성이 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. (펌프가 탱크 위에 있는 경우……흡입 조건)
이 경우는 역류 방지 밸브와 밸브 시트를 액으로 적시면 씰성이 좋아져 흡인・토출이 가능해집니다.

TACMINA의 "스무즈플로우펌프"는, 다이아프램 펌프의 과제였던 맥동을 억제하여 연속적 정량 공급을 실현하는 유일한 펌프입니다. 무맥동, 정량, 고정밀의 송액을 실현합니다.精度的
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