모노펌프의 유래 및 구조

모노펌프의 명칭은 프랑스의 Moino (Reane Moineau) 수학박사가 1930년 당시 프랑스공군의 의뢰를 받아 공군기 엔진에 Super Charger 를 개발하다가 액체를 연속적으로 정량 이송이 되는 원리를 발견 발명하여 붙히게된 펌프의 이름이며 일반적으로 용적식 일축나선형 펌프로써 Progressing Cavity Pump 혹은 Helical gear pump, 또는 Single screw pump 라 불리워 지고 있다.

모노펌프의 제품화는 1934년 P.C.M ,1935년 영국 MONO,1936 미국 ROBBINS MYERS,1935년
벨기에 GARDIER 등의 회사들이 생산을 하여 제품화 하여 산업현장에 적용되기 시작을 하였다고 알려지고 있다.

모노 펌프의 기본 원리
로터는 단면이 정원이고 그회전 축심은 원의 중심에서 반지름의 1/3 만큼 벗어나 있고 이로인하여 스태이터 속을 연속적으로 상하 왕복 운동을 하면서 단면의 빈공간(Cavity)이 채워저 토출을 하게된다
토출량의 수식은 다음과같이 성립이 된다.
1회전당의 토출량(Q) =4 x 편심량(e) x 로타의 직경(d) x 스테이터 피치(p) 여기에 회전수를 곱하면 토출량이 된다.
따라서 단면이 축방향으로 연속 위치를 바꾸어 가며 양자의 공간에 채적된 액체들이 왕복 운동에 의해 흡입측에서 토출측으로 이송하게 한다.
로터는 나사모양이라 연속적으로 회전하면 위치가 앞으로 바꾸어 전진하는 물리적 현상으로 2중 나사인 스테이터 안을 회전하게 되여 있다.
즉 로터가 우측나사라면 스테이터도 로터피치의 2줄로된 피치를 지니는 우측나사로 되여있다.
로터의 회전축 중심은 스테이터 중심을 중심으로 하는 반경의 원주의를 이동하므로 드라이브샤프트 사이에 유니버살 조인를 컨넥팅 로드로 연결하고 있다.

모노펌프 구조의 상세설명

로타
금속제인 로터는 특수가공에 의해만들어진 숫나사이다. 제질은 사용 유체에 맞추어 여라가지 금속으로 제작되고 내구성을 살리기 위하여 크롬도금을 하여야 한다.

스테이터
스테이터는 금속제 파이프의 안쪽에 탄선제로 성형시킨 암나사이다. 이탄성제는 모두 파이프에 굳게 접착되여 있어 로터가 밀착한 회전으로 우수한 자흡력과 정량성,내구성을 지니고 있다.
스테터의 탄성제는 단면이 타원형이고 ,사이즈는 단면 방향 로터 경과 거의 같고 타원방형은 로타경의 2배가 된다.
타원형은 스테이터 입구에서 출구로 향해 시계방향으로 감겨저서 로타의 2배의 피치로 2줄의 암나사가 형성 하고 있다.

조인트
모노펌프는 편심 회전 로터의 운동을 원할이 하기 위하여 구동축과 로터 사이에 커풀링 로드를 장착유니버살 조인트로 연결하고 있다.

조인트의 역할은 다음과 같다.
1. 양쪽 끝단이 회전할때 서로반대로 아래위로 올러내려야 ,동력의 손실이 적어지고 원할이 회전
할수 있다.
2. 샤프트와 로터 사이에 동력 전달장치로 서로관계에 억누름이 있어서는 안된다.
3. 토로크가 원할하게 전달 될수 있어야 한다.
4. 분해 조립이 간단해야 한다.
주유식의 핀 조인트, 기어 조인트, 크로스 조인트는 완전밀봉으로 유체가 침입하지 않게해야하고 오일에 의해 윤활이 잘되게 해야한다.

영국의 모노펌프는 플랙시볼 로드 즉 풀랙시볼샤프트 라고 하는데 플랙시샤프트의 엔지니어링 문제점을 1970년 이전에 해결 되였다한다.
플랙시샤프트는 관습적인 조인트의 방법을 쓰지않고 윤활유가 필요 없으며 웨어링 부분도 필요 없다.
플랙시볼샤프트는 예비품 재고를 경감 시키고 기존 조인트의 짧은 수명을 향상 시킴으로 수리 가격이 적게 들고 쉬운 조립 및 분해의 장점이 있다.

축봉장치
축봉은 용도에 따라 여러가지 방법을 적용할수 있다.
술러지 및 오니용에는 그랜드패킹 또는 메카니칼씰 이 사용되는 것이 표준이다.
포리머 및 약품용으로는 메카니칼씰이 주로 많이 사용된다.
누수 누액을 허용하지 않을때는 SEAALLESS의 마그네트 커풀링이 사용된다.

모노펌프 성능 특성
모노펌프와 일반펌의 성능특성
펌프성능 시험시 모노펌프는 밸브를 열어 놓고 기동해야 하고 일반펌프는 밸프를 잠그고 한다.
전세계 펌프중에서 60~70%가 일반펌프가 사용되고 있다, 일반펌프는 점도가 1000cp (센터포이즈)를 이송하고 모노펌프는 1,000,000 cp 까지 이송이 가능하다.
모노펌프는 기동중지 상태에도 액이 역으로 빠저나오지 않는 특증이 있는가하면 일반펌프는 기동중지중에는 올라갔든 유체가 역으로 다빠저 흘러 나온다. 이를 방지하기 위하여 별도 누수후드장치를
설치해야 하는 다른점이 있다.

모노펌프이 공회전에 대한 안전장치
공회전은 어떻한 모노펌프에서든 피할수 없는 필수 난재이다. 여러가지 이유로 위험이 많이 따르고 있지만 공회전시에는 스테이터가 파손 문제가 생겨 부품을 교환하지 않으면 펌핑을 할수가 없이 되기도 한다.

모노펌프는 최초의 운전 즉 신규설치,수리작업,세정작업등의 과정후에 흡입축 공간을 액으로 채우지 않고 운전가동 시킬때 발생한다.
로터와 스태이터 사이 유체가 없는 상태를 공회전 이라고 하며 이렇게 공회전 하면 온도가 올라가고 스테이터는 열이 발생 되여 파손을 일으키게 된다.
열이 발생되면 펌프 회전속도,스테이터의 재질,스테이터와 로터 의 마모에 치명 적인 영향을 준다.
펌프가 운전 중이였거나 기술적 설계와 조립상태가 양호하다면 대부분의 경우 내부에 약간의 유체가 남아 있으므로 공회전의 위험 없이 펌프를 가동 해도 된다.

유체가 유입되여있지 않은상태에서 펌프를 오랫동안 가동하지 않으면 로터와 스테터가 서로붙어 초기 가동을 동력으로는 불가 하다. 그런때는 수동으로 모노펌프 측 풀리를 강제로 1회 ~2회 정도 회전을 시켜 주어야 회전을 할수 잇느것도 숙지 할점이다.

모노펌프의 손상을 가저올 정도의 온도상승은 순간적으로 발생하는것이 아니고 공회전시는 펌프에서 소음등의 불안전한 운전상태를 예고하여 일반적으로 운전자가 곧 펌프를 정지 시킬수 있는 여유가 있다.

공회전 방지를 위한 안전 장치의 설치 방법은 여러가지가 있으나 이송액,설치장소,펌프형식,운전 방법등으로 고객의 사용시스템에 가장 알맞은 방법을 선정하여 설치 하여야 한다.
1.BY PASS 배관:상대적으로 작은 배관을 토출과 흡입측을 연결 액을 순ㅁ환시킨다.
2.흡입측 탱크의 액면 감시: FLOAT 스위치,초음파,볼탐스위치,수은스위치.등 흡입측 탱크의 액면의
높이를 감시하여 비원지면 펌프를 정지 시킨다.
3.압력 감지장치 : 흡임측의 액체가 흡입되지 않으면 토출측의 압력이 떨어지므로 토출 압력을 감지
하여 펌프를 정지 시킨다.
토출측의 막힐때의 과부하 방지장치로도 겸용 될수 있다.
4.펌프와 배관에 감지장치를 부착
전기 전도 방식 INDUCTIVE 또는 CAPACITIVE SOUND방식,열감지식,음파
광학,또는 투과선 방식으 등로 감시한다.
5. TIME SWITCH 에 의한 사전 조작 방식