고압축 터보 펌프: 기능 원리 및 응용 분야

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파이퍼 베큠 역사의 주요한 이정표는 1955년의 터보 펌프 발명이었습니다. 그때부터 약 3,400명의 회사 직원이 진공 기술의 지속적인 개선을 위해 노력해왔습니다. 가장 최근에는 레이저 밸런싱 기술의 발명을 통해 이를 이루었습니다. 이로써 훨씬 더 긴 사용 수명과 진동 및 소음 방출의 현저한 감소가 보장됩니다. 그렇지만 일단 처음부터 시작해보겠습니다. 클래식 터보 펌프 기능 원리의 기초는 무엇입니까? 그리고 귀하의 응용 분야에 적합한 (배압) 펌프를 어떻게 선택하십니까?

터보 펌프의 발명

최초의 터보 펌프는 1955년에 발명되었습니다. 그 당시 빌리 베커 박사(Dr. Willi Becker)는 13년 동안 Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik GmbH(현 파이퍼 베큠) 기술 실험실의 책임자였습니다. 그는 오일이 오일 확산 펌프의 펌프 하우징으로 역류하는 것을 방지하는 방법과 관련된 질문에 관심이 있었습니다. 이러한 목적으로 그는 회전하는 팬 휠 형태의 배플을 사용했습니다. 이 설정을 사용하면 기체 입자가 심한 전도도 손실 없이 압력 경도 방향으로 흐르게 됩니다. 반대 방향으로 역류하는 오일 분자는 회전하는 팬 휠에 의해 반사됩니다. 이를 통해 분자가 고진공 측면에 도달하는 것을 막습니다.

추가 연구에서 베커 박사는 이 설정이 확산 펌프에서 오일 역류를 줄였을 뿐만 아니라 더 낮은 총 압력을 생성한다는 사실을 알아냈습니다. 그런 다음 그는 회전자-고정자 조합과 여러 펌프 단계를 연이어 적용했습니다. 이 설정을 위해 그는 벨트로 구동되어 16,000rpm의 속도에 도달하는 회전자인 이중 흐름 버전을

사용했습니다. 무게가 62kg이고 펌프 속도가 900 m3/h인 이 펌프는 1956년에 특허를 취득했으며 오늘날 모든 터보 펌프의 전신이었습니다. 이는 1958년 벨기에 나뮈르(Namur)에서 개최된 IVC(International Vacuum Congress)에서 처음으로 발표되었습니다. 이 발명이 없었다면 우리의 현대 생활은 상상도 할 수 없었을 것입니다. 터보 펌프가 없으면 수많은 코팅 공정뿐만 아니라 반도체 생산을 위한 많은 제조 단계도 가능하지 않을 수 있기 때문입니다.

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빌리 베커 박사(Dr. Willi Becker), 1958년 Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik GmbH (오늘날 파이퍼 베큠) 실험실에서

기능 원리 및 압축비

터보 펌프는 어떻게 작동합니까?

빠르게 회전하는 블레이드에서 펌핑될 기체 분자로의 운동량 전달은 회전자 및 고정자 블레이드 배열 펌핑 동작의 기반입니다 (그림 1). 블레이드와 부딪치는 분자들은 그곳에 흡착되었다가 잠깐의 시간이 지나면 다시 블레이드에서 떨어져 나갑니다. 베인 속도 v는 열 분자 속도 c에 합산됩니다. 열 분자 속도 c는 분자가 펌프를 나가는 속도입니다. 펌프에서는 분자 흐름이 우세해야 합니다. 그렇지 않으면 블레이드에 의해 전달된 속도 성분이 다른 분자와의 충돌로 인해 손실될 수 있습니다. 그러므로 평균 자유 경로 T는 채널 높이 h보다 커야 합니다. 가스의 펌핑 도중 운동량 수송식 펌프에서 역류를 유발하는 역압이 발생합니다. S0 는 배압이 없는 펌프 속도를 의미합니다. 이는 배압이 증가할수록 감소하며 다음 최대 압축비 K에서 값 0에 도달합니다.