[논문자료] 임펠러 및 플로팅 링 실이 원심 펌프의 성능에 미치는 영향

출처: 픽사베이

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효율이 높고 추력 제어가 쉽기 때문에 추력이 큰 발사체에 일반적으로 널리 사용되는 액체로켓 엔진시스템은 추진제의 공급 방법에 따라 가압식 엔진시스템과 터보펌프식 엔진시스템으로 나눌 수 있습니다.​

이 중 터보펌프식 엔진시스템은 탱크 압력 을 낮출 수 있고, 펌프를 통해 연소실에서 요구되 는 높은 압력의 추진제를 공급할 수 있기 때문에 탱크 무게를 줄이고 성능 향상을 꾀할 수 있는 이 점이 있는데, 이런 이유로 현재 운용되고 있는 대부분의 액체로켓엔진은 터보펌프식 엔진시스템을 채택하고 있습니다.​

그러나 터보펌프는 저온의 산화제와 고온의 터빈 구동가스가 공존하며, 엔진에서 가장 높은 압력으로 작동되는 반면 고속으로 회전하는 회전체를 갖고 있고, 추진제 탱크의 압력을 최소화하기 위해 펌프가 캐비테이션 환경에 노출될 수 밖에 없으며, 이런 이유 로 터보펌프는 기술적 난제가 많은 발사체 부품 중 하나로 알려져 있습니다.

논문 출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201132833919950

30 톤급과 75 톤급 액체로켓엔진에 추진제를 공급하기 위해 개발된 산화제와 케로신을 매질로 하는 원심펌프들의 성능을 수류 시험 결과를 토대로 비교하였는데, 임펠러 날개 개수가 많고 날개의 출구 각도가 컸던 75 톤급 원심펌프의 양정계수가 30 톤급 모델보다 컸다고 합니다.​

또한 임펠러 출구 폭이 작았던 30-FP-EM 의 경우 날개의 출구 각도 증가로 인한 양정 증가가 상대적으로 작게 나타났고, 또한 비속도가 큰 산화제펌프의 효율이 연료펌프보 다 좋았으며, 플로팅 링 실의 간극이 작은 펌프들은 누설유량의 감소 효과로 인해 효율이 높은 것으로 나타났습니다.

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임펠러 (Impeller, 교반날개)

당사의 교반기는 사용자의 목적과 사용 용도 등에 따라 임펠러, 모터, 베어링, 벨트, 소재 등을 직접 선택하여 주문 제작이 가능합니다.

교반기 임펠러는 (Impeller, 교반 날개)는 교반기와 함께 교반 시 매우 중요한 작용을 하는 부품에 속하며, 교반 날개의 모양과 교반기 내 시료의 움직임에 따라 교반 효과가 달라지기 때문입니다.​

당사에서는 다양한 모양의 교반기 임펠러를 제작하고 있어 고객의 사용 조건에 맞는 임펠러를 옵션으로 추가 선택할 수 있습니다. 또한 임펠러의 설계와 제작뿐 아니라 교반 효과에 영향을 줄 수 있는 Tank. Vessel, Reactor의 전열, 내부, 형태, 방해판 등의 설계와 제작도 가능하여 원하는 사양으로의 주문 제작이 가능합니다.

 

교반기, 왜 일신오토클레이브일까?
안전성	- 탱크나 용기, 반응기 안의 고온, 고압 조건에서도 고속 회전이 가능 - 가스, 액체, 고점도 시료의 고른 확산, 안정적인 혼합, 분산이 용이 - 유독성 실험이나 위험성이 따르는 공정에서도 누출 없이 교반 가능 - Cooling Jacket(Water, Air)의 사용으로 최대 330℃ 고온에서 사용 가능 - Mixing Shaft의 Taper 가공 및 Impeller의 밸런싱 작업으로 축의 흔들림 및 본체의 진동 문제 해결 - 짧은 시간 내 분체의 용해 및 유화의 에멀젼에 탁월한 성능
내구성	- 특수 소재를 사용하여 고온, 고압에서 뛰어난 내구성을 자랑 - 다양한 Impeller를 교체하여 사용할 수 있어 목적에 맞게 사용 가능 - 소음과 진동, 분진이 적어 작동 시 조용하며 정밀한 공정에 적합
편리성	- 경량화로 장소 제약이 적으며 취급이 간편하고 쉬운 조작으로 탈부착이 가능함 - 다양한 교반 목적에 따라 회전 수 선택이 가능 - 정확한 속도 조절이 가능하며 Shaft 및 Impeller의 탈착이 편리 - 다양한 종류의 물질 교반 및 Mixing 작업에 적합 - 장비의 조립과 분해가 용이하여 관리 및 유지 보수가 편리
맞춤 제작	- 당사 직접 설계 및 제작하여 합리적인 비용과 신속한 납기일 보장 가능 - 주문 제작 방식이기 때문에 장소 제한이 있는 공간의 설치가 자유로움 - Belt/Moter 구동 방식 중 사용자가 원하는 Type으로 선택 가능 - 고객이 원하는 사양, 장비 종류 등을 다양하게 구비하고 있어 선택의 폭이 넓음 - 특수 목적에 맞는 사양을 원하는 경우 별도 주문 제작이 가능함

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