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Apr 24, 2024

LEWA Ecoflow 펌프에 최적화된 펌프 헤드로 체적 효율성을 두 배로 높였습니다.

M900의 기하학적 최적화로 인해 펌프 헤드의 유격 부피가 유체 측면에서 약 51%, 유압 측면에서 약 22% 감소했습니다. 이는 전체 클리어런스와 같습니다.

M900의 기하학적 최적화로 인해 펌프 헤드의 유격 부피가 유체 측면에서 약 51%, 유압 측면에서 약 22% 감소했습니다. 이는 총 정리량 절감액이 37%에 해당합니다. 플런저 후사점의 여유량은 그림에서 주황색(유체)과 파란색(유압)으로 표시됩니다. (이미지 출처: LEWA GmbH)

LEWA M900은 순수 PTFE로 제작된 유압 작동식 다이어프램과 스테인리스 스틸로 제작된 다이어프램 홀더를 갖춘 펌프 헤드입니다. 이 제품은 범용으로 설계되었으며 모든 LEWA Ecoflow 펌프와 중간 유량용 LEWA 공정 펌프에 사용됩니다. 펌프 헤드에는 다양한 장점이 있습니다. 펌핑된 유체나 작동유의 누출이 불가능하도록 밀봉되어 있을 뿐만 아니라, 높은 계량 정확도, 다이어프램 스프링으로 인한 최적의 흡입 용량, 매우 긴 다이어프램 사용 수명이 특징입니다.

150bar 이상의 압력에서 낮은 체적 효율 플런저 크기 5~12mm용 이전 M900 다이어프램 펌프 헤드는 플런저 직경 5~6mm의 높은 토출 압력에서 가장 작은 LEWA 샌드위치 다이어프램을 갖춘 LDB 및 LDC 구동 장치에서 체적 효율이 비교적 낮았습니다. LEWA의 RD 엔지니어인 Moritz Mildner는 "그 이유는 펌프 헤드의 여유 공간 때문입니다."라고 말했습니다. "'간극량'은 펌프 작동 중 각 펌프 행정마다 압축되는 부피입니다. 여기에는 유압 및 유체 작업 공간이 포함됩니다." 유체가 비압축성이라는 가정은 낮은 압력에만 적용됩니다. 이 경우 물과 유압유의 부피 감소는 100bar에서 약 1%에 불과하지만 압축성의 압력 의존성으로 인해 400bar에서는 이 양의 약 10배로 증가한다는 점을 고려해야 합니다. Mildner는 "펌프에 압력이 쌓이면 토출 압력에 도달할 때까지 유체가 압축됩니다."라고 설명했습니다. "결과적으로 유체가 압축될 때 발생하는 부피 감소와 동일한 변위 부피가 감소합니다." 이상적인 이론적 변위량에 대한 변위량의 비율을 체적 효율이라고 합니다. 펌프의 체적 효율이 감소하면 에너지 효율과 비용 효율성도 감소합니다.

이러한 이유로 LEWA는 이전 M900 펌프 헤드의 사용을 100bar 또는 150bar로 제한했습니다. 대신, 금속 다이어프램이 있는 M200 펌프 헤드는 유량이 낮고(< 1l/h) 토출 압력이 150~400bar인 응용 분야에 사용되었습니다. "그러나 이러한 모델에는 더 낮은 최소 흡입 플랜지 압력이나 다이어프램 스프링으로 인한 더 견고한 유압 장치와 같은 M900의 몇 가지 주요 장점이 없습니다"라고 Mildner는 설명했습니다.

클리어런스 볼륨이 크게 감소된 적응형 펌프 헤드 더 높은 압력 범위에서도 M900 기술의 장점을 사용할 수 있도록 LEWA는 이러한 응용 분야에 맞게 펌프 헤드를 재설계하기로 결정했습니다. 이전 펌프 헤드의 설계는 12mm 플런저를 기반으로 했기 때문에 두 개의 작은 플런저(직경 5mm 및 6mm)에 비해 스트로크 볼륨이 각각 4배 및 4.8배 더 커졌습니다. 구성 요소 내 전달 및 유압유의 유속을 조정하기 위해 광범위한 조정이 이루어져야 했습니다. "작은 플런저 크기에 특별히 최적화된 다이어프램 본체와 다이어프램 드라이브를 설계함으로써 유압 장치의 흐름 경로, 다이어프램 스프링 설치 공간, 다이어프램 칼로트, 압력 및 흡입에 대한 유체 보어를 줄일 수 있었습니다. "라고 밀드너는 말했다. 기하학적 최적화를 통해 펌프 헤드의 유격 부피가 유체 측면에서 약 51%, 유압 측면에서 약 22% 감소했습니다. 이는 총 정리량 절감액이 37%에 해당합니다.

개정 범위 내에서 칼로트는 단연 가장 큰 과제를 안겨주었다. 최적화를 위해 먼저 레이저 측정 기술을 사용하여 실제 다이어프램 움직임을 연구했습니다. 이를 위해 LEWA는 설치된 상태에서 일반적으로 보이지 않는 다이어프램을 볼 수 있는 특수 펌프 헤드를 생산했습니다. Mildner는 "전면 끝 위치에 있는 다이어프램과 다이어프램 홀더의 위치는 칼로트의 깊이와 관련이 있습니다."라고 설명했습니다. "이것이 바로 두 개의 레이저를 사용해 다이어프램 윤곽을 스캔한 이유입니다." 하나의 레이저는 이동식 측정 장치의 현재 높이를 결정하는 데 사용되었고 두 번째 레이저는 샌드위치 다이어프램의 편향에 사용되었습니다. 이런 방식으로 중앙 평면은 플런저 크기 5mm와 6mm 및 다양한 스트로크 빈도에 대해 완전히 측정되었습니다. 포인트 클라우드에서 생성된 엔벨로프를 기반으로 다이어프램 본체의 유체 작업 공간을 실제 다이어프램 동작에 맞게 기하학적으로 조정하는 것이 가능했습니다.

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