베어링이 없는 펌프 기술

원심펌프에서 간단하고 컴팩트한 해결책은 베어링이 없는 모터 개념으로 구현할 수 있습니다. Figure 1은 베어링이 없는 모터 펌프의 단면을 보여줍니다. Levitronix 펌프는 구동과 자기 베어링 기능을 동시에 제공하는 하나의 모터/베어링으로 구성 되어있습니다. 이러한 설계는 펌프 본체의 벽면을 통해 비접촉 방식으로 임펠러의 6개의 특별한 자유각도를 자기적으로 안정화시킬 수 있습니다. 기존의 밀폐된 모터 펌프에 비해 현저히 큰 magnetic gap을 가지고 있으며, rotor와 모터 stator 사이의 밀폐를 위한 좀더 큰 공간이 있습니다. 밀폐 용기는 펌프의 외관을 형성하는 다양한 물질로 제작될 수 있습니다.

이러한 단순한 펌프 설계의 결과로 단지 3개의 파트 : over-moulded magnetic ring을 포함하고 있는 임펠러, 하부 케이스, 상부 케이스로 구성되어 있습니다. 펌프의 헤드는 모터/베어링 stator로부터 쉽게 분리될 수 있고, 어려움 없이 청소할 수 있습니다. 혈액 공급 펌프와 같은 특별한 적용 분야에서 펌프의 헤드는 일회용 장치로도 만들어질 수 있습니다(Figure 2). Levitronix 펌프는 상이한 적용분야를 위해 각기 다른 크기와 재료로 설계되어 왔습니다. Figure 3은 Thoratec Corporation과 공동 협력하여 개발한 이식 가능한 심실보조장치(VAD)의 디자인을 나타낸 그림입니다. Figure 4 는 반도체 생산 공정에서 초순수 약액의 이송에 사용되는 베어링 없는 PTFE 펌프를 나타낸 그림입니다.

Figure 1 : 도해
Figure 1 : 도해
Figure 2 : 베어링이 없는 혈액 펌프
Figure 2 : 베어링이 없는 혈액 펌프
Figure 3 : 베어링이 없는 HeartMate III
Figure 3 : 베어링이 없는 HeartMate III
Figure 3 : 베어링이 없는 HeartMate III
FigureFigure 3 : 베어링이 없는 HeartMate III

특장점

베어링이 없이 밀폐된 모터 펌프는 그 독특한 구조 때문에 몇가지 뛰어난 기능을 가지고 있습니다. 간단히 말해서, 이러한 디자인은 윤활 베어링과 관련된 문제를 극복함으로써 기존의 밀폐된 모터 펌프와 자기 커플링 펌프의 모든 장점을 구현하고있습니다. 좁은 빈틈이나 균열이 없기 때문에 어떠한 파티클도 생성하지 않습니다. 이러한 펌프는 혈액이나 초순수 화학 용액과 CMP 슬러리와 같은 critical한 용액에 사용될 수 있습니다. 이 펌프는 임펠러와 펌프 케이스 사이에 어떠한 기계적 커플링도 없기 때문에 임펠러에 심한 불균형이 있더라도 (고형체가 임펠러 쪽으로 쏠려 있는 경우와 같이) 진동이 발생되지 않습니다. 따라서 베어링이 없는 펌프는 조용합니다. 난류로 인한 소음은 고 유량에서만 발생됩니다. 회전체와 고정 부분 사이에 기계적인 접촉이 없기 때문에 실질적으로 wear-free 제품 입니다. 연마성 또는 침투성의 화학 용액에 오랫동안 사용된다고 하더라도 마모는 펌프의 헤드로 제한됩니다. 필요할 경우, 펌프의 헤드는 마운팅과 피팅 타입에 따라 몇 분 이내에 쉽게 교체할 수 있습니다.

게다가, Levitronix 펌프의 다양한 속도 제어 기능은 광범위한 작동범위에서 유량과 압력에 대한 정밀한 제어를 가능하게 합니다. 기존의 고정 주파수 펌프 전체를 단일 Levitronix 펌프로 교체될 수 있습니다. 베어링, 금속용기를 배제하고 넓은 Gap 과 작은 모터 표면을 유지함으로써 고속 회전(최대 10,000 rpm)이 가능해 졌습니다. 그리하여, 1단에서도 높은 압력에 도달할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 6 bar (87 psi)는 단지 65 mm 지름의 임펠러로 구현 가능합니다. 이러한 장점은 Levitronix로 하여금 동일한 출력을 갖는 고정 속도 펌프와 비교해 더 작은 크기의 펌프를 가능하게 합니다.

밀봉된 모터 설계

  • 비 회전 seal로 인하여 시스템은 독립적임

임펠러의 자기부상

  • 마모가 없기 때문에 downtime을 단축 시키고 유지보수 비용이 적음
  • 윤활이 필요 없고, 약액 없이도 작동 가능
  • 파티클 발생이 없음
  • 펌프 케이스와 임펠러 사이의 간극이 넓기 때문에 펌프가 정지하거나 막힐 염려가 없음.
  • 세정, 소독 및 펌프의 케이스나 임펠러 교체가 간단함
  • 넓은 온도 범위
  • 진동과 소음이 극히 적음

전자 속도 제어

  • 유량 또는 압력의 정밀한 제어
  • 스로틀 밸브 없이 유량 및 압력제어 함으로써  높은 시스템 효율
  • 일정한 유량 및 맥동이 있는 유량 구현 가능
  • 1단 펌프에서 높은 압력
  • Diaphragm 및 Bellows 펌프와 비교하여 극히 작은 크기