원심 펌프 기본: 내부 플러싱 및 외부 플러싱 기계적 밀봉
패킹 씰에서 메카니컬 씰로의 진화
펌프 임펠러는 펌프 하우징 또는 볼류트를 통과하는 펌프 샤프트에 장착됩니다. 펌프 씰이 없으면 볼류트로 들어가는 샤프트의 빈 "습식" 부분이 지속적인 누출의 원인이 될 수 있습니다.
100여년 전에 대부분의 펌프는 샤프트가 자유롭게 회전할 수 있도록 하면서 펌프 누출을 방지하기 위해 패킹에 의존했습니다. 이러한 유형의 패킹 또는 패킹 씰은 처음에 펌프 내에서 패킹이 밀거나 채워지는 스터핑 박스(stuffing box)로 알려진 영역을 형성합니다. 이러한 오래된 기술 펌프를 "스터핑 박스 구조"라고 합니다. 50년 전, 기술이 향상되었으며, 포장 씰은 샤프트를 둘러싸는 여러 개의 땋은 실과 흑연 필러로 구성된 루프로 구성되었으며 오래된 "채우기 상자"에 있었습니다. 이러한 필러는 패킹 글랜드에 의해 단단히 눌러져 시스템 물이 펌프 하우징 밖으로 스며드는 것을 방지합니다.
패킹과 샤프트 사이의 마찰로 인해 많은 열이 발생하므로 패킹 씰에는 많은 윤활이 필요합니다. 이러한 윤활은 펌프의 배출구 측에서 흘러나와 패킹을 통해 세척된 다음 펌프 밖으로 배출되는 시스템 물에 의해 수행됩니다. 이는 "개방형" 시스템, 즉 정기적으로 사용되며 세척수를 누출시키는 시스템이 됩니다. 물의 "누출"이 필요하며 초당 약 한 방울의 속도로 펌프 밖으로 물이 떨어집니다. 물론 이 물은 보충수로 교체되어야 하며, 이는 시스템에 더 많은 공기가 유입되어 부식이 증가한다는 것을 의미합니다.
또한 정확한 윤활량을 유지하기 위해 글랜드를 수동으로 조여 패킹 씰을 정기적으로 조정해야 하므로 부품이 과도하게 마모됩니다. 이러한 유형의 씰은 수십 년 전에 대부분의 산업용 펌프에 표준이었으며 오늘날에도 일부 산업용 응용 분야에서 여전히 사용되고 있습니다.
이제 기계식 씰은 HVAC 펌프의 표준입니다. 기계식 씰에는 어떤 유형의 누출도 없지만 대신 통합 스프링이 두 개의 고도로 연마된 씰링 표면에 압력을 가하여 펌프를 씰링합니다. 구형 펌프 볼류트 설계에 외부 스터핑 박스가 있는 B&G 펌프의 경쟁사도 기계적 밀봉 기능을 갖도록 수정되었습니다. 이것이 오늘날 HVAC 시스템에 두 가지 유형의 펌프 기계적 씰이 있는 이유입니다. 하나는 외부 플러시 라인이 있는 구형 펌프용으로 설계되었으며 다른 하나는 B&G 설계를 모델로 한 내부 플러시 씰용입니다.
외부 플러싱을 위한 기계적 씰과 이를 피해야 하는 이유
외부 플러시 씰은 다른 기계식 씰과 유사하게 작동하지만 기존 패킹 씰과 마찬가지로 펌프 하우징/볼류트의 건조 공간에 설치되도록 설계되었습니다. 결과적으로 샤프트와 회전 및 고정 씰 구성요소 사이의 마찰로 인한 과열을 방지하기 위해 외부 윤활이 필요합니다. 이 윤활은 펌프 출구에서 기계적 밀봉으로 물을 운반하는 모세관 유형 튜브에 의해 제공되므로 외부 윤활 패킹 밀봉과 비교하여 시스템을 폐쇄 시스템으로 만듭니다. 이 디자인에는 세 가지 단점이 있습니다.
가장 먼저 고려해야 할 것은 플러싱 파이프의 크기입니다. 이 파이프는 일반적으로 1/4인치 또는 3/8인치 구리 파이프입니다. 물이 라인에 침전물을 쌓기 시작하거나 라인에 현장 손상이 있는 경우 이로 인해 플러시 흐름이 제한될 수 있습니다. 유량을 줄이면 제조업체가 설계한 유량에 비해 씰의 서비스 수명이 단축됩니다.
두 번째 문제도 수질과 관련이 있습니다. 씰링 표면은 고도로 연마된 표면입니다. 씰링 표면 사이에 자갈(고형 입자)이 있으면 씰링 표면이 부식되어 씰링이 조기에 파손되거나 누출될 수 있습니다.
세 번째 문제는 마찰로 인한 열 축적을 줄이기 위해 씰을 세척하는 물의 양입니다. 유량은 입구와 출구 사이의 압력차와 파이프의 마찰 손실에 따라 달라집니다. 제조업체는 펌프에 필요한 파이프 크기와 유량을 설계했습니다. 펌프에 가변 속도 드라이브를 설치하면 어떻게 되나요? 폐쇄형 시스템의 흡입 압력은 상당히 일정하게 유지되지만 토출 압력은 떨어집니다. 유량은 압력차의 제곱근에 따라 달라지며 플러싱 유량도 감소합니다. 이는 냉수 시스템에서는 큰 문제가 아닐 수 있지만 난방 시스템에서는 씰 수명이 단축될 수 있습니다.
아래 프로필은 일반적인 외부 기계적 밀봉(중간 개방형 이중 흡입 펌프)의 양쪽에 있는 이러한 파이프를 보여줍니다. 밀봉된 스터핑 박스에 직접 들어갑니다.
내부 플러싱 메카니컬 씰 및 그 장점
외부 플러시 메카니컬 씰과 마찬가지로 내부 플러시 메카니컬 씰은 펌프 샤프트가 자유롭게 회전할 수 있도록 하면서 물이 펌프 하우징 밖으로 흘러나오는 것을 방지합니다. 그러나 내부 플러시 기계적 씰의 설계는 더 복잡하고 신뢰할 수 있습니다.
내부 기계적 씰은 펌프의 임펠러에 더 가깝게 위치하며 시동 시 물로 채워집니다. 결과적으로 이들은 본질적으로 시스템 물에 잠겨 펌프 유체의 약 25%에 노출됩니다. 이는 다음과 같은 이유로 가치가 있습니다. 1) 외부 윤활 및 배관이 필요하지 않습니다. 2) 씰 주변의 물 유속이 더 높기 때문에 더 나은 플러시 효과를 제공하여 씰의 수명을 연장할 수 있습니다.
외부 플러시 씰에서 파이프는 필요한 모든 플러시 액체를 매우 높은 유속으로 씰에 직접 작용합니다. 내부 플러시 씰은 기본적으로 물이 채워진 욕조에 잠겨 있습니다. 이것이 씰의 수명을 연장하는 이유는 무엇입니까? 당신이 싱크대에서 할머니의 좋은 도자기 조각 중 하나를 청소하고 있는데, 그것을 청소하는 데 사용된 수질이 매우 나쁘다고 상상해 보십시오. 물 속에 모래가 많이 있습니다. 고속 스프레이를 사용하여 청소하시나요, 아니면 싱크대에 담그고 수건으로 가볍게 휘저어주시나요? 도자기와 마찬가지로 원심 기계식 씰은 교체 비용이 많이 들고 입자가 많이 포함된 물에 노출되는 경우가 많습니다.
외부 플러시 씰 설계를 갖춘 펌프는 오늘날에도 여전히 사용할 수 있지만 펌프가 새로 설치되거나 기존 외부 씰 펌프를 교체하는지 여부에 관계없이 유압 HVAC 시스템에 내부 플러시 기계적 씰이 있는 펌프를 지정하고 요구하는 것이 좋습니다. 내부 플러시 씰은 유지 관리가 덜 필요하고 펌프 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다.
