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CRYOGENIC PUMP(발표용)

CRYOGENIC PUMP1. 펌프의 구성가. PUMP MODULE나. COMPRESOR MODULE2. 펌프의 동작원리가. 크라이오 응축 (Cryocondensation)나. 크라이오 섭션 (Cryosorption)다. 가동라. 크로스 오버 (Crossover)마. 정상 상태 동작바. 재생사. 다공성 트랩 사용과 재생아. 조업 정지 (Shutdown)3. 총괄 (진공 시스템 이용)가. 진공펌프의 종류와 압력 범위나. 크라이오 펌프의 총괄《진공 펌프의 종류》내 용종 류분 류 기 준종 류기 체 수 송 펌 프용기 내의 가스를 용기 밖으로 뽑아냄피스톤, 오일회전, 터보, 확산기 체 축 적 펌 프가스를 용기에 붙어있는 펌프내에 저장섭션, 게터, 서블리메이션,이온, 크라이오 펌프《CRYOGENIC PUMP》"폐 루프 냉장 시스템"《펌프의 구성》《PUMP MODULE》팽 창 기냉동이 만들어지는 곳.컴프레서에 의해 고압 헬륨 가스가 공급된다. 그 후 이 가스는극저온을 만들기 위해 2개의 스테이지(stage)로 확장된다크 라 이 오어 레 이팽창기에 의해 냉각되는 배기된 표면이다.이곳에서 진공 용기의 기체들은 응축되고 흡착된다.펌 프 몸 체진공 용기에 펌프를 붙이는 단단한 진공 덮게로 형성된다.《COMPRESSOR MODULE》1. Compressor Capsule2. Coalescer (여과 시스템)3. Adsorber (여과 시스템)4. Power Supply (전력 공급기)5. Surge Volume여 과 시 스 템고압력 헬륨 유출로 증발된 오일을 제거한다.연 동 장 치컴르레서의 손상을 방지해 준다.전 력 공 급 기팽창기의 작동을 해준다.※역할 : 높은 압력, 높은 순도, 실온 헬륨 가스를 팽창기 모듈에 제공《크라이오 응축》1단계 크라이오 어레이수증기를 배기하기에 충분히 차갑다.2단계 크라이오 어레이질소, 산소, 아르곤 그리고 다른 대부분의기체들을 배기하기에 충분히 차갑다.《크라이오 섭션》※위의 어레이들은 헬륨, 수소, 네온을 배기하기에 충분히 차갑지 않다.※방 법-다공성인 물질(일반적으로 활성탄)을 2단계 크라이오 어레이에 부여-헬륨, 수소, 네온은 미로 같은 구조나 활성탄 공간에서 트랩된다.-실온에서 스폰지가 수증기를 흡수하는 것과 같다.※다공성 물질의 사용으로 얻을수 있는 잇점-기체를 트랩하기에 매우 넓은 표면적이 가능하다.-기체가 들어오게되면, 점진적으로 열에너지를 잃게 되어 결국 표면에달라붙게 된다.-트랩하기 어려운 기체들도 펌프로부터 벗어날 수 없을 것이다.《활성탄에 대하여》※활성탄의 위치-콜드 헤드와 2단계 크라이오 트랩 안쪽면에 붙어 있다.※활성탄 보존 방법-콜드 헤드의 바깥쪽 표면은 코팅이 안된 상태로 남겨둔다.-활성탄을 콜드 헤드의 안쪽면에 달라 붙게 한다.-콜드 헤드 주변에 배플이나 1단계 크라이오 어레이를 설치한다.《가 동》주 의압력 교체 밸브는 압력 증진을 방지하기 위해설계되었고, 압력 교체 밸브를 바꾸거나, 제한하거나, 또는 제거하지 말것.ⅰ) 크라이오 펌프 몸통에서 공기를 제거한다.ⅱ) 칠다운을 가동하며, 러핑 펌프의 밸브를 오프한다.ⅲ) 컴프레서를 가동하고 동적 온도로 펌프를 냉각한다.ⅳ) 2단계 어레이가 차가워지면, 작업 준비가 된 것이다.《크로스 오버》※크로스 오버 정의"크라이오 펌프가 동작온도로 차가워질 때, 크라이오 펌프는모든 기체를 수용하기 위한 배기 속도와 수용 능력에 도달."※펌프의 순간 쓰루푸트 능력"크라이오 펌프들은 시스템이 밸브될 때 보통 가스 로드보다더 많이 배기할 수 있는 능력을 가지는데, 이것을 말한다."※크로스 오버 압력(Crossover Pressure)※ CrossoverPressure(torr)=Maximum Inpulsive Throughput(torr-liters)Chamber Volume (liters)《정상 상태 동작》- 크라이오 펌프의 작동 온도는 20°K를 유지해야 한다.- 진공 용기 압력이 1×104O torr보다 적거나, 고진공 밸브가닫힐 때, 2단계 온도는 보통 14°K거나 그 이하여야 한다.- 배기속도, 수용량과 쓰루푸트 같은 정상 동작 파라미터에대해 크라이오 펌프 데이터 시트를 검사하라.《크라이오 펌프의 총괄》※ 크라이오 펌프의 장점ⅰ) 운전 경비가 싸고 실용적이다.ⅱ) 수소, 헬륨, 네온등은 저온에서의 물리흡착으로 배출ⅲ) 배기속도가 크고, 소형 경량이며, 오일 프리이다.※ 크라이오 펌프의 단점ⅰ) 약간의 진동이 있을 수 있다.ⅱ) 긴 대기시간ⅲ) 높은 열공정과 수소, 헬륨, 네온 같은 어려운 배기기체의 많은 양에 대해 제한된다.《재 생》※정 의"크라이오 펌프가 기체를 포획하기 때문에 기체로가득채워질 수 있다. 이를 방지하기 위해 실온또는 가열된 그 이상의 온도에서 그것을 따뜻하게함으로써 그것을 비울수 있다. 이 과정을 말한다."※재생과정ⅰ)펌프를 분리시키고 컴프레서를 끈다.ⅱ)가열된 건조 질소로 깨끗이 하는 동안 펌프를따뜻하게 하라.ⅲ)남은 기체들을 제거하고 어레이들과 펌프 몸통사이의 격리 진공을 만들기 위해 러핑 펌프로사용한 펌프의 내용물을 제거하라.ⅳ)작동 온도까지 펌프를 냉각하라.

공학/기술| 2001.09.13| 15페이지| 2,000원| 조회(689)

진공, 펌프, 크라이오, CRYOGENIC, pump

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CRYOGENIC PUMP(크라이오 펌프)

CRYOGENIC PUMP1. 펌프의 구성가. PUMP MODULE나. COMPRESOR MODULE2. 펌프의 동작원리가. 크라이오 응축 (Cryocondensation)나. 크라이오 섭션 (Cryosorption)다. 가동라. 크로스 오버 (Crossover)마. 정상 상태 동작바. 재생사. 다공성 트랩 사용과 재생아. 조업 정지 (Shutdown)3. 총괄 (진공 시스템 이용)가. 진공펌프의 종류와 압력 범위나. 크라이오 펌프의 총괄CRYOGENIC PUMP━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━『크라이오 펌프는 기체를 아주 차갑게 하여 펌프 내에서 얼거나 붙잡혀 있도록 배기하는아주 독특한 펌프이다. 이 펌프는 오일을 안쓰고 진공상태에서 움직이는 파트(part)가 없기때문에 아주 깨끗하며, 매우 높은 쓰루푸트를 가진다. 탄화수소를 완전히 제거하여야 하는고진공 산업에 사용된다.크라이오 펌프는 기체 헬륨 컴프레서(Compressor), 콜드 헤드(cold head), 배플 펌프 몸통,그리고 때때로 필요한 고진공 밸브로 구성되어 있다. 컴프레서와 콜드 헤드는 너무 낮은온도를 제외하고는 가정의 냉장고와 매우 흡사하게 작동하며, 크라이오 펌프는 냉각수가대기중으로 방출되지 않는 폐 루프 냉장 시스템(closed loop refrigeration system)이다.』크라이오 펌프는 펌프 모듈과 컴프레서 모듈로 구성된다. 이러한 두 개의 모듈은 폐 루프냉장 시스템을 형성하기 위하여 유연한 호스에 연결된다.펌프 모듈의 주요한 구성은 팽창기 모듈(expander module), 어레이(array)와 펌프 몸통이다.컴프레서 모듈은 팽창기 모듈과 유연한 호스를 연결하여 냉장 장치를 형성한다. 가스 모양의헬륨은 컴프레서와 팽창기 사이를 순환한다. 가끔 완전한 고진공 밸브가 펌프 모듈에포함된다.1.펌프의 구성가. 펌프 모듈 (PUMP MODULE)1) 구성 : 팽창기 모듈, 1,2단계 크라이오 어레이(cryoarray), 펌프몸통, 2단계온도 모니터(moniter), 압력 교출로 증발된 오일을 제거한다.연 동 장 치컴르레서의 손상을 방지해 준다.전 력 공 급 기팽창기의 작동을 해준다.1. Compressor Capsule2. Coalescer3. Adsorber4. Power Supply5. Surge Volume2.펌프의 동작원리크라이오 펌프 작동에 있어서 헬륨은 압축되고, 그 열을 컴프레서의 주위 벽으로 전달한다. 이 열은 헬륨을 식혀주는 냉각수에 의해 제거되며, 냉각되고 압축된 헬륨은 펌프 콜드헤드로 간다. 콜드 헤드에 있는 팽창기에서 밸브작동 시스템은 헬륨이 팽창하는 것을 허용하며, 팽창된 헬륨은 콜드 헤드와 배플 어레이(baffle array)로 부터의 열을 받아들여 콜드헤드와 배플 어레이를 각각 12°K와 70°K로 냉각시킨다.이 차가운 표면들은 진공 용기로부터 기체를 배기한다. 진공상태에서 차가운 표면들은저온 응축과 크라이오 섭션(cryosorption)의 두가지 방법으로 기체를 배기한다.가. 크라이오 응축ⅰ) 정의 : 크라이오 펌프는 가정용 냉장고의 수증기를 배기하는 것과 같은 방법으로배기한다. 이것은 기체를 고체로 응축하는 것이다. 바로 이 과정을 크라이오응축(cryocondensation)이라고 한다.ⅱ) 원리 : 대부분의 기체가 적어도 20°K 이상에서 표면에 부착될 가능성은 매우 높으며,이 온도에서 대부분의 기체 분압들의 합은 1011Torr 정도이거나 더 낫다.대부분의 기체들은 1단계와 2단계 크라이오 어레이에서 응축되며, 1단계 어레이는저온 응축으로 수증기를 배기하기에 충분히 차가우며, 2단계 어레이는 저온응축으로 질소, 산소, 아르곤 그리고 다른 대부분의 기체들은 배기하기에 충분히차갑다.나. 크라이오 섭션ⅰ) 정의 : 어레이(array)들은 그들을 응축함으로써 헬륨, 수소 그리고 네온을 배기하기에는충분히 차갑지 않다. 그래서 그들을 제거하기 위해 다른 방법을 이용한다.이 방법이 바로 "크라이오 섭션(cryosorption)"이다.ⅱ) 원리 : 크라이오 응축과는 달리, 크라이오 섭션은 표면과 관련된 현상이어 마침내그 표면에 달라붙게 된다.3 일단 "미로" 안으로 들어오면 트랩하기 어려운 기체들도 그 펌프로부터 벗어날 수없을 것이다.ⅳ) 활성탄에 대하여1 활성탄은 콜드 헤드와 2단계 크라이오 트랩 안쪽면에 붙어 있다.2 활성탄은 헬륨, 수소, 네온에 대해 충분한 표면을 제공하기 때문에 배기 기체들을쉽게 트랩할 수 있다. 그러므로 배기 하기 어려운 기체만을 위한 활성탄을 유지하기위한 몇 가지 방법이 필요하다.ⅴ) 배기 하기 어려운 기체만을 위한 활성탄 보존 방법1 콜드 헤드의 바깥쪽 표면은 코팅이 안된 상태로 남겨둔다. 이것은 배기하기 쉬운기체를 응축하기 위해 적당한 표면을 제공하게 된다.2 그 다음에 활성탄을 콜드 헤드의 안쪽 표면에만 달라 붙게 함으로써 배기하기 쉬운기체에 덜 접근하도록 만든다.3 그리고 콜드 헤드 주위에 배플이나 1단계 크라이오 어레이를 설치한다.이것은 활성탄 표면으로 향하는 컨덕턴스를 제한해 준다.배플은 갑작스러운 온도 변화로부터 콜드 헤드를 방지한다. 온도변화는 주위로부터의방사열이나 가스 로드에 의해 생길수 있다. (이것은 활성탄 표면에 트랩된 기체는부적당하게 시스템 안으로 방출되지 않는다는 것을 보장한다.다. 가동주 의압력 교체 밸브는 압력 증진을 방지하기 위해설계되었고, 압력 교체 밸브를 바꾸거나, 제한하거나, 또는 제거하지 말것.ⅰ) 대기압에서 크라이오 펌프를 가동시키는 것은 가정에서 냉장고의 문을 열어 놓고 가동시키는 것과 같기 때문에 정교한 구성에서 가동해야 하며, 방 전체보다 차갑게 해야한다. 따라서 크라이오 펌프에 전력과 물을 공급한 후, 첫 번째 할 일은,크라이오 펌프 몸통에서 공기를 제거하는 것이다.이 작업은 오일이 없는 기계적 진공 펌프를 사용하여 펌프 밖으로 러핑한다.이 대략적인 진공은 펌프 밖의 더운 공기로부터 냉장 장치를 격리한다. 보온병과 매우비슷하다. 이제 펌프 표면은 차가워질 것이다.ⅱ) 다음에 칠다운(chilldown)을 가동하며, 러핑 펌프의 밸브를 오프(off)한다.(진공 용기를 대략 배기한 후에 이용될 기 위해러핑 펌프를 사용함으로써 짧은 러핑 시간을 제공하며, 또한 진공 용기로 이동하는러핑 펌프 오일의 확률을 줄인다.ⅲ) 크로스 오버 압력(Crossover Pressure)- 러핑 펌프가 밸브 오프되고, 크라이오 펌프가 배기 업력 또는 배기 과정에 역효과를주지 않고 밸브 안될 때 진공 용기 안의 압력이며, 크라이오 펌프 압력보다 높다.크로스 오버 압력은 최대순간 쓰루푸트에서 진공 용기 체적을 나눔으로써 계산된다.※ Crossover Pressure(torr)=Maximum Inpulsive Throughput(torr-liters)Chamber Volume (liters)마. 정상 상태 동작크라이오 펌프가 진공 용기 경로에 올바르게 밸브된 후, 크라이오 펌프 작동 온도는 최적작업을 위하여 20°K이하를 유지해야 한다. 진공 용기 압력이 1×104torr보다 적거나 고진공밸브가 닫힐 때, 2단계 온도는 보통 14°K거나 그 이하여야 한다.배기속도, 수용량과 쓰루푸트 같은 정상 동작 파라미터에 대해 크라이오 펌프 데이터 시트를검사하라.바. 재생ⅰ) 정의 : 크라이오 펌프들은 기체를 압축하거나 배출하기 보다는 기체를 포획한다. 따라서크라이오 펌프는 결국 기체로 가득 채워질 것이다. 그것을 방지하기 위해 우리는실온 또는 가열된 그 이상의 온도에서 그것을 따뜻하게 함으로써 그것을 비울수있다. 이 과정을 재생(regeneration)이라고 한다.ⅱ) 재생 과정크라이오 펌프가 내부 냉각 표면에 기체들을 포획하고 보유하고 있음을 기억하라.축척된 기체의 수준이 수용량에 가까워지면, 배기 속도는 줄어든다. 이것이 발생할 때,크라이오 배기 표면을 비우거나 재생하는 것이 필요하다.재생은 포획된 기체들이 방출되고 배출되는 과정이다. 실제로, 배기 표면은 그 이상의서비스로 재생된다. 크라이오 펌프의 재생 과정은 다음의 4단계이다.1 진공 용기 경로에서 펌프를 분리시키고 컴프레서를 끈다.2 가열된 건조 질소 (최대 온도 120℃)로 깨끗이 하는 동안 펌프를 따뜻하게 하라.축적된 기체의 좋은 동작 상태를 지속하도록돕는데 이용된다.1 재생시, 크라이오 펌프 시스템에서 만족스럽지 못한 기본 압력 또는 작동 압력에도달하는 주기를 찾아라. 60%의 주기로 판에 박힌 재생을 하라. 예를 들면, 만약시스템 압력이 수용할 수 없게 되기전의 작동 일이 20일 이라면, 2주마다 한번씩재생하라.2 또한 재생 주기 동안의 시간은 알려진 가스 종류의 계속적인 기체 흐름의 경우에계산될 수 있다..A = 연속적인 기체 흐름이 있는 작동 지속 시간 (hours).B = 기체 흐름 (sccm).C = 배기되는 특별한 기체 종류에 대한 크라이오 펌프 수용량 (std liters)※A=16.6 × CBex) 70sccm 연속적으로 흐르는 아르곤 기체의 스퍼터링 적용에서,연속 작동 지속 시간은?※A=16.6 × 1,500 std liters= 356 hours70 sccm3 압력 교체 밸브는 7∼9 psig에서 열고 그리고 크라이오 펌프 몸통 꼭대기 바로 밑에위치한다. 절대 밸브를 부수거나 제한하지 마라.4 Use of the purge tube. 요구된 압력 (15 psig)에서, 가열된 질소를 사용하여 깨끗이하는 것은 2단계 어레이가 수증기의 청결을 유지할 수 있다는 것을 확신하며, 또한질소 퍼지(purge)는 펌프에 모인 유독 가스들의 희석을 확실히 할 것이다.5 올바른 재생 절차와 시간에 있어 조작 매뉴얼을 따르라.크라이오 펌프를 재생하기 전에 다공성 트랩을 재생하는 것이 러핑 펌프 오일로부터의보호를 확실히 할 것이다.사. 다공성 트랩 사용과 재생기계적 러핑 펌프가 사용될 때, 크라이오 펌프와 적업 진공 용기 안으로 이동하는 러핑펌프 오일을 방지하기 위하여 다공성 트랩이 필요하다. 다공성 트랩은 원래 고운 분자물질로 채워진 여과통이며, 러핑 매니폴드(roughing manifold)에 설치된다.다공성 물질은 8,000 ft2 / gram 정도의 매우 큰 유효 표면적을 가진 작고, 다공성인 고운알맹이다. 이동하는 러핑 펌프 오일과 다른 오염 물질들이 트랩에 의해 여과에서,

공학/기술| 2001.09.13| 14페이지| 2,000원| 조회(2,135)

진공, 펌프, 크라이오, vacuum pump, CRYOGENIC PUMP

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