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제목 압출기 가스제거: 용도에 맞는 적절한 중앙시스템 선택
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2019/08/29 15:33

 

 

  

중앙집중식 진공펌프는 수십년 동안 사용돼 왔다. 특히 포장부문에서 가장 널리 쓰였다. 이 기술은 몇 개의 생산라인을 동시에 운영하고 있을 때는 압출기 가스제거에 유용하다. 압출기 가스제거를 위한 클로 진공펌프를 갖춘 중앙공급시스템은 에너지 효율성과 신뢰성이 높다.

  

중앙집중식 진공펌프는 수십년 동안 사용돼 왔다. 특히 포장부문에서 가장 널리 쓰였다. 이 기술은 몇 개의 생산라인을 동시에 운영하고 있을 때는 압출기 가스제거에 유용하다. 압출기 가스제거를 위한 클로 진공펌프를 갖춘 중앙공급시스템은 에너지 효율성과 신뢰성이 높다.

  

우리 일상생활은 중앙으로부터 오는 정보와 공급물을 그 특징으로 하고 있다. 지방에서 수집된 메시지는 중앙에서 처리되고 분배된다. 대부분의 경우 전기, 물, 가스, 통신 네트워크는 중앙집중화돼 있다. 하수처리시스템도 마찬가지다. 지역 또는 각 국가들도 단위별로 개별 네트워크가 구축될 수 있다. 각각의 경우, 네트워크에 있는 여러 사용자는 하나의 공급 단위로 결합된다.

진공기술에서 진공펌프의 중앙집중방식은 오랜 세월 동안 사용돼 왔다. 진공시스템은 포장애플리케이션에서 가장 널리 사용되고 있다. 그 장점은 아래와 같이 분명하다:

- 방음장치가 되고 진공펌프에서 배출되는 폐열을 쉽게 활용할 수 있는 냉각된 장소에 진공펌프들을 함께 모아 놓는다.

- 중앙집중식 진공시스템은 필요한 펌핑속도에 쉽게 맞출 수 있다. 펌핑라인 네트워크를 통해 일시적으로 침투한 공기로부터 받는 충격을 완충함으로써 압력피크를 낮춰준다.

- 펌핑속도 제어장치가 실제 필요한 펌핑속도를 제공해준다. 불필요하게 큰 시스템, 장비 가동상의 안전에 대한 우려, 진공펌프 크기의 확대 등으로 이어지던 설계상의 불확실성이 더는 문제되지 않는다.

- 중앙집중식 시스템은 병원, 인쇄회사, 공압식 이송, 압축에어 공급시스템 등 수많은 공정과 용도에서 사용되고 있다.

압출기 가스제거에 중앙집중식 진공공급 사용은 몇 개의 생산라인을 동시에 운영하고 있을 때 유용하다. 압출기 가스제거는 압출기에서 폴리머 용융물이 발생하는 가스를 제거하는 휘발성 물질을 제거함으로써 일관된 높은 제품 품질을 유지하기 위한 것이다. 이 과정에서 중앙진공시스템을 이용해 비슷한 공정들이 결합되고 공급된다.

프로파일 생산에서는 중앙진공시스템은 PVC 용융수지에서 나오는 가스제거를 위해 설치되고, 컴파운딩에서는 기술용 폴리머 용융물의 가스제거에 사용된다. 뿐만 아니라 중앙진공공급시스템은 프로파일 압출에서 탱크 캘리브레이션에 사용할 수 있다.

중앙진공장치의 주요 장점은 수요에 따른 에너지 소비뿐 아니라 설치작업의 번거로움을 덜어준다는 점이다. 아래 설명하는 중앙시스템은 작동용 유체가 필요치 않은 공냉식 클로 진공펌프를 기반으로 한다.

  

 

압출기에서의 분리

차단밸브 및 사전분리기가 각각의 가스 제거지점에 있게 된다. 차단밸브는 유지보수작업, 제품 체인지오버 또는 생산이나 용량조정시 가스제거지점을 분리시켜준다. 사전분리기는 가스제거 노즐과 차단밸브 사이에 설치되고 분리기는 폴리머 용융물 내의 기체성분에 알맞게 설치 돼 고체 공정원료 침전조에 보관된다. 응축이나 결정화가 가능한 증기성분은 냉각된 표면을 통해 가능한 한 빨리 증기 흐름에 의해 제거된다. 각각의 분리작업의 목적은 연결설비를 보호하고, 자유 유동물질을 진공설비 내에 가두는 것이다.

  

수거파이프(Collecting Piping)

수거파이프는 개별 압출기와 진공시스템 사이의 연결부분을 이룬다. 원료가 파이프 내부 및 외부의 증기와 접촉해서는 안 된다. 증기성분이 100% 분리되지 않기 때문에 파이프 내부에 퇴적물이 형성되기 때문이다. 각각의 구체적 상황에 맞게 판단해야 하는 것은 생성된 침전물을 가열함으로써 막을 것인지, 아니면 파이프를 일정 시간이 지나면 더 크고 나은 소재의 파이프로 교체해주는 것이 좋은지 여부다.

파이프의 퇴적물은 시간이 흐르면서 늘어난다. 파이프 내에 추가로 레이어를 만들어주면 격리기능, 즉 파이프의 퇴적물량이 시간이 지남에 따라 감소하도록 할 수 있다. 이러한 가스성분은 진공펌프의 업스트림에서 분리돼야 한다.

  

 

진공펌프의 업스트림 분리

진공펌프를 가공을 위해 사용되는 원료성분으로부터 보호해야 한다. 가장 단순한 경우는 가공에 사용될 원료성분이 수거파이프에서 떨어져 나온 침전물이 있을 수 있다. 수거지점의 파이프에서 별도로 액체를 빼내는 경우가 아니면 액체(예: 응축수)는 진공펌프의 업스트림에 분리해둬야 한다. 매우 실용적인 분리장치로 고체 및 액체공정 불순물로부터 진공펌프를 보호해주는 스탠딩 필터(standing filters, 그림 1)가 있다. 중앙진공시스템에는 두 개의 스탠딩 필터(그림 2)가 있어 유지보수작업 중에 깨끗이 청소된 두 번째 필터로 전환할 수 있다.

  

중앙진공시스템

중앙진공시스템을 위한 특별한 진공펌프는 없다. 플라스틱의 가스제거에는 작동용 유체가 필요 없고, 비접촉식인 클로 진공펌프(그림 3; 4)가 적합하다는 입증이 되었다. 압출기 가스제거를 위해 클로 진공펌프가 장착된 1천대 이상의 개별 시스템이 전 세계적으로 사용되고 있고 중앙진공시스템에서 작동용 유체가 필요 없는 클로 진공펌프를 사용하면 다음과 같은 장점들이 있다:

- 클로 진공펌프는 공냉식이므로 급수가 필요없다.

- 클로 진공펌프가 비접촉식으로, 작동용 유체 없이도 작동한다.

- 클로 진공펌프는 주파수 변환기를 통해 넓은 속도범위에서 제어 가능하다.

- 클로 진공펌프는 2스테이지 배열을 지니고 있어 에너지 절약을 위해 작동지점을 재현 가능하게 조정할 수 있다.

- 클로 진공펌프의 2스테이지 작동은 에너지 소비를 최소화해줘 공정 중 발생하는 증기의 압축 온도를 낮춰줌으로써 더 이상 열에 손상되지 않도록 한다.

- 낮은 압축온도는 진공펌프의 수명을 증가시켜준다.

- 펌프 크기를 바탕으로 진공 발생기를 모듈식으로 사용할 수 있기 때문에 기계 교환이 쉽고 진공시스템의 확장 또한 용이하다.

- 중앙진공시스템과 압출의 공간적 분리는 시스템 유지보수를 용이하게 해주고, 압출공정 체인에서 공정간의 개별 연결에 대한 제어 가능성을 향상시켜 신뢰성을 높여준다. 진공시스템의 설계 예는 그림 5, 6, 7에서 볼 수 있다.

 

 

개별 진공모듈은 동일한 진공펌프로 설계됐으므로 진공모듈을 부스터 스테이지(booster stage) 또는 예비 스테이지(preliminary stage)로 사용할 수 있다. 그림에 표시된 진공시스템은 2스테이지 배열로, 유입압력이 각 200mbar 미만인 경우에 선택된다.

부스터 스테이지는 선택된 유입압력에서 공정에 따라 유입압력의 2~5배 정도인 중간압력까지 압축해준다. 예비 스테이지는 중간압력에서 대기압까지 압축해준다. 예비 스테이지에 필요한 펌핑속도는 부스터 스테이지의 압축비율에 따라 줄어든다. 부스터 스테이지는 대기압에 대한 단일 스테이지 압축시 정격출력의 30~50% 수준의 전력소비를 보인다. 예비 스테이지는 정격출력으로 작동된다. 부스터 스테이지의 낮은 전력 소모, 그리고 우수한 내부 냉각을 보장하는 높은 가스질량 유량 덕분에 예비 스테이지를 거친 가스온도는 단일 스테이지 압축의 경우보다 60~100℃ 낮다.

압출기 가스제거를 위한 클로 진공펌프를 갖춘 중앙진공시스템은 에너지 효율적이고 신뢰성이 높다. 공냉식 클로 진공펌프는 작동 유체나 급수가 필요치 않다. 진공시스템에 필요한 유지보수작업과 모니터링은 한 위치에서만 수행한다. 필요한 펌핑속도를 재현 가능하게 제어할 수 있다. 진공펌프의 공정부하는 줄어들고, 진공시스템의 수명은 길어지며, 유지보수의 번거로움도 적다.

  

  

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