고진공로는 특수 펌핑 시스템을 사용하여 브레이징, 소결 및 열처리와 같은 공정에 필요한 초저압을 달성하고 유지합니다.이러한 시스템은 일반적으로 여러 펌프 기술을 단계적으로 결합하여 대기압에서 고진공 수준까지 가스를 효율적으로 제거합니다.펌핑 시스템의 선택은 퍼니스의 성능, 오염 위험 및 운영 비용에 영향을 미치므로 재료 순도와 공정 정밀도가 가장 중요한 항공우주, 의료, 에너지 등의 산업에서 매우 중요한 고려 사항입니다.
핵심 포인트 설명:
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다단계 펌핑 접근 방식
고진공로는 단일 펌프가 대기압에서 고진공까지 전체 압력 범위를 효율적으로 커버할 수 없기 때문에 여러 대의 펌프를 조합하여 사용합니다.시스템은 일반적으로 3단계로 진행됩니다:- 황삭 펌프 (기계식):로터리 베인 또는 건식 스크류 펌프는 압력을 1000mbar에서 ~0.1mbar로 낮춥니다.
- 부스터 펌프 :루츠 블로어 또는 피스톤 펌프는 중간 진공 범위(0.1 mbar ~ 10-³ mbar)를 연결합니다.
- 고진공 펌프 :터보 분자 또는 확산 펌프는 10-⁶ mbar 미만의 최종 압력을 달성합니다.
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터보 분자 펌프(TMP)
- 고속 터빈 블레이드(최대 90,000RPM)를 사용하여 가스 분자를 배기 쪽으로 유도합니다.
- 오일 프리 작동으로 오염 위험 감소
- 배압 펌프가 필요하지만 디퓨전 펌프보다 빠른 펌프 다운 시간 제공
- 최신 마그네틱 베어링 TMP는 기계적 마모를 제거합니다.
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확산 펌프
- 오일을 끓여 가스 분자를 포집하고 방향을 전환하는 증기 제트를 생성합니다.
- 움직이는 부품 없이 10-⁹ mbar까지 압력 달성 가능
- 냉각수 및 잦은 오일 교체 필요
- 적절히 배플되지 않을 경우 역류(유증기 오염) 발생 가능성
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극저온 펌프
- 극저온 표면(일반적으로 10-20K)을 사용하여 가스를 응축 및 포집합니다.
- 수증기 및 수소와 같은 가벼운 가스에 효과적임.
- 주기적인 재생이 필요함(갇힌 가스를 방출하기 위해 온난화)
- 초고진공 시스템(>10-¹⁰ mbar)에서 자주 사용됨
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시스템 통합 고려 사항
- 바닥 리프팅 퍼니스 설계에서는 설치 공간을 최소화하기 위해 챔버 아래에 펌프를 배치할 수 있습니다 [/topic/bottom-lifting-furnace].
- 자동 밸브 시퀀싱으로 펌프 단계 간 적절한 압력 전환 보장
- 피라니, 커패시턴스 마노미터 및 이온화 게이지를 통한 실시간 진공 모니터링
- 박막 증착과 같은 민감한 공정을 위한 진동 차단
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산업별 구성
- 항공우주:핵심 터빈 부품을 위한 무급유 시스템(TMP + 건식 펌프)
- 의료용:빈번한 멸균 주기를 갖춘 완전 금속 밀폐형 시스템
- 연구극저온 펌프와 이온 펌프를 결합한 하이브리드 시스템으로 극한의 진공을 구현합니다.
펌프 시스템의 설계는 공정 결과에 직접적인 영향을 미칩니다. 펌프 다운 속도가 빨라지면 처리량이 증가하고, 펌프가 깨끗해지면 부품 오염이 줄어듭니다.최신 시스템에는 펌프 상태를 모니터링하고 교체 주기를 최적화하기 위해 예측 유지보수 센서가 점점 더 많이 통합되고 있습니다.
요약 표:
| 펌프 유형 | 압력 범위 | 주요 기능 | 최고의 용도 |
|---|---|---|---|
| 황삭 펌프 | 1000 mbar ~ ~0.1 mbar | 기계식(로터리 베인/드라이 스크류), 초기 압력 감소 | 초기 펌프 다운 |
| 부스터 펌프 | 0.1 mbar ~ 10-³ mbar | 루츠 블로어/피스톤 펌프, 브리지 중간 진공 | 중간 진공 단계 |
| 터보 분자 펌프 | 10-⁶ mbar 미만 | 오일 프리, 고속 터빈 블레이드, 빠른 펌프 다운 | 청정 공정(항공우주, 의료) |
| 확산 펌프 | 최저 10-⁹ mbar | 움직이는 부품, 유증기 분사 없음, 냉각 필요 없음 | 처리량이 많은 애플리케이션 |
| 극저온 펌프 | >10-¹⁰ mbar | 차가운 표면에서 가스를 응축, 주기적 재생 필요 | 초고진공(연구용) |
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