유압펌프

외부 기어 펌프의 유체 흐름

유압펌프(Hydraulic Pump)란 엔진 출력등의 기계적 운동을 유압으로 바꾸는 기계적 장치이다. 수압계계에 사용되며 정수(靜水)형 또는 유체역학형 펌프이다. 유압 펌프는 동력의 기계적 근원으로서 기계 동력을 유압 에너지로 변환한다. 충분한 동력으로 흐름을 만들어서 펌프 배출구의 부하에 의해 유도되는 압력을 극복한다. 유압 펌프가 동작하면 펌프 주입구에서 진공을 만든 다음 저수지의 액체를 주입구, 펌프로 보내고 기계적 동작으로 이 액체를 펌프 배출구로 보낸 다음 수력계로 내보낸다.

개요

유압펌프는 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치.

일반적으로 고압이 요구되므로 용적식(positive displacement type)이 주로 사용된다.

일반적으로, 회전하는 두 개의 기어 이빨 사이의 공극을 이용하여 가압하는 기어형(gear type), 회전하는 축에 설치된 베인을 이용하여 작동유를 밀어 압축시키는 베인형(vane type), 회전하는 축에 수직 또는 평행하게 설치된 여러 개의 실린더 안의 부피를 축의 회전방향에 따라 작아지게 만들어 압축하는 회전피스톤형(rotary piston type), 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 바로 실린더 안의 작동유를 피스톤으로 가압하는 왕복피스톤형(reciprocating piston type) 등으로 나눌 수 있다.

또, 밀어내는 부피가 일정한 정용량형(fixed delivery type)과 그 부피를 운전중에 변화시킬 수 있는 가변용량형(variable delivery type)으로 나눌 수 있다.

용적식 유압 펌프

용적식 유압펌프란 유체를 포용(包容)하고 있는 부분의 용적의 변화와 그 이동에 의해서 펌프 작용을 행하는 것이다.

이 장치에 의한 변속기구(機構)는 사용하는 펌프와 모터의 형식에 따라 여러 모양의 형(型)이 있다. 〔그림〕－57은 가변날개펌프와 유압날개모터를 짜맞춘 변속장치의 예이다. 이 밖에 토출량 가변측에는 다수의 피스톤을 방사상으로 배열한 것 등이 채용되고 있다. 토출량 불변측에는 톱니바퀴형 유압펌프·톱니바퀴형 유압모터 등도 쓰인다.

이런 형식의 것은 소형으로 대용량의 것을 얻을 수 있으며, 변속조작(變速操作)도 용이하지만 제작이 어렵고 값이 비싸며, 또 일반적으로 저속성능(低速性能)에 어려움이 있으므로, 저속용에 톱니바퀴감속기를 병용한 것도 있다.

유압 펌프 계산 공식

흐름

$Q=n\cdot V_{\text{stroke}}\cdot \eta _{\text{vol}}$

• $\scriptstyle Q$, flow (m³/s)
• $\scriptstyle n$, stroke frequency (Hz)
• $\scriptstyle V_{\text{stroke}}$, stroked volume (m³)
• $\scriptstyle \eta _{\text{vol}}$, volumetric efficiency

동력

$P={n\cdot V_{\text{stroke}}\cdot \Delta p \over \eta _{\text{mech}}}$

• $\scriptstyle P$, power (W)
• $\scriptstyle n$, stroke frequency (Hz)
• $\scriptstyle V_{\text{stroke}}$, stroked volume (m³)
• $\scriptstyle \Delta p$, pressure difference over pump (Pa)
• $\scriptstyle \eta _{\text{mech,hydr}}$, mechanical/hydraulic efficiency

기계적 효율성

$n_{\text{mech}}={T_{\text{theoretical}} \over T_{\text{actual}}}\cdot 100\%$

• $\scriptstyle n_{\text{mech}}$, mechanical pump efficiency percent
• $\scriptstyle T_{\text{theoretical}}$, theoretical torque to drive
• $\scriptstyle T_{\text{actual}}$, actual torque to drive

유압 효율성

$n_{hydr}={Q_{actual} \over Q_{theoretical}}\cdot 100\%$

• $\scriptstyle n_{hydr}$, hydraulic pump efficiency
• $\scriptstyle Q_{theoretical}$, theoretical flow rate output
• $\scriptstyle Q_{actual}$, actual flow rate output

유압펌프의 종류

기어펌프

기어 두개를 이용하는 펌프로, 기어 이빨과 벽면사이의 공간을 이용하여 유압류를 토출하는 펌프이다.

흡입능력이 우수하고 소형화가 가능하나 효율이 낮은 편이며 기어가 마모되면 효율도 저하되는 단점이 있다. 또한 이물질에 취약하다. 모래 같은 이물질이 들어가서 기어가 깨지는 경우도 허다하다.

기어 펌프는 가끔씩 유동 박리나 기포 등으로 펌핑이 안되는 경우가 있다.

베인펌프

베인펌프는 원통 안에 회전자를 두고, 회전자에 끼워진 날개(베인)가 유압유를 밀어내는 방식이다. 이물질이 있으면 베인의 움직임에 영향을 주므로 유압유 품질에 크게 영향을 받으나, 베인이 마모되어도 효율에 영향을 주지 않는다.

피스톤 펌프

크게 액시얼 피스톤펌프와 레디얼 피스톤펌프로 나뉘며, 액시얼 타입은 회전축과 피스톤 방향이 평형하고, 레디얼 타입은 회전축과 피스톤의 방향이 수직이다. 일반적으로 액시얼 타입이 이용된다.

액시얼 타입 피스톤펌프의 경우, 가변용량형으로 제작이 쉽기 때문에 건설기계 등에 가장 많이 이용되고 있다.

나사펌프

나사 펌프는 나선형의 스크류가 회전하면서 유체를 펌프 밖으로 밀어내는 방식이에요. 주로 연속적인 유체 흐름이 필요한 곳에서 사용된다.

로터리펌프

로터리펌프(Rotary Pump)는 회전하는 요소(기어, 베인, 스크류 등)를 이용해 유체를 펌프 밖으로 밀어내는 방식이다. 다양한 유형의 로터리 펌프가 존재한다.

기어펌프   베인펌프   피스톤펌프   나사펌프   로터리펌프

참고자료

• 〈유압 펌프〉, 《위키백과》
• 〈유압 펌프〉, 《나무위키》
• 〈유압펌프〉, 《두산백과》
• 피앤에프유압, 〈유압펌프의 종류와 특징(장단점)〉, 《네이버 블로그》, 202406-28

같이 보기

• 건설기계
• 유압
• 펌프

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