본 글에서는 동결건조기용 진공펌프에 대한 관련 지식을 소개하고, 작동 원리와 분류에 대해 중점적으로 다룬다.
I. 작동 원리
동결건조기 진공펌프의 주요 기능은 동결건조기 내부의 공기를 빼내어 저압 환경을 조성하는 것이다. 이 환경에서는 건조 대상 물질 내의 수분이 저온에서 승화된다. 진공펌프의 작동 원리는 주로 기체의 희박화 및 압축 과정을 이용한다. 기체가 진공펌프 내부로 유입되면 압력이 감소하고, 기체 분자의 평균 자유 행로가 증가하며, 기체 분자 간의 충돌 횟수가 감소하여 기체가 점차 희박해진다. 기체가 일정 수준 희박해지면 압축 과정을 통해 펌프 밖으로 배출되어 동결건조기 내부의 진공 상태를 유지한다.
II. 진공펌프의 종류
동결건조기 진공펌프는 작동 원리와 구조적 특징에 따라 오일씰형 진공펌프와 오일프리 진공펌프로 크게 나뉜다.
1. 오일 밀봉식 진공 펌프
오일 밀봉식 기계식 진공 펌프에는 로터리 베인 펌프와 슬라이드 밸브 펌프 두 가지 유형이 있습니다. 로터리 베인 펌프는 동결 건조기에 가장 일반적으로 사용됩니다. 다양한 부품은 진공 펌프 오일 내의 오일 막에 의해 밀봉되고 윤활됩니다. 최종 진공도를 향상시키기 위해 일반적으로 두 대의 펌프를 직렬로 연결하여 2단 펌프를 구성합니다.
로터리 베인 진공 펌프는 작동 중에 가스를 압축합니다. 가스에 수증기가 많이 포함되어 있으면 수증기가 작은 물방울로 압축되어 진공 펌프 오일에 섞여 펌프 오일의 유화를 유발하고 펌프의 밀봉 성능에 영향을 미쳐 최종 진공도에 영향을 미칩니다. 따라서 오일 밀봉식 진공 펌프에는 가스 밸러스트 밸브가 장착되어 있습니다. 이 밸브는 압축이 완료되기 전에 압축된 가스가 외부 환경과 접촉하도록 하여 압축비를 낮추고 진공 펌프 오일에 유입되는 수분의 양을 줄입니다. 가스 밸러스트 밸브의 개방 정도는 조절하거나 완전히 닫을 수 있습니다. 가스 밸러스트 밸브가 열리면 진공 펌프의 최종 진공도가 감소하고 진공 펌프 오일 소모량이 증가합니다.
2. 오일 프리 진공 펌프
펌프 챔버 내부에 작동 유체를 사용하는 진공 펌프는 작동 유체의 증기 분자가 증발하여 확산됨으로써 진공 시스템을 오염시킬 수 있습니다. 이는 엄격한 요구 사항을 가진 제약 기계에는 허용되지 않습니다. 반면, 드라이 펌프는 작동 유체 없이 작동합니다.
드라이 펌프 장치는 깨끗한 진공 시스템입니다. 펌프 챔버에 오일이나 기타 액체 매체가 없으므로 진공 용기의 내용물을 오염시키지 않습니다. 배기구에 오일 미스트가 없어 환경 오염을 방지합니다. 알코올이나 수증기와 같은 응축성 가스를 제거하는 능력이 뛰어나며, 오일 주입이나 오일 교환이 필요 없어 유지 보수 비용이 저렴합니다.