वैक्यूम पंप: प्रकार, अनुप्रयोग, और उनका कार्य सिद्धांत

वैक्यूम पंप एक उपकरण है जो गैस के अणुओं को एक सीलबंद चेम्बर या कंटेनर से निकालता है, जिससे आंशिक या पूर्ण वैक्यूम बनता है। वैक्यूम पंप विभिन्न उद्योगों और शोध क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जैसे अंतरिक्ष, इलेक्ट्रॉनिक्स, धातुकर्म, रसायन, चिकित्सा, और जैव प्रौद्योगिकी। वैक्यूम पंपों का उपयोग वैक्यूम पैकेजिंग, वैक्यूम फॉर्मिंग, वैक्यूम कोटिंग, वैक्यूम ड्राइंग, और वैक्यूम फिल्ट्रेशन जैसे अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है।

इस लेख में, हम वैक्यूम पंप क्या है, वे कैसे काम करते हैं, उनके मुख्य विशेषताएँ और प्रकार क्या हैं, और उनके कुछ सामान्य अनुप्रयोग क्या हैं, इसकी व्याख्या करेंगे।

वैक्यूम पंप क्या है?

वैक्यूम पंप को एक उपकरण के रूप में परिभाषित किया जाता है जो चेम्बर या कंटेनर के अंदर के दबाव को कम करने के लिए गैस के अणुओं को उससे निकालता है। वैक्यूम पंप द्वारा प्राप्त वैक्यूम की डिग्री कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे पंप का डिजाइन, पंप की जा रही गैस का प्रकार, चेम्बर की मात्रा, गैस का तापमान, और प्रणाली की लीकेज दर।

पहला वैक्यूम पंप 1650 में ओटो वॉन गुएरिके द्वारा आविष्कृत किया गया था। उन्होंने अपने उपकरण का प्रदर्शन करने के लिए दो गोलार्धों का उपयोग किया, जो उनके पंप द्वारा खाली किए गए थे और फिर एक साथ जोड़े गए थे। उन्होंने दिखाया कि वायुमंडलीय दबाव के कारण भले ही घोड़ों की टीम भी उन्हें अलग नहीं कर सकती थी। बाद में, रॉबर्ट बॉयल और रॉबर्ट हुक ने गुएरिके के डिजाइन को सुधारा और वैक्यूम की गुणवत्ताओं पर प्रयोग किए।

वैक्यूम पंप की मुख्य विशेषताएँ क्या हैं?

वैक्यूम पंप को विशेषता देने वाली तीन मुख्य विशेषताएँ हैं:

• उत्सर्जन दबाव

• वैक्यूम की डिग्री

• पंपिंग गति

उत्सर्जन दबाव

उत्सर्जन दबाव पंप के आउटलेट पर मापा गया दबाव है। यह वायुमंडलीय दबाव के बराबर या उससे कम हो सकता है। विभिन्न वैक्यूम पंप विभिन्न उत्सर्जन दबावों के लिए रेट किए जाते हैं। सामान्यतः, उच्च वैक्यूम बनाने वाले पंपों का उत्सर्जन दबाव कम होता है। उदाहरण के लिए, 10-4 या 10-7 टोर (दबाव की इकाई) के बहुत उच्च वैक्यूम बनाने के लिए, पंप का बहुत कम उत्सर्जन दबाव आवश्यक होता है।

कुछ उच्च-वैक्यूम पंपों को ऑपरेट करने से पहले उत्सर्जन दबाव को कम रखने के लिए एक बैकिंग पंप की आवश्यकता होती है। बैकिंग पंप दूसरे प्रकार का वैक्यूम पंप या कंप्रेसर हो सकता है। बैकिंग पंप द्वारा बनाया गया दबाव बैकिंग दबाव या फोरप्रेशर कहलाता है।

वैक्यूम की डिग्री

वैक्यूम की डिग्री एक वैक्यूम पंप द्वारा चेम्बर या कंटेनर के अंदर बनाई जा सकने वाली न्यूनतम दबाव है। इसे अंतिम दबाव या बेस दबाव भी कहा जाता है। सिद्धांत रूप से, एक चेम्बर के अंदर एक निरपेक्ष वैक्यूम (शून्य दबाव) बनाना असंभव है, लेकिन व्यावहारिक रूप से लगभग 10-13 टोर या उससे कम दबाव बनाना संभव है।

वैक्यूम पंप द्वारा प्राप्त वैक्यूम की डिग्री कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे पंप का डिजाइन, पंप की जा रही गैस का प्रकार, चेम्बर की मात्रा, गैस का तापमान, और प्रणाली की लीकेज दर।

पंपिंग गति

पंपिंग गति को एक पंप द्वारा एक निश्चित दबाव पर चेम्बर या कंटेनर से गैस के अणुओं को निकालने की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसे आयतन प्रति समय, जैसे लीटर प्रति सेकंड (L/s), घन फीट प्रति मिनट (CFM), या घन मीटर प्रति घंटा (m3/h) में मापा जाता है। पंपिंग गति को सक्शन क्षमता या थ्रूपुट भी कहा जाता है।

पंपिंग गति कई कारकों पर निर्भर करती है, जैसे पंप का डिजाइन, पंप की जा रही गैस का प्रकार, पंप के इनलेट और आउटलेट के बीच का दबाव अंतर, और प्रणाली की कंडक्टेंस।

वैक्यूम पंप के प्रकार क्या हैं?

बाजार में विभिन्न प्रकार के वैक्यूम पंप उपलब्ध हैं। उन्हें दो मुख्य श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: पॉजिटिव डिसप्लेसमेंट पंप और किनेटिक पंप।

पॉजिटिव डिसप्लेसमेंट पंप

पॉजिटिव डिसप्लेसमेंट पंप इनलेट पर एक निश्चित आयतन के गैस को फंसाकर और फिर आउटलेट पर उच्च दबाव पर उसे संपीड़ित करके काम करते हैं। वे निम्न से मध्यम वैक्यूम (10-3 टोर तक) बना सकते हैं। कुछ पॉजिटिव डिसप्लेसमेंट पंपों के उदाहरण निम्न हैं:

• रोटरी वेन पंप

• पिस्टन पंप

• डायफ्राम पंप

• स्क्रू पंप

• स्क्रोल पंप

• रूट्स ब्लाउअर

रोटरी वेन पंप

रोटरी वेन पंप पॉजिटिव डिसप्लेसमेंट पंपों के सबसे सामान्य प्रकार में से एक हैं।

वे एक बेलनाकार रोटर के साथ होते हैं, जिसमें रेडियल वेन होते हैं, जो रोटर के घूर्णन के साथ इन और आउट स्लाइड करते हैं। वेन स्टेटर के अंदर रोटर के बीच के स्थान को चेम्बरों में विभाजित करते हैं, जो इनलेट से आउटलेट तक आयतन में बदलते हैं। जब एक चेम्बर इनलेट से आउटलेट तक चलता है, तो यह कम दबाव पर गैस को फंसाता है और फिर उसे उच्च दबाव पर संपीड़ित करता है, जिसके बाद उसे आउटलेट पर रिलीज़ करता है।

रोटरी वेन पंप तेल-सील या ड्राइ दोनों हो सकते हैं।