निर्वात पम्प (वैक्यूम पंप)

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रूट्स ब्लोअर निर्वात पंप का एक उदाहरण है

निर्वात पम्प (वैक्यूम पंप) एक प्रकार का पंप उपकरण है जो आंशिक निर्वात को पीछे छोड़ने के लिए सीलबंद आयतन सेगैस कणों को खींचता हैI पहला निर्वात पंप 1650 में ओटो वॉन गुएरिके द्वारा आविष्कार किया गया था, और जोकि सक्शन पंप से पहले था।[1]

इतिहास

प्रारम्भिक पंप

निर्वात पंप का पूर्ववर्ती सक्शन पंप था। पोम्पेई शहर में दोहरे क्रिया वाले सक्शन पंप पाए गए थेI[2] अरबी इंजीनियर अल-जजारी ने बाद में 13वीं शताब्दी में दोहरे क्रिया वाले सक्शन पंपों को पानी बढ़ाने वाली मशीनों के भाग के रूप में वर्णित किया। उन्होंने यह भी कहा कि ग्रीकआग बुझाने के लिए साइफन में एक सक्शन पंप का प्रयोग किया गया था।[3] सक्शन पंप बाद में 15वीं शताब्दी से मध्यकालीन यूरोप में दिखाई दिया।[3][4][5]

17 वीं शताब्दी तक, पानी के पंप डिजाइनों में इस बिंदु तक सुधार हुआ था कि वे मापने योग्य रिक्तिकाएं उत्पन्न करते थे, लेकिन यह तुरंत समझ में नहीं आया था। जो ज्ञात था वह यह था कि सक्शन पंप एक निश्चित ऊंचाई से अधिक पानी नहीं खींच सकते थे: 18 फ्लोरेंटाइन गज, जैसा कि 1635, या लगभग 34 फीट (10 मीटर) द्वारा मापा गया था।[6] टस्कनी के ड्यूक द्वारा नियोजित सिंचाई परियोजनाओं, खान जल निकासी और सजावटी पानी के फव्वारे में यह सीमा एक चिंता का विषय थी, इसलिए ड्यूक ने समस्या की जांच के लिए गैलीलियो गैलीली को नियुक्त किया। गैलीलियो ने अपने दो नए विज्ञान (1638) में गलत तरीके से सुझाव दिया है कि जब पानी को 34 फीट ऊपर उठाया जाता है तो पानी के पंप का स्तंभ अपने वजन से टूट जाएगा।[6]गैस्पारो बर्टी सहित अन्य वैज्ञानिकों ने चुनौती स्वीकार की, जिन्होंने 1639 में रोम में पहला जल बैरोमीटर बनाकर इसे दोहराया।[7] बरेटी के बैरोमीटर ने जल स्तंभ के शीर्ष पर एक निर्वात उत्पन्न किया, लेकिन वह इसकी व्याख्या नहीं कर सका था। 1643 में गैलीलियो के छात्र इवेंजलिस्ता टोरिकेली द्वारा एक सफलता हासिल की गई थी। गैलीलियो के नोट्स पर निर्माण करते हुए, उन्होंने पहला पारा (तत्व) बैरोमीटर बनाया और एक दृढ़ तर्क लिखा कि शीर्ष पर अंतरिक्ष एक निर्वात था। स्तंभ की ऊंचाई तब अधिकतम वजन तक सीमित थी जो वायुमंडलीय दबाव का समर्थन कर सकता था; यह सक्शन पंप की सीमित ऊंचाई है।[8] 1650 में, ओटो वॉन गुएरिक ने पहले निर्वात पंप का आविष्कार किया।[9] चार साल बाद, उन्होंने अपना प्रसिद्ध मैगडेबर्ग गोलार्द्ध प्रयोग किया, जिसमें दिखाया गया कि घोड़ों की टीम दो गोलार्द्धों को अलग नहीं कर सकती थी, जहां से हवा निकाली गई थी। रॉबर्ट बॉयल ने गुएरिक के डिजाइन में सुधार किया और निर्वात के गुणों पर प्रयोग किए। रॉबर्ट हुक ने बॉयल को एक एयर पंप बनाने में भी मदद की जिसने निर्वात बनाने में सहायता की थी।

1709 तक, फ्रांसिस हॉक्सबी ने अपने दो-सिलेंडर पंप के साथ डिजाइन में और सुधार किया, जहां दो पिस्टन एक रैक-एंड-पिनियन डिजाइन के माध्यम से काम करते थे, जो कथित तौर पर "बिल्कुल सही पारा के लगभग एक इंच के भीतर एक निर्वात देता था।" [10] यह डिजाइन लोकप्रिय रहा और उन्नीसवीं शताब्दी तक केवल थोड़ा बदल गया। [10]

उन्नीसवीं सदी

हेनरिक गीस्लर ने 1855 में पारा विस्थापन पंप का आविष्कार किया[11] और लगभग 10 Pa (0.1 Torr) का रिकॉर्ड निर्वात प्राप्त किया। इस निर्वात स्तर पर कई विद्युत गुण देखने योग्य हो जाते हैं, और इसने निर्वात में नए सिरे से रुचि पैदा कर दी है। इसके बदले में, वेक्यूम ट्यूब के विकास का मार्ग प्रशस्त हुआ।[12] स्प्रेंगल पंप इस समय का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला निर्वात निर्माता था।[11]

टेस्ला का निर्वात उपकरण, 1892 में प्रकाशित

20वीं सदी

20वीं सदी की आरंभ में आणविक ड्रैग पंप, डिफ्फुसिओं पंप और टर्बोमोलेक्युलर पंप सहित कई प्रकार के निर्वात पंप का आविष्कार हुआ था।[13]

प्रकार

पंपों को मोटे तौर पर तीन तकनीकों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है: निश्चित विस्थापन, संवेग हस्तांतरण और इन्ट्रैप्मन्ट था।[14][15][16] निश्चित विस्थापन पंप एक गुहा का प्रायः विस्तार करने के लिए एक तंत्र का उपयोग करते हैं, गैसों को कक्ष के माध्यम से प्रवाहित करने की अनुमति देते हैं, गुहा को बंद कर देते हैं, और इसे वातावरण में समाप्त कर देते हैं। मोमेंटम ट्रांसफर पंप, जिसे आणविक पंप भी कहा जाता है, चेंबर से गैस के अणुओं को बाहर निकालने के लिए घने द्रव या हाई-स्पीड रोटेटिंग ब्लेड के हाई-स्पीड जेट का उपयोग करते हैं। एन्ट्रैपमेंट पंप ठोस या अधिशोषित अवस्था में गैसों को पकड़ते हैं; इसमें क्रायोपंप, गेटर्स और आयन पंप सम्मिलित हैं।[14][15]

विस्थापन पंप निम्न निर्वात के लिए सबसे प्रभावी होते हैं। मोमेंटम ट्रांसफर पंप, एक या दो सकारात्मक विस्थापन पंपों के संयोजन के साथ, उच्च रिक्तियों को प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य कॉन्फ़िगरेशन हैं। इस विन्यास में सकारात्मक विस्थापन पंप दो उद्देश्यों की पूर्ति करता है। सबसे पहले यह उच्च निर्वात प्राप्त करने के लिए गति हस्तांतरण पंप का उपयोग करने से पहले खाली किए जा रहे पोत में एक मोटा निर्वात प्राप्त करता है, क्योंकि गति हस्तांतरण पंप वायुमंडलीय दबावों पर पम्पिंग शुरू नहीं कर सकते। दूसरा सकारात्मक विस्थापन पंप कम निर्वात को उच्च निर्वात पंप में विस्थापित अणुओं के संचय को खाली करके गति हस्तांतरण पंप का समर्थन करता है। अल्ट्राहाई वैक्युम तक पहुंचने के लिए एंट्रैपमेंट पंपों को जोड़ा जा सकता है, लेकिन उन्हें उन सतहों के आवधिक पुनर्जनन की आवश्यकता होती है जो हवा के अणुओं या आयनों को फंसाती हैं। इस आवश्यकता के कारण उनका उपलब्ध परिचालन समय कम और उच्च निर्वात में अस्वीकार्य रूप से कम हो सकता है, इस प्रकार उनका उपयोग अल्ट्राहाई निर्वात तक सीमित हो सकता है। पंप विनिर्माण सहिष्णुता, सीलिंग सामग्री, दबाव, प्रवाह, प्रवेश या तेल वाष्प के प्रवेश, सेवा अंतराल, विश्वसनीयता, धूल के प्रति सहिष्णुता, रसायनों के प्रति सहिष्णुता, तरल पदार्थ और कंपन के प्रति सहिष्णुता जैसे विवरणों में भी भिन्न होते हैं।[14][15][16]

निश्चित विस्थापन पंप

मैनुअल वॉटर पंप एक निर्वात बनाकर कुएं से पानी खींचता है जिसे भरने के लिए पानी दौड़ता है। एक मायने में, यह कुएं को खाली करने का काम करता है, हालांकि गंदगी की उच्च रिसाव दर उच्च गुणवत्ता वाले निर्वात को लंबे समय तक बनाए रखने से रोकती है।
स्क्रॉल पंप का तंत्र

एक पात्र का आयतन बढ़ाकर एक आंशिक निर्वात उत्पन्न किया जा सकता है। अनंत विकास की आवश्यकता के बिना एक कक्ष को अनिश्चित काल तक खाली करना जारी रखने के लिए, निर्वात के एक डिब्बे को बार-बार बंद किया जा सकता है, समाप्त किया जा सकता है और फिर से विस्तारित किया जा सकता है। यह एक सकारात्मक विस्थापन पंप के पीछे का सिद्धांत है, उदाहरण के लिए मैनुअल वॉटर पंप। पंप के अंदर, एक तंत्र वातावरण के नीचे इसके दबाव को कम करने के लिए एक छोटे से सीलबंद गुहा का विस्तार करता है। दबाव के अंतर के कारण, कक्ष से कुछ तरल पदार्थ (या कुएं, हमारे उदाहरण में) को पंप की छोटी गुहा में धकेल दिया जाता है। पंप की गुहा को फिर कक्ष से सील कर दिया जाता है, वातावरण में खोला जाता है, और एक मिनट के आकार में वापस निचोड़ा जाता है।[14][16]

अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक परिष्कृत प्रणालियों का उपयोग किया जाता है, लेकिन चक्रीय आयतन हटाने का मूल सिद्धांत समान है:[17][18]

  • रोटरी पंप, सबसे आम
  • डायाफ्राम पंप, शून्य तेल संदूषण
  • लिक्विड रिंग, धूल के लिए उच्च प्रतिरोध
  • घूमकर कंप्रेसर, निर्वात में उतार-चढ़ाव
  • स्क्रॉल कंप्रेसर, उच्चतम गति शुष्क पंप
  • आर्किमिडीज का पेंच (10 Pa)
  • वान्केल पंप
  • बाहरी वैन पंप
  • रूट्स ब्लोअर, जिसे बूस्टर पंप भी कहा जाता है, में उच्चतम पंपिंग गति लेकिन कम संपीड़न अनुपात होता है
  • मल्टीस्टेज रूट पंप जो बेहतर संपीड़न अनुपात के साथ उच्च पंपिंग गति प्रदान करने वाले कई चरणों को जोड़ता है
  • टॉपलर पंप
  • लोब पंप

रबड़-और प्लास्टिक-सील्ड पिस्टन पंप प्रणाली का बेस प्रेशर सामान्यतः1 से 50 kPa होता है, जबकि एक स्क्रॉल पंप 10 Pa (जब नया हो) तक पहुंच सकता है और एक साफ और खाली धातु कक्ष वाला रोटरी वेन ऑयल पंप आसानी से 0.1 प्राप्त कर सकता है।

एक निश्चित विस्थापन निर्वात पंप प्रत्येक चक्र के साथ गैस की समान मात्रा को स्थानांतरित करता है, इसलिए इसकी पंपिंग गति तब तक स्थिर रहती है जब तक कि इसे बैकस्ट्रीमिंग से दूर नहीं किया जाता है।

मोमेंटम ट्रांसफर पंप

टर्बोमोलेक्युलर उच्च निर्वात पंप का एक कटा हुआ दृश्य

गति हस्तांतरण पंप (या गतिज पंप[16]), गैस के अणुओं को निर्वात की ओर से निकास की ओर त्वरित किया जाता है (जो सामान्यतःएक निश्चित विस्थापन पंप द्वारा कम दबाव पर बनाए रखा जाता है)। मोमेंटम ट्रांसफर पंपिंग केवल 0.1 kPa के दबाव के नीचे ही संभव है। द्रव गतिकी के नियमों के आधार पर पदार्थ अलग-अलग दबावों पर अलग-अलग तरीके से बहता है। वायुमंडलीय दबाव और हल्के निर्वात में, अणु एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं और चिपचिपा प्रवाह के रूप में जाने वाले अपने पड़ोसी अणुओं पर धक्का देते हैं। जब अणुओं के बीच की दूरी बढ़ जाती है, तो अणु अन्य अणुओं की तुलना में कक्ष की दीवारों के साथ अधिक बार संपर्क करते हैं, और आणविक पंपिंग निश्चित विस्थापन पंपिंग से अधिक प्रभावी हो जाती है। इस शासन को आम तौर पर उच्च निर्वात कहा जाता है।[14][16]

यांत्रिक पंपों की तुलना में आणविक पंप एक बड़े क्षेत्र को साफ करते हैं, और ऐसा अधिक बार करते हैं, जिससे वे बहुत अधिक पंपिंग गति में सक्षम हो जाते हैं। वे निर्वात और उनके निकास के बीच सील की कीमत पर ऐसा करते हैं। चूंकि कोई सील नहीं है, निकास पर एक छोटा दबाव आसानी से पंप के माध्यम से बैकस्ट्रीमिंग का कारण बन सकता है; इसे स्टाल कहा जाता है। उच्च निर्वात में, हालांकि, दबाव प्रवणता का द्रव प्रवाह पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, और आणविक पंप अपनी पूरी क्षमता प्राप्त कर सकते हैं।

दो मुख्य प्रकार के आणविक पंप प्रसार पंप और टर्बोमोलेक्युलर पंप हैं। दोनों प्रकार के पंप गैस के अणुओं को उड़ाते हैं जो गैस के अणुओं को गति प्रदान करके पंप में फैल जाते हैं। प्रसार पंप गैस के अणुओं को एक तेल या पारा वाष्प के जेट के साथ उड़ाते हैं, जबकि टर्बोमोलेक्यूलर पंप गैस को धकेलने के लिए उच्च गति वाले पंखे का उपयोग करते हैं। ये दोनों पंप बंद हो जाएंगे और सीधे वायुमंडलीय दबाव में समाप्त होने पर पंप करने में विफल रहेंगे, इसलिए उन्हें एक यांत्रिक पंप द्वारा बनाए गए निम्न श्रेणी के निर्वात में समाप्त किया जाना चाहिए, इस मामले में बैकिंग पंप कहा जाता है।[16]

निश्चित विस्थापन पंपों के साथ, रिसाव, गैस निकालना और बैकस्ट्रीमिंग पंप की गति के बराबर होने पर बेस प्रेशर तक पहुंच जाएगा, लेकिन अब रिसाव को कम करना और बैकस्ट्रीमिंग के तुलनीय स्तर तक आउटगैसिंग करना अधिक कठिन हो जाता है।

एंट्रैपमेंट पंप

एंट्रैपमेंट पंप एक क्रायोपंप हो सकता है, जो एक ठोस या अधिशोषित अवस्था में गैसों को संघनित करने के लिए क्रायोजेनिक तापमान का उपयोग करता है, एक रासायनिक पंप, जो एक ठोस अवशेष, या एक आयन पंप (भौतिकी) उत्पन्न करने के लिए गैसों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो मजबूत विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करता है गैसों को आयनित करें और आयनों को एक ठोस सब्सट्रेट में प्रोपेल करें। क्रायोमॉड्यूल क्रायोपम्पिंग का उपयोग करता है। अन्य प्रकार के सोखना पंप, गैर-वाष्पीकरणीय गेट्टर पंप, और टाइटेनियम उच्च बनाने की क्रिया पंप (एक प्रकार का बाष्पीकरणीय गेटर है जिसे बार-बार प्रयोग किया जा सकता है)।[14][15]

अन्य प्रकार

पुनर्योजी पंप

पुनर्योजी पंप द्रव (वायु) के भंवर व्यवहार का उपयोग करते हैं। निर्माण केन्द्रापसारक पंप और टर्बोपंप की संकर अवधारणा पर आधारित है। सामान्यतः इसमें मल्टीस्टेज सेंट्रीफ्यूगल पंप जैसे स्थिर खोखले खांचे के अंदर हवा के अणुओं को प्रसारित करने वाले रोटर पर लंबवत दांतों के कई सेट होते हैं। वे 1×10 तक पहुंच सकते हैं−5 mbar (0.001 Pa)(Holweck पंप के साथ संयोजन करते समय) और सीधे वायुमंडलीय दबाव के लिए निकास। एडवर्ड्स ईपीएक्स ऐसे पंपों के उदाहरण हैं [19] (तकनीकी पेपर [20]) और फ़िफ़र ऑनटूल™ बूस्टर 150।[21] इसे कभी-कभी साइड चैनल पंप कहा जाता है। वायुमंडल से उच्च पम्पिंग दर के कारण उच्च निर्वात और कम संदूषण के कारण निकास पक्ष में असर स्थापित किया जा सकता है, इस प्रकार के पंप अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाओं में लोड लॉक में उपयोग किए जाते हैं।

कम दबाव पर टर्बोमोलेक्युलर पंप (<100W) की तुलना में इस प्रकार का पंप उच्च बिजली की खपत (~1 kW) से ग्रस्त है क्योंकि वायुमंडलीय दबाव को वापस करने के लिए अधिकांश बिजली की खपत होती है। एक छोटे पंप के सहारे इसे लगभग 10 गुना कम किया जा सकता है।[22]

अधिक उदाहरण

अतिरिक्त प्रकार के पंप में सम्मिलित हैं:

प्रदर्शन के उपाय

पम्पिंग गति एक पंप के आयतन प्रवाह दर को उसके इनलेट पर संदर्भित करती है, जिसे अक्सर समय की प्रति इकाई मात्रा में मापा जाता है। मोमेंटम ट्रांसफर और एंट्रैपमेंट पंप कुछ गैसों पर दूसरों की तुलना में अधिक प्रभावी होते हैं, इसलिए पंप किए जाने वाले प्रत्येक गैस के लिए पंपिंग दर अलग-अलग हो सकती है, और पंप की औसत मात्रा प्रवाह दर शेष गैसों की रासायनिक संरचना के आधार पर अलग-अलग होगी।[23]

थ्रूपुट इनलेट पर गैस के दबाव से गुणा की गई पंपिंग गति को संदर्भित करता है, और दबाव·मात्रा/इकाई समय की इकाइयों में मापा जाता है। एक स्थिर तापमान पर, थ्रूपुट प्रति यूनिट समय में पंप किए जाने वाले अणुओं की संख्या के समानुपाती होता है, और इसलिए पंप के द्रव्यमान प्रवाह दर के समानुपाती होता है। प्रणाली में रिसाव या पंप के माध्यम से बैकस्ट्रीमिंग पर चर्चा करते समय, थ्रूपुट रिसाव के निर्वात पक्ष पर दबाव से गुणा किए गए वॉल्यूम रिसाव दर को संदर्भित करता है, इसलिए रिसाव थ्रूपुट की तुलना पंप थ्रूपुट से की जा सकती है।[24]

विस्थापन और संवेग हस्तांतरण पंपों में एक स्थिर आयतन प्रवाह दर (पंपिंग गति) होती है, लेकिन जैसे ही कक्ष का दबाव गिरता है, इस आयतन में कम और कम द्रव्यमान होता है। इसलिए हालांकि पम्पिंग की गति स्थिर रहती है, थ्रूपुट और द्रव्यमान प्रवाह दर में तेजी से गिरावट आती है। इस बीच, रिसाव, वाष्पीकरण, उर्ध्वपातन और बैकस्ट्रीमिंग दरें प्रणाली में एक निरंतर थ्रूपुट का उत्पादन जारी रखती हैं। [25]

तकनीक

निर्वात पंपों को विभिन्न प्रकार के निर्वात प्रणाली में कक्षों और परिचालन प्रक्रियाओं के साथ जोड़ा जाता है। कभी-कभी एक ही आवेदन में एक से अधिक पंप का उपयोग ( श्रृंखला में या समानांतर में) किया जाएगा। एक सकारात्मक विस्थापन पंप का उपयोग करके एक आंशिक निर्वात या मोटा निर्वात बनाया जा सकता है जो एक इनलेट पोर्ट से एक आउटलेट (निकास) बंदरगाह तक गैस लोड को ट्रांसपोर्ट करता है। उनकी यांत्रिक सीमाओं के कारण, ऐसे पंप केवल कम निर्वात प्राप्त कर सकते हैं। एक उच्च निर्वात प्राप्त करने के लिए, अन्य तकनीकों का उपयोग तब किया जाना चाहिए, सामान्यतः श्रृंखला में (सामान्यतःएक सकारात्मक विस्थापन पंप के साथ प्रारंभिक तेज़ पंप के बाद)। कुछ उदाहरणों में एक तेल सीलबंद रोटरी फलक पंप (सबसे आम सकारात्मक विस्थापन पंप) एक प्रसार पंप का समर्थन कर सकता है, या एक टर्बोमोलेक्यूलर पंप का समर्थन करने वाला एक सूखा स्क्रॉल पंप हो सकता है। मांगे जा रहे निर्वात के स्तर के आधार पर अन्य संयोजन हैं।

उच्च निर्वात प्राप्त करना कठिन है क्योंकि निर्वात के संपर्क में आने वाली सभी सामग्रियों का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन किया जाना चाहिए ताकि उनके बहिर्गमन और वाष्प दबाव गुणों का मूल्यांकन किया जा सके। उदाहरण के लिए, निर्वात कक्ष के लिए सील (यांत्रिक) के रूप में उपयोग किए जाने वाले तेल, ग्रीस (स्नेहक) और रबर या प्लास्टिक पाल बांधने की रस्सी को निर्वात के संपर्क में आने प क्वथनां बंद नहीं होना चाहिए, या उनके द्वारा उत्पादित गैसें वांछित के निर्माण को रोकेंगी निर्वात की डिग्री। अक्सर, सोखने वाली गैसों को दूर करने के लिए निर्वात के संपर्क में आने वाली सभी सतहों को उच्च तापमान पर बेक किया जाना चाहिए।[26]

निर्वात पम्पिंग से पहले निर्जलन द्वारा गैस रिसाव को भी कम किया जा सकता है।[27] हाई-निर्वात प्रणाली को सामान्यतः कम निर्वात चैम्बर सील में रबर गैसकेट के बजाय क्लेन फ्लैंगेस या आईएसओ फ्लैंगेस जैसे धातु गैसकेट सील के साथ धातु कक्षों की आवश्यकता होती है।[28] गैस रिसाव को कम करने के लिए प्रणाली को स्वच्छ और कार्बनिक पदार्थों से मुक्त होना चाहिए। सभी सामग्री, ठोस या तरल, में एक छोटा वाष्प दबाव होता है, और जब निर्वात दबाव इस वाष्प के दबाव से कम हो जाता है, तो उनका निष्कासन महत्वपूर्ण हो जाता है। नतीजतन, कई सामग्रियां जो कम निर्वात में अच्छी तरह से काम करती हैं, जैसे कि एपॉक्सी, उच्च वैक्युम पर आउटगैसिंग का स्रोत बन जाएगी। इन मानक सावधानियों के साथ, आणविक पंपों के वर्गीकरण के साथ 1 एमपीए के निर्वात आसानी से प्राप्त किए जाते हैं। सावधानीपूर्वक डिज़ाइन और संचालन के साथ, 1 µPa संभव है।

क्रम में या समानांतर में कई प्रकार के पंपों का उपयोग किया जा सकता है। एक ठेठ पंपडाउन अनुक्रम में, एक सकारात्मक विस्थापन पंप का उपयोग वायुमंडल (760 Torr, 101 kPa) से 25 Torr (3 kPa) से शुरू होने वाले कक्ष से अधिकांश गैस को निकालने के लिए किया जाएगा। फिर दबाव को 10 -4 Torr (10 mPa) तक कम करने के लिए एक सोरशन पंप का उपयोग किया जाएगा। दबाव को 10 -8 Torr (1 µPa) तक और नीचे लाने के लिए क्रायोपंप या टर्बोमोलेक्युलर पंप का उपयोग किया जाएगा। हीलियम या हाइड्रोजन जैसे क्रायोपंप या टर्बो पंप द्वारा पर्याप्त रूप से संचालित नहीं होने वाली गैसों को हटाने के लिए 10 -6 Torr से नीचे एक अतिरिक्त आयन पंप शुरू किया जा सकता है।[29]

अल्ट्रा-हाई निर्वात में सामान्यतः कस्टम-निर्मित उपकरण, सख्त परिचालन प्रक्रियाओं और उचित मात्रा में परीक्षण-और-त्रुटि की आवश्यकता होती है। अल्ट्रा-हाई निर्वात प्रणाली सामान्यतःधातु-गैस्केटेड निर्वात फ्लैंगेस के साथ स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं। प्रणाली में सामान्यतः बेक किया जाता है, अधिमानतः निर्वात के तहत, प्रणाली में सभी आउटगैसिंग सामग्रियों के वाष्प दबाव को अस्थायी रूप से बढ़ाने और उन्हें उबालने के लिए। यदि आवश्यक हो, तो प्रणाली के इस आउटगैसिंग को कमरे के तापमान पर भी किया जा सकता है, लेकिन इसमें अधिक समय लगता है। एक बार बड़ी मात्रा में निकलने वाली सामग्री को उबाल कर खाली कर दिया जाता है, वास्तविक संचालन के दौरान अवशिष्ट आउटगैसिंग को कम करने के लिए वाष्प के दबाव को कम करने के लिए प्रणाली को ठंडा किया जा सकता है। कुछ प्रणालियों को तरल नाइट्रोजन द्वारा कमरे के तापमान के नीचे अच्छी तरह से ठंडा किया जाता है ताकि अवशिष्ट आउटगैसिंग को बंद किया जा सके और साथ ही प्रणाली को क्रायोपंप किया जा सके। [30]

अल्ट्रा-हाई निर्वात प्रणाली में, कुछ बहुत ही अजीब रिसाव पथ और आउटगैसिंग स्रोतों पर विचार किया जाना चाहिए। अल्युमीनियम और दुर्ग का जल अवशोषण गैसों के निकलने का एक अस्वीकार्य स्रोत बन जाता है, और यहां तक ​​कि स्टेनलेस स्टील या टाइटेनियम जैसी कठोर धातुओं की अवशोषण क्षमता पर भी विचार किया जाना चाहिए। अत्यधिक निर्वात में कुछ तेल और ग्रीस उबल जाएंगे। धातु के निर्वात कक्ष की दीवारों की सरंध्रता पर विचार करना पड़ सकता है, और धातु के निकला हुआ किनारा की अनाज की दिशा निकला हुआ किनारा चेहरे के समानांतर होनी चाहिए।[29]

आणविक आकार के प्रभाव पर विचार किया जाना चाहिए। छोटे अणु अधिक आसानी से रिसाव कर सकते हैं और कुछ सामग्रियों द्वारा अधिक आसानी से अवशोषित हो जाते हैं, और आणविक पंप कम आणविक भार वाली गैसों को पंप करने में कम प्रभावी होते हैं। एक प्रणाली वांछित निर्वात में नाइट्रोजन (वायु का मुख्य घटक) को खाली करने में सक्षम हो सकती है, लेकिन कक्ष अभी भी अवशिष्ट वायुमंडलीय हाइड्रोजन और हीलियम से भरा हो सकता है। अत्यधिक गैस-पारगम्य सामग्री जैसे पैलेडियम (जो एक उच्च क्षमता वाला हाइड्रोजन स्पंज है) के साथ पंक्तिबद्ध वेसल्स विशेष आउटगैसिंग समस्याएं पैदा करते हैं।[29]

अनुप्रयोग

निर्वात पंप का उपयोग कई औद्योगिक और वैज्ञानिक प्रक्रियाओं में किया जाता है, जिनमें निम्न सम्मिलित हैं:

तेल पुनर्जनन और पुन: शोधन के क्षेत्र में, निर्वात पंप तेल निर्जलीकरण के लिए कम निर्वात और तेल शोधन के लिए उच्च निर्वात बनाते हैं। [48]

यांत्रिक उपकरणों को बिजली देने या सहायता प्रदान करने के लिए एक निर्वात का उपयोग किया जा सकता है। हाइब्रिड और डीजल इंजन मोटर वाहनों में, इंजन पर लगा एक पंप (सामान्यतः कैंषफ़्ट पर) एक निर्वात उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है। पेट्रोल इंजन में, इसके बजाय, निर्वात सामान्यतःइंजन के संचालन के साइड-इफेक्ट और गला घोंटना प्लेट द्वारा बनाए गए प्रवाह प्रतिबंध के रूप में प्राप्त किया जाता है, लेकिन ब्रेकिंग सहायता को बढ़ावा देने या ईंधन की खपत में सुधार करने के लिए बिजली निर्वात पंप द्वारा भी पूरक किया जा सकता है। इस निर्वात का उपयोग निम्नलिखित मोटर वाहन घटकों को बिजली देने के लिए किया जा सकता है:[49] हाइड्रोलिक ब्रेक के लिए सर्वर बूस्टर, वेंटिलेशन प्रणाली में जोन स्पंज को स्थानांतरित करने वाली मोटरें, क्रूज नियंत्रण सर्वोमैकेनिज्म में थ्रॉटल ड्राइवर, डोर लॉक या ट्रंक रिलीज़।

विमान में, विभिन्न उड़ान उपकरणों में जाइरोस्कोप को शक्ति प्रदान करने के लिए अक्सर निर्वात स्रोत का उपयोग किया जाता है। बिजली की विफलता की स्थिति में उपकरण के पूर्ण नुकसान को रोकने के लिए, उपकरण पैनल को जानबूझकर बिजली द्वारा संचालित कुछ उपकरणों और निर्वात स्रोत द्वारा संचालित अन्य उपकरणों के साथ डिजाइन किया गया है।

अनुप्रयोग के आधार पर, कुछ निर्वात पंप या तो विद्युत चालित (विद्युत धारा का उपयोग करके) या वायवीय रूप से चालित (वायु दाब का उपयोग करके) हो सकते हैं, या अन्य तरीकों से संचालित और सक्रिय हो सकते हैं। [50] [51] [52] [53]

खतरे

लगभग 1980 से पहले उत्पादित पुराने निर्वात-पंप तेल में अक्सर कई अलग-अलग खतरनाक पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) का मिश्रण होता है, जो अत्यधिक विषैले, कार्सिनोजेनिक, लगातार कार्बनिक प्रदूषक होते हैं। [54] [55]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Krafft, Fritz (2013). Otto Von Guerickes Neue (Sogenannte) Magdeburger Versuche über den Leeren Raum (in Deutsch). Springer-Verlag. p. 55. ISBN 978-3-662-00949-9.
  2. ↑ "Pompeii: Technology: Working models: IMSS".
  3. ↑ Jump up to: 3.0 3.1 Donald Routledge Hill (1996), A History of Engineering in Classical and Medieval Times, Routledge, pp. 143 & 150-2
  4. ↑ Donald Routledge Hill, "Mechanical Engineering in the Medieval Near East", Scientific American, May 1991, pp. 64-69 (cf. Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering)
  5. ↑ Ahmad Y Hassan. "The Origin of the Suction Pump: Al-Jazari 1206 A.D". Archived from the original on February 26, 2008. Retrieved 2008-07-16.
  6. ↑ Jump up to: 6.0 6.1 Gillispie, Charles Coulston (1960). The Edge of Objectivity: An Essay in the History of Scientific Ideas. Princeton, NJ: Princeton University Press. pp. 99–100. ISBN 0-691-02350-6.
  7. ↑ "The World's Largest Barometer". Archived from the original on 2008-02-16. Retrieved 2008-04-30.
  8. ↑ (Calvert 2000, "Maximum height to which water can be raised by a suction pump")
  9. ↑ Harsch, Viktor (November 2007). "Otto von Gericke (1602–1686) and his pioneering vacuum experiments". Aviation, Space, and Environmental Medicine. 78 (11): 1075–1077. doi:10.3357/asem.2159.2007. ISSN 0095-6562. PMID 18018443.
  10. ↑ Jump up to: 10.0 10.1 da C. Andrade, E.N. (1953). "The history of the vacuum pump". Vacuum (in English). 9 (1): 41–47. doi:10.1016/0042-207X(59)90555-X.
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