रूट्स वैक्यूम पंप एक सरल लेकिन बेहद प्रभावी सिद्धांत पर काम करता है। इसका आंतरिक तंत्र गैस को पंप कक्ष के अंदर संपीड़ित किए बिना, इनलेट से आउटलेट तक पहुँचाता है। यह प्रक्रिया कई प्रमुख भागों के पूर्ण सामंजस्य में काम करने पर निर्भर करती है।
चार-चरणीय संचालन चक्र
पंपिंग क्रिया एक सतत, चार-चरणीय चक्र में होती है जो प्रति मिनट हज़ारों बार दोहराई जाती है। आधुनिक रोटर 3,000 से 6,000 आरपीएम की गति से घूम सकते हैं। यह उच्च गति पंप को बड़ी मात्रा में गैस को बहुत तेज़ी से स्थानांतरित करने में सक्षम बनाती है।
अंतर्ग्रहण: जैसे ही दो लोब वाले रोटर विपरीत दिशाओं में घूमते हैं, पंप के इनलेट पर एक खाली जगह खुल जाती है। निर्वात कक्ष से गैस इस विस्तारित आयतन में प्रवाहित होती है।
पृथक्करण: रोटर लोब का सिरा इनलेट पोर्ट से होकर गुजरता है। इस क्रिया से रोटर और पंप हाउसिंग के बीच गैस की एक निश्चित मात्रा फँस जाती है।
स्थानांतरण: गैस की फंसी हुई जेब को फिर आवास के अंदर से आउटलेट की ओर बहा दिया जाता है। रूट्स वैक्यूम पंप की एक प्रमुख विशेषता यह है कि स्थानांतरण के दौरान यह इस गैस को संपीड़ित नहीं करता। यह गैर-संपर्क, तेल-मुक्त संचालन इसे धूल या जल वाष्प की थोड़ी मात्रा के प्रति भी असंवेदनशील बनाता है।
निकास: रोटर घूमता रहता है, जिससे गैस का पॉकेट आउटलेट पोर्ट की ओर खुलता है। फिर गैस निकास लाइन में फैलती है, जहाँ एक बैकिंग पंप इसे सिस्टम से बाहर निकालता है। यह चक्र बार-बार दोहराया जाता है, जिससे गैस लगातार इनलेट से आउटलेट की ओर जाती है और सिस्टम का दबाव कम होता जाता है।
नोट: यद्यपि रूट्स पंप अनेक गैसों के लिए अत्यधिक कुशल है, परंतु हाइड्रोजन जैसी बहुत हल्की गैसों के लिए इसकी चूषण क्षमता अन्य पंप प्रकारों की तुलना में कम है।
प्रमुख घटक और उनके कार्य
रूट्स पंप का विश्वसनीय प्रदर्शन उच्च परिशुद्धता के साथ इंजीनियर किए गए कुछ महत्वपूर्ण घटकों पर निर्भर करता है।
रोटर: पंप में दो इंटरलॉकिंग, लोब वाले रोटर (अक्सर आठ के आकार के) होते हैं। इन लोबों का आकार या प्रोफ़ाइल सीधे प्रदर्शन को प्रभावित करता है। विभिन्न डिज़ाइन पंपिंग गति और दक्षता के बीच संतुलन प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, हेलिकल रोटर दबाव स्पंदन और परिचालन शोर को कम करने में मदद करते हैं।

आवास (आवरण): यह बाहरी आवरण है जो रोटरों को घेरे रहता है। इसे निर्वात प्रणाली और वायुमंडल के बीच दबाव के अंतर को झेलने के लिए बनाया गया है। आवास और रोटरों के लिए प्रयुक्त सामग्री, संक्षारण प्रतिरोध, मजबूती और लागत की अनुप्रयोग की आवश्यकताओं पर निर्भर करती है।

टाइमिंग गियर: पंपिंग चैंबर के बाहर स्थित टाइमिंग गियर बेहद ज़रूरी होते हैं। ये दो रोटरों को एक साथ जोड़ते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि वे एक-दूसरे या हाउसिंग को छुए बिना विपरीत दिशाओं में घूमें। यह समन्वय पंप के संपर्क-रहित संचालन के लिए ज़रूरी है।

शाफ्ट सील: सील हवा को निर्वात कक्ष में रिसने से रोकती हैं और स्नेहक को प्रक्रिया को दूषित करने से रोकती हैं। सील का चुनाव आवश्यक निर्वात स्तर और अनुप्रयोग पर निर्भर करता है।

सटीक मंजूरी का महत्व

"क्लीयरेंस" शब्द रोटर्स के बीच और रोटर्स और हाउसिंग के बीच के छोटे, गणना किए गए अंतरालों को संदर्भित करता है। ये अंतराल पंप की सफलता का रहस्य हैं। ये रोटर्स को बिना घर्षण के तेज़ गति से घूमने देते हैं, जिससे कई लाभ मिलते हैं:
तेज़ शुरुआत
कम बिजली की खपत
उच्च पंपिंग गति
कम संचालन और रखरखाव लागत
हालाँकि, इन रिक्तियों का पूरी तरह से प्रबंधन किया जाना चाहिए। संचालन के दौरान, पंप ऊष्मा उत्पन्न करता है। इस ऊष्मा के कारण धातु के पुर्जे फैलते हैं, इस प्रक्रिया को तापीय प्रसार कहते हैं। जैसे-जैसे रोटर और आवरण फैलते हैं, उनके बीच की रिक्तियाँ सिकुड़ती जाती हैं।
चेतावनी: यदि तापीय विस्तार या गलत संयोजन के कारण क्लीयरेंस बहुत छोटा हो जाता है, तो रोटर एक-दूसरे या हाउसिंग से टकरा सकते हैं। इससे घर्षण, पुर्जों को नुकसान, मोटर पर भार में वृद्धि और पंप के बंद होने की संभावना बढ़ जाती है। इसके विपरीत, बहुत बड़ा क्लीयरेंस गैस को आउटलेट से इनलेट की ओर पीछे की ओर रिसने देता है, जिससे पंप की दक्षता गंभीर रूप से कम हो जाती है।
उचित इंजीनियरिंग और सामग्री का चयन यह सुनिश्चित करता है कि रूट्स वैक्यूम पंप अपने परिचालन तापमान रेंज में इष्टतम क्लीयरेंस बनाए रखता है, जिससे विश्वसनीय और कुशल प्रदर्शन मिलता है।