【011】चुंबकीय पंपों का कार्य सिद्धांत – अनहुई वानफ्लोरोन पंप एवं वाल्व्स

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**चुंबकीय पंप का कार्य सिद्धांत**: चुंबकीय पंप, पंप, चुंबकीय ड्राइव एवं इलेक्ट्रिक मोटर – इन तीन भागों से मिलकर बना होता है। मुख्य घटक, अर्थात् चुंबकीय ड्राइवर, बाहरी चुंबकीय रोटर, आंतरिक चुंबकीय रोटर, एवं चुंबकत्व न रखने वाले आवरण से मिलकर बना होता है। जब इलेक्ट्रिक मोटर, बाहरी चुंबकीय रोटर को घुमाती है, तो चुंबकीय क्षेत्र हवा के अंतरालों एवं गैर-चुंबकीय पदार्थों से होकर भी आगे बढ़ता है; इसके कारण पंखे से जुड़ा आंतरिक चुंबकीय रोटर भी समकालिक रूप से घूमने लगता है। इस प्रकार ऊर्जा का संचरण बिना किसी संपर्क के होता है, एवं गतिशील सीलिंग, स्थिर सीलिंग में बदल जाती है। चूँकि पंप का धुरी-भाग एवं आंतरिक चुंबकीय रोटर, पंप के ढाँचे एवं अलगाव-कवर द्वारा पूरी तरह से बंद रहते हैं; इस कारण “लीकेज” संबंधी समस्याएँ पूरी तरह से दूर हो जाती हैं। इससे तेल-शोधन एवं रासायनिक उद्योगों में ज्वलनशील, विस्फोटक, विषाक्त एवं हानिकारक पदार्थों के पंपों से लीक होने का खतरा भी दूर हो जाता है। इससे कर्मचारियों के शारीरिक एवं मानसिक स्वास्थ्य की रक्षा होती है, एवं सुरक्षित उत्पादन संभव हो पाता है। 1. चुंबकीय पंप का कार्य सिद्धांत: n जोड़ियों के चुंबकों (जहाँ n एक सम संख्या है) को नियमित तरीके से चुंबकीय ड्राइव यूनिट के आंतरिक एवं बाहरी चुंबकीय रोटरों पर लगाया जाता है; इससे चुंबकों का समूह एक पूर्ण चुंबकीय प्रणाली बन जाता है। जब आंतरिक एवं बाहरी चुंबकीय ध्रुव विपरीत ध्रुवों की स्थिति में होते हैं, अर्थात् दोनों ध्रुवों के बीच का कोण Φ = 0 होता है, तब चुंबकीय प्रणाली की चुंबकीय ऊर्जा सबसे कम होती है। ； जब चुंबकीय ध्रुव एक-दूसरे के सामने आ जाते हैं, अर्थात् दोनों चुंबकीय ध्रुवों के बीच का कोण Φ = 2π/n हो जाता है, तब चुंबकीय प्रणाली में चुंबकीय ऊर्जा सर्वाधिक होती है। बाहरी बल हटने के बाद, चूँकि चुंबकीय प्रणाली में स्थित चुंबकीय ध्रुव एक-दूसरे को धकेलते हैं, इसलिए चुंबकीय बल उस चुंबक को ऐसी स्थिति में ले आता है, जहाँ उसकी चुंबकीय ऊर्जा सबस इस प्रकार, चुंबक से गति उत्पन्न होती है, जिससे चुंबकीय रोटर घूमने लगता है। II. संरचनात्मक विशेषताएँ
1. स्थायी चुंबक: दुर्लभ धातुओं से बने स्थायी चुंबक, व्यापक तापमान सीमा में कार्य कर सकते हैं (–45 से 400℃)। इनकी चुंबकीय शक्ति अधिक होती है, एवं इनके चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में उत्कृष्ट अनियमितता होती है। जब ऐसे चुंबकों के ध्रुव एक-दूसरे के निकट आ जाते हैं, तब भी इनका चुंबकीय क्षेत्र कम नहीं होता। इसलिए ये एक उत्कृष्ट चुंबकीय क्षेत्र स्रोत हैं। 2. इंसुलेशन कवर: जब धातु से बना इंसुलेशन कवर उपयोग में आता है, तो यह एक साइनुसॉइडल रूप से परिवर्तित होने वाले चुंबकीय क्षेत्र में होता है। चुंबकीय बल-रेखाओं के लंबवत दिशा में इसमें विद्युत-प्रवाह उत्पन्न होता है, जो ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है। वॉर्टेक्स का समीकरण है: । जिनमें से Pe-वॉर्टेक्स है। ； K – स्थिरांक ； n – पंप की निर्धारित गति ； टी-चुंबकीय ड्राइविंग टॉर्क ； एफ-स्प्लिटर के अंदर का दबाव ； डी – इंटरनल डायामीटर ； किसी सामग्री की विद्युत-प्रतिरोधकता ； —सामग्री की तन्यता-प्रतिरोधक क्षमता। जब पंप का डिज़ाइन तैयार हो जाता है, तो n एवं T मान स्थितियों के अनुसार निर्धारित हो जाते हैं। वोल्टेज को कम करने हेतु केवल F, D आदि जैसे कारकों पर ही विचार किया जा सकता है। उच्च प्रतिरोधकता एवं उच्च मजबूती वाली गैर-धातु सामग्रियों का उपयोग आइसोलेशन कवर बनाने हेतु किया जाता है; ऐसी सामग्रियाँ वेव्स को कम करने में बहुत ही प्रभावी साबित होती हैं। 3. शीतलन/स्नेहक तरल पदार्थ के प्रवाह का नियंत्रण: पंप चलने के दौरान, आंतरिक चुंबकीय रोटर एवं इंसुलेशन कवर के बीच के क्षेत्र, साथ ही स्लाइडिंग बेयरिंगों में होने वाले घर्षण को कम करने हेतु थोड़ी मात्रा में तरल पदार्थ का उपयोग आवश्यक है। कूलेंट का प्रवाह आमतौर पर पंप की डिज़ाइन की गई दर का 2%-3% होता है। आंतरिक चुंबकीय रोटर एवं आवरण के बीच के क्षेत्र में विद्युत-चुंबकीय प्रवाहों के कारण अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है। जब शीतलन हेतु आवश्यक तरल पदार्थ की मात्रा पर्याप्त न हो, या सफाई हेतु उपयोग में आने वाले छिद्र अवरुद्ध हो जाएं, तो इसके कारण माध्यम का तापमान चुंबकीय पदार्थों के कार्य-तापमान से अधिक हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप आंतरिक चुंबकीय घूर्णक धीरे-धीरे अपना चुंबकीय गुण खो देता है, जिससे चुंबकी जब माध्यम पानी या पानी-आधारित तरल होता है, तो रिंग-स्पेस क्षेत्र में तापमान को 3-5 के स्तर पर बनाए रखा जा सकता है।℃ ； जब माध्यम हाइड्रोकार्बन या तेल होता है, तो रिंग-स्पेस क्षेत्र में तापमान को 5-8℃ के स्तर पर बनाए रखा जा सकता है। 4. स्लाइडिंग बेयरिंग – चुंबकीय पंपों में उपयोग होने वाली स्लाइडिंग बेयरिंगों की सामग्री में इमर्स्ड ग्रेफाइट, फिल्ड पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन, इंजीनियरिंग सिरेमिक्स आदि शामिल हैं। चूँकि इंजीनियरिंग सिरेमिक में उत्कृष्ट ऊष्मा-प्रतिरोधक, जंग-प्रतिरोधक एवं घर्षण-प्रतिरोधक गुण होते हैं, इसलिए मैग्नेटिक पंपों के स्लाइडिंग बेयरिंगों के निर्माण हेतु अक्सर इंजीनियरिंग सिरेमिक का ही उपयोग किया जाता चूँकि इंजीनियरिंग सिरेमिक बहुत कमजोर होता है, एवं इसका विस्तार गुणांक भी कम होता है; इसलिए बेयरिंगों के बीच का अंतराल बहुत कम नहीं होना चाहिए, ताकि शाफ्ट फंसने जैसी समस्याएँ चूँकि मैग्नेटिक पंपों में स्लाइडिंग बेयरिंगों को पंप द्वारा पंप की जाने वाली सामग्री से ही चिकनाई प्रदान की जाती है, इसलिए विभिन्न प्रकार की सामग्रियों एवं उपयोग की परिस्थितियों के अनुसार ही बेयरिंगों को बनाने हेतु उपयुक्त सामग्री का चयन करना आवश्यक है। 5. सुरक्षा उपाय: जब चुंबकीय ड्राइव के गतिशील घटक अतिभार की स्थिति में काम करते हैं, या जब रोटर फंस जाता है, तो चुंबकीय ड्राइव के मुख्य एवं गतिशील घटक स्वचालित रूप से अलग हो जाते हैं; इससे पंप की सुरक्षा होती है। इस स्थिति में, चुंबकीय ड्राइव में मौजूद स्थायी चुंबक, सक्रिय रोटर द्वारा उत्पन्न परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से विक्षोभ हानि एवं चुंबकीय हानि उत्पन्न करते हैं; जिसके कारण स्थायी चुंबकों का तापमान बढ़ जाता है, और चुंबकीय ड्राइव कार्य करना बंद कर देती है। तीन, चुंबकीय पंपों के लाभ: यांत्रिक सील या फिलर सील वाले सेंट्रीफ्यूगल पंपों की तुलना में, चुंबकीय पंपों में निम्नलिखित लाभ हैं। 1. पंप का धुरी-भाग, गतिशील सीलिंग से बदलकर बंद-प्रकार की स्थिर सीलिंग में बदल गया; इससे माध्यम का लीक होना पूरी तरह रोक दिया गया। 2. स्वतंत्र लुब्रीकेशन एवं शीतलन हेतु पानी की आवश्यकता नहीं है; इससे ऊर्जा-खपत कम हो जाती है। 3. कपलिंग द्वारा ड्राइव करने के बजाय सिंक्रोनस ड्राइविंग का उपयोग किया जाता है; इसमें कोई संपर्क या घर्षण नहीं होता। इसकी ऊर्जा-खपत कम है, दक्षता अधिक है; साथ ही यह डैम्पिंग/कंपन-रोधक कार्य भी करता है। इससे मोटर के कंपनों का पंप पर पड़ने वाला प्रभाव, एवं पंप में एयर-एबरेशन होने पर मोटर पर पड़ने वाला प्रभाव कम हो जाता है। 4. ओवरलोड होने पर, आंतरिक एवं बाहरी चुंबकीय रोटर एक-दूसरे से अलग हो जाते हैं; इससे मोटर एवं पंप की सुरक्षा होती है। चौथा, संचालन संबंधी सावधानियाँ:
1. कणों के प्रवेश को रोकें।
(1) चुंबकीय ड्राइव एवं बेयरिंगों में लौह-चुंबकीय अशुद्धियों/कणों के प्रवेश की अनुमति नहीं है। (2) जिन माध्यमों क्रिस्टलीकृत या अवक्षेपित होने की प्रवृत्ति रखते हैं, उन्हें परिवहन करने के बाद तुरंत धो देना आवश्यक है (पंप बंद करने के बाद पंप के अंदर साफ पानी डालें, 1 मिनट तक चलाएं, फिर उस पानी को निकाल दें)। ऐसा करने से स्लाइडिंग बेयरिंगों की उम्र बढ़ जाती है। (3) जब ठोस कणों वाले माध्यम को पंप किया जाता है, तो पंप की इनलेट पर ही उसका फिल्टरिंग किया जाना चाहिए। 2. चुंबकत्व के कम होने से बचना: (1) चुंबकीय टॉर्क को बहुत कम नहीं रखा जाना चाहिए। (2) इसे निर्धारित तापमान सीमाओं के भीतर ही चलाना आवश्यक है; माध्यम का तापमान निर्धारित सीमाओं से अधिक नहीं होना चाहिए। चुंबकीय पंप के आइसोलेशन कवर की बाहरी सतह पर प्लैटिनम रेजिस्टर तापमान सेंसर लगाया जा सकता है; ताकि रिंग-स्पेस क्षेत्र में तापमान में वृद्धि होने पर अलर्ट दिया जा सके, या पंप को बंद किया जा सके। 3. सूखे घर्षण को रोकना: (1) खाली अवस्था में चलने की अनुमति नहीं है। (2) माध्यम को खाली नहीं किया जा सकता। (3) जब निकास वाल्व बंद हो, तो पंप को लगातार 2 मिनट से अधिक समय तक चलने नहीं देना चाहिए; ऐसा इसलिए आवश्यक है ताकि चुंबकीय ड्राइवर अत्यधिक गर्म होकर काम करना बंद न कर दे।