Функции, которые выполняют масла в механических форвакуумных насосах

В механических насосах с масляным уплотнением зазоров вакуумное масло выполняет 5 важнейших функций:
- обеспечивает смазку пар трения
- отводит выделяющееся в насосе тепло
- противодействует образованию отложений в полостях насоса
- защищает детали насоса от коррозии
- обеспечивает вакуумное уплотнение зазоров
Выполнение первых четырех из перечисленных функций типично для использования любого масла в любых механизмах. Функция обеспечения уплотнение зазоров встречается не очень часто, но именно она является наиболее важной для вакуумных насосов. Именно она позволяет обеспечить для механических насосов минимальное остаточного давления и максимальную производительность.

Масло позволяет сформировать защитную пленку на поверхности деталей, находящихся в физическом контакте друг с другом (пар трения), обеспечивая их смазку. Эффективная смазка уменьшает износ деталей насоса и облегчает температурный режим работы насоса за счет снижения трения - чем меньше коэффициент трения, тем меньше тепла выделяется. В пластинчато-роторных и плунжерных насосах основные пары трения составляют лопасти (пластины, лопатки) и внутренняя поверхность цилиндра, по которой лопасти скользят. Для того, чтобы разделить полости насоса, лопасти с усилием прижимаются пружинами к внутренней поверхности цилиндра. Масляная пленка существенно уменьшает силы трения между лопастями и цилиндром – и чем сильнее уменьшается трение, тем меньше износ лопастей-пластин и тем дольше прослужит насос до ремонта.

Устройство и принцип действия пластинчато-роторных насосов

Устройство и принцип действия плунжерных насосов

На эффективность смазки существенное влияние оказывают характеристики пенообразования и склонность масел к образованию эмульсии. На практике для улучшения этих характеристик в вакуумные масла добавляют специально разработанные присадки. При выборе вакуумных масел необходимо обращать внимание на склонность к пенообразованию, стабильность пены, склонность масла к образованию эмульсии и быстроты разрушения образовавшейся эмульсии. Для обеспечения эффективной смазки необходимо соблюдать температурные режимы – с повышением температуры условия образования масляной пленки ухудшаются. В любом случае рабочая температура насоса не должна быть выше предельной температуры, установленной для используемого вакуумного масла.

Вакуумные масла: виды и особенности использования

Справка по характеристикам вакуумных масел

При работе насоса за счет трения деталей, находящихся в физическом контакте друг с другом, выделяется тепло. Кроме того, тепло образуется в процессе сжатия откачиваемого газа. Обладая неплохой теплопроводностью, масло способно отводить тепло от тех областей, в которых тепло выделяется. Для повышения эффективности охлаждения современные насосы имеют систему принудительной циркуляции масла, что позволяет уменьшить тепловую нагрузку на насос, обеспечивая его работу при оптимальной температуре.

Диспергирующая способность - это способность масла поддерживать во взвешенном состоянии продукты старения масел (в процессе работы насоса масло со временем неизбежно подвергается изменениям) и продуктов износа соприкасающихся частей. Как следствие, масло с высокой диспергирующей способностью противодействует образованию отложений в полостях насоса и защищает детали насоса от повреждений.

Даже в обычных условиях откачиваемая среда может содержать пары воды, не говоря о том, что насосу иногда приходится откачивать агрессивные среды, вызывающие коррозию внутренних деталей. Если из-за большого количества паров и температурного режима происходит процесс их конденсации внутри насоса, интенсивность коррозии существенно возрастает. Масляная пленка на поверхностях внутренних деталей действует как ингибитор коррозии, защищая их от постепенного, но необратимого разрушения. Наиболее эффективно от коррозии защищают минеральные масла. Работая с агрессивными средами, следует понимать, что некоторые масла, как раз и предназначенные для таких случаев (например, масла PFPE), оказываются менее эффективными ингибиторами коррозии, чем минеральные.

Вакуумные масла: виды и особенности использования

Справка по характеристикам вакуумных масел

Если рассмотреть характеристики масляных и безмасляных механических насосов аналогичной конструкции (например, пластинчато-роторных насосов), то легко убедиться, что насосы с масляным уплотнением зазоров обеспечивают существенно более низкие остаточные давления в вакуумной системе (разница составляет более полутора порядков). Причина в том, что масляная пленка между торцами лопастей и внутренней поверхностью цилиндра насоса обеспечивает вакуумное уплотнение зазоров между полостями переменного объема, сформированных лопастями-пластинами. Чем лучше уплотнение между полостями, тем меньше перетекание откачиваемого газа между ними (меньше обратный поток откачиваемой среды). Чем меньше такое перетекание, тем более низкое предельное остаточное давление и тем более высокую производительность может обеспечить вакуумный насос.

Как правило, при прочих равных условиях лучшее уплотнение обеспечивает вакуумное масло с более высокой вязкостью. Однако обратной стороной в этом случае является более высокая температура насоса - слишком вязкое масло может увеличить трение и нарушить нормальный температурный режим работы насоса.