Для получения разрежения в диапазоне от атмосферного до десятых долей паскаля используют объёмные насосы. В таких устройствах вакуумные насосы с масляным уплотнением работают за счёт захвата порций газа и переноса их из впускной полости в выпускную. Масло выполняет несколько функций и влияет на достигаемое давление.
Как масляное уплотнение создаёт вакуум
Переменный объём рабочей камеры и перенос газа
Ротор вращается в статоре: рабочие камеры увеличиваются на всасывании и уменьшаются на нагнетании, газ захватывается, сжимается и выталкивается. Масло заполняет зазоры, предотвращая перетекание.
Функции масляной плёнки: уплотнение, смазка, отвод тепла
Плёнка герметизирует зазоры (0,01–0,05 мм), смазывает трущиеся пары, отводит тепло. Без масла низкое давление недостижимо.
Конструктивные схемы насосов с масляным уплотнением
Пластинчато-роторный и золотниковый механизмы
В пластинчато-роторном ротор смещён, пластины выдвигаются центробежной силой. В золотниковом золотник движется возвратно-поступательно. Оба типа имеют впускной и выпускной патрубки.
Одно- и двухступенчатая откачка
Одноступенчатые насосы дают остаточное давление 0,5–1 Па, двухступенчатые — 0,05–0,1 Па. Двухступенчатая схема повышает степень сжатия. Быстрота действия зависит от объёма камеры и частоты вращения.
| Параметр | Одноступенчатый | Двухступенчатый |
|---|---|---|
| Предельное остаточное давление | 0,5–1 Па | 0,05–0,1 Па |
| Степень сжатия | ниже | выше |
| Применение | вакуумные установки общего назначения | высоковакуумные системы |
Газовый балласт и откачка паров
Принцип подачи воздуха в камеру сжатия
Газовый балласт подаёт воздух в камеру сжатия, снижая парциальное давление конденсируемых паров. Открывают при откачке влажного воздуха или растворителей. Предельное давление ухудшается до 1–10 Па.
Конденсация, загрязнение масла и коррозия
Пары конденсируются, смешиваются с маслом, образуют эмульсию и вызывают коррозию. Масло теряет свойства, вязкость меняется. Конденсат загрязняет поверхности.
Параметры, ограничивающие вакуум и производительность
Предельное остаточное давление и быстрота действия
Предельное давление зависит от обратного перетекания и давления паров масла. Быстрота действия — объёмный расход при определённом давлении, измеряется в м³/ч.
Вязкость, давление паров и температура масла
Вязкость масла ISO VG 46–100 при 40 °C. Давление паров минерального масла при 20 °C около 10⁻⁵ мм рт. ст. Температура корпуса 60–80 °C. Перегрев ускоряет старение.
Обслуживание и диагностика неисправностей
Замена масла, фильтров и контроль утечек
Масло меняют по регламенту или при загрязнении. Фильтр задерживает частицы. Утечки выявляют проверкой вакуумной системы.
- Слить старое масло.
- Промыть корпус.
- Залить новое масло до уровня.
- Заменить фильтр.
- Проверить герметичность.
Признаки износа и обратного потока масла
- Падение быстроты действия.
- Повышенный шум.
- Нагрев корпуса.
- Масло в впускной линии.
Обратный клапан блокирует обратный поток масла при остановке.
Совместимость масла с откачиваемой средой
Минеральные и синтетические основы: стойкость к парам
Минеральные масла менее стойки к парам. Синтетические (сложные эфиры, ПАО) устойчивы к растворителям, давление их паров ниже.
Ограничения при агрессивных и конденсируемых средах
Агрессивные газы (кислоты, аммиак) разрушают масло и металл. Конденсируемые пары требуют газового балласта. Без подготовки их откачивать нельзя.