ВАКУУМНЫЕ МАСЛА

Вакуумное масло — это жидкость минерального или синтетического происхождения, применяемая в вакуумных системах для обеспечения их устойчивой и эффективной работы.

Сфера применения вакуумных масел в рабочем процессе:

• тип вакуумного насоса
• состав масла
• характеристики масляного состава
• условия работы вакуумного насоса

Использование подходящего вакуумного масла позволяет обеспечить достаточную для эффективной работы герметичность вакуумной системы, уплотнить зазоры, исключить трение механизмов и продлить срок службы оборудования.

В любом случае вакуумное масло следует применять в строгом соответствии с рекомендациями изготовителя и инструкцией к оборудованию. Общепринятая практика исходит из того, что в малых вакуумах (небольшого размера) и в холодное время лучше использовать масла в жидком виде, густая консистенция вакуумного масла идеально подходит для вакуумных систем больших размеров и для использования в летнее время.

По состоянию вакуумного масла в рабочем оборудовании можно определить необходимость в его замене. Обычно этот метод применяется, если неизвестна периодичность замены масла или сроки работы вакуумной системы. В обычном состоянии масло в вакуумной среде не имеет цвета и примесей, консистенция средняя. Если масло находится в жидком состоянии, оно тёмного цвета и имеет примеси, то его следует заменить.

Типы вакуумных масел

Классификация вакуумных масел производится по их составу:

• минеральные
• синтетические
• полусинтетические 

Типы минеральных масел, применяемых в вакууме, представлены в таблице. Основным фактором, на основе которого выделяются масла различных типов, является индекс вязкости.

Тип масла Способ применения Сфера использования
ВМ-1 рабочая жидкость
паромасляные насосы с высоким вакуумом
механические насосы с масляным уплотнением
ВМ-3 рабочая жидкость паромасляные бустерные насосы
ВМ-4 уплотняющая и смазывающая жидкость поршневые форвакуумные насосы
ВМ-5 рабочая жидкость пароструйные насосы (оптимальное остаточное давление в пределах от 1х10-3 до 1х10-7 мм.рт.ст., т.е. могут быть использованы для создания сверхвысоких вакуумов)
ВМ-6 рабочая жидкость

паромасляные насосы с высоким вакуумом
механические насосы с масляным уплотнением

уплотняющая и смазывающая жидкость поршневые форвакуумные насосы (максимальное остаточное давление до 1х10-3 мм.рт.ст.)
ВМ-11 рабочая жидкость вспомогательные пароструйные насосы
Линейка синтетических вакуумных масел более разнообразна.

В качестве рабочей жидкости в вакуумных насосах используются такие синтетические масла, как:

поли-а-олефины;
алкарены;
сополимеры (масло ВНИИНП ВС-1);
олигооргано-силоксаны (ФМ-1, ПФМС-1, ПФМС-13, ПФМС-2/5Л)
Синтетические вакуумные масла используются в вакуумных системах различных видов в качестве рабочих жидкостей благодаря их устойчивым характеристикам. Также это наиболее дорогие виды вакуумных масел, их среднерыночная цена достигает 25-35 руб\кг.

Идеальным вариантом будет выбор полусинтетического масла, поскольку оно прекрасно сочетается с другими видами вакуумных масел. Основа полусинтетического масла — натуральное сырье с примесями синтетических углеводов.

Вакуумные масла: характеристики
Подбор вакуумного масла по характеристикам имеет первостепенное значение, поскольку каждый тип масла подходит для работы в определённых вакуумных системах. Неправильный выбор вакуумного масла — это причина быстрых поломок и неэффективной работы оборудования.

Не менее важна интенсивность рабочего процесса. Если процессы, для обслуживания которых требуется вакуум, не содержат агрессивных веществ и непродолжительны, то лучше всего остановить свой выбор на минеральных маслах. Это недорогой и достаточно эффективный выбор. Чем интенсивнее рабочий процесс, тем больше причин остановить свой выбор на полусинтетических или синтетических вакуумных маслах.

Основные характеристики масел, применяемых для работы в вакууме:

-вязкость (индекс вязкости)
-давление насыщенных паров (упругость пара)
-предельное остаточное давление в насосе
-устойчивость к окислению
-температура вспышки в открытом тигле (редко — в закрытом)
-температура застывания
Давление насыщенного пара ─ это показатель, оказывающий влияние на скорость испаряемости масла в вакуумную систему и степень вакуума. Чем ниже коэффициент давления, тем лучше.

Предельное остаточное давление — характеристика, обычно используемая для сверхвакуумных насосов. Её указание на этикетке обычно означает, что вакуумное масло может быть использовано при определённых показаниях давления в вакуумной системе (от … до …. мм.рт.ст.).

Устойчивость к окислению: повышенная стойкость к окислению признак того, что вакуумное масло будет долго сохранять свои полезные свойства.

Температура застывания — этот показатель определяет максимально низкую температуру окружающей среде, при которой вакуумное масло годно к использованию.

Температура вспышки в открытом тигле — это наименьшая температура, при которой масло может вспыхнуть во время контакта с источником открытого огня. Устойчивого огня при этом не наблюдается, просто над поверхностью вакуумного масла возникают небольшие вспышки («всполохи») кратковременного характера.

Помимо вышеуказанных характеристик также во внимание принимается термоустойчивость, нетоксичность (экологичность), химическая инертность и т.п. в зависимости от сферы применения конкретного вакуумного масла.

Вакуумное масло: состав
Состав вакуумного масла зависит от его вида. Минеральные масла, как правило, являются продуктом вакуумной дистилляции разнообразных продуктов нефтепереработки. Их основная черта ─ это неоднородность.

В состав минеральных масел входят предельные и непредельные нафталины, парафины, фенолы либо другие ароматические углеводороды.

Характеристики элементов минеральных вакуумных масел:

парафины ─ стабильность при работе с высокими температурами, хорошие показатели текучести при комнатной температуре, высокий индекс вязкости;
ароматические углеводороды (фенолы) ─ неустойчивы к окислению и расщеплению, невысокий индекс вязкости;
нафталины ─ обладают промежуточными характеристиками парафинов и ароматических углеводородов.

Различные комбинации углеводородов предопределяют свойства конкретного вакуумного масла. В этом плане синтетические масла более устойчивы: их химический состав неизменен, а характеристики стандартны.

Отдельно стоит выделить следующие вакуумные масла по составу:

-кремнийорганические
-полифениловые
-перфторполиэфирные
Кремнийорганические масла содержат чередующиеся между собой атомы кислорода и кремния, а также присоединенные искусственным путем углеводородные радикалы. Такой состав придает данными полисилоксановым соединениям высокую термо- и окислительную стойкость. В некоторых случаях в состав масел включают хлор или алкильные вещества — это улучшает смазывающие свойства конечного продукта. Есть и минусы: кремнийорганические масла плохо сочетаются с другими жидкостями и эластомерными уплотнителями вакуумных насосов. На практике популярны следующие кремнийорганические масла: ФМ-1, ПФМС 2/5л, ОС-702, ОС-704, ОС-705.

Полифениловые эфиры характеризуются высокой термостойкостью, устойчивостью к агрессивным веществам и низкой упругостью пара. К полифениловым эфирам можно отнести 5ф4-Э, Fomblin (специальное синтетическое масло).

Перфторполиэфиры — это рабочие жидкости, образуемые посредством фотоокисления перфторолефинов. Они широко применяются во всех сферах промышленности благодаря таким свойствам, как химическая устойчивость, негорючесть, низкий температурный коэффициент вязкости, стойкость к процессам окисления и коррозийным процессам.

Вязкость вакуумного масла

Вязкость (индекс вязкости) — это показатель, отражающий взаимосвязь полезных свойств вакуумного масла с температурой окружающей (рабочей) среды. Это основной показатель, определяющий тип вакуумного масла.

В физике вязкость любого жидкого вещества имеет кинематический и динамический коэффициенты. Кинематический коэффициент вычисляют следующим образом: путем замеров объема вытекающей через калиброванное отверстие жидкости при определенной температуре за единицу времени. Относительно вакуумных масел он выражается в мм2/сек. Динамический коэффициент не учитывает показатели плотности, а отмечает то сопротивление, которые сопутствует движению жидкотей, расположенных на расстоянии в 1 см при заданной скорости.

На емкостях с вакуумным маслом отечественного производства указывается только кинетический коэффициент вязкости! Зарубежные аналоги могут содержать указание и на кинетический коэффициент, и непосредственно на сам индекс вязкости!

Чем выше индекс вязкости, тем больше возможностей использовать вакуумное масло при большой разнице температур. Например, все вакуумные минеральные масла марки ВМ могут быть использованы при температуре около 50 С0, при более высоких температурах — от 100 С0 — оптимально применять только масла ВМ-4, ВМ-6 (данные масла можно использовать только в механических вакуумных насосах с масляным уплотнителем).

Самые высокие показатели вязкости у синтетических вакуумных масел: они могут «работать» при любой температуре. Но они и более дорогие, если сравнивать с минеральными и полусинтетическими маслами.

Если рассматривать вакуумное масло как смазывающую жидкость, то зависимость индекса вязкости от эффективности масла и рабочей температуры следующая: чем ниже вязкость, тем тоньше масляная пленка и интенсивнее трение внутри вакуумной системы.

Индекс вязкости можно повысить искусственно, используя полимерные загустители.