Выбор масла для вакуумного насоса

Выбор масла для вакуумного насоса Виноградов М.Л. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Кузнецов В.А. ООО «ВАКТРОН» – уполномоченный сервисный представитель ULVAC Inc. (Япония) в России Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Представлен порядок выбора вакуумного масла для пластинчато-роторных, бустерных и диффузионных насосов Ulvac. Указаны модификации, допустимые аналоги и оценочная стоимость в России рекомендуемых производителем марок масел для вакуумных насосов.

Ключевые слова: вакуумное масло, Ulvoil, Moresco, Neovac, масло для вакуумного насоса

Вакуумное масло используется в качестве смазочного и уплотнительного вещества в форвакуумных, например, пластинчато-роторных, насосах и в качестве рабочей жидкости в масляных диффузионных и бустерных насосах.

Типичными маслами для применений в форвакуумных насосах являются минеральные масла на основе углеводородов. Специальные применения, такие как откачка активных газов, кислорода, паров кислот в полупроводниковой промышленности, холодильном и пищевом производствах требуют использования более дорогих синтетических масел. В диффузионных и бустерных насосах применяются устойчивые к высокой рабочей температуре синтетические масла.

1. Ключевые характеристики масел для форвакуумных насосов

Низкое давление насыщенного пара при рабочей температуре, определяющее предельное остаточное давление насоса.
Малая склонность к окислению и разложению, влияющая на устойчивость к воздействию кислорода и смесей с хлоридами и фторидами. Именно этим свойством отличается синтетическое масло, которое используется при откачке агрессивных сред, от минерального масла.
Вязкость, стабильная в широком диапазоне температуры.
Малая пенистость, токсичность и коррозионная активность, что обеспечивает отсутствие деградации масла и износа откачной камеры насоса на протяжении срока эксплуатации.
Достаточная термостойкость в диапазоне рабочих температур с запасом на возможный перегрев.
Малая склонность к растворению газов и паров. Она также влияет на предельное остаточное давление.

2. Параметры выбора вакуумного масла

При выборе вакуумного масла, например, при поиске аналога недоступного масла, следует обращать внимание на два важных параметра:

Соответствие вязкости. Допускается лишь небольшая корректировка вязкости в сторону увеличения для насосов с большим количеством часов наработки. Это улучшает равномерность покрытия рабочих поверхностей с учетом износа деталей насоса.
Соответствие типа масла: минеральное или синтетическое. В вакуумных насосах не допускается смешивать минеральное и синтетическое масло или заменять одно на другое, т.к. это может привести к выпадению осадка в насосе и другим химическим реакциям, проявляющимся в процессе эксплуатации.

3. Масла для форвакуумных насосов Ulvac

Японская компания «Ulvac Inc.» рекомендует для использования в насосах масла под марками Ulvoil и Moresco Neovac. Данные масла производятся и разливаются в тару на заводах Matsumura на территории Японии. «Ulvac Inc.» гарантирует доступность и наличие масел Moresco Neovac и Ulvoil у официального дилера «Ulvac Россия» (ООО «Вактрон»). В свою очередь, сохранение гарантийных обязательств на насосы Ulvac возможно только при использовании потребителем оригинального вакуумного масла.

3.1. Минеральное масло для насосов с быстротой откачки менее 500 л/мин

Масла Ulvoil SMR-100, Moresco Neovac MR-100 и Ulvoil R-4 рекомендуются к применению в малогабаритных форвакуумных роторных насосах с быстротой откачки менее 500 литров в минуту.

Марка	Ulvoil SMR-100	Moresco Neovac MR-100	Ulvoil R-4
Кинематическая вязкость	48 мм²/с при 40 ^oC	44,6 мм²/с при 40 ^oC	47 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	минеральное лабораторное и общепромышленное
Объем канистры	18 л. 4 л. 1 л.	200 л. 20 л. 4 л. 1 л.	200 л. 20 л. 2 л.

Данные масла подходят к насосам Ulvac и других производителей. Они подходят для общих применений и большинства отраслей использования.

В насосы Ulvac GLD и G масло заливается в следующих объемах: G-101D: 800 мл., GLD-051: 500-800 мл., GLD-137AA: 1000 мл., GLD-137CC: 1000 мл., GLD-202AA: 1100 мл., GLD-202BB: 1100 мл. Масла изготовлены с низкой вязкостью для плавного запуска при низких температурах. Масло следует менять с частотой, соответствующей области эксплуатации насоса и порядку замены, написанному в руководстве по эксплуатации.

3.2. Минеральное масло для насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин

Марка	Ulvoil MR-200 и SMR-200	Moresco Neovac MR-200	Ulvoil R-7
Кинематическая вязкость	70.4 мм²/с при 40 ^oC	71 мм²/с при 40 ^oC	69 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	Минеральное общепромышленное и лабораторное
Объем канистры	18 л. 4 л. 1 л.	200 л. 20 л. 4 л. 1 л.	200 л. 20 л. 8 л. 2,2 л.

Масла Ulvoil MR-200, Moresco Neovac MR-200 и Ulvoil R-7 имеют среднюю вязкость и предназначаются для форвакуумных насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 литров в минуту, например для Ulvac GLD-280B в объеме 700-1100 мл. Также данные масла рекомендуются для применения в узле подшипников насоса типа Рутс Ulvac MBS-052 в объеме 60 мл. и в других двухроторных бустерных насосах.

3.3. Минеральное масло для насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин

Марка	Moresco Neovac MR-250
Кинематическая вязкость	105 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	минеральное
Объем канистры	200 л. 20 л. 4 л. 1 л.

Neovac MR-250 является стандартным вакуумным маслом для крупных вакуумных насосов для универсальных целей. Масло имеет высокую вязкость и предназначается для форвакуумных насосов с быстротой откачки более 10000 литров в минуту. Его получают путем фракционной перегонки высокоочищенного минерального базового масла в молекулярном дистилляторе Moresco в Японии.

3.4. Минеральное масло с повышенной устойчивостью к окислению для работы при повышенных температурах и нагрузках

Масла Moresco Neovac MR-200A и MR-250A отличаются устойчивостью к окислению и разложению, высокой термостойкостью.

Марка	Moresco Neovac MR-200A	Moresco Neovac MR-250A
Кинематическая вязкость	105 мм²/с при 40 ^oC	105 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	минеральное MR-200 с добавкой антиоксиданта	минеральное MR-250 с добавкой антиоксиданта
Объем канистры	20 л. 4 л.	20 л. 4 л.

Данные марки масел обладают сопротивляемостью высокотемпературной деградации. Они обеспечивают расширенный срок службы смазочного материала при тяжелых условиях работы, таких как высокая нагрузка системы и повышенные рабочие температуры (от 100 до 130 °С). Их рекомендовано использовать, когда насос установлен в корпусе прибора, и его охлаждение ограничено.

3.5. Синтетическое масло для насосов с быстротой откачки менее 500 л/мин с антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам

Марка	Ulvoil R-2	Moresco Neovac SA-L
Кинематическая вязкость	26 мм²/с при 40 ^oC	32 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	Синтетическое с антиоксидантом, устойчивое к активным газам
Объем канистры	20 л. 4 л. 1 л.	20 л. 4 л. 1 л.

Moresco Neovac SA-L и Ulvoil R-2 – это синтетические масла для малогабаритных форвакуумных пластинчато-роторных насосов с быстротой откачки менее 500 литров в минуту.

Данные масла имеют малую вязкость, что облегчает холодный пуск насосов. Они отличаются от минеральных масел большей стабильностью химического состава при эксплуатации, наличием антиокислительных добавок и устойчивостью к активным газам. Синтетическое масло имеет более длительный срок службы по сравнению с минеральным маслом и не образует смолистый осадок на деталях насоса, так называемые лаковые отложения, по причине высокой термической стабильности.

Масло этих марок рекомендовано производителем к применению в насосах Ulvac GHD и GLD в следующих объемах: GHD-031: 370 мл., GHD-100: 1000 мл., GLD-040: 550-800 мл.

3.6. Синтетическое масло с повышенной химической стойкостью для насосов от 500 до 10000 л/мин

Масло Ulvoil SO-M и Moresco Neovac SO-M – это рабочая жидкость с антикоррозионными свойствами без содержания фтора. Оно предназначено для пластинчато-роторных насосов малой и средней быстроты откачки, в том числе для холодильной промышленности.

Марка	Ulvoil SO-M	Moresco Neovac SO-M	Ulvoil Super R-7000 и R-7500
Кинематическая вязкость	63,7 мм²/с при 40 ^oC	64 мм²/с при 40 ^oC	68 и 82 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	Синтетическое с антиоксидантом, устойчивое к активным газам		Синтетическое для полупроводниковой промышленности
Объем канистры	18 л. 4 л. 1 л.	20 л. 4 л. 1 л.	4 л.

Масло SO-M рекомендовано Ulvac к применению в насосах GCD в следующих объемах: GCD-051: 500-800 мл., GCD-136: 1000 мл., GCD-201: 1100 мл.

Для насосов с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин существует модификация масла Moresco Neovac SA-M, отличающаяся от SO-M повышенной химической инертностью.

3.7. Синтетическое масло для насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин с антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам

Марка	Moresco Neovac SA-H	Ulvoil Super R-8000
Кинематическая вязкость	95 мм²/с при 40 ^oC	101 мм²/с при 40 ^oC
Тип масла	Синтетическое с антиоксидантом, устойчивое к активным газам	Синтетическое для полупроводниковой промышленности
Объем канистры	20 л. 4 л. 1 л.	4 л.

Масло Neovac SA-H – это синтетическое масло для крупных форвакуумных роторных насосов с быстротой откачки от 10000 литров в минуту. Масло имеет высокую вязкость. Neovac SA-H обеспечивает низкое давление насыщенного пара и имеет длительный срок службы благодаря своей термической и окислительной стабильности.

Данное масло применяется в насосах с масляным уплотнением для откачки активных газов, паров кислот на процессах травления, в процессах химического осаждения из паровой фазы LPCVD и на высоких температурах и нагрузках.

4. Масла для струйных насосов

Масла для струйных насосов должны быть подобраны особенно тщательно. В данной сфере почти исключительно используются силиконовые масла. Основными требованиями к ним являются низкое давление пара, высокая термическая стабильность, высокая устойчивость к атмосферному кислороду при нагревании, высокая молекулярная масса, отсутствие горючести и токсичности.

4.1. Масла для бустерных эжекторных насосов

Бустерные масляные насосы применяются на вакуумных печах и установках, требующих откачки больших потоков и максимальной производительности в диапазоне давлений рабочего вакуума до 0,1 Па. Данные насосы широко применяются в металлургии, а также в химическом производстве и на установках напыления на рулонные материалы.

Для откачки больших потоков газов эжекторными бустерными насосами рекомендуются масла Ulvoil B-6 и Moresco Neovac DB-12. Особенности таких масел: высокая химическая стойкость, отсутствие реакции с катализаторами (железом и медью) при высокой температуре и долгий срок службы благодаря своей термической и окислительной стабильности. Масла используются для работы насосов Ulvac PBL.

Марка	Ulvoil B-6	Moresco Neovac DB-12
Кинематическая вязкость	22 мм²/с при 40 ^oC	22 мм²/с при 40 ^oC
Давление паров	1,2^.10^-5Па при 25 °С	менее 6,7^.10^-4Па при 20 °С
Тип масла	Синтетическое углеводородное
Объем канистры	18 л.	20 л.

4.2. Масла для диффузионных насосов общего применения

Диффузионные насосы отличаются от бустерных эжекторных насосов возможностью откачки до более низкого предельного остаточного давления. Поэтому требования к давлению паров масла для диффузионных насосов выше.

В диффузионном насосе струя пара рабочей жидкости захватывает молекулы откачиваемых газов благодаря перемешиванию и взаимной диффузии. Парогазовая смесь при выходе из эжектора попадает на стенки корпуса насоса с водяной рубашкой охлаждения, где пары масла конденсируются и стекают обратно вниз в масляный бак, а откачиваемые газы поступают на выхлоп вспомогательного бустерного насоса, который соединен с форвакуумными откачными агрегатами. Сконденсированное масло распределяется по фракционной решетке на дне масляного бака в зависимости от давления паров. Этим достигается высокая эффективность цикличного нагрева рабочей жидкости для постоянного потока парообразной струи по ступеням насоса.

Марка	Ulvoil D-11	Moresco Neovac SX
Кинематическая вязкость	32 мм²/с при 40 ^oC	22 мм²/с при 40 ^oC
Давление паров	7,3^.10^-5Па при 25 °С	менее 1,3^.10^-6Па при 20 °С
Тип масла	Синтетическое углеводородное
Объем канистры	18 л. 1 л.	20 л. 4 л. 1 л.

Масла Ulvoil D-11 и Moresco Neovac SX используются для работы насосов Ulvac PFL, F и ULK.

4.3. Масла с повышенной температурной стойкостью для диффузионных насосов

Марка	Ulvoil D-31	Moresco Neovac SY
Кинематическая вязкость	170 мм²/с при 40 ^oC	22 мм²/с при 40 ^oC
Давление паров	2,1^.10^-8Па при 25 °С	менее 7^.10^-6Па при 20 °С
Тип масла	Синтетическое силиконовое
Объем канистры	0,5 л.	20 л. 4 л. 1 л.

Ulvoil D-31 и Moresco Neovac SY – это синтетическое силиконовое масло, устойчивое к окислению при высоких температурах и к небольшим загрязнениям откачиваемой среды. Рабочая температура для данных марок составляет 180-235 °С. Они используются для работы насосов Ulvac U и ULK.

5. Регламент замены масла в вакуумном насосе

Вакуумное масло деградирует в процессе эксплуатации насоса, поэтому требуется проводить контроль состояния масла. Это можно делать визуально, ориентируясь на цвет рабочей жидкости. В лабораторных условиях дополнительно проводятся периодические измерения кинематической вязкости рабочей жидкости.

Для удобства визуального контроля пользуются сравнительной цветовой таблицей, определяющей рекомендации по обслуживанию насоса в зависимости от оттенка рабочей жидкости.

Рис. 1 – Цветовая шкала ASTM D1500 для определения состояния масел

Цвет минерального масла	Цвет синтетического масла	Состояние вакуумного насоса
0,5 – 1,5	0,5 – 2,5	Хорошее состояние масла и вакуумного насоса
2,0 – 3,5	3,0 – 5,0	Необходима смена вакуумного масла
4,0 – 4,5	5,5 – 6,5	Необходима промывка насоса вакуумным маслом и смена масла
5,0 – 8,0	6,5 – 8,0	Требуется немедленное техническое обслуживание или ремонт насоса

При длительной эксплуатации насоса в условиях с высоким содержанием влаги и загрязнений смазка насоса ухудшается, и возникают предпосылки для повышенного износа вращающихся частей. Это может привести к выходу насоса из строя по причине механического повреждения.

Регулярность замены масла зависит от условий эксплуатации и особенностей технологического процесса. Помимо рекомендаций, указанных в инструкции по эксплуатации насоса, следует определить интервал замены масла практическим методом. Для этого следует по прошествии десяти дней с момента запуска насоса в эксплуатацию проверить уровень масла, зафиксировав его расход. Затем слить масло и определить степень деградации за отчетное время, используя цветовую таблицу. Такая проверка состояния масла, наличия технологических загрязнений и посторонних включений позволит сделать прогноз периодичности замены масла в конкретных условиях эксплуатации.

Заключение

Масла для вакуумных насосов Ulvoil и Moresco Neovac, производимые в Японии, подходят для применения в насосах Ulvac и других брендов. Линейки масел Ulvoil и Moresco идентичны, при этом стоимость в России масла Moresco ниже.

Для общепромышленного и лабораторного применения в насосах с быстротой откачки менее 500 л/мин следует использовать минеральные масла Ulvoil SMR-100, Moresco Neovac MR-100 и Ulvoil R-4. Стоимость в России – от 11 евро за литр.
В насосах с быстротой откачки от 500 до 10000 л/мин – Ulvoil MR-200, Moresco Neovac MR-200 и Ulvoil R-7. Они также подходят для применения в узле подшипников двухроторных насосов Рутса. Стоимость – от 11 евро за литр.
Neovac MR-250 является стандартным вакуумным маслом для крупных вакуумных насосов с быстротой откачки более 10000 л/мин. Цена также составляет от 11 евро за литр.
При необходимости в экономичном масле с повышенной устойчивостью к окислению для работы при повышенных температурах (от 100 до 130 °С) и нагрузках рекомендуется использовать минеральное Moresco Neovac MR-200A или MR-250A. Стоимость – от 13 евро за литр.
Синтетические масла c антиокислительными добавками и устойчивостью к активным газам для малогабаритных современных насосов GHD и GLD – это Neovac SA-L и Ulvoil R-2. Стоимость – от 65 евро за литр.
Синтетические масла с антикоррозионными свойствами без содержания фтора для насосов от 500 до 10000 л/мин – марки Ulvoil SO-M, Ulvoil Super R-7000, Super R-7500 и Moresco Neovac SO-M. Стоимость составляет от 45 евро за литр.
При откачке активных газов, паров кислот при травлении или химическом осаждении с помощью насосов с быстротой более 10000 л/мин следует применять масло Ulvoil Super R-8000 или Neovac SA-H. Цена – от 48 евро за литр.
Стандартными маслами для диффузионных насосов Ulvac являются Ulvoil D-11 и Moresco Neovac SX. Цена от 56 евро за литр.
Для достижения сверхвысокого вакуума при большой быстроте откачки применяются масла для диффузионных насосов с повышенной температурной стойкостью Ulvoil D-31 и Moresco Neovac SY. Стоимость от 125 евро за литр.
Для бустерных эжекторных насосов Ulvac рекомендуется масло Ulvoil B-6 и Moresco Neovac DB-12.

Литература

Jousten K. (ed.). Handbook of vacuum technology. – John Wiley & Sons, 2016.
Основы вакуумной техники, технологии: учеб. пособие/ А.Н. Ярмонов. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн.ун-та, 2010. – 174 с
Vinogradov M. L. et al. Gas Permeation through Vacuum Materials: Mass‐spectrometry Measurement System //Vakuum in Forschung und Praxis. – 2015. – Т. 27. – №. 3. – С. 26-29.
Аммосова Л.М., Цейтлин А.Б., Ширяев А.Т. Рабочие жидкости для вакуумных насосов. М.: ЦИНТИнефтехиммаш, 1989. - 28 с.: ил.