Как работает масляный насос
В пластинчато-роторном насосе ротор с выдвижными пластинами вращается эксцентрично внутри залитого маслом статора. Масло выполняет три работы одновременно: уплотняет зазоры между пластинами и корпусом, смазывает пары трения и отводит тепло сжатия. Именно уплотнение и даёт результат — без масляной плёнки газ перетекал бы обратно через зазоры, и глубокого вакуума не получилось бы.
Отсюда и уязвимость. Газ в насосе сжимается, а вместе с ним сжимаются и пары, попавшие в камеру. При сжатии парциальное давление пара растёт, и он конденсируется прямо в масле. Масло мутнеет, теряет вязкость, перестаёт уплотнять — предельный вакуум падает в разы. При работе с водой добавляется обводнение и коррозия внутренних поверхностей.
Против конденсации в масле придуман газобалласт — подмешивание воздуха в камеру на такте сжатия, чтобы парциальное давление пара не дошло до точки конденсации. Он снижает предельный вакуум, но сохраняет масло, и это штатный режим работы, а не аварийная мера.
Как работают безмасляные
Общий принцип один: уплотнение создаётся не жидкостью, а конструкцией. Различаются способы, и от них зависят и предельный вакуум, и стойкость к среде.
| Тип | Как уплотняется | Предел | Особенность |
|---|---|---|---|
| Мембранный | мембрана и клапаны | 0.6–250 мбар | смоченные части PTFE, стоек к парам |
| Спиральный | геометрия спиралей | по паспорту серии | тихая работа, 55 дБА |
| Винтовой | зазор винтовой пары | по паспорту серии | 10–80 м³/ч, воздушное охлаждение |
| Вихревой | высокие обороты | по паспорту серии | 1500 об/мин, присоединение KF25 |
| Водокольцевой | кольцо воды | ограничен паром воды | безразличен к парам и каплям |
Отдельно стоит водокольцевой насос: формально он не безмасляный, а «на другой жидкости». Рабочее тело у него — вода, и именно поэтому ему безразличны пары, капли и унос из конденсатора: они просто растворяются. Плата — предел разрежения, ограниченный давлением насыщенных паров воды при её температуре.
Где масло недопустимо
- Отгонка растворителей. Пары конденсируются в масле и выводят насос из режима за недели работы.
- Работа с водой. Обводнение масла плюс коррозия внутренних поверхностей.
- Чистые процессы. Масляный туман в выхлопе попадает в помещение и может дойти до продукта.
- Агрессивные газы. Кислые пары разрушают и масло, и металл; нужен коррозионностойкий тракт либо безмасляная схема.
- Помещение без вытяжки для выхлопа. Выброс масляного тумана в комнату недопустим.
Где масляный насос остаётся лучшим выбором
Там, где нужен глубокий вакуум и через насос идёт сухой газ. Сушка под вакуумом, дегазация, вакуумные установки и печи, откачка систем перед заполнением защитным газом — во всех этих задачах предельный вакуум безмасляных насосов недостаточен, а конденсата в потоке нет. Двухступенчатые серии доходят до 4·10⁻² Па, одноступенчатые дают 0.1–1 мбар при производительности до 300 м³/ч.
| Задача | Что ставить | Почему |
|---|---|---|
| Роторный испаритель | мембранный НС-МХ | нет масла, PTFE, 7–13 мбар |
| Несколько фильтровальных установок | водокольцевой НС-В | 2–5 мест, унос безразличен |
| Реактор под вакуумом | мембранный НС-МП | до 0.6 мбар без масла |
| Сушка под глубоким вакуумом | двухступенчатый НС-РД | 4·10⁻² Па |
| Откачка большого объёма | одноступенчатый НС-РО | до 300 м³/ч |
| Чистый процесс, масло недопустимо | спиральный НС-С | сухая откачка, 55 дБА |
| Агрессивные газы | коррозионностойкий НС-РДК | стойкий тракт, IP54 |
Чего стоит масло на самом деле
Разница в цене между масляным и безмасляным насосом — только первая строка расчёта. Дальше идут расходы, о которых при покупке не думают.
| Статья | Масляный | Безмасляный |
|---|---|---|
| Цена прибора | ниже | выше |
| Масло и его замена | регулярно, по помутнению | не требуется |
| Ловушка перед насосом | обязательна при парах | желательна |
| Отвод выхлопа | в вытяжку обязательно | проще |
| Простой при обводнении масла | есть | нет |
| Предельный вакуум | до 6·10⁻² Па | 0.6–250 мбар |
| Чувствительность к частицам | ниже | выше: малые зазоры |
У сухих насосов есть своя уязвимость, симметричная масляной: зазоры малы, и полимеризующиеся пары или твёрдые частицы, осевшие внутри, приводят к заклиниванию, а не просто к загрязнению. Сухой насос берут там, где масло недопустимо по сути процесса, а не «на всякий случай».
Ловушка: обязательный узел при парах
Какой бы насос ни стоял, при работе с парами перед ним ставят ловушку с холодом. Она вымораживает растворитель до входа в насос, и это решает три задачи сразу: продлевает ресурс прибора, возвращает продукт и уменьшает выброс в вытяжку. Холод даёт криостат — глубина подбирается по растворителю. Для масляного насоса ловушка обязательна, для мембранного желательна, для водокольцевого нужна не ради насоса, а чтобы не терять растворитель в воде бака.
Серии обоих классов
| Серия | Типоразмеры | Для чего | Ключевая особенность | |
|---|---|---|---|---|
| НС-МХ | 18–60 л/мин | Мембранный химстойкий | 7–13 мбар, PTFE, 50–60 дБ | Открыть |
| НС-МП | 1–16 м³/ч | Мембранный многоступенчатый | До 0.6 мбар, PTFE и ECTFE | Открыть |
| НС-В | 2–5 мест | Водокольцевой | Унос и пары безразличны | Открыть |
| НС-С | 10–20 м³/ч | Сухой спиральный | 55 дБА, KF25 | Открыть |
| НС-СВ | 10–80 м³/ч | Сухой винтовой | Воздушное охлаждение | Открыть |
| НС-РД | 4–90 м³/ч | Двухступенчатый масляный | 4·10⁻² Па, IP44 | Открыть |
| НС-РО | 20–300 м³/ч | Одноступенчатый масляный | 0.1–1 мбар, до 7.5 кВт | Открыть |
| НС-РДК | 16–90 м³/ч | Коррозионностойкий масляный | IP54, агрессивные газы | Открыть |
