Funkce oleje v rotačních lamelových vývěvách: Těsnění, mazání a chlazení

Pokud se olejově utěsněné rotační lamelové vakuové čerpadlo zastaví při 5 mbar místo toho, aby stáhlo na svůj jmenovitý konečný tlak blízko 0,5 mbar, zkušený technik zkontroluje olej, než se dotkne lopatek, motoru nebo spojky. V této konstrukci čerpadla je olej pracovním prvkem uvnitř čerpací komory spíše než mazivem natřeným na okrajích a vakuometr je obvykle prvním místem, kde se projevuje selhávání funkce oleje.

Pochopení toho, co olej skutečně dělá, umožňuje mnohem snadněji obhájit výběr oleje, sledování stavu a intervaly výměny – ať už kupujete čerpadla nebo je provozujete 24 hodin denně.

Kam se olej ve skutečnosti dostává uvnitř čerpadla

Rotační lamelové vakuové čerpadlo je objemový stroj. Excentrický rotor se otáčí uvnitř válcového statoru a lopatky klouzající ve štěrbinách proříznutých rotorem rozdělují prostor mezi rotorem a statorem na komory, které rostou na vstupu a zmenšují se směrem k výfuku. Bez pístních kroužků nebo dynamických těsnění, na které by se dalo spoléhat, je stroj závislý na vůlích pouhých setin milimetru, aby zůstal efektivně uzavřen – a olej, který je nepřetržitě přiváděn do čerpací komory, je to, co je uzavírá. Jakmile je uvnitř, migruje do čtyř kritických mezer:

• konce lopatek tlačí na stěnu statoru,
• konce lopatek klouzají v drážkách rotoru,
• vůle mezi rotorem a statorem ve tvaru půlměsíce,
• sedlo výfukového ventilu, které musí mezi kompresními cykly zůstat uzavřené proti vakuu.

1. Olejový film utěsňuje špičku lopatky proti stěně statoru.
2. Olejové těsnění nejširší vůle, na sací straně rotoru.
3. Olej zaplavuje úzký srpek, kde se rotor téměř dotýká statoru.

Stejný princip lopatek funguje také při přetlaku: je jádrem rotačního dmychadla s posuvnými lopatkami, které pohybuje čistým vzduchem při úpravě vody a nízkotlakém pneumatickém provozu, kde jsou požadavky na těsnění mnohem šetrnější. Ve vakuu se identická geometrie stává neúprosnou – jakákoli mezera, kterou olejový film nedokáže překlenout, se přímo jeví jako ztracený konečný tlak.

Rotační dmychadlo s posuvnými lopatkami pro nízkotlaký vzduch Toto dmychadlo se stejnou geometrií lopatek při přetlaku dodává 0,59-0,66 m3/min při až 49 kPa pod 60 dB a slouží k provzdušňování při úpravě vody, kde jsou požadavky na utěsnění šetrnější než ve vakuu. Zobrazit produkt →

Čtyři funkce oleje v rotační lamelové vývěvě

Utěsnění

Utěsnění is the function that makes vacuum possible. The oil film between vane tip and stator is only microns thick, yet it holds back a pressure difference of up to roughly 1,000 mbar between adjacent chambers. If the film breaks, gas slips backward from the compression side to the inlet side; the pump keeps turning while the needle refuses to fall. Oil also keeps the exhaust valve seated until chamber pressure exceeds it.

Mazání

Každá lopatka se vysune ze svého slotu a pojede podél stěny statoru dvakrát za otáčku skutečnou rychlostí posuvu. Olejová vrstva nahrazuje kontakt kov na kov kapalinovým třením, udržuje opotřebení lopatek a štěrbin předvídatelné a slouží také pro ložiska rotoru a hřídelová těsnění. Čerpadlo, kterému dochází použitelný olej, hlásí problém slyšitelně – chrastění nebo klepání – dlouho předtím, než dojde k zadření.

Chlazení

Olej pohlcuje teplo vzniklé stlačováním plynu a přenáší ho do tělesa čerpadla nebo do vnějšího nebo vodou chlazeného okruhu u větších modelů a ochlazuje nejteplejší místo ve stroji: stlačený plyn vypouštěný ventilem. To je důvod, proč je teplota olejové skříně považována za zdravotní indikátor, přičemž mnoho výrobců uvádí maximální teploty skříně v rozmezí 80–95 °C. Tam, kde jsou vodní okruhy závodu již zavedeny, cirkulační chladicí systém udržuje teplotu oleje – a tím i viskozitu oleje – stabilní během dlouhých pracovních cyklů.

Sada cirkulačního vodního chladicího systému pro dmychadla S výměnou tepla 10 000-20 000 kJ/h a nepropustným čerpadlem s magnetickým pohonem tato kompaktní sada stabilizuje teplotu oleje na dmychadlech a kompresorech a udržuje stálou viskozitu během dlouhých pracovních cyklů bez dalšího přívodního potrubí. Zobrazit produkt →

Ochrana proti korozi

A konečně, každý vnitřní povrch nese olejový film, který zadržuje kondenzát a agresivní páry od holého kovu. To je nejdůležitější po mokrém provozu nebo odstavení: zbytková voda kondenzuje, když se tlak vyrovnává, a nechráněné čerpadlo může přes noc rychle zrezivět a při příštím spuštění roztrhnout lopatky.

Co odlišuje olej do vakuové pumpy od běžného oleje

Vlastností, na které záleží nejvíce, je tlak par, nikoli přísady pro extrémní tlaky. Pokud je čerpadlo dimenzováno tak, aby dosáhlo 0,01 mbar, samotný olej musí zůstat pod tímto tlakem par při provozní teplotě, jinak čerpadlo vydává olejové páry a nikdy netáhne dolů. Vyhrazené oleje pro rotační lopatky jsou proto vysoce rafinované minerální jakosti, nejčastěji ISO VG 46 až VG 68, s jemno-vakuovými variantami, které se dále destilují, dokud jejich tlak par neklesne řádově pod jmenovitý konečný tlak čerpadla.

Viskozita táhne opačným směrem. Příliš řídký olej ztrácí těsnění při provozní teplotě; příliš hustý olej zanechává lopatky pomalé při studených startech, zvyšuje spotřebu energie a přetěžuje odlučovač olejové mlhy z výfuku. Syntetické druhy — estery nebo perfluorpolyether pro agresivní chemii — prodlužují intervaly výměny a odolávají oxidaci za několikanásobnou cenu.

Plynový balastní ventil pracuje přímo s olejem. Při provozu za vlhka se otevřením předřadníku vpustí do kompresního stupně trochu vzduchu, takže vodní pára opustí výfuk, než zkondenzuje do oleje – standardní obrana proti mléčné emulzi popsané níže, za cenu mírně vyššího dosažitelného konečného tlaku.

Jak se olej v čerpadle degraduje – a co stojí každá porucha

Olej v rotačním lamelovém čerpadle žije uvnitř procesu: vše, co nasává, skončí v kontaktu s ním. Čtyři modely degradace způsobují většinu servisních zásahů souvisejících s olejem:

• Vodní pára tvoří hnědou až mléčnou emulzi. Emulgovaný olej nejprve ztrácí těsnící schopnost, takže konečný tlak stoupá několik dní předtím, než se objeví jakýkoli mechanický příznak.
• Rozpouštědla a uhlovodíky ředí olej, ztenčují těsnění a zvyšují zpětné proudění do komory.
• Prach a částice opotřebení působí jako lapovací pasta mezi lopatkami a statorem, urychlují opotřebení drážky a rýhy.
• Oxidace a lak z trvalého přehřívání způsobují lepkavost lopatek a zvyšují rozběhový moment.

Praktická reakce je spíše rutinní než hrdinská. Týdně kontrolujte hladinu oleje a barvu přes průhledítko, po mokrých dávkách spusťte plynový balast, vyměňte olej horký, aby s ním odcházely suspendované nečistoty, a vyměňte odlučovač olejové mlhy v intervalech specifikovaných v příručce. Očekávejte první výměnu brzy – obvykle během prvních 100 až 500 provozních hodin, zatímco čerstvé čerpadlo uvolňuje vloupané částice – poté se ustálí na intervalech zhruba 1 000 až 4 000 hodin v závislosti na kvalitě oleje a čistotě procesu. Měřeno proti zadřené sadě lopatek nebo rýhovaném statoru je výměna oleje nejlevnější položkou v plánu údržby.

Když je proces lepší bez oleje

Vše, co olej dělá dobře uvnitř čerpadla, definuje jeho slabinu na hranici vakua: stopa oleje je vždy přítomna v cestě plynu, jako zpětný proud do komory nebo jako mlha ve výfuku. V balení potravin, farmaceutickém lyofilizaci, elektronice a laboratorních přístrojích představuje tato stopa riziko kontaminace a trvalé provozní náklady.

Jsou dvě odpovědi. První udržuje olejově utěsněné čerpadlo a spravuje olej pomocí odlučovačů mlhy, systémů vracení oleje a adsorpčních lapačů. Druhý zcela odstraňuje olej z čerpací komory: Rootsova vývěva provozuje suchou čerpací komoru s mazáním ozubených kol a ložisek izolovaným mimo vakuový prostor, a proto je široce používána jako suchý booster přes olejově utěsněnou vývěvu. Tento kompromis zkoumáme při porovnávání výkonu vývěvy Roots s rotační vývěvou v reálných aplikacích a pro velké suché průtoky také stojí za to přezkoumat, zda bezolejové šnekové stroje mohou vykonávat vakuovou činnost přímo.

Vakuová pumpa Roots jako posilovač suchého vzduchu Toto čerpadlo Roots, které nabízí 0,6–713,8 m3/min se suchou čerpací komorou a izolovaným mazáním ozubených kol, zvyšuje velké průtoky přes olejově utěsněné podpůrné čerpadlo, když o výběru rozhodují čistota produktu nebo náklady na údržbu oleje. Zobrazit produkt →

Jako výrobce jednotek vakuových čerpadel Roots a strojů lopatkového typu vidíme, že toto rozhodnutí není vyřešeno spíše preferenci technologie než dvěma čísly: jak čistý musí produkt zůstat a kolik stojí ročně údržba oleje.

Praktický kontrolní seznam oleje

Olej ve vývěvě s rotačními lamelami je současně těsnicím prvkem, mazivem, chladicí kapalinou a korozní bariérou, což z něj činí nejdůležitější spotřební materiál vývěvy. Ovládejte to podle toho:

• Používejte pouze druh oleje uvedený v návodu k čerpadlu; substituce je falešná ekonomika na úrovni vakua.
• Týdně kontrolujte hladinu oleje a barvu a zároveň zaznamenejte trend konečného tlaku.
• Po mokrých dávkách nebo dávkách obsahujících rozpouštědlo spusťte balastní plyn, aby se vyčistil kondenzát.
• Vyměňte olej teplý a spolu s ním vyměňte i odlučovač olejové mlhy.
• Zacházejte s mléčným, tmavým nebo pěnivým olejem jako s podmínkou, že se zastavíte a vyšetříte, nikoli jako poznámka na příští měsíc.

Při tomto způsobu zacházení se ropný systém stává spíše levným pojištěním než opakující se starostí. Pokud specifikujete vakuové zařízení pro výrobu tkání, provoz čistírny odpadních vod nebo jiný nepřetržitý proces a chtěli byste druhý názor na výběr nebo plánování údržby související s olejem, náš technický tým podporuje zákazníky od výběru modelu přes instalaci a službu zpětné návštěvy – zvyk založený na třech desetiletích tradice strojů Roots a lopatkového typu.