Рабочие жидкости для высоковакуумных и сверхвакуумных насосов
Характеристики высоковакуумных пароструйных насосов существенно зависят от свойств рабочей жидкости.
Основными требованиями, предъявляемыми к рабочим жидкостям для высоковакуумных насосов, являются:
1) низкая упругость пара при комнатной температуре. Повышенная упругость пара масла может вызвать ухудшение предельного вакуума в откачиваемом объеме;
2) высокая упругость пара при рабочей температуре в кипятильнике, способствующая повышению наибольшего выпускного давления насоса благодаря увеличенной плотности паровой струи;
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ВЫСОКОВАКУУМНЫХ ПАРОСТРУЙНЫХ НАСОСОВ
Наименование рабочей жидкости |
Упругость пара при 20° С, мм рт. ст. |
Температура, при кото-рои упругое гь пара равна 1 • 102 мм рт. cm.t ° С |
Кине-мати-че-ская ВЯ 1-кость при 50° С, сст |
Предельный вакуум насоса, мм рт. ст. |
Удельный вес при 20° С, г см3 |
Молекулярный вес, г моль |
Теплота парообразования, ккал, моль |
ВМ-1 (ГОСТ 7904-56) 1 ВМ-2 1(ГОСТ 7904-56) |
4-10 *- 2 109 |
140-150 |
65—69 |
2 10е* |
0,87 |
450 |
27,4 |
4-10 8—2 10 9 |
140—150 |
65-69 |
2,5 106—3,5-10 6~ |
0,87 |
450 |
27,4 |
|
ВМ-5 (ТУ М3 43-65) |
1-10 8—1 10 10 |
135-155 |
68- 74 |
1 •io-8* |
0,87 |
450 |
— |
ВМ-7 (ВТУ МЗ-17-62) |
не выше 3 • 1()8 |
140—150 |
80-95 |
1 106 |
— |
— |
— |
ВКЖ-94А (ТУ МХП Е У-62-57) |
не выше 5-108 |
120-160 |
16-33 |
2-10 G |
0,97 |
700 |
28,4 |
ВКЖ-94Б (ТУ МХП ЕУ-62-57) |
1108—110 ь |
100—165 |
16-33 |
ЗЮ”6—1-10 г |
0,97 |
700 |
— |
ПФМС-2 (ТУ ГХК Е У-246-62) |
5-109—7-107 |
95-100 |
8,0- 13,0 |
2-10б |
1,05 1,07 |
700 |
29,7 |
Продукт ОФ (ТУ 1732-48) |
1 107 |
120-122 |
— |
5-10 ~7—1 • 106 ~ |
0,98 |
390 |
— |
Продукт ОСПУ 1732-48) |
не выше 2-108 |
141—143 |
1 8,5 |
1.107—1 -106 * |
0,91 |
4.6 |
— |
3) узкий фракционный состав. Неоднородность состава жидкости может привести к проникновению в откачиваемый объем легколетучих примесей и тем самым к повышению остаточного давления в откачиваемом объеме, к изменению характеристик насоса;
4) термическая стабильность при рабочей температуре в кипятильнике насоса. При термическом разложении рабочей жидкости в кипятильнике насоса могут ухудшаться вакуумные характеристики насоса;
5) термоокислительная стабильность. Это требование особенно важно в тех случаях, когда в насос поступает воздух при атмосферном или несколько пониженном давлении;
6) подвижность при температуре стенки насоса, обеспечивающая стекание конденсата в кипятильник. При повышенной вязкости рабочей жидкости может нарушаться циркуляция рабочей жидкости в насосе;
7) малая способность к газопоглощению. Способность рабочей жидкости растворять в себе газы приводит к ухудшению предельного вакуума в откачиваемом объеме.
Рабочими жидкостями для высоковакуумных насосов являются минеральные масла, эфирные рабочие жидкости и кремнийорганические жидкости.
Минеральные масла получают путем вакуумной дистилляции нефтяных продуктов. Это неоднородные по составу жидкости, состоящие из смеси углеводородов различного химического состава и молекулярного веса со средней упругостью пара 10-8-10~9 мм рт.ст.
Масла ВМ-1 и ВМ-2 представляют собой дистилляты медицинского вазелинового масла, получаемые путем однократной высоковакуумной дистилляции сырья.
Масло ВМ-2 отличается от масла ВМ-1 недостаточно полной очисткой от термически нестойких примесей. Предельный вакуум, достигаемый при работе насоса на этом масле, несколько хуже, чем на масле ВМ-1.
Масло ВМ-5 представляет собой сверхвысоковакуумную рабочую жидкость. Получают его путем двукратной разгонки медицинского вазелинового масла, благодаря чему оно по сравнению с маслом ВМ-1 обладает более однородным фракционным составом и повышенной термической стойкостью. При работе насоса на нем в системах с металлическими уплотнителями (прокладками) после прогрева высоковакуумной части достигается предельный вакуум 10~8 мм рт. ст. (без вымораживающих ловушек); с маслами ВМ-1 и ВМ-2 в аналогичных условиях получают предельный вакуум 10-7 мм рт. ст. Время достижения предельного вакуума с маслом ВМ-5 в 1,5—2 раза меньше, чем с маслом ВМ-1.
Масло ВМ-7 изготавливается из турбинного масла 46 (ГОСТ 32—53) путем высоковакуумной дистилляции сырья. По сравнению с маслами ВМ-1, ВМ-2 и ВМ-5 оно обладает повышенной окислительной стабильностью и изготавливается из более дешевого сырья.
Эфирные рабочие жидкости — продукт ОФ и продукт ОС — являются продуктами синтеза изооктилового спирта и соответственно фталиевой и себациновой кислот. Эти вещества отличаются от других рабочих жидкостей однородным составом. Однако сравнительно низкая термическая стойкость и склонность к омылению в контакте с парами воды с последующим разрушением продуктов омыления ограничивают широкое применение в насосах этих рабочих жидкостей.
Кремнийорганические жидкости — соединения, молекулы которых состоят из чередующихся атомов кремния и кислорода с присоединенными углеводородными радикалами по свободным связям кремния.
Даже после длительной работы в насосах при периодическом попадании атмосферного воздуха кремнийорганические жидкости не образуют смолистых налетов на внутренних деталях насосов.
Масла ВКЖ-94А и ВКЖ-94Б представляют собой узкие фракции полиэтилсилоксановой жидкости, получаемые путем высоковакуумной дистилляции продукта синтеза.
Масла ВКЖ-94А и ВКЖ-94Б обладают высокой воздухостойкостью. Так, работая в насосах, установленных на автоматах откачки в условиях периодической (через каждые 2—3 мин) прокачки атмосферы через насос в течение 30—40 сек, масло ВКЖ-94 не требует замены в течение 1500—2000 ч.
Масло ПФМС-2 — узкая фракция полифенилметилсилоксановой жидкости, получаемая путем высоковакуумной дистилляции продукта синтеза. Обладает еще более высокой термоокислительной стойкостью, чем ВКЖ-94. Пропускание через слой масла атмосферного воздуха со скоростью 5 л/час в течение 10 ч при температуре масла 250° С не вызывает сколько-нибудь заметного изменения свойств масла.