ロータリーベーン真空ポンプにおけるオイルの役割: シール、潤滑、冷却

油封式ロータリーベーン真空ポンプが、定格到達圧力 0.5 mbar 付近まで低下せず、5 mbar で停止した場合、経験豊富な技術者がベーン、モーター、またはカップリングに触れる前にオイルをチェックします。このポンプ設計では、オイルは端に塗布された潤滑剤ではなく、ポンプ室内の作動要素であり、通常、オイル機能の故障が最初に現れるのは真空計です。

オイルが実際に何をするのかを理解すると、ポンプを購入する場合でも、ポンプを 24 時間稼働させる場合でも、オイルの選択、状態の監視、交換間隔の防御がはるかに簡単になります。

ポンプ内のオイルが実際に入る場所

ロータリーベーン真空ポンプは容積式機械です。偏心ローターが円筒形のステーター内で回転し、ローターに開けられたスロット内でスライドするベーンがローターとステーター間の空間を、入口で拡大し、排気に向かって縮小するチャンバーに分割します。頼るべきピストン リングやダイナミック シールがないため、機械は効果的に閉じられた状態を維持するわずか 100 分の 1 ミリメートルの隙間に依存しており、ポンプ チャンバーに継続的に供給されるオイルが隙間を閉じます。内部に入ると、次の 4 つの重要なギャップに移動します。

• ベーンの先端がステーターの壁に押し付けられ、
• ベーンの端がローターのスロット内でスライドし、
• ローターとステーターの間の三日月形の隙間、
• 排気バルブシートは、圧縮サイクル間で真空に対して閉じたままにする必要があります。

1. 油膜がベーンの先端をステーターの壁に密着させます。
2. オイルシールは、ローターの吸気側の最も広いクリアランスをシールします。
3. ローターがステーターに接触しそうになる狭い三日月部分にオイルが溢れます。

同じベーンの原理は正圧でも機能します。これはロータリー スライド ベーン ブロワーの中核であり、シール要求がはるかに穏やかな水処理や低圧空気圧できれいな空気を送ります。真空下では、同一の形状は許容できなくなります。油膜が埋めることができないギャップは、損失した到達圧力として直接現れます。

低圧エア用ロータリースライドベーンブロワー 同じベーン形状を正圧で動作させるこのブロワーは、60 dB 以下で最大 49 kPa で 0.59 ～ 0.66 m3/min を供給し、真空よりもシール要求が緩やかな水処理でのエアレーションに役立ちます。 製品を見る→

ロータリーベーン真空ポンプにおけるオイルの4つの役割

シーリング

シーリング 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.

潤滑

各ベーンはスロットから滑り出し、実際の滑り速度で 1 回転あたり 2 回ステーターの壁に沿って動きます。オイル層は金属間の接触を流体摩擦に置き換え、ベーンとスロットの摩耗を予測可能に保ち、ローター ベアリングとシャフト シールの役割も果たします。使用可能なオイルが少なくなったポンプは、故障するかなり前に、カタカタ音やノック音などの音で問題を知らせます。

冷却

オイルはガスの圧縮熱を吸収し、それをポンプ ハウジング、または大型モデルの外部回路または水冷回路に運び、機械内で最も高温になる箇所、つまりバルブを通って排出される圧縮ガスを冷却します。これが、オイルケース温度が健康指標として扱われる理由であり、多くのメーカーは最大ケース温度を 80 ～ 95°C の範囲に指定しています。工場の水回路がすでに設置されている場合は、循環冷却システムが油の温度を、つまり油の粘度を長い負荷サイクルを通じて安定に保ちます。

ブロワ用循環水冷却システムキット 10,000 ～ 20,000 kJ/h の熱交換と漏れ防止磁気ドライブ ポンプを備えたこのコンパクトなキットは、ブロワーとコンプレッサーの油温を安定させ、追加の供給配管を使用せずに長いデューティ サイクルを通じて粘度を安定に保ちます。 製品を見る→

腐食防止

最後に、すべての内部表面には油膜があり、地金から凝縮水や攻撃的な蒸気が付着するのを防ぎます。これは、湿式運転または停止後に最も重要です。圧力が均一になると残留水が凝縮し、保護されていないポンプは一晩でフラッシュ錆び、次の起動時にベーンが剥がれる可能性があります。

真空ポンプオイルと普通のオイルの違い

最も重要な特性は蒸気圧であり、極圧添加剤ではありません。ポンプの定格が 0.01 mbar に達する場合、オイル自体は動作温度でその蒸気圧未満に留まらなければなりません。そうでない場合、ポンプはオイル蒸気を放出し、圧力が下がることはありません。したがって、専用のロータリーベーンオイルは高度に精製された鉱物グレードであり、最も一般的には ISO VG 46 ～ VG 68 であり、蒸気圧がポンプの定格到達圧力よりも桁違いに低くなるまでさらに蒸留された高真空バージョンです。

粘度は反対方向に引っ張られます。オイルが薄すぎると、動作温度でシールが失われます。オイルが濃すぎると、冷間始動時にベーンが鈍くなり、消費電力が上昇し、排気オイルミストセパレーターに過負荷がかかります。合成グレード (エステル、または攻撃的な化学用のパーフルオロポリエーテル) は、交換間隔を延長し、酸化に耐えますが、価格は数倍になります。

ガスバラストバルブはオイルと直接連動します。湿潤運転では、バラストを開けると圧縮ステージに少量の空気が入り、水蒸気がオイルに凝縮する前に排気口から排出されます。これは、到達到達圧力が若干高くなりますが、後述する乳白色のエマルションに対する標準的な防御方法です。

ポンプオイルはどのように劣化するのか - 故障ごとにどのようなコストがかかるのか

ロータリー ベーン ポンプ内のオイルはプロセス内に存在し、入口から取り込まれるすべてのものは最終的にプロセスと接触します。オイル関連のサービスコールのほとんどは、次の 4 つの劣化パターンで発生します。

• 水蒸気は黄褐色から乳白色のエマルションを形成します。乳化したオイルはまずシール能力を失うため、機械的な症状が現れる数日前から到達圧力が徐々に上昇します。
• 溶剤と炭化水素はオイルを希釈し、シールを薄くし、チャンバーへの逆流を増加させます。
• 塵や摩耗の粒子はベーンとステータの間のラッピングペーストとして作用し、スロットの摩耗や傷を加速させます。
• 持続的な過熱による酸化とワニスによりベーンがベタつき、始動トルクが上昇します。

実際の対応は英雄的なものではなく、日常的なものです。サイトグラスでオイルレベルと色を毎週確認し、ウェットバッチの後にガスバラストを実行し、浮遊汚染物質が一緒に残るようにオイルを高温に交換し、マニュアルで指定されている間隔でオイルミストセパレーターを交換します。最初の変化は早期に (通常、新しいポンプが慣らし粒子を排出する間、最初の 100 ～ 500 運転時間以内に) 起こることを予期してください。その後、オイル グレードとプロセスの清浄度に応じて、およそ 1,000 ～ 4,000 時間の間隔で落ち着きます。ベーン キットの焼き付きやステーターの傷に比べて、オイル交換はメンテナンス スケジュールの中で最も安価な費用となります。

オイルを使用しない方がプロセスがうまくいく場合

ポンプ内でオイルがうまく機能する場合、その弱点は真空境界にあります。微量のオイルは、チャンバーへの逆流や排気中のミストとして常にガス経路に存在します。食品包装、医薬品の凍結乾燥、エレクトロニクス、実験器具では、その痕跡は汚染のリスクとなり、恒久的な運用コストとなります。

応答は 2 つあります。 1 つ目は油封ポンプを維持し、ミストセパレーター、オイルリターンシステム、吸着トラップでオイルを管理します。 2 つ目は、ポンピング チャンバーからオイルを完全に除去します。ルーツ真空ポンプは、ギアとベアリングの潤滑が真空空間の外側に隔離された状態でドライ ポンピング チャンバーを実行します。そのため、油封式バッキング ポンプよりもドライ ブースターとして広く適用されています。実際の用途でルーツ真空ポンプとロータリーベーンポンプの性能を比較する際に、このトレードオフを検討します。また、大きなドライフローの場合、オイルフリースクリューマシンが真空負荷を直接担うことができるかどうかも検討する価値があります。

ドライブースターとしてのルーツ真空ポンプ ドライ ポンプ チャンバーと独立したギア潤滑を備えた 0.6 ～ 713.8 m3/min の流量を提供するこのルーツ ポンプは、製品の清浄度またはオイルの維持コストが選択を決定する場合に、油封式バッキング ポンプよりも大流量を増加させます。 製品を見る→

ルーツ真空ポンプ ユニットとベーン タイプの機械の両方を製造するメーカーとして、この決定は技術的な好みというよりは、製品をどれだけクリーンに保つ必要があるか、そして年間のオイルの維持費という 2 つの数字によって決まると考えています。

実践的なオイルチェックリスト

ロータリーベーン真空ポンプ内のオイルは、シール要素、潤滑剤、冷却剤、腐食防止剤の役割を同時に果たしており、ポンプの最も重要な消耗品となっています。それに応じて管理します。

• ポンプのマニュアルに記載されているグレードのオイルのみを使用してください。代替は真空レベルでの偽りの経済です。
• オイルレベルと色を毎週チェックし、同時に到達圧力の傾向を記録します。
• 湿ったバッチまたは溶剤の多いバッチの後にガスバラストを実行して、凝縮水をパージします。
• オイルを温めて交換し、オイルミストセパレーターも交換してください。
• 乳白色、濃い色、または泡状のオイルは、来月のメモではなく、停止して調査するための状態として扱います。

このように対処すれば、石油システムは繰り返し起こる心配ではなく、安価な保険になります。ティッシュ生産、廃水プラント業務、またはその他の連続プロセス用の真空装置を指定していて、選択やオイル関連のメンテナンス計画についてセカンドオピニオンをご希望の場合、当社のエンジニアリングチームは、モデルの選択から設置、再訪問サービスまでお客様をサポ​​ートします。これは、ルーツおよびベーンタイプの機械の 30 年間の伝統に基づいて構築された習慣です。