В вакуумной технике применяют специальные масла с низкой упругостью пара. Вакуумное масло должно иметь высокую термическую стойкость и быть химически инертным по отношению к кислороду и другим откачиваемым газам. Масла применяют в качестве рабочей жидкости для пароструйных насосов, в качестве уплотнителей для механических насосов, для смазки трущихся частей аппаратов, для заполнения жидкостных вакуумных манометров и затворов. Вакуумное масло получается в результате вакуумной дистилляции смесей высококипящих природных и синтетических жидкостей.

Рабочие жидкости для механических насосов с масляным уплотнением.

Требования, предъявляемые к маслу для механических насосов, следующие: достаточная подвижность при температуре окружающей среды- и при рабочей температуре и при этом пологая зависимость вязкости от температуры; относительно низкая упругость пара и отсутствие летучих компонентов с давлением пара, превышающим заданное предельное давление;  отсутствие способности поглощать откачиваемые газы, пары воды и создавать эмульсии с водой; отсутствие взаимодействия с откачиваемыми газами и конструкционными материалами насоса; хорошая смазывающая способность.

Характеристики отечественных масел ВМ-4 и ВМ-6 для механических насосов приведены в табл. 88. Масло ВМ-4 получают из машинного масла СУ; это остаток после удаления из сырья 13—15% головной фракции. Масло ВМ-4 имеет сравнительно широкий фракционный состав. Масло ВМ-4 не отличается высокой окислительной стабильностью и влагостойкостью. Нефтяное дистиллятное масло ВМ-6 представляет собой узкую фракцию, получаемую перегонкой сырья в высоковакуумной дистилляционной установке. Наиболее пригодным сырьем для получения масла ВМ-6 является машинное масло С. По сравнению с маслом ВМ-4 масло ВМ-6 имеет более узкий фракционный состав, повышенную в 3—4 раза окислительную стабильность и влагостойкость, а также меньшую зависимость вязкости от температуры. При использовании масла ВМ-6 вместо ВМ-4 пусковая мощность электродвигателя насоса уменьшается примерно на 30%, а мощность, потребляемая двигателем при остаточном давлении, снижается на 10%.

Рабочие жидкости для бустерных насосов. Требования к маслам для бустерных насосов следующие:

высокая упругость пара при рабочей температуре в кипятильнике и сравнительно низкая упругость пара при комнатной температуре;

возможно более узкий фракционный состав;

высокая термическая и термоокислительная стабильность; термическое и термоокислительное разложение масла приводит к изменению его фракционного состава и, следовательно, к изменению характеристик насоса.

Характеристики отечественных масел Г, ВМ-3 и ПФМС-1, применяемых в бустерных насосах, приведены в табл. 89. Масло Г представляет собой продукт дистилляции медицинского вазелинового масла.

Оно не содержит природных стабилизирующих агентов, поэтому имеет низкую термоокислительную стабильность. При окислении масло темнеет, увеличивает свою вязкость, на внутренних деталях насоса дает смолистые, трудно удаляемые осадки. В связи с этим срок службы масла в насосах большой производительности невелик. Масло ВМ-3 получается из нефтяных масел путем выделения узкой фракции при перегонке сырья в высоковакуумных дистилляционных установках. По сравнению с маслом Г имеет повышенную термоокислительную стабильность, более узкий фракционный состав и лучшие эксплуатационные характеристики. При работе насоса с маслом ВМ-3 обеспечиваются требуемые характеристики при уменьшенной на 15% мощности электронагревателя. Температура масла ВМ-3 в кипятильнике насоса ниже, чем температура масла Г, на 30° С, что обусловливает более длительный срок службы масла. Масло ВМ-3 имеет повышенную упругость пара по сравнению с маслом Г и не рекомендуется для насосов, работающих в режиме сильного перегрева кипятильника (например , для насоса БН-3). Масло ПФМС-1 представляет собой узкую фракцию кремний-органического соединения — полифенилметилсилоксана, получаемого синтетическим путем. Имеет весьма высокую термоокислительную стойкость.

Рабочие жидкости для высоковакуумных насосов. Эти масла должны иметь высокую упругость пара при рабочей температуре в кипятильнике, создающей необходимую плотность паровой струи и повышающей наибольшее выпускное давление, и низкую упругость пара при комнатной температуре, способствующую понижению предельного давления насоса.

Характеристики рабочих жидкостей для высоковакуумных пароструйных насосов приведены в табл. 90. Эти жидкости должны также иметь узкий фракционный состав, термическую и термоокислительную стабильность, подвижность при температуре стенки насоса (для циркуляции), малую способность к газопоглощению.

Минеральные масла BM-1, ВМ-2, ВМ-5 и ВМ-7 получают вакуумной дистилляцией нефтяных продуктов. Средняя упругость пара этих масел 10^-8 — 10^-9 мм рт. ст. Масла BM-I и ВМ-2 — дистилляты медицинского вазелинового масла, получаемые путем однократной высоковакуумной дистилляции сырья. Масло ВМ-2 отличается от масла BM-I недостаточно полной очисткой от термически нестойких примесей. Предельное давление с маслом ВМ-2 несколько ниже, чем с маслом ВМ-1. Масло ВМ-5 предназначено для работы в сверхвысоком вакууме. Его получают двухкратной разгонкой медицинского вазелинового масла, благодаря чему оно по сравнению с маслом BM-I имеет более однородный фракционный состав и повышенную термическую стойкость. При работе с маслом ВМ-5 достигается предельное давление 10^-8 мм рт. ст. (с металлическими прокладками и после прогрева высоковакуумной части). Имеется в виду давление, измеренное без вымораживающей ловушки. В то же время с маслами BM-I и ВМ-2 в аналогичных условиях предельное давление составляет 10^-7 мм рт. ст. Время достижения предельного давления с маслом ВМ-5 также сокращается в 1,5—2 раза. Масло ВМ-7 изготовляют из турбинного масла 46 путем высоковакуумной дистилляции сырья. По сравнению с маслами ВМ-1, ВМ-2 и ВМ-5 оно имеет повышенную окислительную стабильность; получают его из более дешевого сырья.

Эфирные рабочие жидкости — продукт ОФ и продукт ОС — являются продуктами синтеза изооктилового спирта и соответственно фталиевой и себациновой кислот. Они отличаются от других рабочих жидкостей однородным составом. Однако сравнительно низкая термическая стойкость и склонность к омылению в контакте с водяным паром с последующим разрушением продуктов омыления ограничивают широкое применение 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. В отечественных насосах применяют кремний-органические полисилоксановые масла ВКЖ-94А, ВКЖ-94Б, ПФМС-2.

Масла ВКЖ-94А и ВКЖ-94Б представляют собой узкие фракции полиэтилсилоксановой жидкости, получаемые высоковакуумной дистилляцией продукта синтеза. Они имеют высокую термоокислительную стойкость.

Например, при работе в насосах в условиях периодической прокачки атмосферы через насос в течение 30—40 с через каждые 2—3 мин масло ВКЖ-94 не требует замены в течение 1500—2000 ч, в то время как в тех же условиях масла BM-I и ВМ-2 требуют замены через 8-—10 ч.

Масло ПФМС-2 — узкая фракция полифенилметилсилоксановой жидкости, получаемая в результате .высоковакуумной Дистилляции продукта синтеза. Имеет еще большую термоокислительную стойкость, чем масло ВКЖ-94. Пропускание через слой масла атмосферного воздуха со скоростью 5 л/ч в течение 10 ч при температуре масла 250° С не изменяет сколько-нибудь заметно свойств масла.

Рабочие жидкости для сверхвысоковакуумных насосов. Паромасляные диффузионные насосы успешно применяют для создания сверхвысокого вакуума в том случае, если в них используют рабочие жидкости с высокой термической стойкостью и низкой упругостью пара.

В отечественной практике для этих целей применяют масло ВМ-5, а также полифениловый эфир 5Ф4Э (ПФЭ) и кремнийорганическую жидкость ФМ-1. Спектр остаточных газов в случае применения масла ВМ-5 содержит меньше углеводородов, чем в случае применения масла BM-1.

Полифениловый эфир 5Ф4Э имеет упругость пара 10^-10—10^-12 мм рт. ст., вязкость при 50° С — 128—135 ест, температуру застывания 4—5° С. Спектр остаточных газов, измеренный омегатроном: парциальное давление водорода 1,6*10^-9 мм рт. ст., метана 5,7*10^-10 мм рт. ст., водяного пара 5*10^-10 мм рт. ст., окиси углерода 1,5- 10^-10 мм рт. ст.

 Сумма углеводородов имеет давление меньше 5•1O-10 мм рт. ст. при общем давлении в системе 2,8•1O^-9 мм рт. ст. При работе с жидкостью 5Ф4Э предельное давление не изменяется при повышении давления форвакуума от 10^-6 до 10^-2 мм рт. ст., причем кратковременное попадание воздуха в работающий насос не ухудшает характеристики рабочей жидкости.

Жидкости ВМ-5 и 5Ф4Э не уступают зарубежным, аналогичным по составу.

Зарубежные фирмы применяют для сверхвысоковакуумных диффузионных насосов жидкости на основе полифениловых эфиров: конвалекс-10, ОС-124, сантовак-5, сантовак-6. Характеристики отечественной жидкости 5Ф4Э близки к характеристикам конвалекса-10.

Применяют также кремнийорганические (силиконовые) жидкости ДС-705, ДС-704, М-705, О-бб. Отечественная жидкость ФМ-1 является аналогом жидкости ДС-705. Жидкость ДС-704 (тетрафенилтетраметилтрисило-ксан) имеет упругость пара 8-10~9 мм рт. ст. при 20° С. Давление порядка 10^-8 мм рт. ст. получают при использовании этой жидкости без применения глубокого охлаждения.

Жидкость ДС-705 (жидкости ДС-705 и ДС-704 выпускает фирма Дау Корнинг, США) — пентафенилтриметилсилоксан имеет упругость пара 2- 10^-10 мм рт. ст. при 20° С и дает возможность получать давление порядка 10^-9 мм рт. ст. без применения глубокого охлаждения. Применяют также жидкости на основе нефтяных продуктов: диффеленультра, апьезон С и др.

Например, масло фирмы Херауэс (ФРГ) № 66310 дает возможность получать давление 2*10^-9 мм рт. ст. при температуре ловушки 15° С, а при температурах ловушки —35 и —196° С достигается давление соответственно 6*10*10 и 2*10^-10 мм рт. ст.