Vacuümpompolie: keuze per pomptype, dampdruk en de eisen voor procesvacuüm

Wat is vacuümpompolie en waarvoor dient ze?

Vacuümpompolie is een gespecialiseerd smeermiddel voor mechanische vacuümpompen. Deze pompen creëren onderdruk door gas weg te transporteren uit een afgesloten ruimte. Vacuümpompen worden ingezet in verpakkingsmachines, droogprocessen, vacuümmetallurgie, laboratoria, halfgeleiderfabricage, farmaceutische productie, voedingsverwerking en chemische installaties.

Vacuümpompolie verschilt fundamenteel van compressorolie of motorolie. De olie werkt onder voortdurend wisselende druk: aan de zuigkant heerst diep vacuüm, aan de perszijde atmosferische druk. De olie moet in deze omstandigheden smeren, afdichten tegen interne lekstromen, gas afvoeren en chemisch stabiel blijven.

Welke functies vervult vacuümpompolie?

Vacuümpompolie vervult vier kernfuncties tegelijk. Elke functie heeft direct impact op het haalbare eindvacuüm en de levensduur van de pomp.

Smering van bewegende onderdelen

De olie smeert lagers, rotoren, schotjes (vanes), tandwielen en afdichtingen. Bij oliegeïnjecteerde rotary-vane-pompen draaien de schotjes met hoge snelheid in en uit hun sleuven, terwijl ze tegen de behuizing aandrukken. Zonder permanente smering treedt binnen minuten slijtage op.

Afdichting van interne spelingen

De olie vormt een dynamische dichting in spelingen tussen schotjes, rotor en behuizing. Zonder olie zou de interne lekkage zo groot zijn dat geen praktisch vacuüm haalbaar is. De viscositeit van de olie bepaalt mee hoe diep de pomp kan trekken: te laag betekent ontoereikende afdichting, te hoog betekent verhoogde wrijving en hogere bedrijfstemperatuur.

Koeling van compressiewarmte

Tijdens compressie van gas van vacuüm naar atmosferische druk komt warmte vrij. In oliegeïnjecteerde pompen absorbeert de olie deze warmte en voert ze af via een externe koeler of via convectie aan de pompbehuizing. Een goed oliekoelsysteem houdt de bedrijfstemperatuur tussen 60 en 80 °C, wat de olielevensduur verlengt.

Procescompatibiliteit

De olie komt direct in contact met de afgepompte dampen. Bij agressieve procesdampen (zuren, basen, oplosmiddelen) moet de olie chemisch resistent zijn. Bij voedingsproductie moet de olie voldoen aan NSF H1 voor incidenteel voedselcontact. Bij halfgeleiderfabricage worden steeds vaker droge (olievrije) pompen ingezet; waar nog oliegesmeerde pompen worden gebruikt bij corrosieve procesgassen, zijn PFPE-oliën de standaard. Bij hoogvacuümtoepassingen en reactieve gassen biedt PFPE de noodzakelijke chemische inertheid.

Wat is dampdruk en waarom is ze cruciaal?

Dampdruk is de meest onderscheidende parameter van vacuümpompolie ten opzichte van andere smeermiddelen. Een lage dampdruk is cruciaal voor het haalbare eindvacuüm en de procesveiligheid.

Wat betekent dampdruk in dit verband?

Dampdruk is de druk die de damp van de olie uitoefent boven het olieoppervlak in evenwicht. Hoe lager de dampdruk, hoe minder olie verdampt in de pompkamer. Een typische minerale rotary-vane-vacuümpompolie heeft een dampdruk van 0,001 tot 0,01 Pa (10⁻⁵ tot 10⁻⁴ mbar) bij 20 °C. Hoogwaardige synthetische oliën zakken onder 0,0001 Pa. PFPE-oliën bereiken extreem lage dampdrukken (10⁻⁸ Pa en lager), waardoor ze geschikt zijn voor de diepste vacuümniveaus.

Waarom is lage dampdruk belangrijk?

In een mechanische vacuümpomp die diep vacuüm trekt, beperkt de dampdruk van de olie het haalbare eindvacuüm. Wanneer de pompdruk de oliedampdruk benadert, verdampt olie continu mee en kan de pomp niet dieper trekken. Verder leiden hogere dampdrukken tot olieverlies (back-streaming naar het proces) en contaminatie van het procesgas. In farmaceutische en halfgeleidertoepassingen is back-streaming volledig onacceptabel.

Welke types vacuümpompolie bestaan er?

Vier hoofdtypes vacuümpompolie dekken het grootste deel van de markt. De keuze hangt af van pomptype, procesomstandigheden en gewenste levensduur.

Minerale vacuümpompolie

Minerale vacuümpompolie op basis van hoogwaardige paraffinische basisoliën is de standaard voor algemene toepassingen. Ze is geschikt voor pompen die droge lucht of stikstof verwerken bij gematigde temperaturen. Voordelen zijn lage aanschafprijs en brede compatibiliteit. Nadelen zijn beperkte chemische resistentie en kortere levensduur bij procesdampen.

Synthetische koolwaterstof (PAO)

PAO-vacuümpompolie biedt drie sterke eigenschappen ten opzichte van mineraal: lagere dampdruk, betere thermische stabiliteit en langere levensduur. Voor industriële vacuümpompen in continue bedrijfsvoering verdient de hogere aanschafprijs van PAO zich vaak terug door verversingsintervallen van 5.000 tot 10.000 uur in plaats van 1.000 tot 2.000 uur voor mineraal.

Synthetische polyalkyleenglycol (PAG)

PAG-vacuümpompolie wordt gekozen voor specifieke processen waar reactiviteit met procesdampen onaanvaardbaar is. PAG is bestand tegen waterige dampen en sommige oplosmiddelen. PAG is niet mengbaar met minerale olie of PAO.

Perfluorpolyether (PFPE)

PFPE is de meest geavanceerde en duurste klasse vacuümpompolie. Ze is volledig inert tegen agressieve dampen zoals fluor, chloor, zuurstof en zelfs corrosieve plasma-bijproducten. PFPE wordt gebruikt in halfgeleiderfabricage, batterijproductie en chemische installaties waar standaard oliën onmiddellijk degraderen. De aanschafprijs ligt tot 50 keer hoger dan minerale olie, maar in deze toepassingen is geen alternatief beschikbaar.

Twijfel over de juiste vacuümpompolie voor jouw procesdampen? Vraag een advies

‍

Welke vacuümpomptypes bestaan er en welke olie hoort erbij?

De keuze van vacuümpompolie hangt sterk samen met het pomptype. Vier hoofdtypen domineren de markt voor mechanische vacuümpompen.

Rotary vane (schottenpomp)

De oliegeïnjecteerde rotary-vane-pomp is het meest gebruikte type voor industrieel vacuüm tot 0,001 mbar (eentraps tot circa 0,1 mbar, tweetraps dieper). De pomp bestaat uit een excentrische rotor met schotjes die door centrifugaalkracht in en uit sleuven glijden. Olie smeert, dicht af en koelt. Fabrikanten zoals Busch, Edwards, Leybold en Pfeiffer leveren rotary-vane-pompen in vele uitvoeringen. Gangbare viscositeit is ISO VG 100, soms ISO VG 68. Voor zware procestoepassingen wordt synthetische olie aanbevolen.

Schroefvacuümpomp

Droge schroefvacuümpompen werken zonder olie in de compressiekamer: twee rotoren draaien zonder onderling contact dankzij precisietandwielen. De olie smeert uitsluitend de aandrijftandwielen en lagers in een afgesloten oliebak. Voordelen zijn olievrij vacuüm (geen back-streaming), betere bestendigheid tegen procesdampen en lagere onderhoudskost. Droge schroefpompen zijn populair in halfgeleider en farmaceutie.

Klauwpomp

Klauwpompen werken volgens een vergelijkbaar principe als droge schroefpompen, met twee tegengesteld draaiende klauwen. Ze zijn olievrij in de compressiekamer en geschikt voor matige vacuümniveau (tot ongeveer 50 mbar). Klauwpompen worden ingezet in verpakkingsmachines, pneumatisch transport en industriële luchtventilatie.

Vloeistofringpomp

Vloeistofringpompen gebruiken water of een andere vloeistof in plaats van olie als afdichtmedium. Ze zijn geschikt voor pompen van natte of verzadigde dampen en bereiken vacuüm tot circa 30 mbar. In de chemie en de papierindustrie zijn vloeistofringpompen wijdverspreid. Hoewel ze geen smeerolie in de compressiekamer hebben, vragen lagers en koppelingen wel om gespecialiseerde lagerolie.

Wanneer is voedselveilige vacuümpompolie verplicht?

In voedingsmiddelen-, dranken- en farmaceutische industrie wordt vaak vacuüm getrokken op verpakkingsmachines, drogers en mengvaten. Wanneer de mogelijkheid bestaat dat olie via back-streaming in contact komt met het product, is NSF H1-geregistreerde vacuümpompolie verplicht.

Een voorbeeld: bij vacuümverpakking van vleeswaren komt de procesdamp uit de productverpakking. Bij vacuümdroging van farmaceutische tabletten kunnen restanten oliedamp in het product terechtkomen. In beide gevallen moet de gebruikte vacuümpompolie NSF H1-geregistreerd zijn. Fragol biedt food-grade vacuümpompolie in zowel minerale als synthetische uitvoering.

Hoe onderhoud je vacuümpompolie voor maximale levensduur?

Vijf onderhoudsregels verlengen zowel de olielevensduur als de pomplevensduur aanzienlijk.

1. Controleer wekelijks het oliepeil via het kijkglas bij stilstand en op bedrijfstemperatuur.
2. Inspecteer de kleur en helderheid. Donkere verkleuring, melkachtig uiterlijk of slibvorming wijst op contaminatie of degradatie.
3. Voer een gasballast-cyclus uit aan het einde van een procesrun om vluchtige procesresten uit de olie te verwijderen.
4. Vervang olie en oliefilter volgens fabrikantsadvies of zodra olie-analyse degradatie aangeeft.
5. Voorkom contaminatie door agressieve procesdampen door inertgas-purging of een filter aan de inlaat te overwegen.

Wanneer is olieverversing nodig?

Vier signalen geven aan dat olieverversing aan de orde is: donkerbruine of zwarte verkleuring, sterk dalend bereikbaar eindvacuüm, brandgeur of zure geur, en verhoogd geluidsniveau van de pomp. Bij voedings- en farmaceutische toepassingen wordt vaak preventief vervangen volgens een vast schema in plaats van te wachten op signalen.