Патент на изобретение №2349636

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СМЕСЬ

(57) Реферат:

Использование: в системах масляных амортизаторов. Сущность: рабочая жидкость на основе гидравлического масла дополнительно содержит конденсирующий газ типа хладон R-134A и/или хладон R-404A в количестве 25-35% от объема масла. Технический результат – улучшение вязкостно-температурных свойств, повышение срока службы амортизаторов. 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности, к составам масел и может быть использовано в качестве рабочей жидкости гидравлических систем, в частности для масляных ароматизаторов.

Известна рабочая жидкость, включающая углеводородсодержащую жидкость, в которой использована смесь циклогексанона и циклогексана соответственно от 40 до 75% и от 25 до 60% по массе, а массовое соотношение компонентов в углеводородсодержащей жидкости составляет, мас.%:

(патент RU 2137815 по кл. С10M 105/08 от 24.07.1998 г.) Однако эта жидкость характеризуется невысокой текучестью. Известна по авторскому свидетельству RU 615125 по кл. С10М 3/04 от 21.02.1977 г.гидравлическая жидкость на основе воды, глицерина и полиалкиленгликоля с добавлением триэтаноламина, ацетатов алифатических аминов C₁₇-C₂₁, безотриазола, антивспенивателя и компонентов, содержащих фосфат- и бензоатионы. Дополнительно жидкость содержит этиловый эфир n-аминофенола при соотношении компонентов: глицерин – 23-45%, полиалкиленгликоль – 17-40%, ацетат алифатических аминов С₁₇-С₂₁ – 0,05-0,2%, бензотриалозол – 0,1-0,5%, компонент, содержащий фосфатион – 0,3-1,0%, триэтаноламин – 1,0-4,4%, этиловый эфир n-аминофенола – 0,1-0,7%, антивспениватель – 0,005-0,02% и вода – до 100%. В качестве компонента, содержащего фосфатион, использованы фосфорная кислота, или фосфат щелочного металла, или диэтиламинофосфат, или их смесь, а в качестве компонента, содержащего безоатион, использованы бензойная кислота или бензоат натрия.

К недостаткам этой гидравлической жидкости следует отнести сложность состава ее компонентов и наличие вероятности «холодных» гидроударов.

Известно масло для гидравлических систем промышленного оборудования по патенту RU 2139922 кл. С10М 161/00 от 24.02.1998 г. Содержащее нефтяное масло, диалкилдитиофосфат цинка, полиметакрилат, дибутилпаракрезол и полиметилсилоксан, масло дополнительно содержит сульфонат кальция, алкилсалицилат кальция, или алкилфенолат бария, или кальция и азотсодержащий блок-полимер окисей этилена и пропилена при следующем соотношении компонентов мас.%:

Дополнительно масло содержит сульфонат кальция и алкилсалицилат кальция или алкилфенолят бария или кальция в массовом соотношении 1:1÷2.

Недостатками этого масла являются сложность состава и вероятность вспенивания, а также снижение текучести при низких температурах.

Изобретение решает задачу упрощения состава компонентов гидравлической смеси при повышении текучести ее с неизменной вязкостью при низких температурах, повышения эксплуатационных свойств.

Технический результат при использовании изобретения заключается в уменьшении количества компонентов в смеси, исключения вероятности гидроударов, повышении срока службы оборудования, в честности масляных амортизаторов.

Указанный технический результат достигается тем, что гидравлическая смесь на основе гидравлического масла дополнительно содержит конденсирующий хлорводородосодержащий газ типа хладон R-134A и/или R-404A, или пропан R-290 в количестве 25÷35% от объема масла.

Технология приготовления гидравлической смеси проста и заключается в замене гидравлического масла, например, в автомобильных масляных амортизаторах, а также в масляных с газовым подпором на смесь конденсирующегося газа типа R-134 (хладон), R-404A (хладон), R-290 (пропан), использующихся в аэрозольных баллонах и холодильных установках, и подходящего по смешиваемости масла.

Сочетание газа хладон R-134A, или хладон R-404A, или пропан R-230 с гидравлическим маслом в соотношении 25 ч-35% от объема масла позволяет получить гидравлическую смесь более высокой текучести при неизменной вязкости при низких температурах за счет снижения температуры застывания. Такая смесь снижает вероятность вспенивания, исключает вероятность «холодных» гидроударов.

В тех случаях, когда конструкция амортизатора позволяет выдерживать давление около 15 кг/см³, в газомаслянную смесь добавляют неконденсирующийся газ типа азота, гелия или аргона. Тип газа выбирают опытным путем, т.е. газ подбирают такой, который способен раствориться в жидкости в максимальном объеме. Для определения типа газомаслянной смеси можно применять герметичный вискозиметр с прозрачным корпусом.

Гидравлическую смесь можно применять на любых типах и марках амортизаторов независимо от их конструкции. Эту смесь также можно использовать при восстановительном ремонте амортизаторов, в том случае, если возможно обеспечить достаточную герметичность уплотнений и монтажных соединений.

Гидравлическая смесь успешно прошла испытания.

Водители большегрузных автомобилей добавляли в амортизаторное масло бензин либо керосин. Это предотвращало «застывание» гидравлической части подвески. Летом бензин испарялся, и амортизаторы работали в штатном режиме.

При использовании бензина в качестве разбавителя гидравлической жидкости возникло 2 нежелательных эффекта:

1. Сальниковые уплотнения сначала «разбухали», а потом по мере испарения бензина сохли, после чего начиналось утечка основного масла.

2. Отмечалась нестабильность испарения бензина из смеси.

В патенте США 3583920 08.06.1971 состав рабочей жидкости для гидравлических смесей содержащих базовое масло и алканы С1-С6 в концентрации от 0,05% до количества растворимого под давлением в 1 атмосферу. Растворить под давлением в одну атмосферу 25-35% от весового объема базового масла пропана, бутана, или хладона R-134 А или хладона R-404 А или любого другого сжимающегося (конденсирующегося) газа невозможно, в любом случае давление в объеме в котором будет находиться данная смесь будет значительно превышать одну атмосферу.

Технический результат, обеспечиваемый применением хладонов R404AR-134A либо пропана, бутана, заключается в следующем.

Текучесть гидравлической жидкости после превышения концентрации газа более 20% резко меняется. Данная смесь практически не задерживается на вертикальных поверхностях, мгновенно стекая с них. При чем данные свойства сохраняются в температурных пределах от -50°С до максимально допустимых. Кроме того, после превышения концентрации газа в базовом масле свыше 20% от объема практически прекращается помутнение минеральных масел, вызванное кристаллизацией парафина.

Способность «мгновенного стекания» с вертикальных поверхностей дает возможность применять смесь в меньшем объеме без снижения работоспособности амортизатора, в некоторых случаях позволяя уменьшить габаритные размеры изделий.

Использование смеси фреонов 134А и R-404A целесообразно в случае необходимости поддержания определенного давления внутри амортизатора из-за его конструктивных особенностей. Например, часто используется 10% R-404A+50% R-134A. При температуре -30°С R-134A сжижается и давление внутри амортизатора падает до 0 кг/см², но R-404A продолжает частично находиться в газообразном состоянии. Таким образом, изобретение не имеет практически ничего общего с патентом США, кроме уменьшения эрозионного износа в связи с присутствием в составе пропана, что является положительным, но побочным эффектом. Основной эффект – это отсутствие холодного «гидроклина» в случае резкого наезда на препятствие при Т -20°С и ниже, который может быть вызван «застыванием» гидравлического масла либо снижением текучести синтетического масла. Применение этого изобретения позволяет продлить срок службы амортизаторов более чем в 3 раза. При этом эффект более заметен при эксплуатации в тяжелых условиях.

При использовании хладонов в смеси с загущенным синтетическим маслом в количестве 25-35% от весового объема базового масла в замкнутом объеме гидравлического амортизатора вследствие изменения вязкости газомасляной смеси амортизатор изначально работает с заниженными характеристиками. Но в процессе эксплуатации хладоновое наполнение постепенно покидает внутренний объем амортизатора, вместе с этим растет вязкость масла. Благодаря этому эффекту характеристики амортизатора становятся более прогрессивными.

Как показала более чем 10-летняя, практика газовое наполнение и вследствие этого увеличение вязкости рабочей жидкости идет параллельно с эрозионным износом клапанной системы и трущихся поверхностей амортизатора, в результате оба процесса уравнивают друг друга, т.е. технические характеристики амортизатора практически не меняются. При снижении количества хладона до 20% от объема этот эффект не наблюдается. При превышении 35% хладона от объема масла после испарения газа из базового масла оставшегося объема масла не хватает для нормальной работы амортизатора. Также снижаются смазывающие свойства жидкости, содержащей более 35% хладона.

Испытания на практике

На тестируемом автомобиле были установлены специально подготовленные амортизаторы, заправленные базовым маслом в количестве 60% от объема. Амортизаторы соединялись капиллярными трубками с мерной емкостью содержащей хладон R-134A, R-404A, а также манометром с электронным табло.

Условия эксперимента: температура за бортом автомобиля -33°С, производились пробные поездки по специально подготовленной, очень неровной трассе. После каждого заезда в амортизаторы через дозирующую систему вентилей подавалась порция хладона. Между поездками делался перерыв в 30 мин для понижения температуры внутри амортизаторов. Также в каждый амортизатор была помещена термопара, показания которой выводилось в салон автомобиля. В результате испытаний было выявлено, что эффект «застывания» амортизаторов пропадал после добавки более чем 20% от весового объема масла, причем тип добавки (пропан, хладон 404 или 134) не имел значения. Кроме того, амортизаторы, заправленные газовой смесью, быстрее прогревались.

Результаты приведены в таблице. Примечание: было проведено много экспериментов, результаты которых в основном повторялись, поэтому для наглядности в таблице приведены усредненные данные, отражающие, тем не менее, суть изобретения.

Формула изобретения

Рабочая жидкость для гидравлических систем на основе гидравлического масла, преимущественно к автомобильным масляным амортизаторам, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит конденсирующий газ типа хладон R-134A и/или хладон R-404A в количестве 25-35% от объема масла.