Патент на изобретение №2399651
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ
(57) Реферат:
Использование: в системах автоматического управления гидроприводами различных конструкций. Сущность: жидкость содержит в мас.%: 27-60 полиметилсилоксановой жидкости с вязкостью от 5 до 200 мм2/c при температуре 20°С и 40-73 фракции нефти с вязкостью 3-15 мм2/с при температуре 20°С Троицко-Анастасиевского месторождения с температурой кипения от 165 до 370°С или низкозастывающей минеральной основы, вырабатываемой посредством гидрокаталитического процесса. Технический результат – повышение надежности и быстродействия автоматических систем, обеспечение высоких эксплуатационных характеристик в любой климатической зоне (от минус 70 до плюс 70°С) и при повышенных температурах эксплуатации (до 130°С). 2 табл.
Изобретение относится к рабочим жидкостям для гидросистем, в т.ч. запорной арматуры магистральных газопроводов и нефтепроводов. К рабочим жидкостям указанного назначения предъявляются требования, обусловленные сложными условиями их эксплуатации, а именно: жидкости должны сохранять работоспособность в диапазоне температур от минус 70 до плюс 70°С, стабильность в течение всего срока хранения и эксплуатации, должны быть инертны к материалам гидросистем, обладать хорошими смазывающими свойствами и не проявлять токсического воздействия. Широкое распространение в промышленности получили гидравлические жидкости на основе товарных фракций нефти и минеральных масел из-за их доступности и целого комплекса положительных свойств – хорошей смазывающей способности, совместимости с различными присадками и т.д. К недостаткам этой группы продуктов можно отнести их склонность к окислению, высокую зависимость вязкости от температуры, растворяющую способность по отношению к неметаллическим материалам гидросистем (прокладкам и уплотнениям), летучесть. Известна гидравлическая жидкость для гидросистем кранов магистральных газопроводов (Авторское свидетельство СССР Из числа синтетических жидкостей широкое распространение получили полидиметилсилоксановые жидкости линейной структуры, обладающие малой зависимостью вязкости от температуры и низкими температурами застывания. Недостатком полидиметилсилоксановых жидкостей является их неудовлетворительная смазывающая способность по отношению к парам сталь – сталь. В большинстве случаев значительно уступает смазывающей способности нефтяных масел. Введение же поверхностно-активных веществ для улучшения смазывающих свойств существенно затруднено из-за плохой их совместимости с полидиметилсилоксанами. Устранение вышеперечисленных недостатков при сохранении высоких эксплуатационных свойств гидравлических жидкостей может быть достигнуто компаундированием нефтяных фракций с полидиметилсилоксанами. Большинство из известных нефтяных фракций несовместимо с полидиметилсилоксановыми жидкостями. Единственной нефтяной фракцией, хорошо совместимой с полидиметилсилоксанами, являлась керосиногазойлевая фракция, производимая при переработке нефти Ярегского месторождения Республики Коми. Известна рабочая жидкость (Патент РФ
Жидкость обладает хорошими техническими характеристиками. Однако практическая эксплуатация рабочей жидкости выявила ряд ее недостатков: – появление кристаллической фазы при длительном воздействии низких температур (при минус 50°С в течение 20 часов); – проявление кислотности продукта в процессе эксплуатации; – ограниченный диапазон вязкости жидкости вследствие пониженной вязкости компонентов, что ограничивает ее применение. В результате воздействия этих факторов в процессе длительной эксплуатации (через 3-6 месяцев) наблюдается забивка гидропривода запорной арматуры, снижение надежности и быстродействия системы автоматического управления гидроприводом. Известна жидкость ПМС-20к (Патент РФ
Однако указанная жидкость обладает невысокими смазывающими свойствами, что приводило к заклиниванию трущихся пар «сталь по стали», а также возможностью получения ограниченного ассортимента по показателю «вязкость» рабочих жидкостей. Кроме того, по данному составу не представляется возможным получить жидкости с вязкостью, аналогичной широко применяемым маслам, что существенно ограничивает возможности жидкостей в основной массе гидросистем. Наиболее близкой является рабочая жидкость для гидравлических систем газопроводов, включающая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку, представляющую собой высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С (Патент РФ Техническим результатом изобретения является повышение надежности и быстродействия систем автоматического управления гидроприводами различных конструкций и назначения благодаря высоким реологическим и смазывающим свойствам (до 0,38 по предлагаемому изобретению и до 0,42 по прототипу), обеспечение высоких эксплуатационных характеристик рабочих жидкостей для гидравлических систем в любой климатической зоне России (от минус 70 до плюс 70°С) и при повышенных температурах эксплуатации (до 130°С), стабильная эксплуатация систем управления без заклинивания рабочих механизмов управления, забивок, коррозии и слома, а также возможность получения рабочих жидкостей с широким диапазоном вязкости для гидросистем различных типов. Указанный результат достигается тем, что в качестве рабочей жидкости используются композиции на основе полиметилсилоксановых жидкостей с широким диапазоном вязкостей (от 5 до 200 мм2/с) с фракциями нефти 3-15 мм2/с при температуре 20°С Троицко-Анастасиевского месторождения с температурой кипения от 165 до 370°С или с низкозастывающей минеральной основой (например, масло ВГ), вырабатываемой посредством гидрокаталитического процесса при следующих соотношениях компонентов (мас.%):
Отличительной особенностью изобретения является: – использование полиметилсилоксановых жидкостей с широким диапазоном вязкости (от 5 до 200 мм2/с); – использование нескольких фракций тяжелой нефти (с температурой кипения от 165 до 370°С); – использование в качестве компонента низкозастывающей минеральной основы, вырабатываемой посредством гидрокаталитического процесса; – более широкий диапазон соотношений компонентов. Использование различных марок полиметилсилоксановых жидкостей, как и различных нефтяных фракций, позволяет варьировать вязкостные свойства композиций в широких пределах (от 6,96 сст до 24,0 сст при 20°С), причем композиции не расслаиваются при температурах до -60°С ÷ -70°С. Авторам не известно аналогичное или близкое техническое решение, обеспечивающее возможность получения жидкостей для гидросистем на основе полидиметилсилоксановых жидкостей и фракций нефти, а также обеспечивающее надежность и длительный ресурс работы гидросистем, в частности запорной арматуры газовых магистралей. Анализ предложенного решения и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию «новизна». Характеристика компонентов рабочей жидкости: 1. Полиметилсилоксановые жидкости:
Жидкости инертны по отношению к конструкционным материалам гидравлической системы запорной арматуры. 2. Нефтяные фракции: Фракции нефти Троицко-Анастасиевского месторождения, выкипающие в интервале температур 165-370°С, или низкозастывающая минеральная основа, вырабатываемая посредством гидрокаталитического процесса.
Пример 1. Получение гидравлической жидкости. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром загружают взвешенное количество (40,0 г) полиметилсилоксановой жидкости ПМС-20, включают обогрев и мешалку. Из капельной воронки подают определенное количество (57,5 г) фракции тяжелой нефти с температурами перегонки от 180 до 340°С. Смесь прогревают при температуре 50°С в течение 1 часа при перемешивании. После охлаждения смесь фильтруют. Примеры 2-13 проводят аналогично примеру 1 с использованием полиметилсилоксановых жидкостей различных вязкостей, различных фракций нефти Троицко-Анастасиевского месторождения или низкозастывающей минеральной основой (масла ВГ), вырабатываемой посредством гидрокаталитического процесса, а также при различных соотношениях компонентов (см. табл.1). Полученный готовый продукт представляет собой прозрачную жидкость желтого цвета. Анализ жидкостей проводили по следующим показателям: 1. Кинематическая вязкость при 20°С, минус 50°С по ГОСТ 33-86. 2. Температура застывания по ГОСТ 20841.3-75 3. Температура начала кристаллизации по ГОСТ 18995.5-73. 4. Диаметр пятна износа на 4-шариковой машине трения. 5. Кислотное число по ГОСТ 5985-79. 6. Плотность при 20°С. 7. Содержание воды
Эксплуатационные и физико-химические свойства гидрожидкости приведены в таблице 2.
Из анализа примеров в таблицах 1 и 2, можно сделать вывод, что все полученные композиции удовлетворяют требованиям, предъявляемым к рабочим жидкостям для гидросистем. Значение вязкости при +20°С – 5,7 – 24 мм2/сек. При минус 50°С – 76,9-1250 мм2/сек. Температура застывания – ниже минус 60-70°С. Температура начала кристаллизации – не кристаллизуется. Диаметр пятна износа – 0,38-0,42 мм, т.е. жидкости обладают более высокими смазывающими свойствами по сравнению с прототипом. Кроме того, вязкость гидравлических жидкостей может варьироваться от 6,96 до 24,0 мм2/сек, что позволяет получать жидкости для различных гидросистем, в том числе и для гидросистем, где применяются только маловязкие масла типа АМГ-10. Все физико-химические характеристики гидрожидкостей остались без изменений при повторном анализе, проведенном через 6 месяцев. В процессе эксплуатации не происходит изменений физико-химических свойств заявляемого объекта гидрожидкости, что является гарантией надежности работы системы гидропривода и позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию «промышленная применимость». Анализ полученных результатов показывает, что предложенная жидкость обладает новой совокупностью свойств, и полученный результат не является следствием суммирования известных свойств компонентов предложенного состава. Описанный эффект отражает качественный и количественный скачок в изменении свойств, не прогнозируемый на основе имеющихся представлений, и поэтому являющийся неожиданным. Авторам не известны решения, содержащие признаки, сходные с отличительными признаками предложенного решения с достижением описанного технического результата. Все вышесказанное обеспечивает предложенному решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
Формула изобретения
Рабочая жидкость для гидравлических систем, содержащая полиметилсилоксановую (ПМС) жидкость, фракцию нефти, отличающаяся тем, что в качестве полиметилсилоксановой жидкости используют жидкости с вязкостью от 5 до 200 мм2/с при температуре 20°С, а в качестве фракции нефти используют фракции нефти с вязкостью 3-15 мм2/с при температуре 20°С Троицко-Анастасиевского месторождения с температурой кипения от 165 до 370°С или низкозастывающую минеральную основу, вырабатываемую посредством гидрокаталитического процесса, при следующих соотношениях, мас.%:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
721465 от 29.06.1973) на основе минерального масла, содержащая 2,6 дитрет-бутил-4-метилфенол, загущающую присадку и антраниловую кислоту. По своим техническим характеристикам жидкость не обеспечивает устойчивой работы кранов более 6 месяцев при температуре окружающей среды ниже минус 55°С. При низких значениях температуры резко возрастает значение вязкости, увеличивается механическая нагрузка и продолжительность переключения запорных кранов газовых магистралей.
1