ПРИБОР ДЛЯ АНАЛИЗА МОТОРНОГО МАСЛА Российский патент 1994 года по МПК G01N21/85 

Изобретение относится к портативным приборам для определения степени загрязнения моторных масел, работающих в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), а также степени выработки легирующих присадок, введенных в свежее масло при его изготовлении.

Известны портативные приборы для определения свойств моторных масел в виде бумажной хроматографии [1] .

Известны также приборы и методы для определения свойств моторных масел стационарными средствами в виде четырехшариковой машины трения ЧШМ по ГОСТ 9490-75 и лабораторными средствами [2] .

К недостаткам лабораторной оценки необходимо отнести громоздкость применяющихся средств, их хрупкость, многочисленность используемых реактивов и длительность выполнения анализов. Последнее исключает возможность использования лабораторной оценки работающего масла при массовых обслуживаниях ДВС на технологических проточных линиях автотранспортных предприятий, поскольку такт производства ТО не превышает 15-20 мин, что значительно меньше времени, необходимого на анализ масла в лаборатории.

Метод бумажной хроматографии принят в качестве прототипа предлагаемого прибора как наиболее близкий по портативности, а также физическим и химическим процессам, протекающим при исследованиях золей в жидкостях.

Недостатком метода бумажной хроматографии (масляного пятна) является то, что сепарация присутствующих в масле специальных присадок (типа MoS₂ и др. ) и наработанных примесей (частички нагара, кварцевая пыль, сталь, алюминий, медь, свинец и др. ) осуществляется капиллярами бумажных волокон безотносительно их качественного состава. Судить о количественном составе примесей в масле можно только по степени черноты концентрических колец масляного пятна на фильтровальной бумаге и его размеру (диаметру).

Оценка выполняется визуально в баллах, без измерения каких-либо качественных параметров и поэтому не может быть объективной. Кроме того, степень объективности оценки зависит от многочисленных факторов, таких, как профессиональные навыки лаборанта, качество (сорт) фильтровальной бумаги, уровень и характер освещенности рабочего места, температура масла и окружающего воздуха, его барометрическое давление и влажность, а также ряд других факторов.

Существенное отличие прибора основано на том, что по своим свойствам моторное масло, причем как свежее, так и работающее в особенности, относится к золям. По размерам частиц и по ряду свойств золи занимают промежуточное положение между растворами и суспензиями, поэтому приборы для анализа растворов или суспензий не могут быть использованы для количественного и качественного анализа золей в связи с лиофобным или лиофильными и другими потенциалоопределяющими свойствами золей.

Методы исследования золей основаны на изучении их особых свойств, обусловленных гетерогенностью и дисперсностью коллоидных частиц. Одним из явлений при воздействии света на золь является рассеяние света, что проявляется в виде опалесценции: при боковом рассмотрении золя, через который проходит световой луч, наблюдается световой конус (явление Тиндаля).

Существенное отличие прибора заключается в создании и измерении светимости светового конуса в пробе масла, которая зависит от размера, количественного и качественного состава коллоидных частиц при прохождении через золь света с различной длиной волны (от ультрафиолетового до инфракрасного). Для определения количественного состава ферромагнитных частиц использовано силовое поле постоянного магнита, между полюсами которого размещается проба масла в немагнитном стакане с электрическими контактами, включенными в цепь с источником регулируемого напряжения (ИРН). Размещаясь по магнитным силовым линиям, ферромагнитные частицы в масле шунтируют электрические контакты в цепи с ИРН и по величине сопротивления шунта судят о количественном составе их.

На чертеже изображен предлагаемый прибор.

Состав прибора. Прибор содержит наружный корпус 1, корпус 2 источника направленного света с лампой 3, конденсатором 4, блоком 5 цветофильтров, постоянного магнита 6 на поворотном кронштейне, держателя 7 пробы масла, измерительного прибора 8, сменной крышки-диафрагмы 9 пробного стакана, внутреннего стакана 10 с пробой масла, наружного стакана 11 для сбора перелива пробы масла 11, источника регулируемого напряжения 12, герметического фотодиода 13 с оптической линзой, включателя 14 в цепи ИРН, контактов 15 электрической цепи в стакане с пробой масла, емкостей 16 для слива проб масла и запаса промывочного бензина, сливной пробки 17.

Работа прибора. Прибор устанавливают на ровной выверенной по уровню столешнице или специальной подставке и лампу источника света подключают к электрической или автономному источнику питания. Из держателя 7 вынимают пробный стакан, снимают крышку 9, ополаскивают стакан бензином и во внутренний стакан 10 наливают пробу масла в таком количестве, чтобы излишек масла перетек в наружный стакан 11, что обеспечивается постоянство высоты пробы масла по вертикали. Затем отводят полюса постоянного подковообразного магнита 6, стакан с пробой масла закрывают крышкой 9 и вставляют в держатель 7. Поворотом блока 5 устанавливают свет с минимальной длиной волны (например, фиолетовый) и фотодиодом 13 замеряют интенсивности свечения конуса Тиндаля. Те же измерения производят для других выбранных цветов (поворотом блока 5 в новую позицию), фиксируя в каждом отдельном случае показания прибора 8.

Поскольку металлические и силикатные частицы, имеющиеся в работающем моторном масле (или частицы присадок в свежем масле), по-разному поглощают свет с различной длиной волны, по показаниям прибора можно судить об их качественном и количественном составе. Сравнивая показания пробы масла с аналогичными показаниями прибора по пробам с известным содержанием примесей (или присадок), можно судить как о степени загрязнения масла, так и о степени срабатывания присадок, введенных для повышения качественных свойств при изготовлении масла (например, MoS₂). Для выделения из общего состава примесей в работающем масле феррочастиц, наличие которых характеризует не только степень загрязнения масла, но и темп износа деталей двигателя внутреннего сгорания, используют силовое поле между полюсами постоянного магнита 6. С этой целью на приборе регулируемого источника напряжения 12 устанавливают фиксированный уровень напряжения, включают цепь выключателем 14 и к бокам наружного стакана 11 с пробой масла подводят полюса постоянного магнита 6. При размещении полюсов магнита по бокам стакана в пробе работающего масла наводится магнитное поле, по линиям которого размещаются ферромагнитные частицы, которые шунтируют контакты 15 в пробе масла, включенные в цепь показывающий прибор 8 источник регулируемого напряжения 12 - включатель 14 - контакты 15 в пробе - переключатели прибора 8. По величине сопротивления шунта, образующегося под воздействием магнитных силовых линий, судят о количественном содержании феррочастиц в пробе, сравнивая показания прибора 8 с данными тарировочной таблицы, составленной по пробам масла с известным содержанием феррочастиц.

По окончании анализа стакан вынимают из держателя, пробу масла в пустую половину емкости 16 и промывают чистым бензином из запаса во второй половине той же емкости. По окончании смены сливают грязные масло и бензин из емкости 16 через пробку 17 заполняют чистым бензином для готовности к последующему использованию прибора.

На практике прибор показал высокую объективность измерений, удобство при использовании в технологическом процессе обслуживания автомобилей (время анализа 5-6 мин) и портативность. (56) 1. Манусаджянц И. О. , Ф. В. Смаль. Автомобильные эксплуатационные материалы. - М. , Транспорт, 1989, с. 96-97, рис. 35.

2. Там же, с. 94, рис. 34, с. 229-255.

Использование: приборы для определения степени загрязнения моторных масел. Сущность изобретения: через пробу масла пропускают свет с различной длиной волны (цвета) и по уровню опалесценции (светимости светового конуса) при боковом размещении фотоприемника судят о качественном и количественном составе загрязнений и степени срабатывания присадочных добавок. Количественное содержание феррочастиц в работающем моторном масле определяется дополнительной измерительной цепью прибора методом формирования шунта в силовом поле постоянного магнита. 1 ил.

ПРИБОР ДЛЯ АНАЛИЗА МОТОРНОГО МАСЛА, содержащий источник света и установленные по ходу излучения конденсор, светофильтры с разным коэффициентом пропускания, кювету для анализируемой среды, фотоприемник, соединенный через измерительную цепь с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и избирательности информации об ингредиентах в пробе, в него введены электрические пластины-контакты, источник регулируемого напряжения, подковообразный магнит, многопозиционный переключатель, кювета для анализируемой пробы выполнена в виде стакана с дном, прозрачным для излучения, корпус которого выполнен из непрозрачного немагнитного материала, при этом стакан помещен во второй стакан со сменной крышкой из непрозрачного материала, корпус которого выполнен из немагнитного материала, а высота превышает высоту первого стакана, причем между крышкой и верхом первого стакана образован воздушный зазор, в корпусах стаканов на одной оптической оси выполнены отверстия, в которые герметично вмонтирован фотоприемник, снабженный линзой, обращенной вовнутрь первого стакана, электрические пластины-контакты установлены диаметрально противоположно в нижней части первого стакана, выводы одного из них через измерительную цепь соединены с источником регулируемого напряжения, подковообразный магнит закреплен шарнирно и установлен с наружной стороны второго стакана, а фотоприемник и электрические пластины-контакты через многопозиционный переключатель подключены к регистрирующему устройству.