РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ Российский патент 1995 года по МПК C10M173/00 C10M173/00 C10M129/40 C10M125/18 C10M145/26 C10M159/04 C10N40/08 

Изобретение относится к химической технологии создания рабочих жидкостей с большим содержанием воды, содержащих загуститель, концентрат присадок в масле, а также металлоплакирующую присадку, калий йодистый, калий марганцовокислый и используемых как рабочие жидкости в гидросистемах, а также как смазочно-охлаждающие.

Известны гидравлические жидкости на основе водных растворов гликолей с различными добавками такие как промгидрол, ПГВ, ТОСОЛ-НГЖс, солитон-2 и др.

Недостатками этих составов являются то, что содержание воды в них колеблется от 30 до 40% а содержание гликолей (глицерина, полиэтиленгликоля и др.) достигает 50-65% Во время эксплуатации частичное испарение воды приводит к резкому подъему вязкости, так как остаются почти одни гликоли и загуститель с добавками. Это тормозит работу оборудования, повышает износ пар трения.

За рубежом в автомобильной, горно-шахтной, металлургической и других отраслях уже нашли применение рабочие жидкости с большим содержанием воды. Это водорастворимые эмульсии, содержащие в своем составе высокомолекулярный загуститель для поддержания вязкости и набор присадок для улучшения эксплуатационных характеристик. Эти жидкости в несколько раз дешевле по сравнению с маслами на нефтяной основе, экологически более чистые, огнестойкие и могут выполнять функции как рабочей жидкости, так и смазочно-охлаждающей.

Известна рабочая жидкость, состоящая из 6% загустителя, 4% присадок и 90% воды. Вязкость при 40 и 50^оС составляет соответственно 45 и 20 мм²/c (cCт). Рабочая жидкость предназначена главным образом для подземных машин. Недостатком данного состава является повышенная коррозия баков при хранении, относительно большая концентрация загустителя и невысокая смазочная способность.

Из описанных в литературе жидкостей водно-гликолевого класса в качестве прототипа выбран ТОСОЛ-НГЖс (ТУ6-02-09-12-73). Эта рабочая жидкость представляет собой раствор этиленгликоля, содержание которого находится на уровне 25% в дистиллированной воде объем которой составляет 35% В качестве загустителя применяется гидропол-200 (статический сополимер окиси этилена и окиси пропилена с мол.м. порядка 10000) в концентрации 20% Остальное приходится на антикоррозионные и антипенные присадки. Вязкость при 50^оС составляет 27 сСт, плотность при 20^оС 1,093 г/см³. Рабочая жидкость предназначена для использования в гидросистемах различного оборудования, при пожароопасных условиях эксплуатации. Недостатками данного состава являются наличие высоких концентраций компонентов, которые при испарении воды резко загустевают, давая значительное увеличение вязкости, невысокая смазочная способность из-за отсутствия противоизносных присадок.

Цель изобретения создание рецептуры гидравлической жидкости, сохраняющей высокие смазочные, вязкостные, противокоррозионные и другие эксплуатационные свойства в интервале температур (5-50)^оС. Этот диапазон температур полностью охватывает необходимый температурный режим работы гидросистем общепромышленного назначения.

Технический результат, получаемый при использовании данного изобретения, состоит в том, что применение данной рабочей жидкости позволяет экономить нефтяное сырье, улучшить экологическую обстановку, повысить огнестойкость пожароопасных условий эксплуатации, устранить перекрестное загрязнение между гидравлическими жидкостями (маслами) и смазочно-охлаждающими, что приводит к дорогостоящим отключениям и последующим чисткам.

Существенными признаками изобретения является то, что рабочая жидкость, содержащая большое количество воды, имеет в своем составе высокомолекулярный загуститель полиэтиленоксид, выпускаемый по ТУ6-05-231-340-86 и позволяющий держать необходимую вязкость при концентрации <1% концентрат смазки технологической "Укринол-50У", выпускаемый по ТУ38-101978-87 и изготавливаемый на основе индустриального масла И-12А, противоиз- носно-противозадирной присадки (хлорпарафин-ХП-470), эмульгатора (сульфитола), ингибитора коррозии. Кроме того, в смазку добавлена многофункциональная присадка бензтриазол. Водная (5-10% ) эмульсия этой смазки может применяться самостоятельно, как смазочно-охлаждающая жидкость на операциях обработки и штамповки черных и цветных металлов; металлоплакирующую присадку МКФ-18, для снижения износа, которую производят по ТУ38.1011127-87. Эта однородная жидкость темно-зеленого цвета и представляет собой 50%-ный раствор олеата меди в индустриальном масле И-20А; калий марганцевокислый, производимый по ГОСТ 20490-75 и дополнительно содержит калий йодистый, выпускаемый по ТУ6-09-3909-75 при следующем соотношении компонентов, мас. Полиэтиленоксид 0,74-0,76 Концентрат смазки "Укринол-50У" 3,4-3,6 Присадка МКФ-18 0,4-0,5 Калий йодистый 0,082-0,084 Калий марганцево- кислый 0,0025-0,0035 Вода До 100
В качестве загустителя использован полиэтиленоксид мол. м. 4 млн, стабильность которого удерживается калием йодистым.

Гидравлическая жидкость с высоким содержанием воды пожаробезопасна, нетоксична и экологически более чистая, чем рабочие жидкости на нефтяной основе, обеспечивает коррозийную стойкость конструкционных материалов, обладает высокими противоизносными и противозадирными свойствами в интервале температур от 5 до 50^оС, благодаря наличию в концентрате смазки "Укринол-50У", противокоррозионных, противоизносных и противозадирных присадок и дополнительному введению металлоплакирующей присадки МЕФ-18. От биоповреждений, предохраняет калий марганцевокислый. При частичном испарении воды жидкость не загустевает, как в прототипе или аналогичных ему жидкостях.

При использовании заявляемой гидравлической жидкости взамен минеральных масел устраняется перекрестное загрязнение между гидравлической жидкостью и смазочно-охлаждающими, так как они имеют одну основу концентрат смазки "Укринол-50У" и воду. Это позволяет избегать дорогостоящих отключений и чисток систем.

Технология приготовления гидравлической жидкости проста и состоит из следующих стадий:
1. Смешение компонентов основы (полиэтиленоксид и вода дистиллированная или паровой конденсат). При смешении необходимо перемешивание в течение 4 ч с последующим выстаиванием раствора до следующего дня и дополнительным перемешиванием еще в течение 4 ч.

2. Введение добавок в следующей последовательности:
концентрат смазки "Укринол-50У", присадка МКФ-18, калий йодистый, перманганат калия. При этом предусматривается перемешивание в течение 1 ч с предварительным нагревом присадки МКФ-18 до 40-50^оС перед введением.

В табл. 1 приведены три состава жидкости, условно названные МПУ-1, МПУ-2, МПУ-3. В табл.2 представлены результаты физико-химических и смазочных свойств, полученные в результате сравнительных испытаний жидкости ТОСОЛ-НГЖс (ТУ6-02-09-12-73) и предлагаемой рабочей жидкости. Смазочные свойства композиций исследовали на машине трения СМЦ-2 по схеме "ролик-колодка". В качестве изнашиваемых элементов применялись ролики из стали 18ХГТ, колодочки из бронзы БрАж 9-4. Линейная скорость в зоне трения 1,4 м/с, удельная нагрузка 7 МПа, длительность испытаний 10 ч. Образцы обрабатывались до 8 класса чистоты и обезжиривались.

В процессе испытаний фиксировалась температура, момент трения с последующим пересчетом в коэффициент трения. Величину износа контртел за время испытаний определяли весовым методом по потере массы образцов до и после испытаний. Весовую интенсивность износа определяют по формуле
Ig=g/S_n L, где g потеря веса образца;
S_n площадь контакта;
L путь трения.

Результаты исследований приведены в табл.2.

Из данных, приведенных в табл.2 следует, что предлагаемая композиция рабочей жидкости имеет лучшие физико-химические и смазочные свойства по сравнению с прототипом при концентрации воды 95% Предлагаемая композиция имеет большую вязкость при меньшей плотности жидкости. У предлагаемой композиции лучшие антифрикционные свойства (момент и коэффициент трения) и несколько более низкий весовой износ и его интенсивность, несмотря на почти в 3 раза более высокую концентрацию воды.

Использование: в гидросистемах или в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей. Сущность изобретения: рабочая жидкость содержит, мас.%: полиэтиленоксид 0,74 - 0,76; концентрат смазки Укринол-50У на основе индустриального масла, хлорированного парафина, бензотриазола и эмульгатора 3,4 - 3,6; присадку МКФ-18 на основе олеата меди 0,4 - 0,5; иодистый калий 0,082 - 0,84; марганцовокислый калий 0,0025 - 0,0035; воду - остальное. 2 табл.

РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ на основе воды, содержащая загуститель и присадки, отличающийся тем, что в качестве загустителя она содержит полиэтиленоксид и в качестве присадок содержит иодистый калий, марганцовокислый калий, концентрат смазки Укринол-5ОУ на основе индустриального масла, хлорированного парафина, бензтриазола и эмульгатора, и присадку МКФ-18 на основе олеата меди при следующем соотношении компонентов, мас.

Полиэтиленоксид 0,74 0,76
Концентрат смазки Укринол-5ОУ 3,4 3,6
Присадка МКФ-18 0,4 0,5
Иодистый калий 0,082 0,084
Марганцовокислый калий 0,0025 0,0035
Вода До 100