РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОПРОВОДОВ Российский патент 2002 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M101/02 C10M107/50 C10M155/02 C10N40/08 

Изобретение относится к рабочим жидкостям для гидросистем запорной арматуры газовых магистралей.

К рабочим жидкостям указанного назначения предъявляются жесткие требования, обусловленные сложными условиями их эксплуатации, а именно: жидкости должны сохранять работоспособность в диапазоне температур от минус 70 до плюс 70^oС, стабильность в течение всего срока хранения и эксплуатации, должны быть инертны к материалам контура, 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, резкую зависимость вязкости от температуры, высокую, растворяющую способность по отношению к прокладкам и уплотнениям, высокую летучесть.

Известна гидравлическая жидкость (1 - СССР 721465) 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^oС. При низких значениях температуры резко возрастает значение вязкости, увеличивается механическая нагрузка при переключении запорных кранов газовых магистралей.

Наиболее близкой к предложенной является рабочая жидкость (2) для гидравлической системы газопроводов, состоящая из полидиметилсилоксановой жидкости линейного и разветвленного строения и фракции нефти, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Полидиметилсилоксановая жидкость - 40-60
Фракция нефти - 60-40 (2 -РФ 2079523)
Жидкость (2) обладает хорошими техническими характеристиками и в настоящее время широко применяется в практике эксплуатации газовых магистралей. Однако практическая эксплуатация рабочей жидкости выявила и ряд ее недостатков, потребовавших пролонгирования исследований и усовершенствования рецептуры и технологии получения рабочей жидкости. К недостаткам жидкости, рецептура которой защищена патентом РФ, следует отнести:
- появление кристаллической фазы при длительном воздействии низких температур (при минус 50^oС в течение 20 часов);
- проявление кислотности продукта в процессе эксплуатации.

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. Попытка улучшить характеристики гидравлической жидкости путем введения в композицию присадки типа 2,6-дитрет-бутил-4-метилфенола не приводит к желаемому результату, т.к. присадка плохо растворяется в ней и выпадает в осадок.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и быстродействия системы автоматического управления гидроприводом, обеспечение высоких эксплуатационных характеристик рабочей жидкости для гидравлических систем в любой климатической зоне России (от минус 70 до плюс 70^oС), стабильная эксплуатация магистралей без забивок, коррозии и слома.

Указанный результат достигается тем, что в качестве рабочей жидкости используется композиция на основе полидиметилсилоксановой жидкости линейного или разветвленного строения, имеющей значение вязкости от 20 до 50 мм²/с, фракции тяжелой нефти с температурой кипения от 165 до 315^oС, присадки гексаметил-метил(2,6-дитретбутил-4-метилфенокси)-олигодиметилсилоксана, взятых в соотношении, мас.%:
Полидиметилсилоксановая жидкость - 40-60
Присадка - 0,5-3,0
Фракция нефти - до 100
Отличительной особенностью изобретения является использование в композиции присадки ω, ω¹- гексаметил-метил(2,6-дитретбутил-4-метилфенокси)олигодиметилсилоксана в сочетании с полиметилсилоксановой жидкостью и фракцией нефти, взятых в определенных соотношениях.

Использование в композиции замещенного олигодиметилсилоксана, содержащего 2,6-дитретбутил-4-метилфенокси-группу у атома кремния в сочетании с известными компонентами - полидиметилсилоксановой жидкостью и фракцией нефти улучшает совмещение полидиметилсилоксана и фракции нефти в любых соотношениях, повышает стабильность системы (срок хранения смеси без изменений - не менее 1 года), придает смеси высокие смазывающие свойства (диаметр пятна износа на 4-х шариковой машине - от 0,38 до 0, 7 мм, оптимально не более 0,5 мм)), а также позволяет достичь неожиданного эффекта по эксплуатационным характеристикам - в жидкости предложенного состава при низких температурах (ниже -50^oС) не проявляется кристаллическая фаза и не наблюдается закисление продукта при длительной эксплуатации (не менее 6 месяцев работы с периодическим воздействием низких температур).

Авторам не известно аналогичное или близкое техническое решение, обеспечивающее надежность и длительный ресурс работы запорной арматуры газовых магистралей.

Анализ предложенного решения и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию "новизна".

Характеристика компонентов рабочей жидкости.

Физико-химические показатели:
1. Полидиметилсилоксановая жидкость (линейной или разветвленной структуры)
Значение вязкости - 20-50 мм²/ceк при 20^oС
Плотность жидкости - 0,96-0,98 г/см³ при 20^oС
Температура застывания - не выше минус 60^oС
Температура кипения при остаточном давлении 1-3 мм рт.ст. - выше 250^oС
Жидкость инертна по отношению к конструкционным материалам гидравлической системы запорной арматуры.

2. Фракция нефти, выкипающая в интервале температур 165-315^oС.

Значение вязкости - 4,5 мм²/сек при 20^oС
Данные приведены в таблице 2.

Эксплуатационные характеристики гидрожидкости определялись согласно программе ускоренных испытаний ГП "Оргэнергогаз", данные приведены в таблице 3.

Физико-химические свойства заявляемого объекта приведены в таблице 4.

Из анализа примеров в таблицах 1-3 можно сделать вывод: наилучшие характеристики, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к рабочим жидкостям для гидросистем запорной арматуры газовых магистралей, имеют рабочие жидкости, полученные по примерам 2-4, 7-9, 13-15. Значение вязкости при 20^oС - 5,7-16,0 мм²/сек. При минус 40^oС - 55,0-120 мм²/сек. Температура застывания минус 70-74^oС и минус 95-98^oС. Температура начала кристиаллизации - не кристаллизуется. Кислотное число - не более 0,2 мг КОН на 1 г жидкости. Диаметр пятна износа - 0,35-0,50 мм.

Все физико-химические характеристики гидрожидкости (примеры 2-4, 7-9 и 13-15) остались без изменений при повторном анализе, проведенном через 6 месяцев.

Указанные свойства рабочей жидкости обеспечили ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры 180-210 циклов переключений с одной заправки жидкости и быстродействие в течение 8-10 секунд (см. таблицу 4).

Таким образом, из приведенных в таблицах 2, 3, 4 данных видно, что в процессе эксплуатации не происходит изменений физико-химических свойств заявляемого объекта гидрожидкости, что является гарантией надежности работы системы гидропривода запорной арматуры газовых магистралей и позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию "промышленная применимость".

Увеличение или уменьшение количества присадки в композиции (см. примеры) влияет на изменение вязкостных характеристик рабочей жидкости и может провоцировать образование твердой фазы при низких температурах.

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".

Литература
1. Авторское свидетельство СССР 721465 от 29.06.1973 г.

2. Патент РФ 2079523, Б.И. 14, 1997 г.

Использование: для гидросистем запорной арматуры газовых магистралей. Сущность: жидкость содержит в мас.%: полидиметилсилоксановая жидкость линейного или разветвленного строения с вязкостью 20-50 мм²/с 40-60, присадка - ω,ω¹- гексаметилметил (2,6-дитретбутил-4-метилфенокси) олигодиметилсилоксан 0,5-3,0, фракция нефти с температурой кипения 165-315^oС до 100. Технический результат - повышение надежности и быстродействия системы автоматического управления гидропроводом, стабильность работы в широком интервале температур (от минус 70 до плюс 70^oС). 4 табл.

Рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полидиметилсилоксановую жидкость и фракцию нефти, отличающаяся тем, что она содержит полидиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения с вязкостью 20-50 мм²/с, фракцию нефти с температурой кипения 165-315^oС и дополнительно присадку ω,ω¹-гексаметил-метил (2,6-дитретбутил-4-метилфенокси) олигодиметилсилоксан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Полидиметилсилоксановая жидкость - 40-60
Присадка - 0,5-3
Фракция нефти - До 100