СПОСОБ СМАЗЫВАНИЯ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ ВЕТРЯНОЙ ТУРБИНЫ Российский патент 2013 года по МПК C10M107/38 C10M169/04 C10N30/06 C10N30/10 C10N40/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к улучшенному способу смазывания коробки передач или блока повышения скорости в ветряной турбине и к коробке передач ветряной турбины.

Уровень техники по изобретению

Ветряные турбины для использования энергии воздуха или ветряные мельницы являются сложными системами для преобразования энергии, которые используют ветер в качестве источника энергии для получения электричества, которые в настоящее время привлекают все больше интереса как альтернативные возобновляемые источники энергии.

Указанные ветро-электрические турбинные генераторы, известные также как ветряные турбины, в основном состоят из ротора, содержащего одну или больше лопастей, которые преобразуют энергию ветра во вращательную/механическую энергию. Так как ветер протекает мимо ротора ветряной турбины, то ротор вращается и поворачивает вал электрогенератора, в результате чего получают электричество. Так как природа аэродинамики в основном ограничивает скорость ротора до уровней ниже требующихся для стандартных генераторов, то обычно необходима коробка передач для повышения скорости ротора для экономически эффективной работы турбины.

Таким образом, коробку передач обычно помещают между ротором с лопастью (лопастями) ветряной турбины и ротором (роторами) генератора (генераторов). Более конкретно коробка передач соединяет вал малой скорости, вращаемый роторными лопастями ветряной турбины со скоростью от около 10 до 30 оборотов в минуту (овм), обычно от около 15 до 20 овм, с одним или больше высокоскоростными валами, которые приводят в действие генератор и повышают скорость вращения до около 1000-2000 овм, так как такая скорость вращения требуется большинству генераторов для получения электроэнергии.

Этот явно высокий момент вращения может оказывать чрезвычайно большие нагрузки на шестеренки и подшипники в ветряной турбине с коробкой передач. Таким образом требуются смазки для ветряных турбин, которые повысят усталостную долговечность шестеренок турбин.

Смазки в указанных блоках для повышения скорости или в коробках передач должны исполнять несколько различных ролей. Они должны работать с более высокими нагрузками, чтобы могли оказать помощь в понижении температур в коробках передач. Они должны устранять возможность повреждений, связанных с усталостью (например, точечной коррозии) и износом (адгезии, задиров, натирки и истираний) шестеренок, при одновременном сохранении удобства для работы наладчика (без утечек), быть не вспенивающимися, водостойкими и безвредными для операторов.

Также в связи с тем, что смазки в коробках передач ветряных турбин часто используются в течение длительных периодов времени без каких-либо промежутков для обслуживания и ухода, то требуется смазки с долговременной стабильностью, чтобы обеспечивалась их очень хорошая работа в течение очень длительных периодов времени.

И наконец, ветряные турбины могут быть расположены во всех регионах мира: на вершинах гор, в прибрежной полосе или вдоль береговой линии, в пустынях, поэтому кроме долговечности указанные смазки также должны обладать способностью выдерживать самые различные условия окружающей среды, включая предельные температуры и влажности, помимо способности противостоять окислению и коррозии.

Смазывающие композиции уже предлагались в прошлом, которые по меньшей мере частично выполняли вышеупомянутые требования.

Так, в документе США 2005090410 (ETHYL CORPORATION) от 28.04.2005 раскрываются смазывающие композиции, подходящие в качестве масел для шестерней ветряной турбины, включающие концентрат добавки, состоящий из добавок, обеспечивающих стойкость к очень высоким давлениям, усилители нагрузочной способности и соединения, уменьшающие трение, для использования в комбинации с базовым масло из натуральных источников (углеводородные масла смазывающей вязкости, полученные из нефти, нефтяных песчаников, каменного угля, сланцев и т.д., а также из натуральных масел, таких как рапсовое масло), или из синтетических масел (например, поли-[альфа]-олефиновых масел, гидрогенизированных полиолефинов, алкилированных ароматических соединений, полибутенов, алкиловых эфиров, эфиров дикарбоновых кислот, сложных эфиров из эфиров дикарбоновых кислот, полиэфиров, полигликолей, полифениловых эфиров, алкиловых эфиров карбоновых или фосфорных кислот, полисиликонов, фтороуглеводородных масел).

Также в ERRICHELLO, Robert, et al. Oil Cleanliness in Wind Turbines Gearboxes. Machinery Lubrication Magazine. July 2002. раскрывается смазывание коробок передач ветряных турбин смазками на основе сложных эфиров и минеральных масел с антизадирными присадками.

Аналогичным образом, в недавнем пресс-релизе от компании Kluber Lubrication GB, опубликованном в Engineeringtalk (www.engineeringtalk.com) от 12.06.2006. предлагались синтетические масла для шестеренок ветряных турбин на основе полиальфаолефинов, полигликолей или быстро биодеградируемых эфиров.

Тем не менее смазывающие масла известного уровня этой техники не могут обеспечить высокую термостойкость и стойкость к окислению и показывают изменения вязкости при повышении или снижении температуры, что не является подходящим как для холодного запуска, так и для работы коробки передач ветряной турбины в установившемся режиме.

В частности смазка в соответствии с известным уровнем этой техники подвергается значительному повышению вязкости при низкой температуре и характеризуется точками текучести, близкими к температурам, которые могут по меньшей мере иногда встречаться во время запуска ветряной мельницы или после ее выключения или холостого хода или при отсутствии вращения в периоды слабого ветра или безветрия в течение всего года.

Также смазки известного уровня техники обладают опасными свойствами воспламенения, поэтому их использование, в особенности при высоких температурах, иногда возникающих в коробках передач ветряных турбин в зависимости от силы ветра и наружной температуры (например, в солнечное летнее время), может быть опасным, или при локальном воздействии на материал температур, превышающих точку вспышки.

Помимо этого смазки известного уровня техники с точки зрения их точек вспышки, свойств испарения (риск потерь при испарении) и термической стабильности часто представляют собой действительно ограничивающий элемент при установлении верхних границ рабочих температур, что требует специальных действий и мер и при этом другие части коробки передач, как сборочного узла, конструируются с расчетом обеспечения возможной стойкости к более высоким температурам.

И наконец, смазки известного уровня техники чрезвычайно чувствительны к загрязнениям водными примесями, например, солями или другими увлажняющимися загрязнениями. В действительности, как хорошо известно в этой области техники, загрязнение смазок является опасным источником отказов коробок передач ветряных турбин, и загрязнения водными примесями довольно часто возникают особенно при прибрежном расположении ветряных турбин. В настоящее время смазки известного уровня техники не предлагают подходящей существенной защиты от водных загрязнений, и процессы очистки для удаления указанных загрязнений являются трудоемкими. Смазки на основе синтетических эфиров вообще имеют довольно плохую гидролитическую стабильность, то есть при контакте с водой они могут деградировать из-за обратного их разделения на спирт и органическую кислоту, что полностью ухудшает их смазывающие свойства. Полиалкиленгликолевые (ПАГ) масла могут даже в некоторой степени смешиваться с водой, поэтому их можно использовать только тогда, когда проникновение конденсата или воды является минимальным.

Таким образом ощущалась потребность в способе смазывания коробок передач ветряных турбин, в котором смазка предлагала бы более широкое окно рабочих температур, более высокие термостойкость и стойкость к окислению, невоспламеняемость и повышенную стойкость к водным загрязнителям, что обеспечивает повышенный срок службы, и одновременно все еще подходящие коэффициенты трения, защиту от задиров и истираний и нагрузочную способность.

Описание изобретения

Таким образом целью изобретения является способ смазывания коробки передач ветряной турбины, включающий использование смазывающей композиции, содержащей по меньшей мере одну (т.е. одну или смесь более чем одной) перфторполиэфирную (ПФПЭ) смазку, т.е. смазку, содержащую перфтороксиалкиленовую цепь, то есть цепь, содержащую повторяющиеся звенья, имеющие по меньшей мере одну простую эфирную связь и по меньшей мере одну фторуглеродную часть.

Заявитель открыл, что благодаря использованию ПФПЭ смазки коробки передач ветряных турбин могут эффективно работать почти без риска отказов, так как ПФПЭ смазка хорошо обеспечивает более широкий температурный диапазон для работы, включая приемлемую работу коробок передач при холодном запуске, повышенные термостабильность и стойкость к окислению, позволяющие иметь более продолжительный срок службы, при одновременном обеспечении соответствующих коэффициентов трения, защиты от задиров, износостойкости и нагрузочной способности.

Также ПФПЭ смазки обладают очень высокой степенью невоспламеняемости, поэтому полностью устраняются риски воспламенения, пожара или взрыва.

И наконец, ПФПЭ смазки легко подвергаются фазовому разделению, когда они загрязнены водными загрязнениями (например, морской водой), так что их очистка от этих загрязнений посредством снятия верхнего слоя является легкой задачей.

ПФПЭ смазки можно легко классифицировать на масла и мази; обычно считается, что маслами являются соединения, имеющие кинематическую вязкость (стандарт ASTM D445) при 40°C от 30 до 30000 сСт; мази получают из таких масел добавлением соответствующих загустителей, таких как прежде всего политетрафторэтилен (ПТФЭ) или неорганические соединения, например, тальк.

Обычно ПФПЭ смазка, используемая в настоящем изобретении, будет иметь кинематическую вязкость в вышеупомянутых условиях от 30 до 3000 сСт, предпочтительно от 50 до 500 сСт, определяемая при 20°C в соответствии с ASTM D445.

Смазочная композиция обычно включает по меньшей мере одно ПФПЭ масло, выбранное из следующих групп:

(1) B-O-[CF(CF₃)CF₂O]_b1'(CFXO)_b2'-B',

где

- X представляет собой -F или -CF₃;

- B и B' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, -C₂F₅ или -C₃F₇;

- b1' и b2' одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, выбранными так, чтобы отношение b1'/b2' составляло от 20 до 1000 и b1'+b2' была в диапазоне от 5 до 250; если b1' и b2' оба будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи.

Указанные продукты могут быть получены фотооксидированием гексафторпропилена, как описано в СА 786877 (MONTEDISON S.P.A.) от 06.04.1968, и последующим превращением концевых групп, как описано в GB 1226566 (MONTECATINI EDISON S.P.A.) от 31.03.1971.

(2) C₃F₇O-[CF(CF₃)CF₂O]_o'-D,

где

- D представляет собой -C₂F₅ или -C₃F₇;

- o' является целым числом от 5 до 250.

Указанные продукты могут быть получены ионной олигомеризацией окиси гексафторпропилена и последующей обработкой фтором, как описано в патенте США 3242218 (DU PONT) от 22.03.1966.

(3) {C₃F₇O-[CF(CF₃)CF₂O]_dd'-CF(CF₃)-}₂,

где

dd' является целым числом между 2 и 250.

Указанные продукты могут быть получены ионной теломеризацией окиси гексафторпропилена и последующей фотохимической димеризацией, как описано в патенте США 3214478 (DU PONT) от 26.10.1965.

(4) (C'-O-[CF(CF₃)CF₂O]_C1'(C₂F₄O)_C2'(CFX)_C3'-C'',

где

- X представляет собой -F или -CF₃;

- C' и С'', одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, C₂F₅ или -C₃F₇;

- c1', c2' и c3', одинаковы или отличны одна от другой, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы c1'+c2'+c3' находилась в диапазоне от 5 до 250; если по меньшей мере два из c1', c2' и c3' будут отличны от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи.

Указанные продукты могут быть получены фотооксидированием смеси C₃F₆ и C₂F₄ и последующей обработкой фтором, как описано в патенте США 3665041 (MONTEDISON S.P.A.) от 23.05.1972.

(5) D-O-(C₂F₄O)_d1'(CF₂O)_d2'-D',

где

- D и D', одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, -C₂F₅ или -C₃F₇;

- d1' и d2' одинаковы или отличны одна от другой, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы отношение d1'/d2' составляло от 0,1 до 5 и d1'+d2' находилась в диапазоне от 5 до 250; если d1' и d2' оба будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи.

Указанные продукты могут быть получены фотооксидированием C₂F_4, как описано в патенте США 3715378 (MONTEDISON S.P.A.) от 06.02.1973 и последующей обработкой фтором, как описано в патенте США 3665041 (MONTEDOSON S.P.A.) от 23.05.1972.

(6) G-O-(CF₂CF₂C(Hal')₂O)_g1'-(CF₂CF₂CH₂O)_g2'(CF₂CF₂CH(Hal')O)_g3'-G',

где

- G и G' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из - CF₃, -C₂F₅ или -C₃F₇;

- Hal', равный или отличный в каждом случае, является галогеном, выбранным из F и Cl, предпочтительно F;

- g1',g2' и g3' одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы g1'+g2'+g3' находилась в диапазоне от 5 до 250, если по меньшей мере два из g1', g2' и g3' будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи.

Указанные продукты могут быть получены полимеризацией с раскрытием кольца 2,2,3,3-тетрафтороксэтана в присутствии инициатора полимеризации, чтобы получить полиэфир, включающий повторяющиеся звенья с формулой: -CH₂CF₂CF₂O-, и с возможным фторированием и/или хлорированием указанного полиэфира, как подробно описано в EP 148482 A (DAIKIN INDUSTRIES) от 17.07.1985.

(7) L-O-(CF₂CF₂O)_l'-L'

где

- L и L' одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбираются из -C₂F₅ или -C₃F_7;

- l' является целым числом в диапазоне от 5 до 250.

Указанные продукты могут быть получены способом, включающим фторирование полиэтиленоксида, например, элементарным фтором, и возможно термическую фрагментацию полученного таким способом фторированного полиэтиленоксида, как описано в патенте США 4523039 (Техасский Университет) от 11.06.1985.

(8) R¹ _f-{C(CF₃)₂-O-[C(R² _f)₂]_kk1'C(R² _f)₂-O}_kk2'-R¹ _f,

где

- R¹ _f является перфторалкильной группой, имеющей от 1 до 6 атомов углерода;

- R² _f представляет собой -F или перфторалкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода;

- kk1' является целым числом от 1 до 2;

- kk2' представляет собой число в диапазоне от 5 до 250.

Указанные продукты могут быть получены сополимеризацией гексафторацетона и циклического сомономера, содержащего кислород, выбранного из этиленоксида, пропиленоксида, эпоксибутана и/или триметиленоксида или их замещенных производных, и последующим перфторированием полученного сополимера, как подробно описано в патентной заявке WO 87/00538 (LAGOW ET AL.) от 29.01.1987.

Предпочтительные смазочные композиции, подходящие для целей изобретения являются композициями, преимущественно включающими:

- смазки, коммерчески доступные под торговой маркой FOMBLIN® (тип Y, M, W или Z) у компании Solvay Solexis, S.p.A.; смазки этой серии обычно включают по меньшей мере одно масло (т.е. только одно или смесь из более одного масла), соответствующее здесь любой из нижеприведенных формул:

- смазки, коммерчески доступные под торговой маркой KRYTOX® у компании Du Pont de Nemours, указанные смазки обычно включают по меньшей мере один (т.е. один или смеси более чем одного) гомополимер гексафторпропиленоксида с концевым фтором и с малой молекулярной массой со следующей химической структурой:

- смазки, коммерчески доступные под торговой маркой DEMNUM^® у компании Daikin, указанные смазки обычно включают по меньшей мере одно масло (т.е. одно или смесь более одного масла), соответствующее формуле:

Более предпочтительными ПФПЭ смазками являются смазки, коммерчески доступные под торговой маркой FOMBLIN^®, указанные выше.

Более конкретно, наиболее предпочтительными ПФПЭ смазками являются смазки, соответствующие здесь нижеприведенной формуле:

D*-O(C₂F₄O)_d1*(CF₂)_d2*-D*¹,

где

- D* и D*¹ одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, -C₂F₅ или -C3F₇;

- d1* и d2* одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы отношение d1*/d2* составляло от 0,1 до 5 и d1*+d2* находилось в диапазоне от 5 до 250; если d1* и d2* оба будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья обычно статистически распределяются вдоль цепи.

В соответствии с предпочтительным воплощением изобретения смазочная композиция, используемая в процессе по изобретению, предпочтительно также включает по меньшей мере одно циклическое фосфазеновое соединение, содержащее одну или больше циклических частей с формулой

,

имеющих связанные между собой один или больше атомов фосфора по меньшей мере одного заместителя, содержащего перфторалкилоксицепь.

Заявитель удивительным образом нашел, что добавление указанного циклического фосфазенового соединения, как добавки в смазочную композицию, выгодным образом обеспечивает улучшение как антикоррозионных, так и антиизносовых свойств смазочной композиции.

Особенно полезными циклическими фосфазеновыми соединениями являются соединения, описанные в ЕР 1336614 A (SOLVAY SOLEXIS S.P.A.) от 20.08.2003 или в MACCONE, P, et al. New additives for fluorinated lubricants. 70^th NLGi Annual Meeting, Hilton Head Island, South Carolina (October 25-29, 2003). № 318, имеющие связанные со всеми атомами фосфора заместителей, включающих перфторалкилокси-цепи, имеющие среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от 280 до 5000 и концевые группы типа -OCF₂X, -OC₂F₄X, -OC₃F₆X, в которых X=F, Cl, H, например, соответствующие нижеприведенной формуле

,

где m является целым числом, так чтобы средняя молекулярная масса была больше вышеупомянутого диапазона.

Другим классом циклических фосфазеновых соединений, которые были найдены довольно предпочтительными для процесса по изобретению, являются соединения, соответствующие нижеприведенным формулам (1) или (2):

,

где

- R_f и R'_f, являющиеся одинаковыми или отличными друг от друга, и в каждом случае представляющие собой независимо пефторполиоксиалкиленовую цепь [цепь (OF)], включающую (предпочтительно состоящую по существу из) повторяющиеся звенья R⁰, при этом указанные повторяющиеся звенья, распределенные произвольно по перфторполиоксиалкиленовой цепи, выбираются из:

(i) -CFXO-, где X является F или CF₃,

(ii) -CF₂CFXO-, где X является F или CF_3,

(iii) -CF₂CF₂CF₂O-,

(iV) -CF₂CF₂CF₂CF₂O-,

- Z и Z' одинаковы или отличны друг от друга, в каждом случае представляют собой полярную группу с формулой -O^-M⁺, где M выбирается из водорода, одновалентного металла, предпочтительно щелочного металла, выбранного из Li, Na, K, аммониевого радикала с формулой NR₁R₂R₃R₄, где каждая из R₁, R₂, R₃, R₄ является, независимо, атомом водорода или углеводородной группой с С₁-С₁₂, возможно фторированной, или полярной группой с формулой -O^-)₂M'²⁺, где M' является двухвалентным металлом, предпочтительно щелочноземельным металлом, выбранным из Ca и Mg [группа (Р)];

- n_z является целым числом от 1 до 3, предпочтительно равным 1;

- n_z' является целым числом от 1 до 4, предпочтительно равным 1;

- n_f является целым числом, так чтобы n_z + n_f, была равна 6.

- n_f' является целым числом, так чтобы n_z'+n_f' было равно 8,

подробное описание его является преимущественно доступным в WO 2008/000706, (SOLVAY SOLEXIS S.P.A.) от 03.01.2008.

В этом классе циклических фосфазеновых соединений, включающих группу (Р), предпочтительные соединения соответствуют здесь нижеприведенной формуле (V) или (V-bis)

,

где

- М и М' имеют такое же значение, как было определено выше, предпочтительно М является щелочным металлом, выбранным из Li, Na, K или аммониевого радикала с формулой NR₁R₂R₃R₄, где каждая из R₁ R₂ R₃ R₄ являются независимо атомом водорода или С₁-С₁₂ группой, и предпочтительно R₁=R₂=R₃=R₄=n-бутил, и предпочтительно М' является щелочноземельным металлом, выбранным из Са, Mg, более предпочтительно М' является Са;

- каждый из p*i(i=1-5) и q*i(i=1-5) являются независимо целым числом ≥0, так чтобы p*i+q*i находилось в диапазоне 2-25 и отношение q*i/p*I составляло от 0,1 до 10.

В основном смазочная композиция будет включать циклическое фосфазеновое соединение в количестве преимущественно по меньшей мере 0,5% масс., предпочтительно по меньшей мере 1% масс., более предпочтительно по меньшей мере 2% масс. по отношению к массе ПФПЭ смазки и циклического фосфазенового соединения.

Также смазочная композиция будет включать циклическое фосфазеновое соединение в количестве преимущественно максимально 15% масс. предпочтительно максимально 10% масс., более предпочтительно максимально 5% масс. относительно массы ПФПЭ смазки и циклического фосфазенового соединения.

Смазочная композиция может дополнительно включать и другие добавки, включая прежде всего один или больше ингибиторов ржавления, ингибиторов окисления, антипенообразователи; добавки для повышения износоустойчивости, противозадирные добавки и добавки для повышения стойкости к очень высоким давлениям.

Еще одной целью изобретения является коробка передач ветряной турбины, включающая систему смазки, содержащую смазочную композицию, содержащую по меньшей мере одну ПФПЭ смазку, описанную выше.

Система смазки может быть предназначена для обеспечения так называемого барботажного смазывания, смазывания под давлением и комбинации предшествующих систем смазки.

В системе барботажной смазки шестеренка с низкой скоростью погружается в ванну с маслом обычно по меньшей мере на двойную глубину зубьев для обеспечения адекватного разбрызгивания масла на шестерни и подшипники. Вообще, корпус для шестеренок снабжен лотками для улавливания смазки, стекающей вниз по стенкам корпуса, и канавками к подшипникам. В основном применяются внешние системы фильтрации для поддержания требуемой чистоты смазки.

В системе смазки под давлением элементы коробки передач смазываются посредством подачи масла на вращающиеся элементы через систему циркуляции, включающую соответствующие распылительные сопла, средства извлечения масла (например, приемный резервуар) и средства прикладывания давления. Система циркуляции смазки может быть также снабжена встроенными или внешними фильтрами и/или подходящими теплообменниками, в особенности для охлаждения смазки.

В комбинированных системах смазки используются как барботажный (разбрызгивающий) способ смазки, так и способ смазки под давлением, чтобы обеспечивалась адекватная подача смазки на шестерни и подшипники на всех валах. Фильтры для масла и теплообменники могут также интегрироваться в эту систему.

Теперь изобретение будет более подробно показано со ссылкой на следующие примеры, цель которых является просто иллюстративной и не ограничивающей объем настоящего изобретения.

В нижеприведенной таблице 1 дано сравнение между смазками известного уровня техники, в настоящее время используемыми для смазывания коробок передач ветряных турбин, и ПФПЭ смазками.

В нижеприведенной таблице 1:

- «Вязкость» означает кинематическую вязкость жидкости в сСт, измеренную в соответствии со стандартом ASTM D455 при 40°С;

- «Показатель вязкости», измеренный в соответствии с ASTM D2270, является числом, показывающим влияние изменений температуры на вязкость смазки, при этом его более низкие величины соответствуют сравнительно большому изменению вязкости при изменениях температуры и его более высокие величины соответствуют сравнительно малому изменению вязкости в широком диапазоне температур;

- точка текучести, определяемая в соответствии с ASTM D97, является показателем самой низкой температуры, при которой можно обслуживать/использовать смазку;

- температура воспламенения, определяемая в соответствии с ASTM D92, представляет собой минимальную температуру, при которой смазка имеет достаточную концентрацию паров над собой, образующих воспламеняющую смесь с воздухом, и таким образом она указывает на воспламеняемость смазки.

Минеральные масла OMALA® 220, 320 и 460 являются синтетическими маслами, коммерчески доступными у компании Shell.

MOBILGEAR® SHC XMP является поли-альфа-олефиновой (ПАО) смазкой, коммерчески доступной у компании MOBIL.

KLUBERSYNTH® GEM 4-320 N является поли-альфа-олефиновой (ПАО) смазкой, коммерчески доступной у компании Kluber.

KLUBERSYNTH® GEM 2-320 является смазкой эфирного типа, коммерчески доступной у компании Kluber.

KRYTOX® GPL 106 является ПФПЭ смазкой, коммерчески доступной у компании DuPont de Nemours.

DEMNUM® S 100 и 200 являются ПФПЭ смазками, коммерчески доступными у компании Daikin Industries.

PFPE FOMBLIN® является ПФПЭ смазкой, коммерчески доступной у компании Solvay Solexis, и соответствующей нижеприведенной здесь формуле:

CF₃-О-(C₂F₄O)_P-(CF₂O)_q-CF₃,

где отношение p/q составляет от 0,75 до 1,1, при этом смазка имеет среднюю молекулярную массу около 9800 и кинематическую вязкость около 159 сСт при 40°С.

MOLYKOTE® L-8200 является ПФПЭ смазочной смесью, доступной у компании Dow Corning и включающей смазку FOMBLIN® M30, приведенную выше, и 3% масс. фосфазеновой добавки с формулой:

где М⁺⁺ является ионом щелочноземельного металла Ca²⁺ и каждый из p^*i (i=1-5) и q^*i (i=1-5) является целым числом, так чтобы отношение q^*i/p^*i составляло от 0,1 до 10 и средняя молекулярная масса составляла 3400.

Таблица 1 Масла/Свойства Вязкость при 40°С Показатель вязкости Точка текучести Температура воспламенения Минеральное масло OMALA® 220 220 100 -18 200 Минеральное масло OMALA® 320 320 100 -15 205 Минеральное масло OMALA® 460 460 97 -12 205 MOBILGEAR®SHC XMP 460 460 168 -36 232 KLUBERSYNTH® GEM 4-320 N 320 150 -35 Не выявлено KLUBERSYNTH® GH 6-320 320 >230 -30 >280 KLUBERSYNTH® GEM 2-320 320 150 -30 270 PFPE KRYTOX® GPL106 240 134 -36 Нет данных PFPE DEMNUM®S100 100 200 -60 Нет данных PFPE DEMNUM® S200 200 210 -53 Нет данных PFPE FOMBLIN® M30 159 338 -65 Нет данных MOLYKOTE® L-8200 158 339 -59 Нет данных

Вышеприведенная таблица показывает, что ПФПЭ смазки обладают наилучшим компромиссом между свойствами вязкости (высокие показатели вязкости), точкой текучести и свойствами возгораемости.

Смазки, описанные выше, были подвергнуты оценке их смазочных свойств для коробки передач в соответствии со стандартом ISO14635 для определения возможности задиров под нагрузкой и характеристик износа. Результаты, приведенные ниже в таблице 2, хорошо демонстрируют то, что ПФПЭ смазки обладают подходящими смазочными свойствами, чтобы их использовать в коробках передач ветряных турбин.

Таблица 2 Масла/Свойства Смазочные свойства при FZG испытании Минеральное масло OMALA® 220 Ступень нагрузки: >12 Микрозадиры: 10 Минеральное масло OMALA® 320 Ступень нагрузки: >12 Микрозадиры: 10 Минеральное масло OMALA® 460 Ступень нагрузки: >12 Микрозадиры: 10 KLUBERSYNTH® GEM 4-320 N Ступень нагрузки: >13 Не выявлено KLUBERSYNTH® GH 6-320 Ступень нагрузки: >13 Не выявлено KLUBERSYNTH® GEM 2-320 Ступень нагрузки: >13 Не выявлено PFPE FOMBLIN ® M30 Ступень нагрузки: >10 Не выявлено MOLYKOTE® L-8200 Ступень нагрузки: >10 Микрозадиры: >10

Также термоокислительная стабильность выборки смазок была определена посредством дифференциальной сканирующей калориметрии под давлением в соответствии со стандартом ASTM D6186 при 175°С при давлении О₂ 3500 кПа. В приведенной ниже таблице 3 приведено время доведения до окисления в вышеупомянутых условиях, при этом, чем больше эта величина, тем лучше термоокислительная стабильность смазки.

Таблица 3 Тип смазки Время доведения до окисления Поли-альфа-олефиновая смазка 18 минут Эфирная смазка 15 минут MOLYKOTE® L-8200 >24 часов

Как хорошо показано в Таблице 3, только ПФПЭ смазки могут обеспечить подходящую термоокислительную стойкость, что делает их подходящими для использования в коробках передач ветряных турбин и обеспечивающими значительное повышение срока службы коробок передач.

Настоящее изобретение относится к способу смазывания коробки передач ветряной турбины, включающему использование смазочной композиции, содержащей по меньшей мере одну перфторполиэфирную (ПФПЭ) смазку. Также настоящее изобретение относится к коробке передач ветряной турбины, включающей в смазочную систему, содержащую смазочную композицию на основе перфторполиэфирной смазки. Техническим результатом настоящего изобретения является способность выдерживать предельные температуры, влажность, противостоять окислению и коррозии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ смазывания коробки передач ветряной турбины, включающий в себя использование смазочной композиции, содержащей по меньшей мере одну перфторполиэфирную смазку.

2. Способ по п.1, в котором ПФПЭ смазка имеет кинематическую вязкость в вышеупомянутых условиях от 30 до 3000 сСт, определяемую при 40°С в соответствии с ASTM D445.

3. Способ по п.1 или 2, в котором смазочная композиция включает по меньшей мере одно ПФПЭ масло, выбранное из следующих групп:
(1) B-O-[CF(CF₃)CF₂O]_b1' (CFXO)_b2'-B',
где X представляет собой -F или -CF₃;
- B и B' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, - C₂F₅ или -C₃F₇;
- b1' и b2' одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, выбранными так, чтобы отношение b1'/b2' составляло от 20 до 1000 и b1'+b2' была в диапазоне от 5 до 250; если b1' и b2' оба будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи;
(2) C₃F₇O-[CF(CF₃)CF₂O]_o'-D,
где
- D представляет собой -C₂F₅ или -C₃F₇;
- о' является целым числом от 5 до 250;
(3) {C₃F₇O-[CF(CF₃)CF₂O]_dd'-CF(CF₃)-}₂,
где
- dd' является целым числом между 2 и 250;
(4) (C'-O-[CF(CF₃)CF₂O]_c1'(C₂F₄O)_c2'(CFX)_c3'-C'',
где
- X представляет собой -F или -CF₃;
- C' и C'' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, -C₂F₅ или -C₃F₇;
- c1', c2' и c3' одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы c1'+c2'+c3' находилась в диапазоне от 5 до 250; если по меньшей мере два из c1', c2' и c3' будут отличны от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи;
(5) D-O-(C₂F₄O)_d1'(CF₂O)_d2'-D',
где
- D и D' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -CF₃, -C₂F₅ или -C₃F₇;
- d1' и d2' одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы отношение d1'/d2' составляло от 0,1 до 5 и d1'+d2' находилась в диапазоне от 5 до 250; если d1' и d2' оба будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи;
(6) G-O-(CF₂CF₂C(Hal')₂O)_g1'-(CF₂CF₂CH₂O)_g2'(CF₂CF₂CH(Hal')O)_g3'-G',
где
- G и G' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из - CF₃, - C₂F₅ или -C₃F₇;
- Hal', равный или отличный в каждом случае, является галогеном, выбранным из F и Cl, предпочтительно F;
- g1', g2' и g3' одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы g1'+g2'+g3' находилась в диапазоне от 5 до 250, если по меньшей мере два из g1', g2' и g3' будут отличаться от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи;
(7) L-O-(CF₂CF₂O)_l'-L',
где
- L и L' одинаковы или отличны один от другого, выбираются из -C₂F₅ или -C₃F₇;
- 1' является целым числом в диапазоне от 5 до 250;
(8) R¹ _f-{C(CF₃)₂-O-[C(R² _f)₂]_kk1'C(R² _f)₂-O}_kk2'-R¹ _f,
где
- R¹ _f является перфторалкильной группой, имеющей от 1 до 6 атомов углерода;
- R² _f представляет собой -F или перфторалкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода;
- kk1' является целым числом от 1 до 2;
- kk2' представляет собой число в диапазоне от 5 до 250.

4. Способ по п.3, в котором смазочная композиция включает по меньшей мере одно ПФПЭ масло, выбранное из масел, соответствующих нижеприведенной формуле:
D*-O-(C₂F₄O)_d1*(CF₂O)_d2*-D*',
где
- D* и D*' одинаковы или отличны одна от другой, выбираются из - CF₃, -C₂F₅ или -C₃F₇;
- d1* и d2* одинаковы или отличны один от другого, являются независимыми целыми числами ≥0, так чтобы отношение d1*/d2* составляло от 0,1 до 5 и d1*+d2* была в диапазоне от 5 до 250; если d1* и d2* оба отличаются от нуля, то различные повторяющиеся звенья будут в основном статистически распределяться вдоль цепи.

5. Способ по п.1, в котором смазочная композиция дополнительно включает по меньшей мере одно циклическое фосфазеновое соединение, содержащее одну или больше циклических частей с формулой
,
имеющих связанный с одним или больше атомов фосфора по меньшей мере один заместитель, включающий в себя перфторалкилокси-цепь.

6. Способ по п.5, в котором циклическое фосфазеновое соединение соответствует нижеприведенной формуле:
,
при этом m является целым числом, так чтобы средняя молекулярная масса была в диапазоне 280-5000.

7. Способ по п.5, в котором циклическое фосфазеновое соединение соответствует нижеприведенной формуле (I) или (II):

где
- R₁ и R'_f одинаковы или отличны один от другого и в каждом случае независимо представляют собой перфторполиоксиалкиленовую цепь [цепь (OF)], включающую повторяющиеся звенья R^о, при этом указанные повторяющиеся звенья, распределенные произвольно по перфторполиоксиалкиленовой цепи, выбираются из:
(i) -CFXO-, где X является F или CF₃,
(ii) -CF₂CFXO-, где X является F или CF₃,
(iii)-CF₂CF₂CF₂O-,
(iv) -CF₂CF₂CF₂CF₂O-
- Z и Z' одинаковы или отличны один от другого и в каждом случае представляют собой группу с формулой -O^-M⁺, где M выбирается из водорода, одновалентного металла, аммониевого радикала с формулой NR₁R₂R₃R₄, где R₁, R₂, R₃, R₄ независимо являются атомом водорода или С₁-C₁₂ углеводородной группой, необязательно фторированной, или полярную группу с формулой -О^-)₂М'²⁺, где М' является двухвалентным металлом;
- n_z является целым числом от 1 до 3;
- n_z' является целым числом от 1 до 4;
- n_f является целым числом, так чтобы n_z+n_f была равна 6;
- n_f' является целым числом, так чтобы n_z'+n_f' было равно 8.

8. Способ по п.7, где циклическое фосфазеновое соединение соответствует нижеприведенным формулам (V) или (V-bis):

где:
- M и M' имеют такое же значение, как определено в п.7;
- каждый из p^*i (i=1-5) и q^*i (i=1-5) независимо является целым числом ≥0, так чтобы p^*i+q^*i находилась в диапазоне от 2 до 25 и отношение q^*i/p^*i составляло от 0,1 до 10.

9. Способ по п.5, где смазочная композиция включает циклическое фосфазеновое соединение в количестве предпочтительно по меньшей мере 0,5 мас.% и максимально 15 мас.% по отношению к массе ПФПЭ смазки и циклического фосфазенового соединения.

10. Коробка передач ветряной турбины, включающая систему смазки, содержащую смазочную композицию по любому из пп.1-9.

11. Коробка передач ветряной турбины по п.10, в которой смазочная система предназначена для обеспечения так называемого барботажного смазывания, смазывания под давлением или комбинации предшествующих систем.