ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ СМАЗКА "УВС СУПЕРКОНТ" Российский патент 2014 года по МПК H01B3/20 H01B1/22 C10M125/00 C10M101/00 C10M119/20 C10N10/02 C10N40/14 

Заявляемое изобретение относится к области электротехники, в частности к универсальным электропроводящим смазкам, применяемым при монтаже и эксплуатации разборных электрических соединений, служащих для их активной антикоррозийной защиты и отвечающих требованиям ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования», и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, преимущественно для уменьшения переходного сопротивления в контактных электрических соединениях, а также в качестве активной защиты от коррозионных воздействий окружающей среды.

Из уровня техники известна электропроводящая смазка, включающая наполнитель из меди и связующий материал, причем в наполнитель дополнительно вводят порошок графита, а медь вводят в виде пыли, при этом в качестве связующего материала используют литол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок графита 35-45 Медная пыль 15-25 Литол 35-45

(см. патент на изобретение №2331129 «Электропроводящая смазка «СКИПС», дата подачи 09.03.2007 г., опубликовано 10.08.2008 г.).

Согласно описанию патента (см. Таблицу, стр.3 описания) известная смазка не подвергалась испытаниям по ГОСТ 17441-82 «Соединения контактные электрические. Приемка и методы испытаний». Испытания были проведены по неизвестной методике, не позволяющей определить реальные технические характеристики данного состава.

Наличие в составе смазки такого ингредиента, как графит, изначально увеличивает переходное контактное сопротивление, литол не может быть применен при температуре контактного соединения свыше 125°С, а это, в свою очередь, не обеспечивает регламентированных ГОСТ 1043482 параметров надежности электрических соединений, что и подтвердили испытания, выполненные авторами заявляемого изобретения в соответствии с методикой, опубликованной в журнале «Энергонадзор» №1(4), февраль, 2009 г.Полученные результаты испытаний приведены в таблице, при этом падение напряжения при использовании смазки по известному патенту увеличилось в 46,4 раза, что превышает показатели контрольной группы в 1,7 раза.

Известна смазка, содержащая в качестве органического связующего раствор высокомолекулярного мыла в консервационном масле К-17, в качестве присадки - антиоксидант - неозон Д или фентиазин, диафен ФП, диафен ФФ или их аналоги, и медный порошок, при следующем содержании компонентов, мас.%:

Порошок меди 60-65 Антиоксидант 0,5-1,0 6±1% Раствор органического связующего остальное

(см. патент на изобретение №2337421 «Смазка электропроводящая и способ ее получения», дата подачи 20.12.2006 г., опубликовано 27.10.2008 г.).

Недостатки известного состава смазки связаны с большой трудоемкостью при изготовлении, а также несоответствием показателям по надежности, полученным при проведении испытаний, регламентированных ГОСТ 17441-82 (см. таблицу). В частности, после испытаний по ГОСТ 17441-84 электрическое сопротивление соединений с применением указанной смазки увеличилось в 19,4 раза, что превышает показатели контрольной группы в 9,5 раз.

Известна электропроводящая смазка, содержащая органическое связующее, минеральное масло, металлический порошок, например высокодисперсный порошок меди или никеля, отличающаяся тем, что дополнительно содержит антизадирную электропроводящую добавку, например графит, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Металлический порошок 30-80 Антизадирная электропроводящая добавка 0,01-2,0 Минеральное масло, органическое связующее остальное

(см. заявка на изобретение №2008119000 «Электропроводящая смазка», дата подачи 15.05.2008 г., дата публикации заявки 20.11.2009 г.).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является смазка, содержащая масло, присадку и металлический порошок, при этом в качестве масла используют одно из трех масел - силиконовое, полиэфирное или минеральное, в качестве присадки - неорганическую тиксотропную добавку графит, изначально характеризующуюся высоким электрическим сопротивлением, в качестве металлического порошка - высокодисперсный порошок меди или никеля и дополнительно смазка содержит стабилизирующие добавки при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Высокодисперсный порошок меди или никеля 25-75 Ннеорганическая тиксотропная добавка 2-10 Стабилизирующие добавки до 2

Масло (силиконовое, или полиэфирное,

или минеральное) остальное

(см. патент на изобретение №2158976 «Электропроводящая смазка», дата подачи 13.09.1999 г., опубликовано 10.22.2000 г.).

Недостатки известного состава обусловлены низкими показателями по термоустойчивости и надежности, которые должны соответствовать ГОСТ 10434-82, а также невозможностью обеспечения безопасной безаварийной эксплуатации электрических сетей.

Это связано, в частности, с тем, что используемый в составе смазки мелкодисперсный никелевый порошок образует многочисленные координационные и комплексные соединения и может выполнять функцию катализатора, способствующего полимеризации органических компонентов смазки, в результате чего на рабочей поверхности электрических контактов происходит образование трудноудаляемых полимеров.

Результаты испытаний данного состава электропроводящей смазки, проведенные в соответствии с ГОСТ 17441-84, показали, что при увеличении температуры электрическое сопротивление контактного перехода нарастает лавинообразно, что может привести к полному разрушению контакта (см. таблицу).

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является создание универсальной электропроводящей смазки, обеспечивающей электрическим соединениям многоуровневую активную антикоррозионную защиту от любых внешних воздействий, уменьшение потерь электроэнергии, защиту электрических соединений при аварийных перегрузках, нагревании, в частности до 200°C для алюминиевых, 300°C для медно-алюминиевых и 400°C для медных и стальных соединений в соответствии с ГОСТ 10434-82.

Указанный технический результат достигается тем, что электропроводящая смазка, содержащая минеральное масло, присадку, металлический порошок, в качестве которого используют высокодисперсный порошок меди, стабилизирующую добавку, согласно изобретению дополнительно содержит загуститель, в качестве которого используют этилцеллюлозу, при этом в качестве присадки используют органическую матрицу, представляющую собой соли высокомолекулярных органических соединений (мыло) и высших органических жирных кислот, а в качестве стабилизирующей добавки - 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%:

Органическая матрица 30-40 Высокодисперсный порошок меди 30-50 Загуститель 10-20 Стабилизирующая добавка 3-10 Минеральное масло остальное

В качестве минерального масла используют, преимущественно, масло МС-20.

Совокупность компонентов смазки, взятых в заявленных соотношениях, позволяет достичь указанный технический результат.

Применение в составе органической матрицы позволяет регулировать вязкость смазки, ее текучесть, причем содержание органической матрицы в меньшем количестве приводит к повышенной текучести, при превышении заявленного предела ведет к загустеванию смазки.

Известно, что авиационное масло МС-20 - масло селективной очистки, изготавливается из беспарафиновой и парафиновой нефти с низким содержанием серы. Обладает высокой вязкостью, отличной адгезией, хорошими смазывающими свойствами и температурой вспышки не ниже 265°C. Благодаря этому применение минерального масла в сочетании с высокодисперсным порошком меди и органической матрицей придает смазке повышенные эксплуатационные и антикоррозионные свойства, значительно расширяет температурный диапазон.

Использование этилцеллюлозы, устойчивой к действию концентрированных щелочей и разбавленных минеральных кислот, в сочетании со стабилизирующей добавкой позволяет предотвратить термооксилительную деструкцию, а также обеспечивает однородность и гомогенность состава, предотвращая его расслоение при хранении смазки.

Стабилизирующая добавка, в качестве которой применяют 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне, является ингибитором, защищает контактные соединения и металлический наполнитель - высокодисперсный порошок меди от коррозии, воздействия окружающей среды, а также препятствует окислению минерального масла, что, в свою очередь, также способствует повышению эксплуатационных свойств заявляемого состава.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «новизна».

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.

Электропроводящую смазку получают путем непрерывного механического перемешивания компонентов до получения однородной массы при температуре 30-40°C.

Осуществление изобретения подтверждается примерами конкретного выполнения.

Результаты высокотемпературных испытаний различных контактных смазок на соответствие требованиям ГОСТ 10434-82 по безопасности в электрических соединениях алюминий-медь приведены в Таблице.

Контактные пары медь - алюминий выбраны, как наиболее проблемные, требующие особых средств и методов антикоррозийной защиты, в частности применения медно-алюминиевых переходных контактных пластин, нейтральных жировых смазок (ГОСТ 10434-82, Приложение 3, п.2, п.3).

Испытания проведены на контакт-деталях, вырезанных из стандартных медных и алюминиевых шин в виде квадратных пластин одного размера. На контакт-детали были нанесены в соответствии с инструкциями изготовителей известные смазки и заявляемый состав. На группу контакт-деталей, взятую в качестве контрольных образцов, смазка не наносилась.

Пластины со смазками одного состава были собраны в пакеты, которые устанавливали в единую струбцину в виде сборки пакетов. Количество контактных переходов, подвергаемых испытаниям, в том числе в контрольной группе, было выбрано одинаковым, а именно по 6 контактных переходов для каждого вида смазок. Сборка стягивалась струбциной для моделирования рабочего режима стандартных соединений, с усилием по ГОСТ 10434-82, п.2.3.3, на крайние контакт-детали сборки подавался рабочий ток с плотностью 0,35 А/мм².

Измерения падения напряжения проводились во время каждого цикла нагревания при следующих параметрах температуры: пусковое - при 25°C, рабочее - при 100°C и критическое - при 250°C, что позволило проанализировать реальные технические характеристики и темпы старения в динамике.

Результаты испытаний, приведенные в таблице, подтверждают заявленный технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого к защите состава смазки, компоненты которой взяты в заявленных соотношениях.

Преимуществами предлагаемого к защите изобретения являются получение универсального состава электропроводящей антикоррозионной смазки, обеспечивающей электрическим контактам активную многоуровневую антикоррозионную защиту от любых внешних воздействий, что, в свою очередь, обеспечивает уменьшение потерь электроэнергии, защиту контактов при аварийных перегрузках, при нагревании, например, до 200°C для алюминиевых, 300°C для медных и 400°C для стальных электрических соединений (согласно ГОСТ 10434-82 п.2.2.6.), а также высокие технические показатели, в том числе гарантирующие соответствие электрических соединений требованиям ГОСТ 10434-82 по всем регламентированным показателям, в том числе по надежности, а также показатели, гарантируемые изготовителем заявленного состава, что подтверждает визуальный контроль состояния рабочей поверхности медных контакт-деталей, приведенный в таблице. Поверхность контакт-детали со смазкой «УВС Суперконт» сохранилась практически без изменений, в то время как поверхность контакт-деталей контрольной и с другими смазками имеет значительное окисление с образованием диэлектрических прокладок.

В качестве минерального масла используют, преимущественно, масло МС-20.

Результаты темпов старения контактных переходов со смазками в сравнении с контрольными контактными переходами медь - алюминий № п/п Патент № Состав смазки Паде
ние напряжения кон
такт
ного пере
хода, мВ, нача
льное-пусковое 5-й цикл на
гре
ва
ния 10-й цикл нагре
вания Темпы старе
ния Состо
яние контакт
ной поверхности медной контакт-детали 1 Контрольная пара медь-алюминий без смазки Измерения падения напряжения выполнены при температуре U1, мВ U2, мВ U3, мВ Темпы старе
ния 25°C 100°C 250°C   Рабочая поверхность всех контакт-деталей зачищена наждачной бумагой со средней крупностью абразивных частиц. Протирка органическим растворителем не проводилась 0,32 0,87 3,30 10,3 2 RU 2331129 мас.ч 0,68 1,16 31,67 46,57 Порошок графита 40 Медная пыль 20 Литол 40 3 RU 2337421 мас.ч: 0,29 0,82 5,63 19,41 Порошок меди 60-65 Антиоксидант, выбранный из Группы, содержащей неозон Д, фентиазин, диафен ФП, диафен ФФ, и их аналоги
0.5-1.0 :6 +/-1%-ный раствор высокомолекуляр
ного мыла в консервационном масле - остальное 4 RU 2008119000 А мас.ч
Металлический порошок меди 30-80 0,45 0,85 4,30 9,55 Антизадирная электропроводящая добавка 0.01-2 Минеральное масло, органическое связующее остальное 5 Заявляемый состав смазки «УВС Суперконт» мас.ч 0,12 0,10 0,47 3,91 Органическая матрица 30-40 Высокодисперсный порошок меди 30-50 Загуститель 10-20 Стабилизирующая добавка 3-10 Минеральное масло - остальное

Настоящее изобретение относится к электропроводящей смазке, содержащей минеральное масло, присадку, металлический порошок, в качестве которого используют высокодисперсный порошок меди, стабилизирующую добавку, при этом смазка дополнительно содержит загуститель, в качестве которого используют этилцеллюлозу, при этом в качестве присадки используют органическую матрицу, представляющую собой соли высокомолекулярных органических соединений (мыло) и высших органических жирных кислот, а в качестве стабилизирующей добавки - 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%: органическая матрица 40, высокодисперсный порошок меди 30, загуститель 20, стабилизирующая добавка 5, минеральное масло - остальное. Техническим результатом настоящего изобретения является создание универсальной электропроводящей смазки, обеспечивающей электрическим соединениям многоуровневую активную антикоррозионную защиту от любых внешних воздействий, уменьшение потерь электроэнергии, защиту электрических соединений при аварийных перегрузках, нагревании, в частности до 200°С для алюминиевых, 300°С для медно-алюминиевых и 400°С для медных и стальных. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Электропроводящая смазка, содержащая минеральное масло, присадку, металлический порошок, в качестве которого используют высокодисперсный порошок меди, стабилизирующую добавку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит загуститель, в качестве которого используют этилцеллюлозу, при этом в качестве присадки используют органическую матрицу, представляющую собой соли высокомолекулярных органических соединений (мыло) и высших органических жирных кислот, а в качестве стабилизирующей добавки - 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%:
Органическая матрица 40 Высокодисперсный порошок меди 30 Загуститель 20 Стабилизирующая добавка 5 Минеральное масло остальное

2. Электропроводящая смазка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве минерального масла используют преимущественно масло МС-20.