Охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01P11/06 

Изобретение относится к водоподготов- ке для систем охлаждения двигателей внут- реннего сгорания с использованием ингибиторов коррозии и позволяет повысить эффективность охлаждения путем уменьшения коррозионного и кавитацион- но-эрозионного износа внутренней поверхности охлаждающего контура двигателя, а также снизить нак пеобразование.

Известно применение ингибиторов коррозии в охлаждающих жидкостях для двигателей внутреннего сгорания, обеспечивающее долговечность двигателя путем сохранения чистоты внутренней поверхности охлаждающей системы, что облегчает тепловой обмен и уменьшает коррозионное разрушение.

Известны охлаждающие жидкости, содержащие композицию ингибиторов коррозии на основе нитритов, хроматов, бензоатов, буры, молибдатов, силикатов и также флокулянтов природного происхождения: декстринов и мелассы

Декстрин - крахмал, природный полифункциональный высокомолекулярный углевод с уменьшенным содержанием амилазы, имеющий макромолекулы меньших размеров. Декстрин получают обработкой крахмала кислотой; от режима обработки зависят его свойства. Указанный продукт представляет собой неионный фло- кулянт.

Меласса - сложная смесь полисахаридов, побочный продукт переработки сахарной свеклы - широко используется в животяоводстве, в процессах микробиологического синтеза биологическиактивных веществ (аминокислот, антибиотиков, ферментов и других лекарственных препаратов)

В ПНР применяется охлаждающая жидкость, содержащая композицию ингибиторов коррозии, состоящую из двузаме- щенного фосфата натрия в количестве 2,5-3,5 г/дм3 и декстрина в колличестве 1 г/дм3 Присадка к охлаждающей воде Силина, разработанная на заводе им. Малысл С

vj

-N О

ч|

оо

шева в г. Харькове, имеет в своем составе метасиликат натрия, тетраборат натрия, нитрит натрия, патока меласса, трилон-Б, фенолфталеин. Недостатком перечисленных ингибиторов является их высокая ток- сичность, некоторые из них (хроматы, нитрит натрия и др.) относятся к веществам первого класса опасности.

Природные высокомолекулярные углеводы - декстрин и меласса в условиях ка- витационного воздействия способны к распаду на низкомолекулярные соединения, что приводит к усилению коррозии металлов. Кроме того, в среде неорганических соединений декстрин и меласса способст- вуют развитию и росту микроорганизмов.

Хроматы и бихроматы являются окислителями любой органической примеси в системе и тем самым способствуют накоплению кислых продуктов окисления органи- ческих веществ.

Двуэамещенный фосфат натрия приводит к образованию дополнительных осадков в виде фосфатов кальция и магния в случае попадания жесткой воды в систему охлаждения ДВС.

Для введения отдельных компонентов присадки в охлаждающую жидкость (бензо- аты и др.) необходимо применение дополнительных органических растворителей

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения путем уменьшения коррозии, кавитационной эрозии и накипе- образования за счет добавления в воду охлаждающего контура композиции из нетоксичных, экологически безопасных и не дефицитных ингибиторов коррозии.

Это достигается тем, что охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания, содержащая в качестве ингибитора коррозии силикат натрия №25Юз. дополнительно содержит повышающие эффективность защиты от коррозии черных и цветных металлов нетоксичные, экологически безопасные природные флокулянты, а именно водорастворимые соли высокомолекулярных кислот лигно-гуминовой природы, карбокси- мети л целлюлозу Na-КМЦ при следующем соотношении компонентов, мае %:

Водорастворимые соли высокомолеку- лярных

кислот лигно-гуминовой природы0,30-0,50 №25Юз0,20-0,30 Na-КМЦ 0,020-0,030 Вода Остальное Ниже приведены три варианта охлаждающей жидкости на основе природных флокулянтов лигно-гуминовой природы

1Водорастворимые натриевые соли высокомолекулярных

сланцевых кислот0,30-0,50

Na2Si030,20-0,30

Na-КМЦ0,020-0,030

ВодаОстальное

2Водорастворимые натриевые соли высокомолекулярныхлигно-гуминовых

кислот0,30-0,50

NazSiOa0,20-0,30

Na-КМЦ0.020-0,030

ВодаОстальное

3Водорастворимые гуматы натрия бурых

углей0,30-0,50

NaaSlOa0,20-0,30

Na-КМЦ0.020-0,030

ВодаОстальное

Водорастворимые натриевые соли высокомолекулярных сланцевых кислот получают путем окисления керогена горючих сланцев кислородом воздуха в водно-щелочной среде в течение 3-4 ч при 195-205°С и давлении 3-4 мПа, подкисление оксидата и выделение осадка с последующим приготовлением водного раствора натриевых солей высокомолекулярных кислот.

Свойства и структура высокомолекулярных сланцевых кислот ВМК исследовались с применением ряда химических и инструментальных методов: масс-спектроскопии, электрофореза, гель-хроматографии, ультрафильтрации. Установлено, что ВМК это комплекс однотипных по строению и составу соединений, преимущественно, алифатической природы, содержащих различные кислородсодержащие функциональные группы - карбоксильные, спиртовые и фе- нольные гидроксилы, карбонильныеи хино- идные с незначительными включениями органоминеральных компонентов. Элементарный состав Na ВМК. мас.%:

Ма - 31 ± 0,5; С - 42 ± 0,5; Н - ,5; 0-20± 0.5;N-0.8± O.5.

По данным гель-хроматографического анализа молекулярная масса равна 120 тыс.ед.

ВМК является умеренно токсичным препаратом, по степени воздействия на организм человека относится к третьему классу опасности, генетически не активное вещество, не обладает мутагенными свойствами.

Водорастворимые натриевые соли лигно-гуминовых кислот получают окислением гидролизного лигнина (отход гидролизного производства) кислородом воздуха в воднощелочной среде в течение 3-4 ч при 150- 180°С и давлении 1,5 мПа, подкисление лигнина и выделение осадка с последующим приготовлением водного раствора натриевых солей высокомолекулярных лигно-гуми- новых кислот.

Исследование свойств и структуры высокомолекулярных лигно-гуминовых кислот (ЛГК) показало их сходство по физико-химическим свойствам с природными гуминовы- ми кислотами почв, торфов и буровых выветрившихся углей. Элементарный состав ЛГК находится в пределах значений, определенных для гуминовых кислот, мас.%:

С - 59,9Ю,5: Н - 3,8+0,5; N - 0,5tO,5: О - 35,8Ю,5.

Содержание, мас.%: карбоксильные группы 5.3-7,6; гидроксильные группы 1,9- 4,7; хиноидные 3,2-5,5.

Аналогичность химического строения ЛГК и природных гуминовых кислот подтверждается одинаковой оптической плот- ностью их растворов в 0.02Н NaHCOa.

Водорастворимые гуматы натрия буровых углей получают путем взаимодействия буровых выветрившихся углей (месторождение Александрия) с гидроксидом натрия. Полученный темно-коричневый раствор фильтруют и сушат. Элементарный состав. мас.%:

С - 58.5Ю.5: Н - 3.910,5; N - 1.2i0,5; О - 36,,5.

Физико-химические свойства идентичны свойствам природных гуминовых веществ.

Эксплуатационные испытания показали, что применение охлаждающей жидкости с содержанием высокомолекулярных полифункциональных флокулянтов гуминовой природы, Na-КМЦ - производной целлюлозы и силиката натрия приводит к снижению коррозионного и кавитационного износа двигателя. Омываемая поверхность охлаждающей системы дизеля ЗД6 после 4100 ч работы оставалась чистой, без продуктов коррозии; поверхность гильзы в цилиндре оставалась гладкой, блестящей, без явных эрозионных повреждений. Вся металлическая поверхность покрывается темной пленкой, толщиной порядка 50 А. В период навигации было замечено снижение температуры охлаждающей жидкости на 10°С. При опорожнении охлаждающей системы продукты коррозии не обнаружены. (Акт по эксплуатационным испытаниям прилагается).

Наличие антикавитационно-эрозион- ных, антикоррозионных и антинакипных

свойств природных полифункциональных флокулянтов гуминовой природы и Na-КМЦ объясняется образованием прочных координационных связей, указанных соединений с окисленными металлами образующимися в процессе коррозии, а отсутствие накипеобразования за счет комп- лексообразования с солями жесткости. Силикат натрия в процессе эксплуатации охлаждающей жидкости способен разлагаться выделяя слабую кремниевую кислоту, являющуюся наиболее распространенным флокулянтом, представляющим собой анионный полиэлектролит. В качестве

активаторов разложения силиката натрия могут служить ионы хлора, сульфатионы, кислые соли угольной кислоты, минеральные кислоты, которые присутствуют в среде охлаждающей жидкости или же образуются

в процессе эксплуатации ДВС.

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были подготовлены пятнадцать смесей ингредиентов, которые позволили определить их оптимальные граничные значения. Смеси получали простым смешением компонентов при 18,..22°С. Образцы, изготовленные из стали 38Х2МКЗА, чугуна СЧ-40 и Дюрали АМГ-6 помещали в полученные смеси и разрушали воздействием кавитации на ультразвуковом дисперга- торе УЗДН-2Т.

Степень защиты от кавитационной эрозии рассчитывалась по формуле

Ккэ -

ДСВ -AGn

ДСв

100%

где AGo - потери веса образца в воде;

ДСп - потери веса образца в охлажда- ющей жидкости.

Результаты испытаний позволяют сделать вывод о следующем соотношении компонентов охлаждающей жидкости и их процентном содержании от общего веса, мас.%.

Водорастворимые соли высокомолекулярных

кислот лигно-гуми- новой природы

(ВСВМК-ЛГ)0,30-0,50

Na-КМЦ- 0,020-0,030

Na2Si030,20-0,30

Вода Остальное

при котором достигается максимальный положительный эффект.

Формула изобретения Охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания, содержащая силикат

натрия с высокомолекулярными углеводами природного происходждения NazSiOa, отличающаяся тем. что, с целью повышения эффективности охлаждения путем уменьшения коррозии, она дополнительно содержит водорастворимые соли высокомолекулярных кислот лигно-гуминовой природы и карбоксиметилцеллюлозу Na-КМЦ в следующем соотношении

0718

8

Водорастворимые соли высокомолекулярных кислот лигно-гуминовой природы Na-КМЦ №25Юз Вода

L

0,30-0,50

до2о,-аозо

0,0-0,30 Остальное

Изобретение м.б. использовано для создания охлаждающей жидкости для двигателей внутреннего сгорания, позволяющей повысить эффективность охлаждения путем уменьшения коррозии, кавитационной эрозии и накипеобразования за счет добавления в воду охлаждающего контура композиции из нетоксичных, экологически безопасных и недефицитных ингибиторов коррозии.