Способ определения совместимости свежих и работавших масел Советский патент 1992 года по МПК G01N33/30 

Изобретение относится к области оценки качества смазочных масел и их смесей, а конкретнее -к способам определения пригодности смесей моторных масел к использованию в судовых двигателях внутреннего сгорания.

В практике эксплуатации судовых двигателей часто имеет место вынужденное смешение моторных масел различных марок. Опытом эксплуатации установлено, что применение смесей несовместимых или недостаточно совместимых масел способствует быстрому достижению браковочных значений физико-химических показателей масел, сокращению срока их службы, образованию отложений в двигателе и масляной системе. Большинство используемых способов определения совместимости основано

на смешении свежих (не работавших в двигателях) масел в разных соотношениях, на их термообработке, центрифугировании и последующем определении стандартных физико-химических показателей исходных масел и их смесей, В отношении оценки совместимости такие способы имеют невысокую практическую значимость и могут использоваться только в качестве ориентировочного, сугубо предварительного теста. Даже, если предположить, что вза- имодействие между различными маслами в составе смеси происходит в их исходном состояния, то это, как правило, не отражается ни на результатах центрифугирования смеси, ни на ее физико-химических показателях (для масел одного класса вязкости и назначения).

VI

ю

2

Известен способ определения совместимости моторных масел путем их смешения, термостатирования, нанесения на нагретую до 250-350°С поверхность исходных масел и смеси и выдерживании до образования твердой лаковой пленки. Оценки совместимости масел производится по количеству образовавшихся лаковых отложений. В совместимых смесях это количество должно составлять не более, чем в одном из исходных масел. Данный способ имеет следующие недостатки. По существу он основан на стандартном способе (ГОСТ 23175-78) определения моторных свойств и термоокислительной стабильности масел с помощью лакообразователя, нагреваемого до определенной температуры. Однако, способ, изложенный в ГОСТ 23175-78 является сугубо предварительными не претендует на окончательную оценку качества масла. Исследования показывают, что образцы, получившие положительную оценку на лабораторных установках, далеко не всегда успешно проходят эксплуатационные испытания. Поэтому после первичного отбора образцов при получении результатов по ГОСТ 23175-78 обязательно следуют дальнейшие испытания масел на двигателе. Способ по а,с. Ms 1525577 таких испытаний не предусматривает и поэтому также может считаться предваритель- ным при определении совместимости масел. Кроме того, имеющиеся на судах и на других обьектах смеси моторных масел, как правило, получаются в результате доливки свежего масла одной марки в работающее в двигателе масло другой марки. Следует отметить, что смеси масел типа свежее - работающее весьма существенно отличается от смеси типа свежее - свежее тех же марок. Первый тип смеси содержит нерастворимые частицы, образовавшиеся в ре- зультате попадания в работающее масло продуктов неполного сгорания топлива, окисления и полимеризации углеводородов самого масла и др. Размеры большинства коллоидных частиц в смеси этого типа составляют от 0,1 до 3.0 мкм. Смесь же второго типа (свежее - свежее) также является коллоидной системой. Однако, частицы дисперсной фазы этой смеси представляют собой остаточные продукты нейтрализации присадок при их производстве гидратами окиси щелочноземельных металлов. Их размеры составляют от десятков до сотен А, что на один - два порядка меньше, чем в смеси работающего со свежим маслом. Это различие, а также различие в поверхностно-активныхсвойствахдисперсной фазы предопределяет существенную разницу в характере взаимодействия активных веществ в смесях масел обоих типов. Изложенное показывает, что способ по а.с. № 1525577 не обладает необходимой

достоверностью. Исследования совместимости свежих и работающих маселv проведенные с помощью микроскопии, показали, что при смешении масел их несовместимость может проявляться в виде изменения

0 коллоидной структуры системы масло - частицы твердой фазы в результате коагуляции (слипания) частиц в смеси масел. Такой процесс приводит к потере диспергирующих свойств масла, что вызывает рост углероди5 стых отложений в двигателе и на масляных фильтрах.

Известен принятый за прототип способ, предложенный фирмой Мобил ойл (США). Известный способ основан на проведении

0 сравнительного седмментационного анализа и определения совместимости по количеству образовавшегося осадка после центрифугирования. Способ заключается в центрифугировании на лабораторной цент5 рифуге образцов работающего масла и смеси этого масла со свежим в том соотношении1, которое получается в результате доливки, w последующем определении содержания нерастворимого осадка (наггри0 мер, в бензине) в пробах из средней части центрифужной пробирки. Результат определяют по формуле: ai-100

К

(О

а2 -(100 + А) 5 где К - показатель совместимости;

зт -содержание нерастворимого осадка в работающем масле после центрифугирования, мас.%;

32 - содержание нерастворимого осадка 0 в смеси масел после центрифугирования, мас.%;

А - количество свежего масла в смеси,

%

При К 1,0 масла считаются совместимы5 ми, при К 1 - несовместимыми, т.е. имеется вероятность повышения отложений шлама на деталях двигателя и масляной системы.

Способ является первой попыткой оп0 ределения совместимости свежего масла с работающим по изменению дисперсного состава твердой фазы в смеси. Однако, известный способ предопределяет, что содержание нерастворимого осадка в смеси

5 после долива свежего масла в работающее изменяется строго пропорционально кояи100честву долитого масла Отпггх-д). Тем не

менее на практике это не всегда соответствует действительности. Согласно известному способу содержание нерастворимого осадка в пробах масел после центрифугирования определяется как фактическое. Наличие нерастворимого осадка до центрифугирования не учитывается, что снижает достоверность определения совместимости масел.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дополнительно определяют содержание нерастворимого осадка в работающем масле и в смеси его со свежим п§ред центрифугированием, и о совместимости масел судят по коэффициенту Кс. определяемому по формуле

Кс -

Э1Я2

32 qi

где ai и 32 - содержание нерастворимого осадка в пробах работавшего масла и в смеси его со свежим соответственно после его центрифугирования, мас.%;

qi и qa - то же в пробах, перед центрифугированием, мас.%.

Дополнительное определение нерастворимого осадка в работающем масле и смеси масел до центрифугирования вызвано необходимостью получения достоверных данных о соотношении количества осадка в масле и смеси масел до и после центрифугирования. Так, в случае укрупнения частиц в смеси по сравнению с исходным работающим маслом, количество выделяющегося на центрифуге осадка должно увеличиться, а содержание нерастворимого осадка в пробе смеси, отобранной из средней части центрифужной пробирки, - снизиться. При значениях КсЈ1 масла являются совместимыми; при Кс 1 масла являются несовместимыми.

Способ реализуется следующим образом.

Производят одновременное центрифугирование проб работавшего масла и смеси работавшего со свежим в требуемом соотношении. Для этого в лабораторной центрифуге, например, марки ЦУМ - 1 половину количества центрифужных пробирок заполняют работавшим маслом, а половину - смесью масел. Производят центрифугирование в течение определенного времени, например, одного часа, при факторе разделения 1500. После этого из средней части всех пробирок отбирают пробы работавшего масла и смеси. Для этого сливают верхний слой (примерно 20% объема пробирки), а средний слой (примерно 40% объема) сливают в приготовленную посуду, отдельную для работавшего масла и для смеси масел.

Затем определяют содержание нерастворимого осадка в полученных навесках фугованных образцов работавшего масла и смеси масел, а также содержание нераство- 5 римого осадка в пробах нефугованных работавшего масла и смеси масел. Определение производят например, способом, изложенным в ГОСТ 20684-75. После Проведения вышеупомянутых операций на основании

0 выведенной формулы определяют совместимость испытуемых масел.

Проверка предложенного способа в лаборатории показана более высокую достоверность и точность по сравнению со

5 способом фирмы Мобил ойл при оценке изменения дисперсного состава в несовместимых смесях свежего и работающего масел. На чертеже приведен график, характеризующий соответствие между по0 казателями совместимости по предложенному способу и способу микроскопии. являющемуся наиболее точным критерием оценки изменения дисперсного состава. Способ микроскопии, являясь более точ5 ным, требует наличия специального оборудования для подсчета частиц и определения их размеров и поэтому не может быть использован в обычных производственных лабораториях. По оси ординат отложен

0 показатель совместимости, определяемый с использованием способов седиментации Кс (предлагаемый способ и способ фирмы Мобил ойл), а по оси абсцисс - показатель совместимости, определяемый с использо5 ванием способа микроскопии Км, с которым производится сравнение. Анализ данных чертежа по четырем разным смесям несовместимых масел показывает что способ согласно изобретению (опытные точки

0 отмечены знаками +) дает более высокую сходимость с данными, полученными с помощью микроскопии, чем результаты, полученные способом фирмы Мобил иол (Опытные точки отмечены значками & ).

5 Способ проверен на следующих смесях масел:

1)20% Мобилгард 424 (работавшее) +80% Тебойл S30T (свежее);

2)20% Мобилгард 424 (работавшее) + 0-1-80% Тебойл S10T (свежее);

3)80% ЭССО Тро-Мар SR 40 (работавшее) + 20% Тебойл S30T (свежее).

Результаты определения содержания нерастворимого (СНО) в бензине осадка 5 (ГОСТ 20684-75) в работавших маслах и их смесях со свежими до и после центрифугирования приведены в табл. 1.

Результаты определения показателя совместимости масел по предложенному способу, способу Мобил (прототип) и по способу микроскопии приведены в табл. 2.

Определение совместимости масел различными способами показывает, что предлагаемый способ дает более достоверный и точный результат, чем прототип, что видно из сравнения обоих способов со способом микроскопии.

Формула изобретения Способ определения совместимости свежих и работавших масел путем центрифугирования работавшего масла и смеси его со свежим маслом, отбора проб из среднего слоя центрифугированных работавшего масла и смеси его со свежим с определением в пробах содержания нерастворимого осадка, отличающийся тем.

что, с целью повышения точности и достоверности способа, дополнительно определяют содержание нерастворимого осадка в пробах работавшего масла и в смеси его со

свежим маслом перед центрифугированием и о совместимости масел судят по коэффициенту Кс, определяемому по формуле х ai -да аГф

где at. за - содержание нерастворимого осадка в пробах работавшего масла и в смеси его со свежим соответственно после центрифугирования. мас.%;

qi. 0.2 - содержание нерастворимого

осадка в пробах перед центрифугированием, мас.%.

Сущность изобретения: в способе определения совместимости свежих и работавших масел определяют содержание нерастворимого осадка в пробах работавшего масла и в смеси его со свежим маслом перед центрифугированием, затем проводят центрифугирование масел, отбирают пробы из среднего слоя центрифугированных работавшего масла и в смеси его со свежим и определяют содержание нерастворимого осадка в отобранных пробах. О совместимости масел судят по коэффициенту Кс, определяемому по формуле Кс aiq2/a2qi, где aia2 - содержание нерастворимого осадка в пробах работающего масла и в смеси его со свежим соответственно после центрифугирования. мас.%; qy}2 - то же, в пробах перед центрифугированием. мас.%. Масла считаются совместимыми при Кс и 1. 1 ил.. 2 табл.

Показатель

СНО в пробе работавшего масла (q) перед центрифугированием

СНО з пробе работавшего масла (а ) после центрифугирования

СНО в смеси масел (q«) до центрифугирования

СНО 8 фугованной смеси масел (а2)

Таблица Т

Масло или смесь { Значение, мае, масел

Мобилгард 424 3,25 ЭССО TPO-MapSR-4 O 1,16

Мобилгард 42 2,54 ЭССО Tpo-Map-SR -4.0 0,95

Мобилгард 424+Тебойл 0,64

S3QT

Мобилгард 424+Тебойл 0,80

SJOT

ЭССО Tpo-MapXD40+ 0,99

+Тебойл S30T

Нобилгард 424 + „ 0,23 Тебойл S30T

Мобилгард 424 + 0,24 Тебойл S10T

ЭССО Tpo-MapSR40 + 0,76 + Тебойл S30T

201 Мобилгард k2k (работавшее) +80% бойл S30T (свежее)

20% Мобилгард Ц2Ь (работавшее) + BQ%

§

Таблица2

5,64

t,60

О