УСТРОЙСТВО ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИСАДОК МОТОРНЫХ МАСЕЛ В УСЛОВИЯХ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к устройствам контроля смазочных материалов и может найти применение при исследовании адсорбционных, химических, спектральных и иных характеристик присадок в режимах, имитирующих поведение моторных масел в двигателе при термодеструкции.
Известно устройство для определения трибологических характеристик смазочных материалов, в частности моторных масел - четырехшариковая машина трения, содержащая узел трения из четырех подшипниковых шариков, зажатых в обойме под вертикальной нагрузкой. Верхний шарик, зажатый в цангу, вращается под нагрузкой относительно трех неподвижных шариков, смачиваемых контролируемым маслом. Нагрузка устанавливается с помощью набора калиброванных грузов [ГОСТ 9490-75. Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине].
Характеристики масел с помощью известного устройства определяются интегрально по характеристикам износа шариков, критической нагрузке заедания и сваривания и др. При этом устройство не обеспечивает выделения информации, собственно, об отдельных присадках в масле, так как результат испытаний определяется комплексом свойств масла (противоизносные и противозадирные свойства, несущая способность смазочного слоя, предельная нагрузочная способность и др.).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известное устройство - хроматограф, содержащее последовательно соединенные насос, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и блок детектирования, а также регистратор, подключенный к информативному выходу блока детектирования, термостат и узел слива. Хроматографическая колонка установлена в термостате и заполнена сорбентом, способным поглощать или удерживать газы, пары или растворенные вещества, а устройство слива подключено к выходу блока детектирования [Сычев, С.Н. Высокоэффективная жидкостная хроматография / С.Н.Сычев. - Орел: ОрелГТУ, 2010. - С.8-9, 112-116]. Данное устройство принято за прототип.
Известное устройство работает следующим образом. Раствор анализируемой смеси с помощью узла ввода пробы вводится в верхнюю часть хроматографической колонки. С помощью насоса (обычно плунжерного или шприцевого) анализируемая смесь прокачивается специальным элюентом (подвижная фаза) через хроматографическую колонку, в которой происходит разделение анализируемой смеси на отдельные вещества - компоненты. Вытекающий из колонки раствор, содержащий отдельные компоненты исследуемой смеси, анализируется блоком детектирования (обычно спектрофотометрическим) и удаляется через узел слива. Результаты анализа с информативного выхода блока детектирования поступают на регистратор, в качестве которого обычно используется компьютер.
В принятом за прототип устройстве в качестве сорбента используется Сепарон С18, в качестве блока детектирования - спектрофотометрический УФ-детектор, при этом иллюстрируется возможность эффективного анализа характеристик ряда различных присадок в маслах, среди которых: агидол; ионол; фриктол; Infeneum Т 4405, С 9353; Хайтек 320, 8610, 521F и др.
Известное устройство имеет ряд недостатков. Решая задачу анализа характеристик присадки с соответствие с ее назначением, оно определяет эти характеристики путем оценки их проявления при взаимодействии присадки с сорбентом, в качестве которого применяется специализированное для целей анализа универсальное вещество (в рассмотренном примере - Сепарон С18). Таким образом, результат исследования характеристик получается безотносительно к материалам деталей трибосопряжения, с которым будет работать моторное масло с этой присадкой, в то время как реальные свойства присадки проявляются по-разному при ее взаимодействии с различными материалами деталей трибосопряжения. Следовательно, достоверность исследования характеристик присадок моторных масел известным устройством ограничена.
Кроме того, характеристики присадок моторного масла определяются известным устройством в фиксированный момент времени при определенной устанавливаемой термостатом температуре, соответствующей лабораторным условиям. При этом невозможно получить информацию о том, как проявляются и изменяются эти характеристики в процессе эксплуатации моторного масла при его взаимодействии с материалами деталей трибосопряжения вследствие процессов термодеструкции. Эта информация необходимо для решения ряда фундаментальных и прикладных задач, среди которых, например, исследование и оптимизация состава присадок, подбор оптимальных комбинаций присадок для конкретных трибосопряжений или температурных режимов их работы и т.п. Следовательно, функциональные возможности исследования с помощью известного устройства ограничены.
Таким образом, достоверность и функциональные возможности известного устройства исследования характеристик присадок моторных масел ограничены.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении достоверности и расширении функциональных возможностей исследования характеристик присадок моторных масел в условиях термодеструкции.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, - обеспечение возможности мониторинга изменения характеристик присадок моторных масел по отношению к материалу деталей трибосопряжения в условиях термодеструкции.
Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве исследования характеристик присадок моторных масел, содержащем последовательно соединенные насос, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и блок детектирования, а также регистратор, подключенный к информационному выходу блока детектирования, термостат и узел слива, в котором хроматографическая колонка установлена в термостате и заполнена сорбентом, согласно полезной модели, дополнительно введен трехходовой распределительный кран, входом связанный с выходом блока детектирования, первым выходом - со входом насоса, а вторым выходом - с узлом слива, при этом сорбент представляет собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок, узел ввода пробы выполнен в виде петлевого дозатора, насос конструктивно выполнен перельстатическим, а узел детектирования содержит последовательно соединенные спектрофотометрический и рефрактометрические детекторы, выходами подключенные к регистратору.
Устройство поясняется схемой, представленной на рисунке. Устройство содержит последовательно соединенные в замкнутый контур насос 1, узел ввода пробы 2, хроматографическую колонку 3, образующие блок детектирования 4 спектрофотометрический детектор 5 и рефрактометрический детектор 6, а также трехходовой распределительный кран 7. При этом трехходовой распределительный кран 7 входом связан с выходом блока детектирования 4, первым выходом - со входом насоса 1, а вторым выходом - с узлом слива 8; регистратор 9 подключен к информационному выходу блока детектирования 4, выполненному в виде выходов детекторов 5 и 6. Хроматографическая колонка 3 установлена в термостате 10 и заполнена сорбентом, представляющим собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок. В устройстве насос 1 конструктивно выполнен перельстатическим, а узел ввода пробы 2 выполнен в виде петлевого дозатора.
Предлагаемое устройство работает следующим образом
Раствор с исследуемой присадкой (анализируемая смесь) с помощью насоса 1 и узла ввода пробы 2 прокачивается через хроматографическую колонку 3, находящуюся в термостате 10, формирующем температурные условия, имитирующие условия в реальном работающем двигателе. Хроматографическая колонка 3 заполнена сорбентом, представляющим собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок. В хромато-графической колонке 3 происходит разделение анализируемой смеси на отдельные вещества - компоненты. Вытекающий из колонки раствор, содержащий отдельные компоненты исследуемой смеси, анализируется блоком детектирования 4, включающим последовательно соединенные спектрофотометрический детектор 5 и рефрактометрический детектор 6, с выхода которых информация поступает на регистратор 9, который в соответствие с собственным программным обеспечением определяет и регистрирует характеристики исследуемой присадки моторного масла. Наличие двух детекторов, основанных на указных различных принципах, обеспечивает боле точное определение различных по химическому составу компонентов.
В рабочем режиме трехходовой распределительный кран 7 находится в положении, когда его вход соединен с первым выходом, в результате чего раствор после выхода с блока детектирования 4 вновь поступает в насос 1 и через узел ввода пробы 2 вновь направляется в хроматографическую колонку 3. И цикл повторяется.
Исполнение узла ввода пробы 2 в виде петлевого дозатора обеспечивает цикличный ввод пробы фиксированного объема в хроматографическую колонку 3, а перельстатический принцип построения насоса 1 исключает перемешивание компонентов присадки в произвольном порядке. В итоге в описанном контуре устройства при каждом последующем цикле компоненты присадки постоянно находятся в том же порядке, в котором они находились после выхода из хроматографической колонки 3 после первого цикла. При этом исследуемый раствор в хроматографической колонке 3 взаимодействует с материалом, соответствующим материалу деталей трибосопряжения, при температуре, соответствующей температуре в двигателе, то есть формируются условия термодеструкции, аналогичные условиям работы моторных масел в двигателе. В каждом цикле в регистраторе 9 фиксируются данные о характеристиках исследуемой присадки, изменяющихся с течением времени вследствие деструкционных явлений, то есть осуществляется мониторинг характеристик присадки.
При окончании исследований трехходовой распределительный кран 7 приключается, соединяя вход со вторым выходом, в результате чего исследуемый раствор после выхода с блока детектирования 4 поступает в узел слива 8 и удаляется из устройства.
Предлагаемое устройство, обладая положительными качествами прототипа, оценивает, в отличие от него, характеристики присадок моторных масел, проявляющиеся при их взаимодействии с конкретным материалом, из которого изготовлены детали трибосопряжения, при этом обеспечивается мониторинг изменения характеристик присадок моторных масел по отношению к материалу деталей трибосопряжения в условиях термодеструкции. Это существенно повышает достоверность и расширяет функциональные возможности исследований.
Таким образом, предлагаемое устройство лишено недостатков прототипа, что подтверждает достижение технического результата и решение поставленной задачи полезной модели.
Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил в известных технических решениях заявляемой совокупности существенных признаков, и в уровне техники не известно средство того же назначения, что заявляемая полезная модель. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство для контроля смазывающей способности моторных масел имеет уровень полезной модели.