СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ УДАЛЕНИЯ ВОЗДУХА ИЗ СМАЗОЧНОГО МАСЛА В ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
METHOD OF IMPROVING REMOVAL OF AIR FROM LUBRICATING OIL IN A HYDRAULIC SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к способу улучшения удаления воздуха из смазочного масла в гидравлической системе.
Уровень техники
Смазочные масла в гидравлической системе необходимы для защиты, смазки и передачи мощности. Современными тенденциями в области конструкций гидравлических систем являются меньшие резервуары, малое время пребывания масла и высокая выходная мощность. Эти изменения приводят к повышенным проблемам с вовлечением воздуха. Вовлечение воздуха представляет собой явление, при котором пузырьки воздуха (обычно имеющие диаметр меньше чем 1 мм) рассредоточены в смазочном масле. Вовлеченный воздух можно отличить от свободного воздуха (карман воздуха, захваченного в части системы), от растворенного воздуха (смазочные масла могут содержать от 6 до 12 процентов по объему растворенного воздуха) и от пены (воздушные пузырьки, обычно большие, чем 1 мм в диаметре, которые скапливаются на поверхности масла). Вовлечение воздуха может иметь ряд негативных последствий, в том числе, потерю смазывающей способности, возможное окисление смазочного масла, шумную работу, низкую эффективность и повышенные температуры масла.
Характеристики вовлечения воздуха смазочным маслом, как правило, измеряют, применяя испытания на удаление воздуха согласно ASTM D3427. При этих испытаниях измеряют время, необходимое для уменьшения содержания воздуха, вовлеченного в масло, до 0,2% по объему при условиях испытаний и при нормированной температуре.
Авторы данного изобретения стремились улучшить характеристики вовлечения воздуха смазочными маслами, которые используются в гидравлических системах.
Сущность изобретения
Таким образом, в изобретении предложен способ улучшения удаления воздуха из смазочного масла в гидравлической системе, причем указанный способ включает подачу смазочного масла в гидравлическую систему;
при этом смазочное масло содержит по меньшей мере 90% по массе базового масла в расчете на массу смазочного масла, и при этом по меньшей мере 70% по массе в расчете на массу базового масла представляет собой базовое масло GTL;
при этом вязкость базового масла GTL при 100°C составляет от 2 до 20 сСт;
при этом смазочное масло содержит менее чем 10% по массе присадок в расчете на массу смазочного масла;
при этом вязкость смазочного масла при 40°C составляет от 20 до 100 сСт, и
при этом удаление воздуха измерено согласно ASTM D3427 и улучшено по сравнению с удалением воздуха, полученным при использовании смазочного масла, которое содержит менее чем 70% по массе базового масла GTL.
Авторы изобретения обнаружили, что улучшенное удаление воздуха получается, когда базовое масло в смазочном масле представляет собой преимущественно базовое масло GTL.
Осуществление изобретения
В данном изобретении предложен способ улучшения удаления воздуха из смазочного масла в гидравлической системе. В гидравлической системе смазочное масло используют не только для смазки механизмов, но и для передачи давления. Вовлечение воздуха может быть особой проблемой в гидравлических системах, приводящей к недостаточно жесткой или ошибочной работе гидравлики.
Удаление воздуха измеряют согласно ASTM D3427 (редакция 14a, 2015 г.). Сжатый воздух продувают через смазочное масло, которое нагрето до температуры 50°C. После прекращения воздушного потока регистрируют время, необходимое для снижения содержания вовлеченного воздуха в масле до 0,2% по объему, как время удаления воздуха. Желаемое значение удаления воздуха составляет, как правило, меньше, чем 3 минуты, предпочтительно, меньше, чем 60 секунд и наиболее предпочтительно, меньше, чем 20 секунд.
Удаление воздуха улучшено по сравнению с удалением воздуха, полученным при использовании смазочного масла, содержащего менее чем 70% по массе базового масла GTL. Сравнение выполняли между по существу эквивалентными смазочными маслами, единственное различие которых заключается в количестве содержащегося базового масла GTL. Например, сравнение должно быть между смазочными маслами, имеющими одинаковую вязкость и содержащими одинаковые присадки. В сравниваемом смазочном масле должно быть большее количество базового масла не на основе GTL. Базовое масло не на основе GTL представляет собой, например, базовое масло из группы I, II или III из категорий базового масла API. При содержании по меньшей мере 70% по массе базового масла GTL авторы изобретения наблюдали улучшенное время удаления воздуха по сравнению со смазочными маслами, содержащими менее чем 70% по массе базового масла GTL (и при этом базовое масло GTL было заменено базовым маслом группы I, II или III).
Смазочное масло подают в гидравлическую систему с использованием стандартных методов.
Смазочное масло содержит по меньшей мере 90% по массе базового масла в расчете на массу смазочного масла. По меньшей мере 70% по массе, в расчете на массу базового масла, составляет базовое масло GTL. Предпочтительно по меньшей мере 75% по массе составляет базовое масло GTL. Базовые масла GTL синтезируют по методу Фишера-Тропша для преобразования природного газа в жидкое топливо. Они имеют очень низкое содержание серы и содержание ароматических соединений по сравнению с базовыми маслами на минеральной основе, очищенными от сырой нефти, и имеют очень высокую степень содержания составляющих парафинов. До 30% по массе (и предпочтительно до 25% по массе), в расчете на массу базового масла, могут быть другим типом базового масла, включая традиционные базовые масла, выбранные из группы I, II, и III категорий базового масла API (American Petroleum Institute, Американский институт нефтяной промышленности). В одном варианте реализации изобретения базовое масло содержит по меньшей мере 10% по массе базового масла, выбранного из группы I, группы II или группы III.
Кинематическая вязкость базового масла GTL при 100°C составляет от 2 до 20 сСт, предпочтительно от 3 до 15 сСт и более предпочтительно от 3 до 10 сСт. Вязкость измеряют подходящим способом согласно ASTM D445.
Смазочное масло содержит менее чем 10% по массе присадок в расчете на массу смазочного масла. Предпочтительно количество присадок менее чем 5% по массе. Предпочтительно количество присадок составляет по меньшей мере 0,5% по массе. Присадки могут содержать антиоксиданты, противоизносные присадки, деэмульгаторы, эмульгаторы, ингибиторы ржавчины и коррозии, улучшители VI (индекса вязкости) и/или модификаторы трения. Присадки могут поставляться в виде пакетов присадок, например, пакета беззольной присадки или пакета присадки на основе цинка.
Кинематическая вязкость смазочного масла при 40°C составляет от 20 до 100 сСт, предпочтительно от 25 до 80 сСт. Кинематическую вязкость измеряют подходящим способом согласно ASTM D445 (ASTM D7042). Этот диапазон вязкости обеспечивает смазочные масла, подходящие для использования в гидравлических системах.
Изобретение более подробно пояснено ниже с помощью примеров, при этом изобретение никоим образом не ограничивается этими примерами.
Пример 1
Были подготовлены одиннадцать различных смесей базовых масел с использованием комбинаций трех базовых масел:
1) XHVI 8 (произведенное по методу Фишера-Тропша масло, поставляемое компанией Shell, имеющее кинематическую вязкость при 100°C приблизительно 8 сСт)
2) Yubase 8 (базовое масло группы III от компании SK Lubricants, имеющее кинематическую вязкость при 100°C приблизительно 8 сСт)
3) Chevron 220 (базовое масло группы II от компании Chevron, имеющее кинематическую вязкость при 100°C приблизительно 8 сСт)
Время удаления воздуха из смесей базовых масел тестировали с использованием метода ASTM D3427 при 50°C. В таблице 1 приведено количество каждого базового масла (в процентах по массе в расчете на общую массу смеси), имеющегося в каждой смеси, и время удаления воздуха при 50°C. Все смеси в таблице 1 соответствуют стандарту ISO 46.
Таблица 1
XHVI 8
Yubase 8
Chevron 220 R
Время удаления воздуха при 50°C (секунды)
Смесь 1
100
0
0
5
Смесь 2
75
25
0
5
Смесь 3
66,7
33,3
0
30
Смесь 4
50
50
0
40
Смесь 5
25
75
0
60
Смесь 6
0
100
0
77
Смесь 7
0
0
100
61
Смесь 8
50
0
50
46
Смесь 9
90
0
10
5
Смесь 10
80
0
20
5
Смесь 11
75
0
25
15
Результаты показывают очень быстрое удаление воздуха для смесей, имеющих от 75 до 100% по массе GTL (смеси 1, 2, 9, 10 и 11). Все другие смеси, имеющие менее чем 70% GTL, имели значительно большее время удаления воздуха.
Пример 2
Считается, что время удаления воздуха ухудшается при добавлении присадок. Чтобы продемонстрировать, что готовые к употреблению гидравлические масла в соответствии с изобретением устойчивы к изменениям в отношении удаления воздуха, смеси изготавливали с использованием XHVI 8 (масла, полученного по методу Фишера-Тропша, поставляемого компанией Shell, имеющего вязкость при 100°C приблизительно 8 сСт) и различных количеств любого из следующих веществ:
1) Пакет 1 присадки (пакет беззольной присадки);
2) Пакет 2 присадки (пакет присадки на основе цинка).
В таблице 2 приведены композиции смесей (в процентах по массе в расчете на общую массу смеси) для каждого из пакетов присадок с XHVI 8 и соответствующее время удаления воздуха:
Таблица 2
Пакет 1 присадки
Пакет 2 присадки
XHVI 8
Время удаления воздуха при 50°C (секунды)
Смесь 1
0
0
100
5
Смесь 12
1
0
99
10
Смесь 13
2,5
0
97,5
10
Смесь 14
5
0
95
10
Смесь 15
0
1
99
10
Смесь 16
0
2
98
10
Смесь 17
0
3
97
10
Смесь 18
0
4
96
10
Смесь 19
0
5
95
10
Смесь 20
0
10
90
10
Результаты показывают, что добавление пакетов присадок (либо беззольных, либо на основе цинка) незначительно влияет на характеристики удаления воздуха из смазочных масел.