Смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации


 


Владельцы патента RU 2476587:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации, включающей базовую основу - авиационный триметилолпропановый эфир на основе смеси сложных эфиров триметилолпропана и жирных монокарбоновых кислот, а также антиокислительную присадку диоктилдифениламин или (бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин, антиокислительную присадку - алкилированный фенил-альфа-нафтиламин, антикоррозионную присадку в виде смеси маслорастворимого дезактиватора металла Иргамет 39 на основе производного толутриазола и ингибитора коррозии 1,2,3-бензотриазола, трикрезилфосфат в качестве противоизносной присадки при определенных соотношениях всех компонентов. Техническим результатом настоящего изобретения является получение смазочной композиции с высокими эксплуатационными свойствами: стабильные вязко-температурные свойства, термическая и термоокислительная стабильность при высоких температурах выше 200°C, высокие антикоррозионные свойства и триботехнические свойства в условиях высоких скоростей при повышенных и пониженных температурах. 3 табл.

 

Изобретение относится к смазочным высокотемпературным синтетическим маслам для силовых турбин в авиации, в частности для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации.

Требования, предъявляемые к маслам для указанных узлов эксплуатации:

- стабильные смазывающие свойства при минимальных температурах (ниже минус 55°C) и максимальных (выше 200°C) при режиме форсажа (взлет-посадка) в течение требуемого ресурса с многочисленными остановками.

Известен состав смазочного масла для силовых турбин (RU 2125084 C1, 1999), широко эксплуатируемого в дозвуковой авиации и газоперекачивающих агрегатах с рабочими температурами до 120°C, имеющего торговое название «Авиационное масло Мс-8п» Ост. 38.01163-78 (изм.1-10), состава, мас.%:

2,6-дитретбутил паракрезол 0,7-1,0
ариловые эфиры фосфорной кислоты 1,0-3,0
аминопроизводные антиокислительные присадки 0,1-0,5
бензотриазол 0,005-0,015
базовое масло (минеральное) остальное

Недостатком известного масла является его неудовлетворительная термоокислительная и термическая стабильность при температуре выше 150°C, что приводит к появлению отложений смолистого характера на фильтрах двигателя.

Известно смазочное масло для силовых турбин (RU 2109800 С1, 1998) следующего состава, мас.%:

2,6-дитретбутил паракрезол 0,5-3,0
n,n'-динонилдифениламин 0,2-0,5
трикрезил фосфат или дифенил паратретбутил
фенил фосфат 1,0-3,0
бензотриазол 0,005-0,1
базовое масло (нефтяное или синтетическое) остальное

Недостатком масла является неудовлетворительная термоокислительная стабильность при температуре выше 200°C, не обеспечивающая оптимальную эксплуатацию ГТД.

Из RU 2325434 C2, 27.05.2008, известно смазочное масло, содержащее базовое полиальфаолефиновое масло, 2,6-дитретбутилпаракрезол, трикрезилфосфат, бензотриазол, дополнительно содержит сложные эфиры триметилолпропана и одноосновной карбоновой кислоты или диизооктилсебацинат и продукты реакции N-фенилбензоламина и 2,4,4-триметилпентана.

Могут быть использованы эфиры триметилолпропана и карбоновых кислот, содержащих от 5 до 18 атомов углерода. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:

продукты реакции N-фенилбензоламина и
2,4,4-триметилпентана 0,1-1,5
2,6 дитретбутилпаракрезол 0,5-5,0
трикрезилфосфат 1,0-5,0
бензотриазол 0,001-0,5
сложные эфиры триметилолпропана и одноосновной
карбоновой кислоты или диизооктилсебацинат 10,0-40,0
полиальфаолефиновое масло ПАОМ-4 до 100%

Недостатком данного масла является недостаточно стабильные технические характеристики его в условиях эксплуатации - в жестких условиях эксплуатации двигателей сверхзвуковой авиации.

Из RU 2185423, 2002, известно другое синтетическое смазочное масло для силовых турбин, содержащее в мас.%:

термостабильный диизооктилсебацинат 10,0-15,0
2,6-дитретбутил паракрезол 0,5-3,0
n,n'-динонилдифениламин или
смесь бутил-и-октилдифениламинов 0,2-0,5
трикрезил фосфат или
дифенилпаратрет-бутилфенилфосфат 1,0-3,0
бензотриазол 0,005-0,1
базовое масло (синтетическое или
полиальфаолефиновое) остальное

Недостатком указанного масла являются неудовлетворительные эксплуатационные свойства: стабильность к окислению при 210°C и термическая стабильность при 250°C, которые не обеспечивают эксплуатационные параметры теплонапряженных ГТД современной авиационной техники 4-го и 5-го поколений.

Технической задачей заявляемого изобретения является получение смазочной композиции высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации с хорошими вязкостно-температурными свойствами, в том числе и при минусовой температуре, термоокислительной стабильностью до 250°C, термической стабильностью и хорошими антикоррозионными свойствами в условиях повышенных температур, а также при минусовых температурах.

Поставленная техническая задача достигается смазочной композицией высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации, содержащей в качестве базового компонента сложный эфир триметилолпропана и жирных монокарбоновых кислот, а также антиокислительную присадку диоктилдифениламин или (бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин, антиокислительную присадку - алкилированный фенил-альфа-нафтиламин, антикоррозионную присадку в виде смеси маслорастворимого дезактиватора металла Иргамет 39 на основе производного толутриазола и ингибитора коррозии 1,2,3-бензотриазола, трикрезилфосфат в качестве противоизносной присадки при следующем соотношении исходных компонентов в мас.%:

антиокислительные присадки:
диоктилдифениламин или
(бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин 1,0-3,0
алкилированный фенил-альфа-нафтиламин 1,0-3,0
антикоррозионная присадка в виде в виде смеси
дезактиватора металла на основе производных
толутриазола Иргамет 39 и 1,2,3-бензотриазола 0,1-0,5
трикрезилфосфат 2,0-5,0
указанный авиационный триметилолпропановый
эфир в качестве базовой основы остальное

В заявленной в качестве изобретения смазочной композиции в качестве базовой основы используют авиационный эфир триметилолпропановый (сложный эфир), представляющий собой смесь сложных эфиров и индивидуальных жирных карбоновых кислот, например гептановой и копры в соотношении 70:30, соответствующий требованиям ТУ 0253-002-07548712-2010 («Авиационный эфир триметилолпропановый базовый»), основные технические свойства его указаны в таблице 1.

В состав смазочной композиции по изобретению входит смесь определенных присадок (антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные), обеспечивающие совместно с указанной базовой основой синергетический эффект, обусловленных подбором их и количественным содержанием их в смазочной композиции.

Показатели качества авиационного эфира триметилолпропанового базового должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 1.

Таблица 1
Наименование показателя Норма для марок Метод испытания
1 Внешний вид Прозрачная однородная жидкость Визуально по п.5.4 наст. СТО
2 Кинематическая вязкость, мм2/с:
- при 100°C, не менее 3,8 ГОСТ 33 или
- при минус 40°C, не более 5500 ASTM D 445
3 Температура застывания, °C, не выше минус 60 ГОСТ 20287 или ASTM D 97
4 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °C, не ниже 220 ГОСТ 4333
5 Кислотное число, мг КОН/г, не более 0,05 ГОСТ 5985 или ГОСТ 11362 ASTM D 974
6 Плотность при 20°C, г/см3, в пределах 0,961 ГОСТ 3900
ASTM D 4052

В смазочной композиции по изобретению в качестве таких синергетически действующих присадок используют следующие добавки-присадки:

- антиокислительная присадка - диоктилдифениламин (ДАТ по ТУ 38.1011215) или Ирганокс L 01 (Ирганокс L 01 - ди-изо-октилдифенил-амин; CIBA IRGANOX L 01);

- антиокислительную присадку - алкилированный фенил-α-нафтиламин (ФАТ ТУ 38.401-1871-91) или Ирганокс L 06, CIBA IRGANOX L 06);

- антикоррозионную присадку Иргамет 39 (на основе производных толутриазола) и Иргамет BTZ (1,2,3-бензотриазол);

- противоизносную присадку - трикрезилфосфат (ТКФ по ГОСТ 5728).

В таблице 2 представлены примеры смазочной композиции по изобретению.

Таблица 2
Примеры составов смазочной композиции по изобретению
№ п/п Наименование компонентов Нормативный документ Содержание, %мас.
1 2
1 Авиационный эфир триметилол- ТУ 0253-002-
пропановый базовый: смесь 07548712-2010 до 100 до 100
эфир триметилолпропановый 8317 и эфир триметилолпропановый фирмы Nyco С.А. (Франция) 70 65
7300 30 35
2 Антиокислительная присадка: ТУ 38.1011215-89
Диоктилдифениламин (ДАТ) или изм. 1-3 2,0 1,8
Ирганокс L 01 фирмы BASF СЕ (Ciba) (Германия)
3 Антиокислительная присадка: ТУ 38.401-1871-91
алкилированный фенил-α- 2,0 1,8
нафтиламин (ФАТ) или Ирганокс L 06 фирмы BASF СЕ (Ciba) (Германия)
4 Противоизносная присадка: трикрезилфосфат ГОСТ 5728 2,0 1,8
5 Ингибитор коррозии: смесь
триазолов: Иргамет 39 и фирмы BASF СЕ 0,125 0,124
1,2,3-бензотриазол (Ciba) (Германия)

Смазочную композицию высокотемпературного масла готовят путем растворения добавок-присадок в базовой основе: в реактор подают расчетное количество эфира триметилолпропанового, включают мешалку, подают пар и нагревают до 70-80°C с последующим перемешиванием. При 75-95°C загружают присадки, перемешивают, фильтруют.

Подобранный экспериментально качественный состав пакета присадок и их количественного содержания в сочетании с базовой основой - авиационным эфиром триметилолпропановым (смесь сложных триметилолпропановых эфиров индивидуальных карбоновых кислот) - обеспечивает получаемой смазочной композиции высокотемпературного масла комплекс необходимых свойств, позволяющий использовать ее в жестких условиях эксплуатации - для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации (скоростные нагрузки, в условиях низких и высоких температур).

В таблице 3 представлены основные технические свойства смазочной композиции по изобретению, которые свидетельствуют о получении смазочной композиции, обладающей термоокислительной стабильностью при высоких температурах, коррозионной и окислительной стабильностью при высоких температурах, высокими триботехническими свойствами, стабильными вязкостно-температурными свойствами, необходимой вспениваемостью.

Таблица 3
Наименование показателя Получаемые свойства с учетом действующих норм Метод испытания
Образец 1 Образец 2
1 Внешний вид Прозрачная жидкость Прозрачная жидкость Визуально
2 Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:
100°C 3,8 3,9 по ГОСТ 33
минус 40°C 5500 5750
3 Температура застывания, °C Минус 60 Минус 60 ГОСТ 20287 (метод Б)
4 Температура вспышки, 230 235 ГОСТ 4333
определяемая в открытом тигле, °C
5 Кислотное число, мг КОН/г на 1 г масла 0,1 0,15 ГОСТ 5985
6 Содержание воды, % отсутствие отсутствие ГОСТ 2477
7 Содержание механических примесей, % отсутствие отсутствие ГОСТ 6370
8 Термоокислительная ГОСТ 23797
стабильность при 250°C в
течение 50 ч и расходе
воздуха (10±0,5), дм3/ч:
а) кислотное число после 3,2 3,5 ГОСТ 5985
окисления, мг КОН на 1 г масла
б) кинематическая вязкость, мм2/с, после ГОСТ 33
окисления, при
температуре:
100°C 6,5 7,2
минус 40°C 8800 9200
в) массовая доля осадка, не растворимого в 0,009 0,1
изооктане, %
г) коррозионность масла, мг/см2 на пластинках: ГОСТ 23797
сталь марки ШХ15 по ГОСТ 801; отсутствие отсутствие
алюминиевый сплав АК4 по ГОСТ 4784; отсутствие отсутствие
медь марки M1 и М2 по ГОСТ 859 +0,15 +0,1
9 Трибологические ГОСТ 9490
характеристики на
четырехшариковой машине
трения:
при осевой нагрузке 196 Н:
а) критическая нагрузка (Рк), кгс; 60 60
б) показатель износа, Ди, мм 0,4 0,4

Смазочная композиция высокотемпературного масла для теплонапряженных газотурбинных двигателей сверхзвуковой авиации, включающая базовую основу - авиационный триметилолпропановый эфир на основе смеси сложных эфиров триметилолпропана и жирных монокарбоновых кислот, а также антиокислительную присадку диоктилдифениламин или (бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин, антиокислительную присадку - алкилированный фенил-альфа-нафтиламин, антикоррозионную присадку в виде смеси маслорастворимого дезактиватора металла Иргамет 39 на основе производного толутриазола и ингибитора коррозии 1,2,3-бензотриазола, трикрезилфосфат в качестве противоизносной присадки при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%:
антиокислительные присадки:

диоктилдифениламин или
(бис(4-(1,1,3,3-тетраметибутил)фенил)амин 1,0-3,0
алкилированный фенил-альфа-нафтиламин 1,0-3,0
антикоррозионная присадка в виде смеси
дезактиватора металла на основе производных
толутриазола Иргамет 39 и 1,2,3-бензотриазола 0,1-0,5
трикрезилфосфат 2,0-5,0
указанный авиационный триметилолпропановый
эфир в качестве базовой основы остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильному маслу и к композиции рабочего вещества для холодильной установки. .

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий для высоконагруженных пар трения и может быть использовано для повышения износостойкости и снижения коэффициента трения трибосопряжения колесо-рельс в узлах трения различных машин, а также для защиты деталей различного оборудования от абразивного износа и других целей.

Изобретение относится к холодильному маслу и к композиции рабочего вещества для холодильной установки. .

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий для высоконагруженных пар трения и может быть использовано для повышения износостойкости и снижения коэффициента трения трибосопряжения колесо-рельс в узлах трения различных машин, а также для защиты деталей различного оборудования от абразивного износа и других целей.
Наверх