Способ определения оптимального содержания депрессорной присадки в смазочных композициях



Способ определения оптимального содержания депрессорной присадки в смазочных композициях

 


Владельцы патента RU 2583921:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области исследования материалов и может быть использовано для исследования вязкостно-температурных свойств жидкости и количественной оценки интенсивности и динамики структурных превращений в процессе подбора состава смазочных композиций моторных масел на стадии их разработки. Способ включает регистрацию процессов термодинамического структуропреобразования путем определения термоэнергетической функции каждой пробы, при этом приготавливают несколько проб масла с различным, точно известным количеством депрессорной присадки в них, для определения степени интенсивности структуропреобразования каждой пробы исследуемого масла пробу непрерывно с заданной скоростью охлаждают от комнатной температуры до температуры застывания, определяют температурные области структуропреобразования исследуемого масла по безразмерному динамическому критерию подобия температуровязкостных свойств ηδ, а степень интенсивности структуропреобразования исследуемого масла в указанных температурных областях количественно выражают через изменение термоэнергетической функции исследуемого масла Е(Т), определяемой по формуле: Е(Т)=(1/2-ηδ(T))·RT, где R - универсальная газовая постоянная; Т - текущая абсолютная температура масла; Θ - скорость изменения температуры; η - динамическая вязкость; ηδ=δη(Т, Θ)/δТ; затем определяют среднюю интенсивность микроструктурных процессов в каждой пробе через среднеквадратическое отклонение термоэнергетической функции. Оптимальное содержание депрессорной присадки определяют как соответствующее пробе с максимальной средней интенсивностью микроструктурных процессов. Достигается повышение точности и достоверности определения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью тепловых средств и может быть использовано для исследования вязкостно-температурных свойств жидкости и количественной оценки интенсивности и динамики структурных превращений в процессе подбора состава смазочных композиций моторных масел на стадии их разработки.

Современные смазочные композиции могут содержать до 15 компонентов для улучшения качества смазочных материалов и составлять до 25% масла основы. Для Российской Федерации и других северных стран актуальна проблема улучшения низкотемпературных свойств горючесмазочных материалов (холодная климатическая зона в РФ занимает около 80% территории страны).

Наиболее эффективным и экономически целесообразным способом улучшения низкотемпературных свойств нефтей, топлив и масел является использование депрессорных присадок. Это вещества, при введении которых в малых дозах достигается существенное снижение температуры застывания и улучшение текучести при низких температурах. В отличие от всех других способов это направление обеспечивает рациональное использование нефтяных ресурсов и комплексное улучшение низкотемпературных свойств различных нефтепродуктов и нефти. Обычно эффективность депрессоров определяется снижением температуры застывания нефтепродуктов, достигаемым в их присутствии, и концентрацией присадок, обеспечивающих максимальную депрессию температуры застывания

Известен способ определения количества присадки ДЕТЕРСОЛ-140 в моторных маслах для автомобильной техники по патенту РФ №2304281, включающий отбор пробы, измерение оптической плотности на полосах поглощения 1604 и 2000 см-1 при спектрофотометрировании и последующий расчет концентрации присадки по экспериментально полученной зависимости. Достигается расширение номенклатуры определяемых при помощи ИК-спектроскопии присадок для моторных масел, а также возможность идентификации только присадки ДЕТЕРСОЛ-140 и определения только ее количества, а не суммарного содержания всех присутствующих в моторном масле присадок. Способ представляется трудоемким.

Известна методика количественной оценки эффективности депрессоров, которая заключается в установлении взаимосвязи между оптимумом действия присадок и содержанием твердых парафиновых углеводородов (Повышение эффективности процессов нефтепереработки и нефтехимии / Л.В. Таранова, С.Г. Агаев // Химическая технология переработки нефти и газа. - Казань: 1985. - С. 30-32). Для этого депрессоры испытывают в модельных системах нефтяного парафина марки Т (ГОСТ 23683 - 79) с температурой плавления 56°C в n-гептане при содержании парафина от 2,5 до 35%. Депрессорную эффективность присадок оценивают при введении в них от 0,02 до 2,0% депрессора. Вначале устанавливается зависимость температуры застывания модельной системы от концентрации депрессорной присадки при постоянном содержании парафина, затем графически определяют оптимальные концентрации присадок (СД ОПТ), при которых достигается минимальная температура застывания системы (tз мин). После этого строятся зависимости этих показателей от содержания парафинов в системе.

Известно определение эффективности депрессорных присадок путем определения снижения температуры застывания нефтепродуктов и нефтей, достигаемое при введении выбранной дозы присадки (по ГОСТ 20287 - 74). По ГОСТу предусмотрена визуальная регистрация потери подвижности нефтепродуктов при понижении температуры. При этом необходимо обеспечить полное растворение и равномерное распределение в анализируемой среде активного вещества присадки. Для проведения анализа требуется подготовленный персонал, точность измерений неудовлетворительна.

Известные методы определения эффективности депрессорных присадок имеют следующие основные недостатки:

- значительные временные затраты на проведение испытаний,

- сложность и трудоемкость методов, требуется квалифицированный лабораторный персонал,

- чувствительность диэлькометрического метода к наличию примесей в исследуемой среде, что может значительно искажать получаемые результаты.

Наиболее близким изобретению является "Способ исследования термодинамического структуропреобразования жидких сред" по патенту РФ №2289125, при котором изменяют температуру исследуемой жидкости и определяют зависимость вязкости жидкости от температуры, отличающийся тем, что пробу жидкости объемом ≤1 мл циклически монотонно и непрерывно с заданной скоростью охлаждают и нагревают в заданном интервале температур, в каждом последовательном цикле определяют температурные области структуропреобразования жидкости по безразмерному динамическому критерию подобия температуровязкостных свойств ηδ выражающего зависимость относительного изменения сдвиговой вязкости от относительного изменения абсолютной температуры жидкости при заданной скорости изменения ее температуры ηδ=δη (Т, Θ)/δТ, а степень интенсивности структуропреобразования исследуемой жидкости в указанных температурных областях количественно выражают либо через изменение термоэнергетической функции жидкости Е(Т), определяемой по формуле

где: R - универсальная газовая постоянная; Т - текущая абсолютная температура жидкости; Θ - скорость изменения температуры,

либо через изменение свободной энергии активации ε(Т), определяемой путем решения дифференциального уравнения; при этом температуру и вязкость определяют посредством сферического миниатюрного металлического зонда низкочастотного вибровискозиметра, снабженного встроенным датчиком температуры и работающего в режиме вынужденных колебаний с амплитудой не более нескольких микрон. Известный способ позволяет определить температурный диапазон с максимальной интенсивностью микроструктурных процессов, но при этом не может обеспечить оценку температуровязкостных свойств жидкости в зависимости от количественного состава присадок, в частности, способ не позволяет определять оптимальное содержание депрессорной присадки в смазочной композиции.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы повысить точность и достоверность определения депрессорных присадок в смазочных композициях моторных масел.

Поставленная задача решена заявляемым изобретением.

Способ определения оптимального содержания депрессорной присадки в смазочных композициях, включающий регистрацию процессов термодинамического структуропреобразования путем определения термоэнергетической функции каждой пробы, отличающийся тем, что приготавливают несколько проб масла с различным, точно известным количеством депрессорной присадки в них, для определения степени интенсивности структуропреобразования каждой пробы исследуемого масла пробу объемом ≤1 мл непрерывно с заданной скоростью 0.1-0.15°С/с охлаждают в заданном интервале температур от комнатной температуры до температуры застывания, определяют температурные области структуропреобразования исследуемого масла по безразмерному динамическому критерию подобия температуровязкостных свойств ηδ, а степень интенсивности структуропреобразования исследуемого масла в указанных температурных областях количественно выражают через изменение термоэнергетической функции исследуемого масла Е(Т), определяемой по формуле

E(T)=(1/2-ηδ(T))·RT,

где: R - универсальная газовая постоянная; Т - текущая абсолютная температура масла; Θ - скорость изменения температуры; η - динамическая вязкость; ηδ=δη(Т, Θ)/δТ,

затем определяют среднюю интенсивность микроструктурных процессов в каждой пробе через среднеквадратическое отклонение термоэнергетической функции и оптимальное содержание депрессорной присадки определяют как соответствующее пробе с максимальной средней интенсивностью микроструктурных процессов.

Сущность заявляемого способа заключается в определении максимальной средней величины интенсивности микроструктурных процессов в пробе масла при одновременном определении температуры ее застывания. За оптимальное содержание депрессорной присадки в моторном масле принимается такое ее количество, при котором интенсивность образования микроструктур в масле является максимальной, а температура застывания - минимальной. Как и в прототипе, объем пробы составляет не более 1 мл. В этом случае тепловая постоянная времени не превышает единиц или десятков секунд, что позволяет исследовать достаточно быстро протекающие процессы структуропреобразования в пробе.

Результаты экспериментальных исследований показали, что в чистых маслах, без депрессоров, микроструктурные преобразования в процессе изменения температуры путем охлаждения и нагрева масла практически отсутствуют. Структуропреобразования проявляются только при добавке депрессора в моторное масло. С ростом концентрации депрессора интенсивность микроструктурных процессов, определяемая по амплитуде колебаний зонда вибровискозиметра, падает. Образующиеся в присутствии депрессора микроструктуры препятствуют росту кристаллов парафинов при понижении температуры моторного масла, блокируют центры роста кристаллов.

Определение оптимального содержания депрессора в масле по предлагаемому способу производят в следующей последовательности:

1) готовят несколько проб масла с различным, точно известным количеством депрессорной присадки в них,

2) регистрируют процессы термодинамического структуропреобразования путем определения термоэнергетической функции каждой пробы.

Для определения степени интенсивности структуропреобразования каждой пробы исследуемого масла пробу объемом ≤1 мл непрерывно с заданной скоростью 0.1-0.15°C/c охлаждают в заданном интервале температур от комнатной температуры до температуры застывания, определяют температурные области структуропреобразования исследуемого моторного масла по безразмерному динамическому критерию подобия температуровязкостных свойств ηδ, а степень интенсивности структуропреобразования исследуемого масла в указанных температурных областях количественно выражают через изменение термоэнергетической функции моторного масла Е(Т), определяемой по формуле

где R - универсальная газовая постоянная; Т - текущая абсолютная температура пробы исследуемого масла; Θ - скорость изменения температуры; η - динамическая вязкость; ηδ=δη (Т, Θ)/δТ;

4) определяют среднюю интенсивность микроструктурных процессов в каждой пробе через среднеквадратическое отклонение термоэнергетической функции Е(Т). При этом определено опытным путем, что при скорости охлаждения 0.1-0.15°C/c процессы микроструктурных преобразований в смазочных композициях проявляются с удовлетворительной воспроизводимостью результатов, что обеспечивает высокую точность анализа;

5) определяют оптимальное содержание депрессорной присадки соответствующее пробе с максимальной средней интенсивностью микроструктурных процессов.

Экспериментальные исследования заявляемого способа проводились на моторном масле И -20А с депрессорной присадкой ПМА - Д.

Количество присадки изменялось в пределах 0,2-1,5% масс. с шагом 0,2%, общее количество проб масла составило шесть.

В таблице приведены результаты экспериментального определения оптимального содержания присадки в масле И - 20А по предлагаемому способу. В таблице также показаны результаты исследования температуры застывания Тз проб исследуемого масла с различным содержанием присадки по стандартному методу ГОСТ 20287. Каждая проба испытывалась по шесть раз по разработанному способу для проверки сходимости. При испытании стандартным методом проводилось два параллельных определения и за результат бралось среднее арифметическое значение, указанное в таблице.

При определении рационального содержания присадки в масле по ГОСТ 20287 минимальные температуры застывания имеют пробы масла с содержанием присадки 0,8, 1 и 1,5% масс. соответственно. Какое содержание присадки принимать за оптимальное в этом случае, непонятно, но, как правило, принимают максимальное, т.е. 1-1,5% масс., что, как видно из анализа экспериментальных данных, приводит к значительному перерасходу дорогостоящей присадки.

В результате анализа экспериментальных данных находим, что минимальную температуру застывания имеют пробы масла с содержанием присадки 0,8 и 1% масс. Однако максимальную среднюю интенсивность микроструктурных процессов имеет проба с содержанием присадки 0,8% масс. При этом достигается минимальная температура застывания смазочного масла и максимальная интенсивность микроструктурных процессов в нем. Это может свидетельствовать о том, что именно интенсивность структуропреобразования вносит решающий вклад в обеспечение минимальной температуры застывания исследуемого смазочного масла, что хорошо согласуется с теоретическими соображениями, приведенными выше. Заявляемый способ значительно уменьшает трудоемкость и повышает точность определения оптимального содержания депрессорных присадок в моторных маслах.

1. Способ определения оптимального содержания депрессорной присадки в смазочных композициях, включающий регистрацию процессов термодинамического структуропреобразования путем определения термоэнергетической функции каждой пробы, отличающийся тем, что приготавливают несколько проб масла с различным, точно известным количеством депрессорной присадки в них, для определения степени интенсивности структуропреобразования каждой пробы исследуемого масла пробу непрерывно с заданной скоростью охлаждают в заданном интервале температур от комнатной температуры до температуры застывания, определяют температурные области структуропреобразования исследуемого масла по безразмерному динамическому критерию подобия температуровязкостных свойств ηδ, а степень интенсивности структуропреобразования исследуемого масла в указанных температурных областях количественно выражают через изменение термоэнергетической функции исследуемого масла Е(Т), определяемой по формуле:
Е(Т)=(1/2-ηδ(T))·RT,
где: R - универсальная газовая постоянная; Т - текущая абсолютная температура масла; Θ - скорость изменения температуры; η - динамическая вязкость; ηδ=δη(Т, Θ)/δТ; затем определяют среднюю интенсивность микроструктурных процессов в каждой пробе через среднеквадратическое отклонение термоэнергетической функции и оптимальное содержание депрессорной присадки как определяют соответствующее пробе с максимальной средней интенсивностью микроструктурных процессов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приготавливают пробы масла объемом ≤1 мл.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость охлаждения пробы составляет 0.1-0.15°C/c.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технической диагностики технических систем, имеющих замкнутую систему смазки, и может быть использовано для контроля качества моторных масел в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области испытания моторных масел. Способ включает взятие пробы масла из двигателя, нанесение капли масла на тестовую подложку из фильтровального материала, анализ рисунка масляного пятна, выделение характерных признаков рисунка масляного пятна с разделением рисунка масляного пятна по окраске по меньшей мере на три контрольные зоны.
Изобретение относится к экспресс-методам определения наличия и качества диспергирующе-стабилизирующих свойств у смазочных масел. Способ осуществляют путем введения в масло и диспергирования в нем жидкого загрязнителя и после его диспергирования эмульсии придают состояние покоя, при этом масло предварительно загрязняют 0,05-0,1% загрязнителя, перемешивают и оставляют на 20-24 часа в состоянии покоя, после чего в него дополнительно вводят жидкий загрязнитель 60-70% от объема пробы и оставляют еще на 12-15 часов, после чего осуществляют оценку уровня работоспособности масла по изменению высоты столба расслоившейся эмульсии за определенный период времени или ее отсутствию и дополнительно по высоте столба расслоившейся верхней эмульсии, и/или высоте столба расслоившейся основной эмульсии, и/или высоте столба выпавшего загрязнителя, а также объема вводимого в масло загрязнителя, при котором начинается выпадение загрязнителя в осадок или расслоение эмульсии, а также возможных их сочетаний осуществляют количественное определение с оценкой уровня работоспособности диспергирующе-стабилизирующей присадки смазочного масла.

Группа изобретений относится к испытанию моторных масел и используется для исследования процессов их старения. В процессе испытания масло нагревают, охлаждают, перемешивают, осуществляют его циркуляцию под давлением, центрифугируют, проводят аэрацию атмосферным влажным воздухом и отработавшими газами, сжимают и разбрызгивают под давлением с целью осуществления гидромеханической, термохимической и термодинамической деструкции, обеспечивая имитацию работы масла как в системе смазки двигателя, а также в его цилиндропоршневой группе, подшипниках скольжения коленчатого вала и в газораспределительном механизме.

Изобретение относится к технологии контроля качества смазочных масел при их применении и совместимости с материалами деталей машин. Способ заключается в том, что пробу масла постоянной массы нагревают при постоянной температуре с перемешиванием, через равные промежутки времени отбирают часть пробы окисленного масла, в каждой из которых определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленного масла и испытывают его на противоизносные свойства, при этом определяют диаметр пятна износа и коэффициент противоизносных свойств П, равный Kп/U, где Кп - коэффициент поглощения светового потока, a U - диаметр пятна износа, мм, строят линейную графическую зависимость коэффициента противоизносных свойств П от коэффициента поглощения светового потока Кп, которую используют для определения противоизносных свойств смазочных масел.

Изобретение относится к области контроля качества материалов, в частности пластичных смазок на минеральной основе с мыльными загустителями, и может быть использовано при прогнозировании сроков хранения в герметичной таре.

Изобретение касается способа выявления примесей в работающем масле и определения степени его загрязненности. Пробы диагностируемого и эталонного масла идентичной марки, а также масла с предельно допустимым значением загрязнителя внедряют в носитель из капиллярно-пористого материала, который помещают в область поверхностного тлеющего высоковольтного разряда от пластинчатого электрода.

Изобретение относится к триботехнике, а именно к экспериментальным устройствам и способам исследования свойств масел для целей смазки. .

Изобретение относится к области контроля качества авиационных масел с помощью оптических средств и может найти применение в аналитических лабораториях, лабораториях предприятий нефтепродуктообеспечения.

Изобретение относится к области испытания противозадирных свойств масел и смазочных материалов, а именно к области определения критерия задиростойкости этих материалов, и может быть использовано в качестве оценки надежности и эффективности эксплуатации масел и смазочных материалов.

Изобретение относится к области металлографии и может быть использовано в описании процессов диффузии, превращений, образования зародышей и роста новой фазы в металлах.

Изобретение относится к термическому анализу веществ и может быть использовано для определения содержания металлических веществ в полупроводниковых материалах.

Изобретение относится к термическому и дилатометрическому анализу и может быть использовано для определения критических точек фазовых превращений в металлических материалах при непрерывном нагреве.

Изобретение относится к пограничной области между физикой, химией и биологией и может быть использовано в научных и промышленных лабораториях для определения параметров фазового перехода в воде и влияния на них условий (давление, температура), добавок веществ и полей.

Изобретение относится к области инновационных технологий и может быть использовано для повышения эффективности определения функциональных параметров полимерных композиционных материалов, определяющих эффективность перспективных технических систем.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ основан на экспериментальном определении температуры лавинообразного распада охлаждающей жидкости на горячей поверхности, в статических условиях, без потока жидкости.

Изобретение относится к области тепловых исследований свойств жидкостей и может быть использовано для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки жидкостей.

Использование: для определения фазового состояния газожидкостного потока в контрольной точке вертикального сечения трубопровода. Сущность: заключается в содержании устройством для определения фазового состояния газожидкостного потока измерительного устройства и терморезистивного датчика фазового состояния, включающего расположенную вдоль оси движения потока и жестко закрепленную одной короткой стороной печатную плату с установленным на ней чувствительным элементом, выполненным в виде подложки, на которой размещен пленочный резистор (терморезистор) в «точечном» исполнении.

Изобретение относится к области исследования процессов полиморфных превращений в металлах и твердофазных металлических сплавах и может быть использовано, например, в отделах технического контроля металлургических заводов, выпускающих титан и сплавы на его основе.

Изобретение относится к области определения физических параметров пластовых флюидов и может быть использовано в промышленных и научно-исследовательских лабораториях для определения температуры кристаллизации парафинов в нефти.
Наверх