Способ определения старения резины в реактивном топливе

 

Яо с ь- °

ОПИС =Е*

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свиа-ву

{22) Заявлено 01,09,7 5 (21) - 2169 34 3/05

М. Кл.

Ст 01 К ЗЭ/44 с арисоединением заявки №

Гасудорстоониий комитет

Сооото Министроо СССР оо долам изооротоний и открытий

{23) Приоритет (43) Опубликовано05.06.77 Бюллетень № (45) Дата опубликования описании 10.08.

УЛК 678.539.412 (72) Авторы изобретении

Г. И, Ковалев и А. Г, Никонова

{7о) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАРЕНИЯ РЕЗИНЫ

В РЕАКТИВНОМ ТОПЛИВЕ

Изобретение относится к технике испытаний авиационных топлив для газотурбинных двигателей на совместимость их с резин техническими изделиями (РТИ), применяемыми в топливных насосах, Известно несколько способов испытания авиатоплив на совместимость с РТИ топливных насосов: испытания на авиадвигателях, испытания на топливных насосах на ресурс с имитацией условий работы насоса на двигателе (по режимам и температурам),, лабораторные испытания по определению стойкости резин в топливах и маслах (1).

Методики лабораторных испытаний заключаются в выдерживании стандартных образцов резины в топливах в металлических контейнерах. Время испытания выбирается равным реальному, времени работы топливных насосов. Температурные режимы либо соответствуют реальным в топливных системах, либо определяются по техническим условиям на резины. Соотношение аизтопливо:воздухне лимитировано, и, как правило, топливо заливается в контейнеры в таком количестве, чтобы максимально исключить наличие воздушной фазы, После испытания в топливах определякл ся физико-механические свойства образцов, резины, Недостатками известных способов ис пытания на натурных объектах (двигателях, насосах) является черезвы тайно высокая стоимость и продолжительность испытания щ (сотни часов), большие количесгва топлива, необходимого дпя испытания (сотни к ты сячи тонн), Недостатком испытания резин p: авиатоплввах является отсутствие корреляции меж15 ду результатами испъпаний и опытом эко плуатации при применении гпдроочишенньтх и гидрированных топлив, а также большой расход -.îïëèâ.

Цель изобретения состоит в упрошении

2(} способа, в 1сокрашении расхода топлива и времени проведения испытаний..Эта цель достигается тем, что образец рсзины последовательновыдерживают 3 5;ас в цара« финовом углеводоро(те C,. — C при теь:25 пературе 140-150 С в нейтральной атмос

1. При контакте резины с топливом в последнем должны протекать термоокислительные процессы достаточно интенсивно, что обеспечивается наличием в системе достаточного количества кислорода, соот ветствующими температурами процесса и временем его протекания.

2. Как показали эксперименты, увеличение объема воздуха по сравнению с укаэан«ым выше в соотношениях фаз, существенно пе влияет на глубину и интенсивность

60 фере и в испытуемом топливе при температуре 130-150 С и объемном соотношении фаз топливо: воздух, равном 1:(2,5-5).

С огласно изобретению предусмотрена двухстадийная обработка резин.

На первой стадии антйоксиданты экстрагируются из резины в среду парафинового углеводорода С@ — С»а ВрН температуре» . 140-150 С в течение 3-5часвотсутствии кислорода воздуха. Выбор указанных условий10 определяется следующим:

1, Как показали исследования, парафиновые углеводороды являются лучшим экстрагентом вводимых в резины антиоксидантов и при указанной обработке не влияют на физико-механчческие свойства резины, 2. При температуре 140-150 С в течение Ы-5 час ;,исимости от температуры происходит полная экстракция антиоксидантов в парафиновый углеводород. При

20 более низких температурах экстракция прс исходит медленее и может быть непочной для некоторых антиоксидантов, например апьдоль — сс — нафтиламина, из-за плохой растворимости в углеводородной среде.

3. При обработке необходимо отсутствие кислорода в целях исключения термоокислительных процессов в углеводородах, которые могли бы вызвать нежелательное предвари30 тельное старение резины.

Такая предварительная обработка образцов резины может производиться независимо от основных испытаний резин в топливах сразу Ьеред испытаниями или за нес35 колько суток перед испытаниями. В последнем случае образцы резин с экстрагированным антиоксидантом необходимо хранить изолированными от кислорода, например, в нейтральной атмосфере, 40

На второй стадии образцы резин с экстрагированными в углеводороде антиоксидантами находятся в среде испытуемого топлива, окисляющегося KHGJIopDRoM возо духа, при температуре 130-150 С в å

45 чение 3-5 час в герметично закрытом сосуде при соотношении объемов фаз топливо." воздух, равном 1;(2,5-5). Выбор указанных условий определяется следующим: термоокиспения, уменьшение объема воздуха снижает глубину окисления и, следовательно чувствительность метода, Соотношение фаз: топливо: воздух менее

1: 5 нежелательно по соображениям размеров испытательных приборов. о

3. При температурах ниже 130 С термоокисление (генерация радикалов) протекает весьма медленно и при реальном времени проведения опыта (несколько часов) способ становится нечувствительным. о

При температурах выше 150 С окисление протекает черезвычайно быстро, время генерации и жизни радикалов в объеме топлива значительно меньше реального времени проведения эксперимента. Если учесть, что лимитирующей стадией старения резины в этих условиях является диффузия радикалов к поверхности резины, скорость которой незначительно зависит от температуры, то, очевидно, чувствительность метода при о температуре выше 150 С также понижается. Кроме того, при температуре выше о

150 С происходит неконтропируемое окисление топлива в паровой фазе. Температура о выше 150 С нежелательна также из-за возможной термодеструкций резин.

Ук, занный интервал температур примерно соответствует реальным температурам в топливных насосах газотурбинных двигателей. В результате более высоких концентраций кислорода в условиях испытаний (2,5 — 5 объема воздуха, что составляет в пересчете на кислород 0,6 объема на

1 объем топлива), по сравнению с концентрацией кислорода в реальных топливных системах (растворимость кислорода 0,04 объема на 1 объем топлива), интенсифицируются окислительные процессы в топл иве, что и обеспечивает дифференциацию топлив HD своей агрессивности в отношении резин ГТД эа время 4-5 час.

Определение старения резин, применяемых в топливных насосах газотурбинных двигателей, в реактивных топливах проводили в приборе, показанном на чертеже.

Прибор представляет собой металлический термостат 1 с четырьмя гнездами для герметически закрывающихся стальных бомб 2 объемом 450 см каждая, снабженных устройством 3 для обескислороживания парафинового углеводорода и создания атмосферы нейтрального газа и манометром

4 дпя контроля за герметичностью. В бомбы помещают стек.»явные стаканы 5, в которые заливают либо парафиновый углеводород, либо испытуемое топливо и подвешивают резиновые образцы 6 на металлических держателях 7. Постоянная r емпература в термостате поддерживается с точ561137

6 о костью+ 2 С при помощи контактного термометра 8 и контролируется ртутным те мометром 9.

mfa первои стадии резиновые лопатки о выдерживают при температуре 150 С в те-, чение 4 час в обескислороженном продувкой азотом парафиновом углеводороде - цетвне. В каждый стеклянный стакан заливают по 200 см цетана и помешают в цетан по три резиновые лопатки. На второй стадии 1Î обработанкые в цетвне образцы резин выдерживают в испытуемом топливе в течение о

4 час при температурах 130-150 С. Количество заливаемого в кажуый стакан топлива составляет 150 см, в топливо по- 15 мешают по две резиновые лопатки. В надтопливном пространстве присутствует воэдуха

После испытания в топливе определяют пределы прочности образцов резины по

ГОСТ 270-64.

Испытания проводят в стандартных реактивных топливах, различных по химическому составу и технологии производстве, Х, Топлива гидроочищенные.

Т-7 - два образца: один по учен глубокой гидроочисткой прямогоннто топлива

ТС-1, другой (ГОСТ 12308-66 гидро< очисткой в более мягких условиях, че,м условия очистки первого образца.

PT (ТУ 38-101365-73) — двв сбразца.

Смесевое топливо, состоящее из 80% гидроочишенного и 10% прямогонного компонентов.

П Топлива гидрированные, Т-6 (ГОСТ 12308-66) - два образца: один после двухлетнего хранения, другойсвежеприготовленный.

"Нафтил" (МРТУ И 38-1-244-66) два образца: один образец - свежеприготовленный, другой — со сроком хранения 3 5 года.

Топливо Т-8В опытное, попученное гидрокрекингом, Топливо ТС-1 прямогокное (ГОСТ

10227-62) .

Данные об изменении пределов прочнос ти резины марки ИРП-1078 после испытания при различных температурах в указанных топливах приведены в табл. 1. До

50 испытания прочность резин нв разрыв равна 90-98 кг/см, относительное удлинение

110-.1507.

Из табл. 1. следует, что уже при температуре 130 С наблюдается дифференциация топлив по агрессивности в отношении ре55 о эин, С увеличением температуры до 150 С чувствительность способа повышается.

В табл. 2 приведены данные об камере нии пределов прочности резины в испытуемом топливе в зависимости от соотношения фвз топливо: воздух. Опыты проводят в описанном выше приборе, Температура исс щатания в.топливах Х50 С, время испытания

4 час.

Из табл. 2 следует, что чувствительность способа существенно не меняется от увеличения воздушной фазы в пределах соотноше« ния фаэ топливо: воздух 1;3-1:5 и резко снижается при соотношении объемов фаз

3:1 °

В табл. 3 приведены данные о пределах прочности резины нв основе китрильного и фторсиликонового каучуков после испыо тания в топливах при температуре 150 C в течение 4 час при соотношении фвз топли во: воздух 1:3. До испытаний резины на основе нитрильного каучука сопротивление

2 разрыву равно 90-98 кг/см, относительное удлинение 110-150%, в резины ка ос1 нове фторсиликонового каучука — 140 кг/см и 160% соответственно, Из данных приведенных в табл, 3, следует, что предлагаемый способ позволяет, щ фференцировать резины различных марок по стойкости их к старению в агрессивных топливах.

В табл. 4 приведены результаты испытания образцов резин в реактивных топливах предлагаемым способом и ресурс реэико-технических изделий топливных насосов

ГТД при работе на этих топливах.

Результаты испытаний образцов резин предлагаемым способом хорошо коррелируются с опытом эксплуатации авкационкой техники. Способ позволяет дифференцировать реактивные топлива по вгрессив. ному воздействию их нв резины, испопьзуемые в топливных насосах, а также ре зины различных марок по склонности к старению в реактивных топливах, Применение предлагаемого способа в промышленности дает воэможность исключить в эксплуатации авиатехники применение s отлив, агрессивных в отношении резин, а также будет способствовать внедрению резин, устойчиво работающих в этих толивах. Способ прост в осуществлечии, ке требует сложного оборудования, позволяет сократить расход топлива и время проведения испытаний.

561137

22

138

150

110

44

33

160

Т-8 В

130

165

98

127

70

70

100

150

140

145

170

137

130

Т-7: образец 1 образец 2

Нафтил; образец 1 образец 2

Т-6: образец 1 образец 2

РТ: образец 1 образец 2

ТС«1: смесевое прямогонное

Таблица 1

38

100

110

561137

120

Т-8В

3:1

35

1:3

39

3:1

140

ТС-1

Смесевое

1:3

76

Таблица 3

З фторсиликонового

Топливо нит нихьног о относительное сопротивление удлинение, разрыву, % кгlсм

205

213

105

120 сопротивление разрыву, кгlсм

Т-7 образец 1 22

Т-6 образец 1 37

ТС -1 смесевое 60

Резина на основе каучука

Табл ица 2 относительное удлинение, %

561137

Табл ица 4

Т OIIII HB0

Т-7 образец 1

Температура

150 С

50-7 О

36 время 4 час

37 соотношение

ТС-1:

76 ) 200

125 2000-5000 смесевое прямогонное топливо;воздух

1: 3

"Нафтил"

Т-6 образец 1

РТ образец 1

Формула изобретения

Способ определения старения резины в реактивном топливе, состоящий в выдержке образца резины в топливе с последующим определением пределов прочности образцов, отличающийся тем. что. с целью упрощения способа, сокращения расхода топлива и времени про.ведения испытаний, образец резины после " 10G

1 00-150

350

30 довательно выдерживают в течение 3-5 час. в парафиновом углеводороде С - С в нейтральной атмосфере и в испытуемом топливе при температуре 130-150 С и объемном соотношении фаз топливо; воздух, равном 1@,5-51

Источники информации, принятые во вн мание при экспертизе:

1. ГОСТ 11596-65 — прототип.

561137

Составитель H. KoMapова

Редактор Л. Ушакова Техред(. lIyroaaa Корректор В. Галас

Заказ 1565/149 Тираж .1101 П одписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4