Установка малогабаритная для очистки смазочных масел (20-40 л/ч)

Описание "Установка малогабаритная для очистки смазочных масел (20-40 л/ч)"

Восстановление эксплуатационных свойств
работающих масел
Журнал "Тракторы и сельскохозяйственные машины", 2004 год, # 7
УДК 621.899
Д-р техн. наук В.В. ОСТРИКОВ, канд. хим. наук Н.Н. ТУПОТИЛОВ,
канд. техн. наук Г.Д. МАТЫЦИН, инж. В.В. ЖИЛИН (ВИИТиН)

В настоящее время хорошо известны многие способы очистки моторных масел от продуктов старения [1,2]. Как правило, они предусматривают слив отработанного масла и последующую его очистку физическими, физико-химическими и химическими методами. Работающие же в узлах и агрегатах машин масла очищают в основном различного рода фильтрами и центрифугами. Это позволяет удалять преимущественно механические примеси, но не продукты разложения углеводородной основы размерами 0,1≈1 мкм, которые провоцируют процесс старения масла. Задача новых технологий продления срока службы работающих масел ≈ затормозить процесс их старения.

Уже в первые 100 ч работы в масле образуются продукты окисления, которые в дальнейшем будут интенсифицировать старение. Если удалить их из масла, то срок его службы можно значительно продлить. Однако все известные центробежные очистители оставляют в масле частицы размером 0,5≈5 мкм, поскольку центробежному разделению препятствуют химические и физические процессы в моюще-диспергирующих присадках.

Механизм действия металлосодержащих присадок основан на создании электрического заряда на частицах загрязнений. Взаимоотталкивание одноименно заряженных частиц препятствует их агломерации. Особенно эффективно действие данных присадок на частицы размерами 5 103 - 15 103, однако оно заметно снижается в присутствии воды. Это, в частности, объясняет возможность применения последней в качестве коагулянта при очистке работающего моторного масла. Однако вода ≈ слабый коагулянт.

Если же для обеспечения диспергирующих свойств масла применяют полярные полимеры (беззольные присадки), то вокруг частицы загрязнений образуется защитная пленка, толщина которой в 10 раз больше, чем образуемой металлосодержащими присадками. Удержание полимерной пленки на частицах загрязнений основано на более сильной водородной связи между ними. Вследствие этого присадка невосприимчива к воде.

Задача разработки нового способа очистки масла от продуктов разложения углеводородной основы ≈ это, прежде всего, создание механизма кратковременного воздействия на присадку с целью ослабить или нейтрализовать ее солюбилизирующие и пентизационные свойства.

Исследования, выполненные в лабораторных условиях на небольших объемах масел, позволили обосновать возможность применения для этого веществ коагулируюше-адсорбционного типа. Коагулянт должен кратковременно (на время очистки) ослаблять диспергирующее воздействие присадок и способствовать укрупнению частиц загрязнений, не разрушая детали двигателя.

Этому требованию отвечает диамид угольной кислоты (ДК) ≈ мочевина. Выявлено, что ее использование экономически выгодно, а получаемые очищенные отработанные масла после их насыщения присадками можно вновь использовать как моторные, а без насыщения ≈ как гидравлические. Кроме того, ДК придает маслам противоизносные свойства.

Проведены исследования, результаты которых свидетельствуют о непосредственном взаимодействии продуктов разложения мочевины с моюще-диспергирующими и антиокислительными присадками.

Установлено, что присадка ДФ-11 разлагается сама при нагревании до 150 oС с выделением тиолов и сульфидов, обладающих высокой химической активностью и взаимодействующих почти со всеми химическими соединениями и элементами, а также между собой и с продуктами разложения мочевины.

В работающих маслах исходные концентрации моюще-диспергирующих и антиокислительных присадок снижаются, в составе масла накапливаются различные продукты старения. При этом наблюдается снижение щелочного и кислотного чисел для работающего масла (пока не все присадки израсходованы), а для отработанного щелочное число может возрастать. При нагревании смеси до температуры разложения мочевины (133 oС и выше) происходит выделение газов (аммиака и двуокиси углерода) и образование мазеобразного осадка в масле. Большое количество мочевины способно сорбировать из свежих масел их составные части (отдельные углеводороды, присадки).

Лабораторными исследованиями установлено, что вероятность включения в кристаллическую структуру мочевины щелочных присадок в 2 раза выше, чем нейтральных составляющих масла. Поэтому при повышенной температуре щелочное число может понижаться за счет выпадения в осадок щелочных присадок с избытком мочевины. Однако это количество незначительно.

При взаимодействии моторных масел с водным раствором мочевины за счет процессов ее гидролиза (хотя и очень незначительного при низкой температуре) в воде накапливаются ионы аммония, способные реагировать с различными присадками в водной фазе или продуктами их гидролиза. При температуре 80≈90 °С за 30 мин гидролизуется 3 % мочевины и водный раствор приобретает все больше щелочных свойств, становится более сильным электролитом. Общее щелочное число смеси масла с водным раствором мочевины несколько уменьшается из-за выпадения части щелочных присадок в осадок, взаимодействия с мочевиной и продуктами ее гидролиза. Так, при исследовании воздействия водного раствора мочевины (1:1), 1 % которого добавили к массе масла М-10Г2, при температуре 90 oС за 30 мин падение щелочного числа составило лишь 6,5 %, а кислотного ≈ 20 %. Этот режим можно считать щадящим для присадок свежего масла.

Микроскопическими наблюдениями установлено, что уже через 15 мин в смеси работающего загрязненного масла с водным раствором мочевины начинают интенсивно идти процессы коагуляции загрязнений, а через 30 мин вся смесь состоит из крупных частиц продуктов старения и углеводородной основы. При отстаивании в течение непродолжительного времени большая часть загрязнений выпадает в осадок и масло очищается.

Список литературы

1. Гущин В. А., Остриков В. В. Теоретические предпосылки восстановления основных эксплуатационных свойств смазочных масел. ≈ Тамбов: ВИИТиН, 1994.

2. Остриков В. В. Повышение эффективности использования смазочных материалов путем разработки и совершенствования методов, технологий и технических средств: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. ≈ Тамбов: ВИИТиН, 2000.