CN111154541B - 一种水压凿岩机动力介质优化液及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水压凿岩机动力介质优化液，其特征在于：所述该优化液包括以下容量份的组分：水：240‑280mL，三乙醇胺：40‑80mL，一乙醇胺：10‑50mL，云南防锈剂206：5‑15mL，石油磺酸钠702：200‑240mL，D606水性极压润滑剂：150‑190mL，粘度调节剂：150mL；D30LR蒸馏妥尔油：80‑120mL，本发明的水压凿岩机动力介质润滑性好，粘着性提高，具有较强的耐腐蚀性，能够达到实验所需要求,并且水压凿岩机在进行工作时应用该动力介质可对水压凿岩机各运动部件进行润滑，减少摩擦，大大降低泄压现象，进而保证水压凿岩机工作稳定，不会出现冲击力不足以及卡壳现象。

Description

一种水压凿岩机动力介质优化液及其制备工艺
技术领域
本发明涉及机械设备用动力介质优化液，具体的说，涉及一种可改良水质,提高凿岩机密封性，减少运动摩擦的一种水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，属于动力技术领域。
背景技术
水压凿岩机是以高压水为动力，通过配流阀控制活塞往复运动，连续的冲击、旋转使钎头在岩石上凿出圆形炮孔。
动力介质的润滑性、粘度是影响水压凿岩机能量最大化利用和动力损失程度的重要因素。
现有的水压凿岩机的动力介质均为水，水作为水压凿岩机的动力介质时，水的粘度小和润滑性差等缺点，使得水压凿岩机在工作时各运动部件间因为润滑不佳容易与缸体产生剧烈摩擦，并且存在泄压现象，从而容易导致水压凿岩机冲击力不足以及卡壳，使得水压凿岩机的的能量难以最大化的利用。
同时受到不同地区水质差别的影响，容易腐蚀损坏凿岩机内部的零件，影响水压凿岩机的使用寿命，比如：我国南方地区水质偏软，我国北方地区水质偏硬，不同地区的水质对凿岩机内部零件的损伤很大，使得水压凿岩机寿命大大缩短。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是提供一种可改良水质,提高凿岩机密封性，减少运动摩擦的一种水压凿岩机动力介质优化液。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种水压凿岩机动力介质优化液，包括以下容量份的组分：水：240-280mL，三乙醇胺：40-80mL，一乙醇胺：10-50mL，云南防锈剂206：5-15mL，石油磺酸钠702：200-240mL，D606水性极压润滑剂：150-190mL，粘度调节剂：150mL；D30LR蒸馏妥尔油：80-120mL。
以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：
所述该优化液包括以下容量份的组分：水：240mL，三乙醇胺：40mL，一乙醇胺10mL，云南防锈剂：5mL，石油磺酸钠702：200mL，D606水性极压润滑剂：150mL，粘度调节剂：150mL；D30LR蒸馏妥尔油：80mL。
进一步优化：所述该优化液包括以下容量份的组分：水：260mL，三乙醇胺：60mL，一乙醇胺：30mL，云南防锈剂206：10mL，石油磺酸钠702：220mL，D606水性极压润滑剂：170mL，粘度调节剂：150mL，D30LR蒸馏妥尔油：100mL。
进一步优化：所述该优化液包括以下容量份的组分：水：280mL，三乙醇胺：80mL，一乙醇胺：50mL，云南防锈剂206：15mL，石油磺酸钠702：240mL，D606水性极压润滑剂：190mL，粘度调节剂：150mL，D30LR蒸馏妥尔油：120mL。
进一步优化：所述粘度调节剂为聚乙二醇400。
进一步优化：所述水作为基体，水的硬度值为6-9度。
本发明还提供一种水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，所述该制备工艺具体包括以下步骤：
1）取240-280mL水作为基体，并对基体进行预处理；
2）将上述容量份数的三乙醇胺、一乙醇胺、云南防锈剂206、石油磺酸钠702、D606水性极压润滑剂、聚乙二醇400、D30LR蒸馏妥尔油按顺序依次倒入基体内并搅拌使其充分溶解最终制得水压凿岩机动力介质优化液。
以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：
所述该水压凿岩机动力介质优化液与水按1:8～10的比例混合得水压凿岩机动力介质。
进一步优化：所述步骤1）中对基体水进行预处步骤为向水中加入质量分数为0.1%～0.3%的粉状三聚磷酸钠，降低水的硬度到6-9度范围内。
进一步优化：所述步骤2）中向基体内加入上述组后分别依次进行搅拌，所述搅拌温度为20～30℃，所述搅拌时间为20-30min。
本发明采用上述技术方案，构思巧妙，使的水压凿岩机动力介质润滑性好，粘着性提高，具有较强的耐腐蚀性，能够达到实验所需要求,并且水压凿岩机在进行工作时应用该动力介质可对水压凿岩机各运动部件进行润滑，减少摩擦，大大降低泄压现象，进而保证水压凿岩机工作稳定，不会出现冲击力不足以及卡壳现象。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施方式
实施例1：
一种水压凿岩机动力介质优化液，其组成成分包括以水作为基体配合多种添加剂，所述多种添加剂包括增稠剂、润滑抗腐蚀剂、防锈剂、乳化剂、极压添加剂、粘度调节剂、辅助乳化剂。
所述组分按容量份数配比为：水：240mL，增稠剂：40mL，润滑抗腐蚀剂10mL，防锈剂：5mL，乳化剂：200mL，极压添加剂：150mL，粘度调节剂：150mL；辅助乳化剂：80mL。
所述增稠剂为三乙醇胺，其化学式为（HOCH2CH2）3N，且具有润滑、抗腐蚀性能。
所述润滑抗腐蚀剂为一乙醇胺，其化学式为H2NCH2CH2OH，所述一乙醇胺具有润滑、抗腐蚀性能。
所述防锈剂为辛集市鑫兴商贸有限公司生产的云南防锈剂206。
所述乳化剂为石油磺酸钠702，其化学式为RSO3Na，所述石油磺酸钠702作为乳化剂具有防锈和有助于提高湿热性能的作用。
所述极压添加剂为广东美商工业材料有限公司生产的美桑牌D606水性极压润滑剂，其作用原理是在摩擦与高温下，极压剂发生分解并与金属反应生成剪切应力和炼点都比纯金属低的化合物，从而防止接触表面咬合和辉接，使金属表面得到有效保护。
所述粘度调节剂为聚乙二醇400，所述聚乙二醇400化学式HO(CH2CH2O)nH，其中n代表氧乙烯基的平均数；所述聚乙二醇400具有与各种溶剂的广泛相容性，是很好的溶剂和增溶剂。
所述辅助乳化剂为无锡棋成实业有限公司生产的D30LR蒸馏妥尔油，所述D30LR蒸馏妥尔油具有优越的润滑性，对硬水的适应范围宽，有良好的抗酸败性。
所述水作为基体，水的硬度值为6-9度。
本发明还提供了制备上述水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，所示该制备工艺具体包括以下步骤：
1）对基础水进行水的硬度值检测，所述基础水的硬度值控制在6-9度内，如果水的硬度较大，则需要对水进行预处理；如果水的硬度检测值合理，则不需要对水进行预处理。
所述步骤1）如果水质硬度偏高，用硬水配制该水压凿岩机动力介质优化液常会出现迅速分层，析出大量的油和不溶于水的皂，影响使用的效果。
如果水质硬度偏低，用软水配制该水压凿岩机动力介质优化液会出现泡沫增多，影响使用的效果。
所述步骤1）中对基础水的水质进行预处理时，可根据水质硬度检测结构在基础水内添加质量分数为 0.05%～0.3%的三聚磷酸钠，充分搅拌，并测得水的硬度范围在6-9度，可以作为理想的介质。
2）取240mL预处理后的水溶液为基体，将40mL三乙醇胺倒入基体内，搅拌20min，搅拌温度为20℃，使其充分溶解得溶液A。
3）将10mL的一乙醇胺倒入上述溶液A中，搅拌20min，搅拌温度为20℃，使其充分溶解得溶液B。
4）将5mL云南防锈剂206和200mL石油磺酸钠702倒入溶液B中，搅拌20min，搅拌温度为20℃，使其充分溶解得溶液C；
5）将150mL的D606水性极压润滑剂、150mL聚乙二醇400混合搅拌后倒入上述溶液C中，搅拌20min，搅拌温度为20℃，使其充分溶解得溶液D；
6）将80mL的D30LR蒸馏妥尔油倒入上述溶液D中，进行搅拌直至出现红棕色透明状液体使其充分溶解最终得到水压凿岩机动力介质优化液。
所述该水压凿岩机动力介质优化液与水按1:8的比例混合得水压凿岩机动力介质。
所述本发明所得的水压凿岩机动力介质润滑性好，粘着性提高，具有较强的耐腐蚀性，能够达到实验所需要求,并且水压凿岩机在进行工作时应用该动力介质可对水压凿岩机各运动部件进行润滑，减少摩擦，大大降低泄压现象，进而保证水压凿岩机工作稳定，不会出现冲击力不足以及卡壳现象。
实施例2
一种水压凿岩机动力介质优化液，其组成成分包括以水作为基体配合多种添加剂，所述多种添加剂包括三乙醇胺、一乙醇胺、云南防锈剂206、石油磺酸钠702、D606水性极压润滑剂、聚乙二醇400、D30LR蒸馏妥尔油。
所述组分按容量份数配比为：水：260mL，三乙醇胺：60mL，一乙醇胺：30mL，云南防锈剂206：10mL，石油磺酸钠702：220mL，D606水性极压润滑剂：170mL，聚乙二醇400：150mL，D30LR蒸馏妥尔油：100mL。
本发明还提供了制备上述水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，所示该制备工艺具体包括以下步骤：
对基础水进行水的硬度值检测，所述基础水的硬度值控制在6-9度内，如果水的硬度较大，则需要对水进行预处理；如果水的硬度检测值合理，则不需要对水进行预处理。
所述步骤1）如果水质硬度偏高，用硬水配制该水压凿岩机动力介质优化液常会出现迅速分层，析出大量的油和不溶于水的皂，影响使用的效果。
如果水质硬度偏低，用软水配制该水压凿岩机动力介质优化液会出现泡沫增多，影响使用的效果。
所述步骤1）中对基础水的水质进行预处理时，可根据水质硬度检测结构在基础水内添加质量分数为 0.05%～0.3%的三聚磷酸钠，充分搅拌，并测得水的硬度范围在6-9度，可以作为理想的介质。
取260mL预处理后的水溶液为基体，将60mL三乙醇胺倒入基体内，搅拌20min，搅拌温度为25℃，使其充分溶解得溶液A。
将30mL的一乙醇胺倒入上述溶液A中，搅拌20min，搅拌温度为25℃，使其充分溶解得溶液B。
将10mL云南防锈剂206和220mL石油磺酸钠702倒入溶液B，搅拌20min，搅拌温度为25℃，使其充分溶解得溶液C。
将170mL的D606水性极压润滑剂、150mL聚乙二醇400混合搅拌后倒入上述溶液C中，搅拌20min，搅拌温度为25℃，使其充分溶解得溶液D。
将100mL的D30LR蒸馏妥尔油倒入上述溶液D中，进行搅拌直至出现红棕色透明状液体使其充分溶解最终得到水压凿岩机动力介质优化液。
所述该水压凿岩机动力介质优化液与水按1:9的比例混合得水压凿岩机动力介质。
所述本发明所得的水压凿岩机动力介质润滑性好，粘着性提高，具有较强的耐腐蚀性，能够达到实验所需要求,并且水压凿岩机在进行工作时应用该动力介质可对水压凿岩机各运动部件进行润滑，减少摩擦，大大降低泄压现象，进而保证水压凿岩机工作稳定，不会出现冲击力不足以及卡壳现象。
实施例3：
一种水压凿岩机动力介质优化液，其组成成分包括以水作为基体配合多种添加剂，所述多种添加剂包括三乙醇胺、一乙醇胺、云南防锈剂206、石油磺酸钠702、D606水性极压润滑剂、聚乙二醇400、D30LR蒸馏妥尔油。
所述组分按容量份数配比为：水：280mL，三乙醇胺：80mL，一乙醇胺：50mL，云南防锈剂206：15mL，石油磺酸钠702：240mL，D606水性极压润滑剂：190mL，聚乙二醇400：150mL，D30LR蒸馏妥尔油：120mL。
本发明还提供了制备上述水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，所示该制备工艺具体包括以下步骤：
对基础水进行水的硬度值检测，所述基础水的硬度值控制在6-9度内，如果水的硬度较大，则需要对水进行预处理；如果水的硬度检测值合理，则不需要对水进行预处理。
所述步骤1）如果水质硬度偏高，用硬水配制该水压凿岩机动力介质优化液常会出现迅速分层，析出大量的油和不溶于水的皂，影响使用的效果。
如果水质硬度偏低，用软水配制该水压凿岩机动力介质优化液会出现泡沫增多，影响使用的效果。
所述步骤1）中对基础水的水质进行预处理时，可根据水质硬度检测结构在基础水内添加质量分数为 0.05%～0.3%的三聚磷酸钠，充分搅拌，并测得水的硬度范围在6-9度，可以作为理想的介质。
取280mL预处理后的水溶液为基体，将80mL三乙醇胺倒入基体内，搅拌20min，搅拌温度为30℃，使其充分溶解得溶液A。
将50mL的一乙醇胺倒入上述溶液A中，搅拌20min，搅拌温度为30℃，使其充分溶解得溶液B。
将15mL云南防锈剂206和240mL石油磺酸钠702倒入溶液B，搅拌20min，搅拌温度为30℃，使其充分溶解得溶液C。
将150mL的D606水性极压润滑剂、150mL聚乙二醇400混合搅拌后倒入上述溶液C中，搅拌20min，搅拌温度为30℃，使其充分溶解得溶液D。
将120mL的D30LR蒸馏妥尔油倒入上述溶液D中，进行搅拌直至出现红棕色透明状液体使其充分溶解最终得到水压凿岩机动力介质优化液。
所述该水压凿岩机动力介质优化液与水按1:10的比例混合得水压凿岩机动力介质。
所述本发明所得的水压凿岩机动力介质润滑性好，粘着性提高，具有较强的耐腐蚀性，能够达到实验所需要求,并且水压凿岩机在进行工作时应用该动力介质可对水压凿岩机各运动部件进行润滑，减少摩擦，大大降低泄压现象，进而保证水压凿岩机工作稳定，不会出现冲击力不足以及卡壳现象。
本发明为了验证粘度对凿岩机工作状态的影响和筛选出合适粘度的介质优化液，特设置以下实验进行筛选。
在上述实施例1-3优化液配比的基础上增加聚乙二醇400的含量，由原来的150mL以每次20mL量逐次增加到210mL,进行空转实验，测得数据如下：
聚乙二醇400含量/mL 压力/MPa
170 11.4
190 12.6
210 14.0
通过表中的实验数据得出了以下实验结论：由于粘度提高，运转部位运转阻力增加，导致水压力无法传递，因而产生憋压，导致压力提升超出正常工作压力（10-11MPa），活塞无法冲击。
间隙正常的活塞和内缸，使用过高的黏度也会有一些相反的影响，那就是由于黏度的提高，使得活塞剪切的阻力增加了，凿岩机其他部位的运转阻力增加了，与我们在前面希望动力最大化输出的愿望相反。在已经保证密封性的前提下，通过选择合适的粘度来实现动力最大化才是最合理的，这里有个平衡，而不是一味的提高粘度。
为了说明该水压凿岩机动力介质对水压凿岩机的有益效果，特设置以下对照实验进行验证：
首先将凿岩机周围及供液系统内的残渣和油污清理干净，包括清理泵站上的过滤棉并更换常见的饮用水，在室温条件下，保证其他因素不变，为避免实验出现偶然性，进行三次取平均值。
用常见的饮用水（硬度7-9）来作为动力源，让凿岩机不带负载空转持续1分钟，观察压力变化如下表：
第一次压力9.6-9.7MPa 介质流量48.0L/min
第二次压力9.6-9.8MPa 介质流量47.8L/min
第三次压力9.5-9.6MPa 介质流量48.5L/min
平均压力9.6-9.7MPa 平均介质流量48.1L/min
再次将凿岩机周围及供液系统内的残渣和油污清理干净，包括泵站上的过滤棉也一并清理且更换所配置好的优化液，在室温条件下，保证其他因素不变，为避免实验出现偶然性，进行三次取平均值。
换成配制好的溶液作为动力源，让凿岩机不带负载空转持续1分钟，观察压力变化如下表：
第一次压力10.6-10.7MPa 介质流量47.6L/min
第二次压力10.8-10.9MPa 介质流量47.4L/min
第三次压力10.7-10.8MPa 介质流量47.5L/min
平均压力10.7-10.8MPa 平均介质流量47.5L/min
由上述两组实验对比可得出，在相同的工作环境下，采用了动力介质优化液的水压凿岩机的介质流量波动较小，说明凿岩机在运行过程中泄压较小，润滑效果较好，凿岩机在运行过程中比较顺畅，不会出现卡顿现象。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水压凿岩机动力介质优化液，其特征在于：所述该优化液包括以下容量份的组分：水：240-280mL，三乙醇胺：40-80mL，一乙醇胺：10-50mL，云南防锈剂206：5-15mL，石油磺酸钠702：200-240mL，D606水性极压润滑剂：150-190mL，粘度调节剂：150mL；D30LR蒸馏妥尔油：80-120mL；
所述粘度调节剂为聚乙二醇400；
所述水作为基体，水的硬度值为6-9度。
2.根据权利要求1所述的一种水压凿岩机动力介质优化液，其特征在于：所述该优化液包括以下容量份的组分：硬度值为6-9度的水：240mL，三乙醇胺：40mL，一乙醇胺10mL，云南防锈剂206：5mL，石油磺酸钠702：200mL，D606水性极压润滑剂：150mL，聚乙二醇400：150mL；D30LR蒸馏妥尔油：80mL。
3.根据权利要求1所述的一种水压凿岩机动力介质优化液，其特征在于：所述该优化液包括以下容量份的组分：硬度值为6-9度的水：260mL，三乙醇胺：60mL，一乙醇胺：30mL，云南防锈剂206：10mL，石油磺酸钠702：220mL，D606水性极压润滑剂：170mL，聚乙二醇400：150mL，D30LR蒸馏妥尔油：100mL。
4.根据权利要求1所述的一种水压凿岩机动力介质优化液，其特征在于：所述该优化液包括以下容量份的组分：硬度值为6-9度的水：280mL，三乙醇胺：80mL，一乙醇胺：50mL，云南防锈剂206：15mL，石油磺酸钠702：240mL，D606水性极压润滑剂：190mL，聚乙二醇400：150mL，D30LR蒸馏妥尔油：120mL。
5.如权利要求1-4所述的水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，其特征在于：所述该制备工艺具体包括以下步骤：
1）取240-280mL水作为基体，并对基体进行预处理；
2）将上述容量份数的三乙醇胺、一乙醇胺、云南防锈剂206、石油磺酸钠702、D606水性极压润滑剂、聚乙二醇400、D30LR蒸馏妥尔油按顺序依次倒入基体内并搅拌使其充分溶解最终制得水压凿岩机动力介质优化液。
6.根据权利要求5所述的一种水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，其特征在于：所述该水压凿岩机动力介质优化液与水按1:8～10的比例混合得水压凿岩机动力介质。
7.根据权利要求5所述的一种水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，其特征在于：所述步骤1）中对基体水进行预处步骤为向水中加入质量分数为0.1%～0.3%的粉状三聚磷酸钠，降低水的硬度到6-9度范围内。
8.根据权利要求5所述的一种水压凿岩机动力介质优化液的制备工艺，其特征在于：所述步骤2）中向基体内加入上述组后分别依次进行搅拌，所述搅拌温度为20～30℃，所述搅拌时间为20-30min。
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