CN115558542B - 润滑油组合物及工作流体组合物 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及冷冻机油产品技术领域，具体而言，涉及一种润滑油组合物及工作流体组合物。润滑油组合物包含：低粘度高溶解度组分，其在‑10℃、0.4MPA条件下，溶解粘度不高于6cSt且与液态R290制冷剂任意混溶；高粘度低溶解度组分，其在‑10℃，0.3MPA条件下，运动粘度不低于20cSt且最多可以溶解15％的R290制冷剂；以及控制组分，控制组分被配置为降低由低粘度高溶解度组分和高粘度低溶解度组分所组成的混合物的分离温度。高粘度低溶解度组分在低温下起作用，保证低温启动时润滑性能，提高压缩机可靠性，而在高温下润滑油组合物两种组分混溶形成均一相，从而保持适宜的粘度避免粘度过高使得功耗升高，因此可以在宽的温度范围内应用这种润滑油组合物。
Description
技术领域
本申请涉及冷冻机油产品技术领域，具体而言，涉及一种润滑油组合物，还涉及包含该润滑油组合物的工作流体组合物。
背景技术
制冷剂迁移，具体来说就是指压缩机停止运行后，温度会逐渐降低，压力也随之升高，其中的液态制冷剂就会随着温度和压力之间存在的差异自动进行动态迁移，最终造成压缩机中制冷剂在压缩机油池内的积累，在压缩机统中，由于冷冻油和制冷剂可以互相混合，而且环境温度越低，冷冻油和制冷剂的溶解度会随着温度降低而提高。所以当机组停止运作时，机组内部的温度会下降，温度下降也会导致冷冻油逐渐加大自身对制冷剂的吸引，从而出现制冷剂迁移现象发生。随着温度不断下降，制冷剂就会不断地迁移，从而制冷剂会和压缩机中的冷冻油充分混合。如果此时启动，其中过多的制冷剂进入压缩机的泵体内进行湿压缩，很容易导致压缩机出现各种故障，例如滚子损耗、泵体损坏等。所以我们要采用压缩机电加热带，对压缩机启动和运作时的温度进行有效控制等措施，减少压缩机带液启动和润滑不足等问题。R290制冷剂作为当前较为常用的一种冷媒，同样存在上述的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：解决R290冷媒压缩机在低温下长时间停机导致制冷剂迁移到冷冻油池中使得冷冻油粘度下降，从而产生压缩机启动时泵体润滑不足的问题。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第一个方面，本技术方案提供了一种适配R290制冷剂的润滑油组合物。
根据本申请实施例的一种适配R290制冷剂的润滑油组合物，其包含如下物质的混合物：
低粘度高溶解度组分，其中所述低粘度高溶解度组分在-10℃、0.4MPA条件下，溶解粘度不高于6cSt且与液态R290制冷剂任意混溶；以及
高粘度低溶解度组分，其中所述高粘度低溶解度组分在-10℃，0.3MPA条件下，运动粘度不低于20cSt且最多可以溶解15wt％的R290制冷剂；
进一步地，润滑油组合物还包括控制组分，所述控制组分被配置为降低由所述低粘度高溶解度组分和所述高粘度低溶解度组分所组成的混合物的分离温度。
进一步地，所述低粘度高溶解度组分选自矿物油。
进一步地，所述高粘度低溶解度组分选自通式为R1-A-OR2的聚亚烷基二醇，其中R1，R2是氢原子或者具有1-5个碳原子数的烷基，A表示由-OR3CH2-和-OR4CH2-为重复单元组成的聚合链，R3表述-CH3，R4表示-CH2CH3。
进一步地，所述A中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为15:85-40:60
进一步地，所述A中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为25:75。
进一步地，在20℃以及一个标准大气压下，所述低粘度高溶解度组分的密度为0.910-0.930g/cm3，所述高粘度低溶解度组分的密度为0.980-1.020g/cm3。
进一步地，所述控制组分选自多元醇酯。
进一步地，所述多元醇酯为季戊四醇异辛酸异壬酸酯。
进一步地，润滑油组合物包含如下物质的混合物：50wt％-70wt％的低粘度高溶解度组分、30wt％-50wt％的高粘度低溶解度组分和0-20wt％的控制组分。
为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案提供了一种工作流体组合物，其包括本技术方案第一方面提供的润滑油组合物和R290制冷剂。
本发明实施例具有以下有益效果：高粘度低溶解度组分在低温下起作用，保证低温启动时润滑性能，提高压缩机可靠性，而在高温下润滑油组合物两种组分混溶形成均一相，从而保持适宜的粘度避免粘度过高使得功耗升高，因此可以在宽的温度范围内应用这种润滑油组合物。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示意性地给出了本发明实施例润滑油组合物适用的压缩装置的立体结构图；
图2示意性地给出了在低温状态下本发明实施例中润滑油组合物在压缩机中的两相状态；以及
图3示意性地给出了在高温状态下本发明实施例中润滑油组合物在压缩机中的均一相状态。
图中：
100、压缩机；101、油池；102、曲轴；
200、分液器；
300、低粘度高溶解度组分；
400、高粘度低溶解度组分。
具体实施方式
以下，对本发明适宜的实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供了一种润滑油组合物，该润滑油组合物具有三种组分，分别为低粘度高溶解度组分、高粘度低溶解度组分和控制组分，其中所述高粘度低溶解度组分能够在低温下与低粘度高溶解度组分相分离，低粘度高溶解度组分和高粘度低溶解度组分可以在高温下均匀混合成一相。其中高粘度低溶解度组分在低温下起作用保证低温启动时润滑性能，从而提高压缩机可靠性，而在高温下润滑油组合物利用通过混合两种组分提高的粘度而起作用保持适宜的粘度避免粘度过高使得功耗升高，因此可以在宽的温度范围内应用这种润滑油组合物。其中控制组分用于在高温时促进低粘度高溶解度组分和高粘度低溶解度组分互相溶解，具体的，控制组分被配置为降低由所述低粘度高溶解度组分和所述高粘度低溶解度组分所组成的混合物的分离温度。
具体的本申请实施例的润滑油组合物中，低粘度高溶解度组分中的低粘度的含义为在-10℃、0.4MPA条件下，低粘度高溶解度组分的溶解粘度不高于6cSt，低粘度高溶解度组分中的低粘度的含义为在-10℃、0.4MPA条件下，低粘度高溶解度组分可以与液态R290制冷剂任意混溶。基于此，实际在压缩机低温条件下低粘度高溶解度组分与迁移的液态制冷剂混合后的溶解粘度会远低于6cSt。
具体的本申请实施例的润滑油组合物中，高粘度低溶解度组分中高粘度的含义为在-10℃，0.3MPA条件下，高粘度低溶解度组分的运动粘度不低于20cSt，高粘度低溶解度组分中低溶解度的含义为-10℃，0.3MPA条件下，高粘度低溶解度组分与R290制冷剂有限混溶，高粘度低溶解度组分最多可以溶解15wt％的R290制冷剂，即高粘度低溶解度组分中可溶解的R290制冷剂最多为高粘度低溶解度组分质量的15％。
如果单独使用低粘度高溶解度组分作为润滑油，则在低温下压缩机启动时，由于低粘度高溶解度组分会溶解较多的液态冷媒，溶解粘度较低，启动时对压缩机运行产生风险，且会将较多冷媒带入压缩机泵体内湿压缩也会影响可靠性。若单独使用高粘度低溶解度组分作为润滑油，在压缩机正常运行时，则会由于粘度过高导致压缩机的功率上升，影响能效。结合前文的描述，本发明实施例中的高粘度低溶解度组分的溶解粘度远高于低粘度高溶解度组分，使得二者混合后的润滑油组合物可以保证低温启动时润滑要求，同时可以避免将过多冷媒带入泵体内带液启动导致损坏压缩机泵体。
在一些实施方式中，所述低粘度高溶解度组分选自矿物油。
在一些实施方式中，高粘度低溶解度组分选自聚亚烷基二醇(PAG)，即高粘度低溶解度组分为含有由环氧乙烷和环氧丙烷无序聚合而成的重复单元的聚亚烷基二醇。
优选地，所述高粘度低溶解度组分选自通式为R1-A-OR2的聚亚烷基二醇，其中R1，R2是氢原子或者具有1-5个碳原子数的烷基，A表示由-OR3CH2-和-OR4CH2-为重复单元组成的聚合链，R3表述-CH3，R4表示-CH2CH3。其中聚合链A中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为15:85-40:60；进一步优选地，聚合链A中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为25:75。
在一些实施方式中，所述控制组分选自多元醇酯，优选地，所述多元醇酯为季戊四醇异辛酸异壬酸酯，其有助于降低润滑油组合物的分离温度。
在一些实施方式中，在20℃以及一个标准大气压下，所述低粘度高溶解度组分的密度为0.910-0.930g/cm3，所述高粘度低溶解度组分的密度为0.980-1.020g/cm3。
本发明实施例的润滑油组合物适用的压缩装置如图1所示，其包括压缩机100和分液器200，压缩机底部具有油池101，用于集聚润滑油，压缩机100的曲轴102伸入油池101中的润滑油中，图1所示的状态为低温状态下润滑油组合物在压缩机中的两相状态，低粘度高溶解度组分300和高粘度低溶解度组分400形成分层的两相状态。
如图2所示，给出了在低温状态下本发明实施例中润滑油组合物在压缩机中的两相状态。低粘度稿溶解度度组分300由于具有较低的密度润而位于上层相，高粘度低溶解度组分400由于具有较高的密度而位于下层相。图2中的润滑油组合物的状态体现的是正在润滑的泵体的实施方案，曲轴102被浸没在润滑油组合物的下层相中。在启动期间(低温)，高粘度的下层相是润滑的主要贡献者，而低粘度的上层相几乎对润滑没有作用。在低温下，高粘度的润滑油下层相具有足够的粘度保证润滑。
如图3所示，给出了在高温状态下本发明实施例中润滑油组合物在压缩机中的状态，具体为由于压缩机连续使用已达到高温时的单相状态。此时，由于温度升高，高粘度低溶解度组分400与低粘度高溶解度组分300混合并形成均匀的单相状态的润滑油组合物。在一开始高粘度低溶解度组分400单独对曲轴102润滑起作用一段时间后，由于低粘度高溶解度组分300与之混合后使得体系的粘度降低，因此，即使达到正常运行工况时，也不会出现因为润滑油的粘度升高而导致功耗变大的问题。
在一些实施方式中，润滑油组合物包含如下物质的混合物：50wt％-70wt％的低粘度高溶解度组分、30wt％-50wt％的高粘度低溶解度组分和0-20wt％的控制组分。
进一步地，润滑油组合物还可以包括添加剂，所述添加剂包括极压抗磨剂、抗氧剂、抗泡剂和酸捕捉剂中的至少一种。对本发明的冷冻油添加剂种类没有特定限制，如：抗氧剂可选用受阻酚、二芳胺、吩噻嗪、有机磺酸盐、二烷基二硫代氨基甲酸金属盐等；酸捕捉剂可选用缩水甘油酯型环氧化合物、缩水甘油醚型环氧化合物和苯基缩水甘油醚等；极压抗磨剂可选烷基磷酸酯和烷基磷酸盐、二烷基二硫代磷酸盐和磷酸酯等；抗泡剂可选含硅类的聚二甲基硅氧烷或其他非硅类的聚丙烯酸酯等等。
本发明实施例所提供的工作流体组合物包括本发明所提供的润滑油组合物和R290制冷剂，其中，R290制冷剂在20℃以及饱和压力下，密度为0.500g/cm3，R290制冷剂在-10℃以及其饱和压力下密度为0.541g/cm3。
本发明实施例提供的工作流体组合物同样具有如下的有益效果：高粘度低溶解度组分在低温下起作用，保证低温启动时润滑性能，提高压缩机可靠性，而在高温下工作流体组合物中两种组分混溶形成均一相，从而保持适宜的粘度避免粘度过高使得功耗升高，因此可以在宽的温度范围内应用这种工作流体组合物。
实施例
以下基于实施例和比较例更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例的任何限定。实施例和比较例中，实施例中润滑油组合物的组成如表1所示。
其中，在实施例和比较例中，在实施例和比较例中，部分物质说明如下：
低粘度高溶解度组分选择为矿物油，高粘度低溶解度组分选择为聚亚烷基二醇；聚亚烷基二醇中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为25:75；控制组分选择为季戊四醇异辛酸异壬酸酯，其为异辛酸和异壬酸的混合物与季戊四醇酯化合成的季戊四醇脂肪酸酯，酯化反应的原料中羟基与羧基的摩尔比为1:1.1。各组分的性能参数如表2所示。
实施例1
润滑油组合物由60质量份的低粘度高溶解度组分、30质量份的高粘度低溶解度组分和10质量份的控制组分组成。
实施例2
润滑油组合物由60质量份的低粘度高溶解度组分和40质量份的高粘度低溶解度组分组成。
实施例3
润滑油组合物由50质量份的低粘度高溶解度组分和50质量份的高粘度低溶解度组分组成。
实施例4
润滑油组合物由50质量份的低粘度高溶解度组分、40质量份的高粘度低溶解度组分和10质量份的控制组分组成。
针对本发明各实施例的润滑油组合物，分别测试润滑油组合物的二相分离温度、70℃及1.6MPA条件下的粘度、-10℃及0.3MPA条件下的下层相粘度，记录在表1中。
表1实施例1-4的组成及性能参数
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 低粘度高溶解度组分 | 60 | 60 | 50 | 50 |
| 高粘度低溶解度组分 | 30 | 40 | 50 | 40 |
| 控制组分 | 10 | 0 | 0 | 10 |
| 分离温度(℃) | 50.6 | 160.7 | 137.5 | 45.7 |
| 70℃，1.6MPA粘度cSt | 3.2 | 3.5 | 3.8 | 3.7 |
| -10℃，0.3MPA下层粘度cSt | 16.9 | 18.7 | 18.7 | 17.5 |
表2润滑油组合物中各组分的性能参数
通过表1和表2可以看出，仅使用矿物油作为润滑油时，在低温时粘度已经过低不能满足启动瞬间的摩擦要求，且因其与液态R290制冷剂可以互相混溶的特性，实际在压缩机低温条件下的与迁移的液态制冷剂混合后的溶解粘度要远低于6cSt，会增加启动可靠性风险。仅单独使用聚亚烷基二醇作为润滑油时，在高温时粘度过高，因此使得压缩机泵体的摩擦阻力增大，会导致压缩机功耗升高，影响能效。当采用本发明实施例1-4的润滑油组合物时，高粘度低溶解度组分在低温下起作用，保证低温启动时润滑性能，提高压缩机可靠性，而在高温下润滑油组合物两种组分混溶形成均一相，从而保持适宜的粘度避免粘度过高使得功耗升高，因此可以在宽的温度范围内应用这种润滑油组合物。实施例1和4与实施例2-3相比，可以看出，控制组分可以显著降低润滑油组合物的分离温度。
本说明书中部分实施例采用递进或并列的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种适配R290制冷剂的润滑油组合物，其特征在于，包含如下物质的混合物：
低粘度高溶解度组分，所述低粘度高溶解度组分选自矿物油，其中所述低粘度高溶解度组分在-10℃、0.4MPA条件下，溶解粘度不高于6cSt且与液态R290制冷剂任意混溶，在20℃以及一个标准大气压下，所述低粘度高溶解度组分的密度为0.910g/cm3-0.930g/cm3；
高粘度低溶解度组分，其中所述高粘度低溶解度组分在-10℃，0.3MPA条件下，运动粘度不低于20cSt且最多可以溶解15wt％的R290制冷剂，在20℃以及一个标准大气压下，所述高粘度低溶解度组分的密度为0.980g/cm3-1.020g/cm3，所述高粘度低溶解度组分选自通式为R1-A-OR2的聚亚烷基二醇，其中R1，R2是氢原子或者具有1-5个碳原子数的烷基，A表示由-OR3CH2-和-OR4CH2-为重复单元组成的聚合链，R3表述-CH3，R4表示-CH2CH3；以及
控制组分，所述控制组分为季戊四醇异辛酸异壬酸酯，所述控制组分被配置为降低由所述低粘度高溶解度组分和所述高粘度低溶解度组分所组成的混合物的分离温度，在低温状态所述低粘度稿溶解度度组分位于上层相，所述高粘度低溶解度组分位于下层相，压缩装置的曲轴被浸没在润滑油组合物的下层相中。
2.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述A中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为15:85-40:60。
3.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，所述A中-OR3CH2-重复单元与-OR4CH2-重复单元的摩尔比为25:75。
4.根据权利要求1所述的润滑油组合物，其特征在于，其包含如下物质的混合物：50wt％-70wt％的低粘度高溶解度组分、30wt％-50wt％的高粘度低溶解度组分和0-20wt％的控制组分。
5.一种工作流体组合物，其特征在于，包括：
权利要求1-4任一项的润滑油组合物；以及R290制冷剂。
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