DE1029112B

DE1029112B - Dampfturbinenschmiermittel

Info

Publication number: DE1029112B
Application number: DEL25200A
Authority: DE
Inventors: Alan Rhodes
Original assignee: Lubrizol Corp
Current assignee: Lubrizol Corp
Priority date: 1955-08-31
Filing date: 1956-06-29
Publication date: 1958-04-30
Also published as: US2962443A; FR1148734A; GB795491A

Description

Die mit Dampfturbinenschmiermitteln verbundenen Probleme sind sehr verschieden und in mancher Hinsicht schwieriger als diejenigen, die bei anderen Arten von Schmiermitteln angetroffen werden. Die in Betracht zu ziehenden Probleme ergeben sich insbesondere aus der Gegenwart von beträchtlichen Mengen Wasser in Dampfzylinderschmiermitteln und ferner aus den wechselnden hohen und niedrigen Temperaturen des Öles, die das Ansammeln von Feuchtigkeit zu fördern suchen. Eine weitere erschwerende Bedingung ist auf den raschen Umlauf des Öles zurückzuführen, durch den es übermäßigen Oxydationsbedingungen ausgesetzt ist.

Alle diese Bedingungen führen zu starken Beschränkungen bei den Schmiermitteln, welche bei Dampfturbinen verwendet werden sollen, und dementsprechend ist es notwendig, diese Schmiermittel mit gewissen Zusatzstoffen zu versehen, durch welche den Schmiermitteln die Fähigkeit verliehen wird, den schweren Bedingungen zu widerstehen.

Zwei der wichtigsten Erfordernisse eines Dampfzylinderschmiermittels sind, wie oben angegeben, die Fähigkeit, der Bildung von Rost entgegenzuwirken, und der Widerstand solcher Schmiermittel gegenüber der Bildung von stabilen Emulsionen. Es sind besondere Laboratoriumsteste zum Messen dieser Eigenschaften entwickelt worden, und die Aufnahme eines neuen Dampfturbinenschmiermittels in der Technik wird in großem Umfang von den Ergebnissen solcher Teste beeinflußt.

Es ist Zweck der Erfindung, ein Dampfturbinenschmiermittel zu schaffen, das sowohl hinsichtlich der Bildung von Rost als auch hinsichtlich der Bildung von stabilen Emulsionen widerstandsfähig ist.

Gemäß der Erfindung enthält ein Dampfturbinenschmiermittel eine geringe Menge des Reaktionsproduktes aus einer substituierten Bernsteinsäure der allgemeinen Formel

R — CHCOOH

CH₂COOH

in der R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Alkylenoxyd in molaren Mengen von 1 :0,01 bis 1 : 0,75. vorteilhaft von 1 : 0,2 bis 1 : 0,5.

Der bei dem Schmiermittel gemäß der Erfindung verwendete Zusatzstoff ist in Mineralölen vollständig löslich.

Die R-Gruppe der substituierten Bernsteinsäure kann z. B. aus einem Alkenyl- oder Alkylradikal bestehen. Eine bevorzugte substituierte Bernsteinsäure ist z. B. Dodecenvlbernsteinsäure.

Anmelder:

The Lubrizol Corporation,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

ίο Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 9,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. August 1955

Alan Rhodes, Willoughby, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Das Alkylenoxyd besteht vorzugsweise aus einem Epoxyd von niedrigem Molekulargewicht. Das technisch zur Verfügung stehende und wirtschaftliche Propylenoxyd und Äthylenoxyd werden bevorzugt; in einigen besonderen Fällen können jedoch auch höhere Alkylenoxyde mit zufriedenstellenden Ergebnissen benutzt werden.

Es ist wesentlich, daß die substituierte Bernsteinsäure mit wenigstens 1 % (auf molarer Basis) eines Alkylenoxyds umgesetzt wird, und es ist überraschenderweise auch wesentlich, daß weniger als eine molare Menge des Alkylenoxyds benutzt wird, bezogen auf die substituierte Bernsteinsäure.

Die Verwendung von Bernsteinsäure- sowie Alkyl- und Alkylenbernsteinsäuremonoestern mit Alkoholen als Bestandteil von Schmiermitteln mit rostschützender Wirkung ist bekannt. Hierbei handelt es sich um Zusatzprodukte, die sich aus der Reaktion äquimolarer Mengen einer Alkyl- oder Alkenylbernsteinsäure mit einem Veresterungssubstituenten ergeben.

Derartige Monoester vermögen einem Schmiermittel nicht die erwünschten Eigenschaften zu erteilen wie die gemäß der Erfindung zur Anwendung kommenden Reaktionsprodukte, bei welchen die substituierte Bernsteinsäure und das Alkylenoxyd in nicht äquirnolaren Mengen vorliegen.

Im allgemeinen wird die Reaktion dadurch ausgeführt, daß das Alkylenoxyd der substituierten Bernsteinsäure in Teilmengen bei etwas erhöhten Temperaturen hinzugefügt wird. Temperaturen im Bereich

SW 50β/293

\όπ ζ. B. 50 bis 100° C sind zufriedenstellend, und das Alkylenoxyd kann zweckmäßig unter der Oberfläche der substituierten Bernsteinsäure zugesetzt werden. Das Alkylenoxyd reagiert sofort, wenn es zugesetzt wird, und nachdem alles Alkylenoxyd zugesetzt worden ist, ist die. Reaktion im wesentlichen vollendet. Es ist nicht nötig, das auf diese Weise erhaltene Produkt zu reinigen, da es als solches zur Verwendung geeignet ist.

Die Erfindung wird an Hand einiger Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Probe von Dodecenylbernsteinsäure wurde auf 80° C erwärmt und portionsweise während einer Zeitdauer von einer Stunde mit 0,22 Mol Propylenoxyd behandelt. Das Propylenoxyd wurde unterhalb der Oberfläche der Dodecenylbernsteinsäure zugesetzt, und die Temperatur wurde während des Zusatzes und während einer weiteren Stunde auf 80 bis 85° C gehalten. Das erhaltene Produkt hatte eine Säurezahl von 215.

Beispiel 2

Eine Probe von Dodecenylbernsteinsäure wurde auf 80° C erwärmt und portionsweise während einer Zeitdauer von 30 Minuten mit 0,44 Mol Äthylenoxyd behandelt. Das Äthylenoxyd wurde unterhalb der Oberfläche der Dodecenylbernsteinsäure zugesetzt, und die Temperatur wurde während des Zusatzes und während einer weiteren Stunde auf 80 bis 90° C gehalten. Das Produkt zeigte eine Säurezahl von 195.

Beispiel 3

Eine Probe von Dodecenylbernsteinsäure wurde auf 80° C erwärmt und portionsweise während einer Zeitdauer von 30 Minuten mit 0,22 Mol Äthylenoxyd behandelt. Das Äthylenoxyd wurde unterhalb der Oberfläche der Dodecenylbernsteinsäure zugesetzt, und die Temperatur wurde während des Zusatzes und während einer weiteren Stunde auf 80 bis 85° C gehalten. Das Produkt hatte eine Säurezahl von 212.

Beispiel 4

Zu einer Probe von Dodecenylbernsteinsäure wurden bei 80° C portionsweise während einer Stunde 0,44 Mol Propylenoxyd zugesetzt. Das Propylenoxyd wurde unterhalb der Oberfläche der Säure zugefügt, und die Temperatur wurde während dieser Zeitdauer und während einer weiteren Stunde auf 80 bis 85° C gehalten. Das Produkt hatte eine Säurezahl von 197.

Alle die vorgenannten Produkte erteilten einem .Mineralöl, wenn sie in dieses in einer Menge von 0,03% eingebracht wurden, .lie Fähigkeit, sowohl der Bildung von Rost als auch der Neigung zur Bildung stabiler Emulsionen Widerstand zu leisten.

Die erstgenannte Eigenschaft der Widerstandsfähigkeit gegenüber der Bildung von Rost wird nach dem folgenden Test gemessen: Eine Mischung von 300 ml des Schmiermittels und 30 ml Seewasser wird bei 60° C mit einem darin eingetauchten Stahlstück 24 Stunden gerührt. Am Schluß dieser Zeit wird der Stahl mit dem Auge auf Rostflecken untersucht. Wenn sich irgendwelcher Rost auf dem Stahl befindet, wird das Schmiermittel als unzureichend beurteilt.

Schmiermittel, die 0.03% jedes der gemäß den obengenannten Beispielen hergestellten Produktes enthielten, erfüllen die Bedingungen dieses Testes.

Produkte, die aus der Reaktion von äquimolaren Mengen" einer Alkyl- oder Alkenylbernsteinsäure mit einem Alkylenoxyd erhalten wurden, erwiesen sich als nicht zufriedenstellend zur Benutzung in einem Dampfturbinenschmiermittel, weil diese Produkte die Neigung besaßen, sich beim Abkühlen des Reaktionsgemisches aus der Lösung abzusetzen.

Es wurde diesbezüglich folgender Versuch ausgeführt: Zu 2500 g (5,25 Mol) einer 39%igen öllösung ίο von Dodecenylbernsteinsäure, die unter Rühren auf 75° C erhitzt' worden war, wurden 300 g (5,25 Mol) Propylenoxyd zugegeben. Das Propylenoxyd wurde in Teilmengen unter der Oberfläche des Reaktionsmediums während einer Zeit von 2 Stunden zugesetzt. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde, nachdem das gesamte Propylenoxyd hinzugefügt worden war, während einer weiteren Stunde auf 85° C gehalten. Nach Abkühlen trennte sich die Mischung in zwei Schichten. Daraus ist ersichtlich, daß der Monoao ester in öl unlöslich ist und daher für die Zwecke der Erfindung nicht in Frage kommt.

Das Produkt der Reaktion von 1 MoI einer Alkenylbernsteinsäure mit 2 Mol eines Alkylenoxyds erwies sich gleichfalls als nicht zufriedenstellend für die Zwecke der Erfindung, weil ein solches Produkt die Bedingungen des vorgenannten Testes nicht erfüllt.

Es wurde folgender Versuch ausgeführt: Ein Dodecenylbernsteinsäure-Propylenoxyd-Reaktionsprodukt, das in der oben beschriebenen Weise mit dem Unterschied hergestellt worden war, daß 2 Mol Propylenoxyd je Mol Dodecenylbernsteinsäure benutzt wurden, wurde dem vorstehend beschrie1>enen Rosttest unterworfen. Der Test wurde mit einem Schmiermittel durchgeführt, das 0,03% dieses- Reaktionsproduktes aus 3 Mol Propylenoxyd je Mol Dodecenylbernsteinsäure enthielt. Dieses Schmiermittel erfüllte nicht den Test, womit die Ungeeignetheit letztgenannten Reaktionsproduktes erwiesen ist.

Es ist daher ersichtlich, daß die obere Grenze hi-nsichtlich der molaren Menge von Alkylenoxyd in bezug auf die substituierte Bernsteinsäure kritisch ist. Schmiermittel, die 0,03% Dodecenylbernsteinsäure allein enthalten, erfüllten den Rosttest nicht, so daß auch ersichtlich ist, wie kritisch die untere Grenze der Menge des Alkylenoxyds ist.

Die Eigenschaft eines Schmiermittels, der Bildung von stabilen Emulsionen Widerstand zu leisten, wird durch den folgenden Test gemessen: Eine Mischung von je 40 ml Schmiermittel und destilliertem Wasser wird in einen 100-ml-Glaszylinder gebracht, der in ein Wärmebad eingetaucht ist, welches auf ungefähr 54° C gehalten wird. Wenn der Inhalt eine Temperatur von 54° C erreicht hat, wird er 5 Minuten lang mittels eines Kupferrührers (etwa 120 mm lang und 18 mm breit), der mit einer Geschwindigkeit von 1500 Umdrehungen/Minute umläuft, heftig gerührt. Die Zeit, die nach dem Anhalten des Rührers erforderlich ist, damit das Volumen der Emulsion auf 3 ml zurückgeht, wird als Maß für den Schmiermittelwiderstand gegen die Bildung stabiler Emulsionen genommen. Wenn die Zeit mehr als 30 Minuten beträgt, wird da.s Schmiermittel als unzureichend beurteilt.

Schmiermittel, die 0,03% jedes der gemäß den vorgenannten Beispielen hergestellten Produkte enthalten, erfüllen auch diesen Test.

Claims

Patentansprüche:

1. Dampfturbinenschmiermittel, gekennzeichnet " durch einen Gehalt einer geringen Menge des Re-

aktionsproduktes aus einer substituierten Bernsteinsäure der allgemeinen Formel

R —CHCOOH

5 CH₂COOH

in welcher R ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 10 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Alkylenoxyd in molaren Mengen von 1 :0,01 bis 1 :0,75.

2. Dampfturbinenschmiermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die molaren Mengen der substituierten Bernsteinsäure zu dem Alkylenoxyd 1 : 0,2 bis 0,5 betragen.

3. Dampfturbinenschmiermittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Alkenylradikal ist.

4. Dampfturbinenschmiermittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierte Bernsteinsäure Dodecenylbernsteinsäure ist.

5. Dampfturbinenschmiermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylenoxyd Äthylenoxyd oder Propylenoxyd ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 927 889;
USA.-Patentschrift Nr. 2 055 456;
französische Patentschrift Nr. 1 049 577.