DE1239137B - Cavitation-inhibiting coolants in high-speed diesel engines - Google Patents

Cavitation-inhibiting coolants in high-speed diesel engines

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DE1239137B DE1962B0068699 DEB0068699A DE1239137B DE 1239137 B DE1239137 B DE 1239137B DE 1962B0068699 DE1962B0068699 DE 1962B0068699 DE B0068699 A DEB0068699 A DE B0068699A DE 1239137 B DE1239137 B DE 1239137B
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Description

Kavitationshemmende Kühlflüssigkeiten in schnellaufenden Dieselmotoren Wassergekühlte Verbrennungsmotoren sind gegen Korrosion durch die Kühlflüssigkeit - in der warmen Jahreszeit bekanntlich im allgemeinen Wasser, in der kälteren Jahreszeit wäßrige Lösungen mehrwertiger Alkohole - empfindlich. Es handelt sich bei der Korrosion um einen chemischen Angriff, dem man durch Zusatz von Chemikalien zur Kühlflüssigkeit zu begegnen sucht. Bekannte Zusatzstoffe sind z. B. Borate, Phosphate, Nitrite und Benzoate.Cavitation-inhibiting coolants in high-speed diesel engines Water-cooled internal combustion engines are against corrosion from the coolant - As is generally known, water in the warm season and water in the colder season aqueous solutions of polyhydric alcohols - sensitive. It is corrosion a chemical attack that can be caused by adding chemicals to the coolant seeks to encounter. Known additives are z. B. borates, phosphates, nitrites and Benzoates.

Eine andere Erscheinung, die zur Zerstörung von Verbrennungsmotoren von der Kühlseite her führen kann, ist die Kavitation, die besonders bei schnelllaufenden Dieselmotoren häufig beobachtet wird. Die Zylinderlaufbüchsen und die diesen gegenüberliegenden Teile des Kühlgehäuses werden stellenweise ausgehöhlt und im Extremfall durchlöchert. Diese Art der Schädigung geht auf physikalische Erscheinungen zurück und wird durch chemische Korrosion höchstens unterstützt.Another phenomenon that leads to the destruction of internal combustion engines from the cooling side can lead to cavitation, which is particularly the case with high-speed Diesel engines is frequently observed. The cylinder liners and those opposite them Parts of the cooling housing are hollowed out in places and, in extreme cases, perforated. This type of damage is due to physical phenomena and is caused by chemical corrosion supported at most.

Man kann der Kavitation entgegenwirken, indem man die stark beanspruchten Teile besonders widerstandsfähig gestaltet, indem man sie beispielsweise mit einer resistenten Oberflächenschicht versieht, die durch Tauchen in flüssiges Metall oder galvanisch aufgetragen wird, oder sie aus hochlegierten metallischen Werkstoffen fertigt. Man hat auch schon versucht, von der Kühlflüssigkeit her auf die Kavitation einzuwirken. So wurde bereits empfohlen, den Sauerstoffgehalt der Kühlflüssigkeit zu erhöhen oder ein Korrosionsschutzöl (Mineralöl mit Zusätzen von sulfiertem Mineralöl als Emulgator) zuzufügen. Ein Sauerstoffgehalt in der Kühlflüssigkeit erhöht jedoch die chemische Korrosion. Korrosionsschutzöle drängen zwar die Kavitation weitgehend zurück, haben dafür jedoch andere Nachteile. Die Emulsionen neigen nämlich beim Stillstand des Motors und manchmal sogar während des Betriebs zum Entmischen. Eine Wiederherstellung der Emulsion macht vor allem dann Schwierigkeiten, wenn ein Ausgleichsbehälter im Kühlsystem vorhanden ist, weil sich das Öl vorwiegend dort ansammelt und so mehr oder weniger aus dem Kreislauf ausscheidet. Diese Erscheinung ist noch ausgeprägter, wenn das Kühlwasser einen mehrwertigen Alkohol als Frostschutzmittel enthält.One can counteract the cavitation by stressing it heavily Parts are designed to be particularly resistant, for example by using a resistant surface layer provided by immersion in liquid metal or is electroplated, or it is made of high-alloy metallic materials manufactures. Attempts have also been made to address cavitation in terms of the cooling liquid to act. So it has already been recommended to check the oxygen content of the coolant to increase or an anti-corrosion oil (mineral oil with additions of sulfated mineral oil as an emulsifier). However, an oxygen content in the cooling liquid increases chemical corrosion. Corrosion protection oils largely suppress cavitation back, but have other disadvantages. The emulsions tend to be Engine standstill and sometimes even during operation for segregation. One Restoring the emulsion is particularly difficult when there is an expansion tank is present in the cooling system because the oil mainly accumulates there and so more or less is eliminated from the cycle. This phenomenon is even more pronounced, if the cooling water contains a polyhydric alcohol as an antifreeze.

Es wurde nun gefunden, daß die Verwendung von Kühlflüssigkeiten mit einem Gehalt an einem gelösten Polymerisat und bzw. oder einem ein- oder zweiwertigen Alkohol mit 6 bis 20, insbesondere mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen der Kavitation in schnelllaufenden Dieselmotoren entgegenwirkt. Die erwähnten Kühlflüssigkeiten drängen die Kavitation zurück, lassen sich gut handhaben, neigen nicht zum Schäumen und enthalten keine Bestandteile, die die Korrosion fördern.It has now been found that the use of cooling liquids with a content of a dissolved polymer and / or a mono- or divalent polymer Alcohol with 6 to 20, especially 8 to 16 carbon atoms of cavitation counteracts this in high-speed diesel engines. The mentioned coolants suppress cavitation, are easy to handle, do not tend to foam and do not contain any components that promote corrosion.

Die verwendeten Kühlflüssigkeiten können im wesentlichen aus Wasser bestehen oder als Gefrierschutzmittel die üblichen mehrwertigen Alkohole, wie Äthylenglykol, Glycerin, Propylenglykol-(1,3), Propylenglykol-(1,2) oder Butantriol-(1,2,4), in den üblichen Mengen, d. h. von etwa 5 bis 50 Gewichtsprozent, enthalten.The cooling liquids used can essentially consist of water or the usual polyhydric alcohols, such as ethylene glycol, Glycerine, propylene glycol- (1,3), propylene glycol- (1,2) or butanetriol- (1,2,4), in the usual amounts, d. H. from about 5 to 50 percent by weight.

Geeignete Polymerisate sind beispielsweise Polyalkylenglykole mit jeweils 2 bis 4 Kohlenstoffatomen zwischen den Ätherbrücken. Von derartigen Polyalkylenglykolen seien z. B. Polyäthylenglykol und Polypropylenglykol-(1,2) genannt. Die mittleren Molgewichte der Polyalkylenglykole liegen zweckmäßig zwischen 300 und 15 000, vorteilhaft zwischen 600 und 10 000. Polyalkylenglykole zeichnen sich dadurch aus, daß sie auch in rein wäßrigen Kühlflüssigkeiten eine sehr gute kavitationshemmende Wirkung zeigen.Suitable polymers are, for example, polyalkylene glycols 2 to 4 carbon atoms each between the ether bridges. Of such polyalkylene glycols be z. B. called polyethylene glycol and polypropylene glycol (1,2). The middle ones Molecular weights of the polyalkylene glycols are expediently between 300 and 15,000, advantageously between 600 and 10,000. Polyalkylene glycols are characterized in that they also show a very good cavitation-inhibiting effect in purely aqueous cooling liquids.

Der Anteil der Polymerisate in den Kühlflüssigkeiten beträgt zweckmäßig 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Kühlflüssigkeit.The proportion of polymers in the cooling liquids is expedient 0.1 to 5 percent by weight, based on the total coolant.

Von den höheren Alkoholen werden vorzugsweise zweiwertige und insbesondere einwertige Alkohole mit 6 bis 20, insbesondere mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen verwendet. Im einzelnen seien beispielsweise Octanol-(2), 2-Äthylhexanol, Laurylalkohol, Palmitylalkohol, Stearylalkohol, Tridecanol (Isomerengemisch, durch Oxierung von Tetramerpropylen erhalten), Octandiol-(1,8) und Decandiol-(1,12) genannt. Die höheren Alkohole sind zwar bekanntlich mehr oder minder hydrophob, jedoch in den Kühlflüssigkeiten bis zu einem gewissen Grade löslich, besonders in der Wärme, womit die kavitationshemmende Wirkung vermutlich zusammenhängt. Selbst wenn sich der Alkohol in der Kälte abscheidet, geht doch bei der Wiederinbetriebnahme des Motors eine hinreichende Menge wieder in Lösung. Man wendet die Alkohole im allgemeinen in Mengen von 0,01 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Kühlflüssigkeit, an. Die Alkohole eignen sich besonders als Zusätze zu Kühlflüssigkeiten, die ein Frostschutzmittel und einen Korrosionsinhibitor enthalten. Geeignete Korrosionsinhibitoren, deren Mitverwendung auch in denjenigen Kühlflüssigkeiten empfehlenswert ist, die ein Polymerisat als kavitationshemmenden Zusatz enthalten, sind die für diesen Zweck bekannten Stoffe, wie Bortate, Phosphate, Alkalibenzoate und -nitrite und Triäthanolaminphosphat. Die Korrosionsinhibitoren werden in den üblichen Mengen, d. h. von etwa 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, angewandt.Of the higher alcohols, preference is given to dihydric and in particular monohydric alcohols having 6 to 20, in particular 8 to 16 carbon atoms are used. In particular, for example, octanol (2), 2-ethylhexanol, lauryl alcohol, palmityl alcohol, Stearyl alcohol, tridecanol (mixture of isomers, through the oxy-genation of tetramerpropylene obtained), called octanediol (1,8) and decanediol (1,12). The higher alcohols are as is well known more or less hydrophobic, but in the cooling liquids Soluble to a certain extent, especially in warmth, with which the cavitation-inhibiting Effect probably related. Even if the alcohol separates in the cold, a sufficient amount is possible when the engine is restarted in solution. The alcohols are generally used in amounts of 0.01 to 1 percent by weight, based on the total coolant. The alcohols are particularly suitable as additives to coolants that contain an antifreeze and a corrosion inhibitor contain. Suitable corrosion inhibitors, their use also in those Cooling fluids are recommended, which contain a polymer as a cavitation-inhibiting Contain additives, the substances known for this purpose, such as borate, phosphate, Alkali benzoates and nitrites and triethanolamine phosphate. The corrosion inhibitors are in the usual amounts, i. H. from about 0.01 to 5 weight percent applied.

Das folgende Beispiel erläutert die Kühlflüssigkeiten nach der Erfindung: Die Bestimmung der Kavitation wird mit einem Ultraschallgerät in der Versuchsanordnung vorgenommen, die von H. Wiegand, H. H. Piltz und R. S c h u 1 m e i s t e r in »Metalloberfläche«, 16. Jahrgang, Heft 4, 1962, S. 117, beschrieben worden ist. Die Versuchstemperatur betrug 80° C, der Druck 1,25 ata, der Schwinger arbeitete bei 18,8 kHz. Es wurde die Gewichtsabnahme eines kreisrunden Graugußblättchens (mit zwei am Umfang angeschliffenen parallelen Flächen zum Ansetzen des Schraubenschlüssels) von 15 mm Durchmesser und 5 mm Höhe nach 2 Stunden bestimmt. In allen Fällen wurde Leitungswasser von 19° d. h. Gesamthärte und 17° d. h. Carbonathärte verwendet. Die Ergebnisse für verschiedene Kühlflüssigkeiten gehen aus der folgenden Tabelle hervor: Tabelle I Gewichts- Lfd. Kühlflüssigkeiten abnahme Nr. (mg) 1 Wasser mit 1 Gewichtsprozent Polypropylenglykol vom mittle- ren Molekulargewicht 900 ..... 16 2 Wasser mit 1 Gewichtsprozent Polypropylenglykol vom mittle- ren Molekulargewicht 1200 .... 12 3 Wasser mit 1,3 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol vom mittleren Molekulargewicht 8000 . . . . . . . . 43 4 wäßrige Kühlflüssigkeit mit 33 Vo- lumprozent Äthylenglykol, die 0,33 Gewichtsprozent Borax, 0,13 Gewichtsprozent Phenyl- glycinkalinatron, 0,23 Gewichtsprozent Natrium- nitrit, 0,2 Gewichtsprozent Natrium- nitrat, 1,5 Gewichtsprozent Natrium- benzoat, Tabelle I (Fortsetzung) Lfd. Gewichts- Nr. Kühlflüssigkeiten abnahme (rng) (noch i) 0,05 Gewichtsprozent Benztri- azol, 0,02 Gewichtsprozent Natrium- silicat sowie 4 Gewichtsprozent Polyäthylen- glykol vom mittleren Mo- lekulargewicht 8000 und 0,025 Gewichtsprozent Tridecanol enthält....................... 21 5 wäßrige Kühlflüssigkeit mit 33 Vo- lumprozent Propylenglykol-(1,2), die 1 Gewichtsprozent Borax, 0,3 Gewichtsprozent Natrium- nitrat, 0,35 Gewichtsprozent Natrium- nitrit, 2,25 Gewichtsprozent Natrium- benzoat, 0,03 Gewichtsprozent Natrium- silicat, 0,07 Gewichtsprozent Benztri- azol sowie 3 Gewichtsprozent Polypropy- lenglykol vom mittleren Molekulargewicht 900 enthält ....................... 23 6 Kühlflüssigkeit der unter 5 ange- gebenen Zusammensetzung, je- doch mit einem Polypropylen- glykol vom mittleren Molekular- gewicht1200 ................. 13 7 wäßrige Kühlflüssigkeit mit 33 Vo- lumprozent Äthylenglykol, die 1 Gewichtsprozent Borax, 0,3 Gewichtsprozent Natrium- nitrat, 0,35 Gewichtsprozent Natrium- nitrit, 2,25 Gewichtsprozent Natrium- benzoat, 0,2 Gewichtsprozent Isatin, 0,07 Gewichtsprozent Benztri- azol, 0,03 Gewichtsprozent Natrium- silicat sowie 0,5 Gewichtsprozent Tridecanol enthält....................... 16 8 wäßrige Kühlflüssigkeit der unter 7 angegebenen Zusammensetzung, jedoch mit 1,0 Gewichtsprozent Tridecanol ................... 17 Zum Vergleich wurden Versuche mit Kühlflüssigkeiten durchgeführt, die nicht mit Zusätzen nach der Erfindung versehen sind: Tabelle II Gewichts- Lfd' Kühlflüssigkeiten abnahme Nr. ( mg ) 1 Wasser ........................ 74 2 wäßrige Kühlflüssigkeit mit 33 Vo- lumprozent Äthylenglykol ..... 65 3 wäßrige Kühlflüssigkeit mit 33 Vo- lumprozent Propylenglykol-(1,2) 54 The following example explains the cooling liquids according to the invention: The determination of the cavitation is carried out with an ultrasound device in the experimental arrangement described by H. Wiegand, HH Piltz and R. Schu 1 meister in "Metalloberfläche", 16th year, issue 4, 1962, p. 117. The test temperature was 80 ° C, the pressure 1.25 ata, the transducer operated at 18.8 kHz. The decrease in weight of a circular gray cast iron sheet (with two parallel surfaces ground on the circumference for attaching the wrench) with a diameter of 15 mm and a height of 5 mm was determined after 2 hours. In all cases tap water of 19 ° ie total hardness and 17 ° ie carbonate hardness was used. The results for different coolants are shown in the following table: Table I. Weight Serial Cooling liquid decrease No. (mg) 1 water with 1 weight percent Medium-grade polypropylene glycol ren molecular weight 900 ..... 16 2 water at 1 percent by weight Medium-grade polypropylene glycol ren molecular weight 1200 .... 12 3 water at 1.3 percent by weight Polyethylene glycol of the middle Molecular weight 8000. . . . . . . . 43 4 aqueous coolant with 33 vol- lum percent ethylene glycol, the 0.33 percent by weight borax, 0.13 percent by weight phenyl glycine soda, 0.23 percent by weight sodium nitrite, 0.2 percent by weight sodium nitrate, 1.5 percent by weight sodium benzoate, Table I (continued) Serial Weight No. of cooling liquids ( rng ) (still i) 0.05 percent by weight benzine azole, 0.02 percent by weight sodium silicate as well 4 percent by weight polyethylene middle mo- gross weight 8000 and 0.025 percent by weight Tridecanol contains ....................... 21 5 aqueous coolant with 33 vol- lum percent propylene glycol- (1,2), the 1 percent by weight borax, 0.3 percent by weight sodium nitrate, 0.35 percent by weight sodium nitrite, 2.25 percent by weight sodium benzoate, 0.03 percent by weight sodium silicate, 0.07 percent by weight benzene azole as well 3 percent by weight polypropylene lenglycol from the middle Molecular weight 900 contains ....................... 23 6 coolant of the given composition, but with a polypropylene middle molecular glycol weight1200 ................. 13 7 aqueous coolant with 33 vol- lum percent ethylene glycol, the 1 percent by weight borax, 0.3 percent by weight sodium nitrate, 0.35 percent by weight sodium nitrite, 2.25 percent by weight sodium benzoate, 0.2 percent by weight isatin, 0.07 percent by weight benzene azole, 0.03 percent by weight sodium silicate as well 0.5 percent by weight Tridecanol contains ....................... 16 8 aqueous coolant of the under 7 specified composition, but with 1.0 percent by weight Tridecanol ................... 17 For comparison, tests were carried out with cooling liquids that are not provided with additives according to the invention: Table II Weight Lfd 'coolant consumption No. ( mg ) 1 water ........................ 74 2 aqueous coolant with 33 vol- lum percent ethylene glycol ..... 65 3 aqueous coolant with 33 vol- lum percent propylene glycol- (1,2) 54

Claims (4)

Patentansprüche: 1. Verwendung von kavitationshemmenden Kühlflüssigkeiten mit einem Gehalt an einem gelösten Polymerisat und bzw. oder einem ein- oder zweiwertigen Alkohol mit 6 bis 20, insbesondere mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen zur Kühlung von schnellaufenden Dieselmotoren. Claims: 1. Use of cavitation-inhibiting coolants with a content of a dissolved polymer and / or a mono- or divalent polymer Alcohol with 6 to 20, in particular with 8 to 16 carbon atoms for cooling high-speed diesel engines. 2. Verwendung von kavitationshemmenden Kühlflüssigkeiten nach Anspruch 1, die einen Gehalt an einem Polyalkylenglykol mit einem mittleren Molgewicht zwischen 300 und 15000 aufweisen. 2. Use of cavitation-inhibiting cooling liquids according to claim 1, which have a content of a polyalkylene glycol with an average molecular weight between 300 and 15,000 . 3. Verwendung von kavitationshemmenden Kühlflüssigkeiten nach Anspruch 2, die einen Gehalt an einem mehrwertigen Alkohol und bzw. oder mindestens einem der üblichen Korrosionsinhibitoren aufweisen. 3. Use of anti-cavitation Cooling liquids according to claim 2, which contain a polyhydric alcohol and / or at least one of the usual corrosion inhibitors. 4. Verwendung von kavitationshemmenden Kühlflüssigkeiten nach Anspruch 1, die einen Gehalt an einem ein- oder zweiwertigen Alkohol mit 6 bis 20, insbesondere mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, sowie an mindestens einem der üblichen Inhibitoren und einem mehrwertigen Alkohol aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1104 762; USA.-Patentschriften Nr. 2 264 362, 2 087103, 2 757142, 2 951038.4th Use of cavitation-inhibiting cooling liquids according to claim 1, which have a Content of a monohydric or dihydric alcohol with 6 to 20, especially with 8 up to 16 carbon atoms, as well as at least one of the usual inhibitors and a polyhydric alcohol. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1104 762; U.S. Patents Nos. 2,264,362, 2,087,103, 2,757,142, 2 951038.
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