DE2314271A1 - Feuerbestaendige hydraulikfluessigkeit und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Feuerbestaendige hydraulikfluessigkeit und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2314271A1
DE2314271A1 DE19732314271 DE2314271A DE2314271A1 DE 2314271 A1 DE2314271 A1 DE 2314271A1 DE 19732314271 DE19732314271 DE 19732314271 DE 2314271 A DE2314271 A DE 2314271A DE 2314271 A1 DE2314271 A1 DE 2314271A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine feuerbeständige bzw. hitzebeständige Hydraulikflüssigkeit und ein Verfahren zu ihrer Herstellung und bezieht sich insbesondere auf eine Wasser-in-öl-Emulsion, die als feuerbeständige Hydraulikflüssigkeit und Druckflüssigkeit Verwendung finden kann.
Wasser-in-Öl-Emulsionen sind bisher als feuerbeständige Hydraulik flüssigkeiten verwendet worden, wobei allerdings der Anwendungsbereich wegen der hohen Verschleißraten jeweils begrenzt war. Um dieses Problem zu lösen, hat man Antiverschleißwirkstoffe einer der Emulsionsphasen zugefügt, und zwar üblicherweise der ölphase.
Die hierbei erzielten Ergebnisse waren niemals voll erfolgreich. Gewisse AntiVerschleißzusätze, wie beispielsweise Molybdändisulfid, die bei normalen hydraulischen Flüssigkeiten Verwendung fanden, wurden der ölphase von Wasser-in-Öl-Emulsionen zugefügt, jedoch ergaben solche Emulsionen immer noch hohe Abriebwerte bei der hydraulischen Einrichtung.
-2 -
309841/0842
Die vorliegende Erfindung schlägt zu diesem Zweck eine Wasserund-ölemulsion vor·, die ein festes kristallines Gleitmittel bzw. Schmiermittel enthält, das in jeder bzw. beiden Phasen dispergiert ist. Die festen kristallinen Schmiermittel werden vorzugsweise ausgewählt aus Molybdändisulfid, Graphit oder Wolframdisulfid. Zweckmäßigerweise wird als Emulsion eine Wasser-in-Öl-Emulsion verwendet.
öldispersionen aus festen Gleitmitteln sind bereits bekannt, da beispielsweise Molybdändisulfid bereits hydraulischen Flüssigkeiten als ein Antiverschleißmittel zugefügt wurde. Jedoch wurde die Kombination der Öl-undWasser-Dispersionen mit festen Gleitmitteln bzw. der festen Gleitmittel zur Herstellung der Emulsion nach der Erfindung vorher nie in Erwägung gezogen.
Es wird vorgezogen, daß die Dispersionen des festen Gleitmittels in Wasser oder öl getrennt vorbereitet werden. Dann werden die beiden Dispersionen gemischt und homogenisiert, um die erfindungsgemäße Emulsion zu bilden. Die einzelnen öl-oder Wasserdispersionen von Molybdändisulfid sind im Handel erhältlich, während Dispersionen der anderen festen Gleitmittel leicht vorbereitet werden können. Die Konzentration der festen Gleitmittel in jeder Phase liegt im allgemeinen zwischen 0,1 % bis 10 $ und vorzugsweise zwischen 0,2 # bis 1,0 ^, und zwar in Gewichtsprozenten ausgedrückt. Es können Molybdändisulfid und Wolframdisulfid entweder mit niedriger Reinheit oder hoher Reinheit
- 3 - ■ 309841/0842
zur Anwendung i:ommen, und zwar so, wie es gerade auf dem Markt erhältlich ist.
Zur EinsieLlung und Regelung der Viskosität der Emulsion wird das Mineralöl t das als ölphase verwendet wird, einfach auf der Basis seiner Viskosität ausgewählt. Die Viskosität des Mineralöls wird deshalb auch die Viskosität der Emulsion bestimmen. Im übrigen wird die Viskosität der Emulsion entsprechend dem jeweiligen Anwendungszweck der Emulsion variiert werden müssen.
Wenn die Emulsionen nach der Erfindung bei hydraulischen Systemen verwendet werden, sollten die benutzten Filter aus Sintermetall oder Kunststoff oder einem anderen nicht Wasser absorbierenden Material bestehen, weil Pqpjer, Wolle oder' Filzelemente durch Wasserabsorption beeinflußt und verändert werden können, indem diese Materialien beispielsweise schwellen und an Porösität verlieren. Auf ähnliche Weise können die bei der hydraulischen Einrichtung verwendeten Dichtungen die gleichen sein wie solche, die bei Mineralölen zur Anwendung kommen, wenn man davon absieht, daß Korkverbindungen oder Korkmischungen wegen ihrer Neigung zur Wasserabsorption vermieden werden sollten.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen Zusammenstellungen, die nach der Erfindung als hydraulische Flüssigkeiten Verwendung finden können. Dabei sind einige der technischen Abkürzungen nach dem angelsächsischen Maßsystem angegeben.
-A-309841/0842
Beispiel 1 Gewichtsprozente
Mineralöl mit einer Viskosität von
70 S.S.U. bei 100° F 51,1 #
Molybond Kolloid 20 oder D.A.G. 725 oder Z.S.
Paul ML751
(nahezu 20 Gewichtsprozente MoS0
dispergiert in Mineralöl) 0,7 #
Lubrizol 260 (Emulgiermittel) 4,0 $>
Wasser 44,0 $ D.A.G. 738
(40 Gewichtsprozente kolloidales
MoSp, dispergiert in Wasser) 0,2 %
Das emulgierende Mittel wird der Mineralölphase zugefügt, worauf beide Phasen gemischt und zur Bildung der Emulsion homogenisiert werden.
Die Eigenschaften der Emulsion nach dem Beispiel 1 sind folgende:
Viskosität S.S.U.
100° F
HO0 F
Spezifisches Gewicht 0,910 - 0,920
Gehalt an Molybdändisulfid 0,2 ^ (Gewicht)
Feuerbeständigkeit U.S. Bureau of Mines'
Schedule - 5 -
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Emulsionsstabilität Rostschutz
Schutz gegen Abrieb
ausgezeichnet
ausgezeichnet in Flüssigkeit .und Dampfphasen geht aus den unten aufgeführten Tests hervor.
51,1 *
Beispiel 2
Wasser-in-öl-Emulsion ohne MoS2 in der Wasserphase:
Gewichtsprozente
Mineralöl mit einer Viskosität von 70 S.S.U. bei 100° F Molybond Kolloid 20 oder D.A.G. oder ML751
(20 Gewichtsprozente von MoS2 dispergiert
in Mineralöl) 0.7
Lubrizol 260 (Emulgiermittel) 4,0
Wasser 44,2
Die nachfolgende:. Tabelle vergleicht den statischen Reibungskoeffizienten der Zusammensetzungen nach den Beispielen 1 und 2 mit Mineralöl, das bei den Emulsionen verwendet wurde, und mit der Basisemulsion ohne die Zusätze.
Tabelle 1 Mineralöl Basis
Oberflächenbe- Beispiel 1 Beispiel 2 emulsion
Iastung
psi 0.185 0.240
2000 0.180 0.240 0.180 0.200
4000 - 0.175 0.175 0.180 0.160
6000' 0.170 0.170 0.180 0.160
8000 0.160 0.160
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- 6 - .. 23U271
Die Zusammensetzung nach Beispiel 1 hat einen niedrigeren statischen Reibungskoeffizienten als Mineralöl bei allen untersuchten Belastungen.
Es folgen Jetzt die.Ergebnisse eines Versuchs mit einer Commercial Shearing Pumpe. Dabei wird von folgenden Werten ausgegangen:
Getestete Flüssigkeit :
Zusammensetzung nach Beispiel 1 Pumpenleistung Öltemperatur I (ο? )
Pumpenart
Commercial Shearing 15H (1") bei 1000 psi 140
Arbeitsdruck
1000 psi (Imp.^al/mih^ 141
Drehzahl 1430 5.25 140
Tabelle 2 - Pumpen-Dauertest 5.20 140
Betriebszeit 5.05 142
4.80 141
(Stund en) 4.95 140 .
9.0 4.10. 140
16.0 4.75 140
19.25 5.00 140
24.25 4.80 .140
44.50 4.80 140
52.50 4.65 140
62.45 4.50 140
85.5 4.50 140
127.0 4.50 140
186.0 4.35 140
233.0 4.30
281.0 4.35
400
477
653
758
?61
— 7 —
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Bei diesem Versuch wurden folgende Beobachtungen gemacht.
Bei 961 Stunden betrug die Pumpenleistung 4,35 gpm oder 83 $> der Anfangsieistung. Es gab anfänglich einen schnellen Abfall der Pumpenleistung während der ersten 250 Stunden.
Der Abfall von 250 bis 961 Stunden betrug nur 0,15 gpm, woraus
man sieht, daß sich die Pumpe eingelaufen hatte.
Dieser Langzeittest macht deutlich, wie geeignet die Zusammensetzung nach Figur 1 für eine Getriebe- oder Zahnradpumpe ist.
Es folgt jetzt eine vergleichende Leistungstabelle, bei der die Zusammensetzung nach Beispiel 1 mit einem herkömmlichen Mineralöl ( Molybond AI 200) bei einer neuen Pumpe und einer Pumpe verglichen wird, die bereits während 1010 Stunden in Betrieb war.
309841 /0842
Tabelle
Druck j 800 psi Pumpenausgang bzw. -leistung Zusammensetzung nach Beispiel 1 h. Inspektion;
tag
101O-Stunden-Pumpe
(bei 140° F)
(Imp.gal/min)
Inspektions
tag
AI-200 Neue Pumpe
(bei 1200F)
(Imp.gal/min
1000 psi Neue Pumpe
(bei 140δ F)
(Imp.gal/min)
6.4 5- Auf gez.
Ergebnis
6.6 101O-Stunden-Pumpe
(bei 1200F)
(Imp.gal/min)
Inspektionstag
1200 psi ^ufgezeich
Ergebnis
6.2 4.9 6.3 Inspektionstag 6.8
1400 psi 6.25 5.9 4.4 6.0 6.9 6.6
1600 psi 6.10 5.6 3.8 5.6 6.7 6.4
5.70 - 3.2 6.5 6.1
5.50 Still
stand
6.2
Still
stand
Entsprechend den durchgeführten Versuchen konnten folgende Beobachtungen gemacht werden:
1. Die Leistung der Testpumpe (1010 Stunden bei 1000 psi) am Inspektionstag war besser als die der neuen Pumpe. Die Erklärung für diese Verbesserung der Testpumpenleistung ist daran zu sehen, daß diese Pumpe bei 1010 Stunden aus dem Betrieb genommen, einer Inspektion unterzogen und durch den technischen Vertreter der Herstellerfirma wieder zusammengebaut wurde. Ein anfänglich fehlerhafter Aufbau erklärt, weshalb diese Pumpe nicht die vom Hersteller veranschlagte Kapazität bzw. Leistung zu Beginn des Tests erreichen konnte. Die veranschlagte Kapazität einer neuen Pumpe bei 1000 psi bei Mineralöl ist 6,4 Imp.gal. pro Minute. Die Anfangsleistung betrug 5,25 (Tabelle 2), während jedoch die Leistung nach dem erneuten Zusammenbau 6,6 betrug. Dies war ein besseres Ergebnis als es die neue Pumpe erreicht hat, die am Inspektionstag zu Vergleichzwecken herangezogen wurde und die 6,2 Imp.gal. pro Minute abgab.
2. Eine visuelle Inspektion der Laufrollen der Pumpe, die über 1010 Stunden getestet wurde, hat kein Anzeichen eines Ermüdungsbruches gegeben.
3. Der Abrieb an den Zahnradnaben (Rollenlaufbahn) betrug 0,0003" und 0,0004". Die Grenze für einen Ausfall des betreffenden Teils liegt bei 0,002".
4. Das Abriebmuster an der Kupplungsscheibe oder Druckplatte
war normal. - 10 -
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- ίο - 23U271
5. Das Abriebmuster an den Getriebezähnen war fächerförmig, wobei keine Berührung auf der Zahnfläche an einer Seite und eine große Berührungsfläche, die etwa 50 % der gesamten Zahnfläche betrug, auf der anderen Seite vorlag.
Als Kommentar hierzu ist allgemein folgendes zu bemerken. Der anfänglich fehlerhafte Zusammenbau beeinflußt nicht die Gültigkeit und Aussagekraft des über 1010 Stunden dauernden Abriebtests.
Als Schlußfolgerung ergibt sich also, daß dieser Test ,von 1010 Stunden zeigt, daß die Zusammensetzung nach dem Beispiel 1 diese Getriebepumpe so erfolgreich geschmiert hat, daß die Pumpenleistung sich noch auf dem Niveau einer neuen Pumpe befindet. Es kann eine Standzeit von vielen tausend Stunden mehr erwartet werden. Die Leistung ist gleich der Leistung einer Pumpe, die mit Mineralöl arbeitet.
Beispiel 5 Gewichtsprozente
Mineralöl mit einer Viskosität
von 150 S.S.U. bei 1000F 5.1,50 %
Molybond Kolloid 20, oder D.A.G. 725 oder Paul M1751
(20 Gewichtsprozente MoS2 in öl dispergiert) 0,60 $
Lubrizol 5162 (Emulgiermittel) 4,75 f
Wasser .42,40 ?b D.A.G. 738
(40 Gewichtsprozente MoS^ in Wasser) 0.75 ^
-Ή- 3098A 1/0842
Einige Eigenschaften der Emulsion nach Beispiel 3 sind folgende: *
Viskosität S.S.U. 100°F
HO0F
MoS2-Gehalt
780
330
0,2 io (Gewicht) O,67# (Gewicht)
ölphase
Wasserphase
Spezifisches Gewicht: 0,930 - 0,940
Die Feuerbeständigkeit, die Eraulsionsstabilität sowie die Rostschutzwirkung sind ähnlich wie beim Beispiel 1.
Die Leistung der Emulsion nach Beispiel 3 im Vergleich zu einem öl entsprechend dem öltyp Extra Duty Anti-Wear Oil war folgende unter der Voraussetzung, daß der Test mit einer Pumpe vom Typ Vickers 104-C Vane Pump durchgeführt wird, und zwar bei 1900 psi, 1430 Umdrehungen pro Minute über einen Zeitraum von 82,5 Stunden:
A) Abrieb
Gewichtsverlust
Teil Extra Duty Anti-Wear Oil Beispiel 3
Laufbuchse 1 0.001 # 0.014 # '
Laufbuchse 2 0.006 $ 0.018 io
Ring 0.004 # 0.300
Flügelräder 0.004 $ 0.100 #
B) Pumpe'nle i stung (Imp. gal/min)
Stunden Extra Duty Anti-Wear Oil Beispiel 3
24
82.5
5·6 309841/0842
4.7
- 12 -
6.4
6.1
23U271
Hieraus läßt sich der Schluß ziehen, daß die Pumpenkapazität beim Beispiel 3 besser als bei der Anwendung von Extra Duty Anti-Wear Oil ist, obwohl sogar das Maß des Abriebs größer ist,
309841 /0842

Claims (6)

Patentansprüche
1. Feuer- und hitzebeständige Hydraulik- bzw. Druckflüssigkeit, bestehend aus einer Wasser-undÖl-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion ein festes kristallines Gleit- bzw. Schmiermittel enthält, das in jeder Emulsionsphase dispergiert ist.
2. Feuer- und hitzebeständige Hydraulik- bzw. Druckflüssigkeit, bestehend aus einer Wasser-in-öl-Emulsion, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion ein festes kristallines Gleit- oder Schmiermittel enthält, das in jeder Emulsionsphase dispergiert ist.
3. Flüssigkeit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Schmiermittel aus Molybdänsulfid, Graphit oder Wolframdisulfid besteht.
4. Flüssigkeit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Schmiermittel in jeder Phase zu einem Anteil enthalten ist, der innerhalb der Größenordnung von 0,1Ji bis 10 $> Gewicht liegt.
9841/0842
23Η271
5. Hydraulikflüssigkeit, gekennzeichnet durch eine Emulsion aus 40 Volumenprozent Wasser, das in einer kontinuierlichen ölphase dispergiert ist, wobei 0,2 bis 1,0 Gewichtsprozent Molybdändisulfid in jeder Phase der Emulsion enthalten ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer feuer- und hitzebeständigen Hydraulikflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dispersion aus einem festen kristallinen Schmiermittel jeweils in Wasser und in einem Mineralöl gebildet wird, und daß dann aus diesen beiden Dispersionen eine Wasser-in-öl-Emulsion hergestellt wird.
309841/0842
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