DE401022C - Verfahren zur Pruefung der Schmierfaehigkeit von OElen gegen Metallflaechen oder zur Pruefung der Benetzungskraft von Fluessigkeiten gegen feste Waende - Google Patents

Description

• Verfahren zur Prüfung der Schmierfähigkeit von Ölen gegen Metallflächen oder zur Prüfung der Benetzungskraft von Flüssigkeiten gegen feste Wände. Man schmiert Maschinenteilt mit Ölenund Fetten, weil sich diese Stoffe am besten dazu eignen, einesteils wegen ihrer neutralen Eigen-e, b ZD schaften gegen die geschmierten Maschinenteile und wegen ihrer günstigen Zähigkeit (Viskosität) bei der Arbeitstemperatur, durch die die Schmierschicht, die die aufeinander gleitenden Maschinenteile trennt, mit ihren Molekeln wie die Kugeln von Ku 'gellagern die Reibun '-vermindern kann, andernteils aber auch durch die spezifische Benetzungskraft der Schmiermittel. Es gibt ja viele Stoffe von der gleichen Viskosität und Neutralität der Schmiermittel, die aber doch nicht schmieren, weil es ihnen an der Kraft fehlt, sich an den Metallwänden festzuhalten, eben an der Benetzungskraft, Von der Benetzuncrslzraft ist die Schmierergiebigkeit eines Schmiermittels abhängig oder der reziproke Wert davon, das' Schmiermengenminim.um zur gerade ausreichenden Schmierung. Mit einem Schmiermittel von hoher Benetzungskraft kann man ausgiebiger schmieren. Praktische Versuche haben z. B. bei' Dampfzylinderschmierungen zwischen verschiedenen öfen Unterschiede von 1 :8 in dieser Beziehung ergeben, d.h. vom einen ül brauchte man das Quantum i, beim andern das Ouantum 8 zur gerade ausreichenden Schmierung bei ungefähr gleichen t' el Viskositäten (vgl. H 4 11 i g e r, Untersuchungen zur Frage der Dampfmaschinenschmierung, Z. d. V. D. 1., 1918, S. 173). Es ist also für die ölverbraucher von hohem wirtschaftlichen Interesse, über die Benetzungskraft ihrer Öle unterrichtet zu sein. Außerdem hängt von der Benetzungskraft auch die t' zn - Schmierreihung ab, nicht nur von der Viskosität, denn mit der größeren Benetzungskraft nimmt die Dicke der Schmierschicht zu (vgl. v. D a 1 lwi tz-Wegn er, Die syntbetische Berechnung der Reibungswiderstände usw., Z. f. Techn. Physik, ig:22, S. 21, und Zur Schmierölprüfung auf die kapillaren Eigenschaften der Schmiermittel, Petroleum, 1, )21, Während aber die Schinierreihum, nur etwa um ekehrt proportional init 9 der Benetzun-skraft zunimmt, ändert sieh die S Schnlierergiebigkeit mit emer Potenz der Benetzungskraft (vgl. D r. v. D a 11 w i t z -W e g n e i-, Neue Weg.- zur Schinierinittelprüfung, Verlag Oldemburg, München igig).
• Die Feststellung d,-i- Benetzungskraft eines Öls gegen ein 'Metall (die Benetzi.ingsk-raft hat Lei demselben 01 indivi-(hielle Werte gegen verschiedene Metallarten), scheint nun einfach dadurch geschehen zu könneu, daß inan ins lein #XIetall ebene Platten herstellt, zwischen denen inan (-las (il in einein kapillaren Spalt hochsteigen läßt. Die Steighöhe muß einen Anlialt für die Benetziiiigskraft -eben. E-s ist aber schwierig, solche Metallplatten eben herzustellen, un,(1 ferner hat sich herausgestellt, daß Platten, die man in Kapillariinetern verwenden kann, nach der Ebnung und nach deni Putzen noch wochenlanrf arbeltun, so (laß man über die wirkliche Spaltbreite (die inan auf mindestens i : ioo -'"lillimeter kennen muß, da die brauchbare Meßbreite nur o,4inm beträgt) ganz iin 'Unklaren ist und das Meßergebnis wertlos wird.
• Bei dein vorliegenden Verfahren soll nun die Benetztingskraft oder Scliniierfilii-k-eit von Ölen gegen bestimmte 'Metalle dadurch geprüft werden, daß inan die ()le in aufrechten Glaskapillaren bis auf ihre norrnale Steig-höhe li, hochsteigen läfit und die Glaskapillaren dann so ge-en wa-2rechte Schlitze in der andererseits züi prüfenden -Metallart hält, daß die Benetzungskräfte dies ,letalls gegen (las (il in den Kapillaren wirksani werden und das -Metall das i«)l aus den Kapillaren lieraussatigt. bis kapillaren Kräfte in den Glasr;ihren bei einer Steighiihe h#, < li, ini Gleichgewicht stehen zu den Benetzungskräften in den Metallschlitzen, so daß man ans der Steighöhendifferenz (Ii, - li") auf die Gröfle der Benetzun-skräfte des Öls -e-en die Metallart der Schlitze (orler umgekehrt) schließen kann.
• In der Zeichnung ist (las Verfahren durch einige --\1)bilduii-eii ver-,leutlicht. Abb. i und .2 ist ein kleiner Metallblock ans der Metallart, an der das (#I geprüft werden soll. Die Oberfläche des Blocks ist gut geglättet Und wagerecht ausgerichtet. Auf den Block wird ein spannungsloser Tropfen des gegen das Metall zu untersuchenden C)ls gelegt, was etwa so ausgeführt wird, daß nian mit einern dünnen Glisstilichen, das in das züi untersuchende öl getaucht wurde, einen kleihien Kreis von etwa i cni Durchniesser mit Öl'auf dem Block beschreibt und das UM dann nach deni Kreisinnern ausstreicht, so daß eine (--*)1-pfütze entsteht. deren 01-erfläche nicht nach oben gekrümmt ist, was anzeigt, daß das Öl

  im Innern der Pfütze spannungslos ist. In die

  Mitte spannungslosen Pfütze wird liv

  (-ilasl,zal)ill;tre K, -,stellt, in der min la" i«il

  au-# ri##r Pfütze hochst-igt auf eine Stei-

  hU)lie li, cin. Mißt der liebte Durchinesser der

  J#apillare etwa I##o,o4 cm, so beträgt

  h,=-etwa 3c111, %vas nun mit einer

  richtung sehr genau festgestellt wird. Hat (his

  (')i des Tropfens durch den Saugprozel') #ler

  Kapillare anscheinend zu sehr abgenommen. so

  legt man noch einen Tropfen zu, h,#r sich auf

  der von der Pfütze henetzten Blockoherfläche

  schnell gleichmäßig verteilt. Wichtig ist, (Iali

  ,l##s ül aus der Pfütze in die Kapill-tre zuerst

  über rlie mutmaßliche Stei"rli(*;lie hinaus (mit

  #de111 Munde tisw.) hocligesaugt wird. inav

  beobachtet dann Lequemer und schn#IIer die

  fallende Steighöhe und ist auch sicherer, w---1-

  clien kapillaren Wert man ii-iit der Stei,iiii#liu

  mißt. Nennt inan die kapill-are Zugkraft im

  Rohr je 3,iiliii-neter oder je Zentimeter Ui ii-

  fan- der lichten Robröffnung rx, so besteht die

  Beziehung unter den wirksainen Kräften

  Z,

  weim 1) ein (lei- lichte Rohrdurchinesser "111,1 6

  die ÜIrlichte bezogen auf Wasser ist, es wird

  dann

  1#im iiiinint man die Glaskapillare vorsichtig aus der (*)lpfütze heraus. Das i')l bleibt darin auf der Steighölie h1 ein stelien,"la,aiii Kräite-",ie.ciige%%iclit durch (las Herausheben nichts wird. Auf eine freie Stelle r1-s Blocks wird nun der Sauger s (Abb. 1 bis 3) e'n #dünnes ehenes Metallsch#-ibchen, ähnlich einer kleinen Unterle-scheil-,e Lei Schraubenbolzen, das durch ein.i.ge Schräubchen R Füßchen erhalten hat, durch flie las Scheibchen sieh so auf die Oberfläche des Blocks auflegt, daß eni Schlitz von -,-inigeii Zehntelinillimetern Höhe zwischen dein Sau.ger tintrl deni 'Block frei bleibt. Der Satiger soll aus rlernselben Metall hestehen wie der Block, wenn die Benetzungskraft des Öls gegen die Metallart des Blocks festgestellt werden soll. Soll aber die Benetzungskraft des Öls für eine besti nunte Schinierungsart errn ittelt wer#flen, z. B. für eine LagerschinierUn- init eiserner Welle und Weißinetallugerschalen oder Rot#,til',-lagern, g so kann der Satiger aus dein anderen Metall bestellen, z. B. aus Weißmetall oder Rotguß, während der Block aus #fler Eisensorte der Welle besteht, oder umgekehrt. Die gefüllte Kapillare wird nun initten hinein in Z, die nffnung des Saugers -estellt. Die Oberfläche des Blocks will sieh min benetzen und saugt Öl aus den Kapillaren heraus; es bildet sich zunächst um len Fuß der Kapillare ein kleiner Öltropfen, der bald -den inneren Rand des Saugers ergreift und mit dem inneren Rand und dein Kapillarenfuß zu einer Gleich-#ewichtskonstellation kommt, wie Abb. 2 hei F erkennen läßt. In dem wagerechten Schlitz zwischen Sauger S und Block 31 kriecht das Öl nun weiter, gezczen von der gesuchten Bet' Z, netzungskraft fl der Met#Ile gegen das öl, wie Abb. 2 schematisch verdeutlicht, Das zu dieser Ausbreitung notwendige öl muß #f-ler Z, 21 Kapillareninhalt hergeben, wodurch die Steighöhe abnimmt. Die Kraft a, die das Öl in den Kapillaren hochzieht, bleibt aber dieselbe. Entgegen wirkt ihr das Ölgewicht, das sich noch in den Kapillaren befindet, und die Beti#-tzun gskraft Pi des Öls irn Schlitz zwischen S und .711. Die Benetzungskraft ß nig/min bzw. Dvnenfcrn wirkt sichtbar längs des ganzen Uinfangs des Ausbreittingskreises im z# t> Schlitz, aber auch unsichtbar an allen Stellen der benetzten Oberfläche der Metalle. Am Kapillarenfuß beträg gt die gesamte dein Zug im Rohr entgegen11esetzte Benetztin-slzraftß inal Öffnungsumfang der Kapillaren. Es besteht zwischen den Kräften Gleichgewicht, wenn die Ste -höhe in der Kapillaren auf h,cin herabgesunken ist, dann ist setzt man nun aus (i) den Wert von a ein, so erhält man Man kann also auf diese einfache Weise die gesuchte Benetzungskraft in absolutem Maß oder in nig/min, jedenfalls international verlyleichbar erhalten. Bei der Bestimmung ist vorausgesetzt, daß a in beiden Meßfällen dasselbe bedeutet. Im zweiten Meßfalle bei der Steighöheh, ist a die Oberflächenspannun,-des öls gegen Luft. Dasselbe bedeutet a auch im ersten -Meßfalle, wenn die ölsäuleder K-apillaren vor Feststellung der Stei-höhe h, auf eine höhere Steighöhe angesaugt war, wenn die Beobachtung also aus fallenden Steihöhen gewonnen wurde. Unsicher ist die Messunu aber, wenn das Kapillareninnere ,ganz ölfrei ist und jdas Hochsteigen von unten zur Feststellung der Steighöhe abgewartet wird, denn dann bedeutet ri. die Benetzungskraft des Öls gegen Glas, und das ganze Meßergebnis wird falsch. Ferner wird vorausgesetzt, daß #die zu benetzenden Metalloberflächen von JI und S vor Ausführung der Messung ganz rein und trocken sind. Sind die Schlitzflächen schon benetzt, ehe das Öl aus clei-i Kapillaren sich darin ausbreitet, so ist der Wert ß wieder mit der Oberflächenspannung rx des öls identisch, und dieKapillare läuft leer, es wird die zweite Steighöhe 7i..> #- 0.
• Die Sauger S ki-*nnen eine beliebig,- Form besitzen, sie brauchen nicht ringförmig zu sein.
• Die Kapillare K kann auch schräg aufwarts anstatt senkrecht gestellt werden, zur Vergrößerung von h. und h, Da man mit h2und li, den Wert für a und P, eines öls besitzt, den Wert der Oberflächenspann-ung und seine Benetzungskraft gegen eine Wand, so kann man nach diesem Verfahren auch ohne weiteres den Randwirikel des Öls bestimmen, der Randwinke10 ergibt sich aus der Beziehung el Man !)raucht zur Bestimmung von 0 also nicht mal die Üldichte 6. Bei den Werten (-,r und ß muß man die Temperatur während «der 2#1.-ssting angeben. Der Randwinkel 0 ist von der L' Oltemperattir abhängig.

Claims (2)

1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. erfahren zur Prüfung der Schmierfähigkeit von Ölen glegerib Metallflächen oder zur Prüfung der Benetzungskraft von Flüssigkeiten gegen feste Wände, da-,durch gekennzeichnet, daß man die öle in aufrechten Glaskapillaren hochsteigen läßt bis zu ihrer normalen Steighöhe (-h,), und die gefüllten Glaskapillaren dann gegen wagerechte Schlitze aus der zu prüfenden Metallart hält, so daß die Benetzungskräfte der Metallart gegen das zu prüfende Öl wirksam werden und das Öl aus den Kapillaren zum Teil heraussaugen, bis die kapillaren Kräfte in,den Glasröllren bei einer Steighöhe (h. < h,) im Gleicligewicht stehen zu den Benetzungskräften in den Metallschlitzeii, worauf aus der Steighöhendiffereriz (h,-h,) auf die Größe- der Benetzun- kräfte des Öls -e-en els Z, k# die Metallart oder 1-iiii-ekehrt geschlossen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugschlitze durch Auflegeplättchen (S) auf ebene Z, Niletalloberflächen (-ii) gebildet werden.