RU130080U1

RU130080U1 - LABORATORY INSTALLATION FOR EVALUATING DISPERSIVE AND SOLUBILIZING PROPERTIES OF FUELS AND OILS

Info

Publication number: RU130080U1
Application number: RU2013109026/15U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Михайлович Мохнаткин; Людмила Эдуардовна Белякова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Северо-Западный Центр Сертификации"; Эдуард Михайлович Мохнаткин; Людмила Эдуардовна Белякова
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2013-07-10

Abstract

1. Лабораторная установка для оценки диспергирующих и солюбилизирующих свойств топлив и масел, включающая испытательный узел, отличающаяся тем, что она содержит замкнутую систему циркуляции исследуемого масла или топлива, в которой испытательный узел сообщен нагнетательным и отводящим трубопроводами с циркуляционным насосом, связанным с электродвигателем и снабженным средствами для регулирования давления и скорости прокачки циркулирующего масла или топлива, при этом испытательный узел выполнен в виде вращающейся платформы, на поверхности которой укреплены плоскодонные емкости, в углублениях которых размещено контрольное отмываемое вещество, а в центральной части платформы размещен выход трубопровода, подводящего масло или топливо от насоса к испытательному узлу, при этом плоскодонные емкости с контрольным отмываемым веществом установлены с обеспечением возможности их обтекания циркулирующим потоком масла или топлива, кроме того, устройство снабжено нагревательным блоком с системой регулирования и стабилизации температуры циркулирующего масла или топлива и совокупностью запорных органов для отбора проб циркулирующего масла или топлива в процессе испытаний и слива их из системы.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плоскодонные емкости установлены с возможностью вращения от привода, обеспечивающего вращение платформы.1. Laboratory installation for evaluating the dispersing and solubilizing properties of fuels and oils, including a test unit, characterized in that it contains a closed circulation system for the test oil or fuel, in which the test unit is communicated by discharge and discharge pipes with a circulation pump connected to an electric motor and equipped with means for regulating the pressure and speed of pumping circulating oil or fuel, while the test unit is made in the form of a rotating platform, on a turn In the middle of the platform there is an outlet of a pipeline supplying oil or fuel from the pump to the test unit, while flat-bottomed containers with a control washable substance are installed to allow them to flow around a circulating oil stream or fuel, in addition, the device is equipped with a heating unit with a system for regulating and stabilizing the temperature of the circulating oil or fuel, and ovokupnostyu locking organs for sampling the circulating oil or fuel in the process of testing and discharging them from sistemy.2. The device according to claim 1, characterized in that the flat-bottomed containers are mounted to rotate from the drive, providing rotation of the platform.

Description

Полезная модель относится к устройствам для испытания топлив и масел и может быть использовано для оценки их эксплуатационных свойств.The utility model relates to devices for testing fuels and oils and can be used to evaluate their operational properties.

Тестирование различных топлив и моторного масла - это процесс очень сложный и разносторонний. Начинается он с исследования базовых физико-химических параметров. Для масел - это кинематическая вязкость, индекс вязкости, щелочное число, температура вспышки в открытом тигле, плотность, динамическая вязкость, содержания сульфатной золы. Эти параметры являются основными, и каждый производитель должен проверять свою продукцию на соответствие им. Численные величины параметров изменяются в зависимости от класса топлив и масел, и если они не укладываются по какому-либо из них, то считается, что продукт не соответствует заявленному классу. В этом случае перед нами явный производственный брак или заведомый обман покупателя.Testing various fuels and engine oil is a very complex and versatile process. It begins with the study of basic physical and chemical parameters. For oils, these are kinematic viscosity, viscosity index, alkaline number, flash point in an open crucible, density, dynamic viscosity, and sulfate ash content. These parameters are basic, and each manufacturer must check their products for compliance with them. The numerical values of the parameters vary depending on the class of fuels and oils, and if they do not fit into any of them, then it is considered that the product does not correspond to the declared class. In this case, we have a clear production defect or deliberate fraud of the buyer.

Подобные исследования гостированы, но имеют один недостаток: они не могут дать информации о том, как топливо или масло будет вести себя в конкретном двигателе автомобиля. Их задача - служить своеобразным ОТК при производстве, чтобы не выпустить в продажу заведомо некачественный продукт.Such studies are welcomed, but have one drawback: they cannot provide information on how fuel or oil will behave in a particular car engine. Their task is to serve as a kind of quality control in the production, so as not to put on sale a deliberately poor-quality product.

Для того чтобы оценить эксплуатационные свойства моторного масла, необходимо обратиться к так называемым лабораторным или исследовательским методам тестирования.In order to evaluate the performance properties of motor oil, it is necessary to turn to the so-called laboratory or research testing methods.

Важными эксплуатационными свойствами масел и топлив являются диспергирующие и солюбилизирующие свойства, которые характеризуют способность масла или топлива очищать детали двигателя от различных отложений, нагара и т.д. Эти свойства обеспечиваются введением специальных присадок, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые "отрывают" частички отложений от деталей и переносят их в масло или топливо. Диспергирующие свойства (от лат. dispersio - рассеяние) удерживают нерастворимые в масле или топливе вещества (частицы нагара, продукты неполного сгорания топлива и т.д.) во взвешенном состоянии и не дают им выпасть в осадок. Солюбилизирующие свойства масла или топлива характеризуют их способность к растворению жировых компонентов.Important operational properties of oils and fuels are dispersing and solubilizing properties, which characterize the ability of oil or fuel to clean engine parts from various deposits, soot, etc. These properties are ensured by the introduction of special additives containing surface-active substances (surfactants), which "tear off" particles of deposits from parts and transfer them to oil or fuel. Dispersing properties (from Lat. Dispersio - dispersion) keep substances insoluble in oil or fuel (carbon particles, products of incomplete combustion of fuel, etc.) in suspension and do not allow them to precipitate. The solubilizing properties of oil or fuel characterize their ability to dissolve fat components.

В двигателе внутреннего сгорания неизбежны высокотемпературные отложения. Умение их смывать - одно из важнейших свойств моторного масла и топлива. Но смыть недостаточно, частицы этих отложений необходимо измельчить и нейтрализовать. За это отвечают диспергирующие свойства масла и топлива, т.е. их способность обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя, поддерживать продукты окисления и загрязнения во взвешенном состоянии. Чем выше эти свойства, тем больше нерастворимых веществ - продуктов старения может удерживаться в работающем масле или топливе без выпадения в осадок, и тем меньше нагаров и лакообразных отложений образуется на поверхности деталей. А вследствие этого - может достигаться более высокая допустимая температура в двигателе (степень форсирования ДВС).High-temperature deposits are inevitable in an internal combustion engine. The ability to wash them off is one of the most important properties of motor oil and fuel. But it is not enough to wash off, particles of these deposits must be crushed and neutralized. The dispersing properties of oil and fuel, i.e. their ability to provide the necessary cleanliness of engine parts, to maintain the products of oxidation and contamination in suspension. The higher these properties, the more insoluble substances - the aging products can be retained in working oil or fuel without precipitation, and the less deposits and varnish deposits form on the surface of parts. And as a result, a higher permissible temperature in the engine (the degree of ICE forcing) can be achieved.

В составах моторных масел в качестве моющих присадок используют сульфонаты, алкилфеноляты, алкилсалицилаты и фосфонаты кальция или магния. Рациональное сочетание этих зольных присадок друг с другом и с беззольными дисперсантами-присадками, обеспечивает уменьшение низкотемпературных отложений в двигателе и положительно влияет на скорость загрязнения масляных фильтров. Модифицированные термостойкие беззольные дисперсанты также способствуют уменьшению нагарообразования на поршнях и кольцах.Sulfonates, alkyl phenolates, alkyl salicylates and calcium or magnesium phosphonates are used as detergents in motor oil compositions. The rational combination of these ash additives with each other and with ashless dispersant additives provides a reduction in low-temperature deposits in the engine and positively affects the rate of contamination of oil filters. Modified heat-resistant ashless dispersants also contribute to the reduction of carbon deposits on the pistons and rings.

При работе ДВС на топливе с увеличенным содержанием серы, моющие присадки, повышающие в масле щелочное число, препятствуют образованию отложений на деталях двигателя путем нейтрализации кислот, образующихся из продуктов сгорания топлива.When the internal combustion engine runs on fuels with increased sulfur content, detergents that increase the alkaline number in the oil prevent the formation of deposits on engine parts by neutralizing acids formed from the products of fuel combustion.

Для оценки новизны заявленного технического решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.To assess the novelty of the claimed technical solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.

Известно устройство для испытания трущихся материалов и масел, которое содержит станину, установленную на ней плиту с держателями образца и контробразцов, узлы нагружения, привод вращения образца и ванночку для испытуемого масла, которая размещена в термостате, соединенном с блоком регулирования и автоматического поддержания температуры. Устройство также содержит механизмы для передачи нагрузки на контробразцы, которые выполнены в виде рычажных механизмов, установленных на плите шарнирно, причем боковые рычажные механизмы имеют два звена, одно из которых с закрепленным на нем узлом нагружения расположено горизонтально, а другое звено с закрепленным на нем держателем контробразца расположено под углом 45° к горизонтальному звену, а центральный рычажный механизм выполнен из одного звена, на котором установлены узел нагружения и держатель контробразца. Для подвода тока к образцу предусмотрено приспособление, содержащее блок питания, соединенный через потенциометры с приводом вращения образца и контробразцом, регулятором величины тока и блоком регистрации тока, соединенным с вычислительным устройством, см. патент РФ №2428677.A device for testing rubbing materials and oils is known, which comprises a bed, a plate mounted on it with sample and counter sample holders, loading units, a sample rotation drive and a test oil bath, which is located in a thermostat connected to a control and automatic temperature control unit. The device also contains mechanisms for transferring the load to counterblocks, which are made in the form of lever mechanisms mounted pivotally on the plate, and the side lever mechanisms have two links, one of which is mounted horizontally with a loading unit attached to it, and the other link with a holder fixed to it the counter sample is located at an angle of 45 ° to the horizontal link, and the central linkage mechanism is made of one link on which the loading unit and the counter sample holder are mounted. To supply current to the sample, a device is provided that contains a power supply unit connected via potentiometers to a sample rotation drive and a counter sample, a current magnitude regulator and a current recording unit connected to a computing device, see RF patent No. 2428677.

Известно устройство для оценки качества смазочных масел, содержащее маслобак с крышкой, маслонасос, нагревательный элемент с теплообменником и шестеренчатую пару трения, связанную через маслопроводы подачи и сброса масла в замкнутый контур, отличающееся тем, что в маслопровод сброса масла установлена герметичная испытательная камера с регулируемыми по углу установки испытуемыми образцами конструкционных и уплотнительных материалов относительно тока масла, причем она снабжена съемной крышкой, в которой установлены поперечины для крепления образцов, и термопары на входе и выходе масла из камеры, а съемная крышка маслобака выполнена с возможностью установки внутри над уровнем масла испытуемых образцов для оценки воздействия на них паров масла, см. патент РФ №2455629.A device for assessing the quality of lubricating oils containing an oil tank with a lid, an oil pump, a heating element with a heat exchanger and a gear pair of friction connected through oil pipelines for supplying and discharging oil to a closed circuit, characterized in that a sealed test chamber with adjustable the installation angle with the test samples of structural and sealing materials relative to the oil flow, and it is equipped with a removable cover, in which the cross members for cr captive specimens, and thermocouples at the inlet and outlet of the oil chamber and the oil tank is a removable cover adapted to be fitted over the level inside the test samples for the evaluation of oil exposure to oil vapors. See Russian patent №2455629.

Недостатком описанного и других известных устройств является ограниченные функциональные возможности, не позволяющие оценить диспергирующие и солюбилизирующие свойства топлив и масел.A disadvantage of the described and other known devices is the limited functionality that does not allow to evaluate the dispersing and solubilizing properties of fuels and oils.

Задача полезной модели заключается в создании средств для достоверной оценки диспергирующих и солюбилизирующих свойств топлив и масел в условиях максимально приближенных к условиям, существующих в картере, в маслобаке, в зоне цилиндропоршневой группы двигателя и т.п.The objective of the utility model is to create tools for the reliable assessment of the dispersing and solubilizing properties of fuels and oils under conditions as close as possible to the conditions existing in the crankcase, in the oil tank, in the area of the engine piston-cylinder group, etc.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features.

Лабораторная установка, включающая испытательный узел, характеризуется тем, что она содержит замкнутую систему циркуляции исследуемого масла или топлива, в которой испытательный узел сообщен нагнетательным и отводящим трубопроводами с циркуляционным насосом, связанным с электродвигателем и снабженным средствами для регулирования давления и скорости прокачки циркулирующего масла или топлива, при этом испытательный узел выполнен в виде вращающейся платформы, на поверхности которой укреплены плоскодонные емкости, в углублениях которых размещено контрольное отмываемое вещество, а в центральной части платформы размещен выход трубопровода, подводящего масло или топливо от насоса к испытательному узлу, при этом плоскодонные емкости с контрольным отмываемым веществом установлены с обеспечением возможности их обтекания циркулирующим потоком масла или топлива, кроме того устройство снабжено нагревательным блоком с системой регулирования и стабилизации температуры циркулирующего масла или топлива и совокупностью запорных органов для отбора проб циркулирующего масла или топлива в процессе испытаний и слива их из системы.The laboratory installation, including the test unit, is characterized in that it contains a closed circulation system for the test oil or fuel, in which the test unit is communicated by discharge and discharge pipelines with a circulation pump connected to an electric motor and equipped with means for regulating the pressure and speed of pumping circulating oil or fuel wherein the test unit is made in the form of a rotating platform, on the surface of which flat-bottomed containers are fixed, in the recesses of which control washable substance is placed, and in the central part of the platform there is an outlet of the pipeline supplying oil or fuel from the pump to the test unit, while flat-bottomed containers with control washable substance are installed to allow them to flow around the circulating flow of oil or fuel, in addition, the device is equipped with a heating a unit with a system for regulating and stabilizing the temperature of the circulating oil or fuel and a set of locking bodies for sampling the circulating oil or fuel in the process of testing and discharging them from the system.

Заявленное техническое решение характеризуется также наличием ряда факультативных признаков, а именно:The claimed technical solution is also characterized by the presence of a number of optional features, namely:

- плоскодонные емкости установлены с возможностью вращения от привода, обеспечивающего вращение платформы.- flat-bottomed containers are mounted for rotation from the drive, providing rotation of the platform.

Достигаемый при использовании полезной модели технический результат заключается в том, что контакт циркулирующего оцениваемого масла или топлива с поверхностью специально подготовленного растворяемого контрольного вещества, которое расположено в плоскодонной емкости, моделирует ситуацию работы масла или топлива в двигателе и по характеру и меняющимся показателям постепенного растворения и вымывания этого вещества циркулирующим потоком можно с большой степенью надежности судить о важных диспергирующих и солюбилизирующих свойствах испытываемых масла или топлива.The technical result achieved using the utility model consists in the fact that the contact of the circulating evaluated oil or fuel with the surface of a specially prepared soluble control substance, which is located in a flat-bottomed container, simulates the situation of the oil or fuel in the engine and the nature and changing rates of gradual dissolution and leaching of this substance in a circulating flow, it is possible to judge with a high degree of reliability the important dispersing and solubilizing properties x test oil or fuel.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - представлена схема заявленной лабораторной установки, на фиг.2 - вид сверху на вращающуюся платформу, на поверхности которой укреплены вращающиеся плоскодонные емкости, на фиг.3 - усредненные результаты испытаний двух видов дизельного топлива.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 is a diagram of the claimed laboratory setup, in Fig. 2 is a top view of a rotating platform, on the surface of which rotating flat-bottomed tanks are mounted, and in Fig. 3 are average test results of two types of diesel fuel.

Заявленное устройство, реализующее вышеуказанный способ, содержит электродвигатель 1, насос 2, систему 3 регулирования давления и скорости прокачки циркулирующего масла или топлива, нагнетательный трубопровод 4, вращающуюся платформу 5 испытательного узла, в центре которой расположен выпуск 6 нагнетательного трубопровода, нагревательный блок 7 с системой регулирования и стабилизации температуры циркулирующего масла или топлива и совокупность запорных органов 8 для отбора проб циркулирующего масла или топлива в процессе испытаний и слива их из системы. Испытательный узел заявленного устройства выполнен в виде вращающейся платформы 5, на поверхности которой укреплены вращающиеся плоскодонные емкости 9, в углублениях которых размещено контрольное отмываемое вещество 10. В центральной части платформы 5 размещен выпуск 6 трубопровода 4, подводящего масло или топливо 11 от насоса 1 к испытательному узлу. Плоскодонные емкости 9 установлены с возможностью вращения от привода, обеспечивающего вращение платформы 5.The claimed device that implements the above method comprises an electric motor 1, a pump 2, a system 3 for regulating the pressure and pumping speed of circulating oil or fuel, an injection pipe 4, a rotating platform 5 of the test unit, in the center of which an outlet 6 of the injection pipeline is located, a heating unit 7 with a system regulation and stabilization of the temperature of the circulating oil or fuel and a set of locking elements 8 for sampling the circulating oil or fuel during testing and discharge and them from the system. The test unit of the claimed device is made in the form of a rotating platform 5, on the surface of which are mounted rotating flat-bottomed containers 9, in the recesses of which a control washable substance 10 is placed. In the central part of the platform 5 there is an outlet 6 of a pipeline 4 supplying oil or fuel 11 from the pump 1 to the test node. Flat-bottom containers 9 are mounted rotatably from a drive providing rotation of the platform 5.

Испытания проводят в замкнутой циркуляционной системе, в которой осуществляют контакт циркулирующего оцениваемого масла или топлива 11 с поверхностью специально подготовленного растворяемого контрольного вещества 10, размещенного в плоскодонных емкостях 9 на вращающейся платформе 5. Плоскодонные емкости 9 также вращаются, за счет чего обеспечивается постоянный контакт потока масла или топлива 11 с поверхностью контрольного вещества 10. В течение этого периодически фиксируют параметры растворения контрольного вещества 10 в зависимости от параметров потока циркулирующего масла или топлива 11, величины поверхности контакта контрольного вещества 10 с потоком циркулирующего масла или топлива 11 и времени этого контакта.The tests are carried out in a closed circulation system in which the circulating evaluated oil or fuel 11 is contacted with the surface of a specially prepared soluble control substance 10 placed in flat-bottomed containers 9 on a rotating platform 5. Flat-bottomed containers 9 also rotate, which ensures constant contact of the oil flow or fuel 11 with the surface of the control substance 10. During this, the dissolution parameters of the control substance 10 are periodically recorded depending on parameters of the flow of circulating oil or fuel 11, the size of the contact surface of the control substance 10 with the flow of circulating oil or fuel 11 and the time of this contact.

Диспергирующие и солюбилизирующие свойства масла или топлива оценивают в основном по скорости растворения контрольного вещества 10, которую оценивают по убыли веса контрольного вещества 10 по мере его контактирования с потоком масла или топлива 11.The dispersing and solubilizing properties of the oil or fuel are evaluated mainly by the dissolution rate of the control substance 10, which is estimated by the weight loss of the control substance 10 as it contacts the oil or fuel stream 11.

Дополнительно скорость растворения контрольного вещества 10 оценивают по содержанию контрольного вещества 10 в составе циркулирующего потока масла или топлива 11. Этот показатель определяют по степени изменения окраски циркулирующего потока масла или топлива 11 с учетом пропорциональной зависимости интенсивности окраски от количества контрольного вещества 10, растворенного в потоке масла или топлива 11. Этот показатель также определяют по изменению количественного содержания в потоке масла или топлива жидкости 11 предварительно введенного в контрольное вещество 10 маркера - индикатора.Additionally, the dissolution rate of the control substance 10 is estimated by the content of the control substance 10 in the composition of the circulating oil or fuel stream 11. This indicator is determined by the degree of color change of the circulating oil or fuel stream 11, taking into account the proportional dependence of the color intensity on the amount of the control substance 10 dissolved in the oil stream or fuel 11. This indicator is also determined by the change in the quantitative content in the flow of oil or fuel fluid 11 previously introduced Go to the control substance 10 marker - indicator.

Для подтверждения полученных при испытаниях данных дополнительно проводят сравнительные испытания масла или топлива 11 в одинаковых условиях в несколько этапов, при этом на первом этапе исследуют масло или топливо, принимаемое за эталон, на втором этапе - оцениваемое масло или топливо, в которые добавляют присадку, а на третьем этапе - вновь масло или топливо, принимаемое за эталон;To confirm the data obtained during the tests, comparative tests of oil or fuel 11 are carried out under the same conditions in several stages, while at the first stage the oil or fuel taken as a standard is examined, at the second stage the estimated oil or fuel, to which the additive is added, and at the third stage - again oil or fuel, taken as a standard;

Для достижения максимального сходства моделируемого при испытаниях процесса с реальным процессом смолообразования на поверхностях работающих деталей машин и механизмов осуществляют предварительную подготовку контрольного вещества путем его постепенного нагрева до температуры 360°С с последующей выдержкой в течение 4 часов.To achieve maximum similarity of the process simulated during testing with the real process of gumming on the surfaces of the working parts of machines and mechanisms, preliminary preparation of the control substance is carried out by gradually heating it to a temperature of 360 ° C with subsequent exposure for 4 hours.

На фиг.3 приведены усредненные результаты испытаний двух топлив: дизельного топлива с моющей присадкой CF-ADF-C (фирма Amsoil) в количестве 0,56% (на рисунке - сплошные линии) и того же топлива без присадки (на рисунке - штриховые линии) при оценке результатов испытаний тремя независимыми способами:Figure 3 shows the average test results of two fuels: diesel fuel with detergent additive CF-ADF-C (Amsoil company) in the amount of 0.56% (solid lines in the figure) and the same fuel without additive (dashed lines in the figure ) when evaluating test results in three independent ways:

линии а и а* показывают убыль веса (в мг) пластинок в процессе испытаний: сплошная линия - топливо с моющей присадкой, штриховая - топливо без моющей присадки;lines a and a * show the decrease in weight (in mg) of the plates during the tests: solid line - fuel with detergent, dashed line - fuel without detergent;

линии b и b* показывают нарастание оптической плотности циркулирующей жидкости (определение производилось на спектрометре Спектроскан S) в процессе испытаний: сплошная линия - при испытании топлива с моющей присадкой, штриховая линия - топливо без присадки;lines b and b * indicate an increase in the optical density of the circulating liquid (determination was carried out on a Spectroscan S spectrometer) during the tests: solid line - when testing fuel with a washing additive, dashed line - fuel without additives;

линии c и c* показывают нарастание содержания в циркулирующей жидкости индикатора - серы, содержащегося в растворяемом веществе (определение производилось на спектрометре Спектроскан S в процессе испытаний: сплошная линия - при испытании топлива с моющей присадкой, штриховая линия - топливо без присадки.lines c and c * indicate an increase in the content of the indicator in the circulating liquid - sulfur contained in the soluble substance (determination was carried out on a Spectroscan S spectrometer during testing: solid line - when testing fuel with a washing additive, dashed line - fuel without additives.

Заявленное техническое решение может быть реализовано с использованием известных, выпускаемых промышленностью технических средств и измерительных приборов.The claimed technical solution can be implemented using well-known, manufactured by the industry technical means and measuring instruments.

Claims

1. Laboratory installation for evaluating the dispersing and solubilizing properties of fuels and oils, including a test unit, characterized in that it contains a closed circulation system for the test oil or fuel, in which the test unit is communicated by discharge and discharge pipes with a circulation pump connected to an electric motor and equipped with means for regulating the pressure and speed of pumping circulating oil or fuel, while the test unit is made in the form of a rotating platform, on a turn In the middle of the platform there is an outlet of a pipeline supplying oil or fuel from the pump to the test unit, while flat-bottomed containers with a control washable substance are installed to allow them to flow around a circulating oil stream or fuel, in addition, the device is equipped with a heating unit with a system for regulating and stabilizing the temperature of the circulating oil or fuel, and ovokupnostyu locking organs for sampling the circulating oil or fuel in the process of testing and discharging them from the system.

2. The device according to claim 1, characterized in that the flat-bottomed containers are mounted for rotation from the drive, providing rotation of the platform.