RU2007706C1

RU2007706C1 - Motor oil analyzer

Info

Publication number: RU2007706C1
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Рахубовский; И.И. Кельман; В.В. Поздняков
Original assignee: Рахубовский Юрий Сидорович
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1991-12-16
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: determining degree of contamination of motor oils. SUBSTANCE: a beam of light with different length of wave (color) is passed through an oil sample and the level of opalescence (luminance of light cone) is used for assessing the qualitative and quantitative composition of impurities (with side-positioned photocell) and the efficiency of dope additives. The quantitative content of ferroparticles in operating motor oil is determined by an additional measuring circuit of the instrument by forming a shunt in the power field of a permanent magnet. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к портативным приборам для определения степени загрязнения моторных масел, работающих в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), а также степени выработки легирующих присадок, введенных в свежее масло при его изготовлении. The invention relates to portable devices for determining the degree of contamination of motor oils operating in internal combustion engines (ICE), as well as the degree of production of alloying additives introduced into fresh oil in its manufacture.

Известны портативные приборы для определения свойств моторных масел в виде бумажной хроматографии [1] . Known portable devices for determining the properties of motor oils in the form of paper chromatography [1].

Известны также приборы и методы для определения свойств моторных масел стационарными средствами в виде четырехшариковой машины трения ЧШМ по ГОСТ 9490-75 и лабораторными средствами [2] . Also known are instruments and methods for determining the properties of motor oils using stationary means in the form of a four-ball friction machine, ШШМ according to GOST 9490-75 and laboratory means [2].

К недостаткам лабораторной оценки необходимо отнести громоздкость применяющихся средств, их хрупкость, многочисленность используемых реактивов и длительность выполнения анализов. Последнее исключает возможность использования лабораторной оценки работающего масла при массовых обслуживаниях ДВС на технологических проточных линиях автотранспортных предприятий, поскольку такт производства ТО не превышает 15-20 мин, что значительно меньше времени, необходимого на анализ масла в лаборатории. The disadvantages of laboratory evaluation include the cumbersomeness of the tools used, their fragility, the multiplicity of reagents used and the duration of the analyzes. The latter excludes the possibility of using a laboratory assessment of working oil for mass maintenance of internal combustion engines on technological flow lines of motor transport enterprises, since the production cycle of maintenance does not exceed 15-20 minutes, which is significantly less than the time required to analyze the oil in the laboratory.

Метод бумажной хроматографии принят в качестве прототипа предлагаемого прибора как наиболее близкий по портативности, а также физическим и химическим процессам, протекающим при исследованиях золей в жидкостях. The method of paper chromatography is adopted as a prototype of the proposed device as the closest in portability, as well as in the physical and chemical processes that occur during studies of sols in liquids.

Недостатком метода бумажной хроматографии (масляного пятна) является то, что сепарация присутствующих в масле специальных присадок (типа MoS₂ и др. ) и наработанных примесей (частички нагара, кварцевая пыль, сталь, алюминий, медь, свинец и др. ) осуществляется капиллярами бумажных волокон безотносительно их качественного состава. Судить о количественном составе примесей в масле можно только по степени черноты концентрических колец масляного пятна на фильтровальной бумаге и его размеру (диаметру).The disadvantage of the paper chromatography method (oil stain) is that the separation of special additives present in the oil (such as MoS ₂ and others) and accumulated impurities (carbon particles, silica dust, steel, aluminum, copper, lead, etc.) is carried out by paper capillaries. fibers regardless of their quality composition. One can judge the quantitative composition of impurities in oil only by the degree of blackness of the concentric rings of the oil stain on the filter paper and its size (diameter).

Оценка выполняется визуально в баллах, без измерения каких-либо качественных параметров и поэтому не может быть объективной. Кроме того, степень объективности оценки зависит от многочисленных факторов, таких, как профессиональные навыки лаборанта, качество (сорт) фильтровальной бумаги, уровень и характер освещенности рабочего места, температура масла и окружающего воздуха, его барометрическое давление и влажность, а также ряд других факторов. The assessment is carried out visually in points, without measuring any qualitative parameters and therefore cannot be objective. In addition, the degree of objectivity of the assessment depends on numerous factors, such as the professional skills of the laboratory assistant, the quality (grade) of filter paper, the level and nature of the illumination of the workplace, the temperature of the oil and ambient air, its barometric pressure and humidity, as well as a number of other factors.

Существенное отличие прибора основано на том, что по своим свойствам моторное масло, причем как свежее, так и работающее в особенности, относится к золям. По размерам частиц и по ряду свойств золи занимают промежуточное положение между растворами и суспензиями, поэтому приборы для анализа растворов или суспензий не могут быть использованы для количественного и качественного анализа золей в связи с лиофобным или лиофильными и другими потенциалоопределяющими свойствами золей. A significant difference between the device is based on the fact that, in terms of its properties, engine oil, both fresh and working in particular, refers to sols. In terms of particle size and a number of properties, sols occupy an intermediate position between solutions and suspensions, therefore, instruments for analyzing solutions or suspensions cannot be used for quantitative and qualitative analysis of sols in connection with the lyophobic or lyophilic and other potential-determining properties of sols.

Методы исследования золей основаны на изучении их особых свойств, обусловленных гетерогенностью и дисперсностью коллоидных частиц. Одним из явлений при воздействии света на золь является рассеяние света, что проявляется в виде опалесценции: при боковом рассмотрении золя, через который проходит световой луч, наблюдается световой конус (явление Тиндаля). The methods for investigating sols are based on the study of their special properties due to the heterogeneity and dispersion of colloidal particles. One of the phenomena when light acts on a sol is light scattering, which manifests itself in the form of opalescence: when a side view of a sol passes through a light beam, a light cone is observed (Tyndall phenomenon).

Существенное отличие прибора заключается в создании и измерении светимости светового конуса в пробе масла, которая зависит от размера, количественного и качественного состава коллоидных частиц при прохождении через золь света с различной длиной волны (от ультрафиолетового до инфракрасного). Для определения количественного состава ферромагнитных частиц использовано силовое поле постоянного магнита, между полюсами которого размещается проба масла в немагнитном стакане с электрическими контактами, включенными в цепь с источником регулируемого напряжения (ИРН). Размещаясь по магнитным силовым линиям, ферромагнитные частицы в масле шунтируют электрические контакты в цепи с ИРН и по величине сопротивления шунта судят о количественном составе их. A significant difference of the device is the creation and measurement of the luminosity of the light cone in an oil sample, which depends on the size, quantitative and qualitative composition of colloidal particles when light passes through a sol with different wavelengths (from ultraviolet to infrared). To determine the quantitative composition of ferromagnetic particles, a permanent magnet force field was used, between the poles of which an oil sample is placed in a non-magnetic glass with electrical contacts connected to a circuit with a regulated voltage source (IRN). Placed along magnetic lines of force, ferromagnetic particles in oil bypass electrical contacts in a circuit with an IRN, and by the value of the shunt resistance they are judged on their quantitative composition.

На чертеже изображен предлагаемый прибор. The drawing shows the proposed device.

Состав прибора. Прибор содержит наружный корпус 1, корпус 2 источника направленного света с лампой 3, конденсатором 4, блоком 5 цветофильтров, постоянного магнита 6 на поворотном кронштейне, держателя 7 пробы масла, измерительного прибора 8, сменной крышки-диафрагмы 9 пробного стакана, внутреннего стакана 10 с пробой масла, наружного стакана 11 для сбора перелива пробы масла 11, источника регулируемого напряжения 12, герметического фотодиода 13 с оптической линзой, включателя 14 в цепи ИРН, контактов 15 электрической цепи в стакане с пробой масла, емкостей 16 для слива проб масла и запаса промывочного бензина, сливной пробки 17. The composition of the device. The device contains an outer casing 1, casing 2 of a directional light source with a lamp 3, a capacitor 4, a block of 5 color filters, a permanent magnet 6 on the swivel bracket, an oil sample holder 7, a measuring device 8, a replaceable diaphragm cover 9 for a test glass, and an inner glass for 10 s breakdown of oil, outer cup 11 for collecting an overflow of oil sample 11, adjustable voltage source 12, hermetic photodiode 13 with an optical lens, switch 14 in the IRN circuit, contacts 15 of the electrical circuit in a cup with a breakdown of oil, containers 16 for draining samples of oil and stock of flushing gasoline, drain plug 17.

Работа прибора. Прибор устанавливают на ровной выверенной по уровню столешнице или специальной подставке и лампу источника света подключают к электрической или автономному источнику питания. Из держателя 7 вынимают пробный стакан, снимают крышку 9, ополаскивают стакан бензином и во внутренний стакан 10 наливают пробу масла в таком количестве, чтобы излишек масла перетек в наружный стакан 11, что обеспечивается постоянство высоты пробы масла по вертикали. Затем отводят полюса постоянного подковообразного магнита 6, стакан с пробой масла закрывают крышкой 9 и вставляют в держатель 7. Поворотом блока 5 устанавливают свет с минимальной длиной волны (например, фиолетовый) и фотодиодом 13 замеряют интенсивности свечения конуса Тиндаля. Те же измерения производят для других выбранных цветов (поворотом блока 5 в новую позицию), фиксируя в каждом отдельном случае показания прибора 8. The operation of the device. The device is installed on a flat tabletop or level stand, and the light source lamp is connected to an electric or autonomous power source. A test cup is removed from the holder 7, the lid 9 is removed, the cup is rinsed with gasoline and an oil sample is poured into the inner cup 10 in such a quantity that excess oil flows into the outer cup 11, which ensures a constant vertical height of the oil sample. Then the poles of the permanent horseshoe-shaped magnet 6 are withdrawn, the glass with an oil sample is closed with a lid 9 and inserted into the holder 7. By turning the block 5, light with a minimum wavelength (for example, violet) is set and the luminous intensity of the Tyndall cone is measured by photodiode 13. The same measurements are made for other selected colors (by turning block 5 to a new position), fixing in each individual case the readings of device 8.

Поскольку металлические и силикатные частицы, имеющиеся в работающем моторном масле (или частицы присадок в свежем масле), по-разному поглощают свет с различной длиной волны, по показаниям прибора можно судить об их качественном и количественном составе. Сравнивая показания пробы масла с аналогичными показаниями прибора по пробам с известным содержанием примесей (или присадок), можно судить как о степени загрязнения масла, так и о степени срабатывания присадок, введенных для повышения качественных свойств при изготовлении масла (например, MoS₂). Для выделения из общего состава примесей в работающем масле феррочастиц, наличие которых характеризует не только степень загрязнения масла, но и темп износа деталей двигателя внутреннего сгорания, используют силовое поле между полюсами постоянного магнита 6. С этой целью на приборе регулируемого источника напряжения 12 устанавливают фиксированный уровень напряжения, включают цепь выключателем 14 и к бокам наружного стакана 11 с пробой масла подводят полюса постоянного магнита 6. При размещении полюсов магнита по бокам стакана в пробе работающего масла наводится магнитное поле, по линиям которого размещаются ферромагнитные частицы, которые шунтируют контакты 15 в пробе масла, включенные в цепь показывающий прибор 8 источник регулируемого напряжения 12 - включатель 14 - контакты 15 в пробе - переключатели прибора 8. По величине сопротивления шунта, образующегося под воздействием магнитных силовых линий, судят о количественном содержании феррочастиц в пробе, сравнивая показания прибора 8 с данными тарировочной таблицы, составленной по пробам масла с известным содержанием феррочастиц.Since metal and silicate particles present in running engine oil (or additive particles in fresh oil) absorb light in different ways with different wavelengths, it is possible to judge their qualitative and quantitative composition from the readings of the device. Comparing the readings of the oil sample with similar readings of the device for samples with a known content of impurities (or additives), one can judge both the degree of contamination of the oil and the degree of response of additives introduced to improve the quality properties in the manufacture of oil (for example, MoS ₂ ). To isolate ferroparticles from the total composition of impurities in the working oil, the presence of which characterizes not only the degree of oil contamination, but also the wear rate of the parts of the internal combustion engine, use a force field between the poles of the permanent magnet 6. For this purpose, a fixed level is set on the device of the regulated voltage source 12 voltage, turn on the circuit breaker 14 and to the sides of the outer glass 11 with a breakdown of oil lead the poles of a permanent magnet 6. When placing the poles of the magnet on the sides of the glass in the sample of a melting oil, a magnetic field is induced, along the lines of which ferromagnetic particles are placed, which make contacts 15 in the oil sample, connected to the circuit showing the device 8 adjustable voltage source 12 - switch 14 - contacts 15 in the sample - switches of the device 8. According to the value of the resistance of the shunt generated under the influence of magnetic lines of force, judge the quantitative content of ferroparticles in the sample by comparing the readings of the device 8 with the data of the calibration table compiled from oil samples with a known content of ferrochrome astits.

По окончании анализа стакан вынимают из держателя, пробу масла в пустую половину емкости 16 и промывают чистым бензином из запаса во второй половине той же емкости. По окончании смены сливают грязные масло и бензин из емкости 16 через пробку 17 заполняют чистым бензином для готовности к последующему использованию прибора. At the end of the analysis, the glass is removed from the holder, an oil sample in the empty half of the tank 16 and washed with clean gasoline from the stock in the second half of the same tank. At the end of the shift, dirty oil is drained and gasoline from the tank 16 through the plug 17 is filled with clean gasoline for readiness for subsequent use of the device.

На практике прибор показал высокую объективность измерений, удобство при использовании в технологическом процессе обслуживания автомобилей (время анализа 5-6 мин) и портативность. (56) 1. Манусаджянц И. О. , Ф. В. Смаль. Автомобильные эксплуатационные материалы. - М. , Транспорт, 1989, с. 96-97, рис. 35. In practice, the device showed high measurement objectivity, ease of use in the process of servicing automobiles (analysis time 5-6 minutes) and portability. (56) 1. Manusadzhiants I.O., F.V. Smal. Automotive Maintenance Materials. - M., Transport, 1989, p. 96-97, fig. 35.

2. Там же, с. 94, рис. 34, с. 229-255. 2. In the same place, with. 94, fig. 34, p. 229-255.

Claims

DEVICE FOR ANALYSIS OF A MOTOR OIL containing a light source and a condenser installed along the radiation path, light filters with different transmittance, a cuvette for the analyzed medium, a photodetector connected through a measuring circuit to a recording device, characterized in that, in order to increase the accuracy and selectivity of information about ingredients in the sample, electrical contact plates, a regulated voltage source, a horseshoe magnet, a multi-position switch, a cuvette for the analyzed the sample is made in the form of a glass with a bottom transparent for radiation, the body of which is made of opaque non-magnetic material, while the glass is placed in a second glass with a removable lid of opaque material, the body of which is made of non-magnetic material, and the height exceeds the height of the first glass, and between an air gap is formed by the lid and top of the first glass; holes are made in the glass cases on the same optical axis into which the photodetector is fitted hermetically with a lens facing inwardly of the first glass, the contacts electric plates are diametrically opposed in the lower part of the first glass, the conclusions of one of them through the measuring circuit are connected to an adjustable voltage source, the horseshoe-shaped magnet is pivotally mounted and installed on the outside of the second glass, and the photodetector and the electric contacts are through the multi-position a switch is connected to the recording device.