устройство для создания трибохимического режима в системе смазки механизма

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТРИБОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА В СИСТЕМЕ СМАЗКИ МЕХАНИЗМА, содержащее корпус, крышку с каналами для входа и выхода масла и трибохимический пакет, состоящий из закрепленных между двумя крышками коаксиальных перфорированных цилиндрических обечаек малого и среднего диаметров, обтянутых фильтрующим материалом, обечайки большого диаметра, щелочного реагента, размещенного между обечайками большого и среднего диаметров, и йода, нанесенного на фильтрующий материал обечайки малого диаметра, отличающееся тем, что отверстия перфораций на обечайках среднего и большого диаметров выполнены таким образом, что верхняя граница размещения отверстий на обечайке среднего диаметра отстоит на 0,2-0,35 длины этой обечайки от ее верхнего края, а нижняя граница размещения отверстий на обечайках большого и среднего диаметров отстоит на 0,1-0,13 длины этих обечаек от их нижнего края.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к циркуляционным системам смазки механизмов и двигателей, преимущественно двигателей внутреннего сгорания.

Для стабилизации свойств масла и продления срока службы пар трения механизмов созданы устройства, в которых путем использования щелочного реагента пролонгированного действия и йода создается специальный трибохимический режим. Организация такого режима в системе смазки механизма продлевает срок службы моторного масла в 3-8 раз, а также увеличивает межремонтный срок службы механизма с 1,5-3 раза.

Известно устройство для стабилизации смазочного масла содержащее корпус с патрубками для входа и выхода масла, кассеты с гранулами различных твердых ингибиторов и кассеты с гигроскопическим материалом, пропитанным различными галоидами. Корпус разделен на два равных отсека перегородкой. В первом по ходу масла отсеке установлены кассеты с гранулами ингибиторов, а во втором отсеке кассеты с гигроскопическим материалом, пропитанным галоидами. Отсеки сообщаются между собой в нижней части через отверстия для прохода масла.

При работе устройства масло сначала поступает в первый отсек и, проходя через кассеты с ингибиторами, вступает с ними в контакт, частично растворяя их. При этом происходит улучшение ряда показателей масла и их стабилизация. Далее масло проходит через отверстия во второй отсек, поступает на кассеты с гигроскопическим материалом, пропитанным галоидами, и вступает с ними в контакт. Вследствие этого происходит дальнейшее улучшение свойств масла и образование модификаторов трения.

Таким образом, данное устройство обеспечивает создание трибохимического режима в системе смазки работающего механизма и способно устройстве не предусмотрена очистка от механических примесей масла, поступающего в него из работающего механизма, оно имеет громоздкую конструкцию. Вследствие этого применение данного устройства ограничено крупногабаритными механизмами, например, крупногабаритными стационарными и передвижными дизелями различного назначения, имеющими развитую внешнюю масляную магистраль которую можно подвергать переделкам.

Более совершенными и универсальными являются устройства для создания трибохимического режима в системе смазки механизма, в которых предусмотрена очистка от механических примесей, поступающего в них масла. В частности, известно устройство для создания трибохимического режима в системе смазки механизма, содержащее корпус, крышку с каналами для входа и выхода масла, трибохимический пакет, перепускной клапан и индикатор степени загрязненности устройства. Трибохимический пакет состоит из двух крышек, между которыми коаксиально закреплены три цилиндрических обечайки большого, среднего и малого диаметров, перфорированные отверстиями для прохода масла, которые равномерно размещены по всей поверхности обечаек. Обечейки среднего и малого диаметров обтянуты хлопчатобумажным или шерстяным фильтрующим материалом. Фильтрующий материал обечайки малого диаметра пропитан 5%-ным раствором йода в этиловом спирте. Между обечайками среднего и большого диаметра размещен гранулированный щелочной реагент с наполнителем в виде алюминиевых колец предотвращающих поступление в масло сильной щелочи и спекание гранул реагента в случае попадания в масло воды.

При работе устройства масло из периферической области корпуса проходит через отверстия обечайки большого диаметра и поступает на щелочной реагент, частично растворяя последний. При этом происходит улучшение ряда показателей масла и их стабилизация. Далее масло поступает на фильтрующий материал обечайки среднего диаметра, где происходит его очистка от механических примесей, в том числе и от мелких частиц щелочного реагента. Поступая затем на фильтрующий материал обечайки малого диаметра, масло вступает в контакт с йодом. Вследствие этого происходит дальнейшее улучшение свойств масло и образование модификаторов трения.

Таким образом, данное устройство обеспечивает создание трибохимического режима в системе смазки работающего механизма и одновременно с этим осуществляют очистку масла, поступающего в устройство, выполняя функцию масляного фильтра. Однако улучшение показателей качества масла и их стабилизация с помощью данного устройства происходят медленно. Это объясняется тем, что при срабатывании щелочного реагента происходит уменьшение его объема и часть масла, поступающего в устройство, проходит через его верхнюю часть, не вступая в контакт со щелочным реагентом, т.к. отверстия для прохода масла расположены равномерно по всей высоте обечаек трибохимического пакета. Вследствие этого время стабилизации показателей качества масла может достигать 2000 моточасов. Кроме того, в устройстве возможно нарушение трибохимического режима и стабилизация показателей качества масла на низком эксплуатационном уровне. Это объясняется тем, что образующийся при срабатывании щелочного реагента шлам выносится потоком масла на фильтрующий материал обечайки среднего диаметра и засоряет его.

В основу изобретения была положена задача разработать конструкцию устройства для создания трибохимического режима в системе смазки механизма, в котором обечайки трибохимического пакета были бы выполнены таким образом, чтобы исключался проход обрабатываемого масла без взаимодействия со щелочным реагентом до момента наступления стабилизации показателей качества масла, а также обеспечивалось улавливание шлама, образующегося в результате срабатывания щелочного реагента, благодаря чему уменьшается время стабилизации показателей качества масла и обеспечивается их стабилизация на высоком эксплуатационном уровне.

Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для создания трибохимического режима в системе смазки механизма, содержащее корпус, крышку с каналами для входа и выхода масла, соответственно, трибохимический пакет, состоящий из закрепленных между двумя крышками коаксиальных перфорированных цилиндрических обечаек малого и среднего диаметров, обтянутых фильтрующим материалом, и перфоpированной обечайки большого диаметра, гранулированного щелочного реагента, размещенного между обечайками большого и среднего диаметров, а также йода, нанесенного на фильтрующий материал обечайки малого диаметра, в котором, согласно изобретению, отверстия перфораций на обечайках среднего и большого диаметров выполнены таким образом, что верхняя граница размещения отверстий на обечайке среднего диаметра отстоит на 0,2-0,35 длины этой обечайки от ее верхнего края, а нижняя граница размещения отверстий на обечайках большого и среднего диаметров отстоит на 0,1-0,13 длины этих обечаек от их нижнего края.

Стабилизация показателей качества масла на высоком эксплуатационном уровне наступает в момент его насыщения трибохимическими восстановителями. Установлено, что на это расходуется 20-35% объема щелочного реагента. Расположение верхней границы размещения отверстий для прохода масла на обечайке среднего диаметра на расстоянии 0,2-0,35 длины этой обечайки от ее верхнего края исключает проход части масла без взаимодействия со щелочным реагентом до наступления его насыщения трибохимическими восстановителями. Благодаря этому и обеспечивается уменьшение времени стабилизации показателей качества масла. В процессе срабатывания щелочного реагента образуется шлам, состоящий из крупнодисперсной фазы двуокиси олова и карбоната натрия, суммарное количество которого может достигать 10-13% объема щелочного реагента. При расположении нижней границы размещения отверстий для прохода масла на обечайках большого и среднего диаметров на расстоянии 0,1-0,13 длины этих обечаек от их нижнего края нижние сплошные части обечаек и нижняя крышка трибохимического пакета образуют ловушку для шлама. Ее емкость достаточна для размещения всего объема шлама, образующегося при полном срабатывании щелочного реагента. Образующийся шлам накапливается в ловушке и не засоряет фильтрующий материал обечайки среднего диаметра. Благодаря этому не создается помех для протекания трибохимического процесса и обеспечивается стабилизация показателей качества масла на высоком эксплуатационном уровне.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием лучшего варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, который схематично изображает устройство для создания трибохимического режима в системе смазки механизма согласно изобретению, продольный разрез.

Устройство для создания трибохимического режима в системе смазки механизма содержит корпус 1, крышку 2, с каналами 3 и 4 для входа и выхода масла, соответственно. В корпусе 1 расположен трибохимический пакет, содержащий верхнюю крышку 5 и нижнюю крышку 6, между которыми закреплены коаксиальные цилиндрические обечайки 7, 8 и 9 малого, среднего и большого диаметров, соответственно. Между обечайки 8 и 9 размещен гранулированный щелочной реагент 10. Гранулированный щелочной реагент 10 представляет собой сплав гидрооксида натрия и оксида олова. Количество щелочного реагента в устройстве составляет 8-10 г на 1 л моторного масла, находящегося в системе смазки механизма. Для предотвращения спекания гранул щелочного реагента 10 при попадании в масло воды предусмотрено либо размещение в нем наполнителя в виде алюминиевых колец (на чертежах не показано), либо выполнение обечайки 7 малого диаметра из алюминия. Обечайки 7, 8 и 9 обтянуты фильтрующим материалом 11. Фильтрующий материал 11 обечайки 7 малого диаметра выполнен из материала с малым гидравлическим сопротивлением и с сорбированным на нем йодом. Количество йода составляет 0,3-0,4 кг на 1 л моторного масла, находящегося в системе смазки механизма. В качестве фильтрующего материала 11 обечаек 8 и 9 среднего и большого диаметров применяются хлопчатобумажные или синтетические материалы, обеспечивающие достаточную тонкость отсева частиц при фильтрации и имеющие высокую грязеемкость. Обечайки 7, 8 и 9 перфорированы отверстиями 12 для прохода масла. Отверстия 12 на обечайке 7 малого диаметра расположены равномерно по всей ее поверхности. Отверстия 12 на обечайке 8 среднего диаметра выполнены таким образом, что верхняя граница их размещения отстоит на 0,2-0,35 длины этой обечайки от ее верхнего края. При таком размещении отверстий 12 обеспечивается обработка щелочным реагентом 10 всего потока масла до его полного насыщения трибохимическими восстановителями. При размещении верхней границы расположения отверстий 12 на расстоянии менее 0,2 возможен проход части обрабатываемого масла без взаимодействия со щелочным реагентом 10. Размещение верхней границы на расстоянии более 0,35 приведет к уменьшению суммарной площади проходного сечения отверстий 12 и, тем самым, увеличению гидравлического сопротивления потоку масла. Нижняя граница размещения отверстий 12 на обечайке 8 отстоит на 0,1-0,13 длины этой обечайки от ее нижнего края. Отверстия 12 на обечайке 9 большого диаметра выполнены таким образом, что нижняя граница их размещения расположена так же, как и на обечайке 8, а на остальной части ее поверхности отверстия 12 расположены равномерно. Нижние сплошные части обечаек 8, 9 и нижняя крышка 6 трибохимического пакета образуют ловушку для шлама, выделяющегося при срабатывании щелочного реагента 10. Ее объем при указанном выше расположении отверстий 12 на обечайках 8 и 9 соответствует максимально возможному объему шлама, образующегося при полном срабатывании щелочного реагента 10. При размещении нижней границы расположения отверстий 12 на обечайках 8 и 9 на расстоянии менее 0,1 длины обечаек от их нижнего края объем ловушки будет меньше максимально возможного количества образующегося шлама. При размещении этой границы на расстоянии более 0,13 произойдет уменьшение суммарных площадей проходных сечений отверстий 12 на обечайках 8 и 9 и, тем самым, увеличения гидравлического сопротивления. Корпус 1 и крышка 2 устройства скрепляются между собой с помощью стяжного болта 13. Трибохимический пакет расположен на болте 13 и прижат через прокладку 14 своей верхней крышкой 5 к внутренней поверхности крышки 2 корпуса при помощи центрирующей втулки 15 и пружины 16. В канале 4 для выхода масла установлены невозвратный клапан 17 и индикатор 18 загрязненности устройства.

Устройство работает следующим образом.

При запуске двигателя масло из картера поступает через впускной канал 3 в полость между корпусом 1 устройства и обечайкой 9 большого диаметра трибохимического пакета, обтянутой фильтрующим материалом 11. Далее масло проходит через фильтрующий материал 11, где оно очищается от содержащихся в нем механических примесей, и через отверстия 12 обечайки 9 поступает в полость между этой обечайкой и обечайкой 8 среднего диаметра, заполненную щелочным реагентом 10. При взаимодействии масла со щелочным реагентом 10 происходит частичное растворение последнего, нейтрализация карбоновых кислот, содержащихся в масле, в результате чего растет его щелочное число. Далее масло проходит через фильтрующий материал 11 обечайки 8 среднего диаметра и поступает через ее отверстия 12 на фильтрующий материал 11 обечайки 7 малого диаметра с сорбированным на нем йодом и вступает с ним во взаимодействие. В отфильтрованном нагретом масле с растворенными добавками возникает и поддерживается трибохимический режим, приводящий к стабилизации физико-химических свойств масла и образованию модификаторов трения. Пройдя через отверстия 12 обечайки 7 малого диаметра, масло выходит из трибохимического пакета и через канал 4 поступает в цилиндропоршневую группу двигателя, где благодаря наличию модификаторов трения на трущихся поверхностях создается металлоплакирующая пленка. Это позволяет восстановить износ пар трения, уменьшить коэффициент трения, что существенно увеличивает ресурс работы двигателя.

Установлено, что наиболее интенсивное срабатывание щелочного реагента происходит в первоначальный период обработки масла и продолжается до насыщения его трибохимическими восстановителями, после чего наступает стабилизация показателей качества масла. Для насыщения масла трибохимическими восстановителями расходуется 20-35% общего объема щелочного реагента. При выполнении отверстий 12 на обечайке 8 среднего диаметра таким образом, что верхняя граница их размещения отстоит на 0,2-0,35 длины этой обечайки от ее верхнего края исключается проход какой-либо части потока обрабатываемого масла через эту обечайку без взаимодействия со щелочным реагентом 10. Это сокращает время насыщения масла трибохимическими восстановителями и стабилизации показателей качества до 50 моточасов по сравнению с устройствами, где часть потока масла может проходить без взаимодействия со щелочным реагентом 10. Таким образом, например по сравнению с прототипом, время стабилизации показателей качества масла в данном устройстве уменьшается в 4 раза.

В результате взаимодействия масла со щелочным реагентом происходит образование шлама, состоящего из кристаллической фазы двуокиси олова и карбоната натрия. Высвобождается та часть кристаллической фазы двуокиси олова, которая не прореагировала со щелочью в процессе синтеза щелочного реагента. Образование карбоната натрия происходит в результате взаимодействия щелочного реагента с углекислотой, всегда содержащейся в масле, поступающем из двигателя. Общее количество шлама может достигать 10-13% объема щелочного реагента. В данном устройстве шлам задерживается фильтрующим материалом 11 обечайки 8 среднего диаметра и при остановках двигателя опускается в ловушку, образованную нижними сплошными частями обечаек 8, 9 и нижней крышкой 6 трибохимического пакета. При работе двигателя шлам не захватывается потоком масла, проходящим выше ловушки, и остается в ней. Таким образом, весь шлам накапливается в ловушке, не засоряет фильтрующий материал 11 обечайки 8 среднего диаметра и не препятствует протеканию трибохимического процесса. Благодаря этому показатели качества масла стабилизируются на высоком эксплуатационном уровне.

Предлагаемое устройство для создания трибохимического режима может применяться в механизмах с циркуляционными системами смазки, имеющими нагруженные пары трения или камеры сгорания, например, в крупных прессах, компрессорах, двигателях внутреннего сгорания. С учетом конструктивных особенностей указанных механизмов наиболее перспективным является использование предлагаемого устройства в дизельных двигателях. Устройство может применяться как совместно со штатными устройствами для очистки масла, установленными на двигателях, так и вместо них. Применение устройства не требует переделок системы смазки. Оно обеспечивает быструю стабилизацию показателей качества смазочного масла на высоком эксплуатационном уровне.