Результат интеллектуальной деятельности: Рабочая жидкость для гидравлических систем

Изобретение относится к рабочим (гидравлическим) жидкостям и может быть использовано в областях техники, требующих применения в гидросистемах рабочих жидкостей с большим диапазоном рабочих температур и обладающих повышенной пожаробезопасностью, в частности, в авиационной технике.

Рабочие жидкости для гидравлических систем должны обладать необходимыми вязкостно-температурными свойствами, высокой термоокислительной и химической стабильностью, стабильностью при высоких динамических нагрузках, пожаробезопасностью. Пожаробезопасность авиационных рабочих жидкостей определяют комплексным методом, частично имитирующим возможные источники возгорания. Температура вспышки также является характеристикой пожаробезопасности материала.

Синтетические базовые масла позволяют получить высококачественные рабочие жидкости как с повышенной огнестойкостью, так и негорючие. Негорючие жидкости на основе сложных эфиров фосфорной кислоты имеют, однако, недостаточно высокую температуру вспышки паров - например, не выше 165°С для гидравлической жидкости НГЖ-5у, до 177°С для гидравлической жидкости Skydrol 500 В-4 и, кроме того, высокотоксичны.

Композиции рабочих жидкостей на основе сложных эфиров многоосновных кислот или многоатомных спиртов и на основе полисилоксанов обладают высокой термоокислительной стабильностью, низкой температурой застывания, хорошими вязкостно-температурными свойствами. Кроме того, такие композиции характеризуются довольно высокой температурой вспышки паров. Обычно эфирные и полисилоксановые базовые масла включают минеральное масло или полиальфаолефины. В качестве присадок к базовому маслу гидравлические жидкости включают до 5 масс. %, хотя бы одного компонента из ряда аминный антиоксидант, фенольный антиоксидант, эфир фосфорной кислоты, амид жирной кислоты, эфир многоатомного спирта.

Известна рабочая жидкость для гидросистем авиационной техники (RU 2347803, 2009), содержащая в качестве компонентов основы диоктилсебацинат термостабильный, фракцию полиальфаолефинов с вязкостью 1,7⋅10^-6-2,0⋅10^-6 м²/с при 100°С, полиалкилсилоксановую жидкость с вязкостью 14⋅10^-6 - 16⋅10^-6 м²/с при 100°С, а также присадки - фенил-α-нафтиламин, 2,6-ди-трет-бутилпаракрезол, трикрезилфосфат при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Известная рабочая жидкость характеризуется повышенной термоокислительной стабильностью и высоким максимумом рабочих температур (175°С) при повышении содержания в композиции полиалкилсилоксана, однако температура вспышки паров этой композиции не превышает 171°С, а ее трибологическая характеристика - диаметр пятна износа (Ди) составляет 0,6-0,7 мм.

Известна композиция (RU 2452768, 2012), обладающая пониженной пожаробезопасностью за счет применения в качестве базового масла смеси полиальфаолефинов и реологического концентрата маловязких моноэфиров карбоновых кислот С₅-С₁₀ и спиртов C₈-C₁₃, стабилизированных полиметакрилатом, с пакетом присадок - антиокислительной, противоизносной, антипенной и ингибитором коррозии. Однако при этом не обеспечивается необходимый уровень пожаробезопасности, температура вспышки в открытом тигле не выше 200°С.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является рабочая жидкость для гидравлических систем авиационной техники, которая имеет диапазон рабочих температур от минус 60°С до 135°С, хорошие противоизносные свойства при высоких температурах (RU 2275418, 2006). Рабочая жидкость включает базовую композицию, содержащую полиэтилсилоксановую жидкость с вязкостью 44,0⋅10^-6 - 49,0⋅10^-6 м²/с при 20°С и сложный эфир дикарбоновой кислоты, а также присадки, в том числе фенил-α-нафтиламин.

Недостатком известного технического решения является высокая вязкость рабочей жидкости при отрицательных температурах и невысокая температура вспышки ее паров на уровне 176-192°С, что может затруднить работу агрегатов гидравлической систем летательных аппаратов (ЛА).

Технической проблемой, решаемой изобретением, является обеспечение безопасной работы гидравлических систем ЛА во всем диапазоне эксплуатационных температур за счет пожаробезопасности и продление ресурса их работы за счет высоких смазочных свойств.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в создании рабочей жидкости, обладающей высокой термоокислительной стабильностью, необходимыми трибологическими и вязкостно-температурными характеристиками, повышенной пожаробезопасностью.

Заявленный технический результат достигается тем, что рабочая жидкость для гидравлических систем включает базовую композицию, содержащую полиэтилсилоксановую жидкость с вязкостью 44,0⋅10^-6 - 49,0⋅10^-6 м²/с при 20°С и сложный эфир дикарбоновой кислоты, а также присадки, в том числе фенил-α-нафтиламин, в качестве сложного эфира дикарбоновой кислоты содержит сложный эфир Syntolux L-132 с вязкостью 3,2⋅10^-6 м/с при 100°С, а в качестве присадок также содержит 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, трибутилфосфат и высокомолекулярный загуститель Syntolux V-15, являющийся винилалкиловым полимером с вязкостью не менее 1000⋅10^-6 м²/с при 100°С, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Совокупность существенных признаков достаточна для решения указанной технической проблемы и достижения заявленного технического результата: А именно обеспечения повышенной пожаробезопасности работы гидравлических систем ЛА и продления их ресурса за счет высоких смазочных свойств.

Настоящее изобретение поясняется последующим описанием рабочей жидкости для гидравлических систем и способа ее приготовления.

Для приготовления образцов гидравлической жидкости используют следующие товарные сырьевые компоненты:

- сложный эфир дикарбоновой кислоты Syntolux L-132 по СТО 57175009-004-2015 с кинематической вязкостью 3,2⋅10^-6 м²/с при 100°С;

- полиэтилсилоксановую жидкость с вязкостью 44,0⋅10^-6 - 49,0⋅10^-6 м/с при 20°С ПЭС-7 по ГОСТ 25149-82;

и присадки:

- 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол (Агидол-1) по ТУ 38.5901237-90;

- фенил-α-нафтиламин (Неозон А) по ТУ 6-14-202-74;

- трибутилфосфат по ТУ 2435-305-05763458-2001;

- винилалкиловый полимер Syntolux V-15 с вязкостью не менее 1000⋅10^-6 м²/с при 100°С по СТО 57175009-005-2011.

Приготовление образцов включает следующие этапы:

- приготовление базового состава путем смешивания сложного эфира дикарбоновой кислоты Syntolux L-132 по СТО 57175009-004-2015 с кинематической вязкостью 3,2⋅10^-6 м²/с при 100°С и полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС-7 по ГОСТ 25149-82 с вязкостью 44,0⋅10^-6 - 49,0⋅10^-6 м²/с при 20°С при подогреве до 70°С и перемешивании;

- дозировка и добавление присадок в базовый состав;

- перемешивание до полного растворения присадок при температуре 70-80°С;

- охлаждение и фильтрация полученной композиции рабочей жидкости.

В таблице 1 приведены образцы рабочей жидкости с указанием их состава для иллюстрации сущности изобретения, которые не должны толковаться как ограничивающие область изобретения.

К рабочим жидкостям нового поколения предъявляются высокие требования как по эксплуатационным свойствам, так и по пожаробезопасности. Температура вспышки композиций перспективных рабочих жидкостей должна быть не ниже 210°С.

Далее приводится таблица 2 с результатами исследования указанных выше опытных образцов композиций рабочих жидкостей и наиболее близкого аналога (по патенту RU 2275418).

Представленные опытные образцы превосходят наиболее близкий аналог по вязкостно-температурной характеристике, Так, при минус 50°С представленные образцы имеют кинематическую вязкость от 1112 до 1206 мм²/с, в то время как у аналога кинематическая вязкость составляет от 1540 до 3712 мм²/с. Из проведенных исследований видно, что заявляемая рабочая жидкость превосходит наиболее близкий аналог по коррозионной агрессивности, по пожаробезопасности, термоокислительной стабильности и не уступает ему по трибологическим характеристикам. Исследования опытных образцов на трибологические характеристики - диаметр пятна износа (Ди) проводились по ГОСТ 9490 при осевой нагрузке 196 Н, при температуре 20±5°С. Трибологические характеристики наиболее близкого аналога исследовались при температуре 100°С.

Таким образом, заявляемая рабочая жидкость обладает высокой термоокислительной стабильностью, повышенной пожаробезопасностью, необходимыми трибологическими и вязкостно-температурными характеристиками и препятствует образованию коррозии на металлах и сплавах.

Предлагаемая рабочая жидкость обеспечивает безопасную работу гидравлических систем ЛА во всем диапазоне эксплуатационных температур за счет пожаробезопасности и продление ресурса их работы за счет высоких смазочных свойств.