Устройство исследования характеристик присадок моторных масел в условиях термодеструкции
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к устройствам контроля смазочных материалов. Техническая задача заключается в повышении достоверности и расширении функциональных возможностей исследования характеристик присадок моторных масел в условиях термодеструкции. Содержит последовательно соединенные насос, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и блок детектирования, а также регистратор, подключенный к информационному выходу блока детектирования, термостат и узел слива, трехходовой распределительный кран, в котором хроматографическая колонка установлена в термостате и заполнена сорбентом, представляяющим собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок, трехходовой распределительный кран входом связан с выходом блока детектирования, первым выходом - со входом насоса, а вторым - с узлом слива, узел ввода пробы выполнен в виде петлевого дозатора, насос конструктивно выполнен перельстатическим, а узел детектирования содержит последовательно соединенные спектрофотометрический и рефрактометрические детекторы, выходами подключенные к регистратору. Технический результат - обеспечение возможности мониторинга изменения характеристик присадок моторных масел по отношению к материалу деталей трибосопряжения в условиях термодеструкции. 1 п.ф., 1 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности, к устройствам контроля смазочных материалов и может найти применение при исследовании адсорбционных, химических, спектральных и иных характеристик присадок в режимах, имитирующих поведение моторных масел в двигателе при термодеструкции.
Известно устройство для определения трибологических характеристик смазочных материалов, в частности моторных масел - четырехшариковая машина трения, содержащая узел трения из четырех подшипниковых шариков, зажатых в обойме под вертикальной нагрузкой. Верхний шарик, зажатый в цангу, вращается под нагрузкой относительно трех неподвижных шариков, смачиваемых контролируемым маслом. Нагрузка устанавливается с помощью набора калиброванных грузов [ГОСТ 9490-75. Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине].
Характеристики масел с помощью известного устройства определяются интегрально по характеристикам износа шариков, критической нагрузке заедания и сваривания и др. При этом устройство не обеспечивает выделения информации, собственно, об отдельных присадках в масле, так как результат испытаний определяется комплексом свойств масла (противоизносные и противозадирные свойства, несущая способность смазочного слоя, предельная нагрузочная способность и др.).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является известное устройство - хроматограф, содержащее последовательно соединенные насос, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и блок детектирования, а также регистратор, подключенный к информативному выходу блока детектирования, термостат и узел слива. Хроматографическая колонка установлена в термостате и заполнена сорбентом, способным поглощать или удерживать газы, пары или растворенные вещества, а устройство слива подключено к выходу блока детектирования [Сычев, С.Н. Высокоэффективная жидкостная хроматография / С.Н.Сычев. - Орел: ОрелГТУ, 2010. - С.8-9, 112-116]. Данное устройство принято за прототип.
Известное устройство работает следующим образом. Раствор анализируемой смеси с помощью узла ввода пробы вводится в верхнюю часть хроматографической колонки. С помощью насоса (обычно плунжерного или шприцевого) анализируемая смесь прокачивается специальным элюентом (подвижная фаза) через хроматографическую колонку, в которой происходит разделение анализируемой смеси на отдельные вещества - компоненты. Вытекающий из колонки раствор, содержащий отдельные компоненты исследуемой смеси, анализируется блоком детектирования (обычно спектрофотометрическим) и удаляется через узел слива. Результаты анализа с информативного выхода блока детектирования поступают на регистратор, в качестве которого обычно используется компьютер.
В принятом за прототип устройстве в качестве сорбента используется Сепарон С18, в качестве блока детектирования - спектрофотометрический УФ-детектор, при этом иллюстрируется возможность эффективного анализа характеристик ряда различных присадок в маслах, среди которых: агидол; ионол; фриктол; Infeneum Т 4405, С 9353; Хайтек 320, 8610, 521F и др.
Известное устройство имеет ряд недостатков. Решая задачу анализа характеристик присадки с соответствие с ее назначением, оно определяет эти характеристики путем оценки их проявления при взаимодействии присадки с сорбентом, в качестве которого применяется специализированное для целей анализа универсальное вещество (в рассмотренном примере - Сепарон С18). Таким образом, результат исследования характеристик получается безотносительно к материалам деталей трибосопряжения, с которым будет работать моторное масло с этой присадкой, в то время как реальные свойства присадки проявляются по-разному при ее взаимодействии с различными материалами деталей трибосопряжения. Следовательно, достоверность исследования характеристик присадок моторных масел известным устройством ограничена.
Кроме того, характеристики присадок моторного масла определяются известным устройством в фиксированный момент времени при определенной устанавливаемой термостатом температуре, соответствующей лабораторным условиям. При этом невозможно получить информацию о том, как проявляются и изменяются эти характеристики в процессе эксплуатации моторного масла при его взаимодействии с материалами деталей трибосопряжения вследствие процессов термодеструкции. Эта информация необходимо для решения ряда фундаментальных и прикладных задач, среди которых, например, исследование и оптимизация состава присадок, подбор оптимальных комбинаций присадок для конкретных трибосопряжений или температурных режимов их работы и т.п. Следовательно, функциональные возможности исследования с помощью известного устройства ограничены.
Таким образом, достоверность и функциональные возможности известного устройства исследования характеристик присадок моторных масел ограничены.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении достоверности и расширении функциональных возможностей исследования характеристик присадок моторных масел в условиях термодеструкции.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, - обеспечение возможности мониторинга изменения характеристик присадок моторных масел по отношению к материалу деталей трибосопряжения в условиях термодеструкции.
Технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве исследования характеристик присадок моторных масел, содержащем последовательно соединенные насос, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и блок детектирования, а также регистратор, подключенный к информационному выходу блока детектирования, термостат и узел слива, в котором хроматографическая колонка установлена в термостате и заполнена сорбентом, согласно полезной модели, дополнительно введен трехходовой распределительный кран, входом связанный с выходом блока детектирования, первым выходом - со входом насоса, а вторым выходом - с узлом слива, при этом сорбент представляет собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок, узел ввода пробы выполнен в виде петлевого дозатора, насос конструктивно выполнен перельстатическим, а узел детектирования содержит последовательно соединенные спектрофотометрический и рефрактометрические детекторы, выходами подключенные к регистратору.
Устройство поясняется схемой, представленной на рисунке. Устройство содержит последовательно соединенные в замкнутый контур насос 1, узел ввода пробы 2, хроматографическую колонку 3, образующие блок детектирования 4 спектрофотометрический детектор 5 и рефрактометрический детектор 6, а также трехходовой распределительный кран 7. При этом трехходовой распределительный кран 7 входом связан с выходом блока детектирования 4, первым выходом - со входом насоса 1, а вторым выходом - с узлом слива 8; регистратор 9 подключен к информационному выходу блока детектирования 4, выполненному в виде выходов детекторов 5 и 6. Хроматографическая колонка 3 установлена в термостате 10 и заполнена сорбентом, представляющим собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок. В устройстве насос 1 конструктивно выполнен перельстатическим, а узел ввода пробы 2 выполнен в виде петлевого дозатора.
Предлагаемое устройство работает следующим образом
Раствор с исследуемой присадкой (анализируемая смесь) с помощью насоса 1 и узла ввода пробы 2 прокачивается через хроматографическую колонку 3, находящуюся в термостате 10, формирующем температурные условия, имитирующие условия в реальном работающем двигателе. Хроматографическая колонка 3 заполнена сорбентом, представляющим собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок. В хромато-графической колонке 3 происходит разделение анализируемой смеси на отдельные вещества - компоненты. Вытекающий из колонки раствор, содержащий отдельные компоненты исследуемой смеси, анализируется блоком детектирования 4, включающим последовательно соединенные спектрофотометрический детектор 5 и рефрактометрический детектор 6, с выхода которых информация поступает на регистратор 9, который в соответствие с собственным программным обеспечением определяет и регистрирует характеристики исследуемой присадки моторного масла. Наличие двух детекторов, основанных на указных различных принципах, обеспечивает боле точное определение различных по химическому составу компонентов.
В рабочем режиме трехходовой распределительный кран 7 находится в положении, когда его вход соединен с первым выходом, в результате чего раствор после выхода с блока детектирования 4 вновь поступает в насос 1 и через узел ввода пробы 2 вновь направляется в хроматографическую колонку 3. И цикл повторяется.
Исполнение узла ввода пробы 2 в виде петлевого дозатора обеспечивает цикличный ввод пробы фиксированного объема в хроматографическую колонку 3, а перельстатический принцип построения насоса 1 исключает перемешивание компонентов присадки в произвольном порядке. В итоге в описанном контуре устройства при каждом последующем цикле компоненты присадки постоянно находятся в том же порядке, в котором они находились после выхода из хроматографической колонки 3 после первого цикла. При этом исследуемый раствор в хроматографической колонке 3 взаимодействует с материалом, соответствующим материалу деталей трибосопряжения, при температуре, соответствующей температуре в двигателе, то есть формируются условия термодеструкции, аналогичные условиям работы моторных масел в двигателе. В каждом цикле в регистраторе 9 фиксируются данные о характеристиках исследуемой присадки, изменяющихся с течением времени вследствие деструкционных явлений, то есть осуществляется мониторинг характеристик присадки.
При окончании исследований трехходовой распределительный кран 7 приключается, соединяя вход со вторым выходом, в результате чего исследуемый раствор после выхода с блока детектирования 4 поступает в узел слива 8 и удаляется из устройства.
Предлагаемое устройство, обладая положительными качествами прототипа, оценивает, в отличие от него, характеристики присадок моторных масел, проявляющиеся при их взаимодействии с конкретным материалом, из которого изготовлены детали трибосопряжения, при этом обеспечивается мониторинг изменения характеристик присадок моторных масел по отношению к материалу деталей трибосопряжения в условиях термодеструкции. Это существенно повышает достоверность и расширяет функциональные возможности исследований.
Таким образом, предлагаемое устройство лишено недостатков прототипа, что подтверждает достижение технического результата и решение поставленной задачи полезной модели.
Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил в известных технических решениях заявляемой совокупности существенных признаков, и в уровне техники не известно средство того же назначения, что заявляемая полезная модель. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство для контроля смазывающей способности моторных масел имеет уровень полезной модели.
Устройство исследования характеристик присадок моторных масел в условиях термодеструкции, содержащее последовательно соединенные насос, узел ввода пробы, хроматографическую колонку и блок детектирования, а также регистратор, подключенный к информационному выходу блока детектирования, термостат и узел слива, в котором хроматографическая колонка установлена в термостате и заполнена сорбентом, отличающееся тем, что в него дополнительно введен трехходовой распределительный кран, входом связанный с выходом блока детектирования, первым выходом - со входом насоса, а вторым выходом - с узлом слива, при этом сорбент представляет собой порошок материала, при взаимодействии с которым исследуются характеристики присадок, узел ввода пробы выполнен в виде петлевого дозатора, насос конструктивно выполнен перельстатическим, а узел детектирования содержит последовательно соединенные спектрофотометрический и рефрактометрические детекторы, выходами подключенные к регистратору.
