Вольтолевые масла

Вольтолевые масла

ВОЛЬТОЛЕВЫЕ МАСЛА, вольтоли (voltoleum, Voltolole, voltole, huiles electrion) - смазочные масла, получаемые обработкой масел тихим электрическим разрядом; они обладают свойством мало понижать при нагревании (сравнительно с обыкновенными маслами) свою вязкость. Первоначальные опыты по воздействию тихого разряда («вольтолизация») были поставлены М. Бертело; разработка вольтолевого процесса принадлежит (с 1904 года) А. де-Гемптину из Гента, а техническое усовершенствование его разработано фирмой Oelwerke Stern-Sonnenborn A.-G. в Гамбурге. Производство вольтолевых масел ведется кроме этой фирмы также фирмами Deutsche Voltolwerke в Фрейтале близ Дрездена с 1917 г. и Сименс и Гальске в Сименсштадте. Обработке подвергаются минеральные и растительные масла. Процесс ведется в закрытых цилиндрических лежачих котлах емкостью около 30 м3. Металлические (алюминиевые) диски, имеющие полную рабочую поверхность около 600 м2, насаженные на валы, коаксиальные котлам и медленно вращающиеся, служат попеременно анодами и катодами. Тихие разряды между ними вызываются напряжением в 5 kV при 1000 пер/сек.

Сила тока держится от 1 до 23 А. Масло стекает по электродам снизу, вновь поднимается при помощи желобчатого черпака, соединенного с валом, и выливается на электроды. Вольтолизация ускоряется подогревом котла до 60—88°. Возможность окисления масла исключена благодаря тому, что процесс проводится в атмосфере водорода или азота при давлении в 60—70 мм Hg. От описываемой обработки масло полимеризуется, сначала очень медленно, затем все быстрее, причем процессу можно придать достаточную быстроту с самого начала, если к свежему маслу прибавить вольтолевое масло. Путем вольтолизации вязкость масла м. б. повышена в любой степени, например, до 40° Е100, причем повышается также температура вспышки. Средний молекулярный вес масла повышается (в олеиновой кислоте, например, появляется фракция с молекулярным весом 6000), а йодное число - понижается. При этом не изменяется заметно ни цвет масла, ни температура застывания, а в масле не образуется продуктов окисления. Поступающее на рынок Voltolgleitol 3 характеризуется следующими свойствами: удельный вес при 15° - 0,905; температура вспышки, по Маркуссону, 175°; вязкость 6,5° E50; температура замерзания –6°; число омыления 15; кислотное число на SO3 0,02%; оксикислот 0%; золы 0%.

Наиболее замечательное свойство вольтолевых масел состоит в характере зависимости их вязкости от температуры, а именно: вязкость вольтолевых масел при низких температурах меньше, чем у соответственно подобранных минеральных смазочных масел, а при высоких больше, так что кривая вязкости оказывается сравнительно плоской; поэтому вольтолевые масла при низких температурах дают сравнительно малый коэффициент трения в подшипниках, а при более высоких - предотвращают полужидкое или сухое трение. Сравнительные данные о минеральных вольтолевых маслах представлены на фиг. 1 кривыми Г. Фогеля.

Сравнительные данные о минеральных вольтолевых маслах

На оси абсцисс нанесена соответствующая разным температурам абсолютная вязкость в центипуазах (ηх10–2) хорошего американского минерального масла с 9,5° Е50. Ординатами служат вязкости вольтолевых масел при разных температурах, выраженные в % к вязкости вышеуказанного минерального масла при соответственной температуре. Четыре кривые, II, III, IV и V, относятся к четырем вольтолевым маслам с числами омыления от 7 до 24, имеющим при 50° одну и ту же вязкость 9,5° Е50; линия I представляет вязкость чистого минерального масла. Смеси минерального масла и вольтолевых масел могут иметь весьма плоские кривые вязкости (фиг. 2), как, например, Voltolgleitol с числом омыления 22, как и у рапсового масла и даже - еще более плоские.

меси минерального масла и вольтолевых масел могут иметь весьма плоские кривые вязкости

Практические испытания вольтолевых масел при различных скоростях и температурах дали весьма хорошую оценку этих продуктов и, в частности, показали их преимущества перед минеральными смазочными и компаундированными продуктами. Наименьшее трение при употреблении вольтолевых масел значительно отступает в область малых чисел оборотов и притом углубляется; при 200 об/мин трение вольтолевых масел на 20% меньше, чем трение минерального масла той же вязкости. Кроме того вольтолевые масла не склонны к образованию водных эмульсий. Эти качества выдвинули вольтолевые масла и, в частности,  позволили Германии заменить ими высоковязкие иностранные масла, особенно в смазке авиационных двигателей, а также соприкасающихся с водой частей судов и подводных лодок, тяжело нагруженных подшипников машин, работающих на перегретом паре, и компрессоров высокого давления. Физико-химические явления вольтолизации до известной степени выяснены и изучены В. Нернстом, Эйхвальдом, Г. Фогелем и Л. Гокком. Согласно толкованию этих авторов, ионный удар, возникающий при тихом разряде, выбивает из молекулы масла атом водорода, который, получив живую силу, становится весьма активным и присоединяется к ненасыщенной группе другой молекулы, служащей акцептором; остаток же от ионизированной молекулы, увеличив свою ненасыщенность, соединяется с другими подобными же остатками в высокомолекулярные продукты конденсации. Эти последние являются носителями своеобразной вязкости и маслянистости вольтолевых масел. В частности, например, благодаря ионным ударам азота в олеиновой кислоте образуется до 11% стеариновой, вследствие присоединения водорода, а также глицерид с молекулярным весом до 6000, который находится в остальной среде в состоянии золя, причем йодное число уменьшается после 24 ч. вольтолизации с 90 до 51. Подобные же процессы происходят в триглицеридах, углеводородах из каменноугольного и буроугольного дегтя и т. д. По Беккеру, схема образования вольтолевых масел из минеральных масел м. б. выражена уравнением:

Схема образования вольтолевых масел из минеральных масел

Выход водорода составляет 7—10 л на kWh, продукты же полимеризации образуют коллоидный раствор, как доказано Гокком.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.