DE1057714B

DE1057714B - Schmieren von Maschinen, die einer Atomstrahlung ausgesetzt sind

Info

Publication number: DE1057714B
Application number: DES58024A
Authority: DE
Inventors: George Henry Schafer Snyder
Original assignee: Socony Mobil Oil Co Inc
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1957-05-03
Filing date: 1958-04-26
Publication date: 1959-05-21
Also published as: GB894204A; GB846798A; DE1079771B; FR1209089A; US2982730A; FR1195534A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES /M*m, PATENTAMT

kl. 23 c 1/01

internST

AUSLEGESCHRIFT 1057 714

S58024IVc/23c

ANMELDETAC: 26.APBIL1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER Au S LE GE S CHRI FT: 21.MAI19S9

Die Erfindung bezieht sich auf die Schmierung von Maschinen, Geräten und deren Teilen, die einer Atomstrahlung ausgesetzt sind.

Es sind neue und ungewöhnliche Probleme bei der Schmierung von Maschinen bzw. Maschinenteilen in Betracht zu ziehen, die einer Strahlung ausgesetzt sind, welche von einem Atomreaktor oder von Atomwaffen ausgesandt wird.

Eine solche Strahlung¹ verursacht eine physikalische und chemische Schädigung des Schmieröls infolge von »o Ionisationseffekten, die sich aus einem Bombardement, z. B. einem Neutronen- und y-Strahlenbombardement, ergeben. Eine der bemerkenswertesten Umwandlungen, die in dem öl stattfindet, ist die Erhöhung seiner Viskosität. Diese Viskositätserhöhung ist so stark, daß das Schmiermittel für den beabsichtigten Zweck gewöhnlich nicht langer geeignet ist.

Atomkraftanlagen erfordern z. B. Pumpen, Kompressoren, Turbinen od. dg!., welche wenigstens in einem gewissen Ausmaß der Strahlung ausgesetzt sind. Es ist daher bei solchen Maschinen eine Schmierung, welch« den schädlichen Wirkungen der Strahlung Widerstand leistet, eine Notwendigkeit. Eine Abschirmung kann natürlich bis zu einem gewissen Umfang wirksam sein, aber es können trotzdem Streustrahlungen in genügender Intensität vorhanden sein, um die geschilderten Probleme aufzuwerfen. Ferner können im Falle eines Atomkrieges Maschinen od. dgl., wie militärische Fahrzeuge und Geschütze, der Strahlung ausgesetzt sein. Wenn die Wirkung der Strahlung bei der Schmierung solcher Maschinen odier Geräte nicht berücksichtigt wird, besteht die Gefahr, daß sie unbeweglich werden oder wenigstens eine verschlechterte Arbeitsfähigkeit haben.

Es ist nun gefunden worden,, daß die schädlichen Wirkungen der Strahlung auf Schmieröle in einfacher und wirtschaftlicher Weise verzögert werden können. Es ist festgestellt worden, daß Maschinen in der Gegenwart von Strahlung mit verzögertem Ausfall der Schmierung betrieben werden können, wenn man die sich relativ zueinander bewegenden Flächen der Maschinen mit einem Schmiermittel schmiert, das Mineralöl und gewisse öllösliche Salze von mehrwertigen Metallen enthält.

Gemäß der Erfindung wird daher ein Mineral-Schmieröl, des eine geringe Menge eines öUöslidhen organischen Salzes eines mehrwertigen Metalls enthält, dessen Metallanteil aus Cadmium, Eisen oder Blei besteht, zum Schmieren von Maschinen, die einer Atomstrahlung ausgesetzt sind, verwendet.

Die ki Frage kommenden Mineralschmieröle können aus irgendwelchen Erdölkohlenwasserstofffraktionen bestehen, die gewöhnlich zum Schmieren benutzt werden. Dementsprechend kommen hier Getriebeöle, Schmieren von Maschinen,
die einer Atomstrahhmg ausgesetzt sind

Anmelder:

Socony Mobil Oil Company, Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,

Hamburg 1, Ballindamm 26,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Mai 195?

George Henry Schafer Snyder,

Woodbury, N. J. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Motoröle, Pumpenöle, Turbinenöle od. dgl. in Betracht. Diese öle können aus Petroleumfraktionen bestehen, die einer oder mehreren dler üblichen, bei der Schmierölherstellung angewendeten Behandlungen, wie Entparaffinieren, Lösungsmittelextraktion, Säureextraktion und milder Hydrierung, unterworfen worden sind. Das Schmieröl hat in Abhängigkeit von seiner Anwendung eine kinematische Viskosität, die in den Bereich zwischen etwa 32 cSt und etwa 60OcSt, gemessen bei 38° C, fällt. Das Schmiermittel kann auch andere Stoffe enthalten, d^!ie ihm spezifische Eigenschaften zu erteilen vermögen, wie Hochdruckzusatzmittel (EP-Mittel), Antirostzusatzstoffe, Antioxydationsmittel usw.

Als öllösliche Metallsalze sind z. B. geeignet: Fettsäuresalze bzw. Seifen mit wenigstens 12 Kohlenstoffatomen, wie Bleioleat, Cadmiumstearat, Eisendodekanoat, Cadmiumhexadekanoat; Naphthensäuresalze, wie Bleinaphthenat, Eisennaphthenat und Cadmiumnap'hthenat; Salze von alkylierten aromatischen Carbonsäuren, wie Cadm'iumdibutylbenzoat, Bleiisopropylbenzoat, Eisendiamylphthalat usw. Diese Salze sind einander nicht genau äquivalent, obwohl sie allgemein wirksam sind. So ist z. B. gefunden worden, daß ein Eisensalz wirksamer ist als ein Bleisalz.

Ein Salz, das sich als sehr wirksam erwiesen hat und das besonders hervorragende Eigenschaften be-

909 527/39«

sitzt, ist ein Cadmiumdithiocarbamat von der Strukturformel

R'

; ν — c — s

Cd

in der R eine Alkylgruppe mit wenigstens 3 Kohlen-Stoffatomen und im allgemeinen zwischen 3 und 20Kohlenstoffatomen ist und R' Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit wenigstens 3 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet.

Die Menge an MetaHsalz, die in dem Schmiermittel erforderlich ist, damit das Schmiermittel in Gegenwart von Atomstrahlung arbeitsfähig bleibt, schwankt zwischen etwa 0,5 und 5%, bezogen auf das Gewicht des Schmiermittels, ausgedrückt als Metallgehalt. Vorzugsweise soll der Salzgehalt, ausgedrückt als Metall, zwischen etwa 1 Gewichtsprozent und etwa 4 Gewichtsprozent liegen.

Mineralschmieröle mit einem Gehalt an öllöslichen Salzen von Blei, Eisen und Cadmium sind an sich bekannt. Die Erfindung ist demgegenüber auf die Verwendung eines Mineralschmieröls, das eine geringe Menge öllösJicher organischer Salze eines mehrwertigen Metalls, dessen Metallanteil aus Cadmium, Eisen oder Blei besteht, zum Schmieren von Maschinen, die einer Atomstrahlung ausgesetzt sind, gerichtet.

Die Vorteile der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, die eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Strahlungsdosierung und der prozentualen Zunahme der kinematischen Viskosität eines Grundschmieräls (A) und von Schmiermitteln (B, C, D), die gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen sollen, enthält.

In dem vorliegenden Zusammenhang wird die Strahlungsmenge, die von einem Schmiermittel absorbiert wird, in »Rad« oder »Megarad« (1 000 000 Rad) gemessen. 1 »Rad« ist diejenige Strahlungsmenge, die 100 Erg je g bombardierter Substanz absetzt. Die Einheiten werden dazu benutzt, um das Strahlungsquantum zu messen, das bei Bombardierung mit irgendwelchen Teilchen, d. h. Elektronen, Neutronen, y-Strahlen und /J-Strahlen, absorbiert wird..

Die Stabilität der Schmiermittel gegenüber Strahlung wurde dadurch bestimmt, daß man Proben einem Elektronenbombardement hoher Energie aussetzte und die Änderung der Viskosität mit zunehmender Dosierung aufzeichnete. Es wurden kinematische Viskositäten gemäß dem ASTM-Verfahren D 445-53 T gemessen. Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen die Strahlungswirkung auf ein normales Schmieröl und auf gemäß der Erfindung zu verwendende Schmiermittel.

Beispiel 1

Das bei den Versuchen dieses Beispiels benutzte Öl ist ein lösungsmitfeelraffiniertes paraffinisches neutrales Öl mit einer Saybolt-Viskosität von 150 Sekunden bei 38° C. Dies ist ein typisches leichtes Turbinenöl. Drei Teilmengen dieses Öls werden einem Elektronenstrahl hoher Energie von einem 2-Mev-(M i 11 ion en El ekt ronenvol t) - Van-de-G raaff -B eschl euni ger ausgesetzt, der so eingestellt ist, daß jeder Ölmenge eine Bestrahlung von 2,28 Megarad je Durchgang bei einer Bestrahlungszeit von 9 Sekunden je Durchgang gegeben wird. Jede Ölmenge wird der Strahlung während einer verschiedenen Anzahl von Durchgängen ausgesetzt, nämlich 30,60 und 100 Durchgängen. Auf diese Weise werden die Teilmengen einer GesamtstrahJung von 68,5, 137 bzw. 228 Megarad unterworfen. Die kinematischen Viskositäten bei 38° C und bei 99° C wurden für jede ölteilmenge bestimmt. Die Viskositäten werden mit denjenigen des ursprünglichen Öls verglichen, und die prozentuale Zunahme der Viskosität gegenüber den ursprünglichen Werten wird in jedem FaH berechnet. Diese Prozentsätze sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

Beispiel 2

Zu einer anderen Menge des im Beispiel 1 beschriebenen Schmieröle werden 1,6 Gewichtsprozent Cadmium in Form von Cadmiumdiamyldithiocarbamat zugegeben. Drei Teilmengen dieser Schmiermittelmischung werden verschiedenen Strahlungsdosierungen unterworfen, genauso, wie dies für die drei Proben im Beispiel 1 beschrieben ist. Die Viskositäten werden für die nicht bestrahlte Mischung und für jede der drei Teilmengen nach Bestrahlung bestimmt. Die Viskositäten jeder Teilmenge werden mit denjenigen der nicht bestrahlten Mischung verglichen, und die prozentuale Zunahme der Viskosität gegenüber der nicht bestrahlten Mischung wird in jedem Fall berechnet. Die Werte sind ebenfalls in der Tabelle angegeben.

Beispiel 3

Zu einer weiteren Menge des im Beispiel 1 beschriebenen Schmieröls werden 2 Gewichtsprozent Eisen in Form von Eisennaphthenat zugegeben. Drei Teilmengen dieser Schmiermittelmischung werden verschiedenen StraMungsdosierungen unterworfen, genauso, wie daes im Beispiel 1 beschrieben ist. Die

	keine	Bestrahlung	137 Megarad	275 Megarad
		68,5 Megarad
Beispiel 1	0		9,2	18
% Viskositätszunahme bei 38° C	0	5,9	6,9	12
°/o Viskositätszunahme bei 99° C		4,1
Beispiel 2	0		1,4	4,2
°/o Viskositätszunahme bei 38° C i	0	0	1,1	2,7
% Viskositätszunahme bei 99° C		0,18
Beispiel 3	0		5,0	7,1
% Viskositätszunahme bei 38° C	0	1,1	4,9	6,9
% Viskositätszunahme bei 99° C		2,8
Beispiel 4	0		6,6	9,6
°/o Viskohitätszunahme bei 38° C	0	3,8	5,0
% Viskositätszunahme bei 99° C	2,8

kinematischen Viskositäten jeder so bestrahlten Teilmenge werden mit denjenigen der nicht bestrahlten Mischung verglichen, und es wird die prozentuale Zunahme der Viskosität der nicht bestrahlten Mischung in jedem Fall berechnet. Die Werte sind ebenfalls in der Tabelle angegeben.

Beispiel 4

Zu noch einer anderen Menge des im Beispiel 1 beschriebenen Schmieröls werden 2 Gewichtsprozent Blei in Form von Bleinaphthenat zugegeben. Drei Teilmengen dieser Mischung werden verschiedenen Strahlungsdosierungen unterworfen, genauso, wie dies im Beispiel 1 beschrieben ist. Die kinematischen Viskositäten jeder bestrahlten Teilmenge werden mit denjenigen der nicht bestrahlten Mischung verglichen. Die prozentuale Zunahme der Viskosität gegenüber der nicht bestrahlten Mischung wird in jedem Fall berechnet. Die Werte sind gleichfalls in der Tabelle angegeben.

Aus den in der TabeMe angegebenen Werten ist ersichtlich, daß das Schmiermittel gemäß Beispiel 2 gegenüber Strahlung stark widerstandsfähig ist. Die Schmiermittel gemäß den Beispielen 3 und 4 sind zwar auch ewas widerstandsfähig gegenüber Strahlung, jedoch sind sie, wie ersichtlich, miteinander und auch mit dem Schmiermittel gemäß Beispiel 2 nicht äquivalent.

Den Kurven in der Zeichnung liegen die in der Tabelle angegebenen Werte zugrunde. Sie stellen graphisch das Verhältnis zwischen der prozentualen Zunahme der kinematischen Viskosität bei 38° C unter Bestrahlung und der Strahlungsdosierung für Grundmineralölschmiermittel (Kurvet) und für kennzeichnende Schmiermittel, die gemäß der Erfindung brauchbar sind, dar. Die Kurve B zeigt dieses Verhältnis für das das Cadmiumsalz enthaltende Schmiermittel. Die Kurve C zeigt das Verhältnis für das das Eisensalz enthaltende Schmiermittel und Kurve D für das das Bleisalz enthaltende Schmiermittel.

Es ist ersichtlich, daß das Grundöl (Kurve A) einen Anstieg der Viskosität mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit erfahrt, während das das Cadmiumsalz enthaltende Schmiermittel (Kurve B) sehr stabil ist. Wenn ein Eisensalz benutzt wird (Kurve C), ist die Stabilität etwas geringer. Im Fall des Bleisalzes ist die Mischung (Kurve D) noch etwas weniger stabil. In den beiden letzten Fällen ist jedoch die Stabilität gegenüber derjenigen des Grundöls allein beträchtlich verbessert.

Salze von anderen Metallen wurden ebenfalls geprüft, wobei die vorstehend beschriebene Arbeitsweise benutzt wurde. Es wurde festgestellt, daß viele von ihnen vollständig unwirksam waren. Teilweise waren die Salze von einigen Metallen sogar schädlich, indem sie das Schmiermittel noch weniger stabil machten als das Grundöl.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung eines Mineralschmieröle, das eine geringe Menge eines öllöslichen organischen Salzes eines mehrwertigen Metalls enthält, dessen Metallanteil aus Cadmium, Eisen oder Blei besteht, zum Schmieren von Maschinen, die einer Atomstrahlung ausgesetzt sind.

2. Verwendung eines Mineralschmieröls nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent eines öllöslichew organischen Cadmium-, Blei- oder Eisenisalzas, ausgedrückt als Metallgehalt und bezogen auf das Gewicht des Schmiermittels, enthält.

3. Verwendung eines Mineralschmieröls nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe etwa 1 bis 4 Gewichtsprozent Cadmiumdithiocarbamat, ausgedrückt als Metallgehalt und bezogen auf das Gewicht des Schmiermittels, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 197 836, 2 469003,
2 640 811, 2 634 237;

britische Patentschrift Nr. 660 355;
französische Patentschrift Nr. 1 076 375.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen