Огнестойкость рабочих жидкостей

При использовании гидроприводов в составе машин или механизмов, которые эксплуатируются в условиях низкой пожарной опасности, в качестве рабочих жидкостей, как правило, используются минеральные масла.

В ряде некоторых других условий эксплуатации, например, в подземных условиях угольных шахт, где важна взрывопожаробезопасность используемых материалов, в гидроприводах востребованы огнестойкие рабочие жидкости.

Огнестойкие рабочие жидкости гидроприводов не обязательно являются негорючими. Большинство из них горит, но при условиях, которые не могут быть реализованы при эксплуатации гидросистем.

Огнестойкие рабочие жидкости согласно стандарта СЕТОР (Европейский комитет по гидравлическим и пневматическим трансмиссиям) могут быть разделены на 4 категории – эмульсии „масло в воде”, эмульсии „вода в масле”, водно-гликолевые и водно-глицериновые рабочие жидкости и жидкости, которые не содержат воду.

Эмульсии „масло в воде” (категория HF-A) содержат максимум 20% горючих материалов. Обычно это жидкости на водной основе с включением 1÷5% эмульсола (минерального масла с добавками) – прямые эмульсии. Эмульсол после тщательного перемешивания с водой или создает мелкодисперсную эмульсию, или растворяется в воде.

При использовании эмульсии „масло в воде” рабочим телом гидропривода является вода, а смазка и защита от коррозии обеспечивает то небольшое количество минерального масла, которое содержится в эмульсолі. Эта эмульсия имеет те же недостатки, что и вода – высокая коррозийная активность, невозможность использования при отрицательных температурах и др.

Эмульсии „масло в воде” имеют вид молока, новые же эмульсии на синтетической основе прозрачны, что затрудняет визуальный контроль их концентраций и нуждается в обязательном использовании рефрактометров.

Эмульсии „вода в масле” (категория HF-В) содержит до 60% горючих материалов и 40÷45% воды. Эти эмульсии иногда называют обратными эмульсиями.

Эмульсии „вода в масле” хранят много позитивных качеств базового минерального масла и улучшаются антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками, хотя смазочные свойства у них хуже, чем у высококачественных гидравлических масел. Эти эмульсии можно использовать в большинстве типов гидравлических поводов вместо минеральных масел, но преимущественно при давлениях до 14 МПа и температурах до .

Эмульсии „вода в масле” обычно имеют консистенцию сливок, где масло образует однородную массу, а вода находится в виде мелких капель.

Водно-гликолевые и водно-глицериновые рабочие жидкости (категория HF-С) содержат 30÷60% воды и в отличие от эмульсий действительно является растворами гликолей, глицеринов и антикоррозионных, противоизносных и антипенных присадок, что обеспечивает этим жидкостям эксплуатационную стабильность.

Водно-гликолевые жидкости имеют достаточно высокую вязкость (140÷160 мм²/с) и совместимые с большинством материалов, которые используются в гидрооборудовании. Недостатки этих жидкостей – электропроводимость и горючесть при содержании воды менее 30%, что приводит при ее выпаривании к загоранию гликоля (или глицерина). Температура вспышки гликоля в открытом тигле составляет , температура самовозгорания - . Водно-гликолевые жидкости для работы в гидроприводах выпускаются многими зарубежными фирмами.

Водно-глицериновые рабочие жидкости ПГВ применяют в гидросистемах мобильной техники и судовых гидроприводах. По мере выпаривания жидкости в нее добавляют дистиллированную или химически мягкую воду.

Водно-глицериновая рабочая жидкость промгидрол (ТУ 6-06-1140-78), которая отличается от ПГВ большей вязкостью, применяется для гидросистем, которые эксплуатируются в условиях возможной пожарной опасности, например, в гидроприводах доменных печей.

К рабочим жидкостям, которые не содержат воду (категория HF-D), относят жидкости на основе сложных эфиров фосфорной кислоты, других органических эфиров или синтезированных углеводородов. Они являются эффективными огнестойкими жидкостями и могут применяться при более высоких, сравнительно с минеральными маслами, эксплуатационных температурах (верхний температурный предел определяется стойкостью к этим жидкостям плотнящих материалов гидромашин). Смазочные свойства данных жидкостей лучше, чем рабочих жидкостей, которые содержат воду.

Но многие синтетические рабочие жидкости, например, на основе сложных эфиров фосфорной кислоты, вообще несовместимые со многими материалами гидроузлов и, особенно, уплотнений. Синтетические рабочие жидкости или продукты их разложения токсичны и экологически опасные. Кроме того, стоимость их достаточно высокая, а сырьевой ресурс для их изготовления – ограниченный. То есть, владея рядом замечательных качеств, эти жидкости не отвечают комплексу других требований к рабочим жидкостям гидроприводов.

Во многих случаях одним из основных факторов при выборе рабочей жидкости для применения в гидроприводах является ее стоимость, которую удобно выражать в относительных единицах сравнительно со стоимостью минеральных масел (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Относительные стоимости и другие относительные характеристики рабочих жидкостей гидравлических приводов

В гидроприводах горных машинах угольной промышленности некоторых зарубежных стран приоритеты использования огнестойких рабочих жидкостей распределяются следующим образом: эмульсия „масло в воде” (как правило, вмещает не менее 5% эмульсола) – гидравлические крепи; эмульсия „вода в масле” – гидросистемы проходческих машин; водно-гликолевые растворы – гидросистемы машин ударного и бурового действия, в частности ручного, – отбойные молотки, бурильные установки и др.; безводные синтетические жидкости – гидромуфты конвейеров и стругов.