Muut hydraulikomponentit

Paineenrajoitusventtiilinä oli esiohjattu Vickers CT-Об- C-10 EKB,jota /47, 48/ suosittelevat käytettäviksi. Pai­

neen säätö oli helppo suorittaa, ja piti hyvin paikkansa.

Suodattimessa oli painemittari, sen läpäisykyvyn seuraami­

seksi. Valmistaja UCC ja tyyppi UC-MS-1518-101. Suodatti­

men hienous oli 10 mikronia ja tyyppi UC-MS-1518-4-10.

Suodattimet vaihdettiin uusiksi kullakin öljyllä, huuhte­

lussa käytettiin aina uusia suodattimia.

Koska järjestelmässä ei ollut toimilaitteita, muuttui pum­

pun kehittämä teho lämmöksi,joka nosti öljyn lämpötilaa.

Öljyn jäähdyttämiseksi oli paluuvirtauksen yhteydessä ve­

si jäähdytin Bowman EC-140-1425-4,jossa virtaavaa vettä

ohjattiin termostaattiventtiilillä Danfoss AVTA-15-3N-2162.

Termostaatin anturi sijaitsi öljysäiliössä.

Lämpötila vaihteli n. - 2 °C asetetusta arvosta eli pysyi hyvin lähteiden /47, 48/ määräämällä alueella + 3 °C.

Päin e enra joitu sven11ii1in ja suodattimen ' tiin vastaven11ii1i estämään virtausta sä kun pumppu oli irroitettu järjestelmästä.

väliin sijoitet~

iliöstä si1loin, Imuuutkessa oli

•H Со

Kuva 4.3. Keepumpun Vickers Vi0-1S3S-1C-20 rakenne ja kokoonpanokuva.

Ruuvi

vastaavaan tarkoitukseen sulkuventtiili. Imu- ja paineput­

kina käytettiin joustavia Aeroquip-paineletkuja käsitte­

lyn helpottamiseksi.

Säiliön kokonaistilavuus oli n„ 25 litraa. Öljyn virtauksen rauhoittamiseksi se varustettiin väliseinällä,joka erotti tulo- ja lähtöpuolet toisistaan. Sisältä säiliö maalattiin vaalealla ferrex-ruosteenestomaalilla,joka osoittautui kestäväksi. Vaalea väri auttoi sisällön tarkkailussa.

Imuputki sijoitettiin lähtemään säiliöstä vaakasuorassa niin,että se ei aiheuttanut imupyörrettä eikä imenyt säi­

liön pohjalta sinne mahdollisesti kertynyttä likaa. Paluu- putki johdettiin pystysuoraan kannen lävitse ja katkaistiin n. 50 mm:n päässä pohjasta 45°:n kulinaan virtauksen rauhoit­

tamiseksi. Säiliön tilavuus on iso,jotta öljynäytteiden otto ei vaikuttaisi merkittävästi öljymäärään.

Öljysäiliön osittain läpinäkyvään kanteen oli kiinnitetty Saabin polttoainemittarin anturi pintavahdiksi ja näytteen- ottoputkeksi. Öljynäyte saatiin näin säiliön sisältä lähel­

tä imuputken suuta, joten se edusti hyvin kierrossa olevaa öljyä. Pinnalta otettu näyte olisi voinut olla pilaantunut­

ta ja pohjalta otettu likaista.

Lämpömittaria varten oli- kanteen hitsattu alapäästään tu­

kittu putki,joka täytettiin öljyllä lämmönsiirron paranta­

miseksi. Öljyn lämpötila mitattiin siis säiliön sisältä kuten /48/ edellyttää.

Kannessa oli vielä liitännät suojakaasua varten ja pohjassa tyh j ennysaukko.

Imuputken korkeus pumpun akselista oli 475 mm, lähteen /47/

mukaan säiliön pohjan tulisi olla 457 mm pumpun akselin yläpuolella.

Pumppua pyöritti 7.5 kV/ : n sähkömoottori ASEA HBL 152 M58 P 265-4. Moottorin kierrosluku oli 1440 1/min. /47, 48/

suosittelevat moottorin kierrosluvuksi 1200 + 60 1/min.

Suuremmalla nopeudella pyörivä pumppu asettaa kuitenkin öljyn kovempaan leikkausrasitukseen.

Sähkökaavio on esitetty kuvassa 4.4 • Koepenkissä oli kol­

mella eri jännitteellä toimivia laitteita.

12 voltin jännitteellä toimiva pintavahti K1 ohjasi relettä R1fjoka oli kytkettyi sarjaan 220 voltilla toimivan painekyt- kimen K2 ja kelakytkimen КЗ kanssa. Sähkön kulun 220 voltin piirissä katkaisi joko öljynpinnan laskun aiheuttama kytki­

men K1 sulkeutuminen ja sitä seuraava releen R1 aukeaminen tai paineenlaskun aiheuttama painekytkimen K2 aukeaminen.

Mikäli jompikumpi edellisistä tapahtui, pysähtyi moottori, kun kelakytkin КЗ aukesi.

Moottorin käynnistäminen tapahtui kytkimellä K5,joka ohitti painekytkimen.

Kokeen keston seuraamiseksi ja mahdollisen vaurion ajankoh­

dan selvittämiseksi oli tuntimittari H kytketty 220 voltin ohjausvirtaan.

4»2.3 Sähkölaitteet

Kuva 4.4. Koelaitteiston sähkökaavio

4»2,6 Varolaitteet

Varolaitteita olivat jo mainitut pintavahti ja painekytkin.

Pintavahti säädettiin pysäyttämään moottori öljynpinnan säi­

liössä laskettua esim. letkuvaurion tai vuodon takia n. 20 mm.

Painekytkin säädettiin pysäyttämään moottori paineen las­

kiessa n. 10 % asetetusta arvosta.

Sähköjärjestelmä toimi niin,että moottorin pysähdyttyä esim. sähkökatkoksen takia se ei itsestään käynnistynyt sähkön palattua.

4.2.7 Kaasusuo,ja

Koska kasviöljyjä ei säiliön täyttämisen jälkeen haluttu päästää tekemisiin ilman, kanssa, käytettiin öljysäiliössä suojakaasua. Mineraaliöljyllä kokeiltaessa ei suojakaasua käytetty. Aluksi oli suojakaasuna typpi. Säiliön tiivis­

täminen ei kuitenkaan onnistunut kyllin hyvin ja typen ol~

lessa ilmaa kevyempää kului sitä turhan paljon.

Typen osoittauduttua huonoksi suojakaasuksi siirryttiin argoniin, joka on ilmaa raskaampaa. Säiliössä se asettui

suojääväksi kerrokseksi öljyn ja ilman väliin ja kaasun kulutus oli vähäisempää.

Kaasupullon paine alennettiin Doxabloc 8/6 paineena!ennus- venttiilillä, jossa oli erillinen neulaventtiili virtauksen

säätämiseksi.

Säiliön vastakkaisissa nurkissa oli kaasuliitännät,joista toiseen johdettiin suojakaasu ja toisesta, lähti putki paine- mittarina ja varoventtillinä toimivalle U-putkelle.

U-putki kompensoi öljyn lämpötilan muutoksen aiheuttamia tilavuudenmuutoksiä ja esti ilman pääsyn säiliöön. Kaasu- suojan takia ei säiliössä voinut olla huohotinputlcea. Kosteu­

den poistamiseksi huuhdeltiin säiliötä toisinaan suojakaa- sulla.

4.2,8 Mittalaitteet järjestelmän toiminnan tallukalleni seksi Järjestelmän toimintaa tarkkailtiin mittaamalla kokeen kes­

toaikaa, öljyn lämpötilaa, painetta ja tilavuusvirtaa sekä suodattimen aiheuttamaa vastapainetta.

Kokeen kestoaikaa seurattiin kohdan 4.2,5 mukaisesti tun- timittarilla, joka mittasi moottorin käyntiaikaa. Tuntimit- tarin lukematarkkuus oli 0.1 h ja käyntitarkkuus noudatti hyvin valtakunnan virallista aikaa. Laitteiston pysähtymis- ajankohta esim. vaurion sattuessa oli helppo "selvittää.

Öljyn lämpötila mi tenttiin kohdan 4.2.4 mukaisesti säiliössä tavallisella elohopealämpömittarilla.

Paineen ja tilavuusvirran mittalaitteet jouduttiin vaihta­

maan kesken kokeiden.

Kahdella ensimmäisellä öljyllä käytettiin Hydrotechnik KG:n valmistamaa mittalaitetta KE 1,jonka mittapää sijoi­

tettiin paineputkeen juuri ennen paineenra j oitusven 11ii1iä.

Mittalaitteella voidaan mitata paineita -1...250 bar, ti- lavuusvirtoja 0...76 l/min, lämpötiloja 0...120 °C ja kier­

roslukuja 0...6000 1/min. Kahta viimeksimainittua ei käy­

tetty, koska lämpö mitattiin eri paikasta /47, 48/ mukaan ja kierroslukumittari oli rikki,eikä sillä muutenkaan ollut käyttöä.

KE 1 ;ssä on neljä painemittaria,joista kokeissa käytetyn mitta-alue oli 0...250 bar. Tarkkuudeksi .valmistaja on

ilmoittanut - 2 bar.

Tilavuusvirran mittauksella ei pyritä absoluuttisen vir- tausarvon saarniseen,vaan sillä tarkkaillaan mahdollisia tilavuusvirran muutoksia. Lähteen /48/ mukaan koe keskey­

tetään, jos pumpun teho laskee 50 %. ICE 1 :n til avuu s v i r ta­

mi t tari on tyypiltään ns. turbiinipyörämittari, jossa vir­

tauksen pyörittämä ferromagneettinen siipipyörä indusoi mit- takelaan tilavuusvirtaan taajuudeltaan suoraan verrannollisen vaihtojännitteen. Mittaamalla taajuus ja vertaamalla sitä tunnetun virtauksen aiheuttamaan taajuuteen voidaan tila­

vuu s virta laskea. KE 1:n näyttölaitteessa on oraa

taajuusgeneraattori, jolla kehitetään kalibrointitaajuus niin,että saadaan mittari näyttämään suoraan virtauksen suuruutta. Virtausmittarin virheellä ei ole merkitystä, koska seurataan vain virtauksen mahdollisia muutoksia.

Kahdella viimeisellä.öljyllä käytettiin erillisiä paine­

ja tilavuusvirtamittareita.

Painemittarina käytettiin tarkkuuspainemittaria VIKA jonka mitta-alue oli 0...250 bar. Lukematarkkuus oli 2 bar.

Painemittari liitettiin paineenrajoitusventtiilissä ole­

vaan paineulosottoon.

Tilavuusvirtamittarina oli Meter-Plow M2/0625/B15 turbiini- pyörämittari,joka sijoitettiin öljyn.paluuvirtaukseen juuri ennen säiliötä. Virtausmittarin sijoituspaikalla ei ole merkitystä,kun mitataan samassa putkessa tapahtuvaa vir­

tausta. Turbiinipyörän kehittämän jännitteen taajuus mi­

tattiin Racal-835 pulssilaskurilia. Tilavuusvirta voitiin laskea, kun tiedettiin pyörän antavan 989.5 pulssia/litra.

Tilavuusvirtamittari oli erittäin herkkä virtauksen muutok­

sille. Öljyn lämpötilan muuttuessa ~ 2 °C näkyi viskositee­

tin muutoksesta johtuva virtauksen muuttuminen laskurilla vastaavana taajuuden muutoksena.

Suodattimen läpäisykyä ja mahdollista tukkeentumista tark­

kailtiin siihen kuuluvalla painemittarilla. Mittari ei yleensä liikahtanut paitsi kylmällä öljyllä kä7/nnistettä- essä, ennen kuin viskositeetti laski lämpötilan noustua.

4.3 Mittaukset 4.3.1 Koeolosuhteet

Koeohjelmaa valittaessa on käytetty hyväksi ASTM standardei­

na D 2882 ¡ja 2271 , mutta lähdetty myös siitä, että tutkit­

tavat öljyt voivat olla täysin käyttökelvottomia, joten kokeet on syytä aloittaa varovasti. Taulukossa IV.2 on esitetty ASTM D 2882, 2271 ja käytetty koeohjelma.

Suure ASTM D 2882 ASTM D 2271 Käytetyt arvot Paine bar 137.9 - 2.8 69 - 1.4 35...210

Lämpötila °C 66 - 3 66 - 3 66 - 3

Koeaika h 100 1000 n 100

Pumpun n 1 /min 1200 - 60 1200 - 60 1440

Pumppu Vickers V104

V105

vapaaval. Vickers VI0

Ö1jymäärä 1 11.4 vapaaval. 23

Taulukko IV.2. Koeolosuhteiden vertailu

Taulukossa IV.2 esiintyvät desimaaliluvut johtuvat siitä, että ne on muunnettu alkuperäisistä amerikkalaisista yksi­

köistä psi, °F ja gal.

Aikapaineeksi valittiin 35 bar ja kullakin paineella koe­

ajaksi 100 h ASTM D 2882:n mukaisesti. Paine valittiin va­

rovaisuussyistä ehkä turhankin piene.ksi, koska näin pieniä paineita ei enää käytetä eikä kulumisilmiöitä ilmennyt.

Painetta nostettiin 35 bar kerrallaan, tavoitteetta ensin 140 bar eli ajassa laskettuna 400 tuntia. 140 bar on jo

riittävä hydraulikäyttöä ajatellen, teollisuushydrauliikassa käytetään paineita 70 bar ja allekin. Nykyisin on suuntaus suurempiin paineisiin.

Koska 140 bar ei vaurioittanut pumppua, jatkettiin kokeita tavoitteena 210 bar eli 600 h, edelleen 35 barin portain.

Tämä osoittautui turhan optimistiseksi. On syytä muistaa, että pumpun sallittu jatkuva paine on 155 bar mineraaliöl­

jyillä ja muilla vastaavasti vähemmän. Osassa kokeita ol­

tiin siis pumpun sallitun alueen yläpuolella.

Koeohjelma aika-paine koordinaatistossa on esitetty kuvas­

sa 4.5.

Koepaine (bar)

Aika (h) Kuva 4.5. Koeohjelma

4»5»2 Tutkimuskohteet

Tutkimuskohteet voidaan jakaa öljyssä tapahtuneiden muutos­

ten ja öljyn pumppuun aiheuttamien muutosten seuraamiseen.

Öljyissä seurattiin viskositeetti-indeksiä, kokona!shappo- lulcua ja jähmepistettä.

VI:n määrityksen yhteydessä saadaan samalla viskositeetit lämpötiloissa 38 °C ja 99 °C (100 °F ja 210 °F). Viskosi­

teetin muuttuminen kertoo paljon öljyn leikkautumiskestä- vyydestä.

Kokonaishappoluku, TAN (Total Acid Number), ilmoittaa öljyssä olevien heikkojen ja vahvojen happojen määrän. Pelkillä mi­

neraaliöljyillä liian korkea kokonaishappoluku osoittaa, että öljy voi mahdollisesti syövyttää metalleja tai aiheut­

taa emulgoitumista. Lisäaineita sisältävien mineraaliöljyjen kokonaishappoluvun määritys on sellaisenaan turhaa, ellei tunneta käytettyjen lisäaineiden määrää ja laatua. Ilman näitä tietoja ei happoluvun lukuarvo kerro paljoakaan. Täs­

sä sitä voidaan käyttää hyväksi, koska seurataan muutosta eikä äbsoluuttista arvoa.

Kasvi- ja eläinöljyillä happoluku osoittaa hapettumisen seu­

rauksena syntyvien vapaiden rasvahappojen määrän muutosta.

Kuten kohdassa 3.6 on todettu, ei happoluvusta voida suoraan päätellä, milloin öljy on pilalla. * .

Jähmepisteet määriteltiin,koska uusi, vähäerukainen rypsi- ja rapsiöljy on osoittautunut tässä suhteessa erinomaisek­

si.

Öljytutkimukset teetettiin VTT:n poltto- ja voiteluaine- laboratoriossa.

Pumpussa seurattiin osien painohäviöitä ja pinnankarheuk- sien muuttumista. Aluksi oli tarkoitus seurata myös osien mittojen muuttumista, mutta tämä osoittautui hankalaksi koska riittävän tarkkoja mittalaitteita ei ollut käytet- tavissa muutosten ollessa erittäin pieniä.

Osien painot mitattiin koelaboratorion Mettler-vaa'alla, kuva 4.6. Asteikon lukematarkkuus on 0.0001 g. Vaaka kalib­

roitiin aina kolmen osan punnituksen jälkeen. Siivet punnit­

tiin kukin erikseen, vaikka ASTM D 2882 edellyttää vain nii­

den kokonaispainon niittaamista. Er illi smit tauksella pyrit­

tiin mahdollisten poikkeavien kulumisilmiöiden selvittämi­

seen. Tunnistamisen helpottamiseksi siivet numeroitiin säh- kökynällä.

Pinnanlcarheudet mitattiin konepajatekniikan laboratoriossa Hommel-Tester mittalaitteella. Siivistä ja kehästä mitattiin keskipoikkeama R , joka on standardoitu Suomessa suositelta­

vaksi suureeksi pinnankarheuksiá ilmoitettaessa /5/. Ra il­

moittaa, kuinka paljon profiilikäyrä keskimäärin poikkeaa keskiviivasta. Hommel-Tester on esitetty kuvassa 4.7.

Pinnankarheuksien mittausten tarkoituksena oli seurata niitä muutoksia, jotka syntyvät voitelukalvon mahdolli­

sesti pettäessä.

Pinnankarheuden mittalaite kalibroitiin aina ennen mittauksia kahdella mittapalalla, joiden arvot tunnetaan.

.

4.3.3 Mittausten suorittaminen

Järjestelmää käytettiin ASTM D 2882:n mukaisesti.

Ennen varsinaista koeöljyä järjestelmää huuhdeltiin saman­

laisella öljyllä 2...5 tuntia käyttäen vanhoja pumpun osia.

Huuhdeltaessa annettiin lämpötilan nousta varsinaiseen koe-lämnötilaan, ja muutenkin käytettiin samoja koeolosuhtei­

ta kuin varsinaisissa kokeissa.

Huuhtelun jälkeen järjestelmä tyhjennettiin öljystä, pumpun osat vaihdettiin uusiin, mitattuihin, samoin suodatinpanos vaihdettiin uuteen.

Pumpun osat; siivet, roottori ja kehä, pestiin huolellisesti ennen mittauksia. Mineraaliöljyn kanssa tekemisissä olleet osat pestiin Aas-alkoholilla ja muut petroli-eetterillä. Pe­

sun jälkeen osat kuivattiin paineilmalla puhaltamalla.

Kun osat oli mitattu, koottiin pumppu asettaen aina rootto- ri pyörimään samaan suuntaan ja siivet samaan järjestykseen ja asentoon. Pamppu kiinnitettiin kiinnityslaippaan,

kytket-Л Kuva 4.6. Mettler-vaaka pumpun osien punnitsemiseksi

tiin letkut ja täytettiin säiliö kocöljyllä. Käynnistys suoritettiin pyöräyttämällä moottoria aluksi varovasti.

Kun oltiin todettu, että pumpussa oli öljyä, annettiin moottorin pyöriä, mutta pidettiin paine alhaisena.

Lämpötilan noustessa nostettiin painetta. Pienemmillä koe- paineilla siirryttiin suoraan koearvoon, suuremmilla por­

taittain odottaen, että lämpötila nousee. Kokeen kestoaika 100 h laskettiin siitä, kun lämpötila oli noussut arvoon

66 ± 3 °C. .

Öljjoiäytteitä otettiin 25 tunnin välein. Siltä varalta, että koe jostain syystä olisi keskeytynyt, olisi käytössä ollut aina tuore öljynäyte. Näytteistä analysoitiin kui­

tenkin vain 100 tunnin välein otetut. Jos suuria muutoksia olisi tapahtunut, olisi varanäytteistä voitu haarukoida muu­

toksen tapahtumisajankohta n. vuorokauden tarkkuudella.

01jynäytteen tilalle säiliöön pantiin vastaava määrä uutta öljyä.

Koeajan lopussa moottori pysäytettiin, pumppu purettiin ja osat mitattiin kuten edellä on esitetty. Mittausten

jälkeen, jos pumppu oli ehjä, jatkettiin koeohjelman (4.3.1) mukaisesti.

Kun siirryttiin koeöljystä toiseen, purettiin koko järjes­

telmä, osat pestiin erikseen, tutkittiin niiden kunto ja koottiin järjestelmä nopeasti likaantumisen estämiseksi.

Huuhtelu suoritettiin kuten edellä on esitetty.

5. KOETULOKSET

5.1 Toteutunut koeohjelma

Tutkittuja öljyjä oli 4, koejärjestys oli seuraavan taulu­

kon mukainen:

1) Esso Univis HP 32 2) Rypsiöljy

3) Soijaöljy

4) Raaka rapsiöljy

Lyhyyden vuoksi käytetään nimityksiä Esso, rypsi, soija ja rapsi.

Koeohjelma kunkin öljyn kohdalta toteutui taulukon 7.1 mu­

kaisesti :

öljy 35 70

Paine 105

("bar)

140 175 210

Kokon.

aika

(h) Huora.

Esso 100 100 100 100 400.0

Rypsi 100 100 100 100 10 Roottori särkyi 100 12.4 522.4 Roottori särkyi Soija 100 100 100 100 100 3.5 503.5 Roottori särkyi Rapsi 100 100 100 100 100 500.0 Painem. särkyi

Aika (h)

Taulukko V.1. Koeohjelman toteutuminen

Kokeet aloitettiin Esson mineraaliöljyllä. Samalla järjes­

telmä sisäänajettiin. Alkuperäisen koeohjelman mukaisesti koe keskeytettiin, kun oli saavutettu paine 140 "bar eli ajassa laskettuna 400 tuhtia.

Rypsillä ja. soijalla jatkettiin koetta, kunnes pumppu vaurioitui.

Rypsillä roottori särkyi ensimmäisen kerran pyörittyään 10 tuntia 175 barin paineella. Roottori vaihdettiin uuteen ja koetta jatkettiin. Seuraavan kerran roottori särkyi pyö- rittyään 12.4 tuntia 210 barin paineella. Vaurio oli aivan samanlainen kuin edelliselläkin kerralla.

Soijaöljyllä roottori hajosi 210 barin paineessa 3.5 tunnin kuluttua kokeen alusta. Koetta ei jatkettu,koska alkuperäi­

nen tavoite 140 bar oli kauan sitten jo saavutettu.

Rapsilla kokeiltaessa kallis painemittari vaurioitui aivan kokeen lopussa, kun paine oli 175 bar. Koetta ei jatkettu samasta syystä kuin edellis täkääin.

Kaikki pumppuvauriot olivat täsmälleen samanlaisia. Metal­

liopin laboratoriossa prof. Pietikäisen kanssa suoritetuis­

sa tarkasteluissa hajoamisen syyksi todettiin väsyminen.

Kuvista 5.1 ja 5.2 on havaittavissa, kuinka murtopinnan alkureuna väsymismurtumalle luonteenomaisesti on sileämpi kuin loppuosa, joka on voimamurtumatyyppinen.

Kuva 5.2. Roottorista irronneen palan murtopinta

Ilmeisesti voitelukalvo on pettänyt ja on syntynyt metalli- metalli kosketusta siipien ja kehän välille. Kun lisäksi paine on ollut yli pumpun suurimman sallitun, on murtuma lähtenyt aluksi liikkeelle väsymi s tyyppi sena, ja sitten, kuten kuvistakin näkyy, voimamurtumana

laboratoriossa väännettiin väkisin irti ehjiä roottorin kannaksia, jotta voitaisiin verrata murtopintoja. Väkisin murretun roottorin murtopinta erosi huomattavasti käytös­

sä hajonneen roottorin murtopinnasta.

Roottorien pinnankovuudet mitattiin, jotta saataisiin sel­

ville johtuiko särkyminen esim. valmistusvirheestä. Pinnan­

ko vuudet ovat taulukossa V.2.

Öljy Kovuus ) Huom.

Esso 62.5

Rypsi 1 55 Särkyi

Rypsi 2 61 Särkyi

Soija 60 Särkyi

Raps i 62.5

Taulukko V.2. Roottorien pinnanlcovuudet

Erot ovat pieniä, eikä valmistusvirhe siis ole syy vaurioi­

hin. Roottorissa on juuri murtokohdan lähellä kulmia, jotka aiheuttavat jännityshuippuja. Nämä näkyvät kuvassa 5.1.

Roottorien särkyminen olisi todennäköisesti voitu välttää, jos olisi pysytty pumpun sallitulla kuormitusalueella. Toi­

saalta, varsinainen ASTM D 2882 ajetaan pumpulla, jonka sal­

littu jatkuva paine on 70 bar ja koepaineena on 140 har.

5.2 Viskositeetit ja viskositeetti-indeksit

Viskositeetit ja viskositeetti-indeksit määritettiin VTT:

. 11a. Määritys suoritettiin uusista öljyistä ja sadan tun­

nin välein otetuista öljynäytteistä. Lisäksi suoritettiin määritykset koelaitteistossa pumpun särkymishetkellä ollees­

ta öljystä.

Viskositeetit tulivat tavallaan ylimääräisinä, sillä visko­

siteetti-indeksiä määritettäessä täytyy tuntea tutkittavan nesteen viskositeetit kahdessa eri lämpötilassa. Lämpötilat olivat yleisesti käytetyt 59 °C (100 °F) ja 99 °C (210 °F).

Viskositeetit ja viskositeetti-indeksit ovat liitteessä 5.

Öljyjen viskositeetti-lämpötilakuvaajät on piirretty kuvaan 5.5. Koska viskositeettien muutokset koeajan Funktiona ovat pieniä, ei käytettyjen öljyjen viskositeetti-lämpötilaku- vaajia ole piirretty.

Kasviöljyjen paremman viskositeetti-indeksin voi nähdä jo tästä kuvasta. Niiden viskositeetti muuttuu selvästi vähemmän lämpötilan funktiona kuin mineraaliöljyn.

öljyjen viskositeetit kummassakin määrityslämpötilassa koe­

ajan funktiona on esitetty kuvassa 5.4. Ylemmät käyrät esit­

tävät viskositeetteja lämpötilassa 59 °C, alemmat 99 °C.

Käyttämättömän mineraaliöljyn viskositeetit on saatu Esson laboratoriosta. Kyseinen erä tunnistettiin säiliössä olevien merkkien avulla. Korkeamman lämpötilan viskositeetti osuu

Viskositeetti(cSt

1 0 0 0 0

.i

--- --

10000.i---Kuva 5.3. Koeöljyjen 1ämpötila-viskositееttikuvaajät.

Kasviöljyjen viskositeetit on mitattu uusil­

ta öljyiltä,. Esson mineraaliöljyn viskosi­

teetit ovat valmistajan ilmoittamia.

Lämpötila(°c)

Viskositeetti(cSt)

\

\

oo

IA

OO

oo tA

OO

CM

oo

o Mrt

*-{rt a>

Mo

Om o

-Ф o

IA o

CU o

Kuva 5.4. Koeöljyjen viskositeettien muuttuminen,koeajan funk­

tiona. Ylempien viskositeettien määrityslärapötila 39 °C, alempien 99 °C. Uuden mineraaliöljyn viskosi­

teetit on saatu valmistajalta. Alempaa lämpötilaa vae- tavassa viskositeetissa ilmeinen virhe. Katkoviivalla on piirretty oikeampi arvo.

hyvin yhteen VTT:n mittausten kanssa, mutta matalan pään viskositeetissa on selvä ero. Esson laboratorion mukaan uuden öljyn viskositeetti on 32.8 cSt. Mikäli viskositeetti koko ajan kuitenkin on laskenut tasaisesti, voidaan sen ku­

van 5.4 perusteella arvioida alussa olleen n. 35.9 cSt.

Kasviöljyt ovat säilyttäneet viskositeettinsa selvästi pa­

remmin kuin mineraaliöljy. Tulos on odottamaton, kun tie­

detään että mineraaliöljyssä on viskositeetin säilyvyyttä parantavia lisäaineita. Kokeiden aikana ei hapettuminen ehtinyt niin pitkälle, että se olisi vaikuttanut viskosi- teetteihin. Pitemmässä kokeessa olisivat vaikutukset tul­

leet esiin ja tilanne olisi voinut kääntyä mineraaliöljyl­

le edullisemmaksi.

Kuvaan 5.5 on piirretty viskositeetti-indeksien muuttumi­

nen kokeiden aikana. Käyttämättömälle mineraaliöljylle on ilmoitettu kaksi arvoa. Ylempi vastaa Esson laboratoriosta saatujen arvojen perusteella laskettua, alempi on laskettu kuvan 5.4 mukaan arvioidun viskositeettiarvon perusteella.

Kasviöljyjen viskositeetti-indeksit ovat pysyneet lähes vakioina, mineraaliöljyllä on viskositeetti-indeksi las­

kenut koko ajan. Edes kokeen loppuvaiheessa ei mineraali- öljyn viskositeetti-indeksin muuttuminen ole vähentynyt.

Tässäkin tosin olis^i pitempi koeaika voinut muuttaa tilan­

netta.

Kasviöljyjen viskositeetti-indeksitkin ovat omaa luokkaansa.

Iiissaineistainattornien kasviöljyjen indeksit ovat yli 40 yk­

sikköä suurempia kuin hyvän, lisäaineistetun mineraaliöljyn.

Viskositeetti-indeksi

Esso Rypsi --Rapsi

500 6 Koeaika (h) Kuva -5.5. Viskositeetti-indeksien muuttuminen koeajan

funktiona. Käyttämättömälle mineraaliöljylle on ilmoitettu kaksi arvoa. Ylempi on laskettu valmistajan ilmoittamista viskositeeteista, alempi taas arvioitu kuvan 5.4 perusteella.

5.3 Kokonalshanpoluvut

Kokonaishappolukujen määritykset suoritettiin VTT:11a.

Määritykset suoritettiin uusista öljyistä, sadan tunnin välein otetuista öljynäytteistä ja pumpussa sen hajotessa

olleesta öljystä. Määritysmenetelmä oli ASTM D 664. Tulok­

set ovat liitteessä 5. Kuvaan 5.6 on piirretty kokonais- happolukujen muuttuminen öljyillä koeajan funktiona.

Kokona!shappoluku (mg KOH/g)

Rypsi — Soija •-Rapsi

Koeaika (h)

Kuva 5.6. Kokona!shappolukujen muuttuminen koeajan funktiona.

Happoluvut ja niiden muutokset olivat odotusten mukaisia.

Pienin happoluku ja sen muutos oli mineraaliöljyllä. Suu­

rin taas raa'alla rapsiöljyllä.

Kokeen aikana ei mineraaliöljyn kokonaishappoluvussa tapah­

tunut juuri muutoksia. Tämä johtuu mineraaliöljyn luontai­

sesti pienemmästä hapettumistaipumuksesta ja öljyssä ole­

vista hapettumisenestolisäaineista.

VTT:n mittaustulosten mukaan rypsi- ja soijaöljyjen koko- nai shappoluku laski hieman ensimmäisen 100 tunnin aikana.

Tähän on todennäköisesti syynä näytteenotossa tapahtunut vir­

he. Käyttämättömien öljyjen näytepulloihin on päässyt säilytys astian pinnalta hapettunutta öljyä, jonka kokona!sha.ppoluku tietenkin on"suurempi kuin syvemmällä astiassa olleen öljyn.

Rypsi- ja soijaöljyjen kokonaishappoluku oli mineraaliöljyyn verrattuna kokeiden alussa n. 2 kertainen, kokeiden lopus­

sa oli happolukujen suhde noin 2.5. 100 ensimmäisen tunnin jälkeen rypsi- ja soijaöljyjen kokonaishappoluku kasvoi suoraviivaisesti, ei kuitenkaan merkittävässä määrin.

Käyttämättömän raa'an rapsiöljyn kokonaishappoluku oli n.

50 kertainen mineraaliöljyyn verrattuna ja noin 25 kertai­

nen raffinoitujen rypsi- ja soijaöljyjen kokonaishappolukuun verrattuna. Vertailu mineraaliöljyn kanssa ei kuitenkaan ole näin yksinkertaista, koska mineraaliöljyssä on lisäaineita,

jotka muuttavat sen happolukua suuresti, vrt 4.3.2.

Raaka.rapsiöljy pilaantui selvästi nopeammin kuin muut koe- öljyt. 500 tunnin kuluessa rapsiöljyn happoluku kasvoi n.

0.14 mgKOH/g, kun soija- ja rypsiöljyjen happoluku kasvoi vain n. 0.03 mgKOH/g. Ero on seurausta puhdistamat!omassa,

ja valkaisemattomassa öljyssä jo alunperin olevista vapais­

ta rasvahapoista.

Missään vaiheessa ei millään öljyllä kokonaishappoluku kas vanut niin suureksi, että se olisi vaikuttanut öljyn käyt­

tökelpoisuuteen. '

5.4 Jähmepisteet

Jähmepiste .iden määritys suoritettiin VTT :11a. Määritysmene­

telmä oli A5TM D 97. Jähmepisteet määritettiin kasviöljyistä, uus ist a käyttämättömistä öljyistä ja. kunkin koesarjan viimei­

sestä näytteestä. Mineraaliöljystä ei jähmepisteitä määri­

tetty, koska tarkoitus oli tutkia, kuinka käytr-ö vaikuttaa etenkin uusien, vähäerukaisten Öljyjen jähmepisteeseen.

Tulokset ovat liitteessä 5. Kuvaan 5.6 on piirretty jähniepis- teiden muuttuminen koeajan funktiona.

Jähmepiste (°C)

-50 n

» Esso Uni vis HP 32

-)

"* ' — *--- «- — —O

Rypsi ---Soija--- — Rapsi —

-O -40

-30

-20

-10

0

0 100 200 300 400 ^{500 600}

Koeaika (h) Kuva 5.6. Kasviöljyjen jähmepisteiden muuttuminen

koeaikana

Kuvaan.on merkitty mineraaliöljyn ilmoitettu Jähmepiste, joka on lähes kaksinkertainen rypsi- ja rapsiöljyjen jähmepistei­

siin verrattuna. Käyttämättömän raa'an rapsiöljyn Jähmepiste on saatu Ö1jynpuristamo Oy:Itä.

•Matalin Jähmepiste on ollut soijaöljyllä. Se on aivan kirjal­

lisuuden antamien arvojen -12....-7 °C suuruinen. Rapsi- ja rypsiöljyjen jähmepisteet ovat huomattavasti kirjallisuuden antamia arvoja -S»..0 °C matalampia. Tämä on seurausta nii­

den aikaisempaa matalammasta erukahappopitoisuudesta.

Jähmepisteet ei juuri ole muuttuneet koeaikana.

5.5 Painohäviöt

Tutkimuksessa mitattiin siipien ja roottorin painot 100 tun­

nin välein. Kehän pesu täysin puhtaaksi ei onnistunut, joten

nin välein. Kehän pesu täysin puhtaaksi ei onnistunut, joten

In document Tutkimus eräiden kasviöljyjen käyttömahdollisuuksista hydrauliikan toiminta-aineena (sivua 81-0)