具有降低的表面张力的齿轮油和发动机油制造技术

本发明专利技术提供一种齿轮油或者发动机油或者其它类型的润滑剂，其具有小于28mN/m的表面张力以及在25℃下小于400mPa·s(在25℃下约500cSt)的粘度，有效地降低在浸入润滑系统或者其中存在搅动损失的任何润滑系统中的搅动损失。配制物包含第I‑IV组基础油与可有效降低所述油的表面张力的用量的硅油的组合，由此降低搅动损失。当基础油主要为第III组时，齿轮油的摩擦系数也会降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求于2013年11月22日提交的流水号(Serial No.)为61/907,661、名称为“WINDAGE AND CHURNING EFFECTS IN DIPPED LUBRICATION”的临时专利申请的优先权，并将该申请的全部内容通过援引加入的方式明确纳入本文，犹如在本文中完整阐述一般。
技术介绍
在浸入润滑系统(又称为飞溅润滑系统)中，部件例如齿轮和曲轴通过油池(oil sump)旋转。旋转部件，随后将润滑剂飞溅至相邻的部分上，由此将其润滑。驱动轴和变速器典型地具有数个齿轮组，所述齿轮组从油池或油槽中被飞溅润滑。随着齿轮在油中转动，齿轮和轴承会涂覆有循环润滑油。在高速下，齿轮基本上会泵出所述油，产生与流体中的能量损失或剪切损失相应的力。某些发动机通过在曲轴旋转时由其甩出的油而被飞溅润滑。尽管不希望过度减少系统中润滑剂的量，但是部件进入油中的浸入深度与动力损失有关。部件浸入至油中的深度越深，动力损失得越大。据此，期望在减少动力损失的同时不降低系统内润滑剂的总体积。现代发动机使用泵来分配用于使部件运动的油，并且存在与在管道和泵内部的流体摩擦相关的动力损失。需要这样的用于减少动力损失——例如在浸入润滑系统以及具有泵的其它润滑系统内的动力损失——的润滑系统和方法，所述润滑系统和方法解决了目前的挑战并具有例如以上所述的特征。
技术实现思路
本专利技术部分地基于以下认识：润滑系统——例如包括齿轮等的浸入润滑系统——中的动力损失可以通过使用具有低表面张力和低粘度的润滑剂润滑所述系统而被降低。根据本专利技术，润滑剂的表面张力为约28mN/m或更小，并且其粘度在25℃下小于400mPa·s。通常地，润滑剂的表面张力小于27mN/m，例如25mN/m。然而，当配制润滑剂时，降低表面张力的添加剂往往会增强发泡，这会增加动力损失。本专利技术涵盖符合低表面张力、低粘度和受控发泡的标准的润滑剂配制物(formulation)。另外，本专利技术基于以下认识：对浸入润滑系统中适当润滑剂的选择可以改善效率、降低能量损失并提供改善的燃料效率。更特别地，本专利技术涵盖包含第I、II、III、IV或V组基础油与硅油的组合的润滑剂。本专利技术的润滑剂在浸入润滑系统中的使用降低了通常被称为“搅动损失(churning)”的动力损失，并且在某些应用中提供了降低的摩擦系数。本专利技术涵盖在浸入润滑系统中以及在现代发动机中更为有效的配制物中的新润滑剂，其中由油泵送所造成的动力损失会被降低。本专利技术的目的和优点将在下文的具体实施方式部分和附图的教导下而被进一步理解，其中：附图说明图1为示出本专利技术配制物与标准配制物的效率比较的图表；图2为示出本专利技术配制物与标准润滑剂的温度比较的图表。具体实施方式浸入润滑系统为这样的系统，在所述系统中润滑剂被分配于封闭机械系统(例如齿轮箱、发动机或者轮轴)中，在所述封闭机械系统中旋转部件被部分浸没于油槽中。机器的运行以及浸入部件的随后旋转使得将油分配至其所需目的位置，所述目的位置典型地为系统内的轴承或其它运转部件。浸入润滑可以与其中通过专用润滑系统直接泵送润滑流体的喷淋润滑或喷射润滑形成对比。因此，浸入润滑的制造成本较低。然而，这是通过牺牲控制来实现的。例如，考虑到润滑系统的轴承(bearing)要求，浸入系统中难于改变流速。此外，浸入润滑系统与精细过滤不兼容，并且可能会遭受显著的动力损失，特别是在较高的旋转速度下。在典型的齿轮箱中，动力损失的发生是因为在摩擦的齿轮齿之间的摩擦以及轴承的表面与密封部件的表面之间的摩擦。此外，由于循环液体的加速以及其内部的粘性消散，也会存在损失。本专利技术所要解决的正是这种动力损失(通常被称为“搅动损失”)问题。早期发动机使用飞溅润滑来将油供给至使用连杆的工作部件。连杆的大头通常由油勺制得；所述大头每次进入(dig)润滑剂池时，活塞都会经过下止点位置。这样的润滑系统并不是有效的，并且固有地限制发动机寿命。某些发动机采用组合式飞溅润滑和强制润滑系统(又称为组合系统)。发动机驱动的齿轮泵被用于将油仅输送至主轴承；杆轴承和其它工作部件只在飞溅系统中润滑。当今，存在少量使用组合式润滑系统的赛车发动机。本专利技术解决了这样的发动机中的搅动损失问题。发动机动力需求的提高和尺寸的减小需要更加可靠且稳定的(consistent)润滑系统。强制润滑系统用于满足发动机部件所期望运行的负载和速度。发动机轴承通过循环经过其的油而被润滑和冷却。处于压力下的油使用泵(例如，内齿轮油泵型)而被供给至阀摇杆臂和阀杆、曲轴主轴承、连杆大头轴承和凸轮轴轴承。所述泵将油由油盘经过吸油管(pickup tube)吸取出来，并使用减压阀将油压维持在规定范围内。本专利技术解决了润滑系统基于油特性的泵送能力问题。总的来说，本专利技术中使用的润滑剂具有低表面张力和低粘度。对于在本专利技术中使用来说，润滑剂的表面张力必须小于28mN/m、27mN/m，例如25mN/m或更低。另外，润滑剂的粘度应当优选在25℃下小于400mPa·s(小于约500cSt@25℃)。根据本专利技术，已配制了还在各种不同的润滑系统中提供减小的动力损失的特定润滑剂。根据本专利技术的润滑剂包含基础油与最小量的硅油的组合。其它的润滑剂添加剂根据需要来进行添加以满足具体的润滑剂规格，包括如在本文中所指出的用以减少发泡的组分。基础油与硅油相容；并且润滑剂主要(至少40％)为第I组、第II组、第III组、第IV组或第V组基础油(不包括硅油)(如美国石油学会(API)所指定的)，其粘度为在100℃下2-100cSt，并且其粘度指数优选为至少130，优选高于160或者更高，例如250。第I组和第II组基础油在某些地理区域通常用作齿轮油，而第III组和第IV组基础油则在其它区域中使用。第III组基础油料通过氢化制得，在所述氢化过程中对矿物油在特定条件下进行氢化或者加氢裂化以去除不想要的化学组分和杂质，从而得到具有合成油组分和特性的矿物油基油。典型地，被定义为第III组的氢化油为这样的石油基油料，其硫含量小于0.03，其经深度加氢处理并经异构加氢脱蜡，其具有大于或等于90的饱和物，并且其粘度指数大于或等于120。第IV组基础油料为聚α烯烃。聚α烯烃(PAO)同样为烃基原油，其在润滑油贸易中广为人知。PAO通过具有2至32个碳的α烯烃的聚合或共聚合得到。更典型地，其为C8、C10、C12、C14烯烃或其混合物。第V组基础油料被分类为除了第I、II、III和IV组之外的所有基础油料。例子包括磷酸酯、聚亚烷基二醇(PAG)、多元醇酯、生物润滑剂(biolubes)等。这些基础油料主要是与其它基础油料混合以增强油的性能。酯为在不同的润滑剂配制物(包括发动机油和齿轮油在内)中使用的常见的第V组基础油。与PAO合成基础油相比，酯油改善较高温度下的性能，并且通过提供优越的脱垢性而延长换油期限。出于本专利技术的目的，隶属于第V组油的硅油并未被用作本专利技术中的基础油。对于在本专利技术中的使用来说，基础油构成40至95wt％的本专利技术的齿轮油，并且所述齿轮油包含5至60wt％的添加剂包(additive package)。除了在本专利技术中使用的基础油之外，本专利技术的齿轮油还包含0.01至约5wt％的硅油。硅油的作用在于降低表面张力本文档来自技高网...

【技术保护点】
齿轮油，包含：基础油，选自第I‑IV组基础油；硅油，其含量可将所述基础油的表面张力有效降低至小于28mN/m，所述油的粘度在25℃下小于500cSt。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.22 US 61/907,6611.齿轮油，包含：基础油，选自第I-IV组基础油；硅油，其含量可将所述基础油的表面张力有效降低至小于28mN/m，所述油的粘度在25℃下小于500cSt。2.权利要求1所要求保护的齿轮油，包含约5至60％的其它润滑剂添加剂。3.权利要求1所要求保护的齿轮油，基于所述齿轮油的总重量计，包含0.01至约5wt％的硅油。4.权利要求3所要求保护的齿轮油，包含约0.01至0.5％的硅油。5.权利要求3所要求保护的齿轮油，包含约0.2％的硅油。6.权利要求1所要求保护的齿轮油，其中所述基础油为第III组基础油。7.权利要求1所要求保护的齿轮油，其中所述基础油至少40％为PAO。8.权利要求7所要求保护的齿轮油，包含至少40至约95％PAO。9.权利要求1所要求保护的齿轮油，其中所述基础油的粘度指数为130至约200。10.权利要求1所要求保护的齿轮油，其中所述硅油的粘度为10至约6...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·S·克莱卡尔，A·V·奥利弗，A·E·斯沃斯基，F·E·洛克伍德，G·吴，X·程，
申请(专利权)人：亚什兰许可和知识产权有限公司，帝国创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US