Mazacie prostriedky, mazivá sú v prevádzkových podmienkach vystavené vplyvom, ktoré menia ich fyzikálne a chemické parametre. Strácajú funkčné vlastnosti, pre ktoré boli formulované, dochádza k ich starnutiu. Do oleja v stroji, v trecom uzle, vnikajú nečistoty, cudzie látky z okolitého prostredia (prach, voda, vzduch, rezné kvapaliny…), ako aj predmety a látky z vlastnej mazacej sústavy (kovový oter, produkty starnutia oleja, kaly, laky), ktoré znehodnocujú olej.

V nenáročných podmienkach pri prevádzkových teplotách oleja 50 až 60 °C, proces vnútorných zmien prebieha veľmi pomaly. Naopak, pri vyšších teplotách a v prítomnosti cu­dzích látok a kovov, napríklad železa a medi, prebieha pro­ces starnutia veľmi rýchlo.

Znečisťovaniu mazacích olejov v prevádzke nemožno celkom zabrá­niť. Rýchlosť a rozsah znečistenia a degradácie oleja sa dá ovplyvniť najmä v obehových mazacích sústavách, a to vhodnou úpravou ich konštrukcie, úpravou olejových nádrží, zaradením účinných filtrov do systému (obtoková filtrácia) a pravidelným ošetrovaním olejov v pre­vádzke. Najväčší vplyv na znehodnotenie mazacích prostriedkov má voda, veľmi často prítomná v mazacom oleji. Preto budeme venovať pozornosť najmä postupom na jej odstránenie, teda ošetrovaniu ma­zacích olejov.

Voda

Najlepší spôsob, ako zabrániť znečisteniu vodou, je používať vhodné tesnenia, vysušovače vlhkosti, alebo iné vodu vylučujúce prostried­ky. Prítomnosť vody v oleji zhoršuje jeho vlastnosti a vedie k vzniku vodných emulzií, kalov a lakov, podporuje penenie, spôsobuje tvor­bu kryštálikov, zamŕzanie v mazacích systémoch chladiacich kom­presorov, znižuje dielektrickú pevnosť izolačných olejov a je príčinou korózie kovových súčiastok a ich zvýšeného opotrebovania, čo zni­žuje ich životnosť.

Voda môže byť prítomná v oleji vo viazanej a voľnej forme, a to emul­govaná alebo v kvapkách. Množstvo vody, ktoré ropný olej môže roz­pustiť, určuje pôvod základového oleja, druh a množstvo prísad, prí­tomnosť nečistôt, produktov starnutia a najmä teplota.

Malé množstvo vody sa v oleji môže rozpustiť bez zakalenia. Zakalenie, mliečny vzhľad oleja naznačuje, že roztok je nasýtený (bod nasýtenia vody v oleji), resp. bola prekročená hranica nasýtenia pri danej teplote oleja, čo naznačuje prítomnosť viazanej a voľnej vody v oleji. To znamená, že môže vznikať emulzia typu voda v oleji (V/O). So stúpajúcou teplotou rastie rozpustnosť viazanej vody v oleji. Voda v oleji má byť držaná pod bodom (krivkou) nasýtenia vody v oleji. Voľná voda vzniká pri nízkych teplotách v mazacom systéme, pred­stavuje výraznú fázu, usadzuje sa na dne olejovej nádrže. Má vyš­šiu mernú hmotnosť (hustotu) ako ropné a niektoré syntetické oleje.

Viazaná voda robí najväčšie starosti. Podľa skúseností z praxe i úda­jov z literatúry sa znížením obsahu vody viazanej v oleji pri pracov­nej teplote cca 60 °C životnosť valivých ložísk predĺži 3 až 5-násob­ne, ak znížime obsah viazanej vody z hodnoty 400 ppm na 25 ppm, čo je veľká výhoda.

V prípade priemyselných olejov treba uviesť základnú vlastnosť, s kto­rou súvisí prítomnosť vody v mazacích olejoch, podľa ktorej je cha­rakterizovaná deemulgačná schopnosť, odlúčivosť vody z oleja. Táto vlastnosť sa mení počas používania oleja, najmä vplyvom prítomných nečistôt, ako sú oxidačné produkty, voda a mechanické, kovové ne­čistoty. Obsah vody v oleji možno minimalizovať i správnym sklado­vaním mazív, používaním vhodných pomôcok pri manipulácii a v sa­motnej prevádzke. Otvorené obaly (sudy) treba chrániť vhodnými uzávermi, filtrami (vysušovače vlhkosti), mazivá skladovať v uzavre­tých priestoroch pri správnej teplote.

Ak však voda prenikne do mazacieho systému, treba ju vhodným spôsobom odstrániť. Existuje veľa metód a technológií, od jednodu­chej sedimentácie vody, až po náročnú vákuovú destiláciu. V nasle­dujúcom prehľade uvádzame postupy a zariadenia na odstraňovanie vody z oleja spolu s ich výhodami, resp. nevýhodami. Ktorá techno­lógia je výhodná, často určuje množstvo vody v oleji a forma, v akej sa voda v oleji vyskytuje.

Sedimentácia

Voľná voda sedimentuje, separuje sa na dne olejovej nádrže. Čas po­trebný na to, aby sa voda separovala, závisí od teploty oleja v nádr­ži, od formulácie prísad, životnosti oleja a druhu základového oleja.

Ropné oleje majú mernú hmotnosť (hustotu) ρ od 0,83 do 1,04 g/ cm3 a syntetické oleje takmer všetky nad hodnotu 1 g/cm3. Hustota vody pri 4 °C je ρ = 1,0 g/cm3. Tieto fyzikálne zákonitosti treba rešpek­tovať. Niektoré oleje sú formulované tak, že zadržiavajú vodu v sus­penzii a ťažko ju uvoľňujú. V tom prípade nastáva istá dilema, ako sa rozhodnúť. Týmto spôsobom sa odstráni len voľná voda, ktorá je na dne nádrže, ale v oleji ostanú zvyšky emulgovanej a viazanej vody. Podľa priebehu krivky nasýtenia sa najviac voľnej vody vyskytuje naj­mä pri nízkych teplotách. Tento spôsob odstraňovania vody je veľ­mi lacný.

Odstreďovanie

Odstreďovanie je založené na princípe vytvorenia odstredivej sily, po­mocou ktorej sa ťažšie častice v oleji separujú (oddeľujú). Čím väč­ší je rozdiel v špecifickej hmotnosti medzi nečistotami a olejom, tým je proces efektívnejší.

Preto odstredivky často pracujú lepšie a efektívnejšie pri menších merných hmotnostiach a nízkej viskozite olejov, ako sú napríklad turbínové oleje, než ťažké prevodové oleje. V odstredivke sa môže odstrániť voľná a čiastočne aj emulgovaná voda. To závisí od dru­hu použitých prísad v oleji, ktoré môžu zadržiavať vodu v suspenzii s olejom. Ako v procese usadzovania, aj v tomto prípade platí, že čím je teplota oleja nižšia, tým efektívnejší je spôsob odstraňovania vody, lebo veľa vody je v emulgovanom a voľnom stave.

Ako zariadenie je odstredivka pomerne drahá. Napriek tomu ide o zariadenie, ktoré odstraňuje ťažšie nečistoty a oproti iným techno­lógiám má isté výhody.

Nevýhodou odstredivky je, že odstraňuje len voľnú a čiastočne emul­govanú vodu. Účinnosť odstreďovania sa môže čiastočne zlepšiť pri nižších teplotách. Odstredivka odstraňuje voľnu vodu rýchlejšie ako pri predchádzajúcom spôsobe (sedimentácii).

Koaloscencia

Pri tomto spôsobe sa malé kvapôčky vody spájajú v separátore do väčších a tým sa ľahšie uvoľňujú z oleja – väčšie kvapôčky majú men­ší povrchový kontakt s kvapalinou (olejom) ako objemovo menšie kvapôčky vody. Koaloscentné separátory sú veľmi efektívne najmä pre oleje s nižšou viskozitou. Týmto spôsobom sa neodstraňuje via­zaná voda a emulgovaná voda len čiastočne. Samotný spôsob sa však v praxi používa zriedka aj keď má určité výhody.

Filtrácia, polymérne absorbenty

Mnohé filtračné materiály absorbujú určité malé množstvo vlhkos­ti z oleja, čo sa prejaví ich napučaním. To sa prejaví najmä pri látkach na báze celulózy. Aj výsledky analýz použitých filtrov potvrdzujú prí­tomnosť vody vo filtrovanej kvapaline. V praxi sú dostupné niekto­ré filtračné vložky s pridaným obalom, ktorý obsahuje polymérne ab­sorbenty (vysušovače vlhkosti). Tieto filtre sú špeciálne navrhnuté tak, aby absorbovali vodu a odstraňovali nielen emulgovanú a voľ­nú vodu, ale aj pevné látky a nečistoty. Vzhľadom na to, že tieto lát­ky majú limitovanú objemovú kapacitu, sú vhodnejšie ako prenosné filtračné vložky pre menšie množstva vody. V praxi sú vhodné na­príklad na odstraňovanie vlhkosti (vody z oleja) v prípade mazacích systémov v prevodovkách, kde sú odvzdušňovače a ďalšie prvky, cez ktoré môže prenikať vlhkosť do zariadenia a následne vznikať kon­denzát (voda).

Najväčšou nevýhodou tohto absorpčného postupu je limitovaná ka­pacita na danú jednotku výkonu zariadenia. Prínosom tohto spôso­bu nie je len to, že umožňuje odstraňovať pevné látky (častice), ale je to aj relatívne efektívny spôsob, vhodný najmä pre menšie mazacie systémy, kde treba odstrániť vlhkosť z oleja. Týmto spôsobom sa ne­odstraňuje viazaná voda.

Vákuová destilácia

Vákuová destilácia je veľmi vhodný spôsob odstraňovania voľnej, emulgovanej a viazanej vody. Vákuová destilačná jednotka pracuje vzhľadom na výhodné prevádzkové podmienky (prevádzkovú teplo­tu) v rozsahu 60 až 70 °C a vytvorené vákuum, veľmi efektívne, s bo­dom varu vody cca 56 °C. Toto zariadenie umožňuje efektívne od­strániť vodu pri teplote, ktorá nepoškodí olej, resp. prísady v oleji. Pomocou vákuovej destilácie možno odstraňovať ďalšie prchavé lát­ky, ako sú chladivá, rozpúšťadlá a palivá. Pri tomto spôsobe vzniká isté riziko odparovania niektorých prísad z oleja.

Výhodou je, že dokáže odstrániť viazanú vodu a ďalšie nízko vriace nečistoty (kvapaliny). Systém je vhodný najmä pre mazacie systémy, vyžadujúce nízku úroveň vlhkosti. Používa sa najmä v prostredí, kde sú veľké objemy oleja a je riziko prieniku vody, vlhkosti zo samotného procesu, alebo systému, ako napríklad pri parných turbínach či papie­renských strojoch. Pri olejoch s nízkym obsahom prísad, ako sú turbí­nové a transformátorové oleje či vákuová dehydrácia, môže odstrániť 80 až 90 percent viazanej vody a dosiahnuť veľmi nízku úroveň vody – len niekoľko ppm. Hlavnou nevýhodou je cena a pomerne malý prietok.

Hlavnou výhodu vákuovej destilácie je, že dokáže znížiť vlhkosť na veľmi nízku úroveň. Čím väčší je objem oleja a vody a požiadavka na nižšia úroveň vlhkosti, tým je tento spôsob efektívnejší.

Nečistoty v mazacom oleji

Nečistoty sú často klasifikované ako tvrdé alebo mäkké. Tvrdé častice môžu spôsobovať mechanické opotrebovanie, napríklad abrazívne, kým mäkké častice môžu tvoriť kaly, či povrchové nečistoty známe ako laky (lepkavé živice). Oxidácia oleja v prevádzke je častou príči­nou vzniku lakových formácií. Ide o proces, kde olej a jeho prísady re­agujú s kyslíkom. Produkty z týchto reakcií sú výsledkom poškodenia základového oleja, molekúl prísad a činných voľných radikálov, kto­ré všetky spôsobujú vznik lakových formácií. Tieto mäkké lakové for­mácie sa usadzujú na funkčných povrchoch súčiastok a spôsobujú značné problémy. V ostatnom čase sa uvádzajú problémy, vznikajú­ce pri vytváraní kalov a lakov, napríklad v mazacích systémoch turbín.

Problémom je aj vznik elektrostatickej energie, ktorá vedie k elektro­statickým výbojom, iskreniu a tým narušeniu mazacích olejov, vzhľa­dom na vysoké teploty. Podľa údajov z literatúry a výskumu, ide o teploty až do 20 000 °C. Tieto problémy sa prejavujú v mazacích sys­témoch, najmä v hydraulických mechanizmoch (filtre), ako aj v iných mazacích systémoch strojov (hraničné mazanie). Predpokladá sa, že to súvisí s vodivosťou kvapalín (olejov).

Zvýšená pozornosť sa venuje technológiám odstraňovania kalov a la­kov. Mäkké nečistoty, kaly a laky, sa vyskytujú v oboch formuláciách ako nerozpustné i rozpustné v oleji. Na odstraňovanie týchto nečis­tôt sa používajú napríklad adsorpčné metódy a elektrostatický sys­tém odstraňovania častíc z mazacích olejov a z povrchu častí strojov. Ide o systém, ktorý vytvorí elektrostatické pole, princíp kladnej a zá­pornej elektródy, ktoré usmerňujú prúdenie častíc (nečistôt), čo ve­die k ich odstráneniu z oleja a k vyčisteniu povrchov častí strojov. Ide o moderný spôsob, známy viac ako 20 rokov, ktorý sa stále využíva v praxi pre výhodu pri odstraňovaní lepkavých usadenín, lakov z po­vrchu súčiastok, častí strojov a systémov mazania. Určité pochybnosti sú najmä pri mazacích olejoch, obsahujúcich väčšie množstvo jed­notlivých druhov prísad.

Čistenie olejovej nádrže a ošetrenie oleja

V praxi musíme často riešiť otázku čistenia olejovej nádrže a zároveň výmenu, resp. ošetrenie oleja.

Uvádzame stručný popis, ako postupovať pri čistení olejovej nádrže a zároveň ošetriť (zhodnotiť) prevádzkový olej. Zariadenie na obrázku predstavuje zásobník (kontajner), teda čiastočne regeneračný systém. Prevádzkový olej z olejovej nádrže stroja prečerpáme do kontajnera cez olejový filter (6 μ). Po odčerpaní oleja z nádrže vyčistíme olejovú nádrž podľa určeného postupu. Zároveň prebieha čistenie (ošetrova­nie) prevádzkového oleja v kontajneri, pričom ventily sú nastavené tak, aby olej cirkuloval cez filter.

Po vyčistení olejovej nádrže sa ošetrený olej prečerpá naspäť do ole­jovej nádrže. Čistiace zariadenie, kontajner a jednotlivé prvky príslu­šenstva sú veľmi jednoduché a možno ich zhotoviť, vo vlastnej réžii. Kontajner má otvor na čistenie. Vnútorná stena je potiahnutá epo­xidovou vrstvou, ktorá sa veľmi ľahko čistí. Po vyprázdnení sa kon­tajner prepláchne vodou, ktorá sa vypustí cez odkalovací otvor kon­tajnera. Potom sa odporúča prefúknuť kontajner stlačeným čistým vzduchom asi po dobu 30 minút, vymeniť olejový filter a proces sa môže opakovať.

Hodnotenie mazacích olejov po ošetrení

S hodnotením čistoty ošetrených použitých olejov sú isté problé­my, vyplývajúce z rozdielnych požiadaviek na ich novú aplikáciu, recykláciu a hodnotenie ich kvalitatívnych ukazovateľov. K tomu čiastočne prispieva samotná úroveň poskytovania služieb pri ošetrovaní od rôznych externých spoločností. Požiadavkou je, aby sme po ošetrení mazív mohli zistiť triedu čistoty, výkonovú trie­du, množstvo požadovaných prísad v mazive a iné parametre. Ošetrený olej treba zásadne porovnávať s kvalitatívnymi ukazova­teľmi čerstvých olejov a podľa výsledkov hodnotenia sa rozhodnúť, či ošetrený olej použijeme na pôvodné, alebo na iné účely. Tejto technickej oblasti, ktorá má veľký ekonomický význam v aplikácii mazacích prostriedkov, treba venovať pozornosť a využiť dostup­né možnosti, technické i prevádzkové skúsenosti, ktoré prispievajú k zhodnocovaniu mazacích olejov a k ich recyklácii, teda i k ochra­ne životného prostredia.

Použitá literatúra:

Technické informácie spoločnosti TRIBEX, s. r. o.

TEXT: Ing. Jozef Stopka FOTO: archív redakcie