Titel: WINKELMANN: Einfache Schmieröl-Untersuchungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1916, Band 331 (S. 69–74)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj331/ar331014

Einfache Schmieröl-Untersuchungen.

Von Oberingenieur H. Winkelmann, Ratibor.

Im Nachstehenden sollen die wichtigsten Anforderungen und Merkmale für gute Schmieröle sowie einige einfache, leicht und schnell von jedem Betriebsmann auszuführende Untersuchungsverfahren angegeben werden.

Es empfiehlt sich, die Schmiermittel nur von einer als zuverlässig bekannten Firma zu beziehen, selbst wenn es dieser nicht immer möglich sein sollte, laufend die gleiche Oelsorte zu liefern, und wenn auch der Preis vielleicht etwas höher ist. Um die Eigenschaften eines Oeles einwandfrei unter Benutzung der eigenen Betriebs- und Arbeitsmaschinen herauszufinden, bedarf es Zeit, da es nur auf Grund physikalischer Versuche oder unter Verwendung von Oelprüfmaschinen möglich ist, von zwei Oelen das bessere festzustellen. Andererseits ist es nicht gut angängig, daß sich jeder kleine Betrieb eine derartige Oelprüfmaschine zulegt, da die hierfür aufzuwendenden Kosten nicht nur bedeutend sind, sondern zur Vornahme derartiger Schmierölprüfungen auch eingehende Vorkenntnisse und besondere Uebung erforderlich sind. Dagegen ist es für größere und mittlere Fabriken, besonders solche, die bereits für ihre Fabrikation ein Laboratorium unterhalten müssen, empfehlenswert, auch für die Schmieröluntersuchung die erforderlichen Versuchsapparate zu beschaffen.

Von einem guten Schmieröl, ganz gleich welchem Sonderzweck es dienen soll, verlangt man große Schlüpfrigkeit, hinreichende flüssige Beschaffenheit (Viskosität), Unveränderbarkeit gegenüber Einwirkungen von Luft, Druck und Temperatur, Säurefreiheit, Reinheit von festen und flüssigen Beimengungen.

Hohe Schlüpfrigkeit verlangt man, damit sich die Schmierölteilchen überall gleichmäßig auf die betreffenden Schmierflächen verteilen und eine vollständige Trennung der Gleitflächen bewirken können. Die flüssige Beschaffenheit ist notwendig, damit die Oelteilchen den sich bewegenden Maschinenteilen geringen Widerstand bieten, ohne daß hierbei das Oel vollständig aus den Gleitflächen herausgepreßt wird. Leichtflüssige Schmieröle eignen sich daher mehr für gering belastete Gleitflächen, die mit hoher Geschwindigkeit aufeinander arbeiten. Zähflüssige Oele sind für hohe Belastungen und dabei kleinen Geschwindigkeiten zu benutzen, wie auch aus der nachfolgenden Tabelle hervorgeht. Ein gutes Schmieröl soll ferner weder an der Luft verharzen noch verdunsten. Andererseits dürfen Schmieröle, die zum Schmieren von Dampfzylindern und Kältemaschinen benutzt werden sollen, weder durch hohe noch durch tiefe Temperaturen zersetzt oder in der Schmierwirkung beeinflußt werden. Säurefreiheit ist erforderlich, damit die mit dem Schmieröl in Berührung kommenden Gleitflächen und Maschinenteile nicht angefressen werden. Weiter verlangt man, daß die Schmieröle mit Rücksicht auf ihre Verwendbarkeit für hohe Temperaturen (Dampfzylinderöle) und gefahrloses Lagern einen genügend hohen Grad der Entzündlichkeit (hohen Flamm- bzw. Brennpunkt) aufweisen. In bezug auf Reinheit von festen und flüssigen Beimengungen sei darauf hingewiesen, daß sich diese teils unbeabsichtigt, beispielsweise in Form von Koks bei Mineralölen von der Herstellung her, oder beabsichtigt in Form von Beschwerungsmitteln als Leicht- und Schwerspat, Talkum und andere (meistens nur bei konsistenten Fetten!) vorfinden. Von den flüssigen Beimengungen kommt meistens nur ein unverhältnismäßig hoher Gehalt an Wasser in Betracht, wodurch die Saugfähigkeit der Schmierdochte ungünstig beeinflußt wird. Durch derartige feste oder flüssige Fremdstoffe, oft auch schleimige Beimengungen, wird die Schmierwirkung herabgesetzt und in manchen Fällen eine starke Abnutzung der Gleitflächen und ein großer Kraftverbrauch herbeigeführt. Zu derartigen schädlichen Bestandteilen gehört auch der Zusatz von Harz, das nicht nur Säure enthält, sondern auch das Eintrocknen der damit versetzten Oele begünstigt, wodurch sich ebenfalls der Kraftverbrauch erhöht.

Da im allgemeinen nur Mineralöle verwendet werden, diese aber gerade jetzt vielfach mit Pflanzen- und animalischen Oelen verschnitten werden, so soll in den nachstehenden Ausführungen ausschließlich die Prüfung der Mineralöle behandelt werden. Tierische und Pflanzenöle |70| haben in den meisten Fällen einen unzulässig hohen Gehalt von freier Fettsäure, welche die Maschinenteile stark angreift.


Grad der Dünnflüssigkeit nach Engler
Spezifisches
Gewicht
Flammpunkt
in°C
Brennpunkt
in°C
Erstarrungs-
punkt in°C

Verwendungszweck
Sehr dünnflüssig 5–7 0,850–0,910 140–180 180–200 20–30 Eismaschinen, Kompressoren.
Leicht dünnflüssig 5–12 0,850–0,910 160 200 5–10 Spindelöle für Spinnereimaschinen.
Dünnflüssig 10–25 0,870–0,900 170–220 210–260 5–10 Dynamos, Elektromotoren, Turbinen.
Dünnflüssig 10–25 0,870–0,920 195–220 235–260 5–10 Gasmotoren.
Mäßig dünnflüssig 15–30 0,900–0,910 195–220 235–260 5–10 Allgemein. Maschinenöl f. mittl. Belastg.
Zähflüssig 25–45 0,900–0,940 185–220 225–260 5–10 Maschinenöl für schwere Lager.
Stark zähflüssig 25–45 Sommeröl
Stark zähflüssig 45–60 Winteröl
0,900–0,940 160
145
200
185
5
10
Wagenschmieröl f. hohe Umlaufzahlen.
Stark zähflüssig 25–45 bei 50° C 0,890–0,940 260–320 300–360 Zylinderöle.

Ein weiterer Vorzug des Mineralöls ist seine Luftbeständigkeit, während die tierischen und Pflanzenöle leicht an der Luft eintrocknen und verharzen. Ferner lassen sich Mineralöle für jede gewünschte Zähflüssigkeit (Viskosität) herstellen. Hiernach unterscheidet man:

Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß, je dünnflüssiger ein Oel ist, für desto höhere Umlaufzahl und geringeren Druck es sich eignet. Ferner ersieht man, daß der Brennpunkt um rund 40° (genauer 38°) höher liegen soll als der Flammpunkt. Beträgt der Unterschied etwa nur 20 bis 25°, so kann man bereits aus dieser Feststellung schließen, daß das betreffende Oel kein reines Mineralöl ist. Auch am Geruch kann man feststellen, ob einem Mineralöl andere Oele zugesetzt sind, so z.B. ist der Zusatz von Tran und Talg leicht zu erkennen, letzterer besonders bei warmen Oelen während der Vornahme der Flamm- und Brennpunktversuche.

Sieht man von den am Schluß angeführten Oelprüfmaschinen ab, deren Handhabung ein physikalisches Sonderstudium sowie eine gewisse Fertigkeit im Experimentieren voraussetzt, so beanspruchen die nachstehenden Versuchsvorrichtungen verhältnismäßig geringe Kosten, auch verlangen die einzelnen Untersuchungen nur geringen Zeitaufwand. Es empfiehlt sich jedoch, sämtliche Versuche stets doppelt auszuführen; die Ergebnisse dürfen nie mehr als höchstens 2 bis 3 v. H. voneinander abweichen.

Für die Bestimmung der Zähflüssigkeit (Viskosität) eines Oeles benutzt man allgemein das Englersche Viskosimeter, welches das Verhältnis der Ausflußzeit von 200 cm3 Oel bezogen auf eine gleiche Menge destilliertes Wasser bei 20° feststellt. Der Apparat besteht im wesentlichen aus einem im Wasser- oder Oelbade stehenden, geeichten Oelausflußbehälter, einer aus Platin gefertigten Ausflußöffnung von bestimmtem Durchmesser und Ausflußlänge, dem Verschlußdeckel mit Verschlußstift, dem Thermometer sowie einem Rührer für das Erwärmungsbad, das dazu dient, das zu prüfende Oel auf einer eingestellten Temperatur zu erhalten. Weiter gehört zum Apparat ein geeichter Meßkolben mit eingeritzter Marke bei 50, 100 und 200 cm3. Je nach der Dickflüssigkeit des Versuchsöles läßt man bei Vornahme der Viskositätsprüfung 50, 100 oder 200 cm3 auslaufen, wobei im ersten und zweiten Falle aber stets auf 200 cm3 Ausflußmenge umgerechnet werden muß. Aus der Ausflußzeit des Oeles, geteilt durch die Ausflußzeit von 200 cm3 destilliertem Wasser, beides bei 20°, berechnet man den sogenannten Engler-Grad der Zähflüssigkeit. Im allgemeinen läßt man Spindel-, Dynamo- und Maschinenöle bei 20°, Maschinenöle für unter Wärme arbeitende Maschinen, beispielsweise Oele für Trockenzylinder usw., wohl auch bei 50° auslaufen. Dagegen werden Dampfzylinderöle je nach dem Verwendungszwecke bei einer Temperatur von 100, 150, 180 oder 200° untersucht. Für allgemeine praktische Versuche genügt es, diese Oele bei nur 100° oder 150° zu untersuchen, welche Temperaturen mit einem Bade von siedendem Wasser oder erhitztem Oele zu erreichen sind, während für die bereits nicht ungefährlichen Untersuchungen bei 180° Anilin und bei 220° Nitrobenzol als Wärmeübertragungsmittel zu verwenden sind. Das Versuchsöl ist vor Einfüllen in den gereinigten Ausflußbehälter des Viskosimeters durch ein engmaschiges Sieb zu gießen, wobei dickflüssige Zylinderöle gegebenenfalls zu erwärmen sind, damit sie leichter und schneller durch das Sieb gehen. Das Viskosimeter ist bis zur Auffüllmarke (240 cm3) vorsichtig anzufüllen, darauf ist das Oel mittels des Wasser- oder Oelbades auf die gewünschte Temperatur zuzüglich 3 v. H. gleichmäßig zu erwärmen, wobei der Rührer wiederholt zu betätigen ist. Mit Rücksicht auf die durch hohe Temperaturen bedingte Ausdehnung der Oele, die bei 240 cm3 für je 10° Erwärmung 1,7 cm3 beträgt, empfiehlt es sich, bei Untersuchungen von Zylinderöl zunächst nur etwa 230 cm3 Versuchsöl einzufüllen und erst bei Erreichung der Versuchstemperatur bis auf die Auffüllmarke nachzufüllen. Nach Erzielung der gewünschten Versuchstemperatur läßt man unter Beobachtung einer Sekundenuhr 200 cm3 des erwärmten Oeles durch Anlüften des Verschlußstiftes frei in das unter dem Apparat stehende Meßgefäß auslaufen, bis die Auslaufmarke bei 200 cm3 erreicht ist. Alsdann läßt man den Apparat vollständig leerlaufen, reinigt ihn gründlich mit Benzol und läßt ihn gut austrocknen. Da Viskositätsbestimmungen mit dickflüssigen Oelen und bei niedriger Temperatur oft zeitraubend sind, läßt man bei diesen Oelen, wie bereits angedeutet, nur 50 oder 100 cm3 statt 200 cm3 auslaufen. Dies bezieht sich aber niemals auf dünnflüssige, deren Ausflußzeit bei 200 cm3 weniger als drei Minuten beträgt.

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Da das Englersche Viskosimeter für größere Versuchsmengen bestimmt ist, es aber oft erwünscht ist, auch kleinere Oelmengen (Oelproben) zu untersuchen, so kann man hierfür das von Prof. Ubbelohde umgestaltete Traubesche Viskosimeter benutzen, mit welchem in kurzer Zeit Oelproben von nur 10 cm3 auf ihre innere Reibung oder spezifische Zähflüssigkeit hin untersucht werden können. Dieses Viskosimeter besteht nach der Beschreibung von Prof. Holde (Zeitschrift d. Vereines deutscher Ingenieure 1912 Nr. 35) in seinem Hauptteile aus einer U-förmig gebogenen Glaskapillare, die zwei länglich runde Meßgefäße mit je einer oberen und einer unteren Marke besitzt und sich während des Versuchs in einem Wasserbade von gleichbleibender Temperatur befindet. Man füllt vor dem Versuche das eine Gefäß durch Aufsaugen mit dem zu prüfenden Oel und drückt dieses dann unter dem gleichbleibenden Druck von 600 mm Wassersäule in das zweite Gefäß über, indem man an einer Stoppuhr die Zeit des Aufstieges von der unteren Marke des kugeligen Gefäßes im rechten Schenkel des U-Rohres bis zur oberen Marke mißt. Der gleichbleibende Wasserdruck wird durch ständiges Zufließenlassen von Wasser zu einem Wasserdruckrohr erzeugt.

Das Wasser dringt aus diesem Rohr ganz allmählich in dem Maße, wie das Oel in dem linken Schenkel des U-Rohres verdrängt wird, in den zwischen Druckerzeuger und Kapillare geschalteten Glasballon ein. Sobald das Oel an der oberen Marke in der rechten Glaskugel angelangt ist, wird ein Dreiweghahn so gedreht, daß das ganze System mit der atmosphärischen Luft verbunden und somit normaler Druck hergestellt ist. In diesem Augenblick wird auch die Uhr gestoppt. Die spezifische Zähigkeit ist der Quotient aus der Ausflußzeit des Oeles und der vom Wasser. Trägt man den Abfall der Zähigkeit, ausgedrückt in spezifischen Zähigkeiten für verschiedene Mineralöle bei steigender Temperatur im Vergleich zu Rüböl zeichnerisch auf, so zeigen diese Kurven, daß der Zähigkeitsabfall mit steigender Temperatur bei Mineralölen verhältnismäßig viel größer ist, als bei Rüböl, so daß sich die Kurven für Rüböl und solche Mineralöle, die zum Teil noch erheblich dickflüssiger als Rüböl bei Zimmerwärme sind, schon bei 100° schneiden. Deshalb muß man als Ersatz für Rüböl immer wesentlich dickere Mineralöle nehmen, um den Anforderungen an die Zähigkeit bei hohen Wärmegraden zu genügen.

Für die Feststellung der Unveränderbarkeit eines Oeles durch Einwirkung von Luft und Temperatur verreibe man auf einer kleinen sauberen Glasplatte einen Tropfen des Versuchsöles und erhitze ihn vier bis fünf Tage lang in einem Trockenschrank bis zu 50°, wenn es sich um Maschinenöle handelt, und auf 100° bei Zylinderölen. Man beobachte, ob sich die Konsistenz des Oeles während der Versuchzeit verändert. Eine zweite Versuchsplatte mit Oel setze man an einem vor Staub geschützten Ort der Luft aus und beobachte, ob sich nach Ablauf einiger Tage eine krustenartige Verdickung des Oeles bemerkbar macht. Jede Verdickung bei diesen einfachen Versuchen läßt auf einen nicht wünschenswerten Zusatz von Harz schließen.

Zur Feststellung des Flamm- und Brennpunktes benutzt man für einfache Versuche am besten den von Prof. Holde verbesserten Treumannschen oder Marcusonschen Apparat. Dieser besteht im wesentlichen aus einem kleinen Porzellantiegel von ungefähr 4 cm ∅ und Höhe, der in eine flache oder halbkugelförmige Sandbadschale von ungefähr 15 cm ∅ eingesetzt wird und mittels eines darunter stehenden, leicht regulierbaren Bunsenbrenners erhitzt wird. Zur Anzeige der Temperatur ist ein bis zu 450° geteiltes Thermometer vorgesehen, dessen Kapillare man bis auf die Mitte der Oelschicht eintauchen läßt. Für genauere Versuche dient der von Prof. Holde und Prof. Martens verbesserte Penskysche Flammpunktprüfer, der nach der Beschreibung der „Vereinigten Fabriken für Laboratoriumsbedarf“ aus einem Oelgefäß mit Durchbrechungen im Deckel besteht. Diese können durch einen Drehschieber verdeckt werden. Weiter ist ein Thermometer und ein Rührer vorhanden. Die langsame und gleichmäßige Erwärmung des Oeles wird durch einen metallenen Heizkörper vermittelt, in den der Oelbehälter gesenkt wird, und der gegen starke Ausstrahlung durch einen isolierenden Luftmantel geschützt wird. Die Erwärmung erfolgt durch einen beigegeben Gasbrenner oder Spirituslampe. Die Prüfung des Entflammungspunktes erfolgt durch Oeffnung des Schiebers mittels Drehung eines Handgriffes, wobei eine Zündflamme in die Hauptöffnung eingeführt bzw. der Oeloberfläche genähert wird. Man findet den Entflammungspunkt bei derjenigen Temperatur, bei der durch Oeffnung des Schiebers eine kleine Explosion des über dem Oel befindlichen Gasgemenges eintritt. Da es vorkommt, daß dieses Zündflämmchen während der Prüfung erlischt, so ist eine zweite Flamme, eine Stichflamme angebracht, die erstere sofort wieder entzündet. Bei Benutzung der Treumannschen oder Marcusonschen Apparate erhitzt man das Oel, wenn es sich um Mineralöl handelt, zunächst bis auf etwa 140°, andere Oele zunächst nur bis ungefähr 110°, und versucht alsdann mit der beigegebenen Zündvorrichtung das Oel zu leichtem vorübergehendem Aufflammen zu bringen, wobei sich in der Regel ein leises Knistern oder Verpuffen bemerkbar macht. Tritt das Aufflammen bei der Ausgangstemperatur noch nicht ein, so erhitzt man das Versuchsöl fortgesetzt langsam weiter und versucht das Aufflammen bei je 5° höherer Temperatur festzustellen.

Für die Feststellung des Brennpunktes genügen die gleichen Apparate. Man erhitzt das Versuchsöl über die Temperatur des Flammpunktes hinaus und prüft ebenfalls bei je um 5° höherer Temperatur so lange, bis plötzlich die ganze Oeloberfläche zu brennen beginnt. Die Feststellung des Flamm- und Brennpunktes ist besonders wichtig bei Oelen, die zum Schmieren von Dampfzylindern und Trockenzylinderlagern benutzt werden sollen. Bei Sattdampfzylinderölen soll der Flammpunkt mindestens 20 v. H., bei Heißdampfzylinderölen möglichst über 5 v. H. höher sein als die betreffende Dampftemperatur. Bei den |72| dünnflüssigen Zylinderölen für Luftkompressoren spielen die Druckverhältnisse eine wesentliche Rolle, da sie einesteils bestimmte Anforderungen an die Viskosität der benutzten Oele stellen, andererseits die Temperatur im Innern des Zylinders beeinflussen, die bekanntlich mit steigendem Druck wächst. Zu berücksichtigen ist dabei die Bauart des Zylinders, ob Wasserkühlung vorhanden ist usw., da für die Schmierung von Kompressorzylindern weniger die Temperatur der verdichteten Luft als die der Zylinderwandungen in Betracht kommt. Für die Lufttemperatur läßt sich bekanntlich eine Temperaturgrenze (unter Zugrundelegung von adiabatischer Kompression) berechnen, unterhalb der die wirkliche Temperatur am Ende der Verdichtung immer liegen wird. So ergibt sich bei der Verdichtung auf einen Ueberdruck von:

p = ½ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 at
t 45 73 117 151 179 203 225 245 263 279 °

als oberste Temperaturgrenzen.

Ueber die Temperatur der Zylinderwandungen liegen zuverlässige Versuchsergebnisse nicht vor, man kann aber annehmen, daß sie nur 10 bis 30° höher liegen als die Temperaturen, mit der das Zylindermantel-Kühlwasser abließt.

Die Wandungstemperatur der Zylinder von Kältemaschinen ist ebenfalls ziemlich unbekannt. Sie wird immer über derjenigen der Sole des Refrigerators liegen, also bei gewöhnlichen Anlagen über 10°.

Bei zu niedrig gewähltem Flammpunkt sind im Kompressorzylinder Oelexplosionen zu befürchten, wenn der Sauerstoffgehalt des Oeles zu groß ist. Fürchtet man bei einem Kompressor infolge einer durch hohen Druck bedingten Erhitzung Oelexplosionen im Zylinder, so muß allerdings ein dem Dampfzylinderöl ähnliches Oel (Flammpunkt 280 bis 300° oder auch höher) verwendet werden. Bei einstufigen Kompressoren mit hohem Enddruck, oder bei den Hoch- und Mitteldruckzylindern mehrstufiger Kompressoren besteht das Bestreben, das Oel zwischen den zu schmierenden Flächen herauszupressen, um so mehr, als ziemlich große Luftgeschwindigkeiten in Betracht kommen. Auch aus diesem Grunde kommen Oele in Frage, die denen für Dampfzylinder an Zähflüssigkeit ähnlich sind.

Für Kompressoren mit geringem Druck ist es natürlich unzweckmäßig, besonders dickflüssige Oele zu wählen.

Im allgemeinen kann man behaupten, daß die Güte eines Schmieröles mit der Höhe des Flamm- und Brennpunktes sowie mit dem Grade der Viskosität steigt.

Da bei Maschinen, die mit besonders hoch überhitztem Dampf (über 330° im Zylinder gemessen) betrieben werden, die Gefahr besteht, daß das Oel bereits unterhalb der Dampftemperatur leicht zu verdampfen beginnt, so empfiehlt es sich, auch den Grad der Verdampfbarkeit zu prüfen. Hierfür erhitzt man eine genau abgewogene Menge des betreffenden Oeles (am besten 50 g) im Porzellantiegel drei Stunden gleichmäßig auf die vorliegende Heißdampftemperatur und stellt nach dem Abkühlen auf die Anfangstemperatur (Zimmertemperatur) den sich vielleicht zeigenden Unterschied im Gewicht fest. Ein einwandfreies Oel soll möglichst keinen nennenswerten Gewichtsverlust, jedenfalls nicht mehr als höchstens 1 v. H. aufweisen.

Oele zum Schmieren von Maschinen, die bei Kälte im Freien arbeiten, wie beispielsweise Lokomotiven, Eisenbahnwagen, oder die zur Kälteerzeugung dienen, sollen im allgemeinen mindestens bis zu – 15° dünnflüssig bleiben und dürfen erst über – 20° (siehe vorstehende Tabelle der verschiedenen Oelsorten) feste Ausscheidungen absondern. Besser ist es für Kältemaschinen stets, die besonders hergestellten Eismaschinenöle zu verwenden, die noch bei einer Temperatur von – 21 bis 22° flüssig bleiben.

Soweit zur Schmierung der inneren Teile von Kältemaschinen nicht andere Schmierstoffe, wie beispielsweise Glyzerin, Glyzerinlösung oder gar konzentrierte Schwefelsäure, zur Anwendung kommen müssen, haben sich bei Mineralölen für Kompressorenzylinder usw. hierfür bestimmte Sorten herausgebildet, die in der Regel aus russischen Destillaten hergestellt sind. Derartige Oele sind im Vergleich zu anderen Zylinderölen (für Dampfmaschinen, Gasmaschinen usw.) ziemlich dünnflüssig, normal raffiniert und mithin als sogenanntes helles Mineralöl anzusprechen. Um Verwechselungen mit anderen Oelsorten zu vermeiden, werden die zur Schmierung von Kältemaschinen bestimmten Oele meistens rötlich gefärbt. Feste Ausscheidungen dürfen sich erst bei Temperaturen unter 30° zeigen. Manche Firmen empfehlen auch Oele, die frei sein sollen von Paraffin und ähnlichen die Bildung von Rückständen in der Maschine veranlassenden Bestandteilen.

Für die Prüfung der Kältemaschinenöle auf Kältebeständigkeit bedient man sich meistens eines Reagenzglases von ungefähr 1,5 cm ∅ und 15 cm Höhe, das man auf 3 cm Höhe mit dem Versuchsöl gefüllt in einen mit Salzlösung angefüllten emaillierten Topf stellt. Dieser steht wiederum mit einem Eis-Salzgemisch umgeben in einem zweiten irdenen Steintopf, der zweckmäßig nach außen mit Filz isoliert wird. Die Salzlösung stellt man sich am besten wie folgt her: Man nimmt auf 100 Teile Wasser zur Erzeugung von

– 5° C – 8,7° C – 10° C – 14° C – 15° C
13 Teile 35,8 Teile 22,5 Teile 20 Teile 25 Teile
Kalisalpeter Chlorbarium Chlorbarium Salmiak Salmiak
3,3 Teile
Kochsalz.

Die Temperatur der Salzlösung ist durch ein in Zehntelgrade geteiltes Thermometer zu kontrollieren. Die zum Abkühlen der Salzmischung erforderliche Kältemischung besteht aus einer innigen Mischung von einem Teil Viehsalz und zwei Teilen fein gestoßenem Eis oder Schnee. Benötigt man Temperaturen von – 21°, so gibt man in beide Gefäße die oben beschriebene Kältemischung. Die Abkühlung auf die Versuchstemperatur hat erst innerhalb einer Stunde zu geschehen; man muß sehr darauf achten, daß das Reagenzglas mit dem Oel nicht im geringsten erschüttert wird, da sich sonst der Gefriervorgang ganz wesentlich verzögern kann. Nach |73| Prof. Holde prüft man, ob das Oel beim Neigen des Gefäßes fließt und ob es Ausscheidungen zeigt.

Bezüglich Säurefreiheit kann man die Behauptung aufstellen, daß Mineralöle fast immer säurefrei sind oder nur sehr geringe Spuren von Säure zeigen. Dagegen besitzen die Pflanzen- und tierischen Oele meistens einen höheren Säuregehalt. Dieser beträgt bei hellen Mineralölen nur bis zu 0,03 v. H. SO3, bei dunklen Oelen bis zu 0,15 v. H., bei verschnittenen und minderwertigen Oelen vielfach bis zu 0,5 v. H. Für die quantitative Bestimmung von Säuren in Oelen löst man 20 g des Versuchsöles in Alkohol und Aether auf und titriert mit Normal-Natronlauge. Je 1 cm3 der verbrauchten Lauge entsprechen dann auf 100 g der Substanz berechnet einem Säuregrade.

Für die Prüfung auf den Gehalt an Schwefelsäure wird eine mit eingeschliffenem Stöpsel versehene Schüttelflasche zu gleichen Teilen mit dem Versuchsöl und warmem Wasser gefüllt und geschüttelt. Nach dem Absetzen der Mischung versetzt man sie mit einigen Tropfen Chlorbariumlösung, wobei sich dann bei Vorhandensein von Schwefelsäure ein weißer Niederschlag ergeben muß. Ist das der Fall, dann ist das betreffende Oel zu Schmierzwecken ungeeignet. Auch die nachstehenden Methoden haben sich für praktische Zwecke gut bewährt: Man läßt auf einem blankgeriebenen Messing- oder Kupferblech einige Tropfen des zu untersuchenden Oeles auslaufen und stellt das Blech dann an einen gut gegen Staub geschützten Ort. Hat das Oel nach Ablauf einer Woche eine hellgrüne Farbe angenommen und zeigt sich deutlich ein hellgrüner Niederschlag, so zeigt dies das Vorhandensein von Säure, und das betreffende Oel ist mithin zu verwerfen.

Das Vorhandensein von Säure läßt sich auch noch qualitativ wie folgt feststellen: Sind Mineralsäuren im Oel vorhanden, so färbt der wässerige Auszug blaues Lakmuspapier rot und bei Vorhandensein von Alkalien rotes Lakmuspapier blau.

Um die Reinheit der Oele in bezug auf feste und flüssige Beimengungen festzustellen, gibt man eine Probe in ein Reagenzglas von ungefähr 1,5 cm ∅ und 15 cm Länge. Vollständig gereinigte und überdestillierte Oele erscheinen vollkommen durchsichtig, während in den nur teilweise gereinigten Oelen Rückstände und Beimengungen oft unmittelbar zu erkennen sind. Oft zeigen sich hierbei Trübungen im Reagenzglase, die von dem Vorhandensein von Wasser herrühren. Ist das der Fall, so bestimme man den Wassergehalt im Trockenschrank bei 105°, indem man 50 g Oel in eine Porzellanschale einwägt und so lange trocknet, bis kein Gewichtsunterschied mehr festzustellen ist. Vor dem jedesmaligen Wägen muß die Oelschale mit Inhalt aber auf die Zimmertemperatur erkalten. Im übrigen kann man die Rückstände und Beimengungen im Oel auch durch Abfiltrieren zurückhalten. Man läßt zu diesem Zwecke das Versuchsöl durch ein Sieb von ⅓ mm Maschenweite hindurchgehen.

Zur Prüfung der Reinheit in bezug auf fremde Beimengungen dient auch folgender Versuch: Man verstreiche mit reinem Finger einen Tropfen des Versuchsöles auf einen Bogen weißen Papiers und halte dieses gegen das Licht. Bei völlig reinen Oelen erscheint ein durchsichtiger klarer Fleck, während bei Oelen mit festen Beimengungen diese meistens deutlich als undurchsichtige Punkte zu erkennen sind.

Weiter sei auf das Fadenziehen mancher Oele hingewiesen, das eintritt, wenn man sie von einem Glasstabe ablaufen läßt. Es ist dies nach Holde eine Erscheinung, die entweder auf einen Zusatz von Kautschuk oder Seife zurückzuführen ist. Zur qualitativen Feststellung füllt man eine kleine Menge des Versuchsöles in eine Schüttelflasche und versetze den Inhalt mit verdünnter Salzsäure. Ist dem Oel Seife zugesetzt, so zersetzt sich diese beim Schütteln, und man kann mit dem derart ausgewaschenen Oel keine Fäden mehr ziehen. Ist das nach dieser Behandlung dennoch der Fall, so war die Erscheinung des Fadenziehens nicht auf einen Zusatz von Seife, sondern von Kautschuk zurückzuführen. Um das festzustellen, versetzt man das Versuchsöl mit absolutem Alkohol im Verhältnis 3 : 4, wodurch sich der Kautschuk als elastischer Klumpen abscheidet.

Zur Bestimmung des spezifischen Gewichts eignet sich für einfache Versuche am besten ein Pyknometer mit einem in ⅕-Grade geteilten Thermometer. Es empfiehlt sich, den entsprechenden Gewichtswert für Wasser bei 15° C auf dem Glasballon einritzen zu lassen und die Versuche stets bei gleicher Temperatur vorzunehmen. Sollte dies vielleicht mit Rücksicht auf die jeweilige Zimmertemperatur nicht möglich sein, so ist eine Korrektur bei der Berechnung vorzunehmen. Diese beträgt bei Mineralölen im Mittel 0,00068 für jeden Grad. Das spezifische Gewicht der meisten in Betracht kommenden Oelsorten ist im übrigen aus der oben gebrachten Tabelle ersichtlich.

Zum Schlusse sei noch kurz auf die Bauart der Oelprüfmaschinen eingegangen. Ihre Bedienung erfordert viel Uebung und die geübte Hand eines Fachmannes, ebenso ist für die Beurteilung der Ergebnisse ein eingehendes Studium aller in Betracht kommenden Erscheinungen notwendig. Der Hauptfehler der meisten Oelprüfmaschinen liegt darin, daß sie in der Regel nur eine Beurteilung des Oeles nach einer Richtung hin zulassen. Meistens kann mit diesen Maschinen lediglich die Reibungszahl bei verschiedenen einstellbaren Drücken und Geschwindigkeiten ermittelt werden, unter Temperaturen, die den tatsächlich in Betracht kommenden Betriebsverhältnissen wenig oder gar nicht entsprechen. Nach den Versuchen von Ubbelohde kommt aber noch hinzu, daß nicht nur die Zähigkeit eines Schmieröles nebst Druck und Geschwindigkeit von Einfluß auf die praktische Eigenschaft sind, sondern vor allem auch die Form des Lagers, insbesondere auch die Größe des Zwischenraums zwischen Lagerschale und Wellenzapfen. Alle diese zuletzt angeführten Punkte bleiben aber bei den Versuchen mit Oelprüfmaschinen unberücksichtigt, da die hierbei benutzten Reibungsflächen der Form nach von den in der Praxis gebräuchlichen meistens ganz erheblich abweichen. |74| So findet man beispielsweise bei den meisten Maschinen als Reibungsflächen nur schmale Stege (Martens) oder kleine ebene Flächen, deren Versuchsergebnisse nicht ohne weiteres auf die gewölbte Form eines Lagers anwendbar sind. Insbesondere werden bei diesen Oelprüfmaschinen für die Feststellung der Reibungszahl Spurlager verwendet (Oelprüfmaschine Ossag und die von Fein-Kapf, Kirsch, Dr. Hoffmann). Es gibt aber auch Maschinen, bei denen durch Widerstandsmessung eines im Oelbade kreisenden Flügelrades der Schmierwert des Oeles festgestellt wird (Bauart Wilkens). Andere Maschinen, z.B. die von Dettmar, haben wieder den Nachteil, daß sie nicht mit gleichbleibender Geschwindigkeit arbeiten. Es gibt ferner Vorrichtungen, mit denen der Schmierwert eines Oeles mittelbar durch Vergleichen des Kraftbedarfs der mit verschiedenen Oelsorten geschmierten Lager festgestellt wird (Fischingers Kraftbedarfmesser). Derartige Versuche sind nicht nur sehr umständlich, sondern auch für den gedachten Zweck der Schmierölprüfung zu ungenau, da der jeweilige Zustand der benutzten Lager und Zapfen auf das Ergebnis mitwirken.

Von allen mechanischen Vorrichtungen für die Oelprüfung entspricht die Ossag-Maschine noch am meisten den Anforderungen, da es mit ihr nicht nur möglich ist, Oel bei verschiedenen Drücken und Geschwindigkeiten (bis zu 50 kg/cm2 bei 1500 Umdrehungen in der Minute) zu prüfen, sondern auch bei Temperaturen bis zu 300° und darüber unter Verwendung von Heiß- und Sattdampf. Die Maschine soll im übrigen aber auch Aufschluß über die Ergibigkeit des Versuchsöles und seine Zersetzbarkeit im Dampf geben. Bei der Ossag-Maschine wird der zu prüfende Schmierstoff zwischen zwei sauber aufeinander geschliffenen Körpern verrieben, wobei der angetriebene Zapfen dauernd oder unterbrochen geschmiert wird. Der durch die Drehung des einen Zapfens mitbewegte Zapfen überträgt seine Bewegung mittels einer geeichten Spiralfeder und eines Hebels auf den Schreibstift, der die charakteristischen Kurven der Schmierstoffe selbsttätig auf einem sich abwickelnden Papierstreifen verzeichnet. Mit Hilfe dieser nach dem Erfinder der Maschine benannten Wendtschen Wertkurven ist es möglich, den wirtschaftlichen Wert des Versuchsöles einigermaßen zuverlässig zu beurteilen. Zur Erzeugung des für die Untersuchung von Zylinderöl erforderlichen Dampfes ist die Oelprüfmaschine mit einem kleinen Dampfkessel und einem Ueberhitzer versehen, mittels welcher Dampfdrücke bis zu 25 at und Heißdampftemperatur bis zu 340° C erzielt werden können.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß nach den eingehenden Versuchen von Prof. Ubbelohde Oelprüfmaschinen erst dann ihren Zweck erreichen, wenn sie sich den in der Praxis üblichen Lager- und Reibungsverhältnissen anpassen. Bei diesen Versuchen müßte auch auf den verschieden großen Zwischenraum zwischen Lager und Wellenzapfen Rücksicht genommen, und im übrigen die Verhältnisse der Praxis in bezug auf verschieden hohe Drücke, Geschwindigkeiten und Temperaturen so weitgehend wie möglich hergestellt werden. In ähnlicher Weise wären dann auch die Kolbenreibung und Zylinderschmierung zu studieren an Vorrichtungen, die baulich ähnliche Reibungs- und Arbeitsverhältnisse nachahmen. Andererseits steht Prof. Ubbelohde der Oelprüfung mittels mechanisch betriebener Prüfvorrichtungen im allgemeinen ablehnend gegenüber, umso mehr als seine Versuche den Beweis erbracht haben, daß alle Oele gleicher Zähigkeit dieselbe Reibungszahl zeigen. Es bezieht sich dies sowohl auf raffinierte als auch unraffinierte, mithin sowohl teure, als auch billige Mineralöle amerikanischer, russischer und rumänischer Herkunft. Ubbelohde faßt die Folgerungen aus seinen Versuchen für die Bewertung der Schmieröle wie folgt zusammen: „Es ist falsch, irgend einem Oel besonderer Provenienz oder besonderer Herstellungsart, vielleicht einem besonders raffinierten Oel an sich eine höhere Schmierfähigkeit beizumessen, als einem anderen, denn nur auf die Zähigkeit des Oeles kommt es im rein mechanischen Sinne an.“ Mit anderen Worten, es genügt vollständig, für jedes Oel seine Viskosität zu bestimmen. Daß Ubbelohde seinen Versuchen nicht die gewöhnlichen Engler-Grade, sondern nach von ihm aufgestellten Tabellen eine errechnete „spezifische Zähigkeit“ bestimmt und erst dieser die Reibungszahl proportional setzt, sei nur der Vollständigkeit wegen erwähnt. Für einfache praktische Versuche, die mehr oder weniger nur Vergleichzwecken dienen, genügt die Feststellung der Viskosität mit dem Englerschen Apparat vollständig.

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