Composiciones lubricantes para turbinas eólicas basadas en polialquilenglicol.

Una composición lubricante que comprende una cantidad eficaz de

(1) al menos 50% en peso de un copolímero de polialquilenglicol aleatorio o de bloques basado en óxido deetileno y óxido de propileno,

en el que al menos 30% en peso del polialquilenglicol son unidades de óxido deetileno;

(2) de 10 a 20% en peso de un éster poliólico;

(3) de 0,1 a 5,0% en peso de N-fenil-1,1,3,3-tetrametilbutilnaftalen-1-amina, como un primer antioxidante;

(4) de 0,5 a 5,0% en peso de una difenilamina alquilada formada por el producto de reacción de N-fenilbencenaminay 2,4,4-trimetilpenteno, o una mezcla de difenilamina octilada y butilada, como segundoantioxidante;

(5) de 0,1 a 3% en peso de un aditivo de presión extrema basado en fósforo;

(6) de 0,01 a 0,5% en peso de un agente de pasivación de metales amarillos seleccionado de benzotriazol,toliltriazol, tolutriazol, mezclas de toliltriazol sódico y tolutriazol sódico, y combinaciones de los mismos, en dondela expresión "metal amarillo" como se usa en la presente memoria significa, latón, aleaciones de bronce, bronce alaluminio, bronce fosforoso, cobre, aleaciones de cobre y níquel, y cobre al berilio; y

(7) de 0,1 a 0,75% en peso de al menos un inhibidor de la corrosión seleccionado de

(a) una sal de amina de un éster de ácido fosfórico alifático;

(b) un semiéster de ácido alquenilsuccínico en aceite mineral;

(c) una sal de amina de un ácido alquilfosfórico combinado con un derivado de ácido ditiofosfórico;

(d) una combinación de dinonilnaftalenosulfonato y dinonilnaftalenocarboxilato de bario en un aceite nafténicotratado con hidrógeno; y

(e) combinaciones de los mismos.

Composiciones lubricantes para turbinas eólicas basadas en polialquilenglicol.

Referencia a las solicitudes relacionadas.

Esta solicitud es una solicitud no provisional que reivindica prioridad de la solicitud de patente provisional de EE.UU. nº 61/048.410, presentada el 28 de abril de 2008, titulada "POLYALKYLENE GLYCOL-BASED WIND TURBINE LUBRICANT COMPOSITIONS".

Esta invención se refiere a composiciones lubricantes. Más en particular, la invención se refiere a una composición lubricante basada en polialquilenglicol (PAG) que puede ser útil en condiciones mecánicas y medioambientales extremas, tales como las que experimentan las cajas de engranajes de las turbinas eólicas.

Aunque se conocen desde hace miles de años, ahora con el aumento del coste de las fuentes de energía basadas en carbón y petróleo las turbinas eólicas tienen cada vez más interés. Este interés se ha vuelto particularmente importante desde los años 70, cuando la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) declaró el primer embargo de petróleo que produjo un aumento notable del precio del petróleo. Hoy en día, países como Alemania, España, Dinamarca y Estados Unidos se centran más y más en la generación de una parte significativa de sus necesidades energéticas usando turbinas eólicas, que ofrecen una generación de electricidad sustancial, en algunos sitios compitiendo con las plantas generadoras nucleares, con un impacto medioambiental relativamente pequeño.

Una turbina eólica típica incluye, entre otras piezas, una caja de engranaje que alberga engranajes que conectan un eje de baja velocidad con un eje de alta velocidad. Estos ejes permiten que las velocidades de rotación varíen desde 40 revoluciones por minuto (rpm) - 60 rpm a 1.500 rpm - 1.800 rpm, representando este último intervalo una velocidad de rotación necesaria para la mayoría de los generadores para producir electricidad. Aunque las turbinas eólicas tienen un impresionante historial de fiabilidad, cuando se producen fallos, a menudo tienen su origen en fallos en los rodamientos de la caja de engranaje. Los rodamientos deben soportar cargas extremadamente altas, con cambios constantes de los requisitos de funcionamiento. Por ejemplo, en algunas condiciones de operación, los rodamientos tienen que llevar cargas de tamaño medio a velocidades bajas, mientras que en otro sitio los rodamientos tienen que llevar cargas mucho menores pero a velocidades mucho más altas. Además, los vientos flojos requieren que los rodamientos lleven cargas altas a velocidades bajas. Estas condiciones que varían constantemente en la caja de engranaje se combinan con condiciones medioambientales a menudo rigurosas, tales como altas temperaturas, agua, oxígeno, y sales que contribuyen a la corrosión y desgaste de los rodamientos, con resultados indeseables. O bien los lubricantes se degradan, es decir, disminuye la viscosidad cinemática (KV) , y se produce un fallo por fatiga por contacto, o el sistema requiere un intervalo de tiempo corto de purgado del aceite no deseado, lo que significa que la turbina está desconectada durante una cantidad de tiempo inaceptable.

Como se describe en Deirdra Barr; Modern Wind Turbines : A Lubrication Challenge; Machiner y Lubrication Magazine [online]; 4-December 2002; en general, las formulaciones lubricantes para cajas de engranajes de turbinas eólicas ahora generalmente incluyen aceites sintéticos, en lugar de naturales. Los aceites sintéticos en general usan ésteres, polialfaolefinas (PAO) , combinaciones de PAO y ésteres, y polialquilenglicoles. Las PAO a menudo proporcionan un índice de viscosidad (VI) alto y un punto de fluidez bajo, que soportan intervalos amplios de temperatura de funcionamiento. Los PAG ofrecen mejor resistencia a la micropicadura, pero en algunos casos pueden ser incompatibles con revestimientos y/o materiales de sellado. Los planteamientos recientes para este reto pueden incluir los siguientes.

Un planteamiento descrito en la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos (USPAP) 2005/009409 de Devlin et al., es una composición lubricante que comprende un compuesto que contiene azufre, un compuesto que contiene fósforo, un compuesto modificador del rozamiento de tipo alquilenamina, un compuesto dispersante que contiene nitrógeno básico, y un diluyente o aceite base.

Otro planteamiento descrito en el documento USPAP 2006/0276355 de Car y et al., es una composición lubricante que comprende al menos () 2 aceites base, preferiblemente aceites base sintéticos, uno con una viscosidad cinemática a 100 grados centígrados (ºC) (Kv100°C) mayor de (>) 100 centistokes (cSt) y un segundo con una Kv a 100°C menor de (<) 10 cSt. Las composiciones pueden incluir una variedad de aditivos tales como los disponibles en diferentes paquetes comerciales de aceite para engranajes.

El documento USPAP 2005/0000410, también de Devlin et al., describe composiciones lubricantes descritas como adecuadas para usar en cajas de engranajes de turbinas eólicas. Las composiciones comprenden un compuesto que contiene azufre, un compuesto hidrocarbilamina, un compuesto alquilfosforotioato, un compuesto modificador del rozamiento, y un diluyente o aceite base.

Aunque la técnica descrita representa un intento de cumplir los requisitos para las aplicaciones en turbinas eólicas, las expectativas de rendimiento todavía no se encuentran habitualmente en los productos del mercado. Los intervalos de purgado del aceite son todavía más cortos de lo deseado, un problema particular cuando se trata de turbinas eólicas en alta mar. La corrosión, el desgaste y el deterioro de la viscosidad continúan siendo un reto para esta industria de gran crecimiento que evoluciona rápidamente.

En un aspecto, esta invención es una composición lubricante que comprende una cantidad eficaz de

(1) al menos 50% en peso de un copolímero de polialquilenglicol aleatorio o de bloques, basado en óxido de etileno y óxido de propileno, en el que al menos 30% en peso del polialquilenglicol son unidades de óxido de etileno;

(2) de 10 a 20% en peso de un éster poliólico;

(3) de 0, 1 a 5, 0% en peso de N-fenil-1, 1, 3, 3-tetrametilbutilnaftalen-1-amina, como un primer antioxidante;

(4) de 0, 5 a 5, 0% en peso de una difenilamina alquilada formada por el producto de reacción de N-fenilbencenamina y 2, 4, 4-trimetilpenteno, o una mezcla de difenilamina octilada y butilada, como segundo antioxidante;

(5) de 0, 1 a 3% en peso de un aditivo de presión extrema basado en fósforo;

(6) de 0, 01 a 0, 5% en peso de un agente de pasivación de metales amarillos seleccionado de benzotriazol, toliltriazol, tolutriazol, mezclas de toliltriazol sódico y tolutriazol sódico, y combinaciones de los mismos, en donde la expresión "metal amarillo" como se usa en la presente memoria significa, latón, aleaciones de bronce, bronce al aluminio, bronce fosforoso, cobre, aleaciones de cobre y níquel, y cobre al berilio; y

(7) de 0, 1 a 0, 75% en peso de al menos un inhibidor de la corrosión seleccionado de

(a) una sal de amina de un éster de ácido fosfórico alifático;

(b) un semiéster de ácido alquenilsuccínico en aceite mineral;

(c) una sal de amina de un ácido alquilfosfórico combinado con un derivado de ácido ditiofosfórico;

(d) una combinación de dinonilnaftalenosulfonato y dinonilnaftalenocarboxilato de bario en un aceite nafténico tratado con hidrógeno; y

(e) combinaciones de los mismos. En un aspecto relacionado, esta invención es una composición lubricante que comprende

(1) 80% en peso de un copolímero de polialquilenglicol aleatorio o de bloques basado en óxido de etileno y óxido de propileno, en el que 60% en peso son unidades de óxido de etileno y 40% en peso son unidades de óxido de propileno, que tiene un índice de viscosidad ISO de 460;

(2) 15% en peso de un éster de pentaeritritol y un ácido alcanoico;

(3) 1% en peso de N-fenil-1, 1, 3, 3-tetrametilbutilnaftalen-1-amina, como un primer antioxidante;

(4) 1, 3% en peso de una difenilamina alquilada formada por el producto de reacción de N-fenil-bencenamina y 2, 4, 4-trimetilpenteno, como un segundo antioxidante;

(5) 1, 5% en peso de un fosfato de triarilo isopropilado combinado con fosfato de dodecilo y fosfato de trifenilo como un aditivo de presión extrema;

(6) 0, 1% en peso de toliltriazol como un agente de pasivación de metales amarillos; y

(7) 0, 6% en peso de al menos una sal de amina de un éster de ácido fosfórico alifático como un inhibidor de la corrosión.

Parece que la composición lubricante tiene utilidad tanto en usos en tierra... [Seguir leyendo]

1. Una composición lubricante que comprende una cantidad eficaz de

(1) al menos 50% en peso de un copolímero de polialquilenglicol aleatorio o de bloques basado en óxido de etileno y óxido de propileno, en el que al menos 30% en peso del polialquilenglicol son unidades de óxido de etileno;

(2) de 10 a 20% en peso de un éster poliólico;

(3) de 0, 1 a 5, 0% en peso de N-fenil-1, 1, 3, 3-tetrametilbutilnaftalen-1-amina, como un primer antioxidante;

(4) de 0, 5 a 5, 0% en peso de una difenilamina alquilada formada por el producto de reacción de N-fenilbencenamina y 2, 4, 4-trimetilpenteno, o una mezcla de difenilamina octilada y butilada, como segundo antioxidante;

(5) de 0, 1 a 3% en peso de un aditivo de presión extrema basado en fósforo;

(6) de 0, 01 a 0, 5% en peso de un agente de pasivación de metales amarillos seleccionado de benzotriazol, toliltriazol, tolutriazol, mezclas de toliltriazol sódico y tolutriazol sódico, y combinaciones de los mismos, en donde la expresión "metal amarillo" como se usa en la presente memoria significa, latón, aleaciones de bronce, bronce al aluminio, bronce fosforoso, cobre, aleaciones de cobre y níquel, y cobre al berilio; y

(7) de 0, 1 a 0, 75% en peso de al menos un inhibidor de la corrosión seleccionado de

(a) una sal de amina de un éster de ácido fosfórico alifático;

(b) un semiéster de ácido alquenilsuccínico en aceite mineral;

(c) una sal de amina de un ácido alquilfosfórico combinado con un derivado de ácido ditiofosfórico;

(d) una combinación de dinonilnaftalenosulfonato y dinonilnaftalenocarboxilato de bario en un aceite nafténico tratado con hidrógeno; y

(e) combinaciones de los mismos.

2. La composición lubricante de la reivindicación 1, en la que el copolímero aleatorio o de bloques de polialquilenglicol contiene de 50% en peso a 85% en peso de unidades de óxido de etileno, siendo el resto unidades de óxido de propileno.

3. La composición lubricante de la reivindicación 1, en la que el éster poliólico es un éster de pentaeritritol y un ácido alcanoico.

4. La composición lubricante de la reivindicación 1, en la que el aditivo de presión extrema basado en fósforo se selecciona de un grupo que consiste en fosfatos de triarilo isopropilados; amina-fosfatos; fosforotionatos; fosfatos ácidos; fosfatos de alquilo; y combinaciones de los mismos.

5. La composición lubricante de la reivindicación 1 que comprende

(1) 80% en peso de un copolímero de polialquilenglicol aleatorio o de bloques basado en óxido de etileno y óxido de propileno, en donde 60% en peso son unidades de óxido de etileno y 40% en peso son unidades de óxido de propileno, que tiene un índice de viscosidad ISO de 460;

(2) 15% en peso de un éster de pentaeritritol y un ácido alcanoico;

(3) 1% en peso de N-fenil-1, 1, 3, 3-tetrametilbutilnaftalen-1-amina, como un primer antioxidante;

(4) 1, 3% en peso de una difenilamina alquilada formada a partir del producto de reacción de N-fenil-bencenamina y 2, 4, 4-trimetilpenteno, como un segundo antioxidante;

(5) 1, 5% en peso de un fosfato de triarilo isopropilado combinado con fosfato de dodecilo y fosfato de trifenilo como un aditivo de presión extrema;

(6) 0, 1% en peso de toliltriazol como un agente de pasivación de metales amarillos; y

(7) 0, 6% en peso de al menos una sal de amina de un éster de ácido fosfórico alifático como un inhibidor de la corrosión.