Масляный фильтр

Полезная модель относится к двигателестроению и предназначена для работы в системах смазки двигателей внутреннего сгорания.
Предложенная конструкция фильтра для очистки моторного масла может найти применение в автомобильных, тракторных двигателях внутреннего сгорания.
Широко известен масляный фильтр для двигателей легковых автомобилей (Глыбин А.И. Автотракторный фильтры / Справочник: Ленинград, Машиностроение, 1980 г., с.130, рис.81), состоящий из корпуса основания с резьбовым центральным отверстием, фильтрующего элемента с прижимной пружиной, перепускного и антидренажного клапанов и резинового уплотнительного кольца. Фильтр такой конструкции, в настоящее время, является стандартным.
Недостатком известного фильтра является то, что он не обеспечивает качественную очистку масла при некоторых режимах работы двигателя. Например, при пуске двигателя при низких температурах окружающего воздуха и его эксплуатации с непрогретым моторным маслом. В данном случае, из-за повышения вязкости, масло загустевает, что приводит к затрудненному прохождению масла через фильтрующий элемент масляного фильтра. В результате этого через фильтрующий элемент проходит меньшее количество масла, чем требуется для устойчивой работы трущихся деталей двигателя. Чтобы исключить возможность «масляного голодания», используется перепускной клапан, который открывается из-за того, что у масла, находящегося в пространстве между корпусом фильтра и фильтрующим элементом, существенно повышается давление. При этом масло, находящееся в пространстве между корпусом фильтра и фильтрующим элементом, минуя фильтрующий элемент, напрямую, через перепускной клапан, поступает в систему смазки двигателя. При повышении температуры масла, которое происходит вследствие работы двигателя, его вязкость снижается и, благодаря этому, оно начинает более интенсивно проходить через фильтрующий элемент, в результате его давления внутри фильтра падает. Перепускной клапан закрывается и далее все масло проходит через фильтрующий элемент.
Проблема заключается в том, что в период открытия перепускного клапана, масло проходит по наружной поверхности фильтрующего элемента, смывая с него задержанные ранее частицы грязи и абразива, которые образовались в результате работы двигателя и переносит их через перепускной клапан непосредственно в систему смазки двигателя. В результате износ трущихся деталей двигателя увеличивается, что отрицательно сказывается на его долговечности и надежности.
Этот недостаток устранен в двухступенчатом масляном фильтре (конструкция представлена в статье «Какой масляный фильтр лучше выбрать для автомобиля» http://avtosity 365.ru/ustojstvo-i-ekspluatatsiya/kakoj-maslyanyj-filtr-luchshe-vybrat-dlya-avtomobilya/ (дата обращения 09.10.2022), состоящим из основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для входа масла, корпуса, в полости которого установлен фильтрующий элемент, антидренажного и перепускного клапанов. Кроме этого, он имеет дополнительный фильтрующий элемент, через который проходит все масло, поступающее в фильтр.
В таком фильтре все масло, поступающее внутрь фильтра, проходит через первый фильтрующий элемент. Поэтому, в случае пуска холодного двигателя в условиях низких температур, когда повышается давление во внутренней полости фильтра, что приводит к открытию перепускного клапана, масло, проходящее через него к трущимся деталям двигателя, подверглось первичной очистке.
Недостатком такой конструкции является постоянная работа первого фильтрующего элемента, что может привести к его засорению частицами грязи и абразива, и как следствие этого, к затрудненному прохождению масла и возможности возникновения режима «масляного голодания», даже, в случае открытия перепускного клапана.
Из уровня техники известна конструкция масляного фильтра (патент РФ №2240426 «Масляный фильтр», МПК F01М 1/10, B01D 27/08, опубликовано 20.11.2004), состоящего из основания с центральной выступающей цилиндрической частью, с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для входа масла, соединенными при помощи усилителя с корпусом фильтра, в полости которого установлен поджатый пружиной к корпусу перепускной клапан, фильтрующий элемент и антидренажный клапан, расположенный, как и перепускной клапан, над отверстиями основания на входе масла в фильтр.
В указанном фильтре, при возрастании давления масла в пространстве между корпусом и фильтрующим элементом, открывается перепускной клапан, расположенный под фильтрующим элементом. При этом, поступающее в фильтр масло проходит через перепускной клапан, практически не соприкасаясь с поверхностью фильтрующего элемента, и не смывая, находящуюся на нем грязь и частицы абразива.
Наиболее близким по технической сущности и принятый в качестве прототипа является масляный фильтр «Ливны» Premier-406 (интернет-ресурс https://www.drive2.ru/c/505092553129854069/, дата обращения 10.11.2022), содержащий корпус, соединенный с основанием, имеющим центральное резьбовое отверстие и периферийные отверстия для прохода масла, над которыми установлен подпружиненный антидренажный клапан, фильтрующий элемент, через который проходит центральная трубка с отверстиями, круглые верхнюю и нижнюю пружины, при этом нижняя простановочная пластина имеет диаметр равный диаметру фильтрующего элемента и центральное отверстие для прохода центральной трубки.
В указанном фильтре при пуске холодного двигателя при низких температурах, холодное, и, следовательно, более густое моторное масло, поступает в пространство между корпусом и фильтрующим элементом и проходит через открывающийся перепускной клапан, расположенный под фильтрующим элементом, что должно уменьшить продолжительность соприкосновения масла с частицами абразива и грязи, находящимися на наружной поверхности фильтрующего элемента.
Недостатком фильтра такой конструкции является относительная сложность его конструкции. Это обстоятельство приводит к увеличению производственных издержек при его изготовлении и, как следствие этого, к более высокой себестоимости.
Технической задачей настоящей полезной модели является устранение указанного недостатка прототипа – его технической сложности при сохранении того же уровня функциональной работоспособности. Это достигается за счет сокращения количества деталей в конструкции фильтра.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в упрощении конструкции масляного фильтра с обеспечением надежной работы фильтра, снижение трудоемкости производства фильтра.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в масляном фильтре, содержащем корпус, соединенный с основанием, имеющим центральное резьбовое отверстие и периферийные отверстия для прохода масла, над которыми установлен подпружиненный антидренажный клапан, фильтрующий элемент, через который проходит центральная трубка с отверстиями, верхнюю и нижнюю пружины, верхнюю простановочную пластину круглой формы и нижнюю простановочную круглой формы с буртиком для закрепления фильтрующего элемента, при этом нижняя простановочная пластина имеет диаметр равный диаметру фильтрующего элемента и центральное отверстие для прохода центральной трубки, согласно полезной модели, в нижней простановочной пластине выполнена наружная кольцевая проточка, верхняя простановочная пластина выполнена сплошной и жестко соединена с центральной трубкой, при этом диаметр верхней простановочной пластины больше диаметра фильтрующего элемента, по диаметру верхней простановочной пластины выполнено резиновое уплотнительное кольцо, верхняя пружина расположена между верхней частью корпуса и верхней простановочной пластиной, в центральной части основания с внутренней стороны закреплена установочная втулка, в стенках которой выполнены отверстия для прохода масла, верхняя часть антидренажного клапана закреплена в наружной кольцевой проточке нижней простановочной пластины, а его нижняя часть закрывает установочную втулку.
Выполнение в нижней простановочной пластине наружной кольцевой проточки обеспечивает установку и фиксацию верхней части антидренажного клапана.
Жесткое соединение верхней простановочной пластины с центральной трубкой обеспечивает возможность их совместного перемещения внутри корпуса фильтра в осевом направлении.
Выполнение верхней простановочной пластины сплошной, диаметром больше диаметра фильтрующего элемента и размещение по ее диаметру резинового уплотнительного кольца обеспечивает предотвращение протечек масла в пространство между верхней простановочной пластиной и верхней частью корпуса фильтра.
Закрепление верхней пружины между верхней частью корпуса и верхней простановочной пластиной обеспечивает возможность перемещения верхней простановочной пластины внутри фильтра в осевом направлении.
Закрепление антидренажного клапана в наружной кольцевой проточке нижней простановочной пластины, когда его нижняя часть закрывает установочную втулку, обеспечивает возможность перемещения антидренажного клапана в осевом направлении в соответствии с перемещениями нижней простановочной пластины.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция масляного фильтра в разрезе (общий вид), на фиг.2а и фиг.2б – конструкция масляного фильтра в работе.
Предлагаемый масляный фильтр (см. фиг.1) содержит корпус 1, соединенный закаткой с основанием 2, в котором выполнено центральное резьбовое отверстие 3. В основании 1 выполнены периферийные отверстия 4 для прохода масла в фильтр, над которыми установлен резиновый антидренажный клапан 5. Внутри корпуса 1 фильтра расположен фильтрующий элемент 6, внутри которого проходит центральная трубка 7 с отверстиями 8 для прохода масла. Фильтрующий элемент 6 вместе с центральной трубкой 7 сверху и снизу подпирается верхней простановочной пластиной 9 и нижней простановочной пластиной 10 соответственно, выполненными круглой формы. В центре нижней простановочной пластины 10 выполнено отверстие 11, а по ее диаметру выполнен буртик 12, фиксирующий фильтрующий элемент 6. На наружной стороне нижней простановочной пластины 10 выполнена кольцевая проточка 13. Верхняя простановочная пластина 9 выполнена сплошной. По диаметру на нее устанавливается резиновое уплотнительное кольцо 14, обеспечивающее герметичность соединения верхней простановочной пластины 9 с внутренней стенкой корпуса 1 фильтра. Верхняя простановочная пластина 9 жестко соединяется с центральной трубкой 7. Верхнюю простановочную пластину 9 поджимает пружина 15, установленная между нею и верней частью корпуса 1 фильтра. В центральной части основания 2 с внутренней стороны размещена установочная втулка 16, в стенках которой выполнены отверстия 17 для прохода масла.
При сборке фильтра верхняя часть антидренажного клапана 5 фиксируется в кольцевой проточке 13 нижней простановочной пластины 10, а его нижняя часть закрывает сверху втулку 16. Между антидренажным клапаном 5 и нижней простановочной пластиной 10 располагается пружина 18.
Предлагаемый масляный фильтр работает следующим образом (см. фиг. 2а). Собранный масляный фильтр с помощью центрального резьбового отверстия 3 устанавливается на масляный штуцер системы смазки двигателя. Подаваемое под давлением масляным насосом системы смазки двигателя масло, отжимая антидренажный клапан 5, через периферийные отверстия 4 поступает внутрь корпуса 1 фильтра. Затем масло проходит через фильтрующий элемент 6, после чего, очищенное, оно через отверстия 8 попадает в центральную трубку 7 и через нее и внутреннюю часть установочной втулки 16 поступает в систему смазки двигателя. При этом сплошная верхняя простановочная пластина 9 с помощью резинового уплотнительного кольца 14 предотвращает попадание масла в полость корпуса фильтра за верхней простановочной пластиной 9.
В случае загрязнения фильтрующего элемента или запуска непрогретого двигателя в зимних условиях при низких температурах (фиг.2б), когда масло имеет высокую вязкость, его прохождение через фильтрующий элемент 6 затруднено, в результате чего оно замедляет свой ход и создает внутри корпуса фильтра высокое давление. Давление распространяется во все стороны, воздействует, в том числе, и на внутреннюю часть верхней простановочной пластины 9. При дальнейшем нарастании давления и достижении им заданного значения, верхняя простановочная пластина 9, преодолевая силу сопротивления пружины 15, поднимается вверх. Вместе с ней вверх поднимается фильтрующий элемент 6, и нижняя простановочная пластина 10, и антидренажный клапан 5. При подъеме, нижняя часть антидренажного клапана 5 двигается вдоль установочной втулки 16 и открывает расположенные на ней отверстия 17.
В результате масло, поступающее в фильтр через периферийные отверстия 4, проходит через отверстия 17 и через внутреннюю часть установочной втулки 16 поступает в систему смазки автомобиля, не соприкасаясь с фильтрующим элементом 6, что до минимума снижает вероятность смыва частиц абразива и грязи, находящихся на его наружной поверхности
Таким образом, поставленная техническая задача решена, поскольку предлагаемый масляный фильтр имеет более простую и технологичную конструкцию, чем стандартный фильтр и фильтр-прототип. Это связано с тем, что в нем отсутствует перепускной фильтр и связанные с его сборкой и установкой в фильтр технологии контактной сварки. При этом функциональная работоспособность фильтра не уступает прототипу, поскольку вероятность смыва в масляную систему автомобиля частиц абразива и грязи, находящихся на наружной поверхности фильтрующего элемента сведена к минимуму.