Двухступенчатый масляный фильтр

Полезная модель относится к двигателестроению и предназначена для работы в системах смазки двигателей внутреннего сгорания. Предложенная конструкция двухступенчатого фильтра для очистки масел может найти применение в автомобильных, тракторных двигателях внутреннего сгорания.
Широко известен масляный фильтр для двигателей легковых автомобилей (Глыбин А.И. Автотракторные фильтры / Справочник. Ленинград, Машиностроение, 1980 г., с. 130, рис. 81), состоящий из корпуса, основания с резьбовым центральным отверстием, фильтрующим элементом с прижимной пружиной, перепускного и антидренажного клапанов и резинового уплотнительного кольца.
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 масло, 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 продукты износа, которые образовались в результате работы двигателя и переносит их через перепускной клапан непосредственно в систему смазки двигателя.
Кроме этого, в течение всего периода открытия перепускного клапана, проходящее через него масло не очищается. В результате износ трущихся деталей двигателя увеличивается, что снижает его долговечность.
Указанный недостаток фильтра устранен в конструкции масляного фильтра (патент РФ №2240426 «Масляный фильтр», МПК F01M 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 пуске холодного двигателя при низких температурах, холодное и, следовательно, более густое 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. Однако, конструкция такого фильтра не исключает возможности заполнения маслом всей внутренней полости фильтра, что приведет к тому, что масло, омывая наружную поверхность фильтрующего элемента, может захватить и перенести находящиеся на ней частички грязи и абразива через нижний перепускной клапан напрямую в систему смазки двигателя, кроме того, даже в случае, если удастся исключить заполнения холодным маслом всей внутренней полости фильтра, в период открытия перепускного клапана, масло не будет проходить через фильтрующий элемент, что приведет к повышению интенсивности износа трущихся деталей двигателя.
Этот недостаток устранен в двухступенчатом масляном фильтре (конструкция представлена в статье «Какой масляный фильтр лучше выбрать для автомобиля» http://avtocity365.ru/ustrojstvo-i-ekspluatatsiya-avtomobilya/kakoj-maslyanyj-filtr-luchshe-vybrat-dlya-avtomobilya/ (дата обращения 09.10.2017), состоящим из основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для входа масла, корпуса, центральной трубки, на которой 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 клапан к трущимся деталям двигателя, подвергается предварительной 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.
Наиболее близким по технической сущности известным решением – прототипом – является масляный фильтр (патент РФ 2323029 «Фильтр очистки масла», МПК B01D 27/08, F01M 1/10, опубликовано: 27.04.2008), состоящий из основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для входа масла, антидренажного клапана, корпуса, центральной трубки, на которой соосно расположены основной фильтрующий элемент, перепускной клапан и дополнительный фильтрующий элемент клапана.
В данном фильтре, масло от насоса двигателя через отверстия крышки, отжав антидренажный клапан, поступает в полость между внутренней стенкой корпуса и внешней поверхностью основного фильтрующего элемента и дополнительного фильтрующего элемента перепускного клапана. Проходя через основной фильтрующий элемент и центральную трубку, масло очищается, и через центральное присоединительное отверстие, которым фильтр присоединяется к двигателю, поступает в его главную масляную магистраль. В случае запуска холодного двигателя, основной фильтрующий элемент не успевает пропускать весь объем поступающего в фильтр масла, и срабатывает перепускной клапан, благодаря чему масло, прошедшее через дополнительный фильтрующий элемент, через центральную трубку поступает в главную масляную магистраль двигателя.
Недостатком такой конструкции является постоянная работа как основного фильтрующего элемента, так и дополнительного фильтрующего элемента (даже в случае, если перепускной клапан находится закрытом состоянии). Это приведет к быстрому засорению дополнительного фильтрующего элемента частицами грязи и абразива, и, как следствие этого, к затрудненному прохождению через него холодного густого масла, при запуске двигателя при низкой температуре окружающего воздуха. В результате может возникнуть режим «масляного голодания», даже, в случае открытия перепускного клапана.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение качества очистки моторного масла за счет повышения надежности работы масляного фильтра, благодаря исключению как возможности возникновения в системе смазки режима «масляного голодания» при работе двигателя, так и попадания в двигатель масла, не прошедшего очистку.
Техническая задача достигается тем, что двухступенчатый масляный фильтр содержит основание с центральным резьбовым отверстием, соединенное закаткой с корпусом, в основании выполнены отверстия для входа масла, внутри корпуса соосно размещены антидренажный клапан, центральная трубка с отверстиями, на которой соосно размещены основной фильтрующий элемент, перепускной клапан и дополнительный фильтрующий элемент. Согласно полезной модели, в корпусе между основным фильтрующим элементом и дополнительным фильтрующим элементом установлена герметичная перегородка, в которой выполнены два перепускных и один дренажный клапаны, при этом дополнительный фильтрующий элемент имеет меньший коэффициент отсева.
Поставленная задача достигается тем, что внутренний объем масляного фильтра, имеющего основной и дополнительный фильтрующие элементы, разделен на основную и дополнительную полости герметичной перегородкой, в которой выполнены два перепускных и один дренажный клапаны. При работе двигателя, масло поступает в основную полость фильтра, закрывает дренажный клапан дополнительной полости, проходит через основной фильтрующий элемент и поступает в систему смазки двигателя.
В случае запуска холодного двигателя, основной фильтрующий элемент не успевает пропускать весь объем поступающего в фильтр масла и давление в основной полости фильтра повышается. В результате открываются перепускные клапаны, открывающие доступ в дополнительную полость фильтра. Масло проходит через дополнительный фильтрующий элемент и поступает в систему смазки двигателя.
При дальнейшей работе двигателя, масло прогревается и давление в основной полости фильтра снижается. В результате перепускные клапаны закрываются и доступ масла в дополнительную полость прекращается. В результате исключается возможность засорения дополнительного фильтрующего элемента, благодаря чему повышается качество очистки масла.
Устройство и работа полезной модели объясняется чертежами, на которых представлена конструкция масляного фильтра в разрезе (общий вид) – фиг. 1, работа масляного фильтра при пуске холодного двигателя при низких температурах окружающего воздуха – фиг. 2, работа масляного двигателя при разогретом двигателе – фиг. 3., на фиг. 4 - вид А-А.
Предлагаемый масляный фильтр (фиг. 1) состоит из основания 1, с центральным резьбовым отверстием 2, соединенного закаткой с корпусом 3. В основании 1 выполнены отверстия 4 для прохода масла в фильтр, над которыми установлен подпружиненный антидренажный клапан 5. Внутри корпуса 3 фильтра установлена герметичная перегородка 6, разделяющая его объем на основную 7 и дополнительную 8 полости. В перегородке 6 установлены два перепускных 9 и один дренажный 10 клапаны (фиг. 4 вид А-А). В основной полости корпуса фильтра 7 установлен основной фильтрующий элемент 11, а в дополнительной полости 8 – дополнительный фильтрующий элемент 12 с меньшим коэффициентом отсева. Между основным фильтрующим элементом 11 и перегородкой 6 установлена простановочная втулка 13, препятствующая соосному перемещению основного фильтрующего элемента 11. Дополнительный фильтрующий элемент 12 поджимает пружина 14. Через основной и дополнительный фильтрующие элементы проходит центральная трубка 15 с отверстиями. Уплотнительное кольцо 16 служит для герметизации соединения основания 1 с двигателем.
Предлагаемый масляный фильтр может работать в двух режимах. Первый режим, когда двигатель не прогрет и запускается в зимних условиях при низких температурах, и второй - при разогретом двигателе и масле.
При первом режиме (фиг. 2) подаваемое насосом масло через отверстия 4 в основании 1 поступает в основную полость фильтра 7. Поскольку непрогретое масло имеет высокую вязкость, оно густое, поэтому его прохождение через основной фильтрующий элемент 11 затруднено, в результате чего оно замедляет свой ход и создает внутри основной полости фильтра 7 высокое давление. Давление распространяется во все стороны, воздействует на дренажный клапан 10 и закрывает его. При дальнейшем нарастании давления и достижении его заданного значения, открываются перепускные клапаны 9, и масло поступает в дополнительную полость фильтра 8. Поскольку находящийся там дополнительный фильтрующий элемент 12 имеет меньшую степень отсеивания, он создает меньшее сопротивление фильтрации масла. В результате, поступающее в дополнительную полость фильтра масло, проходит через дополнительный фильтрующий элемент, очищается и через отверстия в центральной трубке фильтра 15 и центральное отверстие 2 в основании 1 подается в масляную магистраль двигателя. При этом ни одна частица грязи, находящейся в масле к трущимся поверхностям двигателя не поступает.
При дальнейшей работе двигателя (фиг. 3) масло, поступающее в фильтр, прогревается, его вязкость снижается, и оно становится менее густым. В результате этого его прохождение через основной фильтрующий элемент 11 облегчается, и давление внутри основной полости фильтра 7 снижается. Как только давление масла станет меньше заданного значения, перепускные клапаны 9 закрываются, и поступление масла в дополнительную полость фильтра 8 прекращается. В дальнейшем очистка масла ведется только с помощью основного фильтрующего элемента 11, и через соответствующие отверстия в центральной трубке фильтра 15 и центральное отверстие 2 в основании 1 оно подается в двигатель. При этом, дополнительный фильтрующий элемент 12 в работе не участвует и его загрязнения не происходит.
После остановки двигателя, масло перестает поступать в фильтр, давление внутри его основной полости 7 снижается, что приводит к открытию дренажного клапана 10 и масло, находившееся в дополнительной полости фильтра 8, перетекает в его основную полость.
Если двигатель запускается при положительных температурах и нормальной вязкости масла, работает только основная полость фильтра, поскольку возникающее в основной полости давление достаточно, чтобы закрыть дренажный клапан 10, но его не хватает для открытия перепускных клапанов 9. Таким образом, дополнительная полость фильтра 8 оказывается изолированной, поэтому расположенный в ней дополнительный фильтрующий элемент 12 не работает. Тем самым исключается его загрязнение и достигается больший ресурс и повышенная надежность в работе фильтра.
Совокупность признаков, которые характеризуют новое решение, обеспечивают возможность достижения технического результата: обеспечение качественной очистки масла и надежности работы масляного фильтра.