Главната роля на масления филтър се състои в това, да се очисти маслото от разрушителното замърсяване в механичните системи, такива като двигател, скоростна кутия, хидравлични системи и други, зависими от масла системи. В началото на автомобилостроенето двигателите постоянно са се повреждали. Пробег без ремонт от стотина километра се е считало събитие. Причина за това в голяма степен се е явявала не примитивната конструкция на моторите, а отсъствие на системи за чистене на гориво, въздух и масло. Прах, частици от разпада попадали в двигателя.
Ситуацията се изменила през 20-те години на миналия век, когато започнали да се поставят филтри. Пионер е бил масления филтър «Purolator» (Pure Oil Later - чисто масло на изхода, изобретен през 1922 година от Ернест Свитленд (Ernest Sweetland). Междуремонтният пробег започнал да се изчислява в хиляди километри. От тогава масления филтър се явява неотменима част от всеки двигател с вътрешно горене.
Филтри неразглобяем тип, разпространени днес в автомобилната промишленост са били въведени през 50-те години на миналия век и са били стандарт практически до началото на 70-те години на XXв.
Освен в автомобилната промишленост, филтрацията на масло се явява неотменима част от оборудвания в различни промишлени отрасли, в това число аерокосмическата, енергетиката, нефтопреработката, производствената сфера, минната промишленост и т.н.
Голяма част от съвременните конструкции маслени филтри се произвеждат в 2 типа неразглобяеми (spin-on), и разглобяеми (replaceable cartridge) със сменяеми филтриращи елементи. Затова е много важно филтрите и системите за филтраця да бъдат избрани така, чеда удовлетворяват технологиите за използване, стойност, производителност, простота при използване и влияние на температурни условия.
Най-разпространени се явяват маслените филтри неразглобяем тип. Такива филтри най- добре отговарят на високата производителност на маслените технологии филтрация.
Разглобяемият маслен филтър опростено представлява цилиндър (1) със снемаща се капак, в който се поставя филтриращия елемент (2), подобно на използваните в неразглобяеми навиващи се филтри тип "spin-on". Според замърсяването се сменя само филтриращия елемент.
Типове маслени филтри в зависимости от способа на очистка
1. Филтри за механическа очистка
2. Гравитационен тип
3. Центробежен тип
4. Магнитен тип
Най- разпространен тип маслени филтри днес се явяват филтри за механична очистка на масла.
Филтрите за механическа очистка от маслата се подразделят на филтри за дълбока очистка и филтри за фина очистка.Филтрите за груба очистка на масла в голяма част от случаите се намират в картера на двигателя и не изискват смяна през целия експлоатационен срок на автомобила. Този тип маслени филтри позволяват да се чисти моторното масло от едри частици, които могат бързо да задръстят филтрите за фина очистка на масла.
Филтрите за фина очистка на масла, задържат по- малките частици утайки и нагар, осигуряващи най- пълна чистота на моторното масло.
Гравитационни филтри (утаители).
Принципът на тяхното действие се основава на утаяване под действието на силите на тежестта на частици, имащи по-голяма плътност, отколкото смазочното масло. Утаителят има значително по- голям обем, отколкото подаващите и отвеждащи тръбопроводи, скоростта на потока масло значително пада и се извършва отделяне на тежките примеси в утайки.
Центробежни филтри (центрофуги)
Отличават се от гравитационните по това, че силата на тежестта се забавя от така наречената „центробежна сила” в центрофуга, благодарение на което частиците утайка се отделят от маслото и се утаяват на стените на корпуса на масления филтър, а очистеното масло постъпва в маслените магистрали.
Магнитни филтри
Този тип филтри използва магнит или електромагнит който привлича и събира частичките желязо при преминаване на масло през област от магнитен поток.
Типове маслени филтри в зависимост от способа на смазване
1. пълнопоточни филтри
2. частичнопоточни филтри
3. филтри комбиниран тип
Пълнопоточният маслен филтър сеявява най- прост по конструкция. С момента на пуска на двигателя той веднага пропуска през себе си цялото моторно масло, постъпващо едновременно към всички зони, изискващи смазка. Такава схема в сравнение с другите бързо чистят маслото, но и бързо замърсяват филтъра. Ето защо в масления филтър важна роля се възлага на предпазния клапан. Той сработва при значителен пад на налягането, възникващ между неочистените и очистени обеми масла породени от замърсяване на филтриращия елемент или повишен вискозитет на маслата при понижена температура. В случай на сработване на предпазния клапан маслото постъпва в двигателя неочистено, но осигурява смазване и предотвратява повреда на филтъра в резултат от прегряване.
Частичнопоточният маслен филтър е разположен в паралелна основа на маслопроводната линия, като чисти за един път само малка част от моторното масло. Голяма част поначало постъпва в двигателя без филтрация. Но този малък обем преминава по паралелен контур многократно, затова степента на неговата очистка е много по голяма от пълнопоточнен филтър. Постепенно качествено се очиства и целия обем залято моторно масло, макар че за това се изисква по голямо време. Такива системи са способни да поддържат маслото в добро състояние за дълъг период от време. Тяхното преимущество се изразява във факта, че даже и при забравен филтър и свалени клапани потока масло не спира и двигателя работи.
Конструкцията на комбиниран маслен филтърподразбира разполагане на маслената линия на два филтъра – пълнопоточен и частичнопоточен. Обемът моторно масло, преминаващ през него е в съотношение 9:1. Степента на очистка на маслото е близка до пълна, което автоматически увеличава ресурса на двигателя, моторното масло и масления филтър. Тук устройството на масления филтър гарантира максимално качество на филтрация на маслото и малък срок на използване Често такъв тип се използва на дизелови двигатели на товарни автомобили и строителна техника.
В типични филтри контейнерен тип стандарт се явява направлението на потока масло отвън навътре. Това означава, че маслото преминава през цилиндричен филтриращ материал с външната повърхност на филтъра към вътрешната сърцевина.
Независимо от това в някои случаи направлението на потока може да бъде противоположно - при това маслото, постъпващо във филтъра през сърцевината, се издига извън филтъра с помощта на уникален дизайна от гънки. Това се прави с цел да се подобри управлението на потока масло, а така също да се намали размера на филтриращия елемент.
Механизми на филтрация и филтрираща среда
Филтриращите елементи се подразделят на няколко типа според различни механизми на филтрация:
• Пряко прехващане и дълбоко задържане— частицата се блокира на филтриращата повърхност във връзка с това, че размера частица е по-голяма от прохода във филтриращата среда.
• Адсорбция— електростатично или молекулярно притегляне на частиците между влакната на филтриращата среда.
• Инерционно стълкновение— частиците се сблъскват с филтриращия материал по инерция при обтекание на маслото и подлагане на абсорбция.
• Брауновско движение— частици с размер под 1 микрон се преместват независимо от потока течност и адсорбират при непосредствена близост до.филтриращата среда. Tози механизъм е много по малко разпространен, особено във вискозитетна течност.
• Гравитационен ефект— при ниско налягане в потока се утаяват голямо количество замърсени частици.
Освен това, филтриращия материал захваща частицата с два различни метода:
• Повърхностно задържане— замърсените вещества се задържат на повърхностите на филтъра. Това осигурява възможността да се задържи замърсяването, когато то встъпва в контакт с филтриращата повърхност.
• Дълбочинно задержание— замърсяващите вещества се задържат в „дълбочината” на. филтъра. Създава се по-голяма възможност за улавяне на замърсителите.
На графиката по- долу е показано, че дълбочинната филтрация се явява по- ефективна в захващане на малки частици в сравнение с повърхностната филтрация. Това е свързано с дълбоките слоеве на филтъра, осигуряващи най-оптимално улавяне на частиците заедно с адсорбционните и брауновски движения, които преобладават в дълбоките слоеве на филтъра. Докато тези характеристики се явяват полезни, дълбоките слоеве на филтъра, по принцип, имат по- висок перепад на налягане на филтриращите елементи, което в резултат води до ограничен поток в по- дълбоките слоеве на филтъра.
Типове филтриращи материали и способност за задържане на замърсителите
Пористноста на филтриращия материал играе важна роля в това, колко добре филтъра може да съхрани уловените частици. Когато размера на порите намалява, за поддържане на нисък пад на налягане през филтриращия елемент, плътността на порите трябва да се увеличи за поддържане обема на маслото в контакт с повърхността. Друг фактор се явява материала на филтриращия елемент. Съществуват три основни типа филтриращи материали, използвани за филтри:
1. Целулоза– състои се от дървесни маси с влакна с различен размер и несъгласуван размер пори.
2. Стъкленовлакнести (синтетически)– cъстоят се от малки изкуствени стъклени влакна с по- последователни размери пори.
3. Композитни– състоят се от комбинация- целулоза и стъклено влакно.
Целулозните филтри се произвеждат от влакна с различен размер. Те притежават добро задържане на замърсителите поради високо ниво на адсборция. Недостатък на такива филтри се явява това, че продуктите от окисление на маслата предизвикват разпад на чистата целулоза, но добавка на даже 25% полиестер се увеличава устойчивостта на материала към стареене до пет пъти.
Филтри от стъкловлакна притежават по-малки размери на влакната, което способства за по голяма филтрация и дълготрайност на филтъра.
Видове повреди на филтъра
Ченелинг(канализиране)- по време на големи падове на налягането, проходите във филтриращите материали могат да се увеличат толкова, че нефилтрираното масло може свободно да премине без ефективно захващане на замърсителите. Освен това, замърсяващите частици, които са били преди задържани във филтъра, в съответствие с увеличените проходи могат да бъдат смити и да се замърси маслото. Потокът масло смива от повърхностите на филтрирания елемент натрупаната тиня, увличайки я в магистралата.
Пукнатини породени от умора на метал- в циклични условия потока вътре във филтриращия елемент може да образува пукнатини и маслото да премине през тях нефилтрирано.
Разрушение на влакната– влакната във филтриращия материал могат да разрушат и да произвеждат ново замърсяване, състоящо се от филтриращия материал. Toва може да бъде предизвикано от неправилно разполагане на филтърния корпус или от недостатъчно точно поставяне, при която той може да генерира разрушителни вибрации.
Крехкост от несъвместимост с масла или много големи падове на налягане също така могат да доведат до разпад на филтриращия материал.
Запушване- по време на работа порите на филтриращия материал могат да бъдат напълно запушени при превишаване на филтрацията. Запушването може да стане преждевременно при излишна влажност, охлаждане, наличие на голямо количество окислени продукти, утайки и т. н.
Поддържане на установени филтри
Най-добрият способ да спреш филтъра от достигане на пределна филтрация – да се избегне голямо замърсяване в системата от самото начало. Колкото е по- малко външно замърсяване попада в системата, толкова по-малко замърсяващи вещества те самите създават вътре (частици създават частици). Използвайте следните препоръки за поддържане на установени филтри:
• Осигуряване на надеждна защита от влага в системата.
• Дръжте уплътненията и цилиндричните чисти и сухи, използвайте съответстващи средства.
• Изберете съответстващ сорт масла и пакет присадки по противодействие от замърсяване и намаляване на вътрешното триене.
Ако възникнат подозрения и въпроси по филтъра, то той не трябва да бъде унищожен, защото ще бъде изключено ключово доказателство. Поддържайте филтъра в това състояние, в което е бил свален и използвайте за него анализ от производителите или в лаборатория.
Обезвреждане на филтрите
Маслените филтри се изхвърлят в определени места . Правилата по охрана на околната среда диктуват съответстващи разпоредби по обезвреждане на филтри. Общите правила включват изливане на маслото, раздробяване или изгаряне на филтъра.
Компоненти в масления филтър
A. Индикатор на състояние- това устройство обикновено измерва пада на налягане за да укаже оставащия срок на експлоатация или отказ на масления филтър.
B. Глава на филтъра– горната част на корпуса на филтъра, съдържаща входове за влизащия и излизащ поток, а така също показатели на байпаса и пада на налягането.
C. Преливен клапан– понякога се нарича предпазен или байпасен. Неговото предназначение е да осигури гарантирано подаване на моторно масло в системата за смазване на двигателя в случаи, когато то не може да премине през филтриращия елемент поради пълно запушване или много голям вискозитет на маслото при ниски температури. При по- тежки експлоатационни условия, при ежедневен пуск на замръзнал двигател, най- добре подхождат филтри с преливен клапан, разположен на входа. При такава схема кухината на филтъра никога не се промива при преливане на маслата.
D. Основа– опорна част на филтриращата структура, осигуряваща съединение с главата на филтъра. Това помага да се предотврати теч или разкъсване на филтъра с увеличаване пада на налягането и често съдържа монтажни устройства за подключване към главата на филтъра.
Е. Корпус на филтъра– служи за монтаж на всички елементи на филтъра, помога да се направи масления поток през филтърния елемент. Корпусът не оказва голямо влияние на работата на масления филтър. Но позволява да се съхрани целостта на всички негови вътрешни елементи.
F. Централна тръба(вътрешна решетка) –това е централен канал за излизане на потока от филтриращия материал. Отговаря за връщането на отфилтрованото масло в двигателя. Централната тръба се явява носеща целия филтър, действа, като опора на филтриращия елемент и предотвратява неговото разрушаване при увеличен пад на налягането.
G. Филтриращ елемент(штора) – гофриран филтриращ материал, осигуряващ голяма повърхностна площ за филтрация. Филтриращият материал има множество малки пори, състои се основно от микроскопически влакна целулоза и синтетичен материал. Така също се използва стъклено влакно и полиестер, които повишават ефективността на филтрацията и дълготрайност на филтъра. Материалът в някои случаи се насища със смола, която придава допълнителна твърдост и устойчивост.
H. Запушалка– челен капак на носещата конструкция на филтриращия елемент на противоположния край на филтъра. Помага да се предотврати теч или разлив във връзка с увеличения пад на налягането.
I. Дренажен порт– това е порт осигуряващ възможност да се излива маслото преди снемане на масления филтър. Може да се използва за вземане на образци масло или отстраняване на излишно масло преди утилизация.
J. Пружина– задава опъването на преливния клапан. В други конфигурации може да бъде използвана пластинчата пружина.
К. Противоизливен клапан– това е предварително смазан уплътнителен палец.. Не дава на маслото да излезе от филтъра на неработещ двигател. Иначе, при всеки старт двигателя отначало ще се пълни с филтъра с масло и след това ще се смазват детайлите на мотора.
L. Прахозащитно уплътнение- предотвратява попадането на прах и други замърсяващи вещества вътре в корпуса на филтъра.
Маслените филтри имат строго ограничен ресурс и подлежат на смяна едновременно с маслото. Повторно използване на маслен филтър води до възникване на маслен глад на двигателя и неговата повреда. Икономията от маслен филтър може да доведе до разходи многократно превишаващи стойността на филтъра.
