МАСЛЯНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2001 года по МПК B01D27/08 F01M1/10 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрам для очистки масла в двигателях внутреннего сгорания.

Известен масляный фильтр для двигателей автомобилей ВАЗ (см. Глыбин А.И. Автотракторные фильтры/Справочник. - Л. : Машиностроение, 1980 г., c. 130, рис. 81), состоящий из корпуса, основания корпуса с резьбовым центральным отверстием, фильтрующего элемента с прижимной пружиной, перепускного и антидренажного клапанов и резинового уплотнительного кольца.

Известный фильтр не обеспечивает качественную очистку масла при эксплуатации двигателя, например, при низких температурах и при непрогретом двигателе. В этом случае загустевшее масло, проникая в пространство между корпусом фильтра и фильтрующим элементом, из-за затрудненного прохождения масла через фильтрующий элемент создает внутри фильтра давление, на которое срабатывает перепускной клапан. При этом загустевшее масло, проходя по наружной поверхности фильтрующего элемента, снимает с наружной поверхности фильтрующего элемента задержанные ранее грязь и мелкую металлическую составляющую, которая образуется в процессе работы двигателя либо попала в двигатель вместе с маслом, и залповым сбросом подает ее через перепускной клапан непосредственно на трущиеся поверхности двигателя, сводя на нет всю предшествующую очистку масла и даже усугубляя режим работы двигателя, поскольку этот процесс при каждом пуске двигателя неоднократно повторяется. Процесс подачи густого масла в двигатель скорее всего усугубляется еще и за счет эжекции, возникающей после достижения расчетного давления масла в фильтре, после которого срабатывает перепускной клапан. При этом масло, находящееся между стенкой корпуса и фильтрующим элементом, стремится мгновенно пройти в пространство, где давления нет, создавая эффект эжекции, в результате которой грязь отрывается от поверхности фильтрующего элемента и залповым сбросом подается в двигатель. Дополнительно после остановки двигателя, когда масло еще горячее в полости корпуса фильтра, внизу скапливаются стекающие с фильтрующего элемента загрязнения, которые при запуске двигателя независимо от эжекции постоянно подаются через перепускной клапан в двигатель.

Известен масляный фильтр 2108-1012005 завода КИНАП состоящий из корпуса, основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для прохода масла, антидренажного и перепускного клапанов, установленных на входе масла в фильтр, резинового уплотнительного с блоком двигателя кольца и фильтрующего элемента и пружины (см. публикацию журнала "За рулем", N 9/96, рубрика "Клуб автолюбителей", с. 132, рис. 2). Антидренажный клапан в известном фильтре выполнен в виде плоского корпуса с закрепленным у центрального отверстия пружинным металлическим кольцом, причем между корпусом и кольцом в качестве уплотнения установлено тонкое резиновое кольцо.

Перепускной клапан в указанной конструкции фильтра расположен на входе масла в фильтр. При такой схеме в полость фильтра не попадают грязные составляющие масла, задержанные фильтрующим элементом на его наружной поверхности. Очищаемое масло при непрогретом двигателе вследствие низкой вязкости масла первоначально преодолевает незначительное сопротивление антидренажного клапана, подавая масло к наружной поверхности фильтрующего элемента. Затем после создавшегося за счет медленного и затрудненного прохождения масла через фильтрующий элемент давления масло, воздействуя на резиновую пластину между корпусом перепускного клапана и пластинчатой пружиной, отжимает последнюю и проникает в полость фильтра и далее в двигатель. При этом все масло, поступающее в фильтр, первоначально проходит через антидренажный клапан.

Антидренажный и перепускной клапаны КИНАПовского фильтра установлены последовательно, и поэтому их применение ограничено для установки фильтров в наклонных положениях, а при обратном наклоне фильтра при их установке, например, на двигателях УАЗ, применение КИНАПовского фильтра вообще нежелательно (cм. отзыв там же, между рис. 2 и рис. 3 в тексте). Поскольку поверхность контакта прижимаемой пружиной резинового кольца достаточно большая, то при прохождении, например, крупных частиц грязи не исключена возможность задержки такой частицы между корпусом перепускного клапана и резиновым кольцом, после чего неочищенное масло без какого-либо сопротивления будет проходить в двигатель, что также можно отнести к недостаткам известного фильтра.

Поскольку КИНАПовский клапан имеет определенную высоту, то это обстоятельство ведет в целом к увеличению высоты всего фильтра или же к снижению поверхности фильтрующего элемента при сохранении высоты, что ни в том, ни в другом случаe нежелательно.

Наиболее близким по технической сущности известным решением-прототипом является американский масляный фильтр фирмы "Пюролатор" (Purolator L 10101), состоящий из корпуса, основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для прохода масла, фильтрующего элемента с пружиной, антидренажного и перепускного клапанов (cм. журнал "За рулем", N 9/96, с. 132, рис. 3). Перепускной клапан в фильтре-прототипе выполнен в виде Т-образной площадки-опоры с установленным на ней корпусом, расположенным в полости фильтрующего элемента, причем Т-образная опора напрессована на центральную выступающую часть основания и загерметизирована резиновым уплотнением. На основании смонтирована подпружиненная тарелка - антидренажный клапан, перекрывающая входные для масла отверстия корпуса.

К недостаткам фильтра-прототипа можно отнести то, что весь корпус перепускного клапана, а с ним и фильтрующий элемент установлены над торцом выступающей цилиндрической части основания в полости фильтрующего элемента, что увеличивает длину корпуса фильтра, уменьшая тем самым полезную фильтрующую поверхность элемента и является достаточно сложной конструкцией. К тому же процесс герметизации нижней части корпуса перепускного клапана с выступающей цилиндрической частью основания достаточно сложный, а в процессе вибрации двигателя автомобиля можно пропускать неочищенное масло к трущимся поверхностям двигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей фильтра путем обеспечения его работы независимо от положения и обеспечение независимой друг от друга работы перепускного и антидренажного клапанов фильтра при предотвращении попадания неочищенного масла с загрязнениями с фильтрующего элемента на трущиеся поверхности двигателя, а также упрощение конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в основании фильтра выполнен дополнительный ряд входных для масла отверстий, над которыми смонтирован перепускной клапан, выполненный в виде подпружиненной к основанию мембраны и корпуса с установленным на нем антидренажным клапаном.

Конструктивные признаки того, что в основании фильтра выполнен дополнительный ряд входных для масла отверстий, над которыми смонтирован перепускной клапан, выполненный в виде подпружиненной к основанию мембраны и корпуса с установленным на нем антидренажным клапаном, являются признаками необходимыми, существенными и имеют изобретательский уровень, поскольку в совокупности обеспечивают раздельную работу антидренажного и перепускного клапанов, представляют собой достаточно простую конструкцию, обеспечивают надежную параллельную работу клапанов, независимо от положения и наклона фильтра, предотвращают попадание грязи с фильтрующего элемента к трущимся деталям двигателя в любое время суток и года, в том числе и при запусках при низкой температуре, и приводят к достижению конечного результата, предлагаемого изобретением.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид фильтра в разрезе.

На фиг. 2 изображен фрагмент фильтра в разрезе, на котором показано выполнение герметизирующей цилиндрической части антидренажного клапана с основанием и корпусом перепускного клапана.

Масляный фильтр состоит из основания 1, соединенного закаткой с корпусом 2 при помощи усилителя 3. В корпусе 2 установлены фильтрующий элемент 4, антидренажный 5 и перепускной 6 клапаны. В основании 1 выполнены два ряда отверстий для прохода масла в фильтр. Один ряд отверстий 7 выполнен по периметру окружности в непосредственной близости от выступающей цилиндрической части 8 основания 1. Другой ряд отверстий 9 выполнен по периметру окружности, находящейся под гибкой ветвью 10 антидренажного клапана 5. Мембрана 11 перепускного клапана 6 перекрывает выполненные для прохода загустевшего масла в основании 1 отверстия 7.

Корпус перепускного клапана 6 может быть закреплен на основании 1 при помощи, например, точечной сварки либо зафиксирован от смещения сформированным на основании кольцевым выступом 12. Пружина 13 перепускного клапана одним концом изнутри опирается в верхний торец корпуса клапана, а другим опирается на мембрану 11. В верхнем торце корпуса перепускного клапана 6 выполнено отверстие 14 для прохода масла.

Перепускной клапан собирается следующим образом. После установки мембраны 11 с пружиной 13 на отверстия 7 основания 1, после поджатия корпуса клапана 6 точечной сваркой в нескольких местах по кольцевому выступу 15 корпуса последний соединяют с основанием 1. Либо без сварки после установки на основании 1 мембраны 11 пружины 13 устанавливают корпус 6, который центрируется на основании при помощи выполненного на основании кольцевого выступа 12. На плечики 16 корпуса перепускного клапана 6 устанавливают антидренажный клапан 5, который своей гибкой ветвью 10 прижимается к основанию 1, затем фильтрующий элемент 4 с пружиной 17 и корпус 2, после чего фильтр закатывают. Выполнение опорной поверхности 18 конической в усилителе 3 для уплотнительного кольца 19 обеспечивает меньшее усилие затяжки фильтра и хорошее уплотнение при установке фильтра на двигатель.

Уплотнение антидренажного клапана 5 с основанием 1 происходит за счет контакта цилиндрической, например, резиновой части 20 антидренажного клапана 5 с основанием 1 и с корпусом перепускного клапана 6. Цилиндрическая часть 20 антидренажного клапана 5 может быть выполнена в виде гибкой ветви 21, контактирующей с выступом 12 основания 1.

Фильтрующий элемент 4 поджимается к корпусу перепускного клапана 6 через кольцевой выступ 22 антидренажного клапана 5 к плечикам 16 корпуса перепускного клапана при помощи пружины 17, обеспечивая тем самым герметичное их соединение. Тыльная поверхность фильтрующего элемента либо закрыта заглушкой 23, либо торцевая поверхность элемента выполнена глухой углублением для фиксации по центру пружины 17. В случае выполнения мембраны 11 из гибкого материала, например резины, на мембрану устанавливают дополнительно опорное кольцо 24.

Масляный фильтр может работать в двух режимах. Первый режим, когда двигатель не прогрет или запускается в зимних условиях при низких температурах, и второй - при разогретом масле и минимальном сопротивлении прохождению масла через фильтрующий элемент.

При первом режиме подаваемое насосом масло через отверстия 7 и 9 в основании 1 давит на гибкую ветвь 10 антидренажного клапана и мембрану 11 перепускного клапана одновременно и одинаково. Гибкая ветвь 10 антидренажного клапана 5 приподнимается от основания 1 и пропускает масло в полость фильтра с наружной стороны фильтрующего элемента 4.

Поскольку масло густое, то при прохождении через фильтрующий элемент 4 оно замедляет свой ход и создает внутри фильтра давление. Давление распространяется во все стороны и воздействует через отверстия 7 в основании 1 на мембрану 11 перепускного клапана.

При достижении заданного давления мембрана 11 перепускного клапана отходит от основания 1 и пропускает масло непосредственно в двигатель, минуя фильтрующий элемент 4.

При прогретом двигателе масло в двигатель поступает традиционным путем. Масло под давлением, создаваемым масляным насосом, отгибает гибкую ветвь 10 антидренажного клапана 5, проходит фильтрующий элемент 4, очищается и через центральное отверстие в основании 1 подается в двигатель. Перепускной клапан 6 при этом закрыт.

Использование предлагаемого масляного фильтра позволит решить несколько технических задач - обеспечить постоянную качественную очистку масла вплоть до прекращения фильтрующих способностей фильтрующего элемента, предотвратить снятие и подачу грязи в двигатель с наружной поверхности фильтрующего элемента, упростить конструкцию перепускного клапана и фильтра в целом, расширить функциональные возможности фильтра.

Изготовить опытный образец предлагаемого фильтра с качественной закаткой и соединением корпуса с основанием и усилителем ручным способом практически невозможно. Изыскивая пути проведения испытаний, нами изготовлен разборный фильтр, который устойчиво держит давление в 25 атм и проходит в настоящее время эксплуатационные испытания на автомобиле.

Установка и эксплуатация предложенного масляного фильтра, на двигатели автомобилей не зависит от угла их установки на двигателе, и фильтр может быть использован на различных моделях автомобилей ВАЗ, "Москвич", ГАЗ, УАЗ и др.

Считаем, что патентование предлагаемого масляного фильтра целесообразно в странах с развитым автомобилестроением - США, Германии, Франции, Италии, Японии, Корее.

Изобретение предназначено для очистки масла в двигателях внутреннего сгорания. Фильтр состоит из основания с резьбовым отверстием и с отверстиями для входа масла, соединенного с корпусом, в полости которого установлен поджатый пружиной фильтрующий элемент. В основании фильтра выполнен дополнительный ряд входных для масла отверстий, над которыми смонтирован перепускной клапан, выполненный в виде подпружиненной к основанию мембраны и корпуса с установленным на нем антидренажным клапаном. Изобретение обеспечивает повышение функциональных возможностей фильтра путем обеспечения его работы независимо от положения, а также независимой друг от друга работы перепускного и антидренажного клапанов при предотвращении попадания неочищенного масла с загрязнениями с фильтрующего элемента на трущиеся поверхности двигателя. 2 ил.

Масляный фильтр, состоящий из основания с резьбовым отверстием и с отверстиями для входа масла, соединенного с корпусом, в полости которого установлены поджатый пружиной фильтрующий элемент, антидренажный и перепускной клапаны, отличающийся тем, что в основании фильтра выполнен дополнительный ряд входных для масла отверстий, над которыми смонтирован перепускной клапан, выполненный в виде подпружиненной к основанию мембраны и корпуса с установленным на нем антидренажным клапаном.