Filtr oleju/smaru

Filtr oleju/smaru to filtr przeznaczony do usuwania zanieczyszczeń z oleju silnikowego, oleju przekładniowego, oleju smarowego lub oleju hydraulicznego. Ich głównym zastosowaniem są silniki spalinowe pojazdów mechanicznych (zarówno drogowych, jak i terenowych), samoloty z napędem, lokomotywy kolejowe, statki i łodzie oraz silniki statyczne, takie jak generatory i pompy. Inne układy hydrauliczne pojazdów, np. w automatycznych skrzyniach biegów i wspomaganiu kierownicy, są często wyposażone w filtr oleju. Silniki z turbiną gazową, takie jak te w samolotach odrzutowych, również wymagają stosowania filtrów oleju. Filtry oleju są stosowane w wielu różnych typach maszyn hydraulicznych. Sam przemysł naftowy wykorzystuje filtry do produkcji ropy, pompowania ropy i recyklingu ropy. Nowoczesne filtry oleju silnikowego są zwykle „pełnoprzepływowe” (inline) lub „obejściowe”.

Historia

Historia filtra oleju/smaru jest dowodem na to, jak ważne jest utrzymanie czystości i wydajności silnika. Od początków prymitywnych ekranów i filtrów siatkowych po nowoczesne filtry typu spin-on i zaawansowane technologie filtracji, filtry oleju znacznie ewoluowały z biegiem czasu. Wraz z rozwojem i ewolucją przemysłu motoryzacyjnego, technologia stosowana do zapewnienia płynnej i wydajnej pracy silników również będzie się rozwijać.

Wczesny rozwój

Wczesne filtry: W początkach silników samochodowych nie było dedykowanych filtrów oleju. Zamiast tego zastosowano proste sita lub sitka do usuwania dużych cząstek z oleju. Te wczesne urządzenia były prymitywne i często nieskuteczne w usuwaniu drobniejszych zanieczyszczeń.

Postęp: wraz z rozwojem technologii silników stała się oczywista potrzeba bardziej wydajnej filtracji oleju. Układy olejowe wczesnych silników były stopniowo ulepszane, włączając lepsze mechanizmy filtrujące.

Kluczowe kamienie milowe

Filtry pełnoprzepływowe: Filtry oleju pełnoprzepływowe, które filtrują cały olej przepływający przez silnik, okazały się znaczącym ulepszeniem w stosunku do wcześniejszych konstrukcji. Filtry te zostały zaprojektowane w celu usuwania szerszego zakresu zanieczyszczeń, poprawiając wydajność i żywotność silnika.

Filtry typu spin-on: Wielki przełom nastąpił w 1954 roku, kiedy firma WIX wynalazła filtr oleju typu spin-on. Konstrukcja ta zrewolucjonizowała wymianę filtra oleju, czyniąc ją szybką i łatwą. Filtr wkręcany to samodzielny element, który można łatwo zdemontować i wymienić, odkręcając go z bloku silnika. Konstrukcja ta stała się standardem dla większości nowoczesnych pojazdów.

Postęp technologiczny

Materiały i konstrukcja: Z biegiem czasu materiały stosowane w filtrach oleju znacznie się poprawiły. Wczesne filtry były wykonane z metalowej siatki lub papieru, ale nowoczesne filtry często wykorzystują materiały syntetyczne, które zapewniają lepszą skuteczność filtracji i trwałość. Konstrukcja filtrów również ewoluowała i wiele nowoczesnych filtrów zawiera plisowany papier lub materiały syntetyczne, które zapewniają większą powierzchnię do wychwytywania zanieczyszczeń.

Wydajność i trwałość: Nowoczesne filtry oleju zostały zaprojektowane tak, aby usuwać nawet najmniejsze cząsteczki z oleju, zapewniając płynną i wydajną pracę silnika. Są również zbudowane tak, aby wytrzymać trudne warunki panujące wewnątrz silnika, zapewniając długotrwałą wydajność.

Trendy w branży

Rozwój rynku: Światowy rynek filtrów oleju stale rośnie, napędzany rosnącym popytem na samochody i potrzebą regularnej konserwacji. Wraz ze wzrostem liczby pojazdów na drogach rośnie zapotrzebowanie na filtry oleju.

Innowacja: Producenci stale wprowadzają innowacje, aby poprawić wydajność i efektywność filtrów oleju. Obejmuje to rozwój nowych technologii filtracyjnych, takich jak media z nanowłókien, które mogą usuwać z oleju nawet mniejsze cząstki.

Troska o środowisko: W obliczu rosnących obaw o środowisko producenci skupiają się również na opracowywaniu filtrów oleju, które są bardziej przyjazne dla środowiska. Obejmuje to wykorzystanie materiałów nadających się do recyklingu i konstrukcję filtrów, które można łatwo wyrzucić lub poddać recyklingowi.

Zawory nadciśnieniowe

Większość ciśnieniowych układów smarowania zawiera nadciśnieniowy zawór nadmiarowy, który pozwala olejowi ominąć filtr, jeśli jego przepływ jest nadmierny, i chroni silnik przed niedoborem oleju. Obejście filtra może wystąpić, jeśli filtr jest zatkany lub olej zgęstnieje pod wpływem zimnej pogody. Zawór nadmiarowy nadciśnienia jest często wbudowany w filtr paliwa/diesla. Filtry zamontowane w taki sposób, że olej ma tendencję do wyciekania z nich, zwykle zawierają zawór zapobiegający spływaniu zwrotnemu, który utrzymuje olej w filtrze po wyłączeniu silnika (lub innego układu smarowania). Ma to na celu uniknięcie opóźnienia wzrostu ciśnienia oleju po ponownym uruchomieniu układu; bez zaworu przeciwzwrotnego olej pod ciśnieniem musiałby napełnić filtr przed dotarciem do roboczych części silnika. Taka sytuacja może spowodować przedwczesne zużycie części ruchomych na skutek początkowego braku oleju.

Rodzaje filtrów oleju

Mechaniczny

Konstrukcje mechaniczne wykorzystują element wykonany z materiału sypkiego (takiego jak odpady bawełny) lub plisowanej bibuły filtracyjnej w celu wychwytywania i maskowania zawieszonych zanieczyszczeń. W miarę gromadzenia się materiału na (lub w) medium filtracyjnym przepływ oleju jest stopniowo ograniczany. Wymaga to okresowej wymiany elementu filtrującego (lub całego filtra, jeśli wkład nie podlega osobnej wymianie).

Kaseta i spin-on

Wymienny papierowy wkład filtra do JCB

Wczesne filtry oleju silnikowego miały konstrukcję wkładu (lub elementu wymiennego), w której stała obudowa zawierała wymienny element lub wkład filtrujący. Obudowa montowana jest bezpośrednio na silniku lub zdalnie za pomocą rur zasilających i powrotnych łączących ją z silnikiem. W połowie lat pięćdziesiątych wprowadzono konstrukcję filtra oleju typu spin-on: samodzielny zespół obudowy i elementu, który należało odkręcić od mocowania, wyrzucić i wymienić na nowy. Dzięki temu wymiana filtrów była wygodniejsza i potencjalnie mniej uciążliwa, i szybko stała się dominującym typem filtra oleju instalowanego przez producentów samochodów na świecie. Do pojazdów oryginalnie wyposażonych w filtry wkładowe oferowane były zestawy do konwersji. W latach 90. zwłaszcza europejscy i azjatyccy producenci samochodów zaczęli wracać do konstrukcji filtrów z wymiennymi elementami, ponieważ przy każdej wymianie filtra generuje się mniej odpadów. Amerykańscy producenci samochodów również zaczęli przestawiać się na filtry z wymiennymi wkładami, a do popularnych zastosowań oferowane są zestawy modernizacyjne umożliwiające konwersję z filtrów wkręcanych na filtry wkładowe. Dostępne na rynku filtry oleju samochodowego różnią się konstrukcją, materiałami i szczegółami konstrukcyjnymi. Te, które są wykonane z całkowicie syntetycznego materiału, z wyjątkiem znajdujących się w nich metalowych cylindrów spustowych, są o wiele lepsze i trwalsze niż tradycyjne rodzaje tektury/celulozy/papieru, które wciąż dominują. Zmienne te wpływają na skuteczność, trwałość i koszt filtra.

Filtry oleju motocyklowego w Kawasaki W175. Stary (po lewej) i nowy (po prawej).

Magnetyczny

Filtry magnetyczne wykorzystują magnes trwały lub elektromagnes do wychwytywania cząstek ferromagnetycznych. Zaletą filtracji magnetycznej jest to, że konserwacja filtra wymaga jedynie oczyszczenia cząstek z powierzchni magnesu. Automatyczne skrzynie biegów w pojazdach często mają magnes w misce płynu, który sekwestruje cząsteczki magnetyczne i przedłuża żywotność filtra płynu. Niektóre firmy produkują magnesy mocowane na zewnątrz filtra oleju lub magnetycznych korków spustowych — wynalezione i oferowane do samochodów i motocykli w połowie lat trzydziestych XX wieku — aby pomóc w wychwytywaniu tych metalicznych cząstek, chociaż toczy się debata na temat skuteczności takich urządzeń.

Osadzanie

Filtr sedymentacyjny lub ze złożem grawitacyjnym umożliwia osadzanie się na dnie zbiornika zanieczyszczeń cięższych od oleju pod wpływem siły ciężkości.

Odśrodkowy

Wirówka do czyszczenia oleju to obrotowe urządzenie sedymentacyjne wykorzystujące siłę odśrodkową, a nie grawitację, do oddzielania zanieczyszczeń od oleju w taki sam sposób, jak każda inna wirówka. Olej pod ciśnieniem dostaje się do środka obudowy i przechodzi do wirnika bębna, który może swobodnie obracać się na łożysku i uszczelce. Wirnik posiada dwie dysze strumieniowe ustawione tak, aby kierować strumień oleju na obudowę wewnętrzną w celu obracania bębna. Następnie olej ześlizguje się na dno ścianki obudowy, pozostawiając cząstki zanieczyszczeń olejowych przyklejone do ścianek obudowy. Obudowę należy okresowo czyścić, w przeciwnym razie cząstki będą gromadzić się do takiej grubości, że zatrzymają obrót bębna. W tym stanie niefiltrowany olej będzie zawracany do obiegu. Zaletami wirówki są: (i) możliwość oddzielenia się oczyszczonego oleju od wody, która jako cięższa od oleju osiada na dnie i daje się odprowadzić (o ile woda nie zemulgowała się z olejem); oraz (ii) ryzyko ich zablokowania jest znacznie mniejsze niż w przypadku filtrów konwencjonalnych. Jeżeli ciśnienie oleju jest niewystarczające do wirowania wirówki, może ona zamiast tego być napędzana mechanicznie lub elektrycznie.

Uwaga: niektóre filtry typu spin-off są określane jako odśrodkowe, ale nie są to prawdziwe wirówki; raczej olej jest kierowany w taki sposób, że powstaje wir odśrodkowy, który pomaga zanieczyszczeniom przylgnąć do zewnętrznej strony filtra.

Wysoka wydajność (HE)

Wysokowydajne filtry oleju to rodzaj filtrów bocznikowych, które, jak twierdzi się, umożliwiają wydłużenie okresów między wymianami oleju. Filtry oleju HE mają zazwyczaj pory o wielkości 3 mikrometrów, co, jak wykazały badania, zmniejsza zużycie silnika. Niektórym flotom udało się wydłużyć okresy między wymianami nawet 5–10 razy.