Магнитный фильтр для улавливания металлических частиц в моторном масле работающего двигателя

Магнитный фильтр для улавливания металлических частиц в моторном масле работающего двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к средствам очистки нефтепродуктов или минеральных масел от металлических включений, в частности к средствам постоянной очистки моторного масла работающего двигателя.

Одной из ключевых проблем научно-технического прогресса в области двигателестроения является повышение качества очистки моторного масла, причем актуальность этой проблемы, как ожидается, в дальнейшем будет только возрастать. Каждая минута работы любого двигателя внутреннего сгорания, особенно при пуске холодного агрегата и прогреве, приводит к попаданию в моторное масло некоторого количества металлических и других загрязняющих частиц, которые образуются в результате трения деталей и в процессе сгорания топлива (сажа, нагар).

Специалисты фирмы по производству моторных масел «Castrol», провели широкие научные исследования по влиянию качества моторного масла на износ двигателя и пришли к сенсационному выводу о том, что износ двигателя, в основном - 75%, происходит при запуске двигателя и в первые 10 минут его работы (см. журнал Автопанорама за октябрь 2002 года, стр.17 вверху), имея в виду влияние качества масла на износ. Однако не только качество моторного масла влияет на продолжительность работы двигателя внутреннего сгорания. Влияние оказывают абразивные материалы, попавшие в моторное масло - это частички пыли, грязи, занесенной при небрежной эксплуатации, а также частицы металла, образующиеся в процессе трения деталей двигателя.

Широко известна магнитная вставка в пробку нижней части корпуса картера двигателя, ставка выполнена в виде диска, смонтированного в выполненном в пробке углублении. Во время работы двигателя к магнитной вставке под воздействием магнитных сил притягиваются металлические частицы, циркулирующие в потоке моторного масла.

Недостатками известной конструкции магнитной вставки (магнитного фильтра) вследствие ее неудачного расположения в картере двигателя и малой магнитной силы можно считать неудовлетворительное улавливание металлических частиц. К магниту такой вставки притягиваются только те частицы металла, которые циркулируют в непосредственной близости от сливного для масла отверстия, закрываемого пробкой с магнитной вставкой, остальные металлические частицы остаются в масле и поступают в масляный фильтр, через который проходят, при срабатывании перепускного клапана масляного фильтра, к трущимся поверхностям двигателя, что служит причиной высокого износа и быстрого выхода двигателя из строя. К тому же, известная магнитная вставка не изолирована от металла, что существенно снижает срок ее службы, снижает магнитные усилия и соответственно эффективность притягивания ею металлических частиц.

Известны масляные фильтры, частично решающие поставленную задачу, например фильтр-активатор «Ураган М., см. статью главного конструктора А.Н.Карабач, НПП «ДК-техно», Москва, тел./факс 0951249001. Отличительной особенностью фильтра-активатора «Ураган-М» является то, что в полости корпуса масляного фильтра, на входе масла в фильтр, за антидренажным клапаном, установлен мощный кольцевой магнит, который извлекает всевозможные металлические частицы из окружающего его масла, активирует масло магнитным полем, увеличивает прочность масляной пленки и т.д.

К недостаткам известного фильтра-активатора можно отнести ситуацию, при которой часть металлических частиц все-таки отрывается от магнита и попадает к трущимся поверхностям двигателя. При этом, при отрыве металлических частиц от магнитного кольца в дальнейшем уже ничто не препятствует попаданию металлических абразивных частиц к трущимся поверхностям двигателя. Такая ситуация возникает при каждом срабатывании перепускного клапана масляного фильтра, поскольку перепускной клапан содержит пружину, сжимаемую создавшимся в полости фильтра давлением масла, то при многократном прерывистом открывании и закрывании перепускного клапана масло при каждом открывании клапана резко стремится проскочить в открывшееся отверстие клапана. При этом за счет создаваемого эффекта эжекции выдергивается часть металлических частиц из пор фильтровальной бумаги и накопившихся частиц металла на магните. Расположение магнита в масляном фильтре в месте интенсивного прерывистого движения масла способствует отрыву части металлических частиц от магнита и их попаданию в двигатель. К тому же, дополнительно к недостаткам известного фильтра можно отнести то, что магнитное кольцо фильтра улавливает металлические частицы уже очищенного моторного масла, в котором не должно быть никаких частиц, загрязняющих масло, в том числе и металлических. Это говорит о том, что при срабатывании перепускного клапана к трущимся поверхностям двигателя поступают не только текущие загрязнения, но и металлические частицы, не удерживаемые фильтром.

Наиболее близким аналогом - прототипом - является фильтр по патенту США №6846411, В2, публ. 25 января 2005 года. Известный фильтр дополнен дополнительным промежуточным звеном-вставкой, в котором смонтирован перфорированный магнит. В торцевых стенках дополнительного звена-вставки выполнены отверстия для прохождения моторного масла во время работы двигателя. Промежуточное дополнительное звено-вставка наворачивается на штуцер блока цилиндров, а на штуцер звена-вставки наворачивается фильтр очистки моторного масла.

К недостаткам известной конструкции можно отнести сложность конструкции, ее громоздкость, не позволяющую устанавливать дополнительное звено-вставку из-за ограниченности пространства. К тому же, после сборки собранный узел представляет из себя консоль, которая во время движения автомобиля постоянно испытывает изгибающие нагрузки под действием собственного веса фильтра очистки масла, веса звена-вставки и находящегося в них моторного масла, что в конечном итоге оказывает влияние на герметичность соединения фильтра с блоком цилиндров. Следует также сказать и о том, что металлические частицы, проходящие через перфорированный магнит, задерживаются магнитом, находясь на пути движения масла и при запуске двигателя, например, в зимних условиях, когда масло имеет повышенную вязкость, возможен отрыв металлических частиц от магнита и подача их к трущимся поверхностям двигателя.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности упрощение конструкции и создание средства - магнитного фильтра, обеспечивающего высококачественную очистку моторного масла от металлических частиц, обеспечивающего многократное его использование путем очистки при каждой замене моторного масля или масляного фильтра и предотвращение попадания металлических частиц к трущимся поверхностям двигателя.

Поставленная техническая задача достигается при помощи магнитного фильтра включающего, по крайней мере, один магнит, установленный в полости, образованной нишей блока цилиндров двигателя и масляным фильтром на штуцере масляного фильтра при помощи ограничителя, выполненного из немагнитного материала и имеющего фиксатор положения магнита с каждой стороны посадочного места магнита.

Достижению поставленной изобретением технической задачи способствует то, что магнит выполнен в виде кольца.

Фиксатор положения магнита выполнен, по крайней мере, с одной конусообразной торцевой поверхностью, обращенной к магниту.

Фиксатор положения магнита выполнен в виде кольцевого выступа на каждом из концов посадочного места магнита.

Магнитные кольца выполнены с различным диаметром и расположены на ограничителе ступенчато.

Магнитные кольца выполнены одинакового диаметра и расположены на ограничителе последовательно.

Ограничитель выполнен из полиэтилена, или капрона, или фторопласта, или текстолита.

Признаки предложенного устройства, заключающиеся в том, что при помощи магнитного фильтра включающего, по крайней мере, один магнит, установленный в полости, образованной нишей блока цилиндров двигателя и масляным фильтром на штуцере масляного фильтра при помощи ограничителя, выполненного из немагнитного материала и имеющего фиксатор положения магнита с каждой стороны посадочного места магнита, являются признаками существенными, промышленно выполнимыми, неочевидными и направлены на достижение поставленной изобретением технической задачи. Так, размещение магнитного фильтра в полости, образованной нишей блока цилиндров двигателя и масляным фильтром на штуцере масляного фильтра - в зоне сравнительно с прототипом спокойного прохождения моторного масла мимо магнита (ов) - является решением неочевидным, к тому же вследствие различных диаметров магнитных колец и максимального диаметра ограничителя в масляной полости, где установлен магнитный фильтр, создается дополнительное перемешивание масла, что позволяет последнему неоднократно проходить в непосредственной близости от магнита и выловить из масла практически все металлические частицы.

Признак выполнения магнита в виде кольца позволяет упростить конструкции магнитного фильтра, разместить его в существующей нише, образованной блоком цилиндров и масляным фильтром.

Выполнение фиксатора положения магнита, по крайней мере, с одной конусообразной торцевой поверхностью, обращенной к магниту, в виде кольцевого выступа на каждом из концов посадочного места магнита обеспечивает надежное удержание магнитных колец на ограничителе, открывает максимально возможную поверхность магнита для притягивания к ней металлических частиц, предотвращает прямой контакт магнитных колец с металлическими частями блока цилиндров и масляного фильтра, располагает магнитные кольца таким образом, чтобы в нише оставалось достаточно места для прохождения масла, в том числе и загустевшего. При этом отрыва скопившихся металлических частиц проходящим мимо маслом не происходит.

Ступенчатое расположение магнитных колец с различным диаметром на ограничителе, как и последовательное расположение одинаковых по диаметру кольцевых магнитов на ограничителе, позволяет усилить положительное направление по очистке моторного масла от металлических частиц.

Выполнение ограничителя из немагнитного материала, полиэтилена, или капрона, или фторопласта, или текстолита и др., позволяет на более длительное время сохранить магнитные свойства магнитных колец и тем самым сохранить заданную эффективность очистки моторного масла от металлических частиц.

На фиг.1 схематично представлен предлагаемый магнитный фильтр для улавливания металлических частиц в моторном масле работающего двигателя.

На фиг.2 представлено расположение магнитных колец на ограничителе: а) различные по диаметру магнитные кольца, б) одинаковые по диаметру магнитные кольца, в) магнитные диски, размещенные по периметру полости, образованной блоком цилиндров двигателя и масляным фильтром.

Предлагаемый магнитный фильтр для улавливания металлических частиц в моторном масле работающего двигателя выполнен в виде, по крайней мере, одного магнитного кольца 1, смонтированного на ограничителе 2, выполненном из немагнитного материала, например, пластмассы, фторопласта, текстолита и др. с фиксаторами положения 3 и 4. Торцевые поверхности 5 фиксаторов 3 и 4, обращенные к магнитному кольцу 1, выполнены конусными. Фиксатор положения 3 ограничителя 2 выполнен в виде кольцевого выступа на конце цилиндрического посадочного места магнитного кольца 1. Штуцер 6 с гайкой 7 смонтирован в блоке цилиндров 8 двигателя. Отверстие 9, выполненное в блоке цилиндров 8 двигателя, обеспечивает подачу загрязненного масла к масляному фильтру 10, которое после очистки, через центральное отверстие 11 штуцера 6 поступает к трущимся поверхностям двигателя. Фиксатор 4 для удобства съема его со штуцера 6, по диаметру выполнен больше диаметра гайки штуцера и меньше радиуса, равного расстоянию от осевой линии штуцера до входного масляного отверстия 9. Полость 12 образована нишей 13 блока цилиндров 8 и масляным фильтром 10.

Предлагаемый магнитный фильтр для улавливания металлических частиц в моторном масле двигателя работает следующим образом. После слива грязного (отработанного) моторного масла, или после промывки двигателя и замены масляного фильтра, из двигателя на штуцер 6 устанавливают предлагаемый магнитный фильтр для улавливания металлических частиц, затем заворачивают на штуцер 6 масляный фильтр 10 и заливают чистое моторное масло. При запуске двигателя масло через отверстие 7 в блоке цилиндров 8 начинает поступать в масляный фильтр 10 на очистку. При этом загрязненное моторное масло первоначально попадает в полость 12, образованную нишей 13 блока цилиндров 8 и масляным фильтром 10, в которой на штуцере установлено при помощи выполненного из немагнитного материала ограничителя 2 магнитное, например, одно кольцо 1. Проходя мимо магнитного кольца 1 металлические частицы из потока масла притягиваются к магнитному кольцу и удерживаются на нем, после чего очищенное от металлических частиц масло через отверстия 11 штуцера 6 поступает к трущимся поверхностям двигателя. Поскольку фиксатор 4 по диаметру выполнен больше диаметра гайки штуцера и меньше радиуса, равного расстоянию от осевой линии штуцера 6 до входного масляного отверстия 9, то моторное масло, заполняя нишу 13, дополнительно перемешивается, создавая условия для более полного улавливания металлических частиц, а его конусная поверхность 5, обращенная к магнитному кольцу, обеспечивает максимальный доступ металлических частиц к наружной поверхности магнитного кольца 1.

Установка на конусной поверхности ограничителя 2 нескольких магнитных колец различного диаметра или нескольких магнитных колец одинакового диаметра позволяет более эффективно очищать моторное масло работающего двигателя и тем самым значительно снизить износ двигателя, увеличить его моторесурс, упростить конструкцию.

В настоящее время авторами изготовлена опытная партия предлагаемых магнитных фильтров с фторопластовыми ограничителями которые показали хорошие результаты при проведении испытаний. После слива загрязненного моторного масла и снятия масляного фильтра на магнитном фильтре находилось множество мелких металлических частиц, которые в виде «бороды» располагались по периметру магнитного кольца. После того как магнитный фильтр сняли со штуцера 6, ветошью протерли магнитный фильтр и удалили с него металлические частицы. Магнитный фильтр был готов к последующей эффективной работе.

Магнитный фильтр легко устанавливается на штуцер масляного фильтра, и легко снимается со штуцера 6, и очищается при помощи салфетки. Наличие ограничителей, выполненных из немагнитного материала с каждой стороны магнитного кольца предотвращает контакт магнитного кольца с металлом, в результате чего повышается эффективность работы магнитного фильтра.

Авторами принято решение об организации производства предлагаемых магнитных фильтров.

1. Магнитный фильтр для улавливания металлических частиц в моторном масле работающего двигателя, включающий, по крайней мере, один магнит, установленный в полости, образованной нишей блока цилиндров двигателя и масляным фильтром на штуцере масляного фильтра при помощи ограничителя, выполненного из немагнитного материала и имеющего фиксатор положения магнита с каждой стороны посадочного места магнита.

2. Магнитный фильтр по п.1, отличающийся тем, что магнит выполнен в виде кольца.

3. Магнитный фильтр по п.1, отличающийся тем, что фиксатор положения магнита выполнен, по крайней мере, с одной конусообразной торцевой поверхностью, обращенной к магниту.

4. Магнитный фильтр по п.1, отличающийся тем, что фиксатор положения магнита выполнен в виде кольцевого выступа на каждом из концов посадочного места магнита.

5. Магнитный фильтр по п.2, отличающийся тем, что магнитные кольца выполнены с различным диаметром и расположены на ограничителе ступенчато.

6. Магнитный фильтр по п.2, отличающийся тем, что магнитные кольца выполнены одинакового диаметра и расположены на ограничителе последовательно.

7. Магнитный фильтр по п.1, отличающийся тем, что ограничитель выполнен из полиэтилена, или капрона, или фторопласта, или текстолита.