Масляный фильтр для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и предназначено для работы в системах смазки двигателей внутреннего сгорания. Масляный фильтр содержит корпус 1, днище 2 с каналами 3 для подвода масла и центральным каналом 4 для отвода масла, фильтрующий элемент 11, во внутренней полости которого размещен перепускной клапан, включающий затвор 19 и корпус 20 с отверстиями 22, и перепускную стойку 5, снабженную внешним фланцем 10, на котором установлен фильтрующий элемент 11. В крышке 23 фильтрующего элемента 11 выполнено отверстие 24. Снизу на крышке 23 закреплен корпус 27 дополнительного клапана, а отверстие 24 снизу закрыто затвором 26. Корпус 27 снабжен внутренним фланцем 28 для ограничения хода затвора 26. Стойка 5 имеет сложную форму и представляет собой два полых соосных цилиндра разного диаметра, вставленных один в другой и соединенных сплошным кольцом на глубину перекрытия цилиндров. Внутренний цилиндр закрыт перегородкой 9. Внешний цилиндр закрыт крышкой 16 с отверстием 17, которое закрыто затвором 19 перепускного клапана. Корпус перепускного клапана закреплен на крышке 16. В кольце между цилиндрами стойки 5 выполнены отверстия 12 и отверстия 13. Пружина 21 расположена между затворами 19 и 26. Между электроконтактом 30, закрепленным на корпусе 1, и крышкой 23 размещена распорная пружина 32. Затворы 19 и 26, пружины 21 и 32, крышки 16 и 23, стойка 5, днище 2 и электроконтакт 30 выполнены из электропроводного материала. Корпуса 20 и 27 выполнены из диэлектрического материала. Новый фильтр обеспечивает современную подачу сигнала о предельной степени загрязнения фильтра и надежно защищает двигатель от попадания в него неочищенного масла без увеличения габаритных размеров. 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам смазки двигателей внутреннего сгорания.

Известны конструкции масляных фильтров, в которых внутри корпуса фильтра установлен электропроводящий перепускной клапан, реагирующий на изменение пропускной способности фильтрующего элемента, например, фильтр [1] Известный масляный фильтр содержит корпус фильтра с отверстиями в днище для входа и выхода масла и фильтрующий элемент, расположенный в цилиндрическом каркасе, закрепленном на днище корпуса. На верхнем торце корпуса жестко закреплен электроизолированный контакт, а напротив, во внутренней полости фильтрующего элемента установлен перепускной клапан, содержащий металлический затвор, металлический корпус затвора с отверстиями и седло из диэлектрического материала. Седло и затвор образуют герметичное соединение. Затвор через подвижный контакт и контактную пружину сжатия соединен с неподвижным электроконтактом. Уменьшение пропускной способности фильтрующего элемента вызывает перемещение подвижного затвора перепускного клапана и, вместе с ним, подвижного контакта. При перемещении затвора на величину максимального растяжения контактной пружины происходит разъединение затвора и подвижного контакта, что является сигналом о загрязнении фильтра, при этом включается сигнальный элемент, указывающий на необходимость замены масляного фильтра.

Недостатком известного масляного фильтра является наличие зоны нечувствительности к перемещению затвора перепускного клапана, обусловленной тем, что при уменьшении пропускной способности фильтрующего элемента разъединение подвижного контакта и затвора не происходит до тех пор, пока перемещение затвора не достигнет определенной величины, хотя даже незначительное перемещение затвора сопровождается разгерметизацией соединения его с седлом, в результате чего неочищенное масло попадает в двигатель, обтекая затвор. Таким образом, устройство имеет зону нечувствительности, величина которой определяется расстоянием между седлом и отверстием в направляющей затвора. Кроме того, при перемещении затвора на величину, близкую к величину максимального растяжения контактной пружины, уменьшается сила прижатия подвижного контакта к затвору, что в условиях вибрации и тряски работающего двигателя обуславливает ложные срабатывания сигнального элемента.

Недостатком известного масляного фильтра является также то, что перепускной клапан расположен в противоположной от днища зоны фильтра, вследствие чего при открытии перепускного клапана поток масла проходит через фильтр, омывая фильтрующий элемент и захватывая значительное количество крупных частиц, загрязняющих масло веществ, осевших на поверхности фильтрующего элемента в процессе работы фильтра, которые не способны внедриться в поры фильтрующего элемента, что резко увеличивает износ двигателя.

Кроме того, известный фильтр является сложным, так как его электрическая схема состоит из большого числа элементов, а для фиксации фильтрующего элемента использован специальный каркас, закрепленный на днище фильтра.

Недостатком фильтра является также то, что сигнализация о загрязнении фильтра осуществляется при открытии перепускного клапана, пропускающего неочищенное масло к двигателю, т.е. от момента срабатывания сигнализатора до момента замены масляного фильтра двигатель смазывается неочищенным маслом, что увеличивает его износ. Таким образом, известное устройство обладает недостаточной эффективностью.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является техническое решение [2] Масляный фильтр по указанному патенту содержит корпус фильтра с закрепленным на нем электроконтактом и днище корпуса, в котором выполнены периферийные отверстия подвода масла и центральное отверстие отвода масла. На днище корпуса закреплена одним торцом соосно с отверстием отвода масла полая стойка, снабженная опорным фильтром. На фланце установлен фильтрующий элемент с внутренней полостью, закрытый с противоположной стороны крышкой, прижатой распорной пружиной, осуществляющей также электрическое соединение с электроконтактом на корпусе фильтра. Свободный торец стойки, находящийся в полости фильтрующего элемента, образует посадочную поверхность для подвижного затвора перепускного клапана, стойка снабжена отверстиями на боковой поверхности и перегородкой, разделяющей внутреннюю полость стойки на две зоны: верхнюю и нижнюю так, что верхняя зона соединена с отверстием под фланцем, а нижняя зона с отверстием над фланцем и каналом отвода масла. Корпус подвижного затвора перепускного клапана охватывает свободный торец стойки, а отверстия в ней выполнены в зоне посадочной поверхности, при этом корпус выполнен из диэлектрического материала, а стойка и крышка из электропроводного. В данном фильтре уменьшение пропускной способности фильтрующего элемента ниже допустимой вызывает перемещение затвора перепускного клапана, при этом происходит разрыв электрической цепи, связывающей электроконтакт с днищем фильтра, что является сигналом о загрязнении фильтра.

Недостатком указанного фильтра является то, что сигнализация о загрязнении фильтра осуществляется при открытии перепускного клапана, пропускающего неочищенное масло к двигателю, т.е. от момента срабатывания сигнализатора до момента замены масляного фильтра двигатель смазывается неочищенным маслом, таким образом, устройство недостаточно эффективно.

Другим недостатком известного масляного фильтра является то, что каналы в полой стойке, образованные ее боковыми поверхностями, отверстиями в них и перегородкой, лежат на разных уровнях, что увеличивает габаритный размер фильтра по высоте и не позволяет совместить эту конструкцию с габаритами корпусов и фильтрующих элементов масляных фильтров, устанавливаемых в настоящее время на двигателях, что также снижает эффективность конструкции.

В основу настоящего изобретения положена задача создания масляного фильтра, обладающего высокой эффективностью, т. е. задача разработки новой конструкции фильтра, обеспечивающей своевременную подачу сигнала о предельной степени загрязнения фильтрующего элемента и не допускающей проникновения неочищенного масла в двигатель, при этом габариты фильтра не должны быть увеличены.

Поставленная задача решается тем, что масляный фильтр, содержащий корпус с закрепленным на нем электроконтактом, контактную пружину, днище корпуса, в котором выполнены каналы подвода и отвода масла, закрытый крышкой фильтрующий элемент, во внутренней полости которого размещен перепускной клапан, включающий подпружиненный подвижный затвор и корпус с отверстиями, и закрепленную одним торцом на днище соосно с отводным каналом перепускную полую стойку с наружным фланцем, на котором установлен фильтрующий элемент, и внутренней перегородкой, разделяющей полость стойки на две части, причем затвор, стойка, крышка фильтрующего элемента и пружина выполнены из электропроводного материала, а корпус клапана из диэлектрического, согласно изобретению, снабжен дополнительным клапаном, размещенным на крышке фильтрующего элемента, для чего в крышке фильтрующего элемента выполнено центральное отверстие, закрытое снизу подпружиненным затвором дополнительного клапана, а корпус клапана закреплен на нижней стороне крышки фильтрующего элемента вокруг отверстия и имеет ограничитель хода затвора в виде внутреннего фланца. Пружина перепускного клапана расположена между затворами перепускного и дополнительного клапанов. Перепускная стойка представляет собой два соосных полых цилиндра различного диаметра, вставленных один в другой на некоторую глубину и соединенных между собой сплошным цилиндрическим кольцом, высота которого равна глубине перекрытия цилиндров. Верхний цилиндр имеет больший диаметр и его нижний торец снабжен наружным фланцем, а верхний торец нижнего цилиндра закрыт перегородкой. В кольце выполнены сквозные отверстия, параллельные образующей цилиндров и соединяющие полость верхнего цилиндра с полостью под фланцем, и сквозные радиальные отверстия, соединяющие полость нижнего цилиндра с полостью над фланцем и отводным каналом в днище. Верхний торец стойки закрыт крышкой, на которой закреплен корпус перепускного клапана. В крышке выполнено центральное отверстие, закрытое подпружиненным затвором перепускного клапана и имеющее меньший диаметр, чем отверстие в крышке фильтрующего элемента. На нижней стороне крышки фильтрующего элемента и на верхней стороне внутреннего фланца корпуса дополнительного клапана выполнены посадочные поверхности для затвора дополнительного клапана, а на верхней стороне крышки стойки выполнена посадочная поверхность для затвора перепускного клапана. Крышка стойки и затвор дополнительного клапана выполнены из электропроводного материала, а корпус дополнительного клапана из диэлектрического.

Масляный фильтр, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется высокой эффективностью благодаря тому, что сигнал о загрязнении фильтрующего элемента поступает до открытия перепускного клапана и неочищенное масло в двигатель не проникает. Кроме того, предлагаемый масляный фильтр имеет меньшие габариты по сравнению с прототипом, так как в стойке отсутствуют отверстия ниже уровня фланца, которые потребовали бы увеличения высоты стойки.

На фиг.1 представлена конструкция масляного фильтра в разрезе; на фиг.2 поперечное сечение фильтра А-А на фиг.1 (в зоне расположения стойки).

Масляный фильтр, согласно изобретению, содержит корпус 1, днище 2 с периферийными каналами 3 для подвода масла и центральным каналом 4 для отвода масла. На днище 2 соосно с каналом 4 закреплена перепускная полая стойка 5, выполненная в виде одной детали сложной формы, которая представляет собой два соосных полых цилиндра 6 и 7 различного диаметра, вставленных один в другой на некоторую глубину и соединенных между собой сплошным цилиндрическим кольцом 8. Высота этого кольца равна глубине перекрытия цилиндров 6 и 7, т. е. расстоянию от верхнего торца нижнего (внутреннего) цилиндра 6 до нижнего торца верхнего (внешнего) цилиндра 7. Верхний торец внутреннего цилиндра 6 закрыт перегородкой 9, а нижний торец внешнего цилиндра 7 снабжен наружным фланцем 10, на котором установлен фильтрующий элемент 11. В кольце 8, соединяющем стенки полых цилиндров 6 и 7 стойки 5 выполнены сквозные радиальные отверстия 12 и сквозные вертикальные отверстия 13, параллельные образующей цилиндров. Отверстия 12 соединяют полость над фланцем 10 с полостью 14 нижнего цилиндра 6 и выходным каналом 4 в днище 2. Отверстия 13 соединяют полость под фланцем 10 с полостью 15 верхнего цилиндра 7. Верхний торец стойки 5 закрыт крышкой 16 с отверстием 17, вокруг которого выполнена посадочная поверхность 18 для подвижного затвора 19 перепускного клапана, корпус 20 которого установлен на крышке 16. Затвор 19 поджат пружиной 21. В корпусе 20 перепускного клапана выполнены отверстия 22. Верхний торец фильтрующего элемента 11 закрыт крышкой 23 с отверстием 24, вокруг которого выполнена посадочная поверхность 25 для подвижного затвора 26 дополнительного клапана, корпус 27 которого закреплен снизу на крышке 23. Корпус 27 снабжен внутренним фланцем 28 для ограничения хода затвора 26, а на фланце 28 выполнена посадочная поверхность 29 для нижней стороны затвора 26. В верхней части корпуса 1 установлен электроконтакт 30, изолированный от корпуса 1 шайбами 31. Между электроконтактом 30 и крышкой 23 установлена распорная пружина 32, осуществленная электрическое соединение электроконтакта 30 с крышкой 23. На днище 2 установлен противодренажный клапан 33. Пружина 21 размещена между затворами 19 и 26.

Электроконтакт 30, пружины 21 и 32, крышка 23, затвор 19, затвор 26, крышка 16, стойка 5, днище 2 выполнены из электропроводного материала. Корпус 20 и корпус 27 выполнены из диэлектрического материала.

Предлагаемый фильтр работает следующим образом. Масло поступает в фильтр через каналы 3, отжимая кромку противодренажного клапана 33, и проходит к фильтрующему элементу 11 и отверстию 24, закрытому затвором 26 дополнительного клапана. Кроме того, через отверстия 13 в стойке 5 масло проходит в полость 15 стойки и поступает к отверстию 17, закрытому затвором 19 перепускного клапана. Отфильтрованное масло собирается в полости фильтрующего элемента 11, откуда через радиальные отверстия 12 стойки 5 поступает в полость 14 стойки 5 и далее через выходной канал 4 в систему смазки двигателя. Усилия, приложенные к затворам 19 и 26, зависят от разницы давлений масла на входе и выходе фильтра, от площади указанных затворов и от параметров пружины 21. Поскольку оба затвора находятся под действием одной и той же разницы давлений и поджимаются одной и той же пружиной, разница усилий, приложенных к ним, определяется только разницей площадей затвором 19 и 26, закрывающих отверстия 17 и 24. Но отверстие 24 больше чем отверстие 17 и, соответственно, площадь затвора 26 больше площади затвора 19. Поэтому усилие, действующее на затвор 26, всегда больше усилия, действующего на затвор 19. При загрязнении фильтра и, следовательно, при уменьшении пропускной способности фильтрующего элемента 11 ниже допустимой величины результирующее усилие, приложенное к затвору 26, отжимает его от посадочной поверхности 25 и прижимает к посадочной поверхности 29, выполненной на внутреннем фланце 28. При этом разрывается электрическая цепь, связывающая электроконтакт 30 с днищем 2, что является сигналом о необходимости замены масляного фильтра. Перепускной клапан остается при этом закрытым и масло продолжают поступать в двигатель только через фильтрующий элемент 11. При дальнейшем уменьшении пропускной способности фильтрующего элемента 11 на определенную величину, результирующее усилие, приложенное к затвору 19 перепускного клапана, достигает уровня, при котором оно отжимает затвор 19 от посадочной поверхности 18. В результате масло через отверстия 22 в корпусе 20 перепускного клапана поступает во внутреннюю полость фильтрующего элемента 11, откуда через радиальные отверстия 12 в стойке 5 поступает в полость 14 стойки 5 и далее через канал 4 в систему смазки двигателя. Изменяя величину отверстия 24 дополнительного клапана по отношению к базовому отверстию 17 перепускного клапана, можно изменять величину уставки срабатывания дополнительного клапана по отношению к перепускному и тем самым изменять время работы двигателя, в пределах которого необходимо произвести смену масляного фильтра.

Изготовлены опытные образцы фильтра в соответствии с заявляемым решением. Проведены предварительные испытания, подтверждающие высокую эффективность работы фильтра.

Формула изобретения

Масляный фильтр для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с закрепленным на нем электроконтактом, контактную пружину, днище корпуса, в котором выполнены каналы подвода и отвода масла, закрытый крышкой фильтрующий элемент, во внутренней полости которого размещен перепускной клапан, включающий подпружиненный подвижный затвор и корпус с отверстиями, и закрепленную одним торцом на днище соосно с отводным каналом перепускную полую стойку с наружным фланцем, на котором установлен фильтрующий элемент, и внутренней перегородкой, разделяющей полость стойки на две части, причем затвор, стойка, крышка фильтрующего элемента и пружины выполнены из электропроводного материала, а корпус клапана из диэлектрического материала, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным клапаном, размещенным на крышке фильтрующего элемента, для чего в ней выполнено центральное отверстие, закрытое снизу подпружиненным затвором дополнительного клапана, а корпус клапана закреплен на нижней стороне крышки фильтрующего элемента вокруг отверстия и имеет ограничитель хода затвора в виде внутреннего фланца, пружина перепускного клапана расположена между затворами перепускного и дополнительного клапанов, перепускная стойка представляет собой два соосных полых цилиндра различного диаметра, вставленных один в другой на некоторую глубину и соединенных между собой сплошным цилиндрическим кольцом, высота которого равна глубине перекрытия цилиндров, причем верхний цилиндр имеет больший диаметр и его нижний торец снабжен наружным фланцем, а верхний торец нижнего цилиндра закрыт перегородкой, в кольце выполнены сквозные отверстия, параллельные образующей цилиндров и соединяющие полость верхнего цилиндра с полостью под фланцем, и сквозные радиальные отверстия, соединяющие полость нижнего цилиндра с полостью над фланцем и отводным каналом в днище, верхний торец стойки закрыт крышкой, на которой закреплен корпус перепускного клапана, в крышке выполнено центральное отверстие, закрытое подпружиненным затвором перепускного клапана и имеющее меньший диаметр, чем отверстие в крышке фильтрующего элемента, при этом на нижней стороне крышки фильтрующего элемента и на верхней стороне внутреннего фланца корпуса дополнительного клапана выполнены посадочные поверхности для затвора дополнительного клапана, на верхней стороне крышки стойки выполнена посадочная поверхность для затвора перепускного клапана, крышка стойки и затвор дополнительного клапана выполнены из электропроводного материала, а корпус дополнительного клапана из диэлектрического.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2