新型机油磁化滤清装置
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的新型机油磁化滤清装置,属于内燃机机油滤清装置领域。
背景技术
目前公知的是,发动机工作时,运动部件相互之间存在机械摩擦,该摩擦将导致运动部件磨损并产生相应的金属颗粒和积碳杂质,金属颗粒和积碳杂质掺杂在机油中并随着油路循环给其他部件带来磨损,特别是磨损会产生一些粒径较大的金属颗粒,这些较大粒径的金属颗粒会对其他部件进一步产生较严重的磨损,长久如此,将严重影响发动机的性能和使用寿命。同时,由于金属颗粒和积碳杂质掺杂在机油中,因此,一段时间后,机油的成分和分子结构发生变化,且纯度黏度和润滑性能明显下降,从而加快发动机部件的磨损老化,缩短机油和发动机的使用寿命,所以较大粒径的金属颗粒对于发动机和机油来说是有害的,又称为有害金属颗粒,必须除去。在发动机的运动部件磨损产生的金属颗粒中,除了粒径较大的有害金属颗粒之外,还含有一些粒径相对较小的金属微粒,这些金属微粒经过磁化可使粘附在其表面上的机油一同有效吸附在发动机机件的表面形成润滑层,因此,这些金属微粒是需要保留在机油中并能够通过磁化之后加以利用的,又称为有益金属微粒。
为了在除去有害金属颗粒的同时对有益金属微粒进行有效利用,可以使用现有的磁性机油滤清器,该磁性机油滤清器在利用磁铁吸附机油中混合的有害金属颗粒的同时对机油进行相应的磁化。例如,中国专利文献CN 101922327A公开了一种发动机磁性滤清器,其包括现有的机油或燃油滤清器,在现有的机油或燃油滤清器中心管内设有至少一个磁铁固定架,固定架上设有磁铁,用于吸附机油或燃油中的铁磁性杂质以及对油体进行磁化.在对上述机油滤清器进行拆卸的过程当中,所述机油滤清器的部件之间无扣合或者嵌套关系,均为零散的结构,这样,在对这些零部件进行拆卸和重新组装时,不能使所述机油滤清器的零部件作为一个整体进行拆卸和组装,操作步骤较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的问题是现有的磁化滤清装置部件之间无扣合或者嵌套关系,均为零散的结构,不能使所述机油滤清器的零部件作为一个整体进行拆卸和组装,使得操作步骤比较复杂的技术问题,从而提供一种新型机油磁化滤清装置。
为了实现上述目的,本发明提供一种新型机油磁化滤清装置,包括
壳体,具有进油孔和出油孔;
滤芯,设置在所述壳体中,位于所述进油孔与所述出油孔之间;以及
磁铁,由支撑构件支撑设置在所述壳体中;
所述磁铁设置在所述滤芯中;所述壳体包括可拆卸密封啮合连接的盖子壳体和底座壳体;所述支撑构件由设置在所述壳体中的支座和与所述支座可拆卸啮合连接的支架组成;所述支座具有朝向所述支架的支座卡合部,所述支架上具有与所述支座卡合部相对应的朝向所述支座的支架卡合部,所述滤芯可夹持布置在所述支座卡合部和所述支架卡合部之间,所述支撑构件通过与扣合部件配合安装在所述盖子壳体或所述底座壳体之一上而装配连接成一总成件。
所述扣合部件为固定在所述盖子壳体上的固定架,所述支撑构件的所述支架嵌套在所述固定架中。
所述固定架成型有向内突出的支撑台;所述支撑构件的所述支架具有支承在所述支撑台上的安装部;所述安装部与所述盖子壳体之间设置有沿轴向施加偏压压力的弹性件。
所述固定架具有数个沿轴向延伸且周向相间布置的凸楞,所述凸楞内侧的径向尺度大于所述支撑台的内缘尺度;所述安装部为圆盘状,所述安装部的径向尺度大于所述支撑台的径向内缘的尺度,所述安装部与所述凸楞对应的位置成型有适于所述凸楞嵌入的滑槽。
所述支架朝向所述支座的端面成型有磁化凹槽,所述磁铁设置在所述磁化凹槽内,并通过设置在所述磁化凹槽的开口处的磁化盖板盖合将所述磁铁固定在所述磁化凹槽内。
所述支座由支座本体与支座连接部构成;所述支架由支架本体与支架连接部构成;所述支座本体与所述支座连接部之间和/或所述支架本体与所述支架连接部之间设置有支撑部,所述支座连接部与所述支架连接部可拆卸地连接。
所述支撑部为筒状,在所述支撑部的筒壁上成型有网孔;所述磁铁设置在所述支撑构件的筒状所述支撑部内。
所述支座通过止回垫片上的支承隔壁支承在所述底座壳体上,所述止回垫片上的所述支承隔壁将所述进油孔与所述出油孔隔开,所述止回垫片的裙缘同时对所述进油孔进行单向截止,所述支座与所述止回垫片接触的端面上成型有嵌槽,而在所述止回垫片与所述支座接触的部位成型有与所述嵌槽配合的嵌合凸起。
所述支架上还成型有调压凹槽,所述调压凹槽内设置有压力调节装置,该压力调节装置包括压力栓以及在所述压力栓与所述调压凹槽底部之间施加偏压压力的压力弹簧;一个调压盖板设置在所述调压凹槽的开口处,所述调压盖板上成型有安装爪,所述安装爪与成型在所述支架上的安装槽配合固定。
所述盖子壳体上设置有盖子壳体螺纹,所述底座壳体上设置有底座壳体螺纹,所述盖子壳体螺纹与所述底座壳体螺纹配合而使所述盖子壳体与所述底座壳体可拆卸密封啮合连接。
本发明的上述技术方案与现有技术相比,具有以下优点:
(1)本发明的新型机油磁化滤清装置,所述磁铁由支撑构件支撑设置在所述滤芯中,所述支撑构件由设置在所述壳体中的支座和与所述支座可拆卸啮合连接的支架组成,所述支撑构件通过与扣合部件配合安装在所述盖子壳体或所述底座壳体之一上装配连接成一总成件。所述支座与所述支架可拆卸啮合连接,这使得整个支撑构件与所述壳体相互嵌套或者扣合为一个整体,这样在对支撑构件和壳体进行拆卸时,拆卸一个部分即可完成整个机油滤清装置的拆卸;进行重新组装时,只需正确安装一个部件,其他部件均可以根据其与前一个部件的配合关系进行嵌套或者扣合,使得拆卸和组装的操作步骤较为简单。
(2)本发明的新型机油磁化滤清装置,其支架设置有磁铁的一端和壳体之间设置有支座,滤芯设置在支座上,支座与支架可拆卸地连接以使滤芯保持在所述支架和支座之间,这样,当需要更换滤芯时,仅需要将支座和支架拆分开,然后就可将滤芯更换掉,同时还可对位于支架中的磁铁进行清洁操作,由于磁铁不会散落,可保护磁铁免受损坏,并带来维修的方便,另外,在更换所述滤芯之后再组装所述机油磁化滤清装置时,由于所述支座与支架可拆卸连接,所述支架与所述盖子壳体之间可拆卸连接,因此,可以使所述支座、支架和所述壳体之间作为一个整体进行组装,使得组装的操作步骤比较简单。
(3)本发明的新型机油磁化滤清装置,其磁铁通过支架设置在滤芯的内部,使磁铁能够与机油充分接触,磁场利用率高,有害金属颗粒去除效果好、有益金属颗粒磁化效果好。
(4)本发明所述的机油磁化滤清装置,所述支座通过止回垫片上的支承隔壁支承在所述底座壳体上,所述止回垫片的所述支承隔壁将所述进油孔与所述出油孔隔开,并使所述支撑部的筒状内腔与所述出油孔连通,所述止回垫片的裙缘同时对所述进油孔进行单向截止。所述止回垫片与所述底座壳体分离设置,可以方便地进行止回垫片的拆卸与重装,操作方便。
附图说明
为了使发明的内容更容易被清楚地理解,下面结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中,
图1表示本发明实施例的机油磁化滤清器的结构示意图;
图2表示本发明实施例的机油磁化滤清器的壳体进油孔和出油孔的结构示意图;
图3是图1所示实施例的零部件分解图;
图4为本发明实施例的固定架的放大图;
图5为本发明实施例的安装部的放大图;
图6为本发明实施例的调压盖板的放大图;
图7表示本发明机油磁化滤清器的磁场强度和功率变化的关系图。
附图标记说明
1-进油孔,2-出油孔,3-壳体,4-滤芯,5-磁铁,6-盖子壳体,7-底座壳体,8-密封圈,9-支撑构件,10-支座,101-嵌槽,11-支架,12-支座卡合部,13-支架卡合部,14-支座本体,15-支座连接部,16-支撑部,17-支架本体,18-支架连接部,19-磁化凹槽,20-磁化盖板,21-止回垫片,211-裙缘,212-支承隔壁,213-嵌合凸起,22-弹性件,23-压力调节装置,24-压力栓,25-压力弹簧,26-固定架,261-支撑台,262-凸楞,27-滑槽,28-调压凹槽,29-调压盖板,30-安装爪,31-安装槽,32-安装部。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本发明的一个具体实施方式参见图1至6。
如图1所示,本发明实施例的机油磁化滤清器,包括具有进油孔1和出油孔2的壳体3,设置在所述壳体3中且位于所述进油孔1与所述出油孔2之间的滤芯4,以及设置在所述壳体3中的磁铁5。所述壳体3包括可拆卸密封啮合连接的盖子壳体6和底座壳体7,所述盖子壳体6上设置有盖子壳体螺纹,所述底座壳体7上设置有底座壳体螺纹,所述盖子壳体螺纹与所述底座壳体螺纹连接部位之间设置密封圈8来实现两者的可拆卸密封啮合连接。所述进油孔1和所述出油孔2设置在所述底座壳体7上,见图2,其中,中心孔为所述出油孔2,而所述出油孔2周围的小孔为所述进油孔1。所述磁铁5通过支撑构件9设置在所述滤芯4中。
所述支撑构件9由设置在所述壳体3中的支座10和与所述支座10可拆卸啮合连接的支架11组成,所述支座10具有朝向所述支架11的支座卡合部12,所述支架11上具有与所述支座卡合部12相对应的朝向所述支座10的支架卡合部13,所述滤芯4可夹持布置在所述支座卡合部12和所述支架卡合部13之间。所述支撑构件9通过与扣合部件配合安装在所述盖子壳体6或所述底座壳体7之一上装配连接成一总成件,所述扣合部件为固定在所述盖子壳体6上的固定架26,如图4和图5所示,所述支撑构件9的所述支架11嵌套在所述固定架26中所述固定架26成型有垂直于轴向向内突出的支撑台261;所述支撑构件9的所述支架11具有支承在所述支撑台261上的安装部32;所述安装部32与所述盖子壳体6之间设置有沿轴向施加偏压压力的弹性件22。所述固定架26具有数个沿轴向延伸且周向相间布置的凸楞262,所述凸楞262内侧的径向尺度大于所述支撑台261的内缘尺度;所述安装部32为圆盘状,所述安装部32的径向尺度大于所述支撑台261的径向内缘的尺度,所述安装部32与所述凸楞262对应的位置成型有适于所述凸楞262嵌入的滑槽27。
所述支座10由支座本体14与支座连接部15构成,本实施例中所述支座卡合部12设置在所述支座本体14上。在所述支座本体14与所述支座连接部15之间设置有筒状支撑部16,所述支撑部16由相交的沿筒壁轴向布置和周向布置的条状部件注塑成型而成,构成具有网孔的所述筒壁,并且在所述支撑部16的轴向两端分别同样采用注塑方式整体成型连接所述支座本体14及所述支座连接部15;所述支架11由支架本体17与支架连接部18一体成型构成,本实施例中所述支架卡合部13设置在所述支架本体17上。所述支座连接部15设有内螺纹,而所述支架连接部18设有与所述支座连接部15的内螺纹配合的外螺纹,来形成可拆卸的啮合连接。所述支架11朝向所述支座10的一端面且在所述外螺纹内形成有磁化凹槽19,所述磁铁5设置在所述磁化凹槽19内,并通过设置在所述磁化凹槽19的开口处的磁化盖板20盖合将所述磁铁5固定在所述磁化凹槽19内。这样可以使所述磁铁5产生的磁场能够与机油充分接触,提高磁场利用率以及有害金属颗粒的吸附过滤效果,并且能够利用滤芯4的所述支撑构件9和滤清器壳体3代替专门设置的磁场屏蔽罩,无磁场外泄的目的。所述支座10通过止回垫片21上的支承隔壁212支承在所述底座壳体7上,所述止回垫片21上的所述支承隔壁212将所述进油孔1与所述出油孔2隔开,并使所述支撑部16的筒状内腔与所述出油孔2连通,所述止回垫片21的裙缘211抵靠所述底座壳体7内壁,与所述支承隔壁212一起遮盖所述进油孔1,来对所述进油孔1进行单向截止,防止发动机停止工作后,机油回流到油底壳而导致机油滤清器内没有机油,同时能防止滤清器里面脏的机油回流到发动机里面去。所述支座10与所述止回垫片21接触的端面上成型有嵌槽101,而在所述止回垫片21与所述支座10接触的部位成型有与所述嵌槽101配合的嵌合凸起213。这样所述止回垫片21可以方便地与所述支座10组装在一起。所述止回垫片21可以为诸如橡胶一类的弹性材料制成。
所述扣合部件对所述支架11施加沿壳体3的与中心轴向方向平行的支撑力,从而把所述支架11固定在所述壳体内。在本实施例中,所述扣合部件为四个在圆周方向对称设置的固定架26,作为可选择的实施方式,所述固定架26的数目可以为两个、三个或者多个;可选择地,所述固定架26可以是非对称设置的,在保证支撑效果的同时进一步方便后续的拆卸维护;此外,所述固定架26也可以是多个沿圆周方向弧形延伸的扇形结构,以提供更好的支撑和保持效果。所述支架11滑动地嵌套在所述固定架26中,并通过弹性件23沿滑动方向施加偏压力与所述盖子壳体6装配连接成为一体,使零部件之间的关系一体化,便于滤清器拆开更换滤芯,及更换后重装。所述支架11上还成型有调压凹槽28,如图6所示,所述调压凹槽28内设置有压力调节装置23,该压力调节装置23包括压力栓24以及在所述压力栓24与所述调压凹槽底部之间施加偏压压力的压力弹簧25;一个调压盖板29设置在所述调压凹槽的开口处,所述调压盖板上成型有安装爪30,所述安装爪30与成型在所述支架11上的安装槽31配合固定。本实施例中所述的机油磁化滤清器的所述磁铁5的磁场强度H为0.4特斯拉。
在发动机机油处于工作状态状中,在润滑过程中必然夹带一些机械磨损产生的铁质金属屑,这些金属屑中一部分粒径较大的颗粒继续夹带在机油中进一步进入工作状态将会对机械产生不良的磨损,这些颗粒就成为有害金属颗粒。而另一些微小颗粒则对机械结构没有任何影响,并在所述磁铁5的磁场的作用下还会被磁化。这些被磁化的微小颗粒在随着机油的流动,而经过铁质机件的表面时,由于其具有的磁性而容易吸附在这些铁质机件的表面上,这样由于机油的粘性而粘附在这些微小颗粒表面上的机油也一同留滞在机件的表面上形成相对稳定的润滑层。因此这些微小颗粒就成为有益金属颗粒。
无论是所述有害金属颗粒还是有益金属微粒,在随机油流过本实施例的机油磁化滤清器时,受到所述磁铁5的磁场作用,都会产生向所述磁铁5移动的趋势。产生这种趋势的磁场力在特定的磁场强度下,随着金属颗粒的大小而有所不同。粒径大的颗粒所受到的磁场力就大一些,反之粒径小的颗粒所受到的磁场力就小一些。但是由于这些颗粒都是处在液态的机油中,都会受到机油的流体阻力的影响,而机油的流体阻力对固态颗粒的影响是由固态颗粒的表面积决定的。相对来说,由于微小的有益金属颗粒的比表面积较大,这样其受到的磁场力与所受到的摩擦力之比就小一些,其在机油中也就更难以移动。而颗粒较大的有害金属颗粒的比表面积较小,在移动时受到的机油的阻力较小,其受到的磁场力与所受到的摩擦力之比就大一些,其在机油中也就更容易移动。通过确定所述磁铁5的磁场强度大小,来划分所需要的所述有害金属颗粒及益金属颗粒的界限。在本实施例的磁场强度下,由于机油在本实施例的所述机油磁化滤清器中是流动的,这样难于在磁场力作用下朝向所述磁铁5移动的有益金属颗粒大部分被流动的机油带出本机油磁化滤清器而被留在了机油中,并对其进行有效磁化,使混合在普通机油中的金属微粒带有磁性,从而使普通机油起到磁性混合机油的润滑密封以及防磨损效果。而在该磁场强度下,所述磁铁5能够有效吸附机油中大部分较大有害金属颗粒,余下的有害金属颗粒则被所述滤芯4过滤阻挡,由于大部分有害金属颗粒可以通过所设置特定磁场强度的磁铁5实现吸附,因此不需要设置过细的滤芯,同时由于金属颗粒不会在滤芯中积留,由此大大减少了所述滤芯4的负荷,延长了所述滤芯4的使用寿命。
需要更换所述滤芯4时,首先打开壳体3,通过相对旋转解除所述底座壳体7与所述盖子壳体6之间的螺纹连接,从所述底座壳体7上拆下所述盖子壳体6露出所述支撑构件9。取出所述支撑构件9并相对旋转所述支座10和所述支架11解除两者之间的螺纹连接,将所述支座10和所述支架11拆分开;然后拆下陈旧的所述滤芯4,更换新的所述滤芯4。再按照拆卸的步骤反向逐一装配起来,完成机油磁化滤清器的养护。而所述磁铁5则位于所述支架11中,随着所述支架11与所述支座10的拆卸一同被拆卸下来,不用单独地拆卸。使得养护工作量没有明显的增加,却只更换了所述滤芯4。与一次性滤清器相比降低了养护成本,节约了资源,同时可保护所述磁铁5免受损坏,又便于清理、更换,维修方便。
所述支架11的另一端通过弹性件22连接在所述壳体3上,使得所述支架11能够适应于外界的振动,例如发动机的振动或者车辆在行驶中产生的振动。所述弹性件22可以为弹簧,另外,所述弹性件22和所述支架11之间可设置有垫片,以便所述弹性件22与所述支架11之间更稳定连接配合。当然,本发明的所述磁铁5也可通过现有的任何其他固定方式设置在所述支架11上,在此不再详细描述。
在上述实施例中,所述磁铁5在所述支架11上的安装方式可以替换采用其它方式,比如采用一个保护罩将所述磁铁5套起来,再将所述保护罩固定到所述支架11上。
在上述实施例中,所述具有网孔的所述筒壁可以是与所述支座本体14及所述支座连接部15一体成形的空心圆柱型筒体,并在所述筒体上打孔形成所述网孔。
所述支撑部16还可以有由沿筒壁轴向布置和周向布置的条状部件在相交点焊接而成,构成具有网孔的所述筒壁,并且在所述支撑部16的轴向两端分别与所述支座本体14及所述支座连接部15焊接螺纹连接。
作为可选择的实施方式,所述磁铁5也可设置在滤清器壳体3内部、为套在所述滤芯4外部的环形结构。
显然,所述支座连接部15与所述支架连接部18之间仅仅是一种连接关系,因此它们在所述支撑构件9中所处的位置并不重要,也就是说,上述实施例中的支撑部16还可以设置在所述支架本体17与所述支架连接部18之间,也可以在所述支座本体14与所述支座连接部15之间和所述支架本体17与所述支架连接部18之间都设置。
现有技术中存在磁场越强吸附效果越好的技术误区,本发明的发明人进行了大量的实验来寻找磁场强度与发动机实时功率变化的关系,以获得合适的磁场强度,具体的磁场强度和功率变化关系见图7,从图7所显示的数据来看,所述磁铁5的磁场强度H在0.2-0.8特斯拉的范围内,是能够解决本发明创造所要解决的技术问题的有效范围。从0.2特斯拉为起点,以0.05特斯拉逐渐增加。所述磁铁5的磁场强度大小对机油的磁化效果可从发动机的功率变化中明显得出。其中,P表示发动机功率的变化量,H表示磁场强度,单位为特斯拉(T)。从图7可得出,磁场强度的大小对发动机的功率变化影响比较明显,当机油磁化滤清器的磁场强度在0.2-0.35特斯拉之间时,所述发动机的功率的增加幅度逐步变大;当机油磁化滤清器的磁场强度在0.45-0.8特斯拉之间时,所述发动机的功率的增加幅度逐步变小;而当机油磁化滤清器的磁场强度在0.35-0.45特斯拉之间时,其对发动机的功率增加幅度最大且为定值,即对机油的磁化效果最好。经过研究测试,同一台发动机同等负荷时,能够使发动机的动力功率提高10%左右。
本发明所述的新型磁化滤清装置可以显著提升发动机的动力性能并改善尾气排放,发明人委托浙江大学动力机械及车辆工程研究所进行了相关的对比试验,具体试验结果数据如下表1和表2:
表12200r/min负荷特性试验数据
表2怠速(980r/min)排放检测数据
需要说明的是,上述表1和表2所涉及数据的试验是在电喷汽油机台架上进行安装前后2200r/min负荷特性对比试验,来检验受试汽油机安装机油磁化滤清器前后对其性能的影响,试验使用江苏启东测功器有限公司制造的NCK型发动机台架测控系统、HZB500型数字式油耗测量仪,浙江大学鸣泉电子科技有限公司制造的MQ-550形机动车尾气分析仪。试验材料为市售93#汽油(中国石化),试验的环境温度为16℃,相对湿度为71%,大气压力为101.9KPa,实验所使用的机油磁化滤清器的磁场强度为0.4特斯拉。
从上述表1中可以明显看出,在装配了本发明所述的新型机油磁化滤清装置之后,发动机的节油率获得显著的提升,平均燃油消耗量可下降5.1%,不需要经过复杂的发动机技术改造就可以显著提升现有发动机的燃油经济性能,并且安装后排放尾气的温度也得以明显下降;同时,从表2中也可以明显看出,在加装了本发明所述的新型机油磁化滤清装置之后,在发动机怠速时排放的尾气中,有害成分HC、CO和CO2的百分比含量也得以显著降低,在实现经济效益的同时保证了节能环保的效果。
显然,上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例,并非对实施方式的限定。对所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。