CN1761510A - 用于滤油器的添加剂分配芯子以及结合有该分配芯子的滤油器 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的油调节过滤器，其包括机械滤芯和用于随时间逐渐分配油添加剂(316)的中心添加剂芯子(318)。该添加剂芯子具有包含于其中的有益的油调节剂。添加剂(316)可以固体块或多个团粒的形式而提供到芯子的储存室内。芯子的居中放置允许在将添加剂添加至其中之前通过机械滤芯来进行流体过滤，从而减少了因其流体的初次释放而将添加剂过早滤出的可能性。还介绍了用于安装在滤油器中的添加剂芯子，其包括隔板部分和储存室。添加剂芯子的备选示例性实施例可包括圆柱形壳，以及操作式地连接在滤油器中心管或多孔中心管上的篮筐。

Description

用于滤油器的添加剂分配芯子以及结合有该分配芯子的滤油器

                 相关申请的交叉引用

本申请是2001年5月30提交的申请序列号为no.09/867973、公布为US2002/0014447的申请的部分继续申请，该申请的公开内容通过引用而结合于本文中。

                      发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种用于滤油器组件的添加剂分配芯子(cartridge)，以及结合有该芯子的滤油器。更具体地说，本发明涉及一种含有有益添加剂成分的添加剂分配芯子，以及具有结合于其中的居中定位的添加剂分配器的滤油器。更进一步具体地说，本发明涉及一种滤油器，其中包含有一种或多种油调节化合物的居中定位的添加剂分配器可操作，以便随时间将油调节化合物缓慢地释放至机械滤芯的下游或“清洁”侧上的滤过机油中。

2.背景技术的介绍

多种不同类型的流体过滤器是已知的。大多数这种过滤器采用机械或“筛网”类型的过滤，其中可换式芯子具有位于其中的多孔滤芯，油可通过该滤芯重复循环以便除去杂质。

众所周知，在油过滤的技术领域中，内燃机、尤其是柴油机的正常操作会导致形成污染物。这些污染物包括因矿物燃料的不完全燃烧而形成的烟灰，以及燃烧所形成的酸。这些污染物通常在发动机工作期间会引入到润滑油中，并且倾向于增加油的粘性和产生非所需的发动机沉积物，从而导致发动机磨损增加。

对这些问题的传统解决方案是，在初始配制期间，将各种添加剂放入润滑油中。为了克服与烟灰相关的问题，许多传统的润滑油包括分散剂，其可阻止其中的烟灰的团聚。这些方案短时间内有较好的作用，但会耗尽。另外，由于油中的这些分散剂的可溶性和化学稳定性限制，润滑油和滤油器的使用寿命没有达到最佳值。

为了抵消酸性燃烧产物的效果，许多传统的机油包括已知为高碱性洗涤剂的中和添加剂。这些是油中高碱性洗涤剂数量的测量值TBN(总碱值)的来源。TBN的耗尽是许多内燃机的重要限制因素，尤其是对于柴油机的重型应用而言。

为了改进发动机的保护以及防止其它问题，传统的润滑油通常包括一种或多种其它的添加剂，其可以为腐蚀抑制剂、抗氧化剂、摩擦改进剂、降倾点剂、洗涤剂、粘度指数改进剂、抗磨剂和/或极压添加剂。包括这些其它的添加剂会是有益的；然而，通过传统的方法，这些添加剂的数量和浓度受到润滑油将这些添加剂悬浮起来的能力的限制，以及受到这些添加剂在油中的化学稳定性的限制。包括油用外添加剂的滤油器示例包括美国专利4075097、4144169、5591330、5725031和6045692。

在He等人的美国专利5032259中公开了一种滤油器，其包括用于保持和分配粉末形式的固体润滑剂的中心储器。

除了使添加剂与润滑油混合的传统方法之外，还提出了其它解决方案。例如，为了阻止油中油泥的积聚，1991年授予Brownawell的题目为“减少润滑油中油泥存在的方法”的美国专利5042617；以及1995年授予Brownawell等人的题目为“减少润滑油中油泥和漆前体的方法”的美国专利5478463都公开了一种滤油器以及用于减少循环通过发动机的润滑油中油泥量的方法。Brownawell的这些专利提供了在滤油器中包括有粒子，其可溶解于油而且可被油润湿并且与油泥混杂在一起，使得与这些粒子接触的至少一部分油泥附着在粒子上。Brownawell的′617专利公开了在滤油器中包括有可溶解于油而且可被油润湿的粒子，其保持在分离的基底上，而Brownawell的′463专利公开了包括有这类粒子，其未保持在衬底上，而是保持在滤油器中。

涉及到减少润滑油中燃烧酸的Brownawell的另一专利为1991公布的美国专利5069799，其题名为“用于再生润滑油的方法”。该专利公开了一种用于减少润滑油中的燃烧酸量的滤油器和方法。尤其是，该专利公开了一种用于再生润滑油的方法，该方法包括，通过使油顺序地首先通过化学活性过滤介质，然后通过物理活性过滤介质，以及最终通过无活性的过滤介质，来减少燃烧酸。在该′799专利中，化学活性过滤介质包括强碱，以置换已与燃烧酸结合的弱碱。燃烧酸和强碱然后相接合而形成了盐，其然后通过后续的机械过滤介质而被物理式地收集。

Brownawell的美国专利No.5225081公开了一种从已用润滑油中除去多环芳香烃的方法。Brownawell的′081参考文献的该方法涉及到，使油经过分级滤油器系统，其可包括化学活性过滤介质。化学活性过滤介质由复合材料制成，该复合材料包括粒子形式的活性成分以及作为热挤压工艺产物的热塑性粘合剂。碱性调节剂是适用作化学活性过滤介质的材料的一种示例。活性碳也在该参考文献中重点成为过滤介质的优选成分。

用于多级滤油器的某些设计是已知的，例如美国专利No.4557829和4886599中所公开。Bachmann等人的美国专利No.4886599公开了一种带有序列式同心柱形滤芯的过滤器芯子，其可对油封真空泵中所含的油进行化学和机械过滤。

含有外添加剂并且随时间将这些添加剂分配至油中的滤油器所采用的其它设计公开于美国专利No.5552040和5591330中。一些设计也已知可用于随时间来释放添加剂的重型制冷剂过滤器，例如公开于美国专利No.RE37369、5741433和5948248中的那些过滤器。

Martin，Jr.等人的美国专利6238554公开了一种滤油器，其包括含有可溶燃料添加剂成分的内壳体组件。

尽管已知过滤器可用于其预定用途，然而从已知过滤器中释放出辅助添加剂通常在安装之后就会立刻发生，或者比用来保护油所需的更快。随后，在过去了一段时间之后，在过滤器中可能就只存在极少添加剂或者没有添加剂。

许多已知过滤器设计的另一问题在于，在油通过滤芯机械式滤过之前，有益的添加剂已经添加到油中。结果，当油进行机械过滤时，刚刚添加的一些有益添加剂可能会马上被过滤掉。

在本领域中仍然需要一种改进的滤油器，其具有结合于其中的有益的油添加剂，该添加剂在过滤器的使用寿命期间缓慢地释放出来。还需要一种改进的滤油器，其可延长机油的使用寿命，从而允许使用者延长车辆、尤其是具有柴油机的车辆中换油的时间间隔，

                     发明概要

本发明提供了一种改进的滤油器，其具有结合于其中的碱性调节剂和/或另一有益添加剂。在本发明的实践中，该有益添加剂被容纳在居中定位的添加剂分配芯子中，其可操作以便将添加剂成分分配至已通过机械滤芯的比较干净的滤过油中。

在本发明的一个具体实施例中，添加剂室包括中空壳(shell)形式的添加剂芯子，以及包含在壳中的有益添加剂。添加剂室位于过滤器中心部分处的机械滤芯内侧，因此当添加剂添加至其中时，油已经进行了机械过滤。

根据本发明的装置还可包括用于引导油流的隔板，添加剂芯子可连接在该隔板上。在使用该隔板之处，可在隔板和添加剂室之间提供隔离壁。

添加剂芯子具有至少一个开口，并且可在其中具有有限量的开口，以便控制这些开口中的扩散速率。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的滤油器，其包括可在过滤器整个寿命期间缓慢地释放出的一种或多种有益的油添加剂。

为了更全面地理解本发明，可以参考以下详细描述段落，其应结合附图来阅读。在整个以下的详细描述和附图中，采用类似标号来表示类似部件。

                     附图简介

图1是根据本发明第一实施例的滤油器的透视图；

图2A是部分剖开并且部分地以剖面显示的图1所示滤油器的第一变型的侧视平面图，其中中空的添加剂芯子包含添加剂成分的固体块；

图2B是部分剖开并且部分地以剖面显示的图1所示滤油器的第二变型的侧视平面图，其中中空的添加剂芯子包含添加剂成分形成的多个团粒；

图3是添加剂芯子的透视图，其为图1、2A和2B所示滤油器的部件；

图4是图3所示添加剂芯子的侧视平面图；和

图5是沿着图3中线5-5的图3和图4所示添加剂芯子的剖视图；

图6是根据本发明第二实施例的一种备选添加剂芯子的部分剖开的侧视平面图，其中芯子采取篮筐(basket)的形式；

图7是图6所示芯子的剖视图，显示了其中的固体添加剂浓缩物；和

图8是根据本发明第三实施例的另一备选添加剂芯子的侧视平面图，其中芯子采取其中包含有添加剂成分的中空中心管的一般形式。

                      详细描述

在本说明书中，相对位置用语如“上”、“下”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”等等用来表示过滤器和部件在附图中的方位。这些用语是用于说明性意义以便介绍所示实施例，并非具有限制性。可以理解，在其特定应用中，过滤器可以不同于附图所示的方位而安装在发动机上，例如反转180度或者横向于所示方位，在这种情况下，以上相对位置用语不再准确。

参见图1和2A，图中显示了根据本发明的第一优选实施例的滤油器20。经过过滤器20的油流方向由图2A中的箭头所示，其显示了经过过滤器的流路径。

滤油器20一般包括在其中限定了中空室14的中空圆柱形壳体22、位于该室内的多孔机械滤芯15，以及同样保持于壳体室14内的居中定位的添加剂芯子18。

壳体22包括中空的大致圆柱形外壳21，以及密封式连接在该外壳上的底板24。

带小孔的中心管17可选择性地设在过滤器壳体22中，以便支承式地加强其上的机械滤芯15。

止回阀19在中心管17的底部处设在过滤器壳体22内，以便在发动机关闭期间将油保持在过滤器20内，此时过滤器安装在图2所示的方位中。滤油器20可结合有本领域技术人员已知的弹簧加载的减压阀。保持器45可设在中心管17之上，以便在其上面施加向下的压力。

壳体底板24包括穿过其中并且设置成圆形的多个进口28。底板24还包括中心出口26。出口26具有形成于其中的多条内螺纹，以允许将过滤器20可旋转地安装在发动机组(未示出)上的外螺纹式中空管状配件上。环形外密封件或垫圈33(图1)接合式地配合在形成于底板底面处的凹槽30中，以防止油从过滤器底部向外泄漏。

在图1-2所示实施例中，机械滤芯15包括折叠式过滤纸制成的传统圆柱形件。

添加剂芯子-第一实施例

另外在图1-2A和图3-5所示的实施例中，过滤器20包含居中且同轴地设在中心管17内侧的添加剂芯子18，其处于机械滤芯15的中间。添加剂芯子18包括设置成大致圆柱形的中空芯子壳35，其在所示方位中顶部封闭且底部打开。添加剂芯子18还包括芯子壳35内的固体添加剂成分16。

中空芯子壳35具有圆柱形侧壁36，其带有形成于其下部中的多个孔37。芯子壳35还包括盖子38，其覆盖了侧壁36的顶部并且与其一体地形成。

从图5的剖视图中可见，芯子壳35还包括水平隔离壁39，其延伸穿过孔37以上的一部分侧壁36。隔离壁39将壳35分成两段，即下隔板部分40以及其中包含中空储存室42的上分配器壳41。

芯子壳35具有至少一个开口25，其形成为穿过其中以允许储存室42和芯子外部之间的流体连通。该开口可形成在侧壁36、盖子38和/或隔离壁39中。开口25的数量和尺寸可选择成用来控制添加剂材料16从分配器壳41中溶解的速率，以用于特定应用。

在图2-5所示实施例中，添加剂芯子35还具有水平凸缘44，其在隔板40底部从侧壁36中横向向外地延伸出。凸缘44可设置成与止回阀19相配合，以便有助于密封成在正常操作条件下可防止流体旁通绕过机械过滤器15。

在本发明的实践中，添加剂芯子18优选设在机械滤芯15的流路径下游，以便允许在已经实现了机械过滤之后，其有益添加剂成分可释放至滤芯清洁侧上的油中。

添加剂成分

添加剂芯子18在其中包含有益添加剂成分，其可以为图2A所示的固体块16。换句话说，添加剂成分16在定义为25摄氏度和一个大气压的标准温度和压力下可以是固体。

添加剂成分16可以在热液态下注入芯子壳35中，并允许它在冷却下来时固化。或者，添加剂成分16可以粉末形式来添加，或者可分散在油脂或蜡中。添加剂成分16优选可至少部分地溶于热机油中。

添加剂成分16包括一种或多种添加剂，其可选自碱性调节剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂、抗氧化剂、分散剂、摩擦改进剂、油稳定剂、降倾点剂、洗涤剂、粘度指数改进剂、抗磨剂、极压添加剂、以上添加剂的混合物和/或其它已知的有益添加剂。

添加剂芯子中所用的碱性调节剂优选为碱式盐，其选自碳酸钙、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸二羟基铝钠(aluminum dihydroxy sodiumcarbonate)、氧化镁、碳酸镁、氧化锌、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾，以及它们的混合物。

芯子壳35所用材料优选为在热油环境中保持稳定的材料。优选材料为金属如钢以及耐油塑料如聚缩醛类。芯子18允许有益添加剂成分16缓慢地释放至油中，从而随时间以计量方式来调节油。

或者，如图2B所示，芯子18中的浓缩添加剂成分可以多个分开的单团粒48的形式来提供，以便提供与图2A所示添加剂块16所能提供的相比而更大的表面积。

在使用团粒48时，这些团粒可相互间分离和分开。

或者，容纳在芯子壳35中的分开的添加剂分配团粒48可结合在一起或者以其它方式相互间粘结式地相关联，以便形成能够独立地自支撑的基本上一体但具有高度多孔性的结构。当团粒48以这种方式结合在一起时，就不需要芯子壳35，因此在需要时可省略掉它。

在使用期间，热油缓慢地流经和围绕芯子18流动，一部分油通过开口25进入分配器壳41，导致少量的有益添加剂16从分配器壳中向外逸出，并与油相混合。在使用时，添加剂16的碱式盐成分用来抵消和中和酸性燃烧产物。对酸性燃烧产物的这种中和允许一些其它的油添加剂、例如分散剂和二硫代磷酸二(S-烷基酯)·锌盐(ZDP)具有长得多的使用寿命，这些添加剂由油的制造商添加在油中。这与没有化学活性滤芯时相比可允许具有更长的换油时间间隔。

添加剂芯子-第二实施例

现在参见图6，图中显示了根据本发明第二实施例的添加剂芯子218。除非在这里特别指明或描述为不同，否则添加剂芯子218基本上类似于上述添加剂芯子18。本领域的技术人员可以理解，图6所示添加剂芯子218可替换到图2A所示滤油器20中来取代其添加剂芯子18，芯子218位于图6所示中心管之上。

该实施例中的芯子218包括篮筐形式的中空芯子壳235。壳235被支撑于或连接在中心管217上。尽管中心管217在图中以简化形式显示，然而可以理解，它是多孔件。壳235可包括用于连接在中心管上的顶部凸缘219。壳235具有形成于其顶部中的凹入空间，用于支撑式地容纳止动弹簧245。壳235还具有形成于其中的一个或多个开口225，以允许其内部与壳周围空间之间的流体连通。固体添加剂浓缩物216设在壳235内侧，其方式与以上第一实施例中所述的方式相类似。添加剂可以为单件式或者可以为团粒状。

添加剂芯子-第三实施例

现在参见图8，图中显示了根据本发明第三实施例的添加剂芯子318。除非在这里特别指明或描述为不同，否则添加剂芯子318基本上类似于上述添加剂芯子18。本领域的技术人员可以理解，图8所示添加剂芯子318可替换到图2A所示滤油器20中来取代其添加剂芯子18及中心管17。

该实施例中的芯子318为改进的中心管。在图6-7所示实施例中，芯子318包括中空圆柱形壳335，其带有包含在其中的固体添加剂316。壳235还具有形成于其中的一个或多个开口325，以允许其内部与壳周围空间之间的流体连通。固体添加剂浓缩物316设在壳235内侧，其方式与以上第一实施例所述的方式相类似。添加剂可以为单件式或者可以为团粒状。

尽管在本文中已针对其多个优选实施例介绍了本发明，然而以上描述是说明性而非限制性的。本领域的技术人员可认识到，可以对这些优选实施例进行许多可行的修改。属于所附权利要求范围内的所有这些修改都将包含在本发明的范围和精神内。

Claims (12)

1.一种滤油器，其包括：

中空过滤器壳体，其具有进口和出口并且在其中限定了室，其中流路径处于所述进口和出口之间；

机械滤芯，其设在所述过滤器壳体内并处于所述流路径中；

大致圆柱形的中心管，其同轴地设在所述机械滤芯内；和

设在所述过滤器壳体内的添加剂芯子，其中所述添加剂芯子的至少一部分设在所述中心管内，所述添加剂芯子包括：

分配器壳，其是在其中限定了添加剂储存室的中空壳，所

述分配器壳具有形成于其中的至少一个孔；和

设在所述添加剂储存室内的油添加剂成分。

2.根据权利要求1所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂成分包括至少一种添加剂，其选自碱性调节剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂、抗氧化剂、分散剂、摩擦改进剂、油稳定剂、降倾点剂、洗涤剂、粘度指数改进剂、抗磨剂、极压添加剂以及它们的混合物。

3.根据权利要求2所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂成分包括碱式盐，其选自碳酸钙、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸二羟基铝钠、氧化镁、碳酸镁、氧化锌、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾以及它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂芯子大致居中地设在所述过滤器壳体内。

5.一种滤油器，其包括：

中空过滤器壳体，其具有进口和出口并且在其中限定了室，其中流路径处于所述进口和出口之间；

机械活性滤芯，其设在所述过滤器壳体内并处于所述流路径中；和

设在所述过滤器壳体内并处于所述机械活性滤芯内侧的添加剂芯子，所述添加剂芯子包括：

分配器壳，其是在其中限定了添加剂储存室的中空壳，所

述分配器壳具有形成于其中的至少一个孔；和

设在所述添加剂储存室内的油添加剂成分。

6.根据权利要求5所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂成分包括至少一种添加剂，其选自碱性调节剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂、抗氧化剂、分散剂、摩擦改进剂、油稳定剂、降倾点剂、洗涤剂、粘度指数改进剂、抗磨剂、极压添加剂以及它们的混合物。

7.根据权利要求5所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂成分包括碱式盐，其选自碳酸钙、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸二羟基铝钠、氧化镁、碳酸镁、氧化锌、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾以及它们的混合物。

8.根据权利要求5所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂芯子包括圆柱形管，其具有形成于其中的至少一个开口。

9.一种滤油器，其包括：

中空过滤器壳体，其具有进口和出口并且在其中限定了室，其中流路径处于所述进口和出口之间；

机械活性滤芯，其设在所述过滤器壳体内并处于所述流路径中；和

设在所述过滤器壳体内并处于所述机械活性滤芯下游的添加剂芯子，所述添加剂芯子包括：

隔板，其沿着所述流路径设在所述机械活性滤芯和所述出口之间；

分配器壳，其是在其中限定了添加剂储存室的中空壳，所述分配器壳具有形成于其中的至少一个孔，所述分配器壳操作式地连接在所述隔板上，并且包括位于所述添加剂储存室和所述隔板之间的壁；和

设在所述添加剂储存室内的油添加剂成分；其中所述流路径允许至少一部分油通过所述隔板，而不会经过所述添加剂储存室。

10.根据权利要求9所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂芯子大致居中地位于所述过滤器壳体内。

11.根据权利要求9所述的滤油器，其特征在于，所述添加剂成分包括至少一种添加剂，其选自碱性调节剂、腐蚀抑制剂、金属钝化剂、抗氧化剂、分散剂、摩擦改进剂、油稳定剂、降倾点剂、洗涤剂、粘度指数改进剂、抗磨剂、极压添加剂以及它们的混合物。

12.一种用于滤油器的添加剂芯子，其包括：

具有侧壁的中空芯子壳，其中多个孔形成于所述侧壁的下部中；

用于所述芯子壳的盖子；和

隔离壁，其延伸穿过所述孔以上的一部分所述侧壁，以便限定其下面的隔板和其上面的储存室；和

储存在所述储存室内的有益添加剂成分；

其中所述芯子壳具有形成为穿过其中的至少一个开口，以允许所述储存室和所述芯子外部之间的流体连通。

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