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GEBIET
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Ein Ölfilter, der einen kontinuierlich freisetzenden Additivbehälter enthält, welcher ein Additiv in das Öl freisetzt, um die Ölwechselintervalle zu verlängern.
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HINTERGRUND
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Gegenwärtige Schmieröle erfüllen aufgrund der Beschränkungen im Aschegehalt, die der aktuellsten Ölkategorie auferlegt wurden, nicht die von den Motorenherstellern erwünschten Ölwechselintervalle. Das Unvermögen des Öls, für längere Wartungsintervalle nutzbar zu bleiben, beruht auf mehrfachen Veränderungen sowohl beim Öl als auch den Motoren im Verlauf der letzten Jahre. Beispielsweise sind viele moderne Dieselmotoren jetzt mit Abgasrückführungs(AGR)-Systemen und Diesel-Partikelfiltern (DPF) ausgerüstet, sie weisen verringerte Ölsumpfvolumina auf, verwenden Öle mit niedrigerer Viskosität und verwenden extrem schwefelarmen Diesel (ULSD) und alternative Kraftstoffe oder Kühlmittel (einschließlich der nichtwässrigen), von denen alle die Betriebsbedingungen des Motors und die Geschwindigkeit des Ölverschleißes verändern.
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Die aktuellsten Ölkategorien, CJ-4; CI-4, beschränken den Asche- und Schwefelgehalt von neuem Öl auf 1,0%, beziehungsweise 1,5%, wodurch wiederum die Menge der Hochleistungs-Antiverschleißadditive (beispielsweise Zinkdialkyldithiophosphate (ZDDP)) und der überbasischen Detergentien (beispielsweise Magnesium- oder Calciumsulfonat oder -Salicylat) aufgrund des Vorhandenseins von dem Metall in der chemischen Zusammensetzung beschränkt wird. Es wird erwartet, dass diese Einschränkungen weiter verringert werden oder zumindest gleich bleiben, wenn künftige Ölkategorien eingeführt werden, wodurch weiterhin die Fähigkeit der Ölhersteller, die Nutzungsdauer des Öls zu verlängern, eingeschränkt wird.
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Die Notwendigkeit für zusätzliche Additive wird durch die in dem Kurbelgehäuse eines Dieselmotors auftretenden Reaktionen angetrieben. Der hauptsächliche begrenzende Faktor der Öllebensdauer, dem man am häufigsten begegnet, ist das Unvermögen für die Gesamtbasenzahl (TBN) oberhalb von der Verwendbarkeitsgrenze (Condemning Limit) von 2,5 mgKOH/g oder wahlweise bei einem Spiegel zu bleiben, der höher als die Gesamtsäurezahl (TAN) ist. Dies kann aufgrund einer Vielzahl an chemischen Reaktionen auftreten, die im Kurbelgehäuse stattfinden, einschließlich der Oxidation des Öls durch die hohen Temperatur- und Druckbedingungen und die Bildung sowohl von starken als auch schwachen Säuren in dem Öl durch Blow-By-Gase aus dem Kraftstoff (einschließlich Biodiesel), Kühlmittelverluste, Feuchtigkeit und andere Kontaminationen, Schlamm- oder Rußbildung und eine Vielzahl anderer Mechanismen.
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Schwache Säuren (wie beispielsweise Essigsäure, Methylacetat, Ethylacetat, Carbonsäuren usw.) werden aufgrund der Blow-By-Gase von Verbrennungsprodukten auf der Basis von Biodieselkraftstoffen gebildet. Diese Säuren werden am besten durch schwache Basen (wie beispielsweise Metalloxide oder Methylamin) neutralisiert. Starke Säuren werden ebenfalls gebildet und werden am besten durch starke Basensubstanzen in dem Öl neutralisiert, wodurch der anfängliche TBN-Wert vermindert wird.
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Weitere Gründe, die verhindern, dass das Öl die gewünschten Wechselintervalle erreicht, schließen Verdickung oder Verdünnung der Ölviskosität (z. B. entspricht die maximale Abweichung ± einer Güteklasse), das Unvermögen, Ruß und partikuläres Material in dem Öl zu dispergieren, und übermäßige Nitrierung ein. Bei der letzten Ölkategorie, CI-4, war der Aschegehalt mit bis zu 1,5% ohne Begrenzung des Schwefelgehaltes noch ausreichend. Dies gestattete, dass ein Additiv höhere Konzentrationen an überbasischem Detergens und andere Zusätze enthalten und längere Wartungsintervalle erreichen konnte. Da Additive mit der Zeit in dem Öl teilweise aufgrund der Säureneutralisation und durch Umsetzung mit Peroxiden (einem Produkt der Oxidation), die im Motoröl erzeugt werden, kontinuierlich vermindert werden, würde eine verbesserte Technik der kontinuierlichen Dosierung von Additiven in das Öl hilfreich sein, die Nutzungsdauer des Öls zu verlängern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Motorölfilter beschrieben, der kontinuierlich hochkonzentrierte Additive in das Motoröl freisetzt, um den Wartungsaufwand durch die Verringerung des Ölverbrauchs über verlängerte Ölwechselintervalle zu reduzieren. Die Additive können überbasische Detergentien, schwach basische Substanzen, Antioxidans-Additive, Antiverschleißadditive, Reibungsmodifizierungsmittel, Dispergiermittel, Viskositätsmodifizierungsmittel, Antischaumadditive, Nano-Additive oder andere Additive, die für Motoröle vorteilhaft sind, einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.
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In einer Ausführungsform weist der Ölfilter ein Gehäuse, das eine Innenkammer definiert und ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, einen Öleinlass und einen Ölauslass an dem ersten Ende des Gehäuses und einen Öldurchflussweg zwischen dem Einlass und dem Auslass für den Öldurchfluss durch die Innenkammer auf. Das Filtermedium ist innerhalb der Innenkammer in dem Öldurchflussweg zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet, wobei das Filtermedium konfiguriert ist, das Öl zu filtern, das durch die Innenkammer fließt. In der Innenkammer ist ein Additivbehälter angeordnet, der konfiguriert ist, das Additivmaterial, welches darin enthalten ist, in Öl einzuleiten, das durch die Innenkammer fließt.
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In einer Ausführungsform umfasst das Additivmaterial ein überbasisches Detergens und gegebenenfalls eines oder mehrere von: einem schwach basischen Additiv, einem Antioxidans-Additiv, einem Antiverschleißadditiv, einem Reibungsmodifizierungsadditiv, einem Dispergiermitteladditiv, einem Antischaumadditiv, einem Nano-Additiv, einem Korrosionsinhibitoradditiv, einem den Stockpunkt erniedrigenden Additiv und einem oberflächenaktiven Additiv. Beispielsweise umfasst in einem Beispiel das Additivmaterial das überbasische Detergens zum Beispiel in einer Menge, die in einem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% des Additivmaterials liegt, ein Reibungsmodifizierungsadditiv zum Bespiel in einer Menge, die in einem Bereich von ungefähr 0,2 Gew.-% bis ungefähr 3 Gew.-% liegt, ein Antioxidans-Additiv zum Bespiel in einer Menge, die in einem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 3 Gew.-% liegt, ein Antiverschleißadditiv zum Bespiel in einer Menge, die in einem Bereich von ungefähr 1,0 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% liegt, und ein inertes Lösemittel zum Bespiel in einer Menge, die in einem Bereich von ungefähr 0 Gew.-% bis ungefähr 88,3 Gew.-% liegt.
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Weitere Additive und Additivmengen können in Abhängigkeit von Faktoren verwendet werden, die den Öltyp, die Ölkategorie, die Eigenschaften des Öls, die verbessert werden sollen, und die Wirksamkeit des Additivs/der Additive einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Additive können einzeln für sich alleine oder in einer Mehrfachkomponenten-Mischung in irgendeinem gewünschten Verhältnis verwendet werden. Die Additive können mit einem inerten Lösemittel, wie beispielsweise Grundöl, zur Viskositätseinstellung kombiniert werden.
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In einer Ausführungsform weist der Ölfilter ein plissiertes Vollstrom-Filtermedium, ein Nebenstrommedium, eine Venturidüse und den Additivbehälter auf, der kontinuierlich ein Öladditiv in das Öl freisetzt, welches durch den Ölfilter fließt. Es werden allerdings auch andere Kombinationen von Elementen in Betracht gezogen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt: a) eines Ölfilters, der das plissierte Vollstrommedium enthält, eines Lufttrichters und des Additivbehälters; b) des Nebenstrommediums und des Additivbehälters; und c) eines plissierten Vollstrom-Filtermediums, eines Nebenstrommediums und des Additivbehälters.
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ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht ein Beispiel für einen Ölfilter mit einem Additivbehälter wie hierin beschrieben.
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2 veranschaulicht den Betrieb des Additivbehälters des Ölfilters in 1.
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3 ist eine Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels eines Ölfilters mit einem Additivbehälter.
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BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Schmierölfilter 10 dargestellt, welcher die hierin beschriebenen Konzepte integriert. Der Filter 10 ist ein Spin-On-Ölfilter, der ein Gehäuse 12 mit einem offenen ersten Ende und einem kuppelförmigen geschlossenen zweiten Ende aufweist, das eine Innenkammer 14 zusammen mit einer Mutternplatte 16 definiert, die an einem offenen ersten Ende des Gehäuses 12 befestigt ist. Ein Filterelement 18, beispielsweise ein faserförmiges plissiertes Vollstrom-Filtermedium, ist innerhalb der Kammer 14 zum Filtrieren der Kontaminationen aus dem Öl angeordnet. Das Filterelement 18 weist einen hohlen Innenraum, eine untere Endplatte 20 und eine obere Endplatte 22 auf. Die beiden Endplatten sind quer über ihre entsprechenden Filterelementenden abgedichtet, um einen Fluidstrom durch die Enden des Filterelements 18 hinaus zu verhindern.
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Unmittelbar neben dem Filterelement 18 befindet sich ein Nebenstromfiltermedium-Abschnitt 24. Das Nebenstromfiltermedium 24 kann beispielsweise eine Anordnung von gestapelten ringförmigen Scheiben aufweisen, die zum Beispiel aus Cellulosematerial gefertigt sind. Das Nebenstromfiltermedium 24 ist konfiguriert, das Öl zu filtern, wenn das Öl durch das Nebenstrommedium in Richtung eines zentralen Öldurchflussweges 26 davon fließt. Das Nebenstromfiltermedium 24 stößt gegen die untere Endplatte 20 an und umfasst eine umfassende Basisendplatte 28. Der Filter 10 kann irgendein Verhältnis von Vollstromfiltermedium 18 zu Nebenstromfiltermedium 24 aufweisen.
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Das Filterelement 18 umfasst eine Innenhülse 30, welche die Innenfläche des Filtermediums stützt und einen Innenraum 32 definiert. Die untere Endplatte 20 ist in ihrem Zentrum offen und mit einem kurzen zylinderförmigen Leitungsrohr 34 ausgebildet, das sich aufwärts in den Innenraum 32 erstreckt. Ein Rohr 36 passt um das Leitungsrohr 34 herum und stellt eine Fluidstromverbindung von dem zentralen Öldurchflussweg 26 des Nebenstromfiltermediums 24 zu einer Venturidüse 38 bereit, die innerhalb des Innenraums 32 angeordnet ist.
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Die obere Endplatte
22 ist mit einer inneren ringförmigen Lippe
40 ausgebildet, die einen Befestigungspunkt für eine Innendichtung
42 bereitstellt. Die Venturidüse
38 umfasst ein nach außen aufgeweitetes Ende auf, welches um die innere ringförmige Lippe passt. Wenn der Filter
10 während des Gebrauchs angebracht ist, passt eine innere ringförmige Fläche der Innendichtung
42 gegen einen Schaft aus einem Filterkopf, wie in der
US 5,906,736 beschrieben. Die Mutternplatte
16, die gestanzt, geformt oder maschinell hergestellt werden kann, weist ein Innengewinde auf und ist mit einem Außengewindeabschnitt des Filterkopfes zusammengebaut. Das Gehäuse
12 ist aus Metall und weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Seitenwand auf, die eine obere ausgebildete Lippe umfasst, welche mit einem umgedrehten Aufnahmekanal geformt ist. Eine obere ringförmige, äußere Lippe der Mutternplatte
16 ist fest und sicher in dem Kanal verankert.
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Die Mutternplatte
16 ist mit mindestens einer Öleinlassöffnung
48 versehen, um es dem zu filternden Öl zu ermöglichen, in den Filter einzutreten. Die Mutternplatte
16 definiert ebenfalls eine zentrale Gewindeaustrittsöffnung
50, durch die der Filter auf einem mit einem entsprechenden Gewinde versehenen Befestigungspfosten an dem Filterkopf angeschraubt ist und wodurch das Öl den Filter verlässt. Weitere Einzelheiten über die allgemeine Konstruktion und den Betrieb von dieser Art Filter können in der
US 5,906,736 gefunden werden, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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Ein Additivbehälter 60 ist innerhalb der Kammer 14 benachbart zu dem Nebenstromfiltermedium 24 zwischen dem Nebenstromfiltermedium und dem zweiten Ende des Gehäuses 12 angeordnet. Der Additivbehälter 60 enthält ein oder mehrere Additivmaterialien und ist konfiguriert, das Additiv mit einer kontrollierten Geschwindigkeit kontinuierlich in das Öl freizusetzen.
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Eine Schraubenfeder 62 innerhalb des Gehäuses 12 drückt direkt oder indirekt gegen den Boden des Additivbehälters 60, was den Additivbehälter 60 in Eingriff mit der Endplatte 28 drückt.
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Das Additiv/die Additive, das/die in das Öl freigesetzt wird/werden, ist/sind dafür gedacht, die Ölqualität auf irgendeine Art und Weise zu verbessern, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Aufstockens der Reservealkalinität (RA), Verringerung der Oxidation und des Verschleißes, Stabilisierung der Ölviskosität und/oder Neutralisierung der Säuren in dem Öl. Ein Beispiel, bei dem ein Additiv die Nutzungsdauer des Öls verbessern kann ist durch die Umsetzung eines Sulfonats mit einer Carbonsäure veranschaulicht, um ein neutrales Salz und Wasser wie nachfolgend dargestellt zu erzeugen, wodurch verhindert wird, dass sich der TAN des Öls erhöht.
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Das Additiv kann irgendeinen der folgenden Zusatzstoffe enthalten, die mit einem Grundöl oder einem Lösemittel zur Viskositätseinstellung kombiniert werden können, ist aber nicht darauf beschränkt: Tabelle 1: Potentielle Öladditive – Beispiel A
| Additiv | Nutzen | Beispiel chemischer Struktur | Min% | Max% |
| Überbasisches Detergens | Erhöhen der Basenzahl; neutralisiert Säuren | Metallsulfonate (wie etwa Mg, Ca, Na, Li, K, Zn, Ba, usw.) | 0 | 100 |
| Phenole |
| Metallsalicylate (wie etwa Ca, Mg, Li, Zn, K, Ba, usw.) |
| Metallolenate (wie etwa Mg, Ca, Na, Li, K, Zn, Ba, usw.) |
| Schwache Base | Neutralisiert schwache Säuren | Metalloxide (wie etwa MgO, CaO, ZnO, usw.) | 0 | 100 |
| Methylamin |
| Calcium- oder Magnesiumcarbonat |
| Antioxidans | Verringert die Oxidationsrate oder den thermischen Abbau | Zinkdithiophosphate (ZDDP) | 0 | 10 |
| Dialkyldiphenylamin |
| N-Phenyl-a-napthylamin |
| Molybdändithiocarbamat |
| Gehinderte Phenole |
| Alkylierte Diphenolamine |
| Aromatische Amine |
| Antiverschleiß/Hochdruck-Mittel | Produziert zum Schutz einen Grenzfilm auf Metalloberflächen | ZDDP | 0 | 10 |
| Sulfurierte Olefine |
| Boratester |
| Tricresylphosphat (TCP) |
| Sulfurierte Fette |
| Sulfide und Disulfide |
| Reibungsmodifizierungsmittel | Verringert Reibung zwischen den Oberflächen und verringert parasitäre Verluste | Oleinsäure | 0 | 40 |
| Dioleylphosphit |
| Glycerindioleat |
| Molybdändisulfid |
| Paraffinwachse & oxidierte Wachse |
| Fettamine, -säuren, -amide, -ester |
| Fetthaltige Phosphate |
| Nano-Reibungsmodifizierungsmittel (d. h., Tungsten-Nanopartikel) |
| Polytetrafluorid |
| Dispergiermittel/Viskositätsmodifizierungsmittel | Suspendiert Partikel in dem Schmiermittel und steigert die Hochtemperatur-Viskosität | Succinimide | 0 | 10 |
| Manniche |
| Amide |
| Olefin-Copolymere |
| Polyisobutylsuccinimid (PIBSA) |
| Polyvinylimidizol |
| Polymethacrylate |
| Styrol-Butadien-Copolymer (Star-Polymer) |
| Antischaummittel | Verhindert übermäßige Schaumbildung in dem Öl | Polysiloxan | 0 | 5 |
| Polyethylenglycol |
| Polypropylenglycol |
| Ethylen-Propylen-Copolymere |
| Nano-Additive | Verbesserte Performance aufgrund erhöhter Oberfläche | Überbasische Nanodetergentien (Calcite, usw.) | 0 | 100 |
| Korrosions-Inhibitoren | Verhindern Korrosion und schlitzen Oberflächen | Succinate | 0 | 5 |
| Imidazolin |
| Phosphat |
| Sulfonat |
| Boratester |
| Thiadiazole |
| Calcinate |
| Boratester |
| Terephthalsäure |
| Stockpunkt-Erniedriger | Erniedrigen den Stockpunkt des Schmiermittels für den Kaltwetterbetrieb | Polyalkylmethacrylat | 0 | 10 |
| Styrolester |
| Polyvinylacetat-Alkylfumarat |
| Alkylen-gekoppeltes Naphthalin |
| Gekoppelte Alkylphenole |
| Polyethylenvinylacetat |
| Tenside | Dispergieren Wasser in dem Schmiermittel | Natriumdodecylsulfat | 0 | 10 |
| Natriumlaurylsulfat | | |
Potentielle Öladditive – Beispiel B
| Additiv | Nutzen | Beispiel chemischer Struktur | Min % | Max 0% |
| Überbasisches Detergens | Erhöht Basenzahl; neutralisiert Säuren | Metallsulfonate | 0 | 100 |
| Phenole |
| Metallsalicylate |
| Metallolenate |
| Schwache Base | Neutralisiert schwache Säuren | Metalloxide | 0 | 100 |
| Methylamin/primäres Amin |
| Primäre, sekundäre und tertiäre Amine |
| Gehinderte sekundäre und tertiäre Amine |
| Calcium- oder Magnesiumcarbonat |
| Antioxidans | Verringert die Oxidationsrate oder den thermischen Abbau | Zinkdithiophosphate (ZDDP) | 0 | 10 |
| Dialkyldiphenylamin |
| N-Phenyl-a-napthylamin |
| Molybdändithiocarbamat |
| Gehinderte Phenole |
| Alkylierte Diphenolamine |
| Aromatische Amine |
| Antiverschleiß/Hochdruck-Mittel | Produziert zum Schutz einen Grenzfilm auf Metalloberflächen | ZDDP | 0 | 10 |
| Sulfurierte Olefine |
| Boratester |
| Tricresylphosphat |
| Sulfurierte Fette |
| Sulfide und Disulfide |
| Reibungsmodifizierungsmittel | Verringert Reibung zwischen den Oberflächen und verringert parasitäre Verluste | Oleinsäure | 0 | 40 |
| Dioleylphosphit |
| Glycerindioleat |
| Molybdändisulfid |
| Paraffinwachse und oxidierte Wachse |
| Fettamine, -säuren, -amide, -ester |
| Fetthaltige Phosphate |
| Nano-Reibungsmodifizierungsmittel (d. h., Tungsten-Nanopartikel) |
| Polytetrafluorid |
| Dispergiermittel/Viskositätsmodifizierungsmittel | Suspendiert Partikel in dem Schmiermittel und steigert die Hochtemperatur-Viskosität | Succinimide | 0 | 10 |
| Manniche |
| Amide |
| Olefin-Copolymere |
| Polyisobutylsuccinimid (PIBSA) |
| Polyvinylimidizol |
| Polymethacrylat |
| Styrol-Butadien-Copolymer (Star-Polymer) |
| Antischaummittel | Verhindert übermäßige Schaumbildung in dem Öl | Polysiloxan | 0 | 5 |
| Polyethylenglycol |
| Polypropylenglycol |
| Ethylen-Propylen-Copolymere |
| Nano-Additive | Verbesserte Performance aufgrund erhöhter Oberfläche | Überbasische Nanodetergentien (Calcite, usw.) | 0 | 100 |
| Korrosions-Inhibitoren | Verhindern Korrosion und schützen Oberflächen | Succinate | 0 | 5 |
| Imidazolin |
| Phosphat |
| Sulfonat |
| Boratester |
| Thiadiazole |
| Calcinate |
| Boratester |
| Terephthalsäure |
| Stockpunkt-Erniedriger | Erniedrigen den Stockpunkt des Schmiermittels für den Kaltwetterbetrieb | Polyalkylmethacrylat | 0 | 10 |
| Styrolester |
| Polyvinylacetat-Alkylfumarat |
| Alkylen-gekoppeltes Naphthalin |
| Gekoppelte Alkylphenole |
| Polyethylenvinylacetat |
| Tenside | Dispergieren Wasser in dem Schmiermittel | Natriumdodecylsulfat | 0 | 10 |
| Natriumlaurylsulfat |
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Die Prozentangaben in Tabelle 1 sind auf das Volumen oder das Gewicht bezogen. Einer oder mehrere der aufgeführten Zusatzstoffe können mit einem inerten Lösemittel, wie beispielsweise Grundöl, vermischt werden, um 100% Zusammensetzung zu erreichen. Die aufgeführten Zusatzstoffe können einzeln als ein reiner Zusatzstoff oder in beliebigen Kombinationen verwendet werden, um eine Mehrkomponentenmischung in einem beliebigen Verhältnis zu bilden.
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Eine beispielhafte Ausführungsform einer Mehrkomponenten-Additivmischung, von der angenommen wird, dass sie nützlich ist, ist in Tabelle 2 (in Volumen-% oder in Gewichts-%) aufgeführt, die mit einem inerten Lösemittel wie beispielsweise einem Grundöl zur Einstellung der Viskosität gemischt werden kann oder nicht gemischt werden kann. Tabelle 2 Beispiel A
| Additiv | Zusammensetzung (%) |
| Minimum | Maximum |
| Überbasisches Detergens | 10 | 90 |
| Multifunktionelle Antiverschleiß- & Reibungsmodifizierungsmittel | 0,2 | 3 |
| Antioxidans | 0,5 | 3 |
| Antiverschleiß | 1 | 5 |
| Inertes Lösemittel | 0 | 88,3 |
Beispiel B
| Additiv | Zusammensetzung (%) |
| Minimum | Maximum |
| Überbasisches Detergens | 20 | 90 |
| Gehinderte Amine | 0 | 90 |
| Multifunktionelle Antiver-schleiß- & Reibungsmodifizierungsmittel | 0,5 | 30 |
| Antioxidans | 1 | 30 |
| Antiverschleiß | 1 | 30 |
| Inertes Lösemittel | 0 | 77,5 |
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Die nachfolgend dargestellten Tabellen 3–6 zeigen mögliche Additivzusammensetzungen für den Additivbehälter. Alle Zusammensetzungen und Behandlungskonzentrationen (BK) sind in Volumen-% oder in Gewichts-% (wobei beide anwendbar sind) angegeben. Die nachfolgenden Gemische können auch mit einem inerten Lösemittel, wie beispielsweise Grundöl, vermischt werden, um 100% Zusammensetzung zu erreichen.
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Tabelle 3 (Überbasische Detergentien/Starke Basen)
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Eine hochkonzentrierte Base mit einem TBN von 10–500 mgKOH/g sollte mit einem Konzentrationsbereich von annähernd 80% bis 90% des vollständig formulierten Additivs vorliegen. Beispiel A
| Chemischer Name | Minimale Behandlungs– konzentration | Maximale Behandlungskonzentration |
| Calciumsulfonat | 10 | 90 |
| Calciumsalicylat | 10 | 90 |
| Calciumoleat | 10 | 90 |
| Calciumphenat | 10 | 90 |
| Magnesiumsulfonat | 10 | 90 |
| Magnesiumsalicylat | 10 | 90 |
| Magnesiumoleat | 10 | 90 |
| Magnesiumphenat | 10 | 90 |
Beispiel B
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) | Maximale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) |
| Calciumsulfonat | 20 | 90 |
| Calciumsalicylat | 20 | 90 |
| Calciumoleat | 20 | 90 |
| Calciumphenat | 20 | 90 |
| Magnesiumsulfonat | 20 | 90 |
| Magnesiumsalicylat | 20 | 90 |
| Magnesiumoleat | 20 | 90 |
| Magnesiumphenat | 20 | 90 |
| Primäre, sekundäre und tertiäre Amine | 20 | 90 |
| Gehinderte sekundäre und tertiäre A-mine | 20 | 90 |
| Tertiäre gehinderte Amine | 20 | 90 |
| 1,2,2,6,6-Pentamethyl-4-piperidinol | 20 | 90 |
| 4-Amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin | 20 | 90 |
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Tabelle 4 (Antioxidationsmittel)
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Die Funktion des Antioxidationsmittels ist die Verringerung der Geschwindigkeit der Oxidation in dem Öl, was wiederum hilft, die Säurebildung zu verringern, die Lebensdauer des Öls zu verlängern und die Viskosität zu kontrollieren. Beispiel A
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration% | Maximale Behandlungskonzentration% |
| Aminisches Antioxidationsmittel | 0,5 | 3 |
| Phenolische Antioxidationsmittel | 0,5 | 3 |
| Aminische & hochmolekulare phenolische Antioxidationsmittel | 0,5 | 3 |
| hochmolekulare phenolische Antioxidationsmittel | 0,5 | 3 |
| Aromatische Amine | 0,5 | 3 |
Beispiel B
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) | Maximale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) |
| Aminisches Antioxidationsmittel | 1 | 40 |
| Phenolische Antioxidationsmittel | 1 | 40 |
| Aminische & hochmolekulare phenolische Antioxidationsmittel | 1 | 40 |
| Aminische & hochmolekulare phenolische Antioxidationsmittel | 1 | 40 |
| hochmolekulare phenolische Antioxidationsmittel | 1 | 40 |
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Tabelle 5 (Multifunktionelle Reibungsmodifizierungsmittel)
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Das multifunktionelle Reibungsmodifizierungsmittel kann vorhanden sein, um den Motorverschleiß und die Reibung zu verringern, was zu Verbesserungen bei der Kraftstoffeinsparung führt. Beispiel A
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration | Maximale Behandlungskonzentration |
| Oleamid (Alkylamid) | 0,2 | 3,0 |
| Polymer (Polyolteilester) | 0,2 | 3,0 |
| Fettamide | 0,2 | 3,0 |
| Alkanolamin | 0,2 | 3,0 |
| Hochmolekulares Phenolpolymer | 0,2 | 3,0 |
| Boratester | 0,2 | 3,0 |
| Aminofunktionalisiertes Acrylpolymer | 0,2 | 3,0 |
| Molybdän-Trimer | 0,2 | 3,0 |
| Molybdändithiocarbamate | 0,2 | 3,0 |
Beispiel B
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) | Maximale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) |
| Oleamid (Crodamid) | 1 | 40 |
| Polymer (Perfad 3000) | 1 | 40 |
| Fettamide | 1 | 40 |
| Alkanolamin | 1 | 40 |
| Irrgalbube F20 | 1 | 40 |
| Boratester | 1 | 40 |
| Aminofunktionalisiertes Acrylpolymer | 1 | 40 |
| Molybdän-Trimer | 1 | 40 |
| Molybdändithiocarbamate | 1 | 40 |
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Tabelle 6 (Antiverschleißadditive)
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Ein Antiverschleißadditiv kann vorhanden sein, um dabei zu helfen, den Motorverschleiß während längerer Ölwechselintervalle zu verringern. Beispiel A
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration | Maximale Behandlungskonzentration |
| Flüssiges, aschefreies butyliertes Triphenylphosphorthionat | 1 | 5 |
| Flüssiges, aschefreies Dithiophosphat | 1 | 5 |
| Flüssige Mischung von Aminphosphaten | 1 | 5 |
| Alkyl-Zinkdialkyldithiophosphate | 1 | 5 |
| 2-Ethylhexyl-Zinkdialkylthiophosphate | 1 | 5 |
| 2-Ethylhexyl-Molybdändialkylthiophosphate | 1 | 5 |
| Aschefreies Amindialkyldithiophosphat | 1 | 5 |
| Zinkdialkyldithiocar-bamat | 1 | 5 |
| Antimondialkyldithio-carbamat | 1 | 5 |
| Methylen-bis-dialkyldithiocarbamat | 1 | 5 |
| Molybdänphosphorodi-thioat | 1 | 5 |
| Molybdändithiocarbamat | 1 | 5 |
Beispiel B
| Chemischer Name | Minimale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) | Maximale Behandlungskonzentration (% unverdünnt) |
| Flüssiges, aschefreies butyliertes Triphenylphosphorthionat | 1 | 40 |
| Flüssiges aschefreies Dithiophosphat | 1 | 40 |
| Flüssige Mischung von Aminphosphaten | 1 | 40 |
| Alkyl-Zinkdialkyldithiophosphate | 1 | 40 |
| 2-Ethylhexyl-Zinkdialkylthiophosphate | 1 | 40 |
| 2-Ethylhexyl-Molybdändialkylthiophosphate | 1 | 40 |
| Aschefreies Amindialkyldithiophosphat | 1 | 40 |
| Zinkdialkyldithiocarba-mat | 1 | 40 |
| Antimondialkyldithio-carbamat | 1 | 40 |
| Methylen-bis-dialkyldithiocarbamat | 1 | 40 |
| Molybdänphosphorodi-thioat | 1 | 40 |
| Molybdändithiocarbamat | 1 | 40 |
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Unter Bezugnahme auf 2 weist der Additivbehälter 60 ein Einwegventil 70 und eine Kapillarröhre 72 auf, um die Freisetzung des Additivs aus dem Innenraum des Additivbehälters zu bewirken. Die Kapillarröhre weist ein Einlassende 74, das innerhalb des Additivbehälters angeordnet ist, und ein Auslassende 76 auf, das innerhalb des zentralen Öldurchflussweges 26 von dem Nebenstrommedium angeordnet ist. Eine hohle Hülse 78 ist angeformt und erstreckt sich von dem Behälter 60 nach oben und ein entfernbarer Stopfen 80 passt in die Hülse 78 und dichtet sie ab, um die Hülse 78 zu verschließen. Die Kapillarröhre 72 erstreckt sich durch die Hülse 78 und den Stopfen 80. Wie in 1 dargestellt, erstrecken sich, wenn der Behälter 60 an seinem Platz in dem Filter ist, der Stopfen 80 und die Hülse 78 durch den Boden des Nebenstromfiltermediums 24 in den zentralen Öldurchflussweg 26, sodass das Auslassende 76 der Kapillarröhre in dem Durchflussweg 26 angeordnet ist und in den Durchflussweg ausfließt. Darüber hinaus ist der Stopfen 80 von der Hülse 78 entfernbar, um das Füllen und Nachfüllen des Behälters 60 zu ermöglichen.
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3 veranschaulicht eine Variante eines Filters 10, die ähnlich zu dem Filter 10 ist. Der Filter 10' umfasst einen Additivbehälter 60' mit einem Einwegventil 70' und einer Kapillarröhre 72'. Allerdings ist in dem Filter 10' der Nebenstromfilter 24' in der axialen Länge kürzer als der Nebenstromfilter 24. Zusätzlich ist das Ende der Kapillarröhre 72' benachbart zu dem Boden des Behälters 60' angeordnet. Die Röhre 36' ist ebenfalls mit einer Strömungsbegrenzung versehen. Der Filter 10' in 3 arbeitet weitgehend wie für den Betrieb von Filter 10 nachfolgend diskutiert.
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Der Behälter
60 verwendet den Druckunterschied über das Filterelement neben der Vakuumwirkung, welcher durch den Lufttrichter
38 auf der sauberen Seite des plissierten Filtermediums
18 erzeugt wird, um das Additiv durch die Kapillarröhre
72 nach oben und in das Öl zu treiben. Die Freisetzungsgeschwindigkeit des Additivs wird über die sorgfältige Auswahl des Innendurchmessers der Kapillare (der Innendurchmesser ID geht mit der vierten Potenz in die Freisetzungsgeschwindigkeit ein) und der Kapillarlänge (die Freisetzungsgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Länge) gemäß der wohlbekannten Hagen-Poiseuille-Gleichung für laminare Strömung in Kapillarröhren kontrolliert.
wobei:
- ΔP
- der Druckabfall ist,
- L
- die Länge der Leitung ist,
- μ
- die dynamische Viskosität ist,
- Q
- die volumetrische Strömungsrate ist,
- r
- der Radius ist,
- d
- der Durchmesser ist.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 läuft verschmutztes Öl durch das Einwegventil 70 in den Additivbehälter 60. Der Druck in Bereich 1 wird mit P1 bezeichnet. Das Öl mischt sich mit dem Additiv in dem Behälter (Bereich 2). Die Öl/Additiv-Mischung fließt anschließend durch die Kapillarröhre 72 (Bereich 3) in den Durchflussweg 26 in dem Zentrum des Nebenstrommediums (Bereich 4). Die Öl-Additiv-Mischung wird anschließend mit dem sauberen Öl vereinigt und aus dem Filter abgegeben. Der Druck in Bereich 4 wird mit P2 bezeichnet.
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Der Unterschied zwischen P1 und P2 ändert sich im Verlauf der Lebensdauer des Filters 10, weil das Filtermedium immer mehr verstopft wird. Allerdings wird P1 immer größer als P2 bleiben. Wenn P1–P2 zunimmt, wird sich die Additiv-Freisetzungsgeschwindigkeit ebenfalls erhöhen, wodurch die Verdünnung des Additivs kompensiert wird.
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Annähernd 85–95% des Öls fließen durch das Filtermedium 18 und das meiste des verbleibenden Öls fließt durch das Nebenstrommedium 24, mit Ausnahme der kleinen Menge, welche durch den Additivbehälter fließt.
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Der sehr kleine Innendurchmesser der Kapillarröhre 72 macht sie gegenüber partikulärem Material, das die Röhre verstopfen oder sie beschädigen kann, intolerant.
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Dementsprechend ist/sind das Additiv/die Additive in dem Behälter 60 in flüssiger Form.
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Der Lufttrichter 38 hilft dabei, die Strömung durch die Kapillarröhre 72 zu lenken. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn das Nebenstromfiltermedium kein Additivmaterial enthält, das für die Einleitung in das Öl vorgesehen ist. Die Verwendung eines stationären Additivmaterials in dem Nebenstromfiltermedium-Abschnitt kann aufgrund der verminderten Porosität zu einer Abnahme der Mediumkapazität führen. Dementsprechend würde die Eliminierung eines Additivmaterials aus dem Nebenstromfiltermedium eine äquivalente Kapazität unter Verwendung eines verringerten Nebenstrommedium-Bereichs zulassen, wodurch ein größerer Chemikalienbehälter ermöglicht würde. Darüber hinaus wird die Verwendung eines flüssigen Additivs in dem Behälter 60, wenn mit der Verwendung eines stationären Additivs in dem Nebenstrommedium verglichen, eine verbesserte Reaktivität aufgrund der Tatsache zur Folge haben, dass die aktiven Stellen eines chemischen Additivs, welches in dem Nebenstrommedium enthalten ist, mit Ruß, Schlamm und anderen Kontaminationen überzogen wird und demzufolge eine verminderte Fähigkeit zur Neutralisierung von Säuren aufweist. Nichtsdestotrotz kann, wenn man es vorteilhaft findet, dies zu tun, das Nebenstrommedium oder das Vollstromfiltermedium ein optionales stationäres Additivmaterial umfassen, beispielsweise ein stark oder schwach basisches Additivmaterial in partikulärer Form, das für die Einführung in das Öl vorgesehen ist.
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Auch der zentrale Öldurchflussweg 26 in dem Nebenstrommedium ist vorteilhaft. Ohne diesen offenen Durchflussweg wird der Druck über die Kapillarröhre auf der schmutzigen Seite und der sauberen Seite sehr ähnlich sein, sodass keine Treibkraft vorhanden ist, um den Flüssigkeitsstrom durch die Kapillare zu treiben. Das Fehlen eines derartigen zentralen Durchflussweges 26 minimiert ebenfalls die Wirkung von dem Venturirohr 38 auf den Additivbehälter, wodurch weiterhin die Antriebskraft für die Strömung behindert wird.
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Während der Filter 10 mit dem Additivbehälter am Boden des Filters beschrieben worden ist, kann der Filter 10 andere Konfigurationen aufweisen, wie beispielsweise mit dem Additivbehälter in anderen Positionen in dem Filter, beispielweise positioniert zwischen dem Nebenstrommedium 24 und dem Vollstrommedium 18.
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Zusätzlich können, obgleich der Filter 10 als eine Kombination aus dem Vollstromfiltermedium 18, dem Lufttrichter 38, dem Nebenstrommedium 24 und dem Additivbehälter 60 beschrieben worden ist, weitere Konfigurationen möglich sein. Zum Beispiel kann der Filter das plissierte Vollstrommedium 18, den Lufttrichter 38 und den Additivbehälter 60 ohne das Nebenstrommedium aufweisen. In einem weiteren Beispiel kann der Filter das Nebenstrommedium 24 und den Additivbehälter 60 ohne das plissierte Medium 18 aufweisen. In einem anderen Beispiel kann der Filter das plissierte Vollstromfiltermedium 18, das Nebenstrommedium 24 und den Additivbehälter 60 ohne die Venturidüse 38 und die Hülse 30 aufweisen. Es sind weitere Konfigurationen und Kombinationen der Elemente möglich.
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Die Erfindung kann in anderen Formen dargestellt werden, ohne vom Geist oder von neuartigen Eigenschaften davon abzuweichen. Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsformen sollen in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche angezeigt und nicht durch die vorangehende Beschreibung; und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, sollen darin eingeschlossen sein.
