PL162312B1 - Wkład filtracyjny do oczyszczania płynów eksploatacyjnych - Google Patents

Abstract

Wkład filtracyjny do oczyszczania płynów eksploatacyjnych, zwłaszcza olejów i paliw w tłokowych silnikach spalinowych, składający się z tulei perforowanej, pokryw krążkowych, włókninowej przegrody filtracyjnej i spinki zabezpieczającej, znamienny tym, ze przegroda filtracyjna (1) zawiera wiele spiralnych kanałów separacyjnych (9), których wymiary i położenie wyznacza szereg równoległych do siebie rowków (8) profilujących włókninę filtracyjną (3) nawiniętą wokół perforowanej tulei (4) w kilkuzwojowy rulon (5), przy czym głębokość (h), szerokość (s) i rozstaw (t) rowków (8) są zaleznc od grubości (w) włókniny (3) i wynoszą h = (l,0-0,75)w, s = (0,5-1,5)w 11 = (3-7)w.

Description

Przedmiotem wynalazku jest objętościowo chłonny wkład filtracyjny o trwałej strukturze przestrzennej służący do oczyszczania płynów eksploatacyjnych, zwłaszcza olejów i paliw w tłokowych silnikach spalinowych. Wkład przeznaczony jest do bocznikowych filtrów oleju i filtrów wstępnego oczyszczania paliwa - oleju napędowego.

Znany jest szereg rozwiązań wkładów filtracyjnych stosowanych w silnikach spalinowych do usuwania mikrocząstek ciał stałych' z oleju pracującego w układzie smarowania i paliwa doprowadzanego do układu wtryskowego w celu zabezpieczenia silnika od skutków erozyjnego działania tych cząstek. W budowie wkładów do wstępnego oczyszczania paliwa i bocznikowej filtracji oleju dominują materiały filtracyjne o działaniu objętościowo chłonnym.

Znane objętościowo chłonne wkłady filtracyjne, do oczyszczania oleju napędowego posiadają przegrodę filtracyjną z materiału włóknistego usytuowanego na perforowanej tulei między pokrywami zamykającymi. Najczęściej przegroda filtracyjna jest uformowana w kształcie cylindra lub stosu płytek z filcu technicznego, a także wielozwojowego rulonu z włókniny syntetycznej. Stosowane w tych konstrukcjach włókninowe materiały filtracyjne odznaczają się w większości strukturą niejednorodną i defektami w postaci rzadzizn i prześwitów o szczelinach przekraczających 100 μτη.

Znane i stosowane są również objętościowo chłonne wkłady filtracyjne do bocznikowego oczyszczania oleju silnikowego okładające się z dwuściennych cylindrów z blachy perforowanej lub rękawów tkaninowych wypełnionych upakowanymi odpadami włókiennymi, zwykle w postaci mieszaniny włókien, niedoprzędu, paździerzy, strzępów włókien roślinnych, ścinków przędzy, trocin itp. Przegrody filtracyjne z tych materiałów mają strukturę niejednorodną i technologicznie niepowtarzalną. Skłębione i przypadkowo rozmieszczone skupiska masy włóknistej tworzą w tych przegrodach strefy o niekorzystnym dla filtracji rozkładzie wymiarowym por. Skutkiem tego wkłady filtracyjne z tych materiałów odznaczają się dużym rozrzutem oporów hydraulicznych i chłonności zanieczyszczeń. Podobnymi wadami strukturalnymi charakteryzują się złoża włókniste stłoczone w osadnikach filtrów oleju, znanych z opisów patentowych US nr 4 369110, SU nr 1 17(6917 i 1 063433.

Znany jest z opisu patentowego W. Brytanii nr 1 434 598 i US nr 4 048 075 wkład objętościowo chłonny wykonany w cylindrycznym kształcie z maty nietkanej.nawiniętej w formie ciągłej spiralnej warstwy wokół perforowanej tulei w kilkuwarstwowy rulon. Rulon usztywnia oplot z krzyżowo nawiniętych nici i żywiczny impregnat. Struktura tego wkładu jest stosunkowo luźna i mało odporna na deformację hydrauliczną przy różnicach ciśnień rzędu kilkudziesięciu kPa.

Znany jest z opisu patentowego US nr 4 773 999 wkład filtracyjny o działaniu objętościowo chłonnym, przeznaczony do bocznikowej filtracji płynów, składający się z litej, tekturowej tulei i

162 312 nawiniętych na nią kilkudziesięciu podwójnych warstw tkaniny z włókien celulozowych. Wkład zamontowany jest w obudowie filtru tak, że wymuszony jest osiowy przepływ płynu przez jego rurową przegrodę filtracyjną. Takie usytuowanie wkładu zmniejsza jego trwałość eksploatacyjną.

Znanyjest także z polskiego opisu patentowego nr 132 552 wkład filtracyjny do paliw i olejów, którego przegroda filtracyjna osadzona na ażurowej rurze zamkniętej czołowo denkami, składa się z trzech siatek filtracyjnych i włókniny syntetycznej o znacznej grubości. Wkład ten jest przesadnie materiałochłonny, wymaga stosowania nierdzewnych siatek, co znacznie podraża koszty jego wykonania. Podobne wady znamionują wkład do paliw i innych płynów, znany z opisu patentowego US nr 4033 881. Przegroda filtracyjna tego wkładu jest utworzona z pofałdowanego zygzakowato wielowarstwowego arkusza papieru filtracyjnego z obustronnie przylegającymi do niego siatkami tkanymi, złożonego w kształt cylindra i nasuniętego na ażurowy rdzeń.

Stosowany jest również znany z polskiego opisu patentowego nr 153 274 włókninowy wkład filtracyjny o walcowatym kształcie, którego przegroda filtracyjna składa się z kilku zwojów płaskiej włókniny filtracyjnej o zmiennej porowatości, nawiniętych osiowo wokół tulei perforowanej. Stosowana w jego budowie włóknina poliestrowa, znana z polskiego opisu patentowego nr 154 087 charakteryzuje się korzystnymi cechami filtracyjnymi, lecz sposób jej wytwarzania jest zbyt pracochłonny tak, że wkłady z niej wykonywane są stosunkowo drogie.

_ Znane wkłady filtracyjne z przegrodami włóknistymi o strukturze niejednorodnej nie spełniają wymogów stawianych filtrom do oczyszczania paliw i olejów silnikowych. Budowa tych wkładów osłabiona jest defektami przegrody filtracyjnej, najczęściej w postaci prześwitów w obszarze połączenia pokryw z warstwą włóknistą, stref o znikomej lub dużej przepuszczalności płynu, zwartych aglomeratów włóknistych, itp. Defekty te sprzyjają powstawaniu makroskopowych kanałów dla przepływu nieoczyszczonego płynu i odrywaniu od włókien wcześniej osadzonych na nich cząstek zanieczyszczeń. W związku z tym wkłady te są mało skuteczne, nie oczyszczają paliwa i oleju do wymaganej klasy czystości, co z kolei przyczynia się do obniżenia trwałości i niezawodności silnika spalinowego.

Znane natomiast wkłady filtracyjne z przegrodami wielowarstwowymi z włókien, papierów, siatek są zbyt materiałochłonne i pracochłonne. Wpływa to na podwyższenie kosztów eksploatacji pojazdów i maszyn.

Celem wynalazku jest usunięcie wad i niedogodności znanych rozwiązań wkładów objętościowo chłonnych do oczyszczania paliw i olejów silnikowych.

Cel wynalazku został osiągnięty przez opracowanie wkładu objętościowo chłonnego, w którym przegroda filtracyjna jest jednorodna pod względem doboru materiału, składa się z kilku pierścieniowych warstw profilowanej włókniny syntetycznej i zawiera w swoim wnętrzu kanały separacyjne dla cząstek zanieczyszczeń oddzielonych od przepływającego przez nią płynu.

Istota rozwiązania wkładu według wynalazku polega na tym, że włókninowa przegroda filtracyjna zawiera wiele spiralnych kanałów separacyjnych. Ich wymiary i położenie wyznaczają szereg równoległych do siebie rowków profilujących włókninę filtracyjną nawiniętą w kilkuzwojowy rulon wokół perforowanej tulei, która jest konstrukcją nośną przegrody filtracyjnej. Wymiary i rozstaw rowków są zależne od grubości włókniny filtracyjnej. Włóknina filtracyjna złożona jest z włókien termoplastycznych i wypełniających. Spilśniona przez igłowanie i prasowanie posiada masę 1 m² większą od 350 g, ajej gęstość nie przekracza 0,3 g/cm³. Głębokość wytłoczonego rowka waha się od 0,1 do 0,75 grubości włókniny, zaś szerokość od 0,5 do 1,5 grubości, a podziałka międzyrowkowa jest od 3 do 7 razy większa od grubości włókniny. Tuleja perforowana razem z osadzoną na niej włókninową przegrodą filtracyjną jest sklejona czołowo z krążkowymi pokrywami wkładu. Koniec taśmy włókniny zabezpieczony jest przed odwijaniem za pomocą spinki.

Wkład filtracyjny według wynalazku ma zwartą budowę, posiada małe wymiary gabarytowe, jest łatwo wymienny, a materiały użyte do jego produkcji są łatwo dostępne. Odznacza się wysoką skutecznością filtracji i podwyższoną zdolnością do akumulacji zanieczyszczeń.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wkład w półprzekroju podłużnym, fig. 2 - jego przekrój poprzeczny, zaś fig. 3 fragment włókniny filtracyjnej w widoku perspektywicznym.

162 312

Wkład filtracyjny do płynów eksploatacyjnych, o trwałej stukturze przestrzennej i działaniu objętościowo chłonnym, zawiera cylindryczną przegrodę filtracyjną 1 składającą się z kilku przylegających do siebie warstw 2 włókniny filtracyjnej 3, która w formie ciągłej taśmy o grubości w = 2 mm nawinięta jest osiowo wokół perforowanej tulei 4 w postać wielozwojowego rulonu 5 a jej koniec 6 zabezpieczony jest przed odwijaniem spinką 7. Taśma włókniny filtracyjnej 3 z jednej strony wyprofilowana siecią wzdłużnie wytłoczonych, równoległych do siebie rowków 8 o głębokości h = 1mm, szerokości s = 2,5 mm rozstawionych podziałkąt = 10 mm. Rowki 8 w rulonie 5 stanowią spiralne kanały separacyjne 9. Ilość zwojów-warstw 2 włókniny 3 w rulonie 5 jest uzależniona od założonego stopnia efektywności oczyszczania płynu. Perforowana tuleja 4 z szeregiem otworów 10 równomiernie rozłożonych na jej powierzchni ma wysokość równą szerokości taśmy włókniny filtracyjnej 3 i stanowi konstrukcję wsporczą przegrody filtracyjnej 1. Włóknina filtracyjna 3 złożona jest z mieszaniny włókien poliestrowych, o jednakowym udziale włókien termoplastycznych o numeracji 2,1 dtex i długości 31 mm, i wypełniających o numeracji 1,7 dtex ciętych na długość 43 mm; spilśniona igłowaniem i prasowaniem w temperaturze do 475 K posiada gęstość 0,24 g/cm³. Rulon 5 razem z tuleją 4 i spinką 7 połączony jest szczelnie z pokrywą dolną 11 i pokrywą górną 12 za pomocą kleju 13 i stanowi wkład filtracyjny według wynalazku.

Oczyszczanie płynu eksploatacyjnego przez wkład filtracyjny odbywa się w ten sposób, że tłoczony do niego zanieczyszczony płyn przepływa w kierunku 15 przez przegrodę filtracyjną 1 i pozostawia większość drobnych cząstek w porach włókniny filtracyjnej 3 i kanałach separacyjnych

9. Oczyszczany płyn wypływa przez otwory 10 tulei 4 do środka wkładu, skąd w kierunku 16 przedostaje się przez otwór 14 do króćca wylotowego filtru.

Tak zbudowany wkład filtracyjny pozwala na usunięcie z płynu eksploatacyjnego cząstek ciał stałych do poziomu 5 klasy czystości wg normy NAS 1638 (USA).

14 12

Fig 3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 10 000 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patento we

1. Wkład filtracyjny do oczyszczania płynów eksploatacyjnych, zwłaszcza olejów i paliw w tłokowych silnikach spalinowych składający się z tulei perforowanej, pokryw krążkowych, włókninowej przegrody filtracyjnej i spinki zabezpieczającej, znamienny tym, że przegroda filtracyjna (1) zawiera wiele spiralnych kanałów separacyjnych (9), których wymiary i położenie szereg równoległych do siebie rowków (8) profilujących włókninę filtracyjną (3) nawiniętą wokół perforowanej tulei (4) w kilkuzwojowy rulon (5), przy czym głębokość (h), szerokość (s) i rozstaw (t) rowków (8) są zależne od grubości (w) włókniny (3) i wynoszą: h — (l,0-0,75)w, s = (0,5-l,5)w i t = (3-7)w.

2. Wkład filtracyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że włóknina filtracyjna (3) posiada masę 1 m² większą od 350 g, a jej gęstość nie przekracza 0,3 g/cm³.