RU2174037C1

RU2174037C1 - Oil filter

Info

Publication number: RU2174037C1
Application number: RU2000104466/12A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Карбушев; В.С. Русаков; Е.В. Антонян; А.А. Карбушев
Original assignee: Карбушев Виктор Федорович; Русаков Владимир Севастьянович; Антонян Екатерина Викторовна; Карбушев Антон Андреевич
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-09-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: oil filter has base with threaded opening and oil admission holes. Base is connected with casing. Spring-loaded filtering member is arranged inside casing cavity. Filter base is further provided with additional row of oil admission holes. Bypass valve mounted above row of additional holes has membrane spring-biased to base and body with drainage preventing valve. Filter of such construction operates so as to provide for independent operation of bypass valve and drainage preventing valve and prevents contaminated oil from penetration from filtering member to frictional surfaces of internal combustion engine parts. EFFECT: wider operational capabilities and enhanced reliability in operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к фильтрам для очистки масла в двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to engine building, in particular to filters for cleaning oil in internal combustion engines.

Известен масляный фильтр для двигателей автомобилей ВАЗ (см. Глыбин А.И. Автотракторные фильтры/Справочник. - Л. : Машиностроение, 1980 г., c. 130, рис. 81), состоящий из корпуса, основания корпуса с резьбовым центральным отверстием, фильтрующего элемента с прижимной пружиной, перепускного и антидренажного клапанов и резинового уплотнительного кольца. Known oil filter for engines of automobiles VAZ (see A. Glybin Automotive filters / Handbook. - L.: Engineering, 1980, p. 130, Fig. 81), consisting of a housing, housing base with a threaded central hole, filter element with pressure spring, bypass and anti-drainage valves and rubber o-ring.

Известный фильтр не обеспечивает качественную очистку масла при эксплуатации двигателя, например, при низких температурах и при непрогретом двигателе. В этом случае загустевшее масло, проникая в пространство между корпусом фильтра и фильтрующим элементом, из-за затрудненного прохождения масла через фильтрующий элемент создает внутри фильтра давление, на которое срабатывает перепускной клапан. При этом загустевшее масло, проходя по наружной поверхности фильтрующего элемента, снимает с наружной поверхности фильтрующего элемента задержанные ранее грязь и мелкую металлическую составляющую, которая образуется в процессе работы двигателя либо попала в двигатель вместе с маслом, и залповым сбросом подает ее через перепускной клапан непосредственно на трущиеся поверхности двигателя, сводя на нет всю предшествующую очистку масла и даже усугубляя режим работы двигателя, поскольку этот процесс при каждом пуске двигателя неоднократно повторяется. Процесс подачи густого масла в двигатель скорее всего усугубляется еще и за счет эжекции, возникающей после достижения расчетного давления масла в фильтре, после которого срабатывает перепускной клапан. При этом масло, находящееся между стенкой корпуса и фильтрующим элементом, стремится мгновенно пройти в пространство, где давления нет, создавая эффект эжекции, в результате которой грязь отрывается от поверхности фильтрующего элемента и залповым сбросом подается в двигатель. Дополнительно после остановки двигателя, когда масло еще горячее в полости корпуса фильтра, внизу скапливаются стекающие с фильтрующего элемента загрязнения, которые при запуске двигателя независимо от эжекции постоянно подаются через перепускной клапан в двигатель. The known filter does not provide high-quality oil purification during engine operation, for example, at low temperatures and when the engine is cold. In this case, the thickened oil, penetrating into the space between the filter housing and the filter element, due to the difficult passage of oil through the filter element, creates a pressure inside the filter to which the bypass valve operates. In this case, the thickened oil, passing along the outer surface of the filter element, removes previously blocked dirt and small metal component from the outer surface of the filter element, which is formed during engine operation or gets into the engine with oil, and delivers it in a volley discharge directly to the bypass valve friction surfaces of the engine, negating all previous oil cleaning and even exacerbating the engine’s operating mode, since this process is repeated several times with each engine start about repeated. The process of supplying thick oil to the engine is likely to be compounded by the ejection that occurs after reaching the design oil pressure in the filter, after which the bypass valve is activated. In this case, the oil located between the wall of the housing and the filter element tends to instantly go into a space where there is no pressure, creating an ejection effect, as a result of which the dirt comes off the surface of the filter element and is fed into the engine in a volley discharge. Additionally, after the engine is stopped, when the oil is still hotter in the cavity of the filter housing, contaminants flowing from the filtering element accumulate at the bottom, which, when the engine is started, regardless of ejection, is constantly fed through the bypass valve to the engine.

Известен масляный фильтр 2108-1012005 завода КИНАП состоящий из корпуса, основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для прохода масла, антидренажного и перепускного клапанов, установленных на входе масла в фильтр, резинового уплотнительного с блоком двигателя кольца и фильтрующего элемента и пружины (см. публикацию журнала "За рулем", N 9/96, рубрика "Клуб автолюбителей", с. 132, рис. 2). Антидренажный клапан в известном фильтре выполнен в виде плоского корпуса с закрепленным у центрального отверстия пружинным металлическим кольцом, причем между корпусом и кольцом в качестве уплотнения установлено тонкое резиновое кольцо. Known oil filter 2108-1012005 of the KINAP plant consisting of a housing, a base with a central threaded hole and holes for oil passage, anti-drainage and bypass valves installed at the oil inlet to the filter, a rubber sealing ring with a motor block and a filter element and a spring (see publication the magazine “At the wheel”, N 9/96, heading “Club of motorists”, p. 132, Fig. 2). The anti-drainage valve in the known filter is made in the form of a flat body with a spring metal ring fixed at the central hole, and a thin rubber ring is installed between the body and the ring as a seal.

Перепускной клапан в указанной конструкции фильтра расположен на входе масла в фильтр. При такой схеме в полость фильтра не попадают грязные составляющие масла, задержанные фильтрующим элементом на его наружной поверхности. Очищаемое масло при непрогретом двигателе вследствие низкой вязкости масла первоначально преодолевает незначительное сопротивление антидренажного клапана, подавая масло к наружной поверхности фильтрующего элемента. Затем после создавшегося за счет медленного и затрудненного прохождения масла через фильтрующий элемент давления масло, воздействуя на резиновую пластину между корпусом перепускного клапана и пластинчатой пружиной, отжимает последнюю и проникает в полость фильтра и далее в двигатель. При этом все масло, поступающее в фильтр, первоначально проходит через антидренажный клапан. The bypass valve in the specified filter design is located at the oil inlet to the filter. With this scheme, dirty oil components that are retained by the filter element on its outer surface do not enter the filter cavity. The oil being cleaned when the engine is cold due to the low viscosity of the oil initially overcomes the slight resistance of the anti-drain valve, supplying oil to the outer surface of the filter element. Then, due to the slow and difficult passage of oil through the pressure filter element, the oil, acting on the rubber plate between the bypass valve body and the leaf spring, squeezes the latter and penetrates the filter cavity and further into the engine. In this case, all the oil entering the filter initially passes through the anti-drain valve.

Антидренажный и перепускной клапаны КИНАПовского фильтра установлены последовательно, и поэтому их применение ограничено для установки фильтров в наклонных положениях, а при обратном наклоне фильтра при их установке, например, на двигателях УАЗ, применение КИНАПовского фильтра вообще нежелательно (cм. отзыв там же, между рис. 2 и рис. 3 в тексте). Поскольку поверхность контакта прижимаемой пружиной резинового кольца достаточно большая, то при прохождении, например, крупных частиц грязи не исключена возможность задержки такой частицы между корпусом перепускного клапана и резиновым кольцом, после чего неочищенное масло без какого-либо сопротивления будет проходить в двигатель, что также можно отнести к недостаткам известного фильтра. The anti-drainage and bypass valves of the KINAP filter are installed in series, and therefore their use is limited for installing filters in inclined positions, and when the filter is tilted back when installing them, for example, on UAZ engines, the use of a KINAP filter is generally undesirable (see review there, between pic. . 2 and Fig. 3 in the text). Since the contact surface of the rubber ring pressed by the spring is large enough, when passing, for example, large particles of dirt, it is possible that such a particle can be delayed between the bypass valve body and the rubber ring, after which the crude oil will pass into the engine without any resistance, which can also be attributed to the disadvantages of the known filter.

Поскольку КИНАПовский клапан имеет определенную высоту, то это обстоятельство ведет в целом к увеличению высоты всего фильтра или же к снижению поверхности фильтрующего элемента при сохранении высоты, что ни в том, ни в другом случаe нежелательно. Since the KINAP valve has a certain height, this circumstance generally leads to an increase in the height of the entire filter or to a decrease in the surface of the filter element while maintaining the height, which is not desirable in either case.

Наиболее близким по технической сущности известным решением-прототипом является американский масляный фильтр фирмы "Пюролатор" (Purolator L 10101), состоящий из корпуса, основания с центральным резьбовым отверстием и отверстиями для прохода масла, фильтрующего элемента с пружиной, антидренажного и перепускного клапанов (cм. журнал "За рулем", N 9/96, с. 132, рис. 3). Перепускной клапан в фильтре-прототипе выполнен в виде Т-образной площадки-опоры с установленным на ней корпусом, расположенным в полости фильтрующего элемента, причем Т-образная опора напрессована на центральную выступающую часть основания и загерметизирована резиновым уплотнением. На основании смонтирована подпружиненная тарелка - антидренажный клапан, перекрывающая входные для масла отверстия корпуса. The closest technical solution to the well-known prototype solution is the American oil filter company Purolator (Purolator L 10101), which consists of a housing, a base with a central threaded hole and holes for the passage of oil, a filter element with a spring, anti-drainage and bypass valves (cm. The magazine "Behind the wheel", N 9/96, p. 132, Fig. 3). The bypass valve in the prototype filter is made in the form of a T-shaped support platform with a housing mounted on it located in the cavity of the filter element, and the T-shaped support is pressed onto the central protruding part of the base and sealed with a rubber seal. A spring-loaded plate is mounted on the base - an anti-drain valve that blocks the oil inlet openings of the housing.

К недостаткам фильтра-прототипа можно отнести то, что весь корпус перепускного клапана, а с ним и фильтрующий элемент установлены над торцом выступающей цилиндрической части основания в полости фильтрующего элемента, что увеличивает длину корпуса фильтра, уменьшая тем самым полезную фильтрующую поверхность элемента и является достаточно сложной конструкцией. К тому же процесс герметизации нижней части корпуса перепускного клапана с выступающей цилиндрической частью основания достаточно сложный, а в процессе вибрации двигателя автомобиля можно пропускать неочищенное масло к трущимся поверхностям двигателя. The disadvantages of the filter prototype include the fact that the entire body of the bypass valve, and with it the filter element, is installed above the end face of the protruding cylindrical part of the base in the cavity of the filter element, which increases the length of the filter housing, thereby reducing the useful filter surface of the element and is quite complex by construction. In addition, the sealing process of the lower part of the bypass valve body with the protruding cylindrical part of the base is quite complicated, and in the process of vibration of the car engine, crude oil can be passed to the rubbing surfaces of the engine.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей фильтра путем обеспечения его работы независимо от положения и обеспечение независимой друг от друга работы перепускного и антидренажного клапанов фильтра при предотвращении попадания неочищенного масла с загрязнениями с фильтрующего элемента на трущиеся поверхности двигателя, а также упрощение конструкции. The objective of the invention is to increase the functionality of the filter by ensuring its operation regardless of position and providing independent from each other operation of the bypass and anti-drain valve of the filter while preventing the ingress of crude oil with impurities from the filter element onto the rubbing surfaces of the engine, as well as simplifying the design.

Поставленная задача достигается тем, что в основании фильтра выполнен дополнительный ряд входных для масла отверстий, над которыми смонтирован перепускной клапан, выполненный в виде подпружиненной к основанию мембраны и корпуса с установленным на нем антидренажным клапаном. The task is achieved by the fact that an additional series of oil inlet openings are made in the filter base, over which a bypass valve is mounted, made in the form of a membrane spring-loaded to the base of the membrane and housing with an anti-drain valve installed on it.

Конструктивные признаки того, что в основании фильтра выполнен дополнительный ряд входных для масла отверстий, над которыми смонтирован перепускной клапан, выполненный в виде подпружиненной к основанию мембраны и корпуса с установленным на нем антидренажным клапаном, являются признаками необходимыми, существенными и имеют изобретательский уровень, поскольку в совокупности обеспечивают раздельную работу антидренажного и перепускного клапанов, представляют собой достаточно простую конструкцию, обеспечивают надежную параллельную работу клапанов, независимо от положения и наклона фильтра, предотвращают попадание грязи с фильтрующего элемента к трущимся деталям двигателя в любое время суток и года, в том числе и при запусках при низкой температуре, и приводят к достижению конечного результата, предлагаемого изобретением. Design signs that an additional series of oil inlet openings are made in the filter base, over which a bypass valve is mounted, made in the form of a membrane spring-loaded to the base of the membrane and the housing with an anti-drain valve installed on it, are signs necessary, significant and have an inventive step, since the aggregates provide separate operation of the anti-drainage and bypass valves, are a fairly simple design, provide reliable parallel operation valves, regardless of the position and inclination of the filter, prevent dirt from entering the filter element to rubbing engine parts at any time of the day or year, including when starting at low temperature, and lead to the achievement of the final result of the invention.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид фильтра в разрезе. In FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a filter.

На фиг. 2 изображен фрагмент фильтра в разрезе, на котором показано выполнение герметизирующей цилиндрической части антидренажного клапана с основанием и корпусом перепускного клапана. In FIG. 2 shows a fragment of the filter in section, which shows the implementation of the sealing cylindrical part of the anti-drain valve with the base and body of the bypass valve.

Масляный фильтр состоит из основания 1, соединенного закаткой с корпусом 2 при помощи усилителя 3. В корпусе 2 установлены фильтрующий элемент 4, антидренажный 5 и перепускной 6 клапаны. В основании 1 выполнены два ряда отверстий для прохода масла в фильтр. Один ряд отверстий 7 выполнен по периметру окружности в непосредственной близости от выступающей цилиндрической части 8 основания 1. Другой ряд отверстий 9 выполнен по периметру окружности, находящейся под гибкой ветвью 10 антидренажного клапана 5. Мембрана 11 перепускного клапана 6 перекрывает выполненные для прохода загустевшего масла в основании 1 отверстия 7. The oil filter consists of a base 1, connected by a roll-up to the housing 2 by means of an amplifier 3. In the housing 2, a filter element 4, an anti-drainage 5 and an overflow valve 6 are installed. In the base 1 there are two rows of holes for the passage of oil into the filter. One row of holes 7 is made around the circumference in the immediate vicinity of the protruding cylindrical part 8 of the base 1. Another row of holes 9 is made around the perimeter of the circle located under the flexible branch 10 of the anti-drain valve 5. The membrane 11 of the bypass valve 6 overlaps the thickened oil for the passage of thickened oil at the base 1 hole 7.

Корпус перепускного клапана 6 может быть закреплен на основании 1 при помощи, например, точечной сварки либо зафиксирован от смещения сформированным на основании кольцевым выступом 12. Пружина 13 перепускного клапана одним концом изнутри опирается в верхний торец корпуса клапана, а другим опирается на мембрану 11. В верхнем торце корпуса перепускного клапана 6 выполнено отверстие 14 для прохода масла. The bypass valve housing 6 can be fixed to the base 1 using, for example, spot welding, or fixed against displacement by an annular protrusion formed on the base 12. The bypass valve spring 13 is supported from the inside with the upper end of the valve body and the other with the membrane 11. B the upper end of the body of the bypass valve 6 has a hole 14 for the passage of oil.

Перепускной клапан собирается следующим образом. После установки мембраны 11 с пружиной 13 на отверстия 7 основания 1, после поджатия корпуса клапана 6 точечной сваркой в нескольких местах по кольцевому выступу 15 корпуса последний соединяют с основанием 1. Либо без сварки после установки на основании 1 мембраны 11 пружины 13 устанавливают корпус 6, который центрируется на основании при помощи выполненного на основании кольцевого выступа 12. На плечики 16 корпуса перепускного клапана 6 устанавливают антидренажный клапан 5, который своей гибкой ветвью 10 прижимается к основанию 1, затем фильтрующий элемент 4 с пружиной 17 и корпус 2, после чего фильтр закатывают. Выполнение опорной поверхности 18 конической в усилителе 3 для уплотнительного кольца 19 обеспечивает меньшее усилие затяжки фильтра и хорошее уплотнение при установке фильтра на двигатель. The bypass valve is assembled as follows. After installing the membrane 11 with the spring 13 on the holes 7 of the base 1, after pressing the valve body 6 by spot welding in several places along the annular protrusion 15 of the body, the latter is connected to the base 1. Either without welding, after installing on the base 1 of the membrane 11 of the spring 13, the body 6 is installed, which is centered on the base using an annular protrusion made on the basis of 12. An anti-drain valve 5 is installed on the shoulders 16 of the bypass valve housing 6, which is pressed against the base 1 with its flexible branch 10, then filter element 4 with a spring 17 and a housing 2, after which the filter is rolled up. The implementation of the support surface 18 conical in the amplifier 3 for the sealing ring 19 provides less tightening torque of the filter and good sealing when installing the filter on the engine.

Уплотнение антидренажного клапана 5 с основанием 1 происходит за счет контакта цилиндрической, например, резиновой части 20 антидренажного клапана 5 с основанием 1 и с корпусом перепускного клапана 6. Цилиндрическая часть 20 антидренажного клапана 5 может быть выполнена в виде гибкой ветви 21, контактирующей с выступом 12 основания 1. The sealing of the anti-drainage valve 5 with the base 1 occurs due to the contact of the cylindrical, for example, rubber part 20 of the anti-drainage valve 5 with the base 1 and with the body of the bypass valve 6. The cylindrical part 20 of the anti-drainage valve 5 can be made in the form of a flexible branch 21 in contact with the protrusion 12 base 1.

Фильтрующий элемент 4 поджимается к корпусу перепускного клапана 6 через кольцевой выступ 22 антидренажного клапана 5 к плечикам 16 корпуса перепускного клапана при помощи пружины 17, обеспечивая тем самым герметичное их соединение. Тыльная поверхность фильтрующего элемента либо закрыта заглушкой 23, либо торцевая поверхность элемента выполнена глухой углублением для фиксации по центру пружины 17. В случае выполнения мембраны 11 из гибкого материала, например резины, на мембрану устанавливают дополнительно опорное кольцо 24. The filter element 4 is pressed against the bypass valve housing 6 through the annular protrusion 22 of the anti-drain valve 5 to the arms 16 of the bypass valve housing by means of a spring 17, thereby ensuring their tight connection. The back surface of the filter element is either closed by a plug 23, or the end surface of the element is made with a blind recess for fixing in the center of the spring 17. If the membrane 11 is made of a flexible material, such as rubber, an additional support ring 24 is mounted on the membrane.

Масляный фильтр может работать в двух режимах. Первый режим, когда двигатель не прогрет или запускается в зимних условиях при низких температурах, и второй - при разогретом масле и минимальном сопротивлении прохождению масла через фильтрующий элемент. The oil filter can operate in two modes. The first mode is when the engine does not warm up or starts in winter conditions at low temperatures, and the second - with heated oil and minimal resistance to the passage of oil through the filter element.

При первом режиме подаваемое насосом масло через отверстия 7 и 9 в основании 1 давит на гибкую ветвь 10 антидренажного клапана и мембрану 11 перепускного клапана одновременно и одинаково. Гибкая ветвь 10 антидренажного клапана 5 приподнимается от основания 1 и пропускает масло в полость фильтра с наружной стороны фильтрующего элемента 4. In the first mode, the oil supplied by the pump through the holes 7 and 9 in the base 1 presses on the flexible branch 10 of the anti-drain valve and the membrane 11 of the bypass valve at the same time. The flexible branch 10 of the anti-drainage valve 5 rises from the base 1 and passes oil into the filter cavity from the outside of the filter element 4.

Поскольку масло густое, то при прохождении через фильтрующий элемент 4 оно замедляет свой ход и создает внутри фильтра давление. Давление распространяется во все стороны и воздействует через отверстия 7 в основании 1 на мембрану 11 перепускного клапана. Since the oil is thick, when it passes through the filter element 4, it slows down and creates pressure inside the filter. The pressure spreads in all directions and acts through the holes 7 in the base 1 on the membrane 11 of the bypass valve.

При достижении заданного давления мембрана 11 перепускного клапана отходит от основания 1 и пропускает масло непосредственно в двигатель, минуя фильтрующий элемент 4. When the specified pressure is reached, the bypass valve membrane 11 moves away from the base 1 and passes the oil directly into the engine, bypassing the filter element 4.

При прогретом двигателе масло в двигатель поступает традиционным путем. Масло под давлением, создаваемым масляным насосом, отгибает гибкую ветвь 10 антидренажного клапана 5, проходит фильтрующий элемент 4, очищается и через центральное отверстие в основании 1 подается в двигатель. Перепускной клапан 6 при этом закрыт. When the engine is warm, oil enters the engine in the traditional way. Oil under the pressure created by the oil pump, bends the flexible branch 10 of the anti-drain valve 5, passes the filter element 4, is cleaned and fed through the central hole in the base 1 to the engine. The bypass valve 6 is closed.

Использование предлагаемого масляного фильтра позволит решить несколько технических задач - обеспечить постоянную качественную очистку масла вплоть до прекращения фильтрующих способностей фильтрующего элемента, предотвратить снятие и подачу грязи в двигатель с наружной поверхности фильтрующего элемента, упростить конструкцию перепускного клапана и фильтра в целом, расширить функциональные возможности фильтра. Using the proposed oil filter will allow solving several technical problems - to ensure constant high-quality oil cleaning up to the termination of the filtering capabilities of the filter element, to prevent the removal and supply of dirt to the engine from the outer surface of the filter element, to simplify the design of the bypass valve and the filter as a whole, and expand the filter's functionality.

Изготовить опытный образец предлагаемого фильтра с качественной закаткой и соединением корпуса с основанием и усилителем ручным способом практически невозможно. Изыскивая пути проведения испытаний, нами изготовлен разборный фильтр, который устойчиво держит давление в 25 атм и проходит в настоящее время эксплуатационные испытания на автомобиле. It is practically impossible to make a prototype of the proposed filter with high-quality roll-up and connecting the housing to the base and amplifier manually. Looking for ways to conduct tests, we made a collapsible filter that stably holds a pressure of 25 atm and is currently undergoing operational tests on a car.

Установка и эксплуатация предложенного масляного фильтра, на двигатели автомобилей не зависит от угла их установки на двигателе, и фильтр может быть использован на различных моделях автомобилей ВАЗ, "Москвич", ГАЗ, УАЗ и др. The installation and operation of the proposed oil filter on car engines does not depend on the angle of their installation on the engine, and the filter can be used on various models of VAZ, Moskvich, GAZ, UAZ, etc.

Считаем, что патентование предлагаемого масляного фильтра целесообразно в странах с развитым автомобилестроением - США, Германии, Франции, Италии, Японии, Корее. We believe that patenting the proposed oil filter is advisable in countries with developed automotive industry - the USA, Germany, France, Italy, Japan, Korea.

Claims

An oil filter consisting of a base with a threaded hole and with oil inlet openings connected to the housing, in the cavity of which there is a spring-loaded filter element, anti-drainage and bypass valves, characterized in that an additional row of oil inlet openings are made in the filter base with which the bypass valve is mounted, made in the form of a membrane spring-loaded to the base of the membrane and the housing with an anti-drain valve installed on it.