192281. lajstromszámú szabadalom • Olajszűrő és regeneráló berendezés belsőégésű motorokhoz
1 192 281 2 A találmány tárgya belsőégésű motorok mellékáramkörébe szerelhető olajszűrő és regeneráló berendezés. A jelenleg használt belsőégésű motorokban a motor kopását és károsodását jelentős részben a kenőolaj szennyeződése okozza. Az üzemeltetés során az olaj különféle módon szennyeződhet :- a levegőből szilárd, elsősorban kvarc szemcsék kerülhetnek az olajba- a motorban keletkező kopástermékekkel (pl. vas, réz, ón, ólom, króm vagy alumínium szemcsékke!)- az üzemanyagból és annak alkotóiból keletkezett termékekkel (pl. korommal, a tökéletes égésből származó, a hideg üzemeltetésből származó szenynyeződésekkel vagy az adalékolt benzin bomlási termékeivel)- az olaj bomlása során keletkező termékekkel- a levegőből, az üzemanyagból vagy a hűtővízből eredő víz koncentrációja által Az olaj szennyeződések közül az abrazív kopást okozó - és ezzel a motor élettartamát meghatározó - szilárd szennyezések kiszűrése elsődleges fontosságú. A szilárd szennyezőanyagok (az előző felsorolás első, második és részben harmadik bekezdése) kiszűrésére számos megoldás ismeretes. Ezekkel az úgynevezett mechanikus szűrőkkel minden gépjármű el van látva. A tribológiai vizsgálatok azt mutatták, hogy a hagyományos mechanikus szűrőkkel csak a kopást okozó szennyezők egy része - 15 pm-nél nagyobb méretű szennyezők - választható ki az olajból, és a kopásmaximumot okozó 5-10 pm méretű szilárd szennyezők károsító hatása nem kerülhető el. Ezért a gépjárművek kenőolaját 5-10 000 kmenként le kellett cserélni. Az 5-10 pm méretű szennyezőanyagok kiszűrésére alkalmas, szuperfinom szűrők kifejlesztésével az olajcsere periódusok időtartamát meg lehetett növelni és 15-20 000 km-t lehetett ugyanazzal az olajjal a motor élettartamának veszélyeztetése nélkül megtenni. További fejlődést jelentett az olajszűrő elhelyezésének a változtatása. A kenőolaj szivattyú az olajat teljes egészében átnyomhatja - főáramkörű szűrés esetén - az olajszűrőn, vagy részben nyomja csak át az olajszűrőn - mellékáramkörű olajszűrés esetén. Fő- és mellékáramkörű szűrők együttes beépítésével és alkalmazásával a szilárd szennyeződések közül az 1 pm-nél nagyobb méretű szennyeződések szűrhetők ki. Ezzel a 30 000 km-enkénti olajcsere periódusok is elérhetőkké váltak. A vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy a szilárd szennyezőanyagok kiválasztására alkalmas olajszűrők további fejlesztésével az olajcsere periódusok időtartama tovább nem növelhető, mert az olajban felgyülemlő egyéb szennyezők (víz, benzin stb.) a motor élettartamát hátrányosan befolyásolnák. Kísérletek történtek olyan olajszűrő és regeneráló berendezések kifejlesztésére is, amelyek az olaj szilárd szennyezőinek eltávolítása mellett az egyéb, folyékony szennyezőket is el tudják távolítani. így a 3 616 885 számú USA szabadalomban olajregeneráló készüléket ismertetnek, amelynek a szilárd szennyeződések kiszűrésére házban elhelyezett mechanikus szűrője és a folyékony szennyezők eltávolítására fűtött elpárologtató térben, kapilláris járatokkal kialakított elpárologtató tányérja van. Az elpárologtató tányér megbontja a szennyezőknek az olajjal alkotott emulzióját és elpárologtatja belőle az illékony alkotórészeket. Az elpárologtató tányért csonkakúp alakú testként képezték ki. A tányért külső felületén több, koncentrikus lépcsőt alakítottak ki, az elpárologtatás elősegítésére. A tányér belsejében függőleges tengelyű kapillárisok vannak, amelyek a mechanikus szűrőből az elpárologtató térbe vezetik az olajat. Az elpárologtató tányér lényegében egy majdnem tömör, csonkakúp alakú test. A szerkezet hátránya, hogy a nagytömegű elpárologtató tányér üzemi hőmérsékletre való hevítése túlságosan időigényes. Az indítási fázisban, amíg az elpárologtató tányér a kellő hőmérsékletre nem melegedett fel, a berendezés nem, vagy nem kellő intenzitással működik. Különösen tehergépkocsiknál, ahol a rakodási idők az összes menetidőnek jelentős százalékát teszik ki, a leállás és az újra elindulás közötti időben az olaj lehűl, és a berendezésnek minden egyes elindulás után a hideg olajat kell az üzemi hőmérsékletre felhevíteni. Ilyen esetekben a berendezés az olaj regenerálását nem tudja megfelelően végrehajtani. További hátrány az ismert berendezéseknél, hogy az elpárologtató tányér külső, elpárologtató felülete nem elég nagy ahhoz, hogy az olajban levő folyékony szennyeződéseket maradéktalanul elpárologtassa. Az elmúlt években számos próbálkozás történt az üzemi hőmérséklet gyorsabb elérésére és az olaj tökéletesebb regenerálására. A 3 915 860 számú USA szabadalomban az olaj regenerálásához szükséges hőmérséklet elérésének idejét előmelegítő kamra alkalmazásával csökkentették. Ezen kívül az elpárologtató tányér alakját is változtatták a felfűtési iidő csökkentése érdekében. A 4 093 543 számú USA szabadalmi leírásban, valamint a 4 115 201 számú USA szabadalmi leírásban az elpárologtató kaimra felett elhelyezett fűtőszál alakjának, helyének illetve beépítési módjának változtatásával próbálták az olaj regenerálás hatásfokát, a berendezés üzembiztonságát és megbízhatóságát javítani. Más megoldások is ismertté váltak az elpárologtató tányér alakjának változtatására és ezzel a tisztítás hatásosságának javítására. Az ismertté vált műszaki megoldások közös hátránya, hogy egyikük sem alkalmas az olajban felgyülemlett szennyeződések maradéktalan eltávolítására. Hideg állapotból az üzemi hőmérséklet eléréséhez mindegyik ismert megoldásnál túl sok idő szükséges. Gyakori leállás esetén a rendszer üzembelépéséhez szükséges felmelegedési idő annyira megnő, hogy a berendezés nem valósítja meg a kitűzött célokat. További hátrányt jelent, hogy a gépkocsi üzemeltetője számára az olajcsere periódusok ideje biztonságosan nem határozható meg. Ugyanis egyik is5 10 15 20 25 30 35 10 45 50 55 60 65 2
