Φίλτρο λαδιού/λιπαντικού

Ένα φίλτρο λαδιού/λιπαντικού είναι ένα φίλτρο που έχει σχεδιαστεί για την αφαίρεση ρύπων από λάδι κινητήρα, λάδι κιβωτίου ταχυτήτων, λιπαντικό ή υδραυλικό λάδι. Η κύρια χρήση τους είναι σε κινητήρες εσωτερικής καύσης για μηχανοκίνητα οχήματα (τόσο εντός όσο και εκτός δρόμου), μηχανοκίνητα αεροσκάφη, σιδηροδρομικές ατμομηχανές, πλοία και σκάφη και στατικούς κινητήρες όπως γεννήτριες και αντλίες. Άλλα υδραυλικά συστήματα οχημάτων, όπως αυτά στα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων και το υδραυλικό τιμόνι, είναι συχνά εξοπλισμένα με φίλτρο λαδιού. Οι κινητήρες αεριοστροβίλων, όπως αυτοί των αεριωθούμενων αεροσκαφών, απαιτούν επίσης τη χρήση φίλτρων λαδιού. Τα φίλτρα λαδιού χρησιμοποιούνται σε πολλούς διαφορετικούς τύπους υδραυλικών μηχανημάτων. Η ίδια η βιομηχανία πετρελαίου χρησιμοποιεί φίλτρα για την παραγωγή λαδιού, την άντληση λαδιού και την ανακύκλωση λαδιού. Τα σύγχρονα φίλτρα λαδιού κινητήρα τείνουν να είναι "full-flow" (inline) ή "bypass".

Ιστορία

Η ιστορία του φίλτρου λαδιού/λιπαντικού είναι απόδειξη της σημασίας της διατήρησης της καθαριότητας και της απόδοσης του κινητήρα. Από τις πρώτες μέρες των στοιχειωδών οθονών και φίλτρων μέχρι τα σύγχρονα φίλτρα spin-on και τις προηγμένες τεχνολογίες φιλτραρίσματος, τα φίλτρα λαδιού έχουν εξελιχθεί σημαντικά με την πάροδο του χρόνου. Καθώς η αυτοκινητοβιομηχανία συνεχίζει να αναπτύσσεται και να εξελίσσεται, το ίδιο θα κάνει και η τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση της ομαλής και αποτελεσματικής λειτουργίας των κινητήρων.

Πρώιμες Εξελίξεις

Πρώιμα φίλτρα: Στις πρώτες μέρες των κινητήρων αυτοκινήτων, δεν υπήρχαν ειδικά φίλτρα λαδιού. Αντίθετα, χρησιμοποιήθηκαν απλές σήτες ή φίλτρα για την αφαίρεση μεγάλων σωματιδίων από το λάδι. Αυτές οι πρώτες συσκευές ήταν στοιχειώδεις και συχνά αναποτελεσματικές στην αφαίρεση λεπτότερων ρύπων.

Πρόοδος: Καθώς προχωρούσε η τεχνολογία του κινητήρα, έγινε εμφανής η ανάγκη για πιο αποτελεσματικό φιλτράρισμα λαδιού. Τα συστήματα λαδιών των πρώιμων κινητήρων βελτιώθηκαν σταδιακά για να συμπεριλάβουν καλύτερους μηχανισμούς φιλτραρίσματος.

Βασικά ορόσημα

Φίλτρα πλήρους ροής: Τα φίλτρα λαδιού πλήρους ροής, τα οποία φιλτράρουν όλο το λάδι που ρέει μέσω του κινητήρα, προέκυψαν ως σημαντική βελτίωση σε σχέση με παλαιότερα σχέδια. Αυτά τα φίλτρα σχεδιάστηκαν για να απομακρύνουν ένα ευρύτερο φάσμα ρύπων, βελτιώνοντας την απόδοση και τη μακροζωία του κινητήρα.

Φίλτρα Spin-On: Μια σημαντική ανακάλυψη έγινε το 1954 όταν η WIX ανακάλυψε το φίλτρο λαδιού spin-on. Αυτός ο σχεδιασμός έφερε επανάσταση στην αντικατάσταση φίλτρου λαδιού, καθιστώντας την μια γρήγορη και εύκολη διαδικασία. Το φίλτρο περιστροφής είναι μια αυτόνομη μονάδα που μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί και να αντικατασταθεί ξεβιδώνοντάς το από το μπλοκ κινητήρα. Αυτός ο σχεδιασμός έχει γίνει το πρότυπο για τα περισσότερα σύγχρονα οχήματα.

Τεχνολογικές Προόδους

Υλικά και Σχέδιο: Με την πάροδο του χρόνου, τα υλικά που χρησιμοποιούνται στα φίλτρα λαδιού έχουν βελτιωθεί σημαντικά. Τα πρώτα φίλτρα κατασκευάζονταν από μεταλλικό πλέγμα ή χαρτί, αλλά τα σύγχρονα φίλτρα χρησιμοποιούν συχνά συνθετικά υλικά που προσφέρουν καλύτερη απόδοση και ανθεκτικότητα στο φιλτράρισμα. Ο σχεδιασμός των φίλτρων έχει επίσης εξελιχθεί, με πολλά σύγχρονα φίλτρα να διαθέτουν πτυχωτό χαρτί ή συνθετικά μέσα που παρέχουν μεγαλύτερη επιφάνεια για τη σύλληψη των ρύπων.

Αποδοτικότητα και ανθεκτικότητα: Τα σύγχρονα φίλτρα λαδιού έχουν σχεδιαστεί για να αφαιρούν ακόμη και τα πιο μικρά σωματίδια από το λάδι, διασφαλίζοντας ότι ο κινητήρας λειτουργεί ομαλά και αποτελεσματικά. Είναι επίσης κατασκευασμένα για να αντέχουν στις σκληρές συνθήκες στο εσωτερικό του κινητήρα, εξασφαλίζοντας μακροχρόνια απόδοση.

Τάσεις του κλάδου

Ανάπτυξη αγοράς: Η παγκόσμια αγορά φίλτρων λαδιού αυξάνεται σταθερά, λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για αυτοκίνητα και της ανάγκης για τακτική συντήρηση. Καθώς ο αριθμός των οχημάτων στους δρόμους συνεχίζει να αυξάνεται, αυξάνεται και η ζήτηση για φίλτρα λαδιού.

Καινοτομία: Οι κατασκευαστές καινοτομούν συνεχώς για να βελτιώσουν την απόδοση και την απόδοση των φίλτρων λαδιού. Αυτό περιλαμβάνει την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών φιλτραρίσματος, όπως τα μέσα νανοϊνών, τα οποία μπορούν να αφαιρέσουν ακόμη μικρότερα σωματίδια από το λάδι.

Περιβαλλοντικές ανησυχίες: Με τις αυξανόμενες περιβαλλοντικές ανησυχίες, οι κατασκευαστές εστιάζουν επίσης στην ανάπτυξη φίλτρων λαδιού που είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Αυτό περιλαμβάνει τη χρήση ανακυκλώσιμων υλικών και το σχεδιασμό φίλτρων που μπορούν εύκολα να απορριφθούν ή να ανακυκλωθούν.

Βαλβίδες εκτόνωσης πίεσης

Τα περισσότερα συστήματα λίπανσης υπό πίεση ενσωματώνουν μια βαλβίδα εκτόνωσης υπερπίεσης για να επιτρέψει στο λάδι να παρακάμψει το φίλτρο εάν ο περιορισμός ροής του είναι υπερβολικός, για να προστατεύσει τον κινητήρα από λιμοκτονία λαδιού. Μπορεί να προκύψει παράκαμψη φίλτρου εάν το φίλτρο είναι βουλωμένο ή το λάδι έχει πήξει από τον κρύο καιρό. Η βαλβίδα εκτόνωσης υπερπίεσης ενσωματώνεται συχνά στο φίλτρο καυσίμου/ντίζελ. Τα φίλτρα τοποθετημένα έτσι ώστε το λάδι να τείνει να αποστραγγίζεται από αυτά συνήθως ενσωματώνουν μια βαλβίδα κατά της αποστράγγισης για να συγκρατεί το λάδι στο φίλτρο μετά το σβήσιμο του κινητήρα (ή άλλου συστήματος λίπανσης). Αυτό γίνεται για να αποφευχθεί η καθυστέρηση στη συσσώρευση πίεσης λαδιού μετά την επανεκκίνηση του συστήματος. Χωρίς βαλβίδα κατά της αποστράγγισης, το λιπαντικό υπό πίεση θα πρέπει να γεμίσει το φίλτρο πριν προχωρήσει στα λειτουργικά μέρη του κινητήρα. Αυτή η κατάσταση μπορεί να προκαλέσει πρόωρη φθορά των κινούμενων μερών λόγω αρχικής έλλειψης λαδιού.

Τύποι φίλτρων λαδιού

Μηχανικός

Τα μηχανικά σχέδια χρησιμοποιούν ένα στοιχείο κατασκευασμένο από χύμα υλικό (όπως απορρίμματα βαμβακιού) ή πτυχωτό φίλτρο για την παγίδευση και την απομάκρυνση αιωρούμενων ρύπων. Καθώς συσσωρεύεται υλικό πάνω (ή μέσα) στο μέσο διήθησης, η ροή λαδιού περιορίζεται προοδευτικά. Αυτό απαιτεί περιοδική αντικατάσταση του στοιχείου φίλτρου (ή ολόκληρου του φίλτρου, εάν το στοιχείο δεν μπορεί να αντικατασταθεί ξεχωριστά).

Κασέτα και spin-on

Ανταλλακτικό στοιχείο χάρτινου φίλτρου για JCB

Τα πρώτα φίλτρα λαδιού κινητήρα ήταν κατασκευής φυσιγγίου (ή αντικαταστάσιμου στοιχείου), στο οποίο ένα μόνιμο περίβλημα περιέχει ένα αντικαταστάσιμο στοιχείο φίλτρου ή φυσίγγιο. Το περίβλημα είναι τοποθετημένο είτε απευθείας στον κινητήρα είτε από απόσταση με σωλήνες τροφοδοσίας και επιστροφής που το συνδέουν με τον κινητήρα. Στα μέσα της δεκαετίας του 1950, εισήχθη ο σχεδιασμός του φίλτρου λαδιού με περιστροφή: ένα αυτόνομο περίβλημα και συγκρότημα στοιχείων που επρόκειτο να ξεβιδωθεί από τη βάση του, να απορριφθεί και να αντικατασταθεί με ένα νέο. Αυτό έκανε τις αλλαγές φίλτρων πιο βολικές και ενδεχομένως λιγότερο ακατάστατες, και γρήγορα έγινε ο κυρίαρχος τύπος φίλτρου λαδιού που εγκατέστησαν οι παγκόσμιες αυτοκινητοβιομηχανίες. Τα κιτ μετατροπής προσφέρθηκαν για οχήματα αρχικά εξοπλισμένα με φίλτρα τύπου φυσιγγίων. Στη δεκαετία του 1990, οι ευρωπαϊκές και οι ασιατικές αυτοκινητοβιομηχανίες άρχισαν να στρέφονται προς τα πίσω υπέρ της κατασκευής φίλτρων με αντικαταστάσιμα στοιχεία, επειδή παράγει λιγότερα απόβλητα με κάθε αλλαγή φίλτρου. Οι αμερικανικές αυτοκινητοβιομηχανίες έχουν επίσης αρχίσει να στραφούν σε φίλτρα με δυνατότητα αντικατάστασης φυσιγγίων, ενώ για δημοφιλείς εφαρμογές προσφέρονται κιτ εκ των υστέρων προσαρμογής για μετατροπή από φίλτρα spin-on σε φίλτρα τύπου φυσιγγίου. Τα φίλτρα λαδιών αυτοκινήτων που διατίθενται στο εμπόριο ποικίλλουν ως προς το σχεδιασμό, τα υλικά και τις κατασκευαστικές τους λεπτομέρειες. Αυτά που είναι κατασκευασμένα από εντελώς συνθετικό υλικό, εκτός από τους μεταλλικούς κυλίνδρους αποστράγγισης που περιέχονται μέσα, είναι πολύ ανώτερα και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια από τον παραδοσιακό τύπο χαρτονιού/κυτταρίνης/χαρτιού που εξακολουθούν να κυριαρχούν. Αυτές οι μεταβλητές επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα, την ανθεκτικότητα και το κόστος του φίλτρου.

Φίλτρα λαδιού μοτοσυκλέτας σε Kawasaki W175. Παλιό (αριστερά) και νέο (δεξιά).

Μαγνητικός

Τα μαγνητικά φίλτρα χρησιμοποιούν μόνιμο μαγνήτη ή ηλεκτρομαγνήτη για να συλλάβουν σιδηρομαγνητικά σωματίδια. Ένα πλεονέκτημα της μαγνητικής διήθησης είναι ότι η διατήρηση του φίλτρου απαιτεί απλώς τον καθαρισμό των σωματιδίων από την επιφάνεια του μαγνήτη. Τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων στα οχήματα έχουν συχνά έναν μαγνήτη στο δοχείο υγρού για να δεσμεύει μαγνητικά σωματίδια και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του φίλτρου υγρού τύπου μέσου. Ορισμένες εταιρείες κατασκευάζουν μαγνήτες που προσαρμόζονται στο εξωτερικό ενός φίλτρου λαδιού ή μαγνητικές τάπες αποστράγγισης -που πρωτοεφευρέθηκαν και προσφέρθηκαν για αυτοκίνητα και μοτοσικλέτες στα μέσα της δεκαετίας του 1930- για να βοηθήσουν στη σύλληψη αυτών των μεταλλικών σωματιδίων, αν και υπάρχει συνεχής συζήτηση ως προς την αποτελεσματικότητα τέτοιων συσκευών.

Καθίζηση

Ένα φίλτρο στρώματος καθίζησης ή βαρύτητας επιτρέπει σε ρύπους βαρύτερους από το λάδι να καθιζάνουν στον πυθμένα ενός δοχείου υπό την επίδραση της βαρύτητας.

Φυγόκεντρος

Ένα φυγοκεντρικό καθαριστικό λαδιού είναι μια περιστροφική συσκευή καθίζησης που χρησιμοποιεί φυγόκεντρη δύναμη αντί για βαρύτητα για τον διαχωρισμό των ρύπων από το λάδι, με τον ίδιο τρόπο όπως κάθε άλλη φυγόκεντρος. Το λιπαντικό υπό πίεση εισέρχεται στο κέντρο του περιβλήματος και περνά σε έναν ρότορα τυμπάνου ελεύθερος για να περιστρέφεται σε ένα ρουλεμάν και να σφραγίζει. Ο ρότορας έχει δύο ακροφύσια εκτόξευσης διατεταγμένα ώστε να κατευθύνουν ένα ρεύμα λαδιού στο εσωτερικό περίβλημα για να περιστρέφεται το τύμπανο. Το λάδι στη συνέχεια γλιστρά στο κάτω μέρος του τοιχώματος του περιβλήματος, αφήνοντας σωματιδιακούς ρύπους λαδιού κολλημένες στα τοιχώματα του περιβλήματος. Το περίβλημα πρέπει να καθαρίζεται περιοδικά, διαφορετικά τα σωματίδια θα συσσωρεύονται σε τέτοιο πάχος ώστε να σταματήσει η περιστροφή του τυμπάνου. Σε αυτήν την κατάσταση, το αφιλτράριστο λάδι θα επανακυκλοφορεί. Τα πλεονεκτήματα της φυγόκεντρου είναι: (i) ότι το καθαρισμένο λάδι μπορεί να διαχωριστεί από οποιοδήποτε νερό που, όντας βαρύτερο από το λάδι, καθιζάνει στον πυθμένα και μπορεί να αποστραγγιστεί (με την προϋπόθεση ότι δεν έχει γαλακτωματοποιηθεί νερό με το λάδι). και (ii) είναι πολύ λιγότερο πιθανό να μπλοκαριστούν από ένα συμβατικό φίλτρο. Εάν η πίεση λαδιού είναι ανεπαρκής για την περιστροφή της φυγόκεντρου, μπορεί αντ' αυτού να κινηθεί μηχανικά ή ηλεκτρικά.

Σημείωση: ορισμένα φίλτρα spin-off περιγράφονται ως φυγόκεντρα, αλλά δεν είναι αληθινά φυγόκεντρα. Αντίθετα, το λάδι κατευθύνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχει ένας φυγοκεντρικός στροβιλισμός που βοηθά τους ρύπους να κολλήσουν στο εξωτερικό του φίλτρου.

Υψηλή απόδοση (HE)

Τα φίλτρα λαδιού υψηλής απόδοσης είναι ένας τύπος φίλτρου παράκαμψης που υποστηρίζεται ότι επιτρέπει εκτεταμένα διαστήματα αποστράγγισης λαδιού. Τα φίλτρα λαδιού HE έχουν συνήθως μεγέθη πόρων 3 μικρομέτρων, κάτι που οι μελέτες έχουν δείξει ότι μειώνουν τη φθορά του κινητήρα. Ορισμένοι στόλοι κατάφεραν να αυξήσουν τα διαστήματα αποστράγγισης έως και 5-10 φορές.