Масляний фільтр для двигунів, гідравлічного обладнання або автоматичних трансмісій і спосіб його виготовлення, гранули в формі рисових зерен

1 Масляный фильтр для двигателей, гидравлического оборудования или автоматических трансмиссий, включающий в себя кожух, имеющий первый и второй концы и ограничивающий внутренний объем, и имеющий отверстие, расположенное вблизи указанного второго конца, фильтрующий материал в виде частиц, содержащий свободные волокна, размещающиеся в указанном внутреннем объеме, термопластический материал, постепенно растворяющийся в масле с температурой, превышающей окружающую, причем указанный материал имеет присадки, препятствующие окислению и подкислению масла, высвобождающиеся в масло по мере растворения указанного термопластического материала, отличающийся тем, что упомянутый термопластический материал представлен множеством отдельных элементов из термопластического материала, которые располагаются в упомянутом внутреннем объеме наряду с упомянутыми свободными волокнами 2 Масляный фильтр по пункту 1, отличающийся тем, что указанный термопластический материал включает высокомолекулярный полипропилен 3 Масляный фильтр по пунктам 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые отдельные элементы представляют собой гранулы в форме рисового зерна, имеющего толщину, составляющую приблизительно 1,59 - 3,18мм, и длину, составляющую приблизительно 7,62 - 17,78мм 4 Масляный фильтр по пунктам 1 или 2, отличающийся тем, что упомянутые отдельные элементы представляют собой нити в форме лапши, имеющие толщину, составляющую приблизитель но 1,59-3,18мм 5 Масляный фильтр по пункту 2, отличающийся тем, что указанный полипропилен в отсутствие присадок имеет плотность около 0,9 и твердость по Шору (шкала D) около 70 6 Масляный фильтр по пункту 5, отличающийся тем, что указанный полипропилен в отсутствие присадок имеет предел прочности на растяжение около 26,89МПа 7 Масляный фильтр по пункту 2, отличающийся тем, что указанный полипропилен с присадками содержит, приблизительно, 83 - 90%(мас) этиленпропилена и, приблизительно, 10 - 17%(мас) диспергирующего агента, смазки и нейтрализатора детергентов вместе взятых 8 Масляный фильтр по пункту 7, отличающийся тем, что указанный нейтрализатор детергентов содержит как нейтрализующий детергенты сульфонат, так и фенолят 9 Масляный фильтр по пункту 8, отличающийся тем, что указанные присадки к термопластическому материалу содержат, приблизительно, 3 - 5% диспергирующего агента, приблизительно, 1 1,5% органической фосфатной смазки, приблизительно, 2,5 - 3,5% нейтрализующего детергенты сульфоната и, приблизительно, 4,5 - 5,5% нейтрализующего детергенты фенолята 10 Масляный фильтр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя прокладку из взаимосвязанных волокон, закрывающую указанное отверстие, расположенное вблизи указанного второго конца указанного кожуха 11 Масляный фильтр по пункту 10, отличающийся тем, что указанная прокладка содержит одномикронную войлочную прокладку, имеющую толщину, составляющую, приблизительно, 0,79 3,18мм 12 Масляный фильтр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный фильтрующий материал в виде частиц содержит свободные неотбеленные волокна натурального хлопка 13 Масляный фильтр по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный кожух содержит концевую пластину, в которой выполнено указанное отверстие и которая имеет О (О 1 О ю буртик, окружающий указанное отверстие, выступающий из указанной концевой пластины и простирающийся в направлении от указанной прокладки 14 Способ изготовления масляного фильтра, отличающийся тем, что он включает следующие выполняемые последовательно и в существенной степени непрерывно стадии (a) смешивание противоокислительных и противоподкислительных присадок с жидким термопластическим материалом для образования термопластической смеси, (b) экструдирование полученной на стадии (а) термопластической смеси в нити в форме лапши, имеющие толщину, составляющую, приблизительно, 1,59-3,18 мм, (c) охлаждение нитей, (d) нарезка нитей на отдельные элементы, и (e) помещение упомянутых отдельных элементов в масляный фильтр, в такое место, где они будут контактировать с маслом, имеющим температуру выше окружающей, для постепенного растворения с высвобождением присадок 15 Способ по пункту 14, отличающийся тем, что стадия (а) выполняется с использованием в качестве термопластического материала высокомолекулярного полипропилена 16 Способ по пунктам 14 или 15, отличающийся тем, что стадия (d) выполняется с нарезанием 50716 нитей на гранулы в форме рисового зерна, имеющие длину, составляющую приблизительно 7,62 17,78мм 17 Способ по пунктам 14 или 15, отличающийся тем, что стадия (d) выполняется с нарезанием нитей на отдельные элементы в форме лапши, имеющие длину, превышающую 50,8 мм 18 Способ по любому из пунктов 14 - 17, отличающийся тем, что стадия (а) выполняется путем смешивания, приблизительно, 83 - 90% (мае) жидкого этилен-пропилена и, приблизительно, 3 5% диспергирующего агента, приблизительно 1 1,5% органической фосфатной смазки, приблизительно 2,5 - 3,5% нейтрализующего детергенты сульфоната и, приблизительно, 4,5 - 5,5% нейтрализующего детергенты фенолята 19 Гранулы в форме рисовых зерен, каждая из которых имеет толщину, приблизительно, 1,59 3,18мм и длину, приблизительно, 7,6 - 17,8мм, и содержит, приблизительно, 83 - 90%(мас) этиленпропиленового полипропилена с плотностью около 0,9 и твердостью по Шору (шкала D) около 70 и, приблизительно, 10 - 17% (мае) присадок, содержащих сочетание диспергирующего агента, смазки и нейтрализатора детергентов, причем полипропилен растворяется в масле с температурой выше окружающей для высвобождения из него присадок Предшествующий уровень техники и сущность изобретения При фильтрации масла в работающем двигателе, в частности, в смазываемом двигателе внутреннего сгорания, таком, как автомобильный, [и в гидравлическом оборудовании и автоматических трансмиссиях], обычно происходит окисление и серное подкисление масла, что либо требует более частой смены масла и масляного фильтра, либо нежелательно воздействует на работу двигателя с течением времени По этой причине известно использование термопластических полимеров, имеющих включенные в них присадки — такие, как антиоксидант, — с целью удлинения промежутков времени между сменами масляных фильтров и (или) соответственной защиты оборудования Примеры такого метода показаны в патентах США №№ 4 066 559 и 4 144 166, содержание которых включено в нижеследующее описание в качестве ссылки гателей, гидравлического оборудования, или автоматических трансмиссий Масляный фильтр содержит нижеперечисленные элементы Кожух, имеющий первый и второй концы, ограничивающий внутренний объем и имеющийі отверстие вблизи второго конца Фильтрующий материал в виде частиц, содержащий свободные волокна, заполняющие большую часть внутреннего объема кожуха Прокладка из взаимосвязанных волокон, закрывающая отверстие, находящееся вблизи второго конца кожуха Термопластический материал, который постепенно растворяется в масле, имеющем температуру выше окружающей, причем этот материал имеет присадки, препятствующие окислению и подкислению масла, которые высвобождаются и поступают в масло в то время, как материал растворяется, причем термопластический материал размещен между фильтрующим материалом в виде частиц и прокладкой Согласно настоящему изобретению, предложен особый материал и его геометрическая конфигурация, которые оптимизируют способность масляного фильтра нейтрализовать серное подкисление и окисление Материал, используемый согласно настоящему изобретению, может быть помещен в масляный фильтр особым образом, чтобы улучшить его функционирование Продукт легко и просто изготовлять с использованием обычного оборудования, а все материалы, идущие на изготовление, коммерчески легкодоступны Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предложен масляный фильтр для дви Кожух обычно представляет собой металлический или пластмассовый кожух, имеющий круглое сечение, с парой дисковидных концевых пластин и ребристой стенкой, с отверстиями в обеих концевых пластинах Фильтрующий материал в виде частиц обычно содержит обыкновенную набивку из натурального длинноволокнистого неотбеленного хлопка (свободные, не переплетенные волокна), которая гидравлически сжата до определенной плотности воздуха для предотвращения образования каналов и протекания по ним масла и для достижения максимального взаимного удержания частиц фильтра Натуральный хлопок будет 50716 ных элементов в форме лапши, имеющих длину устранять часть серы, тем самым помогая снижеболее 2 дюймов (50,8мм) нию подкисления Прокладка из взаимосвязанных Согласно еще одному аспекту изобретения, волокон преимущественно представляет собой предложено множество гранул в форме рисового одномикронную войлочную прокладку (то есть, зерна Каждая гранула имеет толщину около для отфильтровывания частиц размером порядка 0,0625 - 0,125 дюйма (1,6 - 3,2мм) и длину приблиодного микрона), имеющую толщину около 1/32 зительно 0,3 - 0,7 дюйма (7,6 - 17,8мм) и содержит 1/8 дюйма (0,8 - 3,2мм) (например, около 1/16 около 83 - 90% этилен-пропиленового полипропидюйма (1,6мм)) При желании фильтр можно лена с плотностью около 0,9 и твердостью по Шоснабдить обычным корпусом навинчивающегося ру (шкала D) около 70 и около 1 0 - 1 7 массовых % типа диспергирующего агеота, смазки и нейтрализатоБыло выяснено, что высокомолекулярный пора детергентов Полипропилен растворяется под липропилен лучше" всего подходит для использодействием масла, имеющего температуру выше вания в качестве термопластичного материала — окружающей, с целью высвобождения из него по сравнению с полиэфирными поликарбонатами, присадок Главнейшей целью настоящего изобреполиалломером, полиэтиленом и полисульфоном тения является создание эффективной конструкОсобенно желателен полипропилен, содержащий ции масляного фильтра, который нейтрализует этилен-пропилен с плотностью около 0,9, твердосерное подкисление и окисление Эта и другие стью по Шору (шкала D) около 70 и пределом цели изобретения станут ясны из рассмотрения прочности на растяжение (без присадок) около подробного описания изобретения и прилагаемой 3900 фунтов на кв дюйм (26,9МПа) (например, формулы изобретения 3940 фунтов на кв дюйм (27,16МПа)) Материал особенно желателен в виде нитей в форме лапши, Фигура 1 представляет собой вид сбоку с часимеющих толщину около 0,0625 - 0,125 дюйма (1,6 тичным разрезом примера исполнения масляного - 3,2мм) и длину больше чем приблизительно 2 фильтра по настоящему изобретению дюйма (50,8мм), или гранул в форме рисового Фигура 2 представляет собой вид сверху масзерна, имеющих толщину около 0,0625 - 0,125 ляного фильтра, показанного на фигуре 1 дюйма (1,6 - 3,2мм) и длину приблизительно 0,3 Фигура 3 представляет собой вид в разрезе 0,7 дюйма (7,6 - 17,8мм) (например, 0,5 дюйма верхней или нижней концевой пластины масляно(12,7мм)) го фильтра, показанного на фигурах 1 или 2, до деформации наружного фланца пластины Термопластический материал с присадками может содержать около 83 - 90% жидкого этиленФигура 4 представляет собой увеличенное пропилена и около 10 - 17 массовых % диспергиперспективное изображение одной геометричерующего агента, смазки и нейтрализатора детерской конфигурации, которую может иметь термогентов Нейтрализатор детергентов может содерпластический материал по настоящему изобретежать и нейтрализующий детергенты сульфонат, и нию фенолят Например, присадки могут содержать 3 Фигура 5 представляет собой вид в попереч5% диспергирующего агента, около 1 - 1,5% органом разрезе нитей, показанных на фигуре 4 нической фосфатной смазки, около 2,5 - 3,5% нейФигуры 6 и 7 представляют собой изображетрализующего детергенты сульфоната и около ния, аналогичные фигурам 4 и 5, альтернативного 4,5-5,5% нейтрализующего детергенты фенолята варианта осуществления геометрической конфигурации термопластического материала по наСогласно другому аспекту настоящего изобрестоящему изобретению тения предложен способ изготовления масляного фильтра Способ содержит нижеследующие пракФигура 8 представляет собой вид, аналогичтически неразделимые и последовательные станый фигуре 1, для навинчивающегося фильтруюдии (а) Смешивание противоокислительных и щего узла в другом варианте осуществления напротивоподкислительных присадок с жидким терстоящего изобретения мопластическим материалом для образования Масляный фильтр по настоящему изобрететермопластической смеси, нию показан общей позицией 10 на фигуре 1 Масляный фильтр 10 имеет кожух 11 в общем (b) Экструдирование полученной на стадии (а) цилиндрической внешней конфигурации с дискотермопластической смеси в нити в форме лапши, видными концевыми пластинами 12 на противоимеющие толщину около 0,0625 - 0,125 дюйма (1,6 положных концах кожуха, причем дисковидные -3,2мм), пластины имеют отверстия 13, выполненные в них (c) Охлаждение нитей, (d) Нарезка нитей на концентрически, и имеют буртики 14, ограничиотдельные-элементы и (е) Помещение отдельных вающие отверстия 13 Дужка, или рукоятка 16 моэлементов в полость масляного фильтра, в такое жет быть закреплена на верхней концевой пламесто, где они будут контактировать с маслом для стине 12, как показано на фигурах 1 и 2, а на постепенного растворения с целью высвобождецилиндрической стенке 11 фильтра 10 может быть ния присадок Стадия (с) может быть осуществлевыполнено усилительное ребро 17 на с помощью охладительного желоба, а стадия (d) - с помощью резака, который разрезает нити на Предварительное фильтрующее действие гранулы и сбрасывает их в мешок Предпочтиосуществляется в фильтре 10 фильтрующим мательны гранулы в форме рисового зерна, имеютериалом в форме частиц 19, который заполняет щие длину приблизительно 0,3 - 0,7 дюйма (7,6 основную часть, например, обычно более 90%, 17,8мм), хотя может быть осуществлен альтернавнутренней полости цилиндрическогої кожуха 11 тивный вариант стадии (d) для получения отдельКак обычно, фильтрующий материал в форме частиц 19 преимущественно содержит свободные 50716 8 (то есть, не переплетенные и не свалянные) воТермопластический материал 22, локна натурального неотбеленного хлопка Хотя 22'преимущественно содержит около 83 - 90% волокна, образующие матерная 19, свободны, они (все указанные здесь проценты - массовые) жидплотно набиты внутри кожуха 11 между концевыкого этилен-пропилена и около 10 - 17% смешанми пластинами 12 для предотвращения каналообных диспергирующего агента, смазки и нейтралиразования и протекания по этим каналам масла, и затора детергентов Например, добавленные в будут отфильтровывать частицы размером более полипропилен присадки могут содержать 3 - 5% 1мкм, особенно при использовании с дозирующим диспергирующего агента, около 1 - 1,5% органичесоплом, которое снижает поток масла через ской фосфатной смазки, около 2,5 - 3,5% нейтрафильтр (входящий и выходящий через отверстия лизующего детергенты сульфоната и около 4,5 13) до расхода приблизительно 6 галлонов в час 5,5% нейтрализующего детергенты фенолята В (26 литров в час) одном конкретном варианте осуществления изобретения этилен-пропилен в жидкой форме может Вблизи каждой из концевых пластин 12 распосоставлять 86,8 части, диспергирующий агент ложено по одной прокладке 20 из свалянных воCooper E-644 - 4,0 части, цинковая органическая локон Прокладки 20, 21 закрывают отверстия 13 и фосфатная смазка Cooper E-685 — 1,2 части, нейпредотвращают попадание постороннего матетрализующий детергенты сульфонат Cooper E-654 риала в фильтр 10, а также предотвращают выход — 3,0 части, нейтрализующий детергенты феноиз фильтра набивки 19 или других внутренних лят Cooper M-6148 - 5,0 части При производстве частей Прокладки 20 преимущественно предгранул 26 или нитей 24 по настоящему изобретеставляют собой одномикронные войлочные пронию противоокислительные и противоподкисликладки, имеющие толщину около 1/32 - 1/8 дюйма тельные присадки смешиваются с жидким термо(0,8 - 3,2мм) (например, около 1/16 дюйма пластическим материалом для образования (1,6мм)) Вблизи "нижней" прокладки 21, ближе к термопластической смеси Затем смесь экструдивнутренней полости от нее, расположен терморуется с использованием обыкновенного экструпластический материал по настоящему изобретедера в нити в форме лапши, имеющие толщину нию, показанный в общем позицией 22 на фигурах около 0,0625 - 0,125 дюйма (1,6 - 3,2мм) Затем 1 и 4 Предпочтительно, чтобы материал 22 тольнити охлаждают, например в охладительном жеко примыкал к прокладке 21 и был расположен лобе, и нарезают, например с помощью обыкномежду войлочными волокнами 19 и прокладкой венного резака, на отдельные элементы 24, 26, 21 У прокладки 20 масло обычно будет слишком которые далее затаривают в мешки холодным, чтобы растворять материал 22 Термопластический материал 22 имеет присадки, препятствующие окислению и подкислению масла, которые высвобождаются и поступают в фильтруемое масло с течением времени, поскольку несущий термопластический материал для присадок постепенно растворяется, когда контактирует с маслом, нагретым до температуры выше окружающей (например, до температуры 150°F (65,6°C) или выше) В варианте осуществления изобретения, показанном на фигурах 1 и 4, материал 22 имеет вид множества нитей в форме лапши 24, имеющих толщину около 0,0625 - 0,125 дюйма (1,6 - 3,2мм), которые могут быть в поперечном сечении многоугольными, овальными или круглыми, или даже неправильного сечения, если его можно легко получить Предпочтительным термопластическим материалом является полипропилен с высокой молекулярной массой, изготовленный из жидкого этилен-пропилена и обычно имеющий плотность около 0,9, твердость по Шору (шкала D) около 70 и пределом прочности на растяжение - в отсутствии присадок - около 3900 фунтов на кв дюйм (26,9МПа) (например, 3940 фунтов на кв дюйм (27,16МПа)) Нити 24 могут быть любой длины, но обычно больше чем приблизительно 2 дюйма (50,8мм) (но меньше, чем 1 фут {304 ,8мм} в длину — для удобства обращения) Вместо нитей в форме лапши 24 материал 22 - см позицию 22' на фигуре 6 - может иметь вид гранул в форме рисового зерна 26, которые также имеют максимальную толщину около 0,0625 0,125 дюйма (1,6 - 3,2мм) Гранулы 26 преимущественно имеют длину приблизительно 0,3 - 0,7 дюйма (7,6 - 17,8мм) (например, 0,5 дюйма (12,7мм)) Отдельные элементы 24, 26 помещают в контакте с хлопковой набивкой 19 внутрь фильтра 10 (при снятой нижней пластине 12), затем укладывают на место прокладку-21, а затем на прокладку 21 накладывают пластину 12 и ее периферийный участок подгибают или обжимают, чтобы получить закрытый фильтр, как показано на фигуре 1 В альтернативном варианте процедура может быть выполнена в обратном порядке (то есть нижняя пластина 12 находится на месте, когда процедура начинается) Объем и масса материала 22 будет варьировать в зависимости от особенностей конкретного фильтра 10 Когда используются гранулы 26, отмеривание количества пластика, загружаемого в фильтр 10 каждого размера, может быть более точным Был выполнен лабораторный эксперимент по приготовлению термопластического материала по настоящему изобретению и его использованию Конкретный состав опытного образца был таким, как указано выше (то есть 86,8 массовых частей этилен-пропилена, 4,0 массовых части диспергирующего агента и т д ) Лабораторные образцы были изготовлены на установке для приготовления образцов Бюлер 100 0 с использованием однодюймового плунжера и максимального давления 5000 фунтов на кв дюйм (34,5МПа) Максимальная температура составляла 250°С Загрузка составляла 50 граммов После охлаждения образцы взвешивали и помещали в химический стакан, содержащий 600мл моторного масла ЗО-weight и выдерживали при постоянной температуре 150°F (65,6°C) Опыты показали, что избыточная основность {то есть щелочность} высвобождалась со скоростью прибли 5 0 7 1 6 9 зительно 0 4 единицы числа нейтрализации за 168 асов Пробы масла объемом 600мл с кислотным и лом 1 0 оставляли в контакте с квадратным образцом сополимера со стороной 2 1 дюйма (53 4мм) в течение одной недели Через неделю од де ствием избыточной основности содержание кислоты уменьшилось с кислотного числа 1,0 Д ° °На фигуре 8 показан масляный фильтр навинчивающегося типа 29, который может быть выполнен по настоящему изобретению в качестве альтернативы конструкции кожуха, показанной на фигуре 1 В этом варианте осуществления изобретения наружный металлический кожух 30 имеет закрытый первый конец 31 и второй конец, на котором установлена обычная (для коммерческих ввинчивающихся фильтров) конструкция концео пластины 32 В конструкции ^ Ч ™ ^ мы 32 вблизи второго конца предусмотрено по меньшей мере одно" отверстие 33 Обычно преду Устройства Также предусматривается резьбовое H " T кожуха 31 смонтирована мвгаппиче ^г:гГз:=| пружина 38 Центральное отверстие 39 для выхо па масла находится в середине концевой пластийы 32 Войлочная прокладка 40, подобная проу л к е 21 расположена поверх отверстии 33, ™и ем п осадка 40 имеет форму диска Между концевой чашкой 35 и верхней пластиной,37 на мотан 100-процентный натуральный неотбеленн Х о п о к {ошибка в тексте оригинала - на рисун 10 ке верхняя пластина показана над хлопковой обмотшй 41 (эта позиция в тексте " « У х н у т а ) и не обозначена позицией, а позиция 37 относится к донышку перфорированного Ц е н т Р ^ т Ь и Н О 0 Г ° ^ й Поимеч пер}, обычно сечением нити 0,12Ь дюи ма (3 175мм) который охватывает перфорирован::й (3 цент Р альный стакан 36 Между концевой ^ кпй 35 и прокладкой 40 находится ге мопластический материал 42 той же основной конструкции геометрической формы и состава, ^ м а т е р и а л 22, 22', показанный на фигурах 4 7 В варианте осуществления, показанном на «Ьиплэе 8 горячее масло из двигателя или другого Подобного устройства протекает через отверстия ?3 Д сквозь "прокладку 40, медленно Р ^ с а материал 42 для высвобождения из него присалок препятствующих окислению и подкислению масла фильтруется хлопком 41, а затем проходит черТз перфорации перфорированного центрально о стакана 36 Ч чтобы вернуться в двигатель, или другое подобное устройство через отверстие 39 ДР Легко видеть, что согласно настоящему изобретению предложен особенно удачный продукт для нейтрализации серного подкисления и окисления масла а также масляный фильтр, приспособленный для использования этого материала и способ изготовления такого масляного фильтра Хотя изобретение было здесь показано и описано в той форме, которая сейчас считается самым р а в н ы м и предпочтительным вариантом ^ пгушествления для специалистов в данной оо ластіТонятно что могут быть выполнены многие Л а м о"ификации без выхода за область и з о б р е т я причем эта область должна 0 П Р е Д е л я т ь ^ - П ^ п 0 с£мой широкой интерпретации прилагаемой формулы изобретения и охватывать все эквивалентные продукты и процессы фіг. 2 Фіг. 1 1 2 11 12 50716 12 Фіг. З і» К Г. Фіг. 5 ґ . i . i T H f HW-L, . • t. . ', і W l Фіг. 4 і 22 7//_f Фіг. 6 29 -зо 26 Фіг. 7 Фіг. 8 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71