14.2 Фильтрация масел
Степень загрязнения масла зависит от режима эксплуатации двигателя и его технического состояния, влияние внешней среды, состояния и свойства масла и топлива. Извлечение посторонних частиц из масла способствует увеличению срока службы масла и уменьшению расхода масла на доливы. Эффективным фильтрованием можно предотвращать замену масла, когда оно бракуется только из-за наличия механических загрязнений. Идеальный масляный фильтр должен отвечать следующим необходимым требованиям:
- обладать способностью удерживать наибольшее число посторонних тел, присутствующих в масле;
- пропускать наибольшее количество масла в единицу времени, т. е. иметь минимальное гидравлическое сопротивление потоку масла.
Степень очистки масла зависит от многих факторов, в том числе от гидравлической характеристики самого фильтра, характера загрязнений, температуры масла и его диспергирующих свойств. Фильтруемость масла есть функция его диспергирующих свойств и плохая фильтруемость масла с диспергирующими присадками не опасна, в тоже время увеличивается ресурс работы фильтра.
В системах смазывания применяют фильтры, которые по степени или тонкости отсева частиц, подразделяют на фильтры грубой очистки с размерами задерживаемых частиц, не превышающих 60÷90мкм и фильтры тонкой очистки, с размерами задерживаемых частиц не более 35÷40мкм. По принципу действия и конструкции фильтрующих материалов фильтры подразделяют на:
- щелевые, в которых поступившее под давлением масло проходит через щели, образуемые набором специальных пластин и прокладок, где происходит его очистка;
- объемные (объемно-адсорбирующие) или глубинные, в которых масло в процессе очистки последовательно проходит через несколько слоев фильтрующего материала;
- поверхностного типа (поверхностно-адсорбирующие), которых масло проходит через фильтрующий материал со сквозными порами.
Промежуточное положение занимают целлюлозно-бумажные фильтрующие элементы, которые совмещают в себе характерные признаки поверхностного и объемного типов.
Фильтры грубой очистки (ФГО) выполняют всегда полнопоточными, так как в их функцию входит не только удаленная из масла крупных загрязнений, но и защита масляной системы и насосов от повреждений случайными предметами.
По конструкции они сетчатые, применяются и щелевые задерживающие более мелкие частицы. Для уменьшения трудоемкости обслуживания ФГО часто изготавливаются самоочищающиеся.
Фильтры тонкой очистки могут применяться как бойпасные (частичнопоточные), так и полнопоточные. Частичнопоточные фильтры имеют низкую пропускную способность, но высокую тонкость отсева (5÷10 мкм и менее). Преимущество полнопоточных фильтров состоит в том, что через ФГО проходит весь поток масла, в результате чего достигается наиболее полная очистка.
Основным показателем работы ФГО является степень фильтруемости, которая определяется отношениями количества задержанных фильтром загрязнений к общему количеству загрязнений, содержащихся в циркуляционной системе смазки двигателя:
(14.1.2)
где f– степень фильтруемости, %
F– количество загрязнений, задержанных фильтром;
Q– количество загрязнений, содержащихся в масле (нерастворимые в бензине).
Степень фильтруемости зависит от гидравлической характеристики фильтрующего материала, характера загрязнений, температуры масла, его диспергирующих свойств и других факторов и характеризует эффективность работы фильтра.
Чаще применяются фильтры поверхностно-адсорбирующего типа. Тонкость очистки от 5мкм и выше. Фильтры поверхностного типа изготавливают из специальных сортов бумаги или картона. Их основным преимуществом является большая фильтрующая поверхность, которая при одинаковых габаритах патрона превышает в 10÷12 раз поверхность фильтра объемного типа и в 80÷100 раз – поверхность фильтра щелевого типа. Это позволяет использовать их для полнопоточной фильтрации масла.
Фильтры объемно-адсорбирующего типа изготавливают из волокнистых и пористых материалов: бумажной пульпы, хлопчатобумажной пряжи, шлаковой ваты, пористой фибры и пр. Тонкость очистки составляет 5÷25 мкм.
Недостатком фильтров этого типа является необходимость замены фильтрующих элементов в связи с невозможностью их очистки.
В фильтрах щелевого типа фильтрации масла происходит через щели между витками проволоки, металлической ленты, карбона или других материалов.
Часто ФГО делают комбинированными – в одном патроне используют поверхностные и объемные фильтрующие материалы.
Существуют фильтрационные установки (например, установка Микрофелт фирмы «Волеш», Англия), в которых первичный фильтрующий элемент не заменяется, а производится его автоматическая очистка обратным потоком фильтруемой жидкости, когда разность давлений на входе в элемент и выходе из него достигается порядка 0,7·105Па.
В циркуляционной системе смазывания судовых двигателей помимо фильтров грубой и тонкой очистки устанавливают, как правило, и магнитный фильтр. Часто его монтируют в одном корпусе с фильтром грубой очистки масла.
Магнитные фильтры улавливают из масла металлические включения (продукты изнашивания, коррозии и др.) размеров более 1мкм. Удаление из масла частичек металла не только способствуют снижению абразивного изнашивания деталей двигателя, но и замедляет процесс старения масла, поскольку металлы оказывают каталитическое влияние на скорость окисления углеводородов масла.