Traktormotorok folyadékszűrő berendezései

A traktorokon levegőszűrő mellett többféle üzemanyag (motorolaj, hajtóanyag, hűtőközeg, hidraulikaközeg stb.) szűrésére szolgáló folyadékszűrő berendezéssel is találkozik az üzemeltető. Az első rész folytatásaként ebben a második részben a traktordízelmotorhoz tartozó folyadékszűrő berendezésekkel foglalkozunk.

A folyadékszűrőkre is azok a paraméterek vonatkoznak, amelyeket a levegőszűrőknél ismertetésre kerültek. A folyadékszűrők kialakítását a folyadék tulajdonsága és a kiszűrendő szennyeződés minősége határozza meg; magasabb üzemi nyomáson működnek, mint a levegőszűrők, ezért felépítésük mechanikailag szilárdabb.

Motorolaj-szűrő berendezések

A traktor levegőszűrő-rendszere nem tudja a motorba kerülő levegőmennyiségből valamennyi porszennyezést kiszűrni, ezért a motor működése során a kenőolajba is bekerülnek anyagok. A motorban keletkező égéstermékek, koromrészecskék egy része és a kopásból származó abrazív anyagok is a kenőolajba jutnak. Ezeket az anyagokat a motor élettartalmának növelése érdekében az motorolaj-szűrő berendezésnek el kell távolítania. A motorolaj-szűrő berendezésekkel szemben támasztott követelmények az 5 μm-es névleges szűrési küszöb elérése, az olajszűrő áramlási ellenállásának alacsony értéken (0,5÷1,5 kPa) tartása, kellően nagy áteresztőképesség és szűrőkapacitás biztosítása. Az is követelmény, hogy a szűrőberendezés a motorolaj és adalékainak hatását elviselje, megfelelő mechanikai szilárdsággal rendelkezzen, tömege, mérete (térfogata) kicsi, előállítási költsége alacsony, a karbantartása egyszerű legyen.

1. ábra. Traktormotor kétcsatornás nyomó olajozási rendszerének vázlata 1. nedves olajteknő; 2. előszűrő; 3. olajszivattyú; 4. főáramkörű-szűrő; 5. mellékáramkörű-szűrő; 6. nyomásszabályozó szelepek; 7. főcsatorna kenési helyek; 8. mellékcsatorna; 9. nyomásmérő

A dízelmotorok kenési rendszerében alkalmazott szűrők a rendszerben elfoglalt helyük alapján két nagy csoportba sorolhatók: a főáramkörű és a mellékáramkörű szűrők csoportjába (lásd az 1. ábrát).

Főáramkörű szűrő: a nyomóágban a kenési helyekhez menő kenőolajat szűri; feladata, hogy biztosítsa, hogy a kenési helyekhez tiszta, szűrt olaj kerüljön. A főáramkörű szűrő kevesebb mennyiségű szennyezést tud felfogni, de kisebb 2÷5 μm-es részecskéket szűr ki.

Mellékáramkörű szűrő a kenési helyekhez közvetlenül nem kerülő, az olajteknőbe visszafolyó olajat szűri; feladata a kenési rendszerben levő kenőolaj tisztántartása, ez fogja fel a szennyeződések döntő mennyiségét. E szűrőn 2-3 percenként a teljes olajmennyiséget átáramoltatja a szivattyú. A mellékáramkörű szűrő áteresztőképessége és a szűrő kapacitása nagyobb, s 3÷20 μm-nél nagyobb részecskéket szűr ki.

A fő- és mellékáramkörű kenőolajszűrő sok esetben hasonló kinézetű, de nem szabad őket felcserélni.

A felépítés alapján általában megkülönböztetünk résszűrőt, szűrőbetétes mélységi, szűrőbetétes mikroporózus, centrifugális és mágneses olajszűrőket. A szűrőbetétes szűrők kivitele lehet betétcserés és a szűrőházzal egybeépített patronos (spin-on) kivitelű. Minőség alapján eredeti gyári (a motorgyártó logójával ellátott) utángyártott, az eredetivel (OEM) teljesen megegyező minőségű és utángyártott gyengébb minőségű másolt szűrőtermékek ismeretesek.

Résszűrők

A résszűrők csak durva szennyeződést (25÷80 μm nagyságút) képesek kiszűrni, ezért ma csak a 100÷200 lyuk/cm²-es fémszitát alkalmazzák a kenőolaj szivattyú előtt, az olaj előszűrésére.

Szűrőbetétes mélységi olajszűrők

A szűrőbetétes mélységi olajszűrő esetén a szűrőközegen átáramoltatott szennyezett kenőolaj viszonylag hosszú utat (10÷150 mm-t) tesz meg, és molekuláris erők fogják meg a szennyeződéseket. Az alkalmazott szűrőanyag szőtt textíliák, nemez, filc, szinterezett anyagok, műanyag szálakból készült betétek. A mélységi betétes szűrők karbantartást nem igényelnek, a fémházba elhelyezett betét cserélhető, vagy a fémházba besajtolt szűrőbetét felhasználás után a házzal együtt eldobandó. A mélységi olajszűrőknél elérhető az 5÷20 μm-es abszolút szűrési küszöbérték és nagy szűrési kapacitásra készíthetők, ezért előszeretettel alkalmazzák mellékáramú szűrőként. A mélységi olajszűrők felépítése, a szűrőbetét kivételével, lényegében megegyezik a szűrőbetétes mikroporózus olajszűrők kialakításával.

Szűrőbetétes mikroporózus olajszűrő

A szűrőbetétes mikroporózus olajszűrőnél alkalmazott betétanyagok vékonyak, és porózusmérete a szűrendő részecskék nagyságrendjébe esik. Ma ezeket a szűrőket általánosan használják főáramkörű szűrőként, mert a 2÷7 μm-es határszemcse-nagyság is elérhető, 99,0÷99,8%-os abszolút szűrési hatásfok mellett.

2. ábra. Szűrőbetétes mikroporózus kenőolajszűrő felépítésének vázlata 1. acélház; 2. mikroporózus szűrőbetét; 3. megkerülő szelep; 4. kimeneti visszacsapó szelep; 5. olajtartó szelep; 6. szűretlen kenőolaj belépése; 7. szűrt kenőolaj kilépése (Forrás: www.mahle.com )

A mikroporózus szűrőbetét cellulóz- vagy műrost- és üvegszálkeverékből felépített, vékony (0,3÷0,8 mm) többrétegű papírszerű anyagból áll. A papír szűrőanyagot hengeres alakra hajtogatják. Ma általános a mélyhúzott acél házba elhelyezett kompakt kivitelű mikroporózusszűrő használata (2. ábra). A főáramkörben alkalmazott szűrő téli induláskor a nagy viszkozitású kenőolajat nem engedi át, illetve ha eltömődött a szűrőbetét, akkor sem jut át az olaj, ezért megkerülőszelepet kell alkalmazni. A megkerülőszelep 200÷500 kPa nyomás különbségnél nyit: ilyenkor a kenési helyek szűretlen kenőolajat kapnak. Az ilyen állapotot a vezető számára a műszerfalon jelzőberendezés mutatja, és ha ez tartósan fennáll, akkor szűrőbetétet kell cserélni. A betétes szűrök kapacitását akkorára méretezik, hogy cseréjük a motorolaj csereciklus idejével megegyezzen (traktoroknál általában 500÷600 üzemóra). A szűrőpatronon belül gyakran két visszacsapó szelepet is alkalmaznak, amelyek feladata, hogy a szűrőbetét cseréje esetén ne folyjon ki a fáradt olaj, ne szennyezze a környezetet. A nagyobb átmérőjű visszacsapó szelepnek célja az is, hogy ne engedje ki a szűrőből a kenőolajat, ha a motor sokáig nem jár. A sok szelep miatt előfordulhat szűrőcsere esetén, hogy az olajszivattyú nem tudja az új szűrőbetét szelepeit kinyitni. A probléma úgy kerülhető el, hogy olajjal feltöltött szűrőt kell csere esetén alkalmazni, vagy nem kell meghúzni a szűrőházat addig, amíg önindítózva nem jön kenőolaj a szűrő mellett. Ezután kell szorosra húzni a szűrőt, és ténylegesen elindítani a motort.

3. ábra. Új típusú mikroporózus szűrőbetét (Forrás: www. mahle-aftermarket.com)

Az utóbbi pár évben olyan mikroporózus szűrőbetétek jelentek meg, amelyeknél az egyik műanyag zárólemezből kis csap (pöcök) áll ki (3. ábra). Az ilyen szűrőbetét cseréjénél úgy kell eljárni, hogy a csap a szűrőházba helyezéskor lefelé legyen. Finoman forgatva a betétet megtalálható a ház alján az a csatorna, amibe beleillik a csap, és amibe némi erővel bele kell nyomni. A szűrőbetét behelyezésekor a csap lezárja a csatornanyílást. A csatornának az a célja, hogy szűrőcserekor, a betét kivétele után a házból levezesse az olajat. Ha a szűrőbetétet helytelenül cserélik, akkor a csatorna folyamatosan elvezeti az olajat és a motor nem kap kenőolajat, rövid üzemeltetés után a motor kenés hiányában meghibásodik!

Kombinált fő- és mellékáramkörű, betétes olajszűrő

A személygépkocsi-motorokhoz és kis lökettérfogatú haszongépjármű-dízelmotorokhoz kombinált betétes olajszűrőket használnak. Az ilyen szűrőknél a fő- és a mellékáramkörű szűrőbetéteket egy házba szerelik, általában egy beömlőnyílással és két különböző kiömlőnyílással (4. ábra).

4. ábra. Kettős, fő- és mellékáramkörű betétes motorolaj szűrő, egy belépő és két kilépő csatornával 1. acéllemez ház; 2. főáramkörű mikroporózus szűrőbetét; (Forrás: www.cumminsfiltration.com)

Az amerikai Cummins Filtration Inc. szűrőgyár Fleetguard™ márkanéven gyárt olyan kombinált fő- és mellékáramkörű betétes olajszűrőt is, amely egy belépő és egy kilépőcsatornával rendelkezi (5. ábra). A fő- és mellékáramkörű kenőolajat a belső Venturi-csőszakasz választja szét, de a szűrőbetétből csak a főáramú finoman szűrt kenőolaj lép ki. E szűrő előnye, hogy a kenőolaj-szivattyúnak csak a kenési helyekhez kerülő olaj mennyiséget kell szállítania.

Szűrőbetét tönkremenetelének okai

A motorkenőolaj-szűrőbetét többféleképp károsodhat (6. ábra). A leggyakoribb ok az előírt szervizintervallumok elhanyagolása. Ilyenkor a szűrő telítődik szennyezőanyaggal, összeroppan, összeomlik. A második ok a kenőolaj túl nagy üzemi hőmérséklete. Tartósan túl nagy motorolaj-hőmérsékletnél a szűrőbetét gyorsabban öregszik, az impregnáló réteg kitöredezik, a cellulózszálak elszakadnak, a szűrő szétesik. Gyakran előforduló ok a motorban lerakódott részecskeszennyeződés. Az olajnyomás-szabályzó szelep megszorulhat a szennyeződésektől, a szabályozatlan nyomás pedig tönkreteheti a szűrőt.

A szűrőbetét-csereintervallumot csökkentheti például a motorolaj tüzelőanyaggal való felhígulása is. A bio hajtóanyag (keverékkomponensek) alkalmazása. A hideg motorral való tartós üzemeltetés, a már túlságosan kopott motor állapot stb. esetén is gyakrabban kell cserélni a szűrőbetétet.

Centrifugális olajszűrő

A centrifugális szűrők esetén a szennyeződéseket a centrifugális erőtér választja ki, és a szennyeződések forgórész kerületén rakodnak le. Ezeket a szűrőket általában mellékáramú körben használják, de van főáramkörű szűrést megvalósító kivitel is. Az új felépítésű centrifugális olajszűrők forgórésze kúpos (pl. a Fleetguart ConeStac™ esetében), vagy spirálisan hajtogatott műanyag lapokat (pl. a Fleetguart SpiraTec™ esetében) tartalmaznak, amelyek megnövelik a szűréshatékonyságot (7. ábra). A jól méretezett centrifugális olajszűrő minimális szűrési küszöbértéke 2÷7 μm. A szűrődob 500÷700 gramm szennyeződés kiválását tudja tárolni, ezért traktoroknál 300÷600 üzemóránként tisztítani kell a szűrődobot.

5. ábra. Kettős, fő- és mellékáramkörű betétes motorolajszűrő, egy belépő és egy kilépő csatornával 1. acéllemez ház; 2. főáramkörű mikroporózus szűrőbetéteket; 3. mellékáramkörű mélységi szűrőbetét; 4. belső Venturi cső; 5. rögzítő rúgó (Forrás: www.cumminsfiltration.com)

Mágneses olajszűrők

A motorban keletkező ferromágneses kopadék eltávolítására mágneses olajszűrőket is használnak. A legegyszerűbb mágnesszűrő az olajteknő leeresztő csavarjában elhelyezett erős permanens mágnesből áll. Mágneses szűrők az 1 μm-es vas részecskéket már kiszűrik, általában összetett szűrőkben a szűrés egyik lépcsőjeként alkalmazzák őket.

6. ábra. Sérült vagy deformálódott mikroporózus szűrőbetétek (Forrás: www.mahle-aftermarket.com)

7. ábra. Új kialakítású centrifugális olajszűrő forgórészének vázlata (Forrás: www.cumminsfiltration.com)

Hajtóanyagszűrők

A régebbi (2000 előtti) tervezésű traktormotorokhoz két, sorba kapcsolt gázolajszűrőt alkalmaztak. Az első megkerülő szeleppel rendelkező mélységi filc- vagy papírbetétes szűrő 15÷50 μm-es abszolút visszatartású. A második, szűrőmegkerülő szelep nélküli mikroporózus betétes finomszűrő 5÷15 μm-es abszolút visszatartással rendelkezik. A modern traktormotor Common Rail befecskendező rendszere 1800÷2200 bar nyomású és megköveteli az igen tiszta hajtóanyagot. A nagy szűrőgyárak nanotechnológia alkalmazásával olyan szintetikus szűrőbetétanyagot fejlesztettek ki, amellyel előszűrőként egy lépcsőben eltávolítják a molekuláris vizet, a vizes hajtóanyag-emulziót és a szilárd részecskéket 7÷25 μm-es abszolút visszatartással (8. ábra). Az egylépcsős mikroporózus betétes hajtóanyagszűrő nem tartalmaz megkerülő szelepet. E szűrőt finom mikroporózus betétes második hajtóanyagszűrő követi, amely 2÷5 μm-es abszolút visszatartású.

8. ábra. Egylépcsős mikroporózus betétes hajtóanyagszűrő 1. hajtóanyag belépése; 2. szennyezőanyagok eltávolítása; 3. speciális szűrőanyag; 4. vízgyűjtő; 5. tiszta, szűrt hajtóanyag kilépése; 6. manuális, vagy automatikus vízeltávolítás (Forrás: www.donaldson.com)

9. ábra. Motorhűtővízzel és a visszafolyó hajtóanyaggal fűtőt gázolajszűrő 1. dízelmotor; 2. tápszivattyú, 3. finomszűrő; 4. hűtővíz; 5. hajtóanyag-visszavezetés; 6. hőfokszabályozó; 7. hajtóanyagtank (Forrás: www.cumminsfiltration.com)

A dízelmotorok téli üzemét elősegíti az elektromos fűtésű, vagy a motorhűtővízzel és a visszafolyó hajtóanyaggal fűtött egylépcsős mikroporózus betétes gázolajszűrő alkalmazása, amelynek egy lehetséges kialakítását a 9. ábra szemlélteti.

10. ábra. Donaldson Blue® fagyálló hűtőfolyadék-szűrő a) Adalékanyag feltöltés nélküli; b) Adalékanyag feltöltési technológiával; 1. butadién tömítés; 2. Synteq szűrőközeg; 3. zárórugó; 4. hűtőközeg-adalék (Forrás: www. donaldson.com)

Hűtőfolyadék-szűrők

Az utóbbi időkben nagy teljesítményű traktormotoroknál hűtőfolyadék-szűrőket is használnak, abból a célból, hogy kiszűrjék a hűtőfolyadék-szivattyút károsító szilárd részecskéket és a rendszer korrózióját, eltömődését okozó szennyeződéseket. A hűtőfolyadék-szűrő 20÷40 μm-es abszolút részecske-visszatartású, patronos szűrő. A szűrőbetét anyaga mikroporózus impregnált papír, vagy szintetikus szűrőanyag. Kétféle alapváltozatban készül hűtőközeg adalékot tartalmazó és anélküli kivitelben (10 ábra). A hűtőfolyadék-szűrők alkalmazása esetén az etilénglikol bázisú hűtőfolyadék 20÷35%-kal tovább használható, a hűtőrendszer hatásfoka 15÷30%-kal növekszik, a szivattyú esetleges meghibásodása 50÷80%-kal nagyobb üzemóránál következik be.

AdBlue folyadékszűrők

A dízelmotor károsanyag-kibocsátásának mérsékléséhez használt kipufogógáz szelektív katalitikus eljárásához (SCR-hez) alkalmazott AdBlue folyadékot is szűrni kell. A Bosch Denoxtronic rendszerében a DENOX szűrő (11. ábra) az adagolómodulban található. A szűrő kiváló minőségű anyagok felhasználása révén ellenáll az agresszív AdBlue folyadéknak. A szennyezőanyag szűrését a speciális műgyanta bevonatú szűrőközeg végzi. Az AdBlue -11 C-on megfagy, és jelentősen nő a térfogata. A kompenzációs elemek feladata megakadályozni a szűrő károsodását. A szűrő integrált elektromos fűtőrendszerrel rendelkezik a fagyott állagú AdBlue felmelegítéséhez.

11. ábra. Bosch DENOX (AdBlue) szűrő felépítése 1. kompenzációs elem; 2. LID; 3. szűrőház; 4. megszűrt AdBlue; 5. speciális szűrőbetét; 6. AdBlue beömlés; 7. O-gyűrű; 8. AdBlue leeresztőcsavar; 9. szűrt AdBlue kivezetés (Forrás: www.bosch.com)

Dr. Varga Vilmos

SZIE Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék