Тонкости фильтрации. Современные технологии

В истории развития автомобилей и компонентов, из которых они собираются, очень часто старые, проверенные временем технические решения благодаря современным материалам и новым технологиям производства получают вторую жизнь. Это можно наблюдать на примере фильтров очистки масла.
Казалось бы, время центробежных масляных фильтров – центрифуг, которые еще совсем недавно были неотъемлемой частью большого числа двигателей коммерческих автомобилей и специальной техники, безвозвратно уходит в прошлое. И этому есть логичное объяснение. Современные фильтровальные материалы, обладающие поистине поразительной грязеемкостью, способностью эффективно работать в контакте с разогретыми до высоких температур смазочными материалами, заняли лидирующие позиции на защите масляных систем дизелей различной мощности и рабочего объема. При этом технологи нашли пути снижения стоимости изготовления синтетических материалов и фильтровальных штор из них, тем самым сделав синтетику привлекательной и с экономической точки зрения. Кроме того, полимерные волокна и новые составы пропиток широко используемые при производстве традиционных фильтровальных бумаг, изготовленных на основе целлюлозы, не позволяют шторам обугливаться и обеспечивают работоспособность фильтроэлементов даже при длительных интервалах обслуживания автомобильной техники. Интервалы обслуживания применительно, например, к европейским условиям эксплуатации тех же седельных тягачей, доходят до 80 или даже 120 тыс. км пробега. А в случае специальной техники, работающей в более сложных условиях, зачастую 24 часа в сутки при семидневной неделе, интервалы ТО благодаря современным системам фильтрации и маслам высшего качества уже давно перевалили за 250 моточасов.
Это означает, что и масло, и фильтры, которые отвечают за чистоту смазочного материала, должны отрабатывать указанный срок (пробег). Тогда возникает резонный вопрос: почему на современных дизелях коммерческих автомобилей и мощной специальной техники часто можно увидеть центрифуги, да еще изготовленные с учетом современных тенденций, а именно с применением деталей из полимерных и композитных материалов. Дело в том, что с ужесточением экологических норм токсичности выхлопа дизельных моторов условия работы смазочных материалов также ужесточаются. После определенной наработки повышается содержание сажи в масле, что негативно отражается, например, на ресурсе механизма привода клапанов, подшипников скольжения и пар трения в цилиндропоршневой группе.
А поскольку процесс накопления загрязнений в масле, особенно при использовании топлива несоответствующего экологического класса (что для России норма), контролировать невозможно, то для обеспечения надежной защиты масляной системы и адекватной работы основного фильтра конструкторы и вернули на дизеля центрифуги, только в современном исполнении, с учетом ужесточившихся требований по тонкости отсева загрязнений. Так, для повышения эффективности отсева частиц размером пять и менее микрон инженеры в ряде случаев укорачивают путь, по которому загрязненное масло проходит внутри ротора центрифуги перед тем, как оно будет отделено от содержащегося в нем абразива и слито обратно в поддон картера двигателя. Еще раз подчеркнем: современные агрегаты по своей эффективности существенно превосходят своих «предков» по тонкости отсева загрязнений и эффективности данного процесса.
Как это ни парадоксально, но именно современная тенденция продления интервала технического обслуживания отчасти и послужила поводом для возврата «устаревших» морально центрифуг на дизеля коммерческих машин. Каким бы совершенным ни был масляный фильтр, имеющий штору из фильтровального материала, но эффективный «помощник» (фильтр первичной очистки), который бы облегчил ему жизнь и собирал крупные частички сажи, шлаков и прочих попадающих в масло загрязнений ему необходим, и лучше, чем центрифуга, придумать сложно.

В защиту центрифуги
Поскольку центрифуги вновь выходят на защиту масляной системы, то нам придется развеять один из старых мифов о «вреде», который наносят данные агрегаты моторному маслу. Среди перевозчиков старой закалки бытует мнение, что эффективно работающая центрифуга способна не только улавливать загрязнения, присутствующие в масле, но и даже «извлекать» из смазочного материала введенные в него присадки. Чем больше центробежные силы, действующие на жидкость, тем эффективнее из нее удаляются примеси. Для моторного масла «благородными» примесями являются присадки. Не будь их, моторы бы служили не в пример меньшие сроки по наработке и пробегу. Поводом для беспокойства перевозчиков служил осадок, который часто обнаруживался на дне канистры с маслом, постоявшей длительное время в полном покое на складе. При этом никто и задумываться не хотел, какова природа этого осадка. Быть может, и не в присадках было дело, а в чистоте тары, в которую было разлито масло. Но даже если в появлении осадка и было виновно масло, то подобные инциденты относятся к прошлому, и теперь, когда технологии изготовления масел, и в частности блендинга (смешивания) и подбора основы и пакета присадок на совместимость, ушли далеко вперед, подобного уже не встретить.
Современные технологии смешивания базового масла с пакетом присадок таковы, что никакого разделения этих продуктов даже при длительном хранении смазочных материалов не происходит. Но тем не менее рекомендации покатать бочку перед ее открытием для перемешивания содержимого остались и по сей день! Причем данная рекомендация актуальна как для минеральных, так и для полностью синтетических продуктов.
Также выпадение различных осадков в маслах могло наблюдаться и при их неправильном хранении, например, когда металлические бочки складировались под открытым небом и не были защищены от воздействия прямых солнечных лучей. В этом случае имел место эффект локального нагрева тары и ее содержимого, что и приводило к преждевременному окислению присадок масла и образованию осадка.
Но еще раз подчеркнем: сегодня данное явление редкость, так как технологический уровень производства масел ушел далеко вперед, а пакеты присадок и основы также существенно изменились. В них имеются высокоэффективные диспергирующие компоненты, которые не позволяют продуктам износа или окисления оседать на дне, образовывать конгломераты и т. д. Именно применение таких современных продуктов и позволило, кстати, увеличить пробеги масла до 80 и более тысяч километров. С другой стороны, в пакетах присадок современных моторных масел имеются химические соединения, которые поддерживают продукты износа во взвешенном состоянии и не позволяют им оседать на дно картера, аккумулироваться на стенках масляных каналов и образовывать конгломераты. По сути, присадки дробят загрязнения.
А если так, то основная функция центрифуги – отсеивание относительно крупных загрязнений – сводится на нет. А всю нагрузку по фильтрации смазочного материала принимает на себя полнопоточный фильтр с классической шторой из фильтровального материала. Так что же, нужны центрифуги или нет? Для машин и спецтехники, работающих в непростых российских условиях эксплуатации с характерными перепадами температур, высокой влажности, запыленности и, что немаловажно, низкого качества топлива, центрифуга лишней точно не будет, тем более агрегат в современном его исполнении, способный отсеивать загрязнения размером пять и менее микрон. Именно такие модели и предлагают сегодня лидеры отрасли.

Фильтры из неметаллических материалов
Еще одним интересным направлением развития конструкции масляных фильтров является замена металлических деталей, например корпусных, на детали, изготовленные из особых сортов пластика. Полимеры, идущие на их производство, не боятся температуры, лояльно относятся к воздействию горюче-смазочных материалов и при всем этом обладают завидной прочностью. При таком подходе в самом скором времени фильтры будут практически на 100% состоять из композитных материалов, а значит, процесс их утилизации, например методом сжигания в печах теплоэлектростанций, не просто значительно упростится, но и станет выгодным: отслуживший свое масляный фильтр и в завершающий этап жизненного пути приносит пользу человечеству.
Однако если не рассматривать вопросы переработки отходов и экологии, которые российских перевозчиков интересуют мало, то чем пластиковые фильтры могут быть интересны транспортным компаниям? А тем, что благодаря наличию резьбы, выполненной опять-таки в полимерном корпусе, практически полностью исключается сама возможность повреждения резьбы штуцера, вкрученного в блок двигателя. Причем защита действует не только на случай превышения максимально допустимого момента затяжки (наворачивания) фильтра, при котором и может быть повреждена резьба, но и практически исключается износ резьбовой части. Пластик по своей твердости уступает стали, а значит, изнашиваться и деформироваться будет полимерная деталь. Кстати, именно это качество ценно еще и потому, что при навинчивании фильтра с перекосом исключается повреждение штуцера. Фильтр – деталь расходная, и его проще заменить, чем деталь мотора, особенно если последняя расположена в труднодоступном месте.
Не забудем упомянуть и то, что отсутствие в масляном фильтре металлических деталей, которые контактируют с маслом, уменьшает окислительные процессы и снижает саму вероятность попадания каких-либо металлических частиц в масляную систему. Помимо этого стоит отметить, что благодаря высокой коррозионной стойкости полимерных материалов корпуса фильтров не нуждаются в окрашивании, а это упрощает технологию их производства и снижает затраты.
Одним из примеров фильтров, в которых применяются пластиковые детали, является The User-Friendly Filter от Fleetguard. В отличие от металлических фильтров, имеющих куполообразные корпуса, у пластикового фильтра днище плоское, и его после снятия с мотора можно ставить на пол, не опасаясь пролить находящееся в нем масло. Там же на днище предусмотрен паз под ключ с присоединительным квадратом на полдюйма. А это означает, что для демонтажа фильтра специального инструмента не потребуется. Это очень важный момент, так как часто компании обслуживают свою технику силами собственного ремонтного участка, и нести затраты на приобретение различных приспособлений и съемников никто не желает.
Пытливый читатель спросит: а где же возврат в прошлое при применении корпусных фильтров? Всё очень просто. Еще совсем недавно ряд производителей взяли курс на использование сменных картриджей, устанавливаемых в стальные корпуса фильтров, жестко зафиксированных на блоках моторов. Теперь же мы видим некий откат в прошлое. Только на этот раз сменный корпусной фильтр практически не имеет металлических деталей. Интересно, какие технические решения в этом направлении появятся в ближайшем будущем?