具有连续释放添加剂容器的润滑油过滤器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种油过滤器，该油过滤器包括用于将添加剂物质引入通过该过滤器的流动油中的添加剂容器。该添加剂物质包括高碱性洗涤剂和任选的下列添加剂物质中的一种或多种：弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
【专利说明】具有连续释放添加剂容器的润滑油过滤器
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括连续释放添加剂容器的润滑油过滤器，该添加剂容器将添加剂释放至油中以延长换油周期。
[0002]发明背景
[0003]因为最新的油品类别对灰分含量有限制，目前的润滑油不能满足发动机制造商所需的换油周期。由于在过去几年中对油料和发动机有多次更动，油料不能用于延长的维修周期。例如，目前许多现代柴油发动机配备了废气再循环(EGR)系统和柴油颗粒过滤器(DPF)，储油部容积降低，使用较低粘度的油料，并使用超低硫柴油(ULSD)和替代燃料或冷却剂(包括非水性)，所有这些改变了发动机的运转条件和油料降解的速率。
[0004]最新的石油类别，CJ-4、CI_4，将新油的灰分和硫含量分别限制为1.由于在化学组成中存在金属，这进而限制了高性能抗磨损添加剂(例如二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP))和高碱洗涤剂(例如镁或钙的磺酸盐或水杨酸盐)的用量。随着未来的石油种类的推出，预计这些限值将继续降低或至少保持相同，从而持续限制石油生产商延长油品使用寿命的能力。
[0005]柴油发动机的曲轴箱中发生反应驱动对额外添加剂的需要。最常见的油品寿命主要限制因素是总碱值(TBN)无法保持在2.5mgK0H/g的废弃界限之上或保持在总酸值(TAN)水平之上。这可能是由于在曲轴箱中发生的各种化学反应，包括:高温和高压环境中油的氧化、在来自燃料的油(包括生物柴油)中强酸和弱酸的形成、冷却剂泄漏、水分和其它污染物、污泥或碳烟的生成及各种其他机制。
[0006]基于生物柴油的燃料的燃烧产物窜气导致弱酸(如乙酸、乙酸甲酯、乙酸乙酯、羧酸等)产生。这些酸最好被弱碱(如金属氧化物或甲胺)中和。还形成强酸，最好被油中的强碱材料中和，因此消耗了初始TBN值。
[0007]阻止油达到所需换油期限的其他原因包括油粘度的增稠或稀释(如，最大偏移等值±1级别)，无法驱散油内微粒和煤烟，以及过度硝化。就以往的油品种类而言，C1-4，灰分含量至多为1.5%是可接受的，对硫含量没有限制。这使得添加剂要包括高水平的高碱性洗涤剂和其他添加剂，从而达到较长的工作周期。因为油中的添加剂随时间不断消耗，部分原因是在于酸中和以及与机油内生成的过氧化物(氧化产物)反应，因此，将添加剂持续计量加入油内以延长油品使用寿命的改进技术将会是有用的。
【发明内容】
[0008]本发明描述了一种发动机油过滤器，该发动机油过滤器能够向发动机油中持续释放高浓度的添加剂，通过延长换油周期来减少油使用量从而降低维护成本。该添加剂可包括，但不限于，高碱性洗涤剂、弱碱性物质、抗氧化剂、抗磨损添加剂、摩擦改进剂、分散剂、粘度调节剂、防泡沫添加剂、纳米添加剂，或对发动机油有利的其它添加剂，它们的单独一种或组合。
[0009]在一个实施例中，该油过滤器包括壳体，该壳体界定内部腔室并具有第一端和第二端、在壳体的第一端的油入口和油出口，以及在入口和出口之间供油流动通过内部腔室的油流动通道。过滤介质设置在内部腔室中，在入口和出口之间的油流动通道中，过滤介质构造成用于过滤流动通过所述内部腔室的油。添加剂容器布置在内部腔室中，添加剂容器构造成将其中所包含的添加剂物质引入流动通过内部腔室的油中。
[0010]在一优选实施例中，添加剂物质包括高碱性洗涤剂和任选的下列添加剂物质中的一种或多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。例如，在一个示例中，以添加剂物质的重量计,添加剂物质包括,例如约10重量％至约90重量％的高碱性洗涤剂、例如约0.2重量％至约3重量％的摩擦改进添加剂、例如约0.5重量％至约3重量％的抗氧化添加剂、例如约1.0重量％至约5重量％的抗磨损添加剂和例如约O至约88.3重量％的惰性溶剂。
[0011]可根据一些因素使用其它添加剂和添加量，这些因素包括但不限于:油品的种类、油品的类别、想要提高的油品特性和添加剂的有效性。添加剂可以自身单独使用，或者以任何所需比率的多组分混合物的形式使用。这些添加剂可与惰性溶剂例如基础油相结合，用于粘度调节。
[0012]在一个实施例中，油过滤器包括全流式折叠过滤介质、旁路介质、文丘里喷嘴、以及向流经油过滤器的油中持续释放油添加剂的添加剂容器。然而，可考虑各元件的其它组合，这些组合包括但不限于:a)含有全流式折叠介质的油过滤器、文丘里管和添加剂容器；b)旁路介质和添加剂容器；和c)全流式折叠过滤介质，旁路介质和添加剂容器。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1示出了具有如本文所述的添加剂容器的油过滤器的示例。
[0014]图2示出图1中的油过滤器的添加剂容器的操作方式。
[0015]图3是具有添加剂容器的油过滤器的另一示例的剖视图。
【具体实施方式】
[0016]参照图1，描绘了结合本文中所描述的概念的润滑油过滤器10。过滤器10是包括壳体12的旋转式油过滤器，壳体12具有开放的第一端和圆顶形、封闭的第二端，第二端与固定到壳体12的开放的第一端的螺母板16共同界定内部腔室14。过滤元件18，例如纤维质、折叠、全流式过滤介质，布置在腔室14内，用于从油中过滤污染物。过滤元件18包括中空的内部、下部端板20和上部端板22。这两个端板横跨其相应的过滤元件端部并作密封以防止流体通过过滤元件18的端部流出。
[0017]过滤元件18的旁边是旁路过滤介质24。旁路过滤介质24可包括,例如，由例如纤维材料制成的堆叠环形盘的组件。旁路过滤介质24配置成当油经旁路介质朝向其中心的油通道26流动时过滤油。旁路过滤器介质24抵靠下部端板20，并包括封闭基端板28。过滤器10可包括任意比例的全流式过滤介质18与旁路过滤介质24。
[0018]过滤元件18包括内套筒30，内套筒30支撑过滤介质的内表面并界定内部空间32。下部端板20在其中心开口，并形成有短的圆柱形通道34，通道34向上延伸进入内部空间32。管36环绕通道34安装上并提供从旁路过滤介质24的中心油通道26至设置在内部空间32内的文丘里喷嘴38的流体连通。
[0019]上部端板22形成有内环形凸缘40，凸缘40提供内密封件42的固定器。文丘里喷嘴38包括安装在内环形凸缘上的向外扩径端。当过滤器10在使用过程中安装时，内密封件42的内环形表面紧靠过滤器头的杆安装，如美国专利5，906，736所述。可冲压、模制或机加工而成的螺母板16具有内螺纹并组装到过滤器头的外螺纹部。
[0020]壳体12是金属的并具有大致圆柱形侧壁，该侧壁包括成形的上凸缘，该上凸缘为具有倒置的接纳通道的形状。螺母板16的环形上侧外凸缘紧密和牢固地固定到该通道中。
[0021]螺母板16上设有至少一个油入口开口 48，以允许待过滤的油进入过滤器。螺母板16还界定了中心的螺纹出口开口 50，通过该出口开口 50过滤器螺纹连接到过滤器头的相应螺纹安装柱上，通过该出口开口 50油排出过滤器。该类过滤器的一般结构和操作的进一步细节可见美国专利5，906, 736，美国专利5，906, 736以整体参见地纳入本文。
[0022]添加剂容器60被设置在腔室14内，在旁路过滤介质和壳体12的第二端之间靠近旁路过滤介质24。添加剂容器60容纳一种或多种添加剂物质并构造成以受控速率向油中连续释放添加剂。
[0023]在壳体12内的螺旋弹簧62直接或间接地推压添加剂容器60的底部，迫使添加剂容器60与端板28接合。
[0024]释放到油内的添加剂意在以某些方式提高油品质，包括但不限于，补充储备碱度(RA)，降低氧化磨损，稳定油粘度，和/或中和油内的酸。通过如下所示的磺酸与羧酸反应生成中性盐和水，从而阻止油的TAN升高是添加剂藉此提高油使用寿命的实例。
[0025]
【权利要求】
1.一种油过滤器，包括: 壳体，所述壳体界定内部腔室并具有第一端和第二端，在所述壳体的第一端的油入口和油出口，以及在所述入口和出口之间供油流动通过所述内部腔室的油流动通道； 过滤介质，所述过滤介质设置在所述内部腔室中，在入口和出口之间的油流动通道中，所述过滤介质构造成用于过滤流动通过所述内部腔室的油； 在内部腔室的添加剂容器，所述添加剂容器构造成将其中所包含的添加剂物质引入流动通过所述内部腔室的油中，所述添加剂物质包括高碱性洗涤剂和任选的下列添加剂物质中的一种或多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
2.根据权利要求1所述的油过滤器，其特征在于，所述过滤介质包括折叠过滤介质和布置在所述折叠过滤介质和所述第二端之间的旁路介质，所述旁路介质包括通过其延伸的中心油通道，所述中心油通道与所述折叠过滤介质的内部连通，且所述旁路介质不包括要引入油中的添加剂物质； 布置在所述折叠过滤介质内部的文丘里管； 所述添加剂容器包括毛细管，所述毛细管具有布置在所述添加剂容器内的入口端和设置在所述旁路介质的中心油通道内的出口端，和连通所述壳体的内部腔室与添加剂容器内部的单向油入口。
3.根据权利要求1所述的油过滤器，其特征在于，所述过滤介质包括折叠过滤介质和布置在所述折叠过滤介质和所述第二端之间的旁路介质；所述添加剂容器布置在所述旁路介质和所述第二端之间；所述旁路介质包括通过其延伸的中心油通道，所述中心油通道与所述折叠过滤介质的内部连通；以及 所述添加剂容器包括毛细管，所述毛细管具有布置在所述添加剂容器内的入口端和布置在所述旁路介质的中心油通道内的出口端，和连通所述壳体的内部腔室与所述添加剂容器内部的单向油入口。
4.如前述权利要求中任一项所述的油过滤器，其特征在于，以添加剂物质的重量计，所述添加剂物质包括约10重量％至约90重量％的高碱性洗涤剂，约0.2重量％至约3重量％的摩擦改进添加剂，约0.5重量％至约3重量％的抗氧化添加剂，约1.0重量％至约5重量％的抗磨损添加剂，和约O至约88.3重量％的惰性溶剂。
5.如权利要求1-3所述的油过滤器，其特征在于，以添加剂物质的重量计，所述添加剂物质包括约20重量％至约90重量％的高碱性洗涤剂，约0%至约90重量％的阻胺类，约0.5重量％至约30重量％的摩擦改进添加剂，约1.0重量％至约30重量％的抗氧化添加剂，约1.0重量％至约30重量％的抗磨损添加剂，和约O至约77.5重量％的惰性溶剂。
6.如权利要求1-3中任一项所述的油过滤器，其特征在于，添加剂物质包括高碱性洗涤剂和下列添加剂物质中的一种或多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
7.如权利要求6所述的油过滤器，其特征在于，所述添加剂物质包括高碱性洗涤剂和下列添加剂物质中的两种或更多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
8.如权利要求1所述的油过滤器，其特征在于，所述过滤介质包括折叠过滤介质。
9.如权利要求1所述的油过滤器，其特征在于，所述过滤介质包括堆叠的具有中心通道的环形圆盘。
10.如权利要求1所述的油过滤器，其特征在于，所述添加剂容器包括位于暴露于第一压力的区域的入口和位于暴露于第二压力的区域的出口，且所述第一压力大于所述第二压力。
11.一种添加剂容器，所述添加剂容器构造成将添加剂引入在油过滤器的油中，所述添加剂容器包括: 界定内部空间的壳体，进入所述内部空间、位于在使用中暴露于第一压力的区域的单向油入口，和毛细管，所述毛细管具有安置在所述内部空间内的入口端和安置在所述内部空间外侧、在使用中暴露于第二压力的区域的出口端；所述第一压力大于所述第二压力；和 包含在所述内部空间内的添加剂物质，所述添加剂物质包括高碱性洗涤剂和任选的下列添加剂物质中的一种或多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、防泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
12.如权利要求11所 述的添加剂容器，其特征在于，以添加剂物质的重量计，所述添加剂物质包括约10重量％至约90重量％的高碱性洗涤剂，约0.2重量％至约3重量％的摩擦改进添加剂,约0.5重量％至约3重量％的抗氧化添加剂，约1.0重量％至约5重量％的抗磨损添加剂，和约O至约88.3重量％的惰性溶剂。
13.如权利要求11所述的添加剂容器，其特征在于，以添加剂物质的重量计，所述添加剂物质包括约20重量％至约90重量％的高碱性洗涤剂，约0%至约90重量％的阻胺类，约0.5重量％至约30重量％的摩擦改进添加剂，约1.0重量％至约30重量％的抗氧化添加剂，约1.0重量％至约30重量％的抗磨损添加剂，和约O至约77.5重量％的惰性溶剂。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述添加剂物质包括高碱性洗涤剂和下列添加剂物质的一种或多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀剂添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
15.如权利要求14所述的添加剂容器，其特征在于，所述添加剂材料包括高碱性洗涤剂和下列添加剂物质中的两种或更多种:弱碱添加剂、抗氧化添加剂、抗磨损添加剂、摩擦改进添加剂、分散添加剂、抗泡沫添加剂、纳米添加剂、缓蚀添加剂、倾点抑制添加剂和表面活性添加剂。
16.如权利要求11所述的添加剂容器，其特征在于，所述毛细管沿所述壳体的中心轴布置，且所述油入口位于毛细管的径向外侧。
【文档编号】B01D35/30GK104024587SQ201380004593
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】M·帕特尔, D·L·约翰逊, R·D·赫根斯, P·K·赫尔曼, J·M·特尼 申请人:康明斯过滤Ip公司