Filtro olio/lubrificante

Un filtro olio/lubrificante è un filtro progettato per rimuovere i contaminanti dall'olio motore, dall'olio della trasmissione, dall'olio lubrificante o dall'olio idraulico. Il loro utilizzo principale è nei motori a combustione interna per veicoli a motore (sia su strada che fuoristrada), aerei a motore, locomotive ferroviarie, navi e imbarcazioni e motori statici come generatori e pompe. Altri sistemi idraulici dei veicoli, come quelli delle trasmissioni automatiche e del servosterzo, sono spesso dotati di un filtro dell'olio. Anche i motori a turbina a gas, come quelli degli aerei a reazione, richiedono l'uso di filtri dell'olio. I filtri dell'olio sono utilizzati in molti tipi diversi di macchine idrauliche. La stessa industria petrolifera utilizza filtri per la produzione di petrolio, il pompaggio e il riciclaggio del petrolio. I moderni filtri dell'olio motore tendono ad essere "a flusso totale" (in linea) o "bypass".

Storia

La storia del filtro olio/lubrificante testimonia l'importanza di mantenere la pulizia e le prestazioni del motore. Dagli albori dei filtri e degli schermi rudimentali fino ai moderni filtri spin-on e alle tecnologie di filtrazione avanzate, i filtri dell'olio si sono evoluti in modo significativo nel tempo. Poiché l’industria automobilistica continua a crescere ed evolversi, anche la tecnologia utilizzata per mantenere i motori funzionanti in modo fluido ed efficiente continuerà a farlo.

Primi sviluppi

I primi filtri: agli albori dei motori automobilistici non esistevano filtri dell'olio dedicati. Invece, sono stati utilizzati semplici filtri o filtri per rimuovere le particelle di grandi dimensioni dall'olio. Questi primi dispositivi erano rudimentali e spesso inefficaci nel rimuovere i contaminanti più fini.

Progressione: con l'avanzare della tecnologia dei motori, è diventata evidente la necessità di una filtrazione dell'olio più efficiente. I sistemi dell'olio dei primi motori furono gradualmente migliorati per includere migliori meccanismi di filtraggio.

Pietre miliari

Filtri a flusso totale: i filtri dell'olio a flusso totale, che filtrano tutto l'olio che scorre attraverso il motore, si sono rivelati un miglioramento significativo rispetto ai progetti precedenti. Questi filtri sono stati progettati per rimuovere una gamma più ampia di contaminanti, migliorando le prestazioni e la longevità del motore.

Filtri spin-on: un'importante svolta arrivò nel 1954 quando WIX inventò il filtro dell'olio spin-on. Questo design ha rivoluzionato la sostituzione del filtro dell'olio, rendendola un processo semplice e veloce. Il filtro avvitabile è un'unità autonoma che può essere facilmente rimossa e sostituita svitandola dal blocco motore. Questo design è diventato lo standard per la maggior parte dei veicoli moderni.

Progressi tecnologici

Materiali e design: nel tempo, i materiali utilizzati nei filtri dell'olio sono migliorati in modo significativo. I primi filtri erano realizzati in rete metallica o carta, ma i filtri moderni spesso utilizzano materiali sintetici che offrono una migliore efficienza di filtrazione e durata. Anche il design dei filtri si è evoluto, con molti filtri moderni dotati di carta pieghettata o materiale sintetico che fornisce una maggiore superficie per la cattura dei contaminanti.

Efficienza e durata: i moderni filtri dell'olio sono progettati per rimuovere anche le particelle più piccole dall'olio, garantendo che il motore funzioni in modo fluido ed efficiente. Sono inoltre costruiti per resistere alle difficili condizioni all'interno del motore, garantendo prestazioni di lunga durata.

Tendenze del settore

Crescita del mercato: il mercato globale dei filtri dell’olio è in costante crescita, spinto dalla crescente domanda di automobili e dalla necessità di una manutenzione regolare. Poiché il numero di veicoli in circolazione continua ad aumentare, aumenta anche la domanda di filtri dell’olio.

Innovazione: i produttori innovano costantemente per migliorare le prestazioni e l'efficienza dei filtri dell'olio. Ciò include lo sviluppo di nuove tecnologie di filtrazione, come i media in nanofibra, che possono rimuovere particelle ancora più piccole dall’olio.

Preoccupazioni ambientali: con le crescenti preoccupazioni ambientali, i produttori si stanno concentrando anche sullo sviluppo di filtri dell'olio più ecologici. Ciò include l’uso di materiali riciclabili e la progettazione di filtri che possano essere facilmente smaltiti o riciclati.

Valvole limitatrici di pressione

La maggior parte dei sistemi di lubrificazione pressurizzati incorporano una valvola limitatrice di sovrapressione per consentire all'olio di bypassare il filtro se la restrizione del flusso è eccessiva, per proteggere il motore dalla carenza di olio. Il bypass del filtro può verificarsi se il filtro è intasato o se l'olio si è addensato a causa del freddo. La valvola limitatrice di sovrapressione è spesso incorporata nel filtro carburante/diesel. I filtri montati in modo tale che l'olio tende a fuoriuscire da essi solitamente incorporano una valvola anti-drenaggio per trattenere l'olio nel filtro dopo lo spegnimento del motore (o di altro sistema di lubrificazione). Questo viene fatto per evitare un ritardo nell'accumulo di pressione dell'olio una volta riavviato il sistema; senza una valvola anti-drenaggio, l'olio pressurizzato dovrebbe riempire il filtro prima di raggiungere le parti operative del motore. Questa situazione può causare un'usura prematura delle parti mobili a causa della mancanza iniziale di olio.

Tipi di filtro dell'olio

Meccanico

I progetti meccanici utilizzano un elemento costituito da materiale sfuso (come scarti di cotone) o carta da filtro pieghettata per intrappolare e sequestrare i contaminanti sospesi. Man mano che il materiale si accumula sul (o nel) mezzo di filtrazione, il flusso dell'olio viene progressivamente limitato. Ciò richiede la sostituzione periodica dell'elemento filtrante (o dell'intero filtro, se l'elemento non è sostituibile separatamente).

Cartuccia e spin-on

Elemento filtrante in carta di ricambio per un JCB

I primi filtri dell'olio motore erano del tipo a cartuccia (o elemento sostituibile), in cui un alloggiamento permanente conteneva un elemento filtrante o una cartuccia sostituibile. L'alloggiamento è montato direttamente sul motore o in remoto con tubi di alimentazione e ritorno che lo collegano al motore. A metà degli anni '50 fu introdotto il design del filtro dell'olio avvitabile: un alloggiamento autonomo e un gruppo di elementi che doveva essere svitato dal suo supporto, scartato e sostituito con uno nuovo. Ciò ha reso la sostituzione dei filtri più comoda e potenzialmente meno complicata, e rapidamente è diventato il tipo di filtro dell'olio dominante installato dalle case automobilistiche di tutto il mondo. Sono stati offerti kit di conversione per i veicoli originariamente dotati di filtri a cartuccia. Negli anni '90, le case automobilistiche europee e asiatiche in particolare iniziarono a tornare indietro a favore della costruzione di filtri con elementi sostituibili, perché genera meno rifiuti ad ogni cambio di filtro. Allo stesso modo, le case automobilistiche americane hanno iniziato a passare ai filtri a cartuccia sostituibile e per le applicazioni più diffuse vengono offerti kit di retrofit per la conversione da filtri spin-on a filtri a cartuccia. I filtri dell'olio per autoveicoli disponibili in commercio variano nel design, nei materiali e nei dettagli costruttivi. Quelli realizzati in materiale completamente sintetico, ad eccezione dei cilindri di scarico in metallo contenuti all'interno, sono di gran lunga superiori e più durevoli rispetto al tradizionale tipo di cartone/cellulosa/carta che ancora predomina. Queste variabili influenzano l’efficacia, la durata e il costo del filtro.

Filtri olio moto su Kawasaki W175. Vecchio (a sinistra) e nuovo (a destra).

Magnetico

I filtri magnetici utilizzano un magnete permanente o un elettromagnete per catturare le particelle ferromagnetiche. Un vantaggio della filtrazione magnetica è che la manutenzione del filtro richiede semplicemente la pulizia delle particelle dalla superficie del magnete. Le trasmissioni automatiche nei veicoli hanno spesso un magnete nella vaschetta del fluido per sequestrare le particelle magnetiche e prolungare la durata del filtro del fluido del tipo media. Alcune aziende stanno producendo magneti che si attaccano all'esterno di un filtro dell'olio o di tappi di scarico magnetici, inventati e offerti per la prima volta per auto e moto a metà degli anni '30, per aiutare a catturare queste particelle metalliche, sebbene sia in corso un dibattito sull'efficacia. di tali dispositivi.

Sedimentazione

Un filtro a sedimentazione o a letto gravitazionale consente ai contaminanti più pesanti dell'olio di depositarsi sul fondo di un contenitore sotto l'influenza della gravità.

Centrifugo

Una centrifuga per il lavaggio dell'olio è un dispositivo di sedimentazione rotante che utilizza la forza centrifuga anziché la gravità per separare i contaminanti dall'olio, allo stesso modo di qualsiasi altra centrifuga. L'olio pressurizzato entra al centro dell'alloggiamento e passa in un rotore a tamburo libero di ruotare su un cuscinetto e una guarnizione. Il rotore è dotato di due ugelli a getto disposti per dirigere un flusso di olio verso l'alloggiamento interno per ruotare il tamburo. L'olio scivola quindi sul fondo della parete dell'alloggiamento, lasciando residui di olio particolato attaccati alle pareti dell'alloggiamento. L'alloggiamento deve essere periodicamente pulito, altrimenti le particelle si accumuleranno fino a raggiungere uno spessore tale da impedire la rotazione del tamburo. In questa condizione verrà ricircolato l'olio non filtrato. I vantaggi della centrifuga sono: (i) che l'olio pulito può separarsi dall'eventuale acqua che, essendo più pesante dell'olio, si deposita sul fondo e può essere scaricata (a condizione che l'acqua non si sia emulsionata con l'olio); e (ii) hanno molte meno probabilità di intasarsi rispetto a un filtro convenzionale. Se la pressione dell'olio non è sufficiente per far girare la centrifuga, è possibile azionarla meccanicamente o elettricamente.

Nota: alcuni filtri spin-off sono descritti come centrifughi ma non sono vere e proprie centrifughe; piuttosto, l'olio è diretto in modo tale da creare un vortice centrifugo che aiuta i contaminanti ad aderire all'esterno del filtro.

Alta efficienza (HE)

I filtri dell'olio ad alta efficienza sono un tipo di filtro di bypass che si dice consenta intervalli di scarico dell'olio prolungati. I filtri dell'olio HE hanno generalmente dimensioni dei pori di 3 micrometri, che gli studi hanno dimostrato riducono l'usura del motore. Alcune flotte sono state in grado di aumentare gli intervalli di drenaggio fino a 5-10 volte.