Przefiltrowana historia metod oczyszczania oleju - część 1
Zasada ta obowiązuje do dziś i należy sprowadzić ją do stwierdzenia, że chodzi o olej czysty i w najlepszym gatunku! Ponieważ tarcie jako zjawisko fizyczne występowało „od zawsze” konstruktorzy zarówno maszyn parowych (w tym lokomobili drogowych) jak i pierwszych „motorów wybuchowych” nazywanych do dziś silnikami spalinowymi również „od zawsze” zauważali konieczność smarowania współpracujących ze sobą elementów. Olej był więc obecny w technice od początku, ale nie od zawsze dostrzegano potrzebę jego oczyszczania.
Dlaczego, skoro nawet już wtedy części się zużywały tworząc między innymi tzw. ścier metalowy? Ponieważ znaczna cześć ruchomych elementów silników, takich jak łożyska wałów korbowych, korbowodów i kół zębatych znajdowała się na wierzchu i przy małej prędkości obrotowej i niewielkich w sumie obciążeniach wynikających z uzyskiwanej niedużej mocy, wystarczało je smarować punktowo, uzupełniając jedynie niewielkich ilościach w newralgicznych miejscach bezpośrednio narażonych na występowanie wyższych temperatur.
Że tak rzeczywiście było wystarczy przyjrzeć się choćby pierwszemu silnikowi Karla Benza napędzającego jego Motorpatenwagen z roku 1886. Olej używało się raz i po spełnieniu swojej roli przepadał gdzieś w czeluściach piekielnych maszyn… lub znaczył przebywaną przez pojazd drogę. Poza tym jak magazynować i oczyszczać spływający swobodnie olej silnikowy?
Problem filtracji oleju pojawił się więc wraz z udoskonalaniem silników, kiedy tzw. „otwarte systemy smarowania” zastąpione zostały przez układy zamknięte, w których stała ilość oleju silnikowego znajdowała się w obiegu ciągłym. Wraz z nowymi układami pojawił się jednak nowy problem. Olej nie tylko smaruje i chłodzi, ale jest również „doskonałym środkiem transportu wewnętrznego” dla wszelkiego rodzaju powstałych w czasie eksploatacji silnika zanieczyszczeń. Mogą to być np. opiłki metalu powstałe na skutek ścierania się elementów, ale również tworzący się w czasie spalania nagar (sadza) lub inne powstające procesie spalania inne niekorzystne związki i substancje.
Wszystko to razem połączone, plus woda stanowi nadzwyczaj szkodliwą substancję chemiczną, która jak by się dawniej powiedziało zagraża „ustrojowi motoru”. Aby temu zapobiec nieodzowne okazały się dodatkowe urządzenia oczyszczający olej wewnątrz silnika, czyli filtry oleju. Pierwsze (jak zwykle na początku) były tylko ich namiastką w postaci montowanych w różnych miejscach siatek metalowych.
Na marginesie! Filtr siatkowy funkcjonuje w silnikach do dziś jako pierwszy filtr zgrubnego oczyszczania w postaci siatki osłaniającej smok pompy oleju. Powołując się na rady zaczerpnięte z dawnych poradników dla szoferów czyszczenie siatki przez przemywanie jej benzyną lub naftą należało wykonywać „co paręset kilometrów”, a konieczność wymiany „całej oliwy w motorze” było standardem co 3-4 tysięcy km! Filtry siatkowe jako podstawowe stosowano zwykle w mało wysilonych silnikach tańszych aut osobowych mniej więcej do końca pierwszej dekady XX wieku.
W miarę dalszego rozwoju konstrukcji jednostek napędowych szybko zauważono jednak potrzebę dokładniejszego filtrowania… i to nie tylko oleju, ale również paliw i powietrza (ale o nich przy innej okazji). Równolegle z „siatkami” zaczęły pojawiać się inne, bardziej wyrafinowane metody oczyszczania oleju silnikowego. Przykładem może być amerykański Packard model „N”, którego silnik już w 1905 r. wyposażony był w prosty, niskociśnieniowy parafinowy filtr oleju.
Olej z miski olejowej pompowany był do zamocowanego na przegrodzie czołowej szklanego zbiorniczka, w którym znajdowała się warstwa parafiny. Przepływając przez nią pozostawiał powstałe w czasie pracy silnika szkodliwe drobiny i oczyszczony, grawitacyjnie spływał do miski. Kiedy parafina zmieniała kolor na ciemny należało ją wymienić na świeżą.
W roku 1923 także w Ameryce, dwaj pracujący w Motor Improvements Company of New York, Ernest Sweetland i George H. Greenhalgh zbudowali jednak znacznie bardziej efektywny rodzaj filtra o nazwie „Purolator”. Dla wyjaśnienia, pochodzi od określenia „pure oil later, („potem, czyli po przepuszczeniu go przez magiczną puszkę, już tylko czysty olej).
Jak to działało? Filtr umieszczony był równolegle do głównego kanału olejowego silnika tuż za zębatą pompą olejową w taki sposób, że przepływało przez niego niecałe 10% całej jego objętości. Dzisiaj określilibyśmy więc go jako tzw. filtr bocznikowy!
Składał się z cylindrycznego, odpornego na wysokie ciśnienie metalowego pojemnika, w którym znajdowała się ułożona w 7 warstw tkanina bawełniana o splocie diagonalnym. Tłoczony pod ciśnieniem metalowym kanałem olej przepływał przez tkaninę gdzie był oczyszczany i kierowany do części ze szklanym wziernikiem. Jeśli zmieniał barwę na ciemniejszą i zaczynał spływać słabszym strumieniem oznaczało to konieczność wymiany wkładu filtrującego, czyli tkaniny.
Z czasem tanina zastępowana była czasem przez wykonane z bawełny rurki, a jeszcze później przez wymienne wkłady papierowe lub celulozowe, ale to już prawie nasze czasy! „Purolatory” bez względu na to jak je określano w zależności na region geograficzny i sposób wykonania miały zawsze te same geny i począwszy od lat 30. były najczęściej stosowanym filtrem oleju silnikowego praktycznie we wszystkich rodzajach silników spalinowych (i to nie tylko samochodowych).
Teraz krótka przerwa, a o tym jak dalej potoczyła się historia walki o czysty olej w silnikach wkrótce w kolejnej części cyklu o historii filtrów.
Kolejne części cyklu:
