กรองน้ำมันเครื่อง/น้ำมันหล่อลื่น

ตัวกรองน้ำมัน/น้ำมันหล่อลื่นเป็นตัวกรองที่ออกแบบมาเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำมันเครื่อง น้ำมันเกียร์ น้ำมันหล่อลื่น หรือน้ำมันไฮดรอลิก การใช้งานหลักคือในเครื่องยนต์สันดาปภายในสำหรับยานยนต์ (ทั้งบนถนนและนอกถนน) เครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยหัวรถจักรรถไฟ เรือและเรือ และเครื่องยนต์ที่อยู่นิ่ง เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและปั๊ม ระบบไฮดรอลิกอื่นๆ ของยานพาหนะ เช่น ระบบเกียร์อัตโนมัติและพวงมาลัยเพาเวอร์ มักติดตั้งตัวกรองน้ำมันไว้ด้วย เครื่องยนต์กังหันก๊าซ เช่น เครื่องยนต์บนเครื่องบินเจ็ท จำเป็นต้องใช้ตัวกรองน้ำมันเช่นกัน ไส้กรองน้ำมันใช้ในเครื่องจักรไฮดรอลิกหลายประเภท อุตสาหกรรมน้ำมันเองใช้ตัวกรองสำหรับการผลิตน้ำมัน การสูบน้ำมัน และการรีไซเคิลน้ำมัน ไส้กรองน้ำมันเครื่องสมัยใหม่มีแนวโน้มที่จะเป็นแบบ "ไหลเต็ม" (อินไลน์) หรือ "บายพาส"

ประวัติศาสตร์

ประวัติความเป็นมาของตัวกรองน้ำมันเครื่อง/น้ำมันหล่อลื่นเป็นข้อพิสูจน์ถึงความสำคัญของการรักษาความสะอาดและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ จากยุคแรกๆ ของตัวกรองและตัวกรองพื้นฐานไปจนถึงตัวกรองแบบหมุนที่ทันสมัยและเทคโนโลยีการกรองขั้นสูง ตัวกรองน้ำมันมีการพัฒนาอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่อุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงเติบโตและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีที่ใช้เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพก็เช่นกัน

การพัฒนาในช่วงต้น

ตัวกรองขั้นต้น: ในยุคแรกๆ ของเครื่องยนต์รถยนต์ ไม่มีตัวกรองน้ำมันเครื่องโดยเฉพาะ แทนที่จะใช้ตะแกรงหรือตัวกรองธรรมดาเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่ออกจากน้ำมัน อุปกรณ์ในยุคแรกๆ เหล่านี้เป็นอุปกรณ์พื้นฐานและมักไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดเล็กกว่า

ความก้าวหน้า: เมื่อเทคโนโลยีเครื่องยนต์ก้าวหน้า ความต้องการการกรองน้ำมันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นก็ปรากฏชัดเจน ระบบน้ำมันเครื่องของเครื่องยนต์ยุคแรกๆ ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้มีกลไกการกรองที่ดีขึ้น

เป้าหมายหลัก

ตัวกรองแบบไหลเต็ม: ตัวกรองน้ำมันแบบไหลเต็มซึ่งกรองน้ำมันทั้งหมดที่ไหลผ่านเครื่องยนต์ กลายเป็นการปรับปรุงที่สำคัญกว่าการออกแบบก่อนหน้านี้ ตัวกรองเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนได้หลากหลายขึ้น ปรับปรุงสมรรถนะของเครื่องยนต์และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

ตัวกรองแบบ Spin-On: ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในปี 1954 เมื่อ WIX คิดค้นตัวกรองน้ำมันแบบหมุนได้ การออกแบบนี้เป็นการปฏิวัติการเปลี่ยนไส้กรองน้ำมันเครื่อง ทำให้กระบวนการนี้รวดเร็วและง่ายดาย ตัวกรองแบบหมุนเป็นหน่วยที่มีอยู่ในตัวเองซึ่งสามารถถอดและเปลี่ยนได้ง่ายโดยการคลายเกลียวออกจากบล็อกเครื่องยนต์ การออกแบบนี้ได้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับยานยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

วัสดุและการออกแบบ: เมื่อเวลาผ่านไป วัสดุที่ใช้ในตัวกรองน้ำมันได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก ตัวกรองในยุคแรกๆ ทำจากตาข่ายโลหะหรือกระดาษ แต่ตัวกรองสมัยใหม่มักใช้วัสดุสังเคราะห์ที่ให้ประสิทธิภาพการกรองและความทนทานที่ดีกว่า การออกแบบตัวกรองยังได้รับการพัฒนาอีกด้วย โดยตัวกรองสมัยใหม่จำนวนมากประกอบด้วยกระดาษจับจีบหรือสื่อสังเคราะห์ที่ให้พื้นที่ผิวที่มากขึ้นในการดักจับสิ่งปนเปื้อน

ประสิทธิภาพและความทนทาน: ไส้กรองน้ำมันเครื่องสมัยใหม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดแม้แต่อนุภาคที่เล็กที่สุดออกจากน้ำมัน ทำให้มั่นใจได้ว่าเครื่องยนต์ทำงานได้อย่างราบรื่นและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังสร้างมาเพื่อให้ทนทานต่อสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยภายในเครื่องยนต์ จึงมั่นใจได้ถึงสมรรถนะที่ยาวนาน

แนวโน้มอุตสาหกรรม

การเติบโตของตลาด: ตลาดตัวกรองน้ำมันทั่วโลกเติบโตอย่างต่อเนื่อง โดยได้แรงหนุนจากความต้องการรถยนต์ที่เพิ่มขึ้นและความจำเป็นในการบำรุงรักษาตามปกติ เนื่องจากจำนวนยานพาหนะบนท้องถนนยังคงเพิ่มขึ้น ความต้องการไส้กรองน้ำมันเครื่องก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

นวัตกรรม: ผู้ผลิตมีการพัฒนานวัตกรรมอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของไส้กรองน้ำมันเครื่อง ซึ่งรวมถึงการพัฒนาเทคโนโลยีการกรองใหม่ๆ เช่น ตัวกลางนาโนไฟเบอร์ ซึ่งสามารถกำจัดอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าออกจากน้ำมันได้

ความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม: ด้วยความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้น ผู้ผลิตจึงมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาตัวกรองน้ำมันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ซึ่งรวมถึงการใช้วัสดุรีไซเคิลได้และการออกแบบตัวกรองที่สามารถทิ้งหรือรีไซเคิลได้ง่าย

วาล์วระบายความดัน

ระบบหล่อลื่นที่มีแรงดันส่วนใหญ่จะมีวาล์วระบายแรงดันเกินเพื่อให้น้ำมันไหลผ่านตัวกรองได้ หากมีข้อจำกัดในการไหลมากเกินไป เพื่อปกป้องเครื่องยนต์จากการขาดน้ำมัน บายพาสตัวกรองอาจเกิดขึ้นได้หากตัวกรองอุดตันหรือน้ำมันข้นเนื่องจากสภาพอากาศหนาวเย็น วาล์วระบายแรงดันเกินมักรวมอยู่ในตัวกรองน้ำมันเชื้อเพลิง/ดีเซล ตัวกรองที่ติดตั้งในลักษณะที่น้ำมันมีแนวโน้มที่จะระบายออกมักจะรวมวาล์วป้องกันการระบายน้ำมันเพื่อกักเก็บน้ำมันไว้ในตัวกรองหลังจากที่เครื่องยนต์ (หรือระบบหล่อลื่นอื่นๆ) ดับลง ซึ่งทำเพื่อหลีกเลี่ยงความล่าช้าในการเพิ่มแรงดันน้ำมันเมื่อระบบรีสตาร์ท หากไม่มีวาล์วป้องกันการเดรนแบ็ค น้ำมันที่มีแรงดันจะต้องเติมตัวกรองก่อนที่จะเคลื่อนไปยังชิ้นส่วนการทำงานของเครื่องยนต์ สถานการณ์นี้อาจทำให้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวสึกหรอก่อนเวลาอันควรเนื่องจากขาดน้ำมันในช่วงแรก

ประเภทของไส้กรองน้ำมันเครื่อง

เครื่องกล

การออกแบบทางกลใช้องค์ประกอบที่ทำจากวัสดุเทกอง (เช่น เศษฝ้าย) หรือกระดาษกรองแบบจีบเพื่อดักจับและแยกสารปนเปื้อนที่แขวนลอย เมื่อวัสดุสะสมบน (หรือใน) ตัวกลางในการกรอง การไหลของน้ำมันจะถูกจำกัดอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนไส้กรองเป็นระยะ (หรือทั้งไส้กรอง หากไม่สามารถเปลี่ยนไส้กรองแยกกันได้)

ตลับหมึกและสปินออน

ไส้กรองกระดาษสำรองสำหรับ JCB

ไส้กรองน้ำมันเครื่องในยุคแรกมีโครงสร้างแบบคาร์ทริดจ์ (หรือองค์ประกอบที่เปลี่ยนได้) ซึ่งตัวเรือนถาวรประกอบด้วยองค์ประกอบตัวกรองหรือคาร์ทริดจ์ที่เปลี่ยนได้ ตัวเรือนจะติดตั้งอยู่บนเครื่องยนต์โดยตรงหรือติดตั้งจากระยะไกลโดยมีท่อจ่ายและส่งคืนที่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 มีการนำการออกแบบตัวกรองน้ำมันแบบหมุนมาใช้: ตัวเรือนและส่วนประกอบแบบแยกส่วนซึ่งจะต้องคลายเกลียวออกจากที่ยึด ทิ้ง และเปลี่ยนอันใหม่ ทำให้การเปลี่ยนไส้กรองสะดวกยิ่งขึ้นและอาจเลอะเทอะน้อยลง และกลายเป็นไส้กรองน้ำมันเครื่องประเภทหลักที่ติดตั้งโดยผู้ผลิตรถยนต์ทั่วโลกอย่างรวดเร็ว มีการเสนอชุดแปลงสำหรับยานพาหนะที่ติดตั้งตัวกรองแบบคาร์ทริดจ์แต่เดิม ในช่วงทศวรรษ 1990 ผู้ผลิตรถยนต์ในยุโรปและเอเชียโดยเฉพาะเริ่มเปลี่ยนกลับหันมานิยมโครงสร้างตัวกรองแบบเปลี่ยนได้ เนื่องจากจะก่อให้เกิดของเสียน้อยลงเมื่อเปลี่ยนตัวกรองแต่ละครั้ง ผู้ผลิตรถยนต์ในอเมริกาก็เริ่มเปลี่ยนไปใช้ตัวกรองแบบคาร์ทริดจ์แบบเปลี่ยนได้เช่นเดียวกัน และมีการเสนอชุดติดตั้งเพิ่มเติมเพื่อแปลงจากตัวกรองแบบหมุนเป็นตัวกรองแบบคาร์ทริดจ์สำหรับการใช้งานยอดนิยม ไส้กรองน้ำมันเครื่องรถยนต์ที่มีจำหน่ายทั่วไปนั้นแตกต่างกันไปในด้านการออกแบบ วัสดุ และรายละเอียดการก่อสร้าง วัสดุที่ทำจากวัสดุสังเคราะห์ทั้งหมด ยกเว้นกระบอกโลหะระบายที่อยู่ภายในนั้นเหนือกว่าและติดทนนานกว่ากระดาษแข็ง/เซลลูโลส/กระดาษแบบดั้งเดิมที่ยังคงมีอิทธิพลเหนือกว่า ตัวแปรเหล่านี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพ ความทนทาน และราคาของตัวกรอง

ไส้กรองน้ำมันเครื่องรถจักรยานยนต์ใน Kawasaki W175 เก่า (ซ้าย) และใหม่ (ขวา)

แม่เหล็ก

ตัวกรองแม่เหล็กใช้แม่เหล็กถาวรหรือแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อจับอนุภาคเฟอร์โรแมกเนติก ข้อดีของการกรองด้วยแม่เหล็กคือการบำรุงรักษาตัวกรองเพียงแค่ต้องทำความสะอาดอนุภาคจากพื้นผิวของแม่เหล็ก ระบบเกียร์อัตโนมัติในยานพาหนะมักจะมีแม่เหล็กอยู่ในถาดของเหลวเพื่อแยกอนุภาคแม่เหล็กและยืดอายุการใช้งานของตัวกรองของเหลวชนิดมีเดีย บริษัทบางแห่งกำลังผลิตแม่เหล็กที่ติดอยู่กับด้านนอกของตัวกรองน้ำมันหรือปลั๊กท่อระบายน้ำแบบแม่เหล็ก ซึ่งคิดค้นครั้งแรกและจำหน่ายสำหรับรถยนต์และรถจักรยานยนต์ในช่วงกลางทศวรรษ 1930 เพื่อช่วยในการดักจับอนุภาคโลหะเหล่านี้ แม้ว่าจะมีการถกเถียงกันอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับประสิทธิภาพ ของอุปกรณ์ดังกล่าว

การตกตะกอน

ตัวกรองตะกอนหรือเบดแรงโน้มถ่วงช่วยให้สารปนเปื้อนที่หนักกว่าน้ำมันตกตะกอนที่ด้านล่างของภาชนะภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง

แรงเหวี่ยง

เครื่องทำความสะอาดน้ำมันแบบหมุนเหวี่ยงเป็นอุปกรณ์ตกตะกอนแบบหมุนโดยใช้แรงเหวี่ยงแทนแรงโน้มถ่วงเพื่อแยกสารปนเปื้อนออกจากน้ำมัน ในลักษณะเดียวกับเครื่องหมุนเหวี่ยงอื่นๆ น้ำมันที่มีแรงดันจะเข้าสู่ศูนย์กลางของตัวเรือนและส่งผ่านไปยังดรัมโรเตอร์อย่างอิสระเพื่อหมุนแบริ่งและซีล โรเตอร์มีหัวฉีดเจ็ทสองตัวที่จัดเรียงเพื่อควบคุมกระแสน้ำมันที่ตัวเรือนด้านในเพื่อหมุนดรัม จากนั้นน้ำมันจะเลื่อนไปที่ด้านล่างของผนังตัวเครื่อง ปล่อยให้อนุภาคน้ำมันปนเปื้อนติดอยู่ที่ผนังตัวเครื่อง ต้องทำความสะอาดตัวเครื่องเป็นระยะ มิฉะนั้นอนุภาคจะสะสมจนมีความหนาจนหยุดการหมุนของถังซัก ในสภาวะนี้ น้ำมันที่ไม่มีการกรองจะถูกหมุนเวียนซ้ำ ข้อดีของเครื่องหมุนเหวี่ยงคือ: (i) น้ำมันที่ทำความสะอาดแล้วอาจแยกออกจากน้ำใดๆ ซึ่งหนักกว่าน้ำมัน แล้วตกตะกอนที่ก้นบ่อและสามารถระบายออกได้ (โดยที่น้ำใดๆ จะต้องไม่ทำให้เป็นอิมัลชันกับน้ำมัน) และ (ii) มีโอกาสอุดตันน้อยกว่าตัวกรองทั่วไปมาก หากแรงดันน้ำมันไม่เพียงพอที่จะหมุนเครื่องปั่นเหวี่ยง อาจใช้การขับเคลื่อนด้วยกลไกหรือไฟฟ้าแทน

หมายเหตุ: ตัวกรองแบบแยกส่วนบางตัวเรียกว่าแบบหมุนเหวี่ยง แต่ไม่ใช่แบบหมุนเหวี่ยงที่แท้จริง แต่น้ำมันจะถูกส่งไปในลักษณะที่มีการหมุนวนแบบแรงเหวี่ยงที่ช่วยให้สารปนเปื้อนเกาะติดกับด้านนอกของตัวกรอง

ประสิทธิภาพสูง (HE)

ตัวกรองน้ำมันประสิทธิภาพสูงเป็นตัวกรองบายพาสประเภทหนึ่งที่อ้างว่าช่วยให้ยืดระยะเวลาการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันได้นานขึ้น โดยทั่วไปไส้กรองน้ำมันเครื่อง HE จะมีรูพรุนขนาด 3 ไมโครเมตร ซึ่งจากการศึกษาพบว่าการสึกหรอของเครื่องยนต์ลดลง กองเรือบางลำสามารถเพิ่มระยะเวลาการระบายน้ำได้ถึง 5-10 เท่า