DE10259900B4

DE10259900B4 - Filterelement, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Filterelements

Info

Publication number: DE10259900B4
Application number: DE10259900.9A
Authority: DE
Inventors: Günter Jokschas; Helmut Luka; Norbert Strassenberger; Gerhard Vilsmaier
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: DE10259900A1

Abstract

Filterelement (2), bestehend aus einem ringförmig zu einem Hohlzylinder zusammengefassten Filtermedium (4), mindestens einer Folienendscheibe (6), sowie einem durch eine Haltevorrichtung (8) gehaltenen Dichtelement (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (8) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil mit der mindestens einen Folienendscheibe (6) fest verbunden ist, und wobei sich die Haltevorrichtung (8) im Bereich der mindestens einen Folienendscheibe (6) entlang der Innenseite des Filtermediums (4) ins Innere des Filterelements (2) erstreckt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Sie betrifft zudem ein Herstellungsverfahren und eine Verwendung für ein solches Filterelement.
Hintergrund der Erfindung, Stand der Technik
Filterelemente mit Folienendscheiben als Abschluß sind z. B. aus der DE 44 28 139 bekannt. Die Endscheiben an den Stirnseiten der Filterpatrone sind elastisch ausgeführt und bestehen aus Folien, die zur Verbindung mit dem Filtermedium erwärmt werden. Durch die Erwärmung dehnen sich die Folien zum Filtermittel hin aus, wodurch dieses durch die Folien teilweise durchdrungen wird und somit eine Abdichtung der stirnseitigen Filterfalten entsteht. Durch die Erwärmung härtet das Folienmaterial gleichzeitig aus, wodurch eine feste Verbindung durch Verkleben mit dem Filtermaterial zustande kommt.
Die DE 199 30 614 A1 offenbart einen Filtereinsatz, insbesondere für den Luftfilter einer Brennkraftmaschine, der aus einem zickzackförmig gefalteten Filterpapier besteht, welches zu einem zylindrischen Mantel der Filterpatrone ringförmig zusammengeschlossen ist. Die Stirnseiten des Filtermediums sind in eine Bodenscheibe und eine Deckelscheibe eingegossen. Im zylindrischen Innenraum der Filterpatrone befindet sich ein Stützrohr, das an seinem auslaßseitigen Ende eine elastische Zone aufweist, die durch axiale Schlitze im Rohrende gebildet wird. Durch die elastische Zone ist das Ende des Stützrohres in radialer Richtung elastisch. Da es in die Deckelscheibe mit eingegossen ist, weitet es sich mit dieser zusammen bei der Montage der Filterpatrone auf den Rohrstutzen auf, so daß eine formschlüssige Verbindung zwischen Stützrohr und Deckelscheibe erhalten bleibt.
In der DE 198 29 989 A1 ist eine Rundfilterpatrone beschrieben, die als Abschluß der Stirnflächen eines Filtermediums elastische Endscheiben aufweist. Ein Stützrohr weist an dessen Enden durch Schlitze gebildete elastische Zonen auf, die mit den elastischen Endscheiben im Formschluß stehen. Dieser Verbund gibt bei der Montage von Dichtflächen auf entsprechenden Stutzen im Filtergehäuse nach, so daß eine zusätzliche Abdichtung nicht notwendig ist. Durch die Integration des Stützrohrs in der Filterpatrone wird die Montage im Gehäuse erleichtert.
Zur axialen Abdichtung des Filterelements wird gewöhnlich ein Dichtelement auf die Stirnseite des Filterelements aufgeklebt, was zu langen Taktzeiten bei der Fertigung der Elemente führt.
Aus der DE 101 246 12 A1 ist eine Rundfilterpatrone bekannt, bestehend aus einem ringförmig zu einem Hohlzylinder zusammengefassten, insbesondere zickzackförmig gefalteten Filtermedium, zwei Folienendscheiben sowie einem in die Rundfilterpatrone integrierten Stützrohr, auf das das gefaltete Filtermedium aufsteckbar ist, wobei das Stützrohr im Bereich der Folienendscheiben jeweils ein ringförmiges Bauelement aufweist, dass in Formschluss mit den Folienendscheiben steht und das mit einem Dichtelement verbindbar ist.
Aus der DE 197 186 02 A1 ist eine Endscheibe für ein radial durchströmtes, austauschbar in einem Filtergehäuse einsetzbares Ring-Filterelement, insbesondere für ein Öl- oder Kraftstofffilter, vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, die radial wirkende Dichtmittel in axialer Richtung beiderseits einer in der Anlagefläche vorgesehenen Öffnung, insbesondere einer Leerlaufbohrung, an der Anlagefläche anliegen, wenn das Ring-Filterelement in das Filtergehäuse eingesetzt ist, wobei die Dichtmittel aus zwei separaten Dichtringen bestehen, die radial von der Endscheibe abstehen, dass axial zwischen den Dichtringen Abstandsmittel angeordnet sind und dass Haltemittel vorgesehen sind, die wenigstens einen der Dichtringe mittelbar oder unmittelbar an der Endscheibe axial festlegen.
Schließlich offenbart die DE 199 48 767 A1 ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere Kraftstofffilter für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Wegwerffilter und einer Adapterplatte. Der Wegwerffilter weist einen Dichtungshalter auf, der zur Aufnahme eines Dichtrings dient, welcher beim Aufschrauben des Wegwerffilters auf die Adapterplatte zu einer axialen Dichtung führt.
Ein Problem bei den vorstehend beschriebenen Filterelementen liegt in der Abdichtung mittels Formdichtungen. Zur Herstellung sind lange Taktzeiten erforderlich, die eine effektive Fertigung verhindern.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Filterelement bereit zu stellen, dass die erforderlichen Taktzeiten so kurz wie möglich hält.
Diese und weitere Aufgaben werden durch das Filterelement nach Anspruch 1 und das Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12 sowie durch die Verwendung des Filterelements nach Anspruch 13 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine schematische Zeichnung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Filterelements;
2 eine schematische Zeichnung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Filterelements;
3 eine schematische Zeichnung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Filterelements;
4 eine schematische Zeichnung einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Filterelements;
5 eine schematische Zeichnung einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Filterelements; und
6 eine schematische Zeichnung einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Filterelements.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine schematische Zeichnung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Filterelements 2. Dieses besteht aus einem Gehäuse (nicht gezeigt), in dem ein ringförmig zu einem Hohlzylinder zusammengefasstes, insbesondere zickzackförmig gefaltetes Filtermedium 4 angeordnet ist. An der Stirnseite des Filtermediums 4 ist eine Endscheibe 6 vorgesehen, in die das Filtermedium eingegossen ist. Es ist offensichtlich, dass die in 1 nicht gezeigte gegenüberliegende Stirnseite in gleicher Weise mit einer Endscheibe versehen sein kann. Die Endscheibe 6 wird aus einem Folienrohling gebildet, mit dem das gefaltete Filtermedium 4 in Kontakt gebracht wird. Der so entstandene Bauteilverband wird anschliessend erwärmt. Das Folienmaterial dehnt sich dabei in Richtung einer Stirnseite des Filtermediums 4 aus, wobei diese in das Folienmaterial eingeschlossen wird. Durch Aushärten des Folienmaterials entsteht dann die Folienendscheibe 6.
Das gefaltete Filtermedium 4 kann auf ein in dem Filterelement 2 integriertes Stützrohr (nicht gezeigt) aufgesteckt sein. Dieses Stützrohr kann aus einem oder auch mehreren Teilen bestehen. Im Falle einer mehrteiligen Anordnung können die einzelnen Teile bspw. durch eine Verschnappung miteinander verrastbar sein.
Zur axialen Abdichtung des Filterelements 2 ist oberhalb der Folienendscheibe 6 ein Dichtelement 10 vorgesehen. Dieses Dichtelement kann bspw. aus einem O-Ring bestehen, es sind jedoch auch andere Dichtungsformen denkbar. Um das Dichtelement 10 zu positionieren, wird es in eine Haltevorrichtung 8 eingelegt. Die Haltevorrichtung 8 ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem Dichtungshalter 12 und einem Haltering 14. Sowohl der Dichtungshalter 12 als auch der Haltering 14 sind vorzugsweise aus Polyamid PA6 gefertigt, es sind jedoch auch andere Materialien, wie bspw. PA12, PA66 geeignet.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform besteht der Dichtungshalter 12 aus einem zweifach in entgegengesetzte Richtungen rechtwinklig gebogenen Bauteil, wobei die auf diese Weise entstehenden drei Abschnitte 12a, 12b und 12c im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen. Der Dichtungshalter 12 ist in Bezug auf die Folienendscheibe 6 so angeordnet, dass der Abschnitt 12b parallel dazu verläuft. Die von dem Abschnitt 12b rechtwinklig abgebogenen Abschnitte 12a und 12c sind so angeordnet, dass sich der eine Abschnitt (12a) dem Filtermedium 4 im Inneren des Filterelements unmittelbar benachbart im Bereich der Folienendscheibe 6 in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnfläche des Filterelements 2 erstreckt, während der andere Abschnitt (12c) sich in entgegengesetzter Richtung von der Folienendscheibe 6 weg senkrecht nach oben erstreckt. Der parallel zur Folienendscheibe 6 verlaufende Abschnitt 12b des Dichtungshalters 12 weist an seinem unteren, der Folienendscheibe zugewandten Seite mindestens einen umlaufenden Ringwulst 16 auf, der mit der Folienendscheibe 6, die bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm aufweist, fest verbunden ist. Diese feste Verbindung wird bevorzugt dadurch erreicht, dass während der Erwärmung der Folien zur Bildung der Folienendscheiben der Ringwulst in die Folie eingetaucht wird. Nach dem Erkalten ergibt sich dann eine feste Verbindung. Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Haltevorrichtung in einem eigenen Arbeitsgang nach dem Aushärten mit der Folienendscheibe zu verbinden.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der Dichtungshalter 12 drei in die Folienendscheibe eingebettete Ringwülste 16 auf. Der sich von der Folienendscheibe 6 senkrecht nach oben erstreckende Abschnitt 12c des Dichtungshalters 12 weist kurz oberhalb der Folienendscheibe 6 eine umlaufende Nut 18 auf, in die eine entsprechende an einem Haltering 14 angeordnete Nase 20 eingreifen kann. Der Haltering 14 besteht aus einem rechtwinklig gebogenen Bauteil, wobei dessen einer Abschnitt 14a parallel zu dem sich nach oben erstreckenden Abschnitt 12c des Dichtungshalters 12 angeordnet ist, und der andere Abschnitt 14b in einem bestimmten Abstand parallel zu dem der Folienendscheibe 6 parallelen Abschnitt 12b des Dichtungshalters 12 verläuft. Auf diese Weise wird ein Hohlraum 22 gebildet, in den das Dichtelement 10 eingelegt werden kann. Durch das Eingreifen (Verschnappen) der Nase 20 des Halterings 14 in die entsprechende Ausbuchtung 18 des sich nach oben erstreckenden Abschnitts 12c des Dichtungshalters 12 wird das Dichtelement 10 zwischen den beiden Bauteilen in diesem Hohlraum festgeklemmt und so positioniert.
2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Filterelements. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform besteht der Haltering 14 hier nicht aus einem rechtwinklig gebogenen Bauteil, sondern wird durch einen Ring gebildet, der mit einer entsprechenden Nase 23 in eine im oberen Bereich an der Innenseite des sich nach oben erstreckenden Abschnitts 12c des Dichtungshalters 12 eingelassene Nut 24 eingreift und so mit dem Dichtungshalter 12 verschnappt. Auch in dieser Ausführungsform wird das Dichtelement 10 zwischen den beiden Bauteilen festgeklemmt und positioniert.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Filterelements zeigt die 3. Hierbei ist zur Steigerung der Stabilität der Verbindung zwischen Dichtungshalter 12 und Folienendscheibe 6 der mittlere Abschnitt 12b des Dichtungshalters 12 in Richtung auf die Außenseite des Filtermediums 4 verlängert. Diese Verlängerung kann zusätzliche Ringwülste 16 zum Eintauchen in die Folienendscheibe 6 aufweisen.
4 zeigt ein nicht erfindungsgemässes Filterelement. Wie bei der Ausführungsform der 1 besteht auch hier der Dichtungshalter 12 aus einem zweifach in entgegengesetzte Richtungen rechtwinklig gebogenen Bauteil. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich jedoch der mittlere Abschnitt 12b in entgegengesetzter Richtung zur Aussenseite des Filtermediums 4 und der senkrechte Abschnitt 12c erstreckt sich der Folienendscheibe 6 unmittelbar benachbart senkrecht in Richtung auf die gegenüberliegende Stirnseite des Filterelements. Der mittlere Abschnitt 14b des Dichtungshalters 12 ist daher wesentlich länger als die beiden dazu rechtwinkligen Abschnitte 12a und 12c. Der mittlere Abschnitt 12b des Dichtungshalters 12 kann entweder über seine gesamte Länge mit Ringwülsten 16 versehen sein, die in die Folienendscheibe eintauchen, oder er kann einen oder mehrere Durchbrüche 26 aufweisen, die eine Vergrößerung der Oberfläche und damit der Bindungskräfte ermöglichen. Die Durchbrüche 26 können entweder rund oder oval ausgebildet sein, oder aber auch beliebige andere Formen besitzen.
5 zeigt ein nicht erfindungsgemässes Filterelement. Dabei wird der Dichtungshalter 12 lediglich durch einen in die Folienendscheibe 6 eintauchenden senkrechten Abschnitt 28 gebildet, der in seinem sich innerhalb der Folienendscheibe 6 befindlichen Teil einen oder mehrere Durchbrüche 30 zur besseren Verankerung in der Folienendscheibe 6 aufweist. In dieser Ausführungsform empfielt es sich, die Dicke der Klebefolie für die Folienendscheibe 6 größer als 0,5 mm, nämlich ungefähr 0,9 mm – ungefähr 1,5 mm, zu wählen, um eine bessere Verankerung zu erreichen. Der Haltering 14 ist, wie in 1 gezeigt, rechtwinklig ausgebildet und mit dem Dichtungshalter 14 verschnappt, wodurch wiederum das Dichtelement 10 in dem Hohlraum 22 positioniert wird.
6 zeigt ein nicht erfindungsgemässes Filterelement. Hier ist ähnlich wie bei der dem Filterelement gemäss 5 der Dichtungshalter 12 lediglich durch einen senkrechten Abschnitt 30 gebildet, der jedoch nicht in die Folienendscheibe 6 eintaucht, sondern mit dieser an seinem äußeren Ende an der Oberfläche verklebt oder verschweisst bzw. durch eine Materialanhäufung 32 beim Erweichen der Folienendscheibe 6 mit dieser verbunden wird.
Das erfindungsgemässe Filterelement hat vor allen Dingen den Vorteil, dass durch die Verbindung des Dichtungshalters mit der Folienendscheibe eine bessere Wärmeübertragung sichergestellt werden kann, was zu deutlich kürzeren Taktzeiten und damit zu einer größeren Effektivität bei der Herstellung führt. Wird der Dichtungshalter mit der Erwärmung beim Herstellprozess direkt mit der Folienendscheibe verbunden, ist kein zusätzlicher Arbeitsgang mehr erforderlich. Beim späteren Verkleben mit der Folienendscheibe ist zwar ein weiterer Arbeitsgang notwendig, jedoch sind weitere Einzelteile diesbzgl. überflüssig. Ein weiterer Vorteil liegt in der Verwendung kleinerer, kostengünstiger Kunststoffteile.

Claims

Filterelement (2), bestehend aus einem ringförmig zu einem Hohlzylinder zusammengefassten Filtermedium (4), mindestens einer Folienendscheibe (6), sowie einem durch eine Haltevorrichtung (8) gehaltenen Dichtelement (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (8) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil mit der mindestens einen Folienendscheibe (6) fest verbunden ist, und wobei sich die Haltevorrichtung (8) im Bereich der mindestens einen Folienendscheibe (6) entlang der Innenseite des Filtermediums (4) ins Innere des Filterelements (2) erstreckt.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (8) aus einem Dichtungshalter (12) und einem Haltering (14) besteht.
Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungshalter (12) im Bereich der mindestens einen Endscheibe (6) mindestens einen umlaufenden Ringwulst (16) aufweist.
Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Ringwulst (16) von der mindestens einen Folienendscheibe (6) umschlossen wird.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Folienendscheibe (6) eine Dicke von 0,5 mm aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Folienendscheibe (6) eine Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm aufweist.
Filterelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (14) mit dem Dichtungshalter (12) verliersicher verbunden ist.
Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, der Haltering (14) mit dem Dichtungshalter (12) verschnappt ist.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (10) in einem Hohlraum (22) zwischen dem Dichtungshalter (12) und dem Haltering (14) positionierbar ist.
Filterelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (4) zickzackförmig gefaltet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung während der Erwärmung der Folien zur Bildung der mindestens einen Folienendscheibe mit dieser verbunden wird.
Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung in einem zusätzlichen Arbeitsschritt mit der mindestens einen Folienendscheibe verbunden wird.
Verwendung des Filterelements nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Kraftstoffilter.