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DE68926313T2 - Verfahren zur Herstellung eines Filterelements - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Filterelements

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, das für die Anwendung in verschiedenartigen Filterbauarten, wie etwa einem Kraftfahrzeugfilter oder einem Ölfilter, geeignet ist.
  • Zur Verbesserung der Filterleistung sind anstelle herkömmlicher, durch Aufrollen eines bogenartigen Filtermaterials in die Querschnittsform von Blumenblättern oder Chrysantheme gebildeter Filterelmente Filterelemente mit Bienenwabenstruktur vorgeschlagen worden, die eine größere effektive Filtrationsfläche pro Volumeneinheit aufweisen.
  • Aus der JP-A-6 150 612 oder US-A-2 599 604 ist beispielsweise ein Filterelement bekannt, das durch Zusammenverschmelzen eines flachen Filtermaterials und eines gewellten Filtermaterials hergestellt worden ist, wobei anschließend die Anordnung in eine Spiralform gerollt worden ist, um ein zylindrisches Laminat mit einer Anzahl kleiner Durchgangslöcher zu schaffen.
  • In dem derart konstruierten Filterelement gemäß Fig. 6 ist eine Endfläche des zylindrischen Laminats an den Einlässen von mittels talartiger Abschnitte 71 eines gewellten Filtermaterials 7 und eines flachen Filtermaterials 8 definierten strömungsleitungen 91 abgedichtet, wohingegen deren andere Endfläche an den Auslässen der durch erhebungsartige Abschnitte 72 des gewellten Filtermaterials 7 und das flache Filtermaterial 8 definierten Strömungsleitungen 92 abgedichtet ist, während die Auslässe der Strömungsleitungen 91 offengelassen sind. Ein zu filterndes Fluid wird in die Einlässe der Leitungen 92 eingeführt und anschließend das gereinigte Filtrat aus den Auslässen der Durchlässe 91 herausgenommen, nachdem es durch die Filtermaterialien 7, 8 zur Filtration durchgeleitet worden ist.
  • Jedoch hat die oben genannte Struktur des Standes der Technik einen Nachteil. Die Druckdifferenz zwischen den Strömungsleitungen 92 an der Einlaßseite und den Strömungsleitungen 91 an der Auslaßseite ist aufgrund derartiger Faktoren, wie der Druck des zu filternden Fluides oder das Verstopfen der Filtermaterialien derart erhöht, so daß das flache Material 8 verformt wird (wie in Fig. 7 gestrichelt gezeigt). Dies verengt die Strömungsleitungen 91 an der Auslaßseite und blockiert diese sogar, woraus eine Beeinträchtigung der Filterleistung resultiert.
  • Ein weiteres Problem besteht darin, daß, wenn die Filtermaterialien in eine Spiralform zusammengerollt werden, die Strömungsleitungen aufgrund eines Unterschieds der Umfangslänge zwischen dem innenseitigen flachen Filtermaterial 8 und dem außenseitigen gewellten Filtermaterial 7 kollabieren können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements geschaffen worden, das folgendes aufweist: einen ersten Schritt zum wechselseiten Bilden von Erhebungsabschnitten und Talabschnitten in jedem der beiden ersten und zweiten bandartigen Filtermaterialien, wobei sich die Erhebungs- und Talabschnitte zwischen den Seitenkanten bzw. Seitenrändern der bandartigen Filtermaterialien erstrecken; einen zweiten Schritt zum Übereinanderlegen der ersten und zweiten bandartigen Filtermaterialien mit einer Hafteinrichtung, die zwischen benachbarten Seitenkanten bzw. -rändern der ersten und zweiten bandartigen Filtermaterialien eingefügt ist, und zum Zusammenkleben der übereinandergelegten Talabschnitte unter Verwendung eines Haftmittels, so daß Röhren mittels der Erhebungsabschnitte gebildet werden; und einen dritten Schritt zum Abflachen der benachbarten Seitenkanten bzw. ränder, um zu bewirken, daß die Hafteinrichtung an den zugeordneten Enden der Röhren schließt.
  • Nachstehend sind nicht begrenzende Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 und 2 jeweils Drauf- und Raumansichten eines gewellten Filtermaterials;
  • Fig. 3 eine Raumansicht eines Haftelementes;
  • Fig. 4A und 4B Vorderansichten, die jeweils den Zustand zweier gewellter Filtermaterialien vor und nach dem Verkleben dazwischen zeigen;
  • Fig. 5 eine Raumansicht eines Walzverfahrens, das in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Herstellungsprozesses des Filterelements der vorliegenden Erfindung angewendet wird; und
  • Fig. 6 und 7 unvollständige vergrößerte Ansichten eines Filterelements aus dem Stand der Technik.
  • Gemäß den Figuren 1 und 2 ist ein aus einem heißschmelzenden Polyamidhaftmittel hergestellter Haftbogen 54 versuchsweise durch Heißpressen oder dergleichen an einem Ende von jedem gewellten Filtermaterial 1, 2 verbunden worden. Der Haftbogen 54 ist 100 µm dick. Das betreffende gewellte Filtermaterial 1 wird unter Anwendung einer gewellten Walze oder dergleichen erhalten, um ein bandartiges flaches Filtermaterial 1 mit dem Haftbogen 54 zu formen, der versuchsweise an seinem einen Ende verbunden ist, um Erhebungsabschnitte 11, von denen jeder im Querschnitt eine im wesentlichen halbkreisartige Form hat, und flache Senkungsabschnitte 12 zu formen. Das resultierende gewellte Filtermaterial 1 und das weitere gewellte Filtermaterial 2, das auf gleiche Weise geformt worden ist, werden übereinander angeordnet und anschließend an ihren Talabschnitten 12, 22 unter Anwendung eines Haftmittels 51 miteinander verbunden. Danach werden gemäß den Figuren 4A und 4B die relevanten Enden der Filtermaterialien zur gegenseitigen Anhaftung der Haftbögen 54 an den beiden geschlossen werden.
  • Die zwischen den Fluidleitungen 3 verbleibenden Öffnungen können durch Auftragen eines gemäß Fig. 3 an beiden Seiten in eine gewellte Ausbildung geformten Polyamidhaftelementes 6 zwischen den Fluidleitungen 3 an der Einlaßseite abgedichtet werden, während die Filtermaterialien gewalzt werden (siehe Fig. 5), wobei anschließend das Haftelement 6 durch Beheizen mit Heißluft oder dergleichen mit den Filtermaterialien verschmelzt wird. Insbesondere hat das Haftelement 6 eine gewellte Form, die Erhebungs- oder Oberabschnitte 61 und Tal- oder Bodenabschnitte 62 aufweisen, die jeweils den Erhebungsabschnitten 11, 21 und den Talabschnitten 12, 22 der gewellten Materialien 1, 2 entsprechen. Wenn die Fluidleitungen 3 in eine Spiralform gewalzt worden sind, werden sie in die jeweiligen Talabschnitte 62 eingepaßt. Die zwischen den Fluidleitungen 3 verbleibenden Öffnungen können somit durch Heißverschmelzen abgedichtet werden.
  • Die Arbeitsweise des derart angefertigten Filterelements wird nachstehend beschrieben. Kraftstoff wird in die Fluidleitungen 3 eingespeist und gefiltert, während es durch die gewellten Filtermaterialien 1, 2 läuft. Zwischen den Fluidleitungen 3 sind Filtratleitungen definiert, die an der Kraftstoffeinlaßseite derart abgedichtet sind, daß durch die Filtratleitungen gereinigter Kraftstoff zu einem Motor gespeist wird.
  • Das Verfahren zum Anwenden der Haftbögen 54 und zum Verkleben derselben durch Heißpressen gemäß Fig. 48 ermöglicht es, die Fluidleitungen 3 mit großer Zuverlässigkeit zu schließen.
  • Beim Abdichten der zwischen den Fluidleitungen 3 verbleibenden Öffnungen kann die Anwendung des Haftelements 6, das eine vorbestimmte Breite hat und entsprechend der zwischen den Fluidleitungen verbleibenden Öffnungen gewählt ist, wenn die Filtermaterialien in eine Spiralform gerollt worden sind, eine vollständige Abdichtung und eine Vereinfachung der Verbindungsschritte schaffen.
  • Der Haftbogen 54 und das Haftelement 6 sind nicht auf das oben genannte Polyamidhaftmittel beschränkt und können aus einem weiteren Polyester- oder Urethan-Heißschmelzhaftmittel oder aus flexiblem, wärmehärtenden Epoxy- oder Polyurethanhaftmittel ausgebildet sein.
  • Während sämtliche Fluidleitungen 3 alle die gleichen Durchmesser aufweisen können, kann der Durchmesser der Fluidleitungen 3 anstelledessen in einigen Teilbereichen unterschiedlich groß angefertigt werden. Diese Abwandlung gestattet Teiländerungen gegenüber der Filtrationsrate, so daß Bereiche mit zueinander unterschiedlicher Filterleistung geschaffen werden.
  • Ferner kann der Querschnitt der Strömungsleitung 3 elliptisch, oval oder polygonal gebildet sein. Ebenso ist der Querschnitt der rohrartigen Anordnung, die durch das Rollen der Filtermateriallinie in eine Spiralform erhalten wird, nicht auf eine Kreisform beschränkt und kann diese, eine elliptische, ovale oder polygonale Form aufweisen.
  • In einer Anordnung, in der auf der Innenseite des Filtermaterials liegende Erhebungsabschnitte festgelegt sind, so daß sie ein kürzere Umfangslänge als die auf der Außenseite des Filtermaterials liegenden Erhebungsabschnitte aufweisen, kann verhindert werden, daß die Fluidleitungen kollabieren, wenn die Filtermaterialien in eine Spiralform gerollt werden.
  • Durch die dicht nebeneinander liegenden Fluidleitungen kann eine größere Anzahl von Fluidleitungen pro Volumeneinheit untergebracht werden, so daß die Filtereffizienz verbessert ist.
  • Vorzugsweise ist der gesamte Querschnittsbereich aller Rohrinnen-Öffnungen kleiner als der gesamte Querschnittsbereich aller zwischen den Rohren gelegenen Öffnungen, jedoch größer als der minimale Querschnittsbereich eines Pfades festgelegti, durch welchen das Fluid zu dem Filterelement strömt.
  • Dadurch, daß der gesamte Querschnittsbereich aller Rohrinnen- Öffnungen so festgelegt wird, daß er größer als der minimale Querschnittsbereich des Fluidpfades zu dem Filterelement ist, wird die Fluidströmung nicht gestört und der Oberflächenbereich der Fluidleitungen zur Verbesserung der Filtereffizienz groß gehalten.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, mit:
einem ersten Schritt zum wechselseiten Bilden von Erhebungsabschnitten (11) und Talabschnitten (12) in jedem der beiden ersten und zweiten bandartigen Filtermaterialien (1, 2), wobei sich die Erhebungs- und Talabschnitte (11, 12) zwischen den Seitenkanten der bandartigen Filtermaterialien erstrecken;
einem zweiten Schritt zum Übereinanderlegen der ersten und zweiten bandartigen Filtermaterialien (1, 2) mit einer Hafteinrichtung (54), die zwischen benachbarten Seitenkanten der ersten und zweiten bandartigen Filtermaterialien (1, 2) eingefügt ist, und zum Zusammenkleben der übereinandergelegten Talabschnitte (12) unter Verwendung eines Haftmittels (51), so daß Röhren (3) mittels der Erhebungsabschnitte (11) gebildet werden; und
einem dritten Schritt zum Abflachen der benachbarten Seitenkanten, um zu bewirken, daß die Hafteinrichtung (54) an den zugeordneten Enden der Röhren (3) schließt.
2. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 1, wobei die Hafteinrichtung (54) ein Polyamidhaftmittel, ein Polyester- oder Urethan- Heißschmelzhaftmittel oder ein flexibles wärmehärtendes Epoxy- oder Polyurethanhaftmittel ist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit dem Schritt, die im dritten Schritt erhaltenen Filtermaterialien (1, 2) auf zuwickeln, so daß die Röhren (3) parallel aneinanderliegen und daß der gesamte Querschnittsbereich aller Rohrinnen-Öffnungen kleiner als der gesamte Querschnittsbereich aller zwischen den Rohren gelegenen Öffnungen ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 3, wobei während des Aufwickel-Schrittes zwischen den Rohren (3) am von der Hafteinrichtung (54) entfernten Ende des Filterelements ein langgestrecktes Haftelement (6) eingefügt ist, das eine Wellenform aufweist, die mit den Erhebungs- und Talabschnitten (11, 12) der Filtermaterialien (1, 2) übereinstimmt, um die Rohrinnenöffnungen zu schließen.
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