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DE69100895T2 - Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters und Vorrichtung dazu. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters und Vorrichtung dazu.

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DE69100895T2
DE69100895T2 DE91118310T DE69100895T DE69100895T2 DE 69100895 T2 DE69100895 T2 DE 69100895T2 DE 91118310 T DE91118310 T DE 91118310T DE 69100895 T DE69100895 T DE 69100895T DE 69100895 T2 DE69100895 T2 DE 69100895T2
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Ein Luftfilter, insbesondere für Fahrzeugmotoren, umfaßt üblicherweise ein Filterelement aus gefaltetem Papier in Form eines Parallelepipedons oder eines Zylinders, an das eine Umrandung aus geschäumten Harz, üblicherweise Polyurethan (PU) oder Polyvinylchlorid (PVC), geklebt ist. Das geschäumte Harz ist im allgemeinen ein flexibler Schaum, der die Form und die Abmessungen des Filterelementes fixiert und gleichzeitig als Dichtung wirkt, wenn der Filter in seinem Gehäuse in einem Fahrzeug montiert ist.
  • Die geschäumte Harz-Umrandung wird üblicherweise so hergestellt, indem das entsprechend gefaltete Papier in eine Form eingebracht wird und dann das Harz in eine rund um das Papier verlaufende Aussparung eingespritzt oder gegossen wird. Das sich im plastischen Zustand befindliche Harz klebt am Papier fest und bildet einen Rand, der der Form der Aussparung in der Form entspricht.
  • Die Anwendung dieses Verfahrens ergibt jedoch diverse Probleme. Eines dieser Probleme entsteht dadurch, weil es vorkommen kann, daß sich das Harz nicht gleichmäßig entlang der Aussparung verteilt, insbesondere in dem Bereich, der von der Einspritzstelle weiter entfernt liegt. Ein weiteres Problem kann eine übermäßige Durchdringung des Filterpapiers mit Harz darstellen, und zwar deswegen, weil das Filterpapier dem geschmolzenen Harzfluß nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, wenn das Harz unter Druck in die Aussparung eingespritzt wird.
  • In der Deutschen Patentschrift Nr. 2.162.355 wird die Verwendung einer mit Seitenplatten ausgestatteten Form vorgeschlagen, wobei diese Platten den Kontaktbereich zwischen dem Papierelement und dem eingespritzten Harz begrenzen, um zu verhindern, daß das Harz in das Papier fließt und dessen Poren durchtränkt. Obwohl der Kontaktbereich reduziert ist, ist zwischen dem Filterpapier und dem eingespritzen Harz jedoch eine direkte Übergangsfläche gegeben, so daß die Möglichkeit einer Durchtränkung des Papiers mit Harz nicht ausgeschlossen werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die erwähnten Nachteile der bekannten Herstellungsmethoden für Papierfilter mit Harzumrandung zu eliminieren oder zu verringern, in dem ein Verfahren zur Verfügung gestellt wird, das eine gleichmäßige Verteilung des Harzes in den Aussparungen der Form ermöglicht und eine Durchtränkung des Filterpapiers mit Harz verhindert.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, um das erfindungsgemäße Verfahren automatisch durchzuführen, um eine hohe Produktivität zur Herstellung von Luftfiltern für Fahrzeugmotoren zu erreichen.
  • Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung, wie beispielsweise jene, die aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, werden mittels eines Verfahrens zur Herstellung eines Luftfilters erzielt, einschließlich eines vorbereitenden Schrittes zur Herstellung eines Filterelementes aus gefaltetem Papier und eines Schrittes, um am Filterelement eine Umrandung aus Kunstharz zu bilden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schritt zur Bildung der Umrandung aus Kunstharz in zwei Stufen erfolgt, indem zuerst das Harz in plastischem Zustand in eine begrenzte Form ohne Kontakt mit diesem Filterelement, jedoch in dessen unmittelbarer Nähe, eingespritzt wird, bis diese Form gleichmäßig ausgefüllt ist, und dann diese Form mit dem Papierfilterelement verbunden wird, wobei das Harz sich bis zum Papierfilterelement ausbreitet und sich mit ihm verbindet.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Luftfilters zur Verfügung zu stellen, einschließlich einer Form, in der an einem in dieser Form eingebrachten Papierfilterelement mittels Einspritzung eine Umrandung aus Kunstharz gebildet wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß diese Form einen beweglichen Rahmen mit parallelen Wänden umfaßt, die an die Seiten des Papierfilterelementes angrenzen, wobei dieser bewegliche Rahmen an den Boden dieser Form anlegbar ist, in dem eine Einspritzöffnung für das Kunstharz ausgespart ist und zwar in einem Abstand und getrennt von diesem Papierfilterelement, und eine Ausdehnungsöffnung vorgesehen ist, welche innen durch dieses Papierfilterelement begrenzt ist, und der Rahmen vom Boden dieser Form abhebbar ist, wobei die Einspritzöffnung und die Ausdehnungsöffnung durch eine einzige Öffnung gebildet sind, die sich bis zum Papierfilterelement hinauf erstreckt, so daß das eingespritzte Harz dieses Papierfilterelement durch Ausdehnung erreicht und sich mit ihm verbindet.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen als veranschaulichendes, jedoch nicht als einschränkendes Beispiel beschrieben, dabei zeigt:
  • Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil geschnitten, eines Teiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit offener Form;
  • Fig. 2 eine Seitenansicht, zum Teil geschnitten, eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 1 mit geschlossener Form in Einspritz-Stellung;
  • Fig. 2a einen vergrößerten Detailschnitt eines Teiles aus Fig. 2 während des Einspritzvorganges;
  • Fig. 2b eine Darstellung entsprechend jener nach Fig. 2a während der Ausdehnung;
  • Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Liinie III-III in Fig. 2, während einer anderen Arbeitsphase;
  • Fig. 3a eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles aus Fig. 3; und
  • Fig. 4 eine Schemazeichnung einer Maschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Filtern.
  • Nach Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Form, bestehend aus einer unteren Form 1 und einer oberen Form 2, versehen mit einer Dichtung 3 an ihrer Unterseite, die dazu dient, sich dicht an die untere Form 1 anzupressen. Die zwei Formen 1 und 2 sind mittels ihrer jeweiligen Arme 4 und 5 um einen Drehbolzen 6 gegeneinander verschwenkbar. Fig. 1 zeigt die offene Form, Fig. 2 die geschlossene Form. Die mittige Tragfläche 8 der unteren Form 1 weist eine solche Gestalt und eine solche Abmessung auf, daß sie ein Papierfilterelement 9 aufnehmen kann, welches getrennt in bekannter Weise hergestellt wird. Im Falle von Luftfilter für Fahrzeugmotoren hat das Papierfilterelement 9 die Form eines Zylinders oder eines Parallelepipedons. Im veranschaulichten Beispiel weist das Papierfilterelement 9 die Form eines Parallelepipedons auf. Im Inneren der Form 2 ist eine Struktur enthalten, die im wesentlichen aus einem rechteckigen Rahmen 10 besteht, dessen hohles Innere in Gestalt und Abmessung jenes des Papierfilterelementes 9 entspricht und somit das Papierfilterelement während der Herstellung umgibt und auf der Tragfläche 8 in seiner Stellung fixiert, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Nach den Fig. 2 und 3 besteht der Rahmen 10 aus vier orthogonalen Wänden 12, 12a, 13, 13a, die fest miteinander verbunden und an ihrer oberen Seite mit vier Stangen 15, 15a, 17, 17a verbunden sind, die in Bohrungen 11 verschiebbar gelagert sind, die in eine Antriebsplatte 16 der oberen Form 2 gebohrt sind und die an der Platte 18, die parallel zu Platte 16 angeordnet ist, befestigt sind. Die Platte 18 ist ihrerseits mit dem Kolben 19 eines nur teilweise gezeigten Antriebes 20 verbunden. In der in den Fig. 1, 2b, 3, 3a gezeigten, in den Zylinder zurückgezogenen Stellung des Kolbens ist der Rahmen 10, bezogen auf die untere Form 1, angehoben, er umgibt jedoch bei geschlossener Form das Papierfilterelement 9 und fixiert es auf der Tragfläche 8 der unteren Form 1 in zentrierter Position. In der in Fig. 2 gezeigten ausgefahrenen Stellung des Kolbens 19 ist der Rahmen 10 gegen die untere Form 1 abgesenkt und in dieser Stellung liegt die Platte 18 auf der Antriebsplatte 16 auf. Der Hub des Kolbens 19 ist so eingestellt, daß die Aufsetz- und Abhebebewegung des Rahmens 10 gegen die untere Form 1 gewährleistet ist. Zu diesem Zweck ist der Rahmen 10 mit einer durchgehenden Schulter 22 versehen, die gegen die Anschlagfläche 23 der oberen Form 2 anlegbar ist.
  • Um die Tragfläche 8 der unteren Form 1 verläuft ein Kanal 25, dessen Profil die Umrandung 30 bildet, die aus flexiblen Schaum oder geschäumten Harz besteht und die um das Papierfilterelement 9 zu bilden ist. Beim Schließen der Form legt sich der Rahmen 10 an die Innenseite dieses Kanals an und definiert im radial-äußeren Teil des Kanals 25 eine Einspritzöffnung 27 in einem Abstand und getrennt vom Papierfilterelement 9, und definiert in der radialen Innenseite des Kanals 25 eine Ausdehnungsöffnung 28, welche innen durch das Papierfilterelement begrenzt ist (Fig. 2). Die Ausdehnungsöffnung 28 erstreckt sich vorzugsweise bis unter einen Teil des Papierfilterelementes, um eine bessere Verbindung des Harzes zu gewährleisten. Dies ist in Fig. 2a detailliert veranschaulicht.
  • Weiter außen weist die Einspritzöffnung 27 eine Verbindung mit einem Einspritzkanal 24 auf, durch den das geschmolzene Harz in die Form eingespritzt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert wie folgt. Bei offener Form (Fig. 1) wird ein vorher hergestelltes Papierfilterelement 9 auf die Tragfläche 8 der unteren Form 1 eingebracht. Dann wird die Form geschlossen und der Rahmen 10 auf die untere Form 1 abgesenkt. Die Wände 12, 12a, 13, 13a nehmen im Kanal 25 eine radiale Zwischenstellung ein und bilden so die Einspritzöffnung 27 und die Ausdehnungsöffnung 28 (Fig. 2). Das geschmolzene Harz 29 wird in die Einspritzöffnung 27 eingespritzt, wie dies durch einen Pfeil I in Fig. 2a veranschaulicht ist. Das Harz 29 wird gleichmäßig und homogen über die gesamte Öffnung verteilt und füllt diese vollständig aus. Nach einem gewissen Zeitraum, der von den Eigenschaften des verwendeten Harzes, von der Gestalt der Öffnung und von anderen Betriebsfaktoren abhängt, wird der Rahmen 10 angehoben und das Harz kann sich durch die Ausdehnungsöffnung 28, welche nun mit der Einspritzöffnung 27 verbunden ist, ausbreiten, bis es das Papierfilterelement 9 erreicht, an dem das Harz haftet und mit dem es sich verbindet. Die Ausbreitung des Harzes 29 zum Papierfilterelement 9 ist in Fig. 2b veranschaulicht. Es ist augenscheinlich, daß die Verbindung des Harzes mit dem Filterpapier nur aufgrund des Ausdehnungsdruckes und nicht infolge des sehr viel stärkeren Einspritzdruckes erfolgt, der zum Einspritzen erzeugt wird, wie dies in Fachkreisen bekannt ist. Infolgedessen erfolgt keine tiefe Durchdringung des Papierfilterelementes mit dem Harz, was zu einer übermäßigen Durchtränkung führen würde und in der Folge die Filteroberfläche und die Filterleistung verringern würde.
  • Nachdem sich das Harz ausgedehnt und abgekühlt hat, ist ein mit einer Umrandung 30 aus flexiblem Schaum oder geschäumten Harz versehener Papierfilter, wie in Fig. 3 und Fig. 3a gezeigt, fertiggestellt. Die Form wird anschließend geöffnet, der Papierfilter entfernt und ein neues Papierfilterelement in die Form eingesetzt und dieser Arbeitszyklus dann wiederholt.
  • Fig. 4 zeigt eine Maschine für die Massenproduktion von Filtern unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die Maschine besteht aus einem Karussel mit achtzehn Arbeitsstationen, die durchlaufend von 41 bis 58 beziffert sind, wobei jede jeweils zwei Formvorrichtung des beschriebenen Typs für eine Gesamtzahl von 36 Vorrichtungen umfaßt. Die einzelnen Vorrichtungen sind mit den Zahlen 41.1 und 41.2, 421. und 42.2, 43.1 und 43.2 ... 58.1 und 58.2 bezeichnet. Jede dieser Formvorrichtungen kann, wie in der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführung, nur einen einzigen Filter herstellen, oder kann, beispielsweise wenn deren Abmessungen klein sind, mehrere Filter herstellen. In diesem Fall wird die untere Form mit einem Kanal ausgebildet, der jede Tragfläche jedes Filterelementes umgibt und alle Kanäle sind mit dem Einspritzkanal verbunden. Des weiteren wird der bewegliche Rahmen, der die Einspritzöffnung begrenzt, als Mehrfachrahmen ausgebildet, dessen Form und Abmessungen so gewählt werden, daß die Herstellung von mehreren Filtern in einem einzigen Arbeitsgang möglich ist.
  • Neben dem Karussel 40 ist eine doppelte Einspritzeinheit angeordnet, die zwei Einspritzvorrichtungen 60 und 61 umfaßt, die jeweils auf die entsprechende Vorrichtung der einzelnen Arbeitsstationen 41 ... 58 des Karussels 40 ausgerichtet werden. Neben der Einspritzeinheit sind die Vorratsbehälter für die Ausgangsmaterialien und die Zusätze in herkömmlicher Weise angeordnet und daher nicht gezeigt. Mit jeder Drehung des Karussels 40 um 20º wird die Einspritzeinheit auf eine Arbeitsstation ausgerichtet. In dieser Ausrichtung werden die Einspritzdüsen - mittels automatischer Einrichtungen, die Fachleuten auf diesem Gebiet bekannt sind - gegen die Vorrichtung der einzelnen Arbeitsstationen gedrückt und gleichzeitig das Harz in die zwei Vorrichtungen eingespritzt, aus denen sich jede einzelne Arbeitsstation zusammensetzt. In der Zwischenzeit wird der fertige Filter aus den vorhergehenden Stationen entnommen und das Papierfilterelement in die folgenden Stationen eingebracht, wodurch eine Massenproduktion mit hoher Produktivität erzielt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere für die Herstellung von Luftfiltern für Fahrzeugmotoren vorteilhaft, obgleich deren Einsatz auch für die Herstellung von Filtern für andere Verwendungszwecke geeignet ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters für Fahrzeugmotoren, einschließlich eines vorbereitenden Schrittes zur Herstellung eines Filterelementes aus gefaltetem Papier und eines Schrittes, um am Filterelement eine Umrandung aus Kunstharz zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Bildung der Umrandung aus Kunstharz in zwei Stufen erfolgt, indem zuerst das Harz in plastischem Zustand in eine begrenzte Form ohne Kontakt mit diesem Filterelement, jedoch in dessen unmittelbarer Nähe, eingespritzt wird, bis diese Form gleichmäßig ausgefüllt ist, und dann diese Form mit dem Papierfilterelement verbunden wird, wobei das Harz sich bis zum Papierfilterelement ausbreitet und sich mit ihm verbindet.
2. Vorrichtung zur Herstellung eines Luftfilters für Fahrzeugmotoren, umfassend eine Form (1, 2), in der an einem in dieser Form eingebrachten Papierfilterelement (9) mittels Spritzung eine Umrandung (30) aus Kunstharz gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Form (1, 2) einen beweglichen Rahmen (10) mit parallelen Wänden (12, 12a, 13, 13a) umfaßt, die an die Seiten des Papierfilterelementes (9) angrenzen, wobei dieser bewegliche Rahmen (10) an den Boden dieser Form (1, 2) anlegbar ist, in dem eine Einspritzöffnung (27) für das Kunstharz ausgespart ist und zwar in einem Abstand und getrennt von diesem Papierfilterelement (9), und eine Ausdehnungsöffnung (28) vorgesehen ist, welche innen durch dieses Papierfilterelement (9) begrenzt ist, und der Rahmen (10) vom Boden dieser Form (1, 2) abhebbar ist, wobei die Einspritzöffnung (27) und die Ausdehnungsöffnung (28) durch eine einzige Öffnung gebildet sind, die sich bis zum Papierfilterelement (9) hinauf erstreckt, so daß das eingespritzte Harz dieses Papierfilterelement (9) durch Ausdehnung erreicht und sich mit ihm verbindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine, sich bis zum Papierfilterelement (9) hinauf erstreckende Öffnung (27, 28) an ihrer Unterseite durch einen Kanal (25) begrenzt wird, der um den gesamten Umfang der Tragfläche (8) des Papierfilterelementes (9) verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche, am Boden der Form anliegende Rahmen (10) mit seinen Wänden (12, 12a, 13, 13a) gegen den Boden dieses Kanals (25) anliegt, und zwar in einer etwa radial-mittigen Stellung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Papierfilterelement (9) die Form eines Parallelepipedons aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Rahmen (10) eine viereckige Form mit Wänden (12, 12a, 13, 13a) aufweist, die parallel zu denen des Papierfilterelementes (9) liegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Rahmen (10) mittels Stangen (15, 15a, 17, 17a) mit einer Platte (18) verbunden ist, die ihrerseits mit einem Antrieb (20) verbunden ist, wobei diese Stangen (15, 15a, 17, 17a) in Bohrungen (11) verschiebbar gelagert sind, die in eine zur Struktur der Form (2) gehörende Antriebsplatte (16) gebohrt sind.
7. Maschine zur Herstellung von Luftfilter für Fahrzeugmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Karussel (40) umfaßt, das eine Vielzahl von Vorrichtungen (41 ... 58) nach einem der Ansprüche 3 bis 6 trägt, und daß sie des weiteren eine seitlich an diesem Karussel (40) angeordnete Einspritzvorrichtung (60, 61) für Kunstharz aufweist, wobei jede dieser Vorrichtungen (41 ... 58) durch Drehung dieses Karussels (40) an die Einspritzvorrichtung (60, 61) anlegbar ist.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtungen (41.1, 41.2 ... 58.1, 58.2) paarweise angeordnet sind und die Einspritzvorrichtung ein Paar Einspritzdüsen (60, 61) umfaßt, durch die das Kunstharz in jedes Vorrichtungspaar einspritzbar ist.
DE91118310T 1990-11-20 1991-10-28 Verfahren zur Herstellung eines Luftfilters und Vorrichtung dazu. Expired - Fee Related DE69100895T2 (de)

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