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Filtereinsatz in Sternbauart und Verfahren zu seiner Herstellung - Dokument DE19828321A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19828321A1 30.12.1999
Titel Filtereinsatz in Sternbauart und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Zorzin, Luciano, 85560 Ebersberg, DE;
Bruna, Manuel, 70193 Stuttgart, DE;
Cordoba, Justo, Madrid Alcala Henares, ES;
Lopez, Rafael, Madrid, ES;
Torremocha, Eugenio Fernandez, Madrid, ES
DE-Anmeldedatum 25.06.1998
DE-Aktenzeichen 19828321
Offenlegungstag 30.12.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.12.1999
IPC-Hauptklasse B01D 27/06
IPC-Nebenklasse B01D 39/04   B01D 39/16   B01D 46/52   
Zusammenfassung Es wird ein Filtereinsatz (10) in Sternbauart vorgeschlagen, bei dem der durch zickzackförmiges Falten eines Filterbandmaterials hergestellte Balg (17), der anschließend in eine zylindrische Form des Filterelements (11) gebracht wird, aus zwei Balghälften (19, 21) gebildet wird, deren jeweilige Endteile durch zwei, diametral zueinander liegende Längsverschlüsse (18, 22) leckdicht verbunden sind. Die Balghälften (19, 21) können in zwei Werkstückträgern (26, 27) leichter gehandhabt und aus einer ebenen, verschlossenen Form in die zylindrische Form überführt werden, wodurch das Herstellungsverfahren vereinfacht und leichter automatisierbar ist.

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Filtereinsatz in Sternbauart und einem Verfahren zu seiner Herstellung nach der Gattung der Ansprüche 1 bzw. 6.

Es ist schon ein Filtereinsatz in Sternbauart sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung aus der DE 24 17 551 B2 bekannt, das sich insbesondere für Flüssigkeitsfilter in Sternfilterbauart eignet. Bei diesem Filtereinsatz wird ein ein- oder mehrschichtiges Bandmaterial zickzackförmig gefaltet und zu einem ziehharmonikaartigen, sich längserstreckenden Balg geformt, von der ein Teil abgelängt wird und in eine kreiszylindrische Form umgeformt wird, bei dem beide aneinanderstoßende Enden des Balgs durch einen Längsverschluß dicht und fest miteinander verbunden werden. Das so hergestellte hohlzylindrische Filterelement wird in an sich bekannter Weise stirnseitig noch mit zwei Endkappen leckfrei verbunden, um so einen Filtereinsatz zu bilden. Von Nachteil bei dieser Bauart des Filtereinsatzes ist, daß dieser Schritt vom sich längs erstreckenden Balg zum kreisförmigen Zylinder, also aus einer Ebene heraus in ein dreidimensionales Gebilde von der Technik der Handhabung her gesehen relativ schwierig ist und deshalb meist manuell oder mit sehr hohem technischen Aufwand realisiert wird. Bei diesem Filtereinsatz, der lediglich einen einzigen Längsverschluß aufweist, muß der Balg in seiner ganzen Länge in eine volle Kreisform überführt werden, was einen hohen technischen Aufwand erfordert und einer einfachen, kostengünstigen Automatisierung der Herstellung entgegensteht.

Ferner ist aus der FR 2 273 574 A1 ein Filtereinsatz bekannt, bei dem ein einziges, aus Flachmaterial bestehendes Sieb durch angespritzte, axial verlaufende gerade Längsrippen und durch stirnseitig angespritzte, halbkreisförmige Randstreben als zwei Halbschalen ausgebildet sind. Die beiden Halbschalen sind durch das Sieb selbst gelenkig miteinander verbunden und zu einem hohlzylindrischen Filterelement zusammenklappbar, wobei ein rastender Längsverschluß die beiden Halbschalen dicht zusammenhält. Hier wird zwar durch die angespritzten Rippen und Streben die Handhabung der beiden Halbschalen erleichtert. Jedoch eignet sich diese Bauweise nicht für einen Filtereinsatz, bei dem aus einem zickzackförmig geformten Balg ein Filterelement in Sternfilterbauart hergestellt werden soll. Auch ist die Handhabung zweier gelenkig miteinander verbundener Halbschalen mit einem relativ empfindlichen Sieb fertigungstechnisch schwer durchführbar und läßt sich schlecht automatisieren.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Filtereinsatz in Sternbauart mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß seine Bauweise erheblich erleichtert wird. Vor allem lassen sich bei der Herstellung seine einzelnen Bauteile erheblich leichter handhaben und verarbeiten. Die Herstellung des Filtereinsatzes läßt sich dadurch besser automatisieren. Die Herstellung zweier Längsnuten an zwei Balghälften läßt sich relativ einfach beherrschen; der relativ geringe Mehraufwand durch eine zusätzliche Längsnaht wird durch den Vorteil der leichteren und einfacheren Herstellung mehr als ausgeglichen. Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 6 wird dabei ein vereinfachtes Herstellungsverfahren angegeben, das sich besonders gut für eine Automation eignet. Das Verfahren nach Anspruch 6 arbeitet besonders platzsparend und kostengünstig und ermöglicht die Herstellung von Filtereinsätzen, die hohen Qualitätsanforderungen genügen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Filtereinsatzes bzw. des im Anspruch 6 angegebenen Verfahrens zu dessen Herstellung möglich. Mit der vorgeschlagenen Bauart bzw. dem vorgeschlagenen Verfahren läßt sich der Schritt aus der Ebene vom geschlossenen Balg hin zu einem dreidimensionalen Gebilde des hohlzylindrischen Filterelements wesentlich einfacher handhaben und damit auch besser, kostengünstiger und schneller automatisieren. Weitere vorteilhafte - Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. I eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in Sternbauart in vereinfachter Darstellung, Fig. 2 in vereinfachter, perspektivischer Darstellung ein Filterelement für den Filtereinsatz nach Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Filterelement nach Fig. 2 und die Fig. 4 bis 7 verschiedene Stufen beim Verfahren zum Herstellen eines Filtereinsatzes nach Fig. 1 in vereinfachter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer und vereinfachter Darstellung einen Filtereinsatz 10 in Sternbauart, wie er vor allem bei Kraftstoffiltern verwendet wird. Der Filtereinsatz 10 weist ein radial durchströmtes Filterelement 11 in Sternfilterbauart auf, das in an sich bekannter Weise zwischen zwei stirnseitigen Endkappen 12 und 13 leckagefrei angeordnet ist. Das hohlzylindrische, kreisförmige Filterelement 11 nimmt in seinem Inneren noch ein gelochtes Innenrohr 14 auf, das sich zwischen den beiden Endkappen 12, 13 erstreckt und den Filtereinsatz 10 in seiner Form stabilisiert.

Wie die Fig. 2 zeigt, die das Filterelement 11 für sich allein in perspektivischer, vereinfachter Darstellung näher zeigt, läßt sich das Filterelement 11 herstellen, indem ein zum Filtern geeignetes Bandmaterial durch zickzackförmiges Falten zu einem sich längs erstreckenden Balg verformt wird und dieser anschließend in eine im wesentlichen zylindrische Form gebracht wird. In der kreiszylindrischen Form stoßen zwei Endteile 15, 16 des Balgs 17 aneinander und werden durch einen Längsverschluß 18, der sich zwischen beiden Stirnseiten erstreckt fest und dicht miteinander verbunden. Wie nun die Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 näher zeigt, besteht der Balg 17 aus zwei gleichgroßen, die gleiche Anzahl von Falten aufweisenden Balghälften 19, 21, wobei deren anderen Endteile 23 bzw. 24 durch einen zweiten Längsverschluß 22 dicht miteinander verbunden sind. Der zweite Längsverschluß 22 ist in gleicher Weise aufgebaut, wie der erste Längsverschluß 18 und liegt zu letzterem diametral.

Die Fig. 3 zeigt in vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch das Filterelement 11 nach Fig. 2, wobei zwischen den beiden Balghälften 19 und 21 der erste Längsverschluß 18 erkennbar ist. Die beiden Längsverschlüsse 18 und 22 können in verschiedener, an sich bekannter Weise hergestellt werden. Dabei wird in jedem Längsverschluß 18, 22 ein Bindemittel 25 eingelegt, wobei dieses vorzugsweise aus einer aus Heißschmelzkleber ausgebildeten Kunststoff- Schnur bestehen kann, die durch Ultraschallschweißen mit den angrenzenden Flächen der Endteile 15, 16 bzw. 23, 24 dicht und fest verbunden wird. Dabei läßt sich als Bandmaterial für das Filterelement 11 ein geeignetes Filterpapier verwenden, das sich besonders für ein Kraftstoffilter eignet.

Die Fig. 4 bis 7 zeigen nun mehrere Verfahrensschritte, wie sie bei der Herstellung eines Filterelements 11 nach Fig. 2 durchlaufen werden. Als Ausgangsmaterial für ein Filterelement 11 wird wie bisher ein Bandmaterial oder Filtermaterial durch zickzackförmiges Falten zu einem ziehharmonikaförmigen Balg verformt, der sich in Längsrichtung erstreckt. Von diesem Balg werden durch Ablängen bzw. Schneiden einzelne Teile abgetrennt. Die Fig. 4 zeigt nun, wie nach dem Schneiden zwei gleich große Balghälften 19, 21 in zwei Werkstückträgern 26, 27 positioniert werden. Die untereinander gleichen Werkstückträger 26, 27 haben einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt, wobei sie mit ihren zugespitzten, freien Schenkeln 28, 29, jeweils in die äußersten Taschen 30 der ersten Balghälfte 19 bzw. der zweiten Balghälfte 21 greifen. Dieses Positionieren der Balghälften 19, 21 in den Werkzeugträgern 26 bzw. 27 geschieht so, daß die Endteile 15, 23der ersten Balghälfte 19 aus dem ersten Werkstückträger 26 heraus schauen, während in entsprechender Weise die Endteile 16, 24 der zweiten Balghälfte 21 aus dem zweiten Werkstückträger 27 herausschauen. Mit Hilfe der beiden Werkstückträger 26, 27 werden die Balghälften 19, 21 in der in Fig. 4 dargestellten Weise aufeinandergesetzt, so daß die einander zugeordneten, aus dem Werkstückträger herausragenden Endteile 15, 16 bzw. 23, 24 genau aufeinander liegen. Zudem werden die beiden Balghälften 19, 21 durch eine flache Trennzunge 31 voneinander im Abstand gehalten, wobei deren Breite kleiner ist, als der Abstand zwischen den Schenkeln 28, 29, so daß zwischen den Schenkein 28, 29 nur die Balghälften 19, 21 eingespannt werden.

Die Fig. 5 zeigt nun in vereinfachter Form, wie zwischen den beiden Werkstückträgern 26, 27 die beiden Balghälften 19 und 21 eingespannt sind, wobei an den aus den Werkstückträgern auf beiden Seiten herausragenden Endteilen der erste Längsverschluß 18 und der zweite Längsverschluß 22 angebracht werden. In besonders zweckmäßiger Weise läßt sich dieser Längsverschluß erreichen, wenn als Bindemittel 25 eine geeignete Kunststoff-Rundschnur, z. B. PAG, eingelegt wird und diese mit Ultraschall verschweißt wird, so daß eine ausreichend feste und dichte Verbindung zwischen den jeweiligen Endteilen 15, 16 bzw. 23, 24 entsteht.

Die Fig. 6 zeigt nun in vereinfachter Form einen weiteren Verfahrensschritt, wobei der noch quaderförmige Balg 17 aus den Werkstückträgern 26, 27 entnommen wird und mittels einer elementaren, einfachen Linearbewegung in ein Führungswerkzeug 32 gebracht wird, in dem der noch verschlossene Balg durch Führen geöffnet wird. Dabei kann zum Einführen und zum Öffnen auch die Trennzunge 31 mitverwendet werden. Nach dem Durchlaufen des Führungswerkzeuges 32 läßt man den Balg 17 aufspringen, so daß er die in Fig. 7 gezeigte kreisrunde Form einnehmen kann. Dabei ist von Vorteil, daß die vor allem im Bereich der Längsverschlüsse 18, 22 herrschende Vorspannung in den Balghälften 19, 21 dafür sorgt, daß der verschlossene Balg 17 in seine kreisrunde Form aufspringt, wenn man ihm ausreichend Raum zur Verfügung stellt. Die zylindrische Form des Balgs 17 bestehend aus zwei gleich großen Balghälften 19, 21 kann durch ein kreiszylindrisches Außenrohr 33 unterstützt werden und dessen weitere Verarbeitung erleichtern. Das Filterelement 11 kann nach Erreichen seiner zylindrischen Form durch Anbringen der Endkappen 12, 13 in an sich bekannter Weise zu dem Filtereinsatz 11 weiterverarbeitet werden.

Durch die Herstellung des Filterelements 11 aus zwei gleichen Balghälften 19, 21 wird erreicht, daß sich die beiden Balghälften mit Hilfe der Werkstückträger wesentlich einfacher handhaben lassen als ein einziger, längerer Balg, der in eine zylindrische Form umgeformt werden muß. Durch die Ausbildung und Anordnung der beiden Längsverschlüsse läßt sich der Herstellungsprozeß besonders einfach automatisieren, wobei der Schritt aus der Ebene des noch geschlossenen, quaderförmigen Balgs in das dreidimensionale Gebilde des kreiszylindrischen Filterelements handhabungstechnisch leicht darstellbar ist.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Ausführungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann das Filterelement anstelle der dargestellten kreiszylindrischen eine davon abweichende, z. B. ovale Form aufweisen, ohne auf die Vorteile der Erfindung verzichten zu müssen. Die beiden Längsverschlüsse können auch in anderer Weise und Form durchgeführt werden. Anstelle des Innenrohrs kann auch ein Außenrohr verwendet werden; auch sind Bauarten mit Innen- und Außenrohr oder ohne beide Rohre möglich.


Anspruch[de]
  1. 1. Filtereinsatz in Sternbauart, insbesondere für Flüssigkeitsfilter, mit einem radial durchströmten Filterelement in Sternfilterbauart, bei dem ein Bandmaterial durch zickzackförmiges Falten zu einem Balg verformt und in eine im wesentlichen zylindrische Form gebracht wird, wobei zwei aneinanderstoßende Endteile des Balgs über einen Längsverschluß dicht und fest miteinander verbunden sind und bei dem das Filterelement zwischen zwei stirnseitigen Endkappen leckfrei angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (11) aus zwei im wesentlichen gleich großen Balghälften (19, 21) besteht und einen zweiten Längsverschluß (22) aufweist, der mindestens nahezu diametral zum ersten Längsverschluß (18) angeordnet ist.
  2. 2. Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Längsverschluß (18, 22) zwischen den beiden aneinanderliegenden Flächen der aneinanderstoßenden Endteile (15, 16; 23, 24) ein Bindemittel (25) angeordnet ist.
  3. 3. Filtereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel (25) eine durch Wärme schmelzbare Kunststoff-Schnur, die insbesondere für Ultraschall- Schweißen geeignet ist, verwendet wird.
  4. 4. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial aus Filterpapier besteht.
  5. 5. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch seine Verwendung für ein Kraftstoffilter.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung eines Filtereinsatzes in Sternbauart nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem zickzackförmig gefalteten Bandmaterial nach dem Schneiden zwei sich längserstreckende Balghälften (19, 21) in zwei Werkstückträgern (26, 27) positioniert werden, daß mit Hilfe beider Werkstückträger (26, 27) beide Balghälften (19, 21) so aufeinandergesetzt werden, daß die beiderseits aus den Werkstückträgern (26, 27) jeweils herausragenden Enden (15, 16; 23, 24) beider Balghälften (19, 21) genau aufeinanderliegen, daß die Balghälften (19, 21) an ihren herausragenden Enden (15, 16; 23, 24) durch zwei Längsverschlüsse (18, 22) miteinander dicht verbunden werden und daß anschließend der aus den Werkstückträgern (26, 27) entnommene, verschlossene Balg (17) zur Weiterverarbeitung in eine zylindrische Endform überführt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkstückträger (26, 27) einen im wesentlichen U- förmigen Querschnitt aufweist, so daß beim Positionieren einer Balghälfte (19, 21) im Werkstückträger (26, 27) dieser mit seinen freien Schenkeln (28, 29) jeweils in die beiden äußersten Taschen der Balghälfte (19, 21) greift, so daß die beiden freien Enden (16, 24 bzw. 15, 23) der Balghälfte (19, 21) sich außerhalb des Werkstückträgers (26, 27) erstrecken.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufeinandersetzen der Balghälften (19, 21) beide Werkstückträger (26, 27) mit ihren freien Schenkeln (28, 29) aufeinandergedrückt werden und zwischen sich beide Balghälften (19, 21) einspannen.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung des aus den Werkstückträgern (26, 27) entnommenen, verschlossenen Balgs (17) in eine zylindrische Endform durch eine Linearbewegung erfolgt, wobei ein Führungswerkzeug (32) ein Aufspringenlassen des Balgs (17) ermöglicht.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufeinandersetzen beider Balghälften (19, 21) eine Trennzunge (31) zwischen beiden angeordnet ist, deren Breite insbesondere kleiner ist als der Abstand zwischen den Schenkeln (28, 29) des U-förmigen Werkstückträgers (26, 27).
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Längsverschlüsse (18, 22) durch Einlegen einer Kunststoff-Rundschnur zwischen beiden Endteilen (15, 16; 23, 24) und durch Ultraschallverschweißen hergestellt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Balghälften (19, 21) auf gleiche Faltenzahl abgelängt werden.






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