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Dokumentenidentifikation DE102004005211A1 18.08.2005
Titel Ringförmiges Filterelement und zugehöriges Herstellungsverfahren
Anmelder MAHLE Filtersysteme GmbH, 70376 Stuttgart, DE
Erfinder Waibel, Hans, 71686 Remseck, DE;
Gebert, Hans, 74080 Heilbronn, DE
Vertreter Patentanwalts-Partnerschaft Rotermund + Pfusch + Bernhard, 70372 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 03.02.2004
DE-Aktenzeichen 102004005211
Offenlegungstag 18.08.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.08.2005
IPC-Hauptklasse B01D 29/21
IPC-Nebenklasse B01D 29/11   B01D 27/06   B01D 27/08   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein ringförmiges, radial durchströmbares Filterelement (1) mit einem Bahnenmaterial (3) als Filtermaterial und mit einer Endscheibe (4), die einen ringförmigen, elastischen Randbereich (5) für ein dichtes Aufsetzen auf ein Anschlussteil (6) aufweist.
Um die Herstellung und/oder die Abdichtungswirkung zu verbessern, ist der Randbereich (5) an einem separat von der Endscheibe (4) hergestellten Dichtkörper (8) ausgebildet, der die Endscheibe (4) in einer Überlappungszone (9) ausschließlich an der am Bahnenmaterial (3) zugewandten Seite überlappt, wobei das Bahnenmaterial (3) stirnseitig in den Dichtkörper (8) und in die Endscheibe (4) eingetaucht und in den Dichtkörperwerkstoff sowie in den Endscheibenwerkstoff eingebettet ist. Außerdem ist an der dem Bahnenmaterial (3) zugewandten Seite zumindest entlang einer Kontaktzone (11) zwischen Dichtkörper (8) und Endscheibe (4) der Dichtkörperwerkstoff mit dem Endscheibenwerkstoff zumindest bereichsweise verschmolzen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ringförmiges, radial durchströmbares Filterelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Filterelements.

Ein Filterelement der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 100 40 262 A1 bekannt und besitzt ein zick-zack-förmig gefaltetes Bahnenmaterial als Filtermaterial. Des Weiteren ist das Filterelement wenigstens an einer Stirnseite mit einer Endscheibe versehen, die einen radial innen und/oder radial außen liegenden ringförmigen, elastischen Randbereich für ein dichtes Aufsetzen auf ein Anschlußteil aufweist. Dabei erfasst die Endscheibe beim bekannten Filterelement lediglich einen außerhalb des besagten Randbereichs liegenden Bereich und besteht aus einem Vliesmaterial, während der Randbereich aus einem elastischen, direkt und gleichzeitig an das Bahnenmaterial des Filterelements einerseits sowie an das mit diesem bereits fest verbundene Vlies der Endscheibe andererseits angeschäumten Dichtmaterial besteht. Da beim bekannten Filterelement der Randbereich nachträglich angeschäumt werden muss, ist der hierzu erforderliche apparative Aufwand vergleichsweise groß.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Filterelement der eingangs genannten Art einen Weg aufzuzeigen, der die Herstellung des Filterelements vereinfacht und insbesondere preiswerter gestaltet. Des Weiteren besteht – je nach Anwendungsfall des Filterelements – ein erhöhtes Bedürfnis für eine besonders effektive Abdichtung zwischen dem dichtenden Randbereich und dem jeweiligen Anschlußteil, so dass sich die Erfindung auch mit dem Problem beschäftigt, eine hinsichtlich ihrer Dichtungswirkung verbesserte Ausführungsform anzugeben.

Diese Probleme werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken für den Randbereich der Endscheibe einen separat von der Endscheibe herstellbaren Dichtkörper vorzusehen, der für die Herstellung des Filterelements an die zugehörige Endscheibe angesetzt und mit dieser innerhalb einer Kontaktzone durch Verschmelzung dadurch verbunden wird, dass zur stirnseitigen Befestigung des Bahnenmaterials an Endscheibe und Dichtkörper diese oberflächlich angeschmolzen oder aufgeschmolzen werden. Die erfindungsgemäße Bauweise hat zur Folge, dass mit dem Montieren des Bahnenmaterials gleichzeitig der Dichtkörper und die Endscheibe, die beide als separate Körper unabhängig voneinander herstellbar sind, aneinander hinreichend fest und hinreichend dicht festgelegt werden, ohne dass hierzu ein gesonderter Verfahrensschritt erforderlich ist. Insoweit ergibt sich hier eine Vereinfachung für die Herstellung des Filterelements.

Durch die separate Herstellung des Dichtkörpers und der Endscheibe ist es möglich, Endscheibe und Dichtkörper aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Insbesondere können somit die Werkstoffe für Endscheibe und Dichtkörper hinsichtlich der jeweiligen Funktion optimiert werden. Auf diese Weise kann für die Herstellung des Dichtkörpers ein in besonderem Maße für eine effektive Dichtungswirkung geeigneter Werkstoff verwendet werden. Des Weiteren eröffnet die separate Herstellung des Dichtkörpers vielfältige Möglichkeiten zur geometrischen Ausgestaltung des Dichtkörpers, so dass sich insbesondere hoch wirksame Dichtkonturen, wie z. B. Dichtlippen und dgl., ausformen lassen. Eine derartige komplexe Formgebung ist bei einem nachträglichen Anspritzen des Randbereichs an die bereits mit dem Bahnenmaterial versehene Endscheibe in der Regel nicht möglich. Insoweit kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bauweise außerdem besonders einfach die Dichtungswirkung verbessert werden. Gemäß einer Weiterbildung kann die Endscheibe an der dem Bahnenmaterial zugewandten Seite eine ringförmige Vertiefung zur Aufnahme des Dichtkörpers aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, den Dichtkörper mehr oder weniger in der Endscheibe zu versenken, was ein gleichförmiges Aufschmelzen der Endscheibe und des Dichtkörpers zum Einbringen des Bahnenmaterials vereinfacht.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Endscheibe und der Dichtkörper in der Kontaktzone radial aneinander grenzen. Durch diese Ausgestaltung können die Werkstoffe von Endscheibe und Dichtkörper innerhalb der Kontaktzone besonders einfach miteinander verschmelzen, da innerhalb der ringförmigen Kontaktzone die aufgeschmolzenen Oberflächen direkt aneinander grenzen und sich dadurch besonders einfach benetzen und dementsprechend vermischen bzw. verschmelzen. Hierbei wird gleichzeitig die Ausbildung einer in Umfangsrichtung vollständig geschlossenen Schmelzverbindung innerhalb der Kontaktzone unterstützt, wodurch eine dichte Verbindung zwischen Dichtkörper und Endscheibe erreicht wird.

Erfindungsgemäß kann der Randbereich an einem axial abstehenden Ringkragen eine von der Endscheibe axial beabstandete erste Dichtlippe sowie eine in der gleichen Richtung wirkende, näher an der Endscheibe angeordnete zweite Dichtlippe aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Bauweise besitzt das Filterelement am Randbereich seiner Endscheibe somit zwei Dichtlippen, die bei aufgesetztem oder eingesetztem Anschlußteil an diesem hintereinander dichtend anliegen. Durch eine solche Reihenschaltung der Dichtungen kann auch für größere Differenzdrücke eine hinreichende Dichtungswirkung erzielt werden. Insgesamt ergibt sich somit eine verbesserte Dichtungswirkung.

Bei einer Weiterbildung kann die zweite Dichtlippe an einem Ringfortsatz ausgebildet sein, der unabhängig vom Ringkragen vom gleichen Rand des Randbereichs, also von dessen Innenrand oder von dessen Außenrand ausgeht. Auf diese Weise sind die beiden Dichtlippen hinsichtlich ihrer Anpresskräfte im wesentlichen unabhängig voneinander vorgebbar. Des Weiteren können sie zusätzliche, jedoch unterschiedliche Zusatzfunktionen ausführen, wie z. B. eine Zentrierwirkung für das Filterelement relativ zum Anschlussteil.

Während sich der Ringkragen im wesentlichen axial erstreckt, ist der Ringfortsatz bei einer bevorzugten Ausführungsform im Längsprofil etwa um 45° gegenüber einer Längsachse des Filterelements geneigt. Hierdurch kann auch die zweite Dichtlippe mit einer hinreichenden Vorspannung versehen werden.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

1 einen Längsschnitt durch einen axialen Endbereich eines erfindungsgemäßen Filterelements,

2 einen axialen Längsschnitt durch einen Dichtkörper des erfindungsgemäßen Filterelements.

Entsprechend 1 besitzt ein erfindungsgemäßes ringförmiges Filterelement 1, das auch als Ringfiltereinsatz bezeichnet werden kann, einen ringförmigen Filterkörper 2, dessen Filtermaterial durch ein Bahnenmaterial 3 gebildet ist, das vorzugsweise zick-zack-förmig oder wellenförmig gefaltet oder in sonstiger Weise plissiert angeordnet ist. Der Filterkörper 2 und somit das Filterelement 1 ist radial durchströmbar gestaltet.

1 zeigt nur einen axialen Endabschnitt des Filterelements 1, der erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Es ist klar, dass das Filterelement 1 außerdem einen zweiten, hier nicht gezeigten axialen Endabschnitt aufweist, der auf herkömmliche Weise oder ebenfalls erfindungsgemäß ausgestaltet sein kann.

Entsprechend 1 weist das Filterelement 1 an seiner axialen Stirnseite eine Endscheibe 4 auf, die im vorliegenden Fall zentrisch offen ausgestaltet ist. Die Endscheibe 4 weist hier radial innen einen ringförmigen Randbereich 5 auf, der elastisch ausgestaltet ist und ein dichtes Aufsetzen auf ein Anschlussteil 6 ermöglicht. Das Anschlussteil 6 ist im vorliegenden Fall ein zylindrischer Stutzen eines im Übrigen nur teilweise dargestellten Gehäuses 7, in welches das Filterelement 1 einsetzbar ist.

Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Randbereich 5 bezüglich der Endscheibe 4 radial innen liegend, was bei einer offenen Endscheibe 4 zweckmäßig ist. Unabhängig davon kann zusätzlich oder alternativ bei einer anderen Ausführungsform der Randbereich auch bezüglich der Endscheibe 4 radial außen liegend angeordnet sein.

Erfindungsgemäß ist nun der Randbereich 5 an einem Dichtkörper 8 ausgebildet oder durch den Dichtkörper 8 gebildet. Dieser Dichtkörper 8 ist separat von der Endscheibe 4 herstellbar, so dass Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 hinsichtlich ihrer Herstellung separate und somit voneinander unabhängige Einzelteile sind. Demgemäß kann die Endscheibe 4 aus einem für die Funktion der Endscheibe in besonderer Weise geeigneten Werkstoff, insbesondere ein geeigneter Kunststoff, hergestellt werden. Beispielsweise muss die Endscheibe 4 eine besondere Stabilität aufweisen, um im Betrieb des Filterelements 1 die daran angreifenden Kräfte hinreichend aufnehmen zu können. Im Unterschied dazu kann der Dichtkörper 8 aus einem für die Dichtfunktion besonders geeigneten Werkstoff, insbesondere ein geeigneter Kunststoff, wie z. B. Santoprene, hergestellt werden. Hierdurch kann der Dichtkörper 8 die gestellte Dichtaufgabe besonders effektiv erfüllen.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist dabei, dass am Dichtkörper 8 und an der Endscheibe 4 eine Überlappungszone 9 ausgebildet ist, die hier durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnet ist. Diese Überlappungszone 9 erstreckt sich bezüglich einer Längsmittelachse 10 des Filterelements 1 ebenfalls ringförmig sowie radial. Dabei überlappt der Dichtkörper 8 die Endscheibe 4 in der Überlappungszone 9 ausschließlich an der dem Bahnenmaterial 3 zugewandten Seite axial, d.h. in der Überlappungszone 9 ist der Dichtkörper 8 axial zwischen dem Bahnenmaterial 3 und der Endscheibe 4 angeordnet. Durch diese Bauweise ist der Dichtkörper 8 ohne weiteres axial an der Endscheibe 4 positionierbar, was die Herstellung des Filterelements 1 vereinfacht.

Das Bahnenmaterial 3 taucht stirnseitig in den Dichtkörper 8 und in die Endscheibe 4 ein. Auf diese Weise ist das Bahnenmaterial 3 stirnseitig in den Dichtkörperwerkstoff und in den Endscheibenwerkstoff eingebettet. Hierdurch ergibt sich eine intensive Verankerung des Bahnenmaterials 3 in der Endscheibe 4 und im Dichtkörper 8.

Darüber hinaus ist zwischen dem Dichtkörper 8 und der Endscheibe 4 an der dem Bahnenmaterial 3 zugewandten Seite eine ringförmige Kontaktzone 11 ausgebildet. Entlang dieser Kontaktzone 11 sind Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 fest miteinander verbunden, indem der Dichtkörperwerkstoff und der Endscheibenwerkstoff zumindest bereichsweise miteinander verschmolzen sind. Diese Verschmelzung zwischen Dichtkörperwerkstoff und Endscheibenwerkstoff kann an einzelnen Verbindungsstellen erfolgen, die regelmäßig oder zufällig entlang der Kontaktzone 11 verteilt angeordnet sind. Bevorzugt werden die Prozessparameter jedoch so gewählt, dass sich segmentartige Verbindungszonen und insbesondere eine ringförmig geschlossene Verbindungszone entlang der Kontaktzone 11 ausbildet.

Schon eine einfache axiale Anlage des Dichtkörpers 8 an der Endscheibe 4 in der Überlappungszone 9 führt zu einer mehr oder weniger effektiven Abdichtung zwischen Endscheibe 4 und Dichtkörper 8, da der Dichtkörper 8 aus einem für die gewünschte Dichtungswirkung geeigneten Dichtkörperwerkstoff besteht. Die Abdichtung zwischen Dichtkörper 8 und Endscheibe 4 wird umso besser, je intensiver die Schmelzverbindung innerhalb der Kontaktzone 11 ausgebildet ist. Die beste Dichtungswirkung lässt sich dann erzielen, wenn die Schmelzverbindung entlang der Kontaktzone im wesentlichen geschlossen umläuft.

Entsprechend der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist an der Endscheibe 4 an der dem Bahnenmaterial 3 zugewandten Seite eine Vertiefung 12 ausgebildet, die ringförmig ausgestaltet und so dimensioniert ist, dass darin der Dichtkörper 8 einsetzbar ist. Die Vertiefung 12 erstreckt sich dabei in der Überlappungszone 9. Zweckmäßig ist wie hier die axiale Tiefe der Vertiefung 12 so auf die axiale Dicke des Dichtkörpers 8 in der Überlappungszone 9 abgestimmt, dass der in die Vertiefung 12 eingesetzte Dichtkörper 8 so weit in der Endscheibe 4 versenkt angeordnet ist, dass der Dichtkörper 8 an der dem Bahnenmaterial 3 zugewandten Seite im wesentlichen bündig mit der Endscheibe 4 abschließt. Auf diese Weise wird auf der dem Bahnenmaterial 3 zugewandten Seite der Anordnung aus Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 eine im wesentlichen ebene ringförmige Fläche ausgebildet.

Die Dimensionierung der Vertiefung 12 erfolgt in radialer Richtung außerdem so, dass die Endscheibe 4 und der Dichtkörper 8 in der Kontaktzone 11 radial aneinander grenzen, wenn der Dichtkörper 8 in die Vertiefung 12 eingesetzt ist. Vorzugsweise berühren sich Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 in der Kontaktzone 11 radial, und zwar bereits vor dem Verschmelzen des Dichtkörperwerkstoffs mit dem Endscheibenwerkstoff in der Kontaktzone 11.

Während Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 im Bereich der Kontaktzone 11 mehr oder weniger intensiv miteinander verschmolzen sind, kann für eine bevorzugte Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Dichtkörper 8 in der Überlappungszone 9 an einer von der Endscheibe 4 abgewandten Seite der Kontaktzone 11 lose auf der Endscheibe 4 axial aufliegt. Im vorliegenden Fall liegt der Dichtkörper 8 innerhalb der Vertiefung 12 axial auf der Endscheibe 4 auf. Bei der genannten, bevorzugten Ausführungsform liegt im besagten Bereich somit nur ein loser Kontakt vor; so dass in der Überlappungszone 9 – abgesehen von der Kontaktzone 11 – Dichtkörper 8 und Endscheibe 4 durch entsprechende Krafteinwirkung voneinander abheben können. Diese Bauweise vereinfacht die Trennbarkeit zwischen Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 für den Fall, dass das Filterelement 1, z. B. nach seinem Gebrauch, entsorgt werden muss. Da Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt werden können, müssen sie für ein sortiertes Recycling wieder voneinander getrennt werden. Diese Trennung wird bei der erfindungsgemäßen Bauweise erheblich vereinfacht, da lediglich im Bereich der Kontaktzone 11 eine feste Verbindung zwischen Endscheibe 4 und Dichtkörper 8 besteht, die bei entsprechender Krafteinwirkung relativ einfach zerstörbar ist.

Bezugnehmend auf die 1 und 2 ist der Randbereich 5 bzw. der Dichtkörper 8 mit einem Ringkragen 13 ausgestattet, der im wesentlichen axial, also parallel zur Längsachse 10 des Filterelements 1 absteht. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform steht der Ringkragen 13 bezüglich des Filterkörpers 2 nach innen ab. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei welcher der Ringkragen 13 axial nach außen absteht.

Der Ringkragen weist eine erste Dichtlippe 14 auf, die radial wirkt, hier nach innen. Dementsprechend kommt die erste Dichtlippe 14 bei aufgesetztem Anschlussteil 6 an diesem radial, hier radial außen, dichtend zur Anlage. Erfindungsgemäß ist nun der Randbereich 5 bzw. der Dichtkörper 8 außerdem mit einer zweiten Dichtlippe 15 ausgestattet, die ebenfalls radial wirkt und zwar in derselben Richtung wie die erste Dichtlippe 14. Dies hat zur Folge, dass bei aufgesetztem Anschlussteil 6 beide Dichtlippen 14 und 15 an derselben Seite am Anschlussteil 6 radial dichtend anliegen, also hier radial außen. Durch die Ausgestaltung der ersten Dichtlippe 14 am Ringkragen 13 ist die erste Dichtlippe 14 von der Endscheibe 4 axial beabstandet, während die zweite Dichtlippe 15 erheblich näher an der Endscheibe 4 oder – wie hier – im wesentlichen in der Ebene der Endscheibe 4 angeordnet ist.

Der Ringkragen 13 besitzt im Längsprofil einen ersten Kragenabschnitt 16, der sich von einem Rand 17, hier dem Innenrand, des Dichtkörpers 8 bzw. des Randbereichs 5 bis zur ersten Dichtlippe 14 erstreckt und dabei von der Endscheibe 4 weg geneigt ist. Des Weiteren ist ein zweiter Kragenabschnitt 18 vorgesehen, der an den ersten Kragenabschnitt 16 anschließt und somit von der ersten Dichtlippe 14 ausgeht und sich zur Endscheibe 4 hin neigt. Schließlich ist bei der hier gezeigten Ausführungsform ein dritter Kragenabschnitt 19 vorgesehen, der an den zweiten Kragenabschnitt 18 anschließt und wieder von der Endscheibe 4 weg geneigt ist.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Filterelement 1 außerdem mit einer Innenzarge 20 ausgestattet, an der sich das Bahnenmaterial 3 radial innen abstützen kann. Diese Innenzarge 20 taucht an ihrer axialen Stirnseite ebenfalls in den Dichtkörper 8 ein und ist in dessen Dichtkörperwerkstoff eingebettet. An dieser Innenzarge 20 ist eine innen liegende, zylindrische Stützfläche 21 ausgebildet, die mit dem Ringkragen 13 zusammenwirkt. Entsprechend 1 stützt sich der Ringkragen 13 an einem mit 22 bezeichneten Übergang zwischen zweitem Kragenabschnitt 18 und drittem Kragenabschnitt 19 an dieser Stützfläche 21 der Innenzarge 20 radial ab, was beim Einführen des Anschlussteils 6 in den Ringkragen 13 zu einer radialen Vorspannung für die erste Dichtlippe 14 radial nach innen gegen die Außenseite des Anschlussteils 6 führt. Somit kann hier eine intensive Dichtungswirkung erzielt werden.

Im Unterschied dazu ist die zweite Dichtlippe 15 an einem Ringfortsatz 23 ausgebildet, der am selben Fand 17 wie der Ringfortsatz 13 vom Randbereich 5 bzw. vom Dichtkörper 8 absteht, jedoch völlig unabhängig vom Ringkragen 13. Während sich der Ringkragen 13 im wesentlichen axial erstreckt, ist der Ringfortsatz 23 in seinem Längsprofil etwa um 45° gegenüber einer Längsachse des Filterelements 1, z. B. dessen Längsmittelachse 10, geneigt.

Wie 1 zu entnehmen ist, sind die beiden Dichtlippen 14 und 15 hinsichtlich ihrer Dichtungswirkung hintereinander angeordnet, wodurch relativ große Druckdifferenzen vergleichsweise effektiv abgedichtet werden können.

Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, kann der Randbereich 5 bzw. der Dichtkörper 8 an seiner vom Bahnenmaterial 3 abgewandten Seite axial ausgerichtete Stege 24 aufweisen, die in axialer Richtung über die Endscheibe 4 vorstehen. Diese Stege 24 dienen im Einbauzustand des Filterelements 1 dazu, das Filterelement 1 in axialer Richtung im Gehäuse 7 abzustützen. Da die Stege 24 Bestandteile des Dichtungskörpers 8 sind, bestehen auch diese aus dem elastischen Dichtkörperwerkstoff, wodurch zum einen eine axiale Vorspannung des Filterelements 1 innerhalb des Filtergehäuses 7 realisierbar ist und zum anderen toleranzbedingte Dimensionsschwankungen ausgeglichen werden können.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filterelements 1 beschrieben:

Zunächst werden unabhängig voneinander die Endscheibe 4 und der Dichtkörper 8 hergestellt, wozu geeignete, insbesondere unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden. Beispielsweise werden Endscheibe 4 und/oder Dichtkörper 8 als Kunststoff-Spritzgussteile in verschiedenen Formen hergestellt. Anschließend werden die beiden Einzelteile zusammengesetzt, d.h., der Dichtkörper 8 wird in die Vertiefung 12 der Endscheibe 4 eingesetzt.

Nun erfolgt an der für die Anbringung des Bahnenmaterials 3 vorgesehenen Seite ein oberflächliches Aufweichen oder Aufschmelzen der Endscheibe 4 und des Dichtkörpers 8. Im Bereich der aufgeschmolzenen oder erweichten Oberfläche grenzen die Endscheibe 4 und der Dichtkörper 8 entlang der Kontaktzone 11 aneinander, so dass es dort zumindest bereichsweise zu einem Kontakt der Schmelzen bzw. der erweichten Kunststoffe kommt. In der Folge können sich die Werkstoffe benetzen und vernetzen, was zu einem lokalen Verschmelzen der Endscheibe 4 mit dem Dichtkörper 8 im Bereich der Kontaktzone 11 führt.

Das oberflächliche Aufschmelzen oder Erweichen der Endscheibe 4 und des Dichtkörpers 8 an der für die Anbringung des Bahnenmaterials 3 vorgesehenen Seite wird vorzugsweise so durchgeführt, dass eine Aufschmelztiefe, bis zu welcher die Werkstoffe erweicht werden, etwa 50 % der Dicke des Dichtkörpers 8 in der Überlappungszone 9 erreicht. Hierdurch kann das Bahnenmaterial 3 mit seiner Stirnseite hinreichend tief durch Anpressen oder Eindrücken in die aufgeweichten Oberflächenbereiche der Endscheibe 4 und des Dichtkörpers 8 eintauchen. Dabei können die aufgeschmolzenen Werkstoffe das Bahnenmaterial 3 mehr oder weniger durchdringen, was letztlich zu einer intensiven Verankerung des Bahnenmaterials 3 in der Endscheibe 4 und im Dichtkörper 8 führt.

Nach dem Aushärten bzw. nach dem Wiedererstarren der aufgeweichten Oberflächenbereiche ist das Bahnenmaterial 3 stirnseitig in die Endscheibe 4 und in den Dichtkörper 8 eingebettet. Hierdurch wird gleichzeitig eine hinreichende Abdichtung zwischen Bahnenmaterial 3 einerseits und Endscheibe 4 sowie Dichtkörper 8 andererseits erreicht.

Die für das Aufschmelzen oder Aufweichen der Endscheibe 4 und des Dichtkörpers 8 erforderliche Wärme wird bei einer bevorzugten Ausführungsform mittels einer Infrarotbestrahlung realisiert. Grundsätzlich sind auch beliebige andere geeignete Methoden möglich.


Anspruch[de]
  1. Ringförmiges radial durchströmbares Filterelement (1)

    – mit einem, insbesondere zick-zack-förmig gefalteten, Bahnenmaterial (3) als Filtermaterial,

    – mit wenigstens einer Endscheibe (4) an einer Stirnseite des Filterelements (1),

    – wobei die wenigstens eine Endscheibe (4) einen radial innen und/oder außen liegenden ringförmigen, elastischen Randbereich (5) für ein dichtes Aufsetzen auf ein Anschlussteil (6) aufweist,

    dadurch gekennzeichnet,

    – dass der Randbereich (5) an einem oder durch einen separat von der Endscheibe (4) hergestellten Dichtkörper (8) ausgebildet ist,

    – dass der Dichtkörper (8) die Endscheibe (4) in einer ringförmigen und radialen Überlappungszone (9) ausschließlich an der dem Bahnenmaterial (3) zugewandten Seite axial überlappt,

    – dass das Bahnenmaterial (3) stirnseitig in den Dichtkörper (8) und in die Endscheibe (4) eingetaucht und in den Werkstoff des Dichtkörpers (8) sowie in den Werkstoff der Endscheibe (4) eingebettet ist,

    – dass an der dem Bahnenmaterial (3) zugewandten Seite zumindest entlang einer ringförmigen Kontaktzone (11) zwischen Dichtkörper (8) und Endscheibe (4) der Werkstoff des Dichtkörpers (8) mit dem Werkstoff der Endscheibe (4) zumindest bereichsweise verschmolzen ist.
  2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (4) an der dem Bahnenmaterial (3) zugewandten Seite eine ringförmige Vertiefung (12) zur Aufnahme des Dichtkörpers (8) aufweist.
  3. Filterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Vertiefung (12) eingesetzte Dichtkörper (8) an der dem Bahnenmaterial (3) zugewandten Seite etwa bündig mit der Endscheibe (4) abschließt.
  4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (4) und der Dichtkörper (8) in der Kontaktzone (11) radial aneinander grenzen.
  5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (8) in der Überlappungszone (9) an einer von der Endscheibe (4) abgewandten Seite der Kontaktzone (11) lose auf der Endscheibe (4) axial aufliegt.
  6. Filterelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

    – dass der Randbereich (5) einen im wesentlichen axial abstehenden Ringkragen (13) aufweist, der axial beabstandet von der Endscheibe (4) eine radial wirkende erste Dichtlippe (14) aufweist,

    – dass der Randbereich (5) außerdem eine radial wirkende zweite Dichtlippe (15) aufweist, die bei aufgesetztem Anschlussteil (6) an derselben Seite radial am Anschlussteil anliegt wie die erste Dichtlippe (14).
  7. Filterelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein die zweite Dichtlippe (15) aufweisender Ringfortsatz (23) und der Ringkragen (13) unabhängig voneinander vom gleichen Rand (17) des Randbereichs (5) ausgehen.
  8. Filterelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringfortsatz (23) im Längsprofil etwa um 45° gegenüber einer Längsmittelachse (10) des Filterelements (1) geneigt ist.
  9. Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkragen (13) im Längsprofil einen vom Rand (17) des Randbereichs (5) von der Endscheibe (4) weg geneigten, sich bis zur ersten Dichtlippe (14) erstreckenden ersten Kragenabschnitt (16) und einen von der ersten Dichtlippe (14) zur Endscheibe (4) hin geneigten zweiten Kragenabschnitt (18) aufweist.
  10. Filterelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkragen (13) im Längsprofil außerdem einen an den zweiten Kragenabschnitt (18) anschließenden, von der Endscheibe (4) weg geneigten dritten Kragenabschnitt (19) aufweist.
  11. Filterelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

    – dass eine Innenzarge (20) zur radialen Abstützung des Bahnenmaterials (3) vorgesehen ist,

    – dass sich der Ringkragen (13) am Übergang (22) zwischen zweitem Kragenabschnitt (18) und drittem Kragenabschnitt (19) an der Innenzarge (20) radial abstützt.
  12. Filterelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtlippe (15) etwa in der Ebene der Endscheibe (4) angeordnet ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

    – dass der Dichtkörper (8) und die Endscheibe (4) als separate Bauteile hergestellt werden,

    – dass der Dichtkörper (8) so an der Endscheibe (4) positioniert wird, dass er diese in einer ringförmigen und radialen Überlappungszone (9) ausschließlich an einer Seite axial überlappt,

    – dass an dieser Seite der Dichtkörper (8) und die Endscheibe (4) oberflächlich aufgeschmolzen werden,

    – dass an der aufgeschmolzenen Seite das Bahnenmaterial (3) stirnseitig in den Dichtkörper (8) und in die Endscheibe (4) eingetaucht wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen mittels einer Infrarotbestrahlung erfolgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das oberflächliche Aufschmelzen bis zu einer Tiefe von etwa 50 % der Dicke des Dichtkörpers (8) in der Überlappungszone (9) erfolgt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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