DE10144867A1

DE10144867A1 - Filterelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10144867A1
Application number: DE10144867A
Authority: DE
Inventors: Markus Kolczyk
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zur Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Schmierölen in Brennkraftmaschinen. Das Filterelement (10) wird durch ein Filtermedium (11), ein Stützgitter (12) und Endscheiben (15) gebildet, wobei die Endscheiben (15) dichtend mit dem Filtermedium (11) verbunden sind. Das Filtermedium (11) besteht aus einem Synthetikvlies, welches über Falten verfügt und ringförmig zusammengeschlossen ist. Damit die Falten des Vlieses auch bei höheren Belastungen nich kollabieren, ist das Stützgitter (12) vollflächig mit dem Filtermedium (11) verbunden. Durch die vollflächige Verbindung zwischen dem Stützgitter (12) und dem Filtermedium (11) können beide Lagen in einem einzigen Arbeitsgang in einer Rotationsfaltanlage gefaltet werden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Filterelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes nach Patentanspruch 1.

Es ist aus der DE 42 01 702 ein Filterelement für einen Gasfilter bekannt. Dieses Filterelement besteht aus einem sternförmig gefalteten Filtermedium, welches mit einem Stützgitter verklebt ist. Die Verklebung des Filtermediums mit dem Stützgitter erfolgt linienförmig im Bereich der Faltenspitzen.

Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass das Auftragen des Klebstoffes auf die Faltenspitzen in einem Arbeitsschritt nach dem Falten des Filtermediums und des Stützgitters erfolgen muss, wodurch der unlösbare Verband zwischen dem Filtermedium und dem Stützgitter erst nach dem Falten erzeugt wird. Hierbei können nicht beide Lagen zeitgleich in der selben Anlage gefaltet werden, da die beiden Lagen sonst aufeinander verrutschen würden. Weiterhin ist für eine derartige Faltanlage ein aufwendigen, wenig wirtschaftliches Faltverfahren erforderlich. Falls der unlösbare Verband zwischen dem Filtermedium und dem Stützgitter vor dem Falten erzeugt werden soll, ist eine aufwendige Prozesssteuerung erforderlich, damit die Klebestellen exakt auf den Faltenspitzen angeordnet sind.

Weiterhin sind Filterelemente bekannt, welche ein Filtermedium aus Vlies besitzen. Derartige Filterelemente werden nur bei begrenzten thermischen Belastungen eingesetzt. Bei höheren Temperaturen von z. B. 100°C werden Vliese weicher und verlieren einen Teil ihrer Festigkeit. Werden diese erweichten Vliese mit einem höheren Differenzdruck beaufschlagt, kollabieren die Falten und die Filterleistung des Filterelementes sinkt stark ab.

Thermisch stabile Filterelemente zur Reinigung von Schmierölen bestehen aus einem thermisch nicht erweichbaren Material, wie z. B. Cellulose. Dieses Medium hat jedoch den Nachteil, dass es im heißen Öl einem Alterungsprozess unterliegt, bei welchem es spröde wird und rechtzeitig ausgetauscht werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Filterelementes, welches auch bei höheren Temperaturen über eine ausreichende Festigkeit verfügt, und alterungsbeständig ist und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Filterelement ist in vorteilhafter Weise zur Reinigung einer Flüssigkeit, insbesondere von Schmieröl einer Brennkraftmaschine, geeignet. Hierzu weist das Filterelement ein Filtermedium aus einem synthetischen Material wie z. B. Polyestervlies auf. Hierbei kann das Filtermedium auch aus mehreren Filterlagen, insbesondere mit unterschiedlichen Filterfeinheiten, bestehen. Dieses Material ist z. B. in Schmierölen bei einem Einsatztemperaturbereich von -50 bis 200°C alterungsbeständig und versprödet nicht. Da die mechanische Festigkeit von synthetische Materialien ab ca. 50°C absinkt, ist das Filtermedium vollflächig mit einem Stützgitter verbunden. Die Verbindung des Stützgitters mit dem Filtermedium ist unlösbar, d. h. dass das Filtermedium nicht zerstörungsfrei von dem Stützgitter getrennt werden kann. Das Stützgitter besteht aus einem synthetischen Material, welches vorzugsweise eine Dicke kleiner 2 mm aufweist. Dieses Stützgitter kann auf unterschiedlichste Art, wie z. B. Weben, Extrudieren, Stanzen oder Strecken hergestellt sein. Zur Erzeugung der Verbindung zwischen dem Filtermedium und dem Stützgitter besteht das Stützgitter vorzugsweise aus Kunststoff und ist mit dem Filtermedium verklebt oder verschweißt. Hierzu kann sowohl das Filtermedium, als auch das Stützgitter erwärmt werden, so dass die unlösliche Verbindung erzeugt werden kann. Selbstverständlich können auch beide Teile erwärmt und miteinander verbunden werden. Das Stützgitter besteht jedoch aus einem Material, welches auch bei höheren Temperaturen von bis zu 200°C eine zur Abstützung der Falten ausreichende Festigkeit aufweist. Hierbei kann das Stützgitter z. B. aus Polypropylen oder Polyethylen bestehen.

Zur Vergrößerung der Filterfläche des Filterelementes ist das Filtermedium gefaltet, wobei das Stützgitter den Verlauf der Falten an jeder Stelle stützt. Weiterhin ist das gefaltete Filtermedium ringförmig zusammengeschlossen, wodurch sich ein Hohlraum im Innern des Filterelementes ergibt. Wenn das Filterelement mit einem zu großen Differenzdruck beaufschlagt wird, und auch das Stützgitter keine ausreichende Stützkraft aufweist, kollabieren die Falten. Durch die Ausbildung des Stützgitters wird jedoch eine Drainage gewährleistet, welche sozusagen einen "Notlauf" ermöglicht und die Flüssigkeit ablaufen kann. Das mit dem Stützgitter verbundene Filtermedium ist an seinen Stirnseiten mit Endscheiben dichtend verbunden. Hierbei kann die Endscheibe aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen und mit dem Filtermedium verklebt oder verschweißt sein oder bei anderen Ausführungen aus einem aufquellenden Material bestehen, welches die Stirnseiten des Filtermediums beim Aufquellen dichtend umschließt.

Durch das alterungsbeständige synthetische Filtermedium ist eine zuverlässige Filtration der Flüssigkeit gewährleistet. Weiterhin wird ein Kollabieren der Falten durch das Stützgitter verhindert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Filtermedium vollflächig mit dem Stützgitter verklebt. Die Verklebung des Stützgitters mit dem Filtermedium erfolgt nicht nur in Teilbereichen wie z. B. den Faltenspitzen, sondern in allen Bereichen des Filtermediums, also sowohl in den Faltenspitzen als auch auf den Faltenflanken und den Faltentälern. Der Klebstoff kann z. B. ein Sprühkleber oder ein Heißkleber sein, welcher auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen von max. 5 mm unterbrochen sein kann. Hierbei sind die klebstofffreien Bereiche derart zu wählen, dass das Stützgitter an keiner Stelle von dem Filtermedium abgehoben werden kann. Bei dieser Ausgestaltung können unterschiedlichste Materialien des Stützgitters mit dem Filtermedium kombiniert werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Filtermedium mit einem Klebegitter mit dem Stützgitter verklebt ist. Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass der Klebstoff gleichmäßig zwischen dem Filtermedium und dem Stützgitter aufgetragen ist. Das Klebegitter kann einfach und schnell zwischen das Filtermedium und das Stützgitter eingebracht werden.

Es ist vorteilhaft, dass das Stützgitter anströmseitig mit dem Filtermedium verbunden ist. Hierbei erfüllt das Stützgitter neben der Abstützung des Filtermediums noch eine Schutzfunktion, welche verhindert, dass größere Schmutzteile das Filtermedium beschädigen.

Bei einer anderen Anordnung ist das Stützgitter auf der Abströmseite angeordnet. Bei dieser Anordnung wird das Filtermedium durch die durchströmende Flüssigkeit gegen das Stützgitter gedrückt, wodurch die feste Verbindung zwischen dem Filtermedium und dem Stützgitter nicht beansprucht wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützgitter sowohl anströmseitig, als auch abströmseitig angeordnet ist. Dadurch befindet sich das Filtermedium zwischen zwei Stützgittern, wobei sowohl ein mechanischer Schutz des Filtermediums, als auch ein Andrücken des Filtermediums an das Stützgitter erzielt wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Filterelementes ist um das Filtermedium herum ein Stützband angeordnet, welches mit den Falten insbesondere mit deren Faltenspitzen, verbunden ist und so eine zusätzliche Abstützung zu dem Stützgitter bewirkt. Durch die Verwendung eines Stützbandes kann das Stützgitter eine geringere Festigkeit und Dicke aufweisen, wobei die Festigkeit, vorzugsweise die Warmfestigkeit des Stützgitters trotzdem noch größer ist, als die des Filtermediums. Das Stützband kann sowohl aus Kunststoff, als auch aus einem anderen Material sein. Bei besonderen Ausgestaltungen ist das Stützband aus dem gleichen Material wie das Stützgitter. Das Stützband kann auf unterschiedlichste Arten um das Filtermedium gelegt sein. Hierbei kann es z. B. spiralförmig gewickelt sein, wobei die Wicklung sich überlappen, aneinander anschließen oder beabstandet sein kann.

Zur Herstellung des oben beschriebenen Filterelements wird das Filtermedium in ungefalteten Zustand mit dem Stützgitter fest verbunden, wobei das Filtermedium z. B. mit einem Sprühkleber eingesprüht und das Stützgitter aufgelegt und angedrückt wird. Dies kann z. B. mit einer Walze erfolgen. Dieser feste Verbund aus Filtermedium und Stützgitter wird einer Faltanlage zugeführt und gefaltet. Hierbei kann die Faltanlage eine beliebige im Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Faltung von Filtermedien wie z. B. eine Messerfaltanlage oder eine Rotationsfaltanlage sein. Rotationsfaltanlagen haben eine höhere Faltgeschwindigkeit als Messerfaltanlagen, daher können die Filtermedien schneller gefaltet werden, wodurch diese Faltmethode wirtschaftlicher ist. Durch den festen Verbund zwischen dem Filtermedium und dem Stützgitter verrutschen diese beiden Lagen beim Falten auf einer Rotationsfaltanlage nicht. Das gefaltete Filtermedium wird anschließend ringförmig zusammen geschlossen, wobei die aneinander anliegenden Endfalten z. B. verklebt, vernäht oder mit einem Clip verbunden sein können. Dieses gefaltete, ringförmig zusammengeschlossene Filtermedium mit Stützgitter wird dichtend mit den Endscheiben verbunden. Dies kann z. B. durch Verkleben oder Verschweißen erfolgen. Weiterhin ist es möglich aufquellende Endscheiben zu verwenden, welche durch z. B. Wärmezufuhr aufschäumen und so das Filtermedium an seinen Stirnseiten dichtend umschließt.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt
Fig. 1 ein Filterelement in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Filtermedium,
Fig. 3 eine alternative Ausbildung des Filtermediums und
Fig. 4 einen Flüssigkeitsfilter im Schnitt.
Fig. 1 zeigt ein Filterelement 10 in perspektivischer Ansicht. Das Filterelement 10 weist ein zick-zack-förmig gefaltetes, ringförmig geschlossenes Filtermedium 11 auf. Das Filtermedium 11 ist durch ein Stützgitter 12, welches in gleicher Weise wie das Filtermedium 11 gefaltet ist, gestützt, wobei das Filtermedium 11 mit seiner gesamten Fläche an dem Stützgitter 12 anliegt. Das Filtermedium 11 ist mit dem Stützgitter 12 mit einem Sprühkleber (nicht dargestellt) vollflächig verklebt, wodurch sich ein Verbund 13 aus dem Stützgitter 12 mit dem Filtermedium 11 ergibt. Dies ist in dem Ausschnitt im rechten Bereich der Fig. 1 dargestellt. Der Verbund 13 ist an seinen sich gegenüberliegenden Stirnseiten 14 dichtend mit jeweils einer Endscheibe 15, welche als Ringscheibe ausgebildet ist, verbunden. Im Inneren des Filterelementes 10 kann ein Stützrohr (nicht dargestellt) angeordnet sein, welches eine zusätzliche Abstützung zu dem Stützgitter bildet.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Verbundes 13 im Schnitt dargestellt. Bei dieser Darstellung ist der Verbund 13 aus dem Filtermedium 11 und zwei Stützgittern 12 gebildet. Die Stützgitter 12 sind derart angeordnet, dass sowohl anströmseitig, als auch abströmseitig ein Stützgitter 12 angeordnet ist. Somit ist das Filtermedium 11 von zwei Stützgittern 12 umgeben.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt des Verbundes 13 im Schnitt dargestellt. Bei dieser Darstellung ist eine Alternative Ausgestaltung des Verbundes 13 dargestellt. Der Verbund 13 wird durch ein, nur auf einer Seite des Filtermediums 11 aufgebrachtes Stützgitter 12 gebildet, wobei zur festen Verbindung ein Klebegitter 16 vorgesehen ist. Das Klebegitter 16 besteht aus einem thermisch reaktiven Klebstoff, wobei es auf das ungefaltete Filtermedium 11 aufgelegt wird. Anschließend wird das Stützgitter 12 auf das Klebegitter 16 aufgelegt und die Reaktionswärme zugeführt. Dadurch wird der Klebstoff weich und verbindet das Filtermedium 11 unlösbar mit dem Stützgitter 12.
In Fig. 4 ist ein Flüssigkeitsfilter dargestellt, in welchen das oben beschriebene Filterelement 10 eingebracht ist. Der Fig. 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Flüssigkeitsfilter weist ein Gehäuseunterteil 17 und ein Gehäuseoberteil 18 auf. Diese beiden Gehäuseteile 17, 18 sind miteinander verschraubt. Damit die zu reinigende Flüssigkeit nicht austreten kann, ist eine Dichtung zwischen die Gehäuseteile 17, 18 eingebracht. Das Gehäuseoberteil 18 verfügt über einen Flüssigkeitseinlass 20 und einen Flüssigkeitsauslass 21. Das Filterelement 10 schließt dichtend an den Flüssigkeitseinlass 20 an, wodurch die zu reinigende Flüssigkeit in Pfeilrichtung in den Flüssigkeitsfilter einströmt und von Innen nach Außen durch das Filterelement 10 hindurch tritt. Durch das Filterelement 10 wird somit eine Reinseite 22 dichtend von einer Rohseite 23 getrennt. Die gereinigte Flüssigkeit tritt durch den Flüssigkeitsauslass 21 aus dem Flüssigkeitsfilter aus und kann z. B. der Brennkraftmaschine erneut zugeführt werden.

Claims

1. Filterelement (10) zur Reinigung einer Flüssigkeit, insbesondere für das Schmieröl einer Brennkraftmaschine, aufweisend
ein ringförmig zusammengeschlossenes Filtermedium (11), welches über Falten verfügt, wobei das Filtermedium (11) aus einem synthetischen Material, insbesondere einem Polyestervlies besteht,
ein Stützgitter (12), welches das Filtermedium (11) vollflächig abstützt und mit dem Filtermedium (11) unlösbar verbunden ist,
Endscheiben (15), welche zumindest dichtend mit dem Filtermedium (11) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass
das Stützgitter (12) vollflächig mit dem Filtermedium (11) unlösbar verbunden ist.

2. Filterelement, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgitter (12) mit dem Filtermedium (11) vollflächig verklebt ist.

3. Filterelement nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgitter (12) mit einem Klebegitter (16) mit dem Filtermedium (11) verklebt ist.

4. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (11) anströmseitig mit dem Stützgitter (12) verbunden ist.

5. Filterelement (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium (11) abströmseitig mit dem Stützgitter (12) verbunden ist.

6. Filterelement (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung der Falten ein Stützband um das Filtermedium (11) herum angeordnet ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Filtermedium (11) mit dem Stützgitter (12) unlösbar verbunden wird,
das mit dem Stützgitter (12) verbundene Filtermedium (11) einer Plissieranlage, insbesondere einer Rotationsfaltanlage zugeführt wird,
das gefaltete Filtermedium ringförmig zusammengeschlossen wird, und
das Filtermedium dichtend mit den Endscheiben (15) verbunden wird.