DE102011107522A1 - Method and device for producing a filter element and filter element - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes durch Verbinden von zwei freien Endabschnitten zumindest einer Filtermatte mittels Ultraschallschweißen, bei dem die Endabschnitte sowohl von außen als auch von innen über ein thermoplastisches Verbindungselement thermisch verbunden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens mit einem Stützkörper zur Abstützung eines mittleren Körperabschnitts des Verbindungselementes. Des Weiteren ist ein Filterelement offenbart, dessen Endabschnitte mit einem Verbindungselement verbunden sind, wobei die Verbindung mit dem Verbindungselement über eine Außen- und Innenfläche einer Filtermatte erfolgt.Disclosed is a method for producing a filter element by connecting two free end sections of at least one filter mat by means of ultrasonic welding, in which the end sections are thermally connected both from the outside and from the inside via a thermoplastic connecting element, and a device for performing such a method with a support body for supporting a central body portion of the connecting element. Furthermore, a filter element is disclosed, the end sections of which are connected to a connecting element, the connection to the connecting element taking place via an outer and inner surface of a filter mat.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes durch Verbinden von zwei freien Endabschnitten einer Filtermatte bzw. zum Verbinden von zwei Filtermatten mittels Ultraschallschweißens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.The present invention relates to a method for producing a filter element by connecting two free end portions of a filter mat or for joining two filter mats by ultrasonic welding according to the preamble of
Filterelemente mit einer Filtermatte bzw. einem Faltenbalg werden herkömmlicherweise durch ein endseitiges Verkleben der freien Endabschnitte der Filtermatten mit einem Zweikomponentenklebstoff zusammengefügt. Die Verwendung des Zweikomponentenklebstoffes erfordert jedoch die Einhaltung bestimmter Richtlinien bezüglich der Lagerung wie Anlieferungs- und Lagertemperatur, Lagerort und Lagerdauer. Ebenso sind exakte Dosiermengen, Verarbeitungstemperaturen und Aushärtedauern einzuhalten. Ferner sind gesundheitliche Vorschriften bei der Verarbeitung des Klebstoffs zu beachten. Zudem ist eine Entfernung und Entsorgung überschüssigen Klebstoffs aufwendig.Filter elements with a filter mat or a bellows are conventionally joined together by a end-side bonding of the free end sections of the filter mats with a two-component adhesive. However, the use of the two-part adhesive requires adherence to certain guidelines regarding storage such as delivery and storage temperature, storage location and storage life. Likewise, exact metering quantities, processing temperatures and curing times must be observed. Furthermore, health regulations must be observed when processing the adhesive. In addition, a removal and disposal of excess adhesive is expensive.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und eine verbesserte thermischen Verbindung der Endabschnitte unabhängig von den Filtermattenmaterialien aufweist, eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Filterelement zu schaffen.The object of the invention is to provide a method which eliminates the aforementioned disadvantages and has an improved thermal connection of the end sections independently of the filter mat materials, an apparatus for carrying out such a method and a filter element produced by this method.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.This object is achieved by a method having the features of
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes durch Verbindung von zwei freien Endabschnitten einer Filtermatte bzw. von zwei Filtermatten mittels Ultraschallschweißens werden die Endabschnitte mit einem thermoplastischen Verbindungselement von außen thermisch verbunden. Erfindungsgemäß wird das Verbindungselement abschnittsweise zwischen die Endabschnitte eingeführt, die anschließend mit dem Verbindungselement von innen thermisch miteinander verbunden werden.In a method according to the invention for producing a filter element by connecting two free end sections of a filter mat or two filter mats by means of ultrasonic welding, the end sections are thermally connected to a thermoplastic connecting element from the outside. According to the invention, the connecting element is introduced in sections between the end sections, which are then thermally connected to one another from the inside with the connecting element.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die innere und äußere thermische Verbindung von Filtermattenendabschnitten mit einem thermoplastischen Verbindungselement und ermöglicht somit insbesondere die Verbindung von Filtermatten unabhängig ihres Materials bzw. ihrer Materialzusammensetzung, da aufgrund des zwischen die Endabschnitte ragenden Verbindungselements stets auch zwischen den Endabschnitten ausreichend thermoplastisches Kunststoffmaterial vorhanden ist. Durch diese zweiseitige thermische Verbindung wird die Festigkeit und Dichtheit eines derartig hergestellten Filterelementes gegenüber der bekannten einseitigen äußeren thermischen Verbindung erheblich verbessert. Zudem erfordert das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zu dem vorbeschriebenen Klebeverfahren keine aufwendigen Richtlinien bzgl. der Lagerung des Verbindungselements, der Handhabung, usw., so dass eine Automatisierung und somit eine kürzere Produktionszeit als bei dem bekannten Klebeverfahren möglich ist.The inventive method allows the inner and outer thermal connection of Filtermattenendabschnitten with a thermoplastic fastener and thus allows in particular the connection of filter mats regardless of their material or their material composition, since due to the projecting between the end portions connecting element always between the end portions sufficient thermoplastic material is present , By this two-sided thermal connection, the strength and tightness of a filter element produced in this way compared to the known one-sided external thermal connection is significantly improved. In addition, the inventive method requires in comparison to the above-described adhesive method no complicated guidelines regarding. The storage of the connecting element, handling, etc., so that automation and thus a shorter production time than in the known bonding method is possible.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Verbindungselement einen W-förmigen Querschnitt mit zwei V-förmigen Abschnitten auf, wobei die Endabschnitte jeweils in einen der V-förmigen Abschnitte aufgenommen werden. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Endabschnitte jeweils beidseits von dem Verbindungselement umgriffen werden. Zudem wird durch den W-förmigen Querschnitt der Bereich des Verbindungselementes, der zwischen den Endabschnitten angeordnet wird, doppelwandig ausgeführt, so dass ein derartiges Verbindungselement beispielsweise insbesondere zum Verbinden von Filtermattenendabschnitten mit einem sehr geringen thermoplastischen Materialanteil geeignet ist, da stets genügend thermoplastisches Material Zur Herstellung der inneren thermischen Verbindung der Endabschnitte mit dem Verbindungselement vorliegt. Insbesondere ist eine Lagerung eines derartigen Verbindungselementes einfach, da es als plattenartiger Körper schichtweise gelagert und erst unmittelbar vor der Verschweißung zum W-Profil gefaltet werden kann.In a preferred embodiment, the connecting element has a W-shaped cross section with two V-shaped sections, wherein the end sections are each received in one of the V-shaped sections. This ensures that the end portions are encompassed on both sides of the connecting element. In addition, the W-shaped cross-section of the region of the connecting element, which is arranged between the end portions, double-walled, so that such a connection element, for example, in particular for connecting Filtermattenendabschnitten with a very small proportion of thermoplastic material is suitable because always enough thermoplastic material for the production the internal thermal connection of the end sections with the connecting element is present. In particular, a storage of such a connection element is simple, since it can be stored in layers as a plate-like body and can only be folded to the W-profile immediately before welding.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel hat das Verbindungselement vorzugsweise einen E-förmigen Querschnitt mit zwei äußeren Schenkeln und einem inneren Schenkel, wobei die Endabschnitte jeweils zwischen einem der äußeren Schenkel und dem inneren Schenkel angeordnet werden.In an alternative embodiment, the connecting element preferably has an E-shaped cross-section with two outer legs and one inner leg, wherein the end portions are each arranged between one of the outer legs and the inner leg.
Bei einer Verfahrensvariante wird das Verbindungselement zwischen den Endabschnitten und seitlich der Endabschnitte abgestützt, da hierdurch verhindert wird, dass das Verbindungselement während der Positionierung auf den Endabschnitten aufliegt bzw. von diesen getragen wird. In a variant of the method, the connecting element is supported between the end sections and laterally of the end sections, since this prevents the connecting element from resting on the end sections during positioning or being carried by them.
Mit Vorteil ist ein von der Filtermatte umgriffener Stützkorb vorgesehen, mit dem das Verbindungselement verbunden ist. Der Stützkorb kann hier beispielsweise mit dem zwischen den Endabschnitten eingeführten Abschnitt des Verbindungselements verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass bei dem Verfahren in einfacher Weise der Stützkorb integriert ist und durch die Verbindung mit dem Verbindungselement auch lagefixiert ist.Advantageously, a gripped by the filter mat support basket is provided, with which the connecting element is connected. The support basket can be connected here, for example, with the introduced between the end portions of the connecting element. This has the advantage that in the method in a simple manner, the support basket is integrated and is fixed in position by the connection with the connecting element.
Der Stützkorb kann mit dem Verbindungselement kraft-, stoff- und/oder formschlüssig verbunden sein. Dies erfolgt beispielsweise über eine Nut-Feder-Verbindung und zusätzlich oder alternativ durch ein Ultraschallschweißverfahren. Hierbei kann das Verbindungselement neben einer Ultraschallschweißung mit dem Filterelement im gleichen Verfahren mit dem Stützkorb verbunden werden.The support basket can be force, material and / or positively connected to the connecting element. This is done for example via a tongue and groove connection and additionally or alternatively by an ultrasonic welding process. In this case, the connecting element can be connected in addition to an ultrasonic welding with the filter element in the same process with the support basket.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Filterelements durch Verbinden von zwei freien Endabschnitten einer Filtermatte bzw. von zwei Filtermatten mittels Ultraschallschweißens hat eine Sonotrode und einen Amboss zur Schallbeaufschlagung und Einspannung der Endabschnitte. Die Sonotrode und der Amboss sind relativ zueinander verfahrbar und begrenzen einen Bearbeitungsraum zur Anordnung zumindest eines Verbindungselementes zum thermischen Verbinden der freien Endabschnitte mit dem Verbindungselement von außen. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen Stützkörper zur Abstützung des Verbindungselementes zwischen den in den Bearbeitungsraum eingeführten Endabschnitten zum thermischen Verbinden der Endabschnitte von innen mit dem Verbindungselement auf. Durch den Stützkörper wird eine stabile Positionierung des Verbindungselementes in der Vorrichtung gewährleistet, da dieses in einem mittleren Bereich abstützbar ist.A device according to the invention for producing a filter element by connecting two free end sections of a filter mat or of two filter mats by means of ultrasonic welding has a sonotrode and an anvil for applying sound to and clamping the end sections. The sonotrode and the anvil are movable relative to one another and delimit a processing space for arranging at least one connecting element for thermally connecting the free end sections to the connecting element from the outside. According to the invention, the device has a supporting body for supporting the connecting element between the end sections introduced into the processing space for thermally connecting the end sections from the inside to the connecting element. By the support body a stable positioning of the connecting element is ensured in the device, since this is supportable in a central region.
Bevorzugterweise ist in einer, das Verbindungselement tragenden Stirnfläche des Stützkörpers eine Vertiefung zur selbsttätigen Positionierung bzw. Ausrichtung des Verbindungselementes in der Vorrichtung ausgebildet.Preferably, in one, the connecting element-bearing end face of the support body is formed a recess for automatic positioning or alignment of the connecting element in the device.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung seitlich des Stützkörpers eine sonotrodenseitige Stützfläche und eine ambossseitige Stützfläche zur seitlichen Abstützung des Verbindungselementes auf, wobei zwischen dem Stützkörper und jeweils einer Stützfläche ein Führungskanal zum Einführen der Endabschnitte in den Bearbeitungsraum gebildet ist.In one embodiment, the device has a sonotrodenseitige support surface and an anvil side support surface for lateral support of the connecting element laterally of the support body, wherein between the support body and a support surface, a guide channel for inserting the end portions is formed in the processing space.
Um ein Einführen der Endabschnitte in den Bearbeitungsraum zu erleichtern können die Führungskanäle in Einführrichtung trichterförmig verjüngt sind.In order to facilitate insertion of the end sections into the processing space, the guide channels can be funnel-shaped in the insertion direction.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützkörper ein von der Filtermatte umgriffener, insbesondere einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Querschnitt aufweisender, Stützkorb. Dieser ist mit dem Verbindungselement kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, insbesondere über eine Nut-Feder-Verbindung und/oder durch ein Ultraschallschweißverfahren, verbunden.In a further embodiment of the invention, the support body is a umgester of the filter mat, in particular a substantially hollow cylindrical cross-section having, support basket. This is connected to the connecting element non-positively, material and / or positive, in particular via a tongue and groove connection and / or by an ultrasonic welding process.
Um eine Verschmutzung der Verbindung beim Verschweißen zu verhindern, kann die Vorrichtung ein Deckelelement zum Verschließen des Bearbeitungsraumes aufweisen.In order to prevent contamination of the connection during welding, the device may have a cover element for closing the processing space.
Insbesondere kann das Deckelelement als ein Anschlag für das Verbindungselement wirken, so dass eine Fehlpositionierung des Verbindungselementes beim Verschweißen verhindert wird.In particular, the cover element can act as a stop for the connecting element, so that incorrect positioning of the connecting element during welding is prevented.
Zur besseren Zugänglichkeit des Bearbeitungsraumes kann das Deckelelement zweigeteilt sein und einen sonotrodenseitigen und einen ambossseitigen Deckelelementenabschnitt aufweisen.For better accessibility of the processing space, the cover element may be divided into two and have a sonotrodenseitigen and an anvil-side cover element portion.
Erfindungsgemäß hat ein Filterelement eine Filtermatte. Deren Endabschnitte sind mit einem Verbindungselement verbunden. Vorteilhafter Weise ist die Filtermatte von außen und innen mit dem Verbindungselement stoff-, kraft- und/oder formschlüssig verbunden. Zum Verbinden eignet sich insbesondere ein thermisches Herstellungsverfahren. Ein derartiges Filterelement weist eine hohe Festigkeit auf.According to the invention, a filter element has a filter mat. Their end portions are connected to a connecting element. Advantageously, the filter mat from the outside and inside with the connecting element material, force and / or positively connected. In particular, a thermal production method is suitable for bonding. Such a filter element has a high strength.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement einen W- oder E-förmigen Querschnitt auf.Preferably, the connecting element has a W or E-shaped cross section.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umgreift das Filterelement einen Stützkorb, der mit dem Verbindungselement ebenfalls kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, insbesondere über eine Nut-Feder-Verbindung und/oder durch ein Ultraschallschweißverfahren, verbunden ist.In a further embodiment of the invention, the filter element engages around a support basket, which is also non-positively, material and / or positively connected to the connecting element, in particular via a tongue and groove connection and / or by an ultrasonic welding process.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous embodiments of the invention are the subject of further subclaims.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic representations. Show it:
Gemäß der Darstellung in
Die Sonotrode
Bodenseitig ist der Bearbeitungsraum
Darüber hinaus hat die Vorrichtung
Das Verbindungselement
Die äußeren Elementenabschnitte
Zur Verbindung der zwei Endabschnitte
Anschließend wird die Filtermatte
Nach der Positionierung der Filtermatte
Dann beginnt der eigentliche Ultraschallschweißprozess. Von einem Generator erzeugte elektrischen Schwingungen werden in einem Schallwandler bzw. Konverter in mechanische Schwingungen umgewandelt, durch ein Amplituden-Transformationselement in einen bevorzugten Amplitudenbereich übersetzt und über die Sonotrode
Nach ausreichender Plastifizierung bzw. Aufschmelzung des Verbindungselementes
Die zwischen den Schenkeln
In der
Der Federsteg
Bei der Herstellung des Filterelements wird das Verbindungselement
Alternativ kann das Verbindungselement
Erfolgt das Ultraschallschweißverfahren zusammen mit dem Stützkorb
Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelementes durch Verbinden von zwei freien Endabschnitten zumindest einer Filtermatte mittels Ultraschallschweißen, bei dem die Endabschnitte sowohl von außen als auch von innen über ein thermoplastisches Verbindungselement thermisch verbunden werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens mit einem Stützkörper zur Abstützung eines mittleren Körperabschnitts des Verbindungselementes. Des Weiteren ist ein Filterelement offenbart, dessen Endabschnitte mit einem Verbindungselement verbunden sind, wobei die Verbindung mit dem Verbindungselement über eine Außen- und Innenfläche einer Filtermatte erfolgt.Disclosed is a method for producing a filter element by connecting two free end portions of at least one filter mat by means of ultrasonic welding, in which the end portions are thermally connected both from the outside and inside via a thermoplastic connecting element, and an apparatus for performing such a method with a support body for supporting a central body portion of the connecting element. Furthermore, a filter element is disclosed, the end portions of which are connected to a connecting element, wherein the connection with the connecting element takes place via an outer and inner surface of a filter mat.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Endabschnittend
- 44
- Endabschnittend
- 66
- Filtermattefilter mat
- 88th
- Verbindungselementconnecting element
- 1010
- Sonotrodesonotrode
- 1212
- Ambossanvil
- 1414
- Längsführunglongitudinal guide
- 1616
- Längsführunglongitudinal guide
- 1818
- Vorrichtungsblockdevice block
- 2020
- Vorrichtungsblockdevice block
- 2222
- Endflächeend face
- 2424
- Endflächeend face
- 2626
- Bearbeitungsraumworking space
- 2828
- Stützflächesupport surface
- 3030
- Stützflächesupport surface
- 3232
- Vertikalflächevertical space
- 3434
- Vertikalflächevertical space
- 3636
- DeckelelementenabschnittCover elements section
- 3838
- DeckelelementenabschnittCover elements section
- 4040
- DeckelflächenabschnittCover surface section
- 4242
- DeckelflächenabschnittCover surface section
- 4444
- Schmalseitennarrow sides
- 4646
- Schmalseitennarrow sides
- 4848
- Federfeather
- 5050
- Federfeather
- 5252
- Stützkörpersupport body
- 5454
- Stirnflächeface
- 5656
- Vertiefungdeepening
- 5858
- Seitenflächeside surface
- 6060
- Seitenflächeside surface
- 6262
- Führungskanalguide channel
- 6464
- Führungskanalguide channel
- 6666
- Schrägflächesloping surface
- 6868
- Schrägflächesloping surface
- 7070
- äußerer Elementenabschnittouter element section
- 7272
- äußerer Elementenabschnittouter element section
- 7474
- innerer Elementenabschnittinner element section
- 7676
- innerer Elementenabschnittinner element section
- 7878
- äußerer Zwischenraumouter space
- 8080
- äußerer Zwischenraumouter space
- 8282
- mittlerer Zwischenraummiddle space
- 8484
- äußere Körperkanteouter body edge
- 8686
- äußere Körperkanteouter body edge
- 8888
- innere Körperkanteinner body edge
- 9090
- mittlere Körperkantemiddle body edge
- 9292
- mittlere Körperkantemiddle body edge
- 9494
- Verbindungselementconnecting element
- 9898
- Schenkelleg
- 9898
- Schenkelleg
- 100100
- Stegweb
- 102 102
- Längsseitelong side
- 104104
- Federstegspring bar
- 106106
- Filterraumfilter chamber
- 108108
- Filterraumfilter chamber
- 110110
- Stützkorbsupport cage
- 112112
- Öffnungenopenings
- 114114
- Nutgroove
- 116116
- Mantelcoat
- 118118
- Haltezungenholding tongues
- 120120
- Haltezungenholding tongues
- 122122
- Nutöffnungslot opening
- 124124
- Stirnseitefront
- 126126
- Stirnseitefront
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1409106 B1 [0003] EP 1409106 B1 [0003]
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- 2012-01-27 WO PCT/EP2012/000384 patent/WO2012100960A1/en active Application Filing
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Also Published As
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