DE102012219683B4 - Filter device and method of making the same - Google Patents
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Abstract
Filtereinrichtung (1),- mit einem im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Koaleszer (2), der stirnseitig über Endringe (3) aus einem ersten Kunststoff begrenzt ist,- mit einem Ringfilterelement (4), das im Wesentlichen koaxial zum Koaleszer (2) angeordnet ist,- wobei das Ringfilterelement (4) und ein jeweiliger Endring (3) zusammen in einer gemeinsamen und aus einem zweiten Kunststoff ausgebildeten Endscheibe (5) der Filtereinrichtung (1) gehalten sind,- wobei an einer der Endscheibe (5) zugewandten Stirnseite (6) des jeweiligen Endrings (3) ein in axialer Richtung (A) abstehender Kunststoff-Fortsatz (7) aus dem ersten Kunststoff vorgesehen ist,- wobei der Kunststoff-Fortsatz (7) sowie das Ringfilterelement (4) in den zweiten Kunststoff der Endscheibe (5) eingebettet sind.Filter device (1), - with an essentially hollow-cylindrical coalescer (2) which is limited at the end by end rings (3) made of a first plastic, - with a ring filter element (4) which is arranged essentially coaxially with the coalescer (2). ,- wherein the ring filter element (4) and a respective end ring (3) are held together in a common end disk (5) of the filter device (1) made of a second plastic,- wherein on an end face (6 ) of the respective end ring (3) in the axial direction (A) protruding plastic extension (7) is provided from the first plastic, - the plastic extension (7) and the ring filter element (4) in the second plastic of the end plate ( 5) are embedded.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Filtereinrichtung.The present invention relates to a filter device and a method for producing a filter device.
Filtereinrichtungen in der Art eines Kraftstofffilters mit einem Koaleszer kommen in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wenn aus dem dem Motor zuzuführenden Kraftstoff in diesem enthaltene Wasseranteile herausgefiltert werden sollen, um eine möglichst hohe Lebensdauer des Verbrennungsmotors sicherzustellen. Solche Koaleszer können dabei grundsätzlich Teil einer mehrstufigen Filtereinrichtung sein und als solche als eigenes Bauteil ausgebildet sein, welches bei der Herstellung der Filtereinrichtung an dem eigentlichen Kraftstofffilter befestigt werden kann. Beispielsweise kann ein solcher Koaleszer in der Art eines Hohlzylinders ausgebildet sein, welcher an einer Endscheibe des Kraftstofffilters mechanisch befestigt wird. Eine solche Befestigung kann in bekannter Weise mittels einer Clip-Verbindung erfolgen, wobei an der Endscheibe ein ClipElement und an dem Koaleszer ein dazu komplementäres Gegenstück in der Art eines Fortsatzes vorgesehen ist. Solche Clipverbindungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie relativ aufwändig herzustellen sind und zudem, insbesondere in einer axialen Richtung des Koaleszers, relativ viel Bauraum in Anspruch nehmen, so dass dieser Bauraum dann nicht für den eigentlichen Koaleszer (und somit zur Abscheidung von Wasser aus dem zu filternden Kraftstoff) zur Verfügung steht.Filter devices in the form of a fuel filter with a coalescer are used in internal combustion engines of motor vehicles when the water contained in the fuel to be supplied to the engine is to be filtered out in order to ensure the longest possible service life of the internal combustion engine. Such coalescers can in principle be part of a multi-stage filter device and as such can be designed as a separate component which can be attached to the actual fuel filter during manufacture of the filter device. For example, such a coalescer can be designed in the manner of a hollow cylinder, which is mechanically fastened to an end plate of the fuel filter. Such a fastening can take place in a known manner by means of a clip connection, with a clip element being provided on the end plate and a complementary counterpart in the form of an extension being provided on the coalescer. However, such clip connections have the disadvantage that they are relatively complex to produce and also take up a relatively large amount of space, especially in an axial direction of the coalescer, so that this space is then not available for the actual coalescer (and thus for the separation of water the fuel to be filtered) is available.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Filtereinrichtung sowie für ein Herstellungsverfahren für eine solche Filtereinrichtung anzugeben, bei welcher oben genannte Nachteile beseitigt oder zumindest reduziert sind.It is therefore an object of the present invention to specify an improved embodiment for a filter device and for a manufacturing method for such a filter device, in which the above-mentioned disadvantages are eliminated or at least reduced.
Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The above object is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einem Endring eines Koaleszers einen in axialer Richtung abstehenden Kunststoff-Fortsatz aus einem ersten Kunststoff vorzusehen, welcher - ebenso wie ein Faltenstern der Filtereinrichtung - in einen zweiten Kunststoff einer Endscheibe eines Ringfilterelements, wie z.B. einem Faltenstern, eingebettet ist. Auf diese Weise kann eine gleichermaßen mechanisch stabile und somit zuverlässige als auch platzsparende Verbindung zwischen der Endscheibe und dem Endring des Koaleszers hergestellt werden. Somit entfällt insbesondere ein technisch relativ aufwändiger Verbindungsmechanismus in der Art einer Clipverbindung, für welchen üblicherweise zusätzlicher Bauraum und auch wenigstens ein zusätzlicher Verfahrensschritt bei der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Endring und der Endscheibe erforderlich ist. Erfindungsgemäß kann also bei reduzierter Bauraumhöhe aufgrund des platzsparenden Verbindungsmechanismus des Filterelements eine große Koaleszerfläche für die Wechselwirkung mit dem zu filternden Fluid bereitgestellt werden.The invention is based on the general idea of providing an axially protruding plastic extension made of a first plastic on an end ring of a coalescer, which - like a pleated star of the filter device - is inserted into a second plastic of an end disc of a ring filter element, such as a pleated star, for example. is embedded. In this way, an equally mechanically stable and thus reliable as well as space-saving connection can be produced between the end plate and the end ring of the coalescer. A technically relatively complex connection mechanism in the form of a clip connection, for which additional installation space and also at least one additional process step are usually required in the production of a connection between the end ring and the end disk, is thus dispensed with. According to the invention, a large coalescer surface can be provided for the interaction with the fluid to be filtered with a reduced installation space height due to the space-saving connection mechanism of the filter element.
Der erfindungsgemäße Gedanke kann grundsätzlich auf eine Filtereinrichtung mit genau einer oder, alternativ dazu, mit zwei separaten Endscheiben angewandt werden, welche in letzterem Fall nacheinander, das heißt sukzessive oder gleichzeitig an dem Koaleszer/Faltenstern mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens befestigt werden. Im ersten Fall kann eine der beiden Endscheiben integral am Koaleszer ausgeformt sein, so dass nur eine separate Endscheibe vorhanden ist, an welcher sowohl der Koaleszer als auch das Ringfilterelement mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens befestigt werden.The idea according to the invention can basically be applied to a filter device with exactly one or, alternatively, with two separate end plates, which in the latter case are attached to the coalescer/pleated star one after the other, i.e. successively or simultaneously, using the method according to the invention. In the first case, one of the two end plates can be formed integrally on the coalescer, so that there is only one separate end plate to which both the coalescer and the ring filter element are attached using the method according to the invention.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung wird in einem ersten Schritt ein hohlzylindrisch ausgebildeter Koaleszer mit zwei stirnseitig angeordneten Endringen und mit zwei axial von der jeweiligen Stirnseite abstehenden Kunststoff-Fortsätzen aus einem ersten Kunststoff bereitgestellt. Entsprechend werden in einem zweiten Schritt ein Ringfilterelement sowie zwei Endscheiben aus einem zweiten Kunststoff bereitgestellt. Der zweite Kunststoff weist dabei eine Schmelztemperatur auf, die gleich oder niedriger ist als die Schmelztemperatur des ersten Kunststoffs. In einem dritten Schritt wird eine erste Endscheibe bis zu ihrer Plastifizierung erhitzt. Dies kann durch Erhitzen des ersten Kunststoffes auf eine Temperatur, die gleich oder höher als die Schmelztemperatur des zweiten Kunststoffes, und gleich oder niedriger als die Schmelztemperatur des ersten Kunststoffes ist, erfolgen. Auf diese Weise kann ein unerwünschtes, hitzebedingtes Verformen des Kunststoff-Fortsatzes vermieden werden. Die erste Endscheibe kann zum Zwecke der Plastifizierung mittels eines Heißluftgebläses oder induktiv erhitzt werden. Anschließend werden in einem vierten Schritt der erste Kunststoff-Fortsatz sowie das Ringfilterelement in die erste Endscheibe eingepresst. Der Kunststoff-Fortsatz wird somit in den zweiten Kunststoff der Endscheibe eingebettet, so dass die beiden Bauteile eine stabile und dennoch platzsparende mechanische Verbindung ausbilden. In einem dazu analogen fünften Schritt wird entsprechend die zweite Endscheibe bis zu ihrer Plastifizierung erhitzt. Auch die zweite Endscheibe kann zum Zwecke der Plastifizierung mittels eines Heißluftgebläses oder induktiv erhitzt werden. Anschließend werden wiederum in einem sechsten Schritt der zweite Kunststoff-Fortsatz und das Ringfilterelement in die zweite Endscheibe eingepresst. Die vorangehenden Erläuterungen zum Einbetten des Kunststoff-Fortsatzes in die erste Endscheibe gelten mutatis mutandis auch für die Herstellung einer Verbindung zwischen dem entsprechenden Endring des Koaleszer mit der zweiten Endscheibe.For the production of the filter device according to the invention, in a first step a hollow-cylindrical coalescer with two end rings arranged on the front side and with two plastic extensions made of a first plastic material and protruding axially from the respective front side is provided. Accordingly, in a second step, a ring filter element and two end plates made of a second plastic are provided. The second plastic has a melting temperature that is the same as or lower than the melting temperature of the first plastic. In a third step, a first end plate is heated until it is plasticized. This can be done by heating the first plastic to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the second plastic and equal to or lower than the melting temperature of the first plastic. In this way, undesired heat-related deformation of the plastic extension can be avoided. For the purpose of plasticizing, the first end plate can be heated by means of a hot air blower or inductively. Then, in a fourth step, the first plastic extension and the ring filter element are pressed into the first end plate. The plastic extension is thus embedded in the second plastic of the end plate, so that the two components form a stable yet space-saving mechanical connection. In a fifth step analogous to this, the second end plate is correspondingly heated until it is plasticized. The second end plate can also be heated by means of a hot air blower or inductively for the purpose of plasticizing. Subsequently, in turn, in a sixth step second plastic extension and the ring filter element pressed into the second end plate. The preceding explanations for embedding the plastic extension in the first end plate also apply, mutatis mutandis, to the production of a connection between the corresponding end ring of the coalescer and the second end plate.
Alternativ zum vorangehend erläuterten sukzessiven Erhitzen der beiden Endscheiben können diese auch simultan bis zu ihrer Plastifizierung erhitzt werden und in einem sich daran anschließenden Schritt die beiden Kunststoff-Fortsätze und das Ringfilterelement gleichzeitig in die beiden Endscheiben eingepresst werden.
Auf diese Weise kann das Herstellungsverfahren vereinfacht und beschleunigt werden.As an alternative to the previously explained successive heating of the two end disks, they can also be heated simultaneously until they are plasticized and in a subsequent step the two plastic extensions and the ring filter element can be pressed simultaneously into the two end disks.
In this way, the manufacturing process can be simplified and accelerated.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Kunststoff-Fortsatz integral mit dem zugehörigen Endring ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache und somit kostengünstige Herstellung des Endrings einschließlich des Kunststoff-Fortsatzes.In a preferred embodiment, the plastic extension can be formed integrally with the associated ferrule. This enables the end ring, including the plastic extension, to be produced in a particularly simple and therefore cost-effective manner.
Vorzugsweise kann der erste Kunststoff eine Schmelztemperatur aufweisen, die gleich oder höher als eine Schmelztemperatur des zweiten Kunststoffs ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beim Erhitzen der Endscheibe der Kunststoff-Fortsatz nicht ebenfalls unerwünschterweise plastifiziert und somit verformt wird. Alternativ kann der erste Kunststoff eine Schmelztemperatur aufweisen, die niedriger als die Schmelztemperatur des zweiten Kunststoffes ist, wenn die Materialdicke der Fortsätze stärker ausgeführt ist, so dass der Kern des Kunststoff-Fortsatzes bei der Plastifizierung nicht unerwünscht verformt wird.The first plastic can preferably have a melting temperature which is the same as or higher than a melting temperature of the second plastic. In this way it is ensured that when the end plate is heated, the plastic extension is not undesirably plasticized and thus deformed. Alternatively, the first plastic can have a melting temperature that is lower than the melting temperature of the second plastic if the material thickness of the extensions is thicker, so that the core of the plastic extension is not undesirably deformed during plasticization.
In einer bezüglich des erforderlichen Bauraums besonders kompakten Ausführungsform kann der Koaleszer im Wesentlichen koaxial innerhalb des Ringfilterelements angeordnet sein.In an embodiment that is particularly compact in terms of the required installation space, the coalescer can be arranged essentially coaxially inside the ring filter element.
In einer weiterbildenden Ausführungsform kann die Filtereinrichtung als Kraftstofffilter ausgebildet sein. Dies ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung in einem Kraftfahrzeug, wenn mittels der Filtereinrichtung Wasser aus dem der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zuzuführenden Kraftstoff abgeschieden werden soll.In a further developing embodiment, the filter device can be embodied as a fuel filter. This enables the filter device according to the invention to be used in a motor vehicle if water is to be separated from the fuel to be supplied to the internal combustion engine of the motor vehicle by means of the filter device.
Um Wasser auf besonders effektive Weise aus dem zu filternden Fluid abscheiden zu können, kann der Koaleszer in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Vlies, ein Gewirke, ein Gestrick oder ein Gewebe mit Koaleszenzeigenschaften umfassen.In order to be able to separate water from the fluid to be filtered in a particularly effective manner, in a particularly preferred embodiment the coalescer can comprise a fleece, a knitted fabric, a knitted fabric or a woven fabric with coalescence properties.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Filtereinrichtung mit einem oder mehreren der vorangehend genannten Merkmale.The invention also relates to a method for producing a filter device having one or more of the features mentioned above.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann zumindest eine der beiden Endscheiben zum Zwecke der Plastifizierung mittels eines Heißluftgebläses oder induktiv erhitzt werden.In a preferred embodiment of the method, at least one of the two end plates can be heated by means of a hot air blower or inductively for the purpose of plasticizing.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
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.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch
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1 eine Teilansicht eines Längsschnitts der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung, -
2 den Koaleszer der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung in einer isometrischen Darstellung.
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1 a partial view of a longitudinal section of the filter device according to the invention, -
2 the coalescer of the filter device according to the invention in an isometric view.
In der
An einer der Endscheibe 5 zugewandten Stirnseite 6 des jeweiligen Endrings 3 ist ein in axialer Richtung A abstehender Kunststoff-Fortsatz 7 aus dem ersten Kunststoff vorgesehen. Der Kunststoff-Fortsatz 7 sowie das Ringfilterelement 4 sind in den zweiten Kunststoff der Endscheibe 5 eingebettet. Der Kunststoff-Fortsatz 7 kann integral mit dem Endring 3 ausgebildet sein.A
Zum Herstellen der vorangehend erläuterten Filtereinrichtung 1 werden in einem ersten Schritt a) der hohlzylindrisch ausgebildete Koaleszer 2 mit zwei stirnseitig angeordneten Endringen 3 und mit zwei axial von der jeweiligen Stirnseite 6 abstehenden Kunststoff-Fortsätzen 7 aus dem ersten Kunststoff bereitgestellt. Ebenso werden in einem zweiten Schritt b) ein Ringfilterelement 4 sowie zwei Endscheiben 5 aus dem zweiten Kunststoff bereitgestellt. Der zweite Kunststoff weist dabei eine Schmelztemperatur auf, die gleich oder niedriger ist als die Schmelztemperatur des ersten Kunststoffes. In einem dritten Schritt c) wird eine erste Endscheibe 5 bis zu ihrer Plastifizierung erhitzt. Die erste Endscheibe 5 kann dabei zum Zwecke der Plastifizierung mittels eines Heißluftgebläses oder induktiv erhitzt werden. Anschließend werden in einem vierten Schritt d) der erste Kunststoff-Fortsatz 7 und das Ringfilterelement 4 in die erste Endscheibe 5 eingepresst. In einem dazu analogen, fünften Schritt e) wird entsprechend die zweite Endscheibe bis zu ihrer Plastifizierung erhitzt. Auch die zweite Endscheibe 5 kann mittels eines Heißluftgebläses oder induktiv erhitzt werden. Anschließend werden wiederum in einem sechsten Schritt f) der zweite Kunststoff-Fortsatz 7 und das Ringfilterelement 4 in die zweite Endscheibe 5 eingepresst.To produce the filter device 1 explained above, in a first step a) the hollow-
Alternativ zu den Verfahrensschritten c) bis f) können in einer Variante in einem Verfahrensschritt g) beide Endscheiben 5 simultan bis zu deren Plastifizierung erhitzt werden und in einem sich daran anschließenden Schritt h) die beiden Kunststoff-Fortsätze 7 und das Ringfilterelement 4 gleichzeitig in die beiden Endscheiben 5 eingepresst werden.As an alternative to method steps c) to f), in a variant in a method step g) both end disks 5 can be heated simultaneously until they are plasticized and in a subsequent step h) the two
In einer vereinfachten Variante kann eine der beiden Endscheiben 5 bereits vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens integral am Koaleszer ausgeformt sein, so dass nur eine separate Endscheibe 5 vorhanden ist, an welcher sowohl der Koaleszer als auch das Ringfilterelement mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens befestigt werden. In diesem Fall entfallen die Verfahrensschritte e.) und f.), und in Schritt b.) ist es ausreichend, nur eine einzige Endscheibe 5 bereitzustellen.In a simplified variant, one of the two end plates 5 can already be formed integrally on the coalescer before the method according to the invention is carried out, so that there is only one separate end plate 5 to which both the coalescer and the ring filter element are attached using the method according to the invention. In this case, method steps e.) and f.) are omitted and in step b.) it is sufficient to provide only a single end plate 5.
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| Publication number | Publication date |
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| DE102012219683A1 (en) | 2014-04-30 |
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