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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements und ein Filterelement.
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Bekannte Luftfilter für Kraftfahrzeuge, insbesondere sogenannte Kompaktluftfilter, können aus einem auf einen Wickelkern aufgewickelten Filtermedium gebildet sein, an dem ein Rahmen befestigt ist. An dem Rahmen kann eine Dichtung angeschäumt sein. Die Dichtung wird dadurch erzeugt, dass ein aufschäumbares Kunststoffmaterial in eine an dem Rahmen vorgesehene Nut eindosiert wird und frei aufschäumt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Filterelements anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements mit folgenden Verfahrensschritten gelöst: Bereitstellen eines Filtermediums und eines Rahmens; Verbinden des Filtermediums mit dem Rahmen; Eindosieren eines aufschäumbaren Kunststoffmaterials in eine um den Rahmen umlaufende Nut; und Abdecken des aufschaumbaren Kunststoffmaterials während des Aufschäumens mit einer Deckplatte, um eine ebene Oberfläche des aufschäumbaren Kunststoffmaterials zu gewährleisten.
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Dadurch, dass das aufschäumbare Kunststoffmaterial während des Aufschäumens abgedeckt wird, kann im Vergleich zum bekannten freien Aufschäumen eine ebene Oberfläche des aufschäumbaren Kunststoffmaterials gewährleistet werden. Hierdurch ist stets eine zuverlässige Abdichtung des aufschäumbaren Kunststoffmaterials gegenüber einer Filteraufnahme oder einem Filtergehäuse, in dem das Filterelement aufnehmbar ist, gewährleistet. Das aufschäumbare Kunststoffmaterial bildet in seinem aufgeschäumten und ausgehärteten Zustand eine flexible Dichteinrichtung. Das Filterelement ist vorzugsweise ein Luftfilter, insbesondere ein sogenannter Kompaktluftfilter, zum Filtern von Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine. Der Rahmen kann als Tragrahmen bezeichnet werden. Mit Hilfe des Rahmens kann das Filterelement in einer Filteraufnahme oder einem Filtergehäuse montiert werden. Die Nut ist vorzugsweise in dem Rahmen vorgesehen. Das Filtermedium kann vor oder nach dem Eindosieren des aufschäumbaren Kunststoffmaterials mit dem Rahmen verbunden werden.
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Unter „eben” ist vorliegend zu verstehen, dass eine Oberfläche des aufschäumbaren Kunststoffmaterials umlaufend vollflächig in einer Ebene E angeordnet ist. Unter „eben” ist vorliegend weiterhin zu verstehen, dass das aufgeschäumte Kunststoffmaterial die Ebene nur linienförmig berührt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Oberfläche des aufschäumbaren Kunststoffmaterials bogenförmig gewölbt ist.
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Bei Ausführungsformen weist die Deckplatte eine Kontur, insbesondere eine kreisbogenförmige Kontur, auf. Hierdurch ist das aufschäumbare Kunststoffmaterial beispielsweise mit einer beliebig konturierten Oberfläche herstellbar. Dadurch kann die Dichtwirkung verbessert werden.
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Bei weiteren Ausführungsformen passt sich das aufschäumbare Kunststoffmaterial beim Aufschäumen an die Kontur der Deckplatte an. Hierdurch kann beispielsweise entweder eine gewölbte oder vollständig ebene Geometrie der Oberfläche des aufschäumbaren Kunststoffmaterials erreicht werden.
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Bei weiteren Ausführungsformen wird das aufschäumbare Kunststoffmaterial beim Aufschäumen zumindest teilweise mit Hilfe der Deckplatte verdichtet. Insbesondere ist die Dichte des aufschäumbaren Kunststoffmaterials zumindest abschnittsweise höher als bei einem frei geschäumten aufschäumbaren Kunststoffmaterial.
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Bei weiteren Ausführungsformen wird das aufschäumbare Kunststoffmaterial beim Aufschäumen zumindest teilweise mit Hilfe des Eigengewichts der Deckplatte verdichtet. Optional können auf die Deckplatte Zusatzgewichte aufgelegt werden.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist die Deckplatte aus einem Metallwerkstoff gefertigt. Vorzugsweise ist die Deckplatte aus einem Stahlwerkstoff gefertigt. Alternativ kann die Deckplatte auch aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt sein.
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Bei weiteren Ausführungsformen weist die Deckplatte eine Antihaftbeschichtung auf. Beispielsweise kann die Deckplatte eine Polytetrafluorethylenbeschichtung aufweisen. Hierdurch wird ein Anhaften des aufschäumbaren Kunststoffmaterials an der Deckplatte verhindert.
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Bei weiteren Ausführungsformen tritt das aufschäumbare Kunststoffmaterial beim Aufschäumen seitlich an der Deckplatte aus. Das seitlich ausgetretene Kunststoffmaterial kann abgeschnitten werden oder an dem Filterelement verbleiben.
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Bei weiteren Ausführungsformen ist der Rahmen mit dem Filtermedium verschmolzen oder verschweißt. Alternativ kann der Rahmen direkt an das Filtermedium angespritzt sein.
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Weiterhin wird ein Filterelement mit einem Filtermedium, einem Rahmen, der mit dem Filtermedium verbunden ist und einem aufgeschäumten Kunststoffmaterial, das in einer um den Rahmen umlaufenden Nut aufgenommen ist, vorgeschlagen, wobei das aufgeschäumte Kunststoffmaterial eine ebene Oberfläche aufweist.
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Das Filterelement ist vorzugsweise ein Luftfilter, insbesondere ein sogenannter Kompaktluftfilter, zum Filtern von Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine. Vorzugsweise findet das Filterelement in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwägen, Baufahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Luftfahrzeugen Anwendung.
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Weitere mögliche Implementierungen des Verfahrens und/oder des Filterelements umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Verfahrens und/oder des Filterelements hinzufügen.
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Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und/oder des Filterelements sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens und/oder des Filterelements. Im Weiteren werden das Verfahren und/oder das Filterelement anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigt dabei:
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1: eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Filterelements;
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2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Filterelements gemäß der 1;
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3: eine schematische vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements; und
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4: eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements 1. Vorzugsweise findet das Filterelement 1 in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwägen, Baufahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Luftfahrzeugen Anwendung. Das Filterelement 1 ist insbesondere geeignet, Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine zu filtern. Vorzugsweise ist das Filterelement 1 ein Luftfilter, insbesondere ein sogenannter Kompaktluftfilter.
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Das Filterelement 1 umfasst ein Filtermedium 2, das auf einen Wickelkern 3 aufgewickelt ist. Das Filtermedium 2 weist eine gewellte bzw. plissierte Lage und eine glatte Lage auf, die miteinander verbunden sind. Das Filtermedium 2 ist im Zentrum durch den Wickelkern 3 so abgedichtet, dass keine direkte Strömung von einer ansaugseitigen Stirnfläche 4 des Filtermediums 2 zu einer Stirnfläche 5 möglich ist. Eine Strömung ist nur von der Stirnfläche 4 her in die zwischen der gewellten und der glatten Lage des Filtermediums 2 ausgebildeten Kanäle hinein möglich. Diese sind nahe der Kanten an den Stirnflächen 4, 5 lagenweise wechselseitig verschlossen, das heißt, ein zu filterndes Fluid gelangt von der Stirnfläche 4 her nur durch die Kanäle bis kurz vor die Stirnfläche 5 und muss dann durch das Filtermedium 2 hindurchströmen, um in einen darüber oder darunter liegenden Kanal zu gelangen, welcher wiederum nahe der Stirnfläche 4 verschlossen und zur Stirnfläche 5 offen ist.
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Das Filterelement 1 weist weiterhin ein Rahmen 6 auf. Der Rahmen 6 kann als Tragrahmen bezeichnet werden. Der Rahmen 6 umläuft das gewickelte Filtermedium 2 vorzugsweise vollständig. Der Rahmen 6 kann an das Filtermedium 2 angespritzt, angeschmolzen, angeklebt oder sonst fest mit diesem verbunden sein. In dem Rahmen 6 ist eine diesen vollständig umlaufende Nut 7 vorgesehen. In der Nut 7 ist ein aufgeschäumtes Kunststoffmaterial 8 angeordnet. Das aufgeschäumte Kunststoffmaterial 8 bildet eine Dichteinrichtung zum Abdichten des Filterelements 1 gegenüber einem nicht dargestellten Gehäuse. Das aufgeschäumte Kunststoffmaterial 8 weist eine ebene Oberfläche 9 auf. Unter „eben” ist vorliegend zu verstehen, dass die Oberfläche 9 des aufgeschäumten Kunststoffmaterials 8 umlaufend vollflächig in einer Ebene E angeordnet ist. Unter „eben” ist vorliegend weiterhin zu verstehen, dass das aufgeschäumte Kunststoffmaterial 8 die Ebene E nur linienförmig berührt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Oberfläche 9 bogenförmig gewölbt ist.
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Ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Filterelements 1 ist in den 2 und 3 gezeigt. In einem Verfahrensschritt S1 werden das Filtermedium 2 und der Rahmen 6 bereitgestellt. Der Rahmen 6 kann beispielsweise ein Kunststoffspritzgussbauteil sein.
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In einem Verfahrensschritt S2 wird das Filtermedium 2 mit dem Rahmen 6 verbunden. Beispielsweise kann das Filtermedium 2 mit dem Rahmen 6 verklebt oder verschmolzen werden. Alternativ können die Verfahrensschritte S1 und S2 in einem gemeinsamen Verfahrensschritt zusammengefasst werden. Beispielsweise kann der Rahmen 6 direkt an das Filtermedium 2 angespritzt sein. Vor dem Verbinden des Filtermediums mit dem Rahmen 6 wird dieses auf den Wickelkern 3 aufgewickelt.
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In einem Verfahrensschritt S3 wird ein aufschäumbares Kunststoffmaterial 8 in die um den Rahmen 6 umlaufende Nut 7 eindosiert. Der Verfahrensschritt S3 kann vor oder nach dem Verfahrensschritt S2 durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Nut 7 in dem Rahmen 6 vorgesehen. Das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8 ist beispielsweise ein Polyurethanmaterial. Durch Vermischen zweier Komponenten kommt es zu einer chemischen Reaktion, wodurch das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8 selbsttätig aufschäumt und aushärtet.
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In einem Verfahrensschritt S4 wird das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8, das noch nicht oder noch nicht vollständig ausgehärtet ist, während des Aufschäumens mit einer Deckplatte 10 (3) abgedeckt, um die Oberfläche 9 des aufschäumbaren Kunststoffmaterials 8 zu formen. Wie die 3 zeigt, kann die Deckplatte 10 eine Kontur 11, insbesondere eine kreisbogenförmige Kontur, aufweisen. Das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8 passt sich beim Aufschäumen an die Kontur 11 der Deckplatte 10 an.
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Die Kontur 11 kann auch eben sein. Das heißt, die Deckplatte 10 kann auch eine ebene Oberfläche 9 aufweisen. Das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8 wird beim Aufschäumen zumindest teilweise mit Hilfe der Deckplatte 10 verdichtet. Das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8 wird beim Aufschäumen insbesondere mit Hilfe des Eigengewichts der Deckplatte 10 verdichtet. Hierzu kann die Deckplatte 10 aus einem Metallwerkstoff gefertigt sein. Optional können auf die Deckplatte 10 weitere Gewichte aufgelegt werden.
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Die Deckplatte 10 weist vorzugsweise eine Antihaftbeschichtung auf. Die Antihaftbeschichtung kann beispielsweise eine Polytetrafluorethylenbeschichtung sein. Das aufschäumbare Kunststoffmaterial 8 kann beim Aufschäumen seitlich an der Deckplatte 10 austreten. Das seitlich ausgetretene Material kann abgeschnitten werden. Alternativ kann das seitlich ausgetretene Material an dem Filterelement 1 verbleiben.
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Die 4 zeigt eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Filterelements 1. Das Filterelement 1 gemäß der 4 unterscheidet sich von dem Filterelement 1 gemäß der 1 im Wesentlichen dadurch, dass die in dem das Filtermedium 2 umlaufenden Rahmen 6 vorgesehene Nut 7 in der Orientierung der 4 nach unten anstatt nach oben weist.
