DE10256565A1

DE10256565A1 - Vliesfixierung

Info

Publication number: DE10256565A1
Application number: DE2002156565
Authority: DE
Inventors: Alrun Dr. Spennemann
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2002-03-16
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-06-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Filtermaterials (2) auf einer Halteeinrichtung (6), mit folgenden Schritten:
a) Auflegen des Filtermaterials (2) auf die Halteeinrichtung (6);
b) Fixieren des Filtermaterials (2) durch eine Niederhalteeinrichtung (4);
c) Durchstrahlen von Niederhalteeinrichtung ((4) und Filtermaterial (2) mit einem Laserstrahl;
d) Aufschmelzen der Halteeinrichtung (6) in der Fügezone (10);
e) Durchdringen des Filtermaterials (2) mit der Schmelze und
f) Abkühlenlassen der Anornung
nach Patent-Nr.: ... (Patentanmeldung: DE 10211782.9), wobei in einem weiteren Schritt in der gleichen Schweißanlage ein Gehäuseunterteil, welches mit der Halteeinrichtung verbunden ist, mit einem korrespondieren Gehäuseoberteil per Laser schweißt wird, wobei das Gehäuseoberteil vom Laserstrahl durchstrahl wird und das Gehäuseunterteil die Laserstrahlung absorbiert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Filtermaterials in einem Flüssigkeitsfilter gemäß dem Hauptpatent Patent Nr.:... (Patentanmeldung: DE 102 11 782.9 ).
Das in dem Hauptpatent beschriebene Verfahren zur Befestigung eines Filtermaterials auf einer Halteeinrichtung ist der größte Schritt zur Herstellung eines Flüssigkeitsfilters, insbesondere eines Getriebeölfilters. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das vorhandene Verfahren weiterentwickelt werden muß, um mit geringem Aufwand und wirtschaftlich günstig einen kompletten Flüssigkeitsfilter herzustellen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Hauptpatent derart weiterzuentwickeln und zu ergänzen, dass mit nur wenigen weiteren Schritten die einfache und kostengünstige Herstellung eines kompletten Flüssigkeitsfilters möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die im Hauptpatent beschriebene Halteeinrichtung stellt nun erfindungsgemäß den im wesentlichen planen Randbereich eines Einlaßstutzens eines unteren Gehäuseteils des Flüssigkeitsfilters dar. Nach dem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren zur dichtenden, unlösbaren Verbindung von Filtermaterial und Halteeinrichtung über das Laserschweißverfahren wird das untere Gehäuseteil mit dem im Bereich der Durchgangsöffnung daran angeschweißten Vlies als Filtermaterial in der Laserschweißvorrichtung belassen. Daraufhin wird das Filtervlies zu einer Tasche umgefaltet und befindet sich an seinem äußeren Randbereich zumindest teilweise auf einer Randauflagenzone des unteren Gehäuseteils. Diese Randauflagenzone wird von dem Filtermaterial nicht durchgehend bedeckt. Bei einer korrespondierenden Ausführung der Randauflagenzonen der Gehäuseteile lassen sich über das Laserstrahlschweißverfahren auch komplex geformte Teile miteinander verbinden, was mittels des Vibrationsschweißens aufgrund der zwingend planaren Ausrichtung nicht möglich ist. In einem weiteren Schritt wird nun ein oberes Gehäuseteil mit einer ebenso korrespondierenden Randauflagezone korrespondierend auf das untere Gehäuseteil aufgelegt und auf diesem fixiert. Hierbei ist das obere Gehäuseteil für Laserstrahlung transparent, wobei als Material bevorzugt teilkristalline Thermoplaste zum Einsatz kommen können. Nun werden die beiden Randauflagenzonen miteinander per Laserstrahlschweißung verbunden. Hierzu muß das untere Gehäuseteil für die Laserstrahlung durch entsprechende Material- und Füllstoffwahl absorbierend gestaltet sein. Hierbei durchdringt der Laserstrahl das für ihn transparente Gehäuseoberteil, dringt in der Fügezone, d. h. dem Kontaktbereich, in dem die Fügeteile aufgeschmolzen werden, in das untere Gehäuseteil ein, wird dort absorbiert und schmilzt dadurch den Kunststoff des unteren Gehäuseteils in der Fügezone auf. Hierdurch verbinden sich beide Gehäuseteile dichtend miteinander und halten und verschließen auch die im Randbereich aufliegende Filtervliestasche. Dadurch trennt dann die Filtervliestasche eine im Inneren der Tasche liegende Rohseite von einer im Inneren des Gehäuses aber außerhalb der Filtertasche liegenden Reinseite ab.
Aufgrund dieser Weiterbildung des Verfahrens wird ein Wechsel der Verbindungsart von Vlies mit Gehäuseteil und der Gehäuseteile untereinander vermieden. Dadurch werden weiterhin Umrüstzeiten der Maschine bzw. ein Wechsel der Fertigungsmaschinen für den Flüssigkeitsfilter vermieden. Dieses bringt eine hohe Kosten- und Zeitersparnis.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Filtermaterial ein Polymervlies, welches mit einem für den Laser durchlässigen Harz, beispielsweise Acrylharz, imprägniert ist. Diese spezielle Art der Imprägnierung erlaubt schließlich das Durchdringen des Vliesmaterials mit dem Laser zur Verschweißung mit dem Untergrund, hier der Halteeinrichung bzw. des Gehäuseunterteils. Im weiteren Fall kann es sich bei dem Filtermaterial um ein Polymervlies auf Basis von Polyestern handeln.
Weiterhin stellt eine zu einer Mittellinie hin spielgelsymmetrische Ausgestaltung des Filtervlieses einen guten Weg zur Vereinfachung des Herstellprozesses des Flüssigkeitsfilters dar. Wird das Filtervlies nach dem ersten Schweißvorgang entlang der Spiegelsymmetrielinie umgeklappt, entsteht so nach der Verbindung mit dem oberen Gehäuseteil die oben erwähnte Filtertasche. Hierbei ist die Faltkante die einzige Taschenkante, welche nicht im Randbereich der Gehäuseteile mit verklemmt oder verschweißt wird, sondern im verschweißten Gehäuse durch das Innere des Gehäuses verläuft. Dieses ist dann die Voraussetzung für eine erfolgreiche Trennung einer Roh- und einer Reinseite, speziell des Tascheninneren gegenüber dem Taschenäußeren.
In einer Variante des Verfahrens wird das Filtervlies nicht durch einen transparenten Niederhalter auf der Halteeinrichtung fixiert, sondern durch eine manuelle Verspannung im Gehäuseunterteil. Diese Verspannung bewirkt eine Fixierung auf dem zu verschweißenden Einlaßstutzen und sorgt so für eine Einsparung eines weiteren Teiles der Schweißeinrichtung. Ebenso ist ein Niederhalter mit beispielsweise einem offenen Ringspalt zur Fixierung und Verspannung des Filtervlieses denkbar. Dieses kann beispielsweise durch einen Niederhaltern außerhalb des zu verschweißenden Bereiches, welcher nicht durchstrahlt wird, geschehen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich auf einfachem Weg ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere ein Getriebeölfilter, herstellen. Dabei weisen Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil jeweils wenigstens einen Einlaß und wenigstens einen Auslaß auf und die zu reinigende Flüssigkeit wird durch den Durchtritt durch die Filtertasche von Unreinheiten gefiltert. Allerdings ist ebenso ein Flüssigkeitsfilter denkbar, in dem ein einlagiges Vliesmaterial durchgehend mit dem Randbereich zwischen Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil verschweißt und verkrallt wird und so eine einfache Trennung zwischen Ober und Unterteil hergestellt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des Flüssigkeitsfilters ist im Randbereich der Gehäuseteile, also in der Randauflagezone, wenigstens ein Befestigungsdorn angeordnet, welcher die Aufgabe hat, das Filtervlies zu halten und zu fixieren. Sinnvoll ist es hier, im regelmäßigen Abstand in der Randauflagezone eine Reihe von Befestigungsdornen vorzusehen, welche das Filtervlies auch bei eventuell auftretenden Unregelmäßigkeiten in der Verschweißung trotzdem sicher halten und einem Ausfall der Filterleistung vorbeugen.
Diese Verkrallung des Filtervlieses mit einem der Gehäuseteile läßt sich ebenso auf der Halteeinrichtung realisieren, wo dann auch der planen Verschweißfläche der Halteeinrichtung wenigstens ein Haltedorn angeordnet ist, welcher das Filtervlies halten und fixieren kann.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung 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 in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen
1a bis 1c den erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter in einer Explosionszeichnung und
2 das Verschweißen des Filtermaterials auf der Halteeinrichtung.
Die 1a bis 1c zeigen den erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter 10 in einer Explosionszeichnung. Der untere Bereich 1c zeigt ein Gehäuseunterteil 11 mit einem Einlaßstutzen 12, welcher eine axiale, plane Auflagefläche 13 aufweist, die konzentrisch um den Einlaßstutzen 12 angeordnet ist. Der äußere Rand des Gehäuseunterteils 11 weist eine axial glatte, plane Randauflagezone 14 auf. Das mit dem Gehäuseunterteil 11 zu verbindende Filtermaterial besteht gemäß 1b aus einem Vlies 15, welches über eine Faltung 16 symmetrisch gefaltet wird. Dadurch entstehen gegenüber der Faltung 16 zwei freie Enden 17a, 17b des Vlieses 15. Die untere Lage des Vlieses 15 beinhaltet eine Durchgangsöffnung 18, welche sich in der Form korrespondierend zu dem Einlaßstutzen 12 des Gehäuseunterteils 11 darstellt. Bei einer Verschweißung von Vlies 15 und Gehäuseunterteil 11 wird zunächst der aufgeklappte untere Teil des Vlieses 15 mit der Durchgangsöffnung 18 auf das Gehäuseunterteil 11 gelegt, wobei Einlaßstutzen 12 und Durchgangsöffnug 18 miteinander korrespondieren. Die äußere Randkontur des Vlieses 15 inklusive des freien Endes 17a liegt dabei auf einem Teil der Randauflagezone 14 des Gehäuseunterteils 11 auf. Nach dieser Ausrichtung wird der Teil des Vlieses 15, welcher auf der Auflagefläche 13 des Einlaßstutzens 12 liegt, mit einem transparenten Niederhalter, z. B. Glas, faltenfrei auf die Auflagefläche 13 gedrückt. In einem weiteren Schritt wird per Laserstrahlschweißung mittels des transparenten Niederhalters das für Laserlicht durchgängige Vlies 15 mit der Auflagefläche 13 des Einlaßstutzens 12 verschweißt, wobei durch die Absorption des Laserlichts in der Auflagefläche 13 dieser Bereich aufgeschmolzen wird und sich mit dem Vlies 15 verbindet. Daraufhin wird das Vlies 15 entlang der Faltung 16 zu einer Tasche zugeklappt und ein Gehäuseoberteil 19 gemäß 1a mit einer zum Gehäuseunterteil 11 und Vlies 15 korrespondierenden Kontur aufgesetzt. Das Gehäuseoberteil 19 weist einen Auslaßstutzen 20 und ein Verbindungselement 21 zur Anbringung des Flüssigkeitsfilters an einer korrespondierenden Aufnahme, beispielsweise eines Automatikgetriebes, auf. Abschließend wird in derselben Schweißvorrichtung das Gehäuseoberteil 19 mit dem Gehäuseunterteil 11 unter Einspannung des Randbereichs 17a/17b des gefalteten Vlieses 15 verschweißt. Auch dieses wird mittels Laserverschweißung vorgenommen. Hierbei folgt der Laserstrahl der Kontur der Randauflagenzone 14, durchdringt das für Laserlicht durchlässige Gehäuseoberteil 19 und wird vom nicht laserdurchlässigen Gehäuseunterteil 11 absorbiert. Dabei wird das Gehäuseunterteil 11 im Bereich der Fügezone 14 aufgeheizt, es entsteht eine Kunststoffschmelze, welche Gehäuseunterteil 11 und Gehäuseoberteil 19 dichtend miteinander verbindet. Bei dem so hergestellten Flüssigkeitsfilter wird die zu filternde Flüssigkeit über den Einlaßstutzen 12 des Gehäuseunterteils 11 durch die Durchgangsöffnung 18 des Vlieses 15 geleitet und beim Durchgang durch das Filtervlies 15 werden die eventuellen Verunreinigungen der Flüssigkeit im Vlies 15 zurückgehalten. Die so gereinigte Flüssigkeit verläßt den Flüssigkeitsfilter 10 im Anschluß durch den Aulaßstutzen 20 des Gehäuseoberteils 19.
Auf diese Art und Weise kann mit geringem Kosten- und Zeitaufwand der erfindungsgemäße Flüssigkeitsfilter hergestellt werden, ohne dass ein Werkzeug oder die Verbindungsvorrichtung gewechselt werden muss. Ebenso ist hier die Gefahr der Schädigung des Filtermaterials bei der Verbindung mit dem Gehäuseunterteil, wie sie z. B. beim Ultraschallschweißen besteht, stark vermindert.
Die 2 zeigt eine Vergrößerung des Verbindungsvorgangs zwischen Filtervlies 15 und Auflagefläche 13 des Einlaßstutzens 12. Der 1 entsprechenden Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Vlies 15 liegt hierbei an einer Zentrierkante 25, welche konzentrisch im inneren Bereich des Einlaßstutzens 12 angeordnet ist und sich axial in Richtung Gehäuseoberteil 19 erhebt, an und wird so zentriert. Weiterhin wird das Vlies 15 über einen transparenten Niederhalter 24 auf die Auflagefläche 13 in Richtung A gedrückt und so vor einem eventuellen Verrutschen fixiert. Mittels eines Laserstrahls 22 werden daraufhin Vlies 15 und Einlaßstutzen 12 im Bereich der Fügezone, welche hier gleich der Auflagefläche 13 ist, verschweißt. Dabei durchdringt der Laserstrahl 22 den für Laserlicht transparenten Niederhalter 24 und das ebenso für Laserlicht transparente Vlies 15 und wird unter Schmelzeentwicklung von der Auflagefläche 13 des Einlaßstutzens 12 absorbiert. Die entstehende Schmelze dringt in das Vlies ein, verkrallt sich mit diesem und verbindet so dichtend Vlies 15 und Einlaßstutzen 12. Die dichtende Verbindung ist aufgrund der Trennung von Roh- und Reinseite des Filters unbedingt notwendig.

Claims

Verfahren zum Befestigen eines Filtermaterials (2) auf einer Halteeinrichtung (6), mit folgenden Schritten: a) Auflegen des Filtermaterials (2) auf die Halteeinrichtung (6); b) Fixieren des Filtermaterials (2) durch eine Niederhalteeinrichtung (4); c) Durchstrahlen von Niederhalteeinrichtung (4) und Filtermaterial (2) mit einem Laserstrahl; d) Aufschmelzen der Halteeinrichtung (6) in der Fügezone (10); e) Durchdringen des Filtermaterials (2) mit der Schmelze; und f) Abkühlenlassen der Anordnung nach Patent Nr.:... (Patentanmeldung: DE 102 11 782.9 ) wobei in einem weiteren Schritt in der gleichen Schweißanlage ein Gehäuseunterteil, welches mit der Halteeinrichtung verbunden ist, mit einem korrespondierendem Gehäuseoberteil per Laser verschweißt wird, wobei das Gehäuseoberteil vom Laserstrahl durchstrahlt wird und das Gehäuseunterteil die Laserstrahlung absorbiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Filtermaterial (2) um ein, mit einem für IR-Licht durchlässigen Harz imprägnierten, Polymervlies handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Filtermaterial (2) um ein Polymer auf Basis von Polyestern handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial nach der Verschweißung mit der Halteeinrichtung zusammengeklappt wird, durchgehend am äußeren Rand der Gehäuseteile aufliegt und nach der Verschweißung im Inneren des Gehäuses eine Tasche bildet, wobei eine Roh- und eine Rein seite entsteht.
Verfahren zum Befestigen eines Filtermaterials (2) auf einer Halteeinrichtung, mit folgenden Schritten: a) Auflegen des Filtermaterials (2) auf die Halteeinrichtung (6); b) Fixieren des Filtermaterials (2) c) Durchstrahlen vom Filtermaterial (2) mit einem Laserstrahl; d) Aufschmelzen der Halteeinrichtung (6) in der Fügezone (10); e) Durchdringen des Filtermaterials (2) mit der Schmelze; und f) Abkühlenlassen der Anordnung nach Patent Nr.:... (Patentanmeldung: DE 102 11 782.9 ) wobei das Filtermaterial durch Verspannung in einem Gehäuseunterteil, welches die Halteeinrichtung beinhaltet; auf der Halteeinrichtung fixiert wird, wobei in einem weiteren Schritt in der gleichen Schweißanlage ein Gehäuseunterteil, welches mit der Halteeinrichtung verbunden ist, mit einem korrespondierendem Gehäuseoberteil per Laser verschweißt wird, wobei das Gehäuseoberteil vom Laserstrahl durchstrahlt wird und das Gehäuseunterteil die Laserstrahlung absorbiert.
Vorrichtung hergestellt nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem Einlaß im Gehäuseunterteil und wenigstens einem Auslaß im Gehäuseoberteil, dadurch gekennzeichnet, dass die verschweißte Einheit ein Flüssigkeitsfilter, insbesondere ein Getriebeölfilter ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich der Gehäuseteile wenigstens ein Befestigungsdorn angeordnet ist, womit das Vlies fixiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Halteeinrichtung wenigstens ein Befestigungsdorn angeordnet ist, womit das Vlies fixiert wird.