DE19744361A1 - Kunststoff-Filter, insbesondere Kraftstoff-Filter - Google Patents

Kunststoff-Filter, insbesondere Kraftstoff-Filter

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Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoff-Filter, insbesondere einen Kraftstoff-Filter mit einem Filtergitter, welches eine Vielzahl kleiner Durchlaßöffnungen aufweist, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Kraftstoff-Filter.
Bei herkömmlichen Kraftstoff-Filtern wird das Filtergitter von einem Filtergewebe gebildet, welches durch einen relativ starren Stützkörper aufgespreizt wird. Zusätz­ lich ist ein Anschlußstutzen zum Anschluß an eine Kraftstoffpumpe oder Kraft­ stoffleitung vorgesehen, welche das Einströmen des Kraftstoffes in den Filter ermöglicht. Derartige Kraftstoff-Filter sind beispielsweise aus den deutschen Gebrauchsmustern 295 08 681 und 297 00 822 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Kunststoff-Filter zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung derartiger Filter zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird in bezug auf den Filter dadurch gelöst, daß das Filtergitter aus einer ersten Lage zueinander paralleler Rippen und einer zweiten Lage zueinander paralleler Rippen, die die Rippen der ersten Lage kreuzen, besteht, wobei die beiden Lagen in zwei aneinander angrenzenden Flächen angeordnet sind und die sich kreuzenden Rippen der beiden Flächen an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind.
Ein derartiger Filter kann auf einfache Weise im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt werden. Vorzugsweise wird zur Herstellung des Filtergitters ein nach dem Abkühlen im wesentlichen starrer Kunststoff verwendet. Anders als bei einem Filter mit Filtergewebe besteht nicht mehr die Gefahr, daß die einander gegenüberliegen­ den Schichten des Filtergitters zusammenfallen, und die Verwendung eines Stützkör­ pers ist nicht mehr notwendig.
Wie weiter unten beschrieben, können die zwei Lagen paralleler Stützrippen dadurch hergestellt werden, daß in den gegeneinanderliegenden Oberflächen zweier Formteile einer Spritzgießform jeweils parallele Nuten angebracht werden, wobei die Nuten in der Oberfläche der ersten Spritzgießform die Nuten in der Oberfläche der zweiten Spritzgießform kreuzen. Durch das Einspritzen einer Kunststoffschmelze in die Nuten der Spritzgießformen entsteht so das nach dem Abkühlen starre Filtergitter. Die Spritzgießformen müssen zur Entnahme des Filters lediglich voneinander getrennt werden. Gleichzeitig können sämtliche funktionale Teile wie zum Beispiel der Anschlußstutzen, Stützflansche oder Dichtlippen an den Filter im Kunststoff-Spritz­ gießverfahren angeformt werden, so daß der gesamte Filter in einem einzigen Herstellungsvorgang herstellbar ist.
Obwohl insbesondere bei ebenen Filtern beliebige Rippenformen möglich sind, verlaufen die Rippen vorzugsweise geradlinig.
Neben einem ebenen Filterkörper sind längliche, hohle Filterkörper, die radial durchströmt werden, von besonderem Interesse. Ein Kunststoff-Filter mit mantel­ förmigem Filtergitter läßt sich dadurch erzielen, daß die Rippenlagen in zwei um eine gemeinsame Längsachse angeordneten Mantelflächen angeordnet sind. Die Mantelflächen können im Querschnitt einen beliebigen Verlauf aufweisen, beispiels­ weise einen rechteckigen, elliptischen, sternförmigen oder runden. Im folgenden werden die weiteren Merkmale eines Hohlfilters mit vornehmlich einem zylinder­ mantelförmigen Filtergitter beschrieben. Die Rippen der äußeren Rippenlage sollten in Umfangsrichtung und die der inneren Rippenlage in Richtung der Längsachse verlaufen. Ein derartiger Filter läßt sich dadurch herstellen, daß eine Spritzgießform mit einem länglichen, vorzugsweise zylinderförmigen Formkern verwendet wird, an dessen Außenfläche in Längsrichtung verlaufende Nuten angeordnet sind. Die Außenform besteht aus mindestens zwei trennbaren Formteilen, welche jeweils eine zur Oberfläche des Formkerns komplementäre Ausnehmung, z. B. in Form einer Halbzylindermantelfläche, aufweisen. In den Oberflächen dieser länglichen Ausneh­ mungen verlaufen Nuten zur Bildung der äußeren Rippenlage in Umfangsrichtung. Nach dem Einspritzen der Kunststoffschmelze und nach dem Erstarren können die Formteile der Außenform auseinandergezogen werden. Der Formkern kann in axialer Richtung abgezogen werden, wobei die entstandenen Rippen in axialer Richtung aus den axialen Nuten des Formkerns herausgleiten.
Zusätzlich kann der längliche, vorzugsweise zylinderförmige Filter an einem Ende mit einer ebenen Abschlußwand verschlossen sein, die ebenfalls aus einem Filtergit­ ter gebildet ist. Dies läßt sich dadurch erzielen, daß die Stirnfläche des Formkerns mit parallelen Nuten zur Bildung einer Rippenlage der Stirnfläche versehen ist. Die Außenform weist der Stirnfläche des Formkerns gegenüberliegende Flächenab­ schnitte auf, welche Nuten zur Bildung der äußeren Rippenlage aufweist, wobei diese Nuten die Nuten in der Stirnfläche des Formkerns kreuzen.
Zusätzlich können in die Teile der Spritzgießformen breite Nuten eingearbeitet sein, wobei diese Nuten in den einander gegenüberliegenden Oberflächen der geschlosse­ nen Gießform sich überdecken. Auf diese Weise entstehen breite Verstärkungsrip­ pen, die beide Ebenen der zwei Rippenlagen durchdringen. Bei Bedarf können tiefe Nuten insbesondere in den Formkern eingearbeitet sein, die innerhalb des topf- oder zylinderförmigen Filterkörpers verlaufende Trennwände erzeugen.
Die Verstärkungsrippen und ggf. die Trennwände verlaufen insbesondere im Formkern parallel zu den Rippen der durch den Formkern gebildeten Rippenlage, d. h. in axialer Richtung, damit ein Ausziehen des Formkerns weiterhin ermöglicht ist.
Die neuartige Ausbildung des Kunststoff-Filters und die neuartige Herstellungsform für einen derartigen Kunststoff-Filter ermöglicht ein neuartiges Herstellungsverfah­ ren, welches sich aus Patentanspruch 17 ergibt. Durch einfaches Zusammenfügen der Formteile mit den Nuten in ihren aneinanderliegenden Oberflächen, die sich an bestimmten Punkten kreuzen, läßt sich der Filter mit allen funktionellen Elementen und insbesondere dem Filtergitter durch einen einzigen Einspritzvorgang herstellen. Nach dem Öffnen der Spritzgießform durch Trennen der Formteile muß der erstarrte Kunststoff-Filter lediglich aus der Form ausgeworfen werden. Das nachträgliche Anfügen weiterer funktioneller Elemente (Anschlußstutzen, Spreizkörper oder ähnliches) entfällt in diesem Fall.
Im Fall eines länglichen, vorzugsweise zylinderförmigen Filters besteht die Spritz­ gießform - wie gesagt - aus einer zumindest zweiteiligen Außenform, welche in geschlossenem Zustand eine hohle und vorzugsweise zylinderförmige Ausnehmung mit in der Oberfläche dieser Ausnehmung angeordneten Umfangsnuten aufweist, und aus einem länglichen Formkern, der in seiner Außenfläche axiale Nuten und ggf. in einer Stirnfläche parallel verlaufende Nuten aufweist. Zur Entnahme des Kunst­ stoff-Filters aus dieser Form werden die Teile der Außenform voneinander getrennt und der Formkern in axialer Richtung ausgezogen.
Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen und aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 die Seitenansicht eines kreisscheibenförmigen Kunststoff-Filters in geschnitte­ ner Darstellung (Schnittlinie I-I in Fig. 2),
Fig. 2 die Draufsicht auf den Kunststoff-Filter aus Fig. 1,
Fig. 3 die Seitenansicht eines topfförmigen Filters in teilgeschnittener Darstellung,
Fig. 4 die Draufsicht auf den Filter aus Fig. 3,
Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht und eine Unteransicht einer alternativen Ausfüh­ rungsform eines topfförmigen Filters.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kunststoff-Filter besteht aus einem spritzgießfä­ higen und nach dem Erstarren unflexiblen Kunststoffmaterial. Zur Herstellung von Kraftstoff-Filtern hat sich insbesondere Polyoxymetylen (POM) bewährt. Der Filterrand umfaßt einen verdickten Bereich 1, der im unteren Bereich als Ringbund 2 und im oberen Bereich in Form von zwei ringförmigen Dichtlippen 3 ausgebildet ist. Die beiden Dichtlippen 3 können auf einem ringförmigen Kragen einer Kraft­ stoff-Auslaßöffnung in einem Kraftstofftank aufliegen.
Der gesamte Filterkörper ist als einzelnes Kunststoffteil im Kunst­ stoff-Spritzgießverfahren hergestellt. Der wesentliche Teil der kreisförmigen Oberfläche des Filterkörpers wird von einem Filtergitter 4 gebildet. Das Filtergitter 4 umfaßt, wie in Fig. 1 zu erkennen ist, eine untere Lage zueinander paralleler Rippen 5 sowie eine obere Lage zueinander paralleler Rippen 6. Die oberen Rippen 6 verlaufen rechtwinklig zu den unteren Rippen 5.
Die Grenzfläche, welche die Ebenen, in denen die unteren Rippen 5 und die oberen Rippen 6 liegen, voneinander trennen, ist die Kontaktebene der Oberflächen der beiden Formteile der Spritzgießform für den Kunststoff-Filter. Die unteren Rippen 5 entstehen durch zueinander parallele Nuten in der einen Hälfte der Spritzgießform. Die oberen Rippen 6 entstehen durch zueinander parallele Nuten in der anderen Hälfte der Spritzgießform. Weiterhin sind zwei Verstärkungsrippen 7 zu erkennen, die sich diametral über zwei zueinander rechtwinklige Durchmesser-Linien des Kunststoff-Filters erstrecken. Die Verstärkungsrippen 7 erstrecken sich sowohl durch die Ebene der unteren Rippen 5 als auch durch die Ebene der oberen Rippen 6. Sie werden durch Nuten in dem oberen und unteren Formteil der Spritzgießform hergestellt, welche bei geschlossener Form einander überdeckend angeordnet sind.
Auch an den Kreuzungsstellen der oberen Rippen 6 und der unteren Rippen 5 entsteht ein Kontakt zwischen der Kunststoffschmelze in den Nuten des oberen Formteils und des unteren Formteils, so daß die jeweiligen Rippen an den Kreu­ zungspunkten fest miteinander verbunden sind. Dies gewährleistet eine feste und widerstandsfähige Struktur des Filtergitters 4 des Kunststoff-Filters.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Kunststoff-Filter umfaßt ein zylindrisches Filtergitter 8 und ein kreisförmiges Filtergitter 9 an der in Fig. 3 unteren Stirnfläche des zylindrischen Filtergitters 8. Die oberen Stirnfläche ist offen, so daß der Kunststoff-Filter eine zylindrischen Topfform erhält. Am oberen und unteren Ende des zylindrischen Filtergitters 8 sind Verstärkungsringe 10 angeordnet. In Winkelab­ ständen von 90° sind in axialer Richtung verlaufende Verstärkungsrippen 11 angeordnet, die sich wiederum durch die Ebenen beider Rippenlagen erstrecken.
Das kreisförmige Filtergitter 9 ist im wesentlichen gemäß dem kreisförmigen Filtergitter 4 der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Kunststoff-Filters ausgebildet.
Das zylindrische Filtergitter 8 besteht aus axialen Rippen 12 und Umfangsrippen 13. Dabei verlaufen die Umfangsrippen 13 auf einer äußeren Zylindermantelfläche und die axialen Rippen 12 auf einer inneren Zylindermantelfläche. Weiterhin sind im Inneren des zylindrischen Filtergitters 8 in der radialen Ebene der axialen Verstär­ kungsrippen 11 Trennwände 14 zu erkennen, welche im unteren Abschnitt des zylindrischen Filtergitters 8 vom Filtergitter 8 aus über eine Teillänge des Radius des Filtergitters nach innen ragen.
Der in den Fig. 3 und 4 zu erkennende Filter wird in einer Spritzgießform mit einer zweiteiligen Außenform und einem Formkern hergestellt. Im Formkern sind die axial verlaufenden Nuten für die axialen Rippen 12 sowie tiefere Ausnehmungen für die sich axial erstreckenden Trennwände 14 angeordnet. Diese axialen Nuten behindern nicht das Ausziehen des Formkerns aus dem gespritzen und erstarrten Kunst­ stoff-Filter. Die Außenform besteht aus zwei Formhälften, die jeweils eine halbschalen­ förmige Ausnehmung aufweisen, wobei beiden Ausnehmungen bei geschlossener Außenform einen zylindrischen Hohlraum bilden, dessen Oberfläche im wesentlichen spielfrei an der Oberfläche des Formkerns anliegt. In den Ausnehmungen sind auf einem Ringabschnitt verlaufende Nuten angeordnet, welche der Bildung der in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen 13 dienen. Sowohl im Formkern als auch in den Innenflächen der Teile der Außenform sind Nuten zur Ausbildung der Verstär­ kungsrippen 10, 11 angeordnet.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Kunststoff-Filters. Wiederum ist ein topfförmiger Filterkörper mit einem zylindrischen Filtergitter 8' vorgesehen, der eine als kreisförmiges Filtergitter 9' ausgebildete Stirnwand aufweist. An das zylindrische Filtergitter 8' schließt sich ein Halteflansch 15 an, auf den ein Anschlußstutzen 16 folgt. Halteflansch 15 und Anschlußstutzen 16 weisen innen einen zylindrischen Hohlraum auf, in dem sich bei der Herstellung der Formkern der Spritzgießform erstreckt.
Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Kunststoff-Filter kann sehr klein ausgebildet werden. Die in den vorangehenden Figuren dargestellten Filter sind im wesentlichen im Maßstab 1 : 1 dargestellt, wobei die Maschenweite des Filtergitters 4, 6, 9 aus Gründen der Übersichtlichkeit vergrößert dargestellt ist. Die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Filter sind in etwa um den Faktor 3 vergrößert dargestellt. Ein Filter dieser Ausführungsform hat etwa einen Durchmesser von 5 mm und eine Länge des zylindrischen Filtergitters 8 von 10 mm.
Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Filter kann mit geeigneten Kupplungen ohne weiteres direkt in eine Kraftstoffleitung integriert werden.
Bezugszeichenliste
1
verdickter Bereich
2
Ringbund
3
Dichtlippe
4
kreisförmiges Filtergitter
5
Rippe
6
Rippe
7
Verstärkungsrippe
8
,
8
' zylindrisches Filtergitter
9
,
9
' kreisförmiges Filtergitter
10
Verstärkungsring
11
Verstärkungsrippe
12
axiale Rippe
13
Umfangs-Rippe
14
Trennwand
15
Halteflansch
16
Anschlußstutzen

Claims (20)

1. Kunststoff-Filter, insbesondere Kraftstoff-Filter, mit einem Filtergitter (4, 8, 8'), welches eine Vielzahl kleiner Durchlaßöffnungen aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Filtergitter (4, 8, 8') aus einer ersten Lage zueinander paralleler Rippen (5; 12) und einer zweiten Lage zueinander paralleler Rippen (6; 13), die die Rippen (5; 12) der ersten Lage kreuzen, besteht, wobei die beiden Lagen in zwei aneinander angrenzenden Flächen angeordnet sind und die sich kreuzenden Rippen (5, 6; 12, 13) der beiden Flächen an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind.
2. Kunststoff-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt ist.
3. Kunststoff-Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem nach dem Abkühlen starren Kunststoff, vorzugsweise Polyoxymethylen (POM) besteht.
4. Kunststoff-Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippen (5, 6; 12, 13) geradlinig verlaufen.
5. Kunststoff-Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippenlagen in zwei ebenen, zueinander parallelen Flächen angeordnet sind.
6. Kunststoff-Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippenlagen in zwei um eine gemeinsame Längsachse herum verlaufenden Mantelflächen angeordnet sind.
7. Kunststoff-Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlos­ senen Mantelflächen als koaxiale, zylindermantelförmige Flächen ausgebildet sind.
8. Kunststoff-Filter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) der äußeren Rippenlage in Umfangsrichtung der äußeren Mantelfläche und die Rippen, (12) der inneren Rippenlage parallel zur Längsachse der beiden Mantelflächen verlaufen.
9. Kunststoff-Filter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich an das eine Ende des durch die Rippenlagen der Mantelflächen gebildeten Filtergitters (8, 8') ein ebenes Filtergitter (9, 9') anschließt.
10. Kunststoff-Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ebene Filtergitter (9, 9') wiederum aus in zwei übereinanderliegenden, ebenen Flächen angeordneten Rippen (5, 6) besteht.
11. Kunststoff-Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er breite Verstärkungsrippen (7, 11) umfaßt, die sich in beiden Ebenen der beiden Rippenlagen erstrecken.
12. Kunststoff-Filter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstär­ kungsrippen (7, 11) parallel zu den Rippen (5, 6; 12) einer der Rippenlagen verlaufen.
13. Kunststoff-Filter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an das Filtergitter Anschlußorgane wie Anschlußstutzen (16), Hal­ teflansche (15) und Dichtlippen (3) im Kunststoff-Spritzgußverfahren angeformt sind.
14. Spritzgießform zur Herstellung von Kunststoff-Filtern, gekennzeichnet durch mindestens zwei zusammenfügbare Formteile, welche in den aneinander anliegenden Oberflächen jeweils zueinander parallele Nuten enthalten, wobei die Nuten in der Oberfläche des einen Formteils die Nuten in der Oberfläche des zweiten Formteils kreuzen.
15. Spritzgießform nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile in den aneinander anliegenden Oberflächen miteinander fluchtende Nuten zur Bildung von Verstärkungsrippen aufweisen.
16. Spritzgießform nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile weitere Ausnehmungen zur Bildung von Anschlußorganen wie Anschluß­ stutzen, Halteflanschen und Dichtlippen aufweisen.
17. Spritzgießform nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einem länglichen, vorzugsweise zylinderförmigen Formkern mit parallel zur Längsachse verlaufenden Rippen und aus einer Außenform aus minde­ stens zwei Teilen besteht, wobei jedes Teil der Außenform eine konkave Oberfläche aufweist, welche jeweils zu einem Abschnitt der Oberfläche des Formkerns komple­ mentär verläuft und mit in Umfangsrichtung der Außenform verlaufenden Nuten versehen ist.
18. Spritzgießform nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern an einer Stirnfläche parallele Nuten aufweist und daß die Außenform eine an die Stirnfläche des Formkerns anlegbare und die konkave Oberfläche begrenzende Endfläche aufweist, die rechtwinklig zur Längsachse verläuft und mit parallelen Nuten versehen ist, welche die Nuten in der Stirnfläche des Formkerns kreuzen.
19. Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Filtern, gekennzeichnet durch das Zusammenfügen mindestens zweier Formteile einer Spritzgießform, welche in den aneinander anliegenden Oberflächen jeweils zueinander parallele Nuten enthalten, wobei die Nuten in der Oberfläche des einen Formteils die Nuten in der komple­ mentären Oberfläche des anderen Formteils kreuzen, Einspritzen einer Kunststoff­ schmelze in die geschlossene Spritzgießform, wobei die Kunststoffschmelze an den Kreuzungspunkten der Nuten in den Oberflächen der Formteile fest verbundene Kreuzungspunkte bildet, Öffnen der Form durch Trennen der Formteile nach dem Erstarren der Kunststoffschmelze und Auswerfen des fertigen Filters.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einen länglichen, vorzugsweise zylinderförmigen Formkern mit parallel zur Längsachse verlaufenden Rippen und eine Außenform aus mindestens zwei Teilen umfaßt, wobei jedes Teil der Außenform eine Innenfläche aufweist, welche einen Teil der Umfangs­ fläche des Formkerns abdeckt und mit in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten versehen ist, und daß die Formteile durch Einlegen des Formkerns und Schließen der Außenform zusammengefügt werden und nach dem Erstarren der Kunststoffschmelze durch axiales Ausziehen des länglichen Formkerns und radiales Abziehen der Teile der Außenform von dem fertigen Filter entfernt wird.
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