DE19910821C2 - Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes sowie nach dem Verfahren hergestelltes Filterelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Fil­ terelementes, das insbesondere zum Einbau in ein Tankgehäuse einer Hy­ draulikanlage vorgesehen ist und eine rohrförmige Filtermatte aufweist, die einen inneren Hohlraum für ungefilterte Flüssigkeit umschließt, der an ei­ nem bodenseitigen Ende durch eine untere Endkappe abgeschlossen ist, die mit dem angrenzenden Rand eines die Filtermatte umgebenden, äußeren Stützrohres verbunden ist, das bereichsweise mit Durchbrüchen versehen und am kopfseitigen oberen Ende mit einer oberen Endkappe verbunden ist, die eine Durchflußöffnung für zu filternde Flüssigkeit aufweist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein nach einem solchen Verfahren hergestell­ tes Filterelement.

Die Herstellung derartiger Filterelemente erfolgt üblicherweise in zwei Fer­ tigungsschritten. Im ersten Schritt wird eine innere Filtereinheit vorgefertigt, die aus einem von der Filtermatte umgebenen inneren Stützrohr, einer unte­ ren Endkappe und einer ringartigen, inneren oberen Kappe besteht. Die untere Endkappe und die innere obere Kappe weisen jeweils längs der Außenseiten der Filtermatte in Axialrichtung vorspringende Bunde auf, zwi­ schen denen jeweils eine Klebebadbereich definiert ist, in dem durch eine untere Klebung die untere Endkappe und durch eine obere Klebung die innere obere Kappe mit der betreffenden Stirnfläche der Filtermatte und dem angrenzenden Randbereich des inneren Stützrohres verbunden wer­ den.

Beispiele für die Ausbildung von Klebungen zwischen Endkappen oder Endscheiben und rohrförmigen Filtermaterialien von Filterpatronen finden sich in der DE 33 25 526 C1 oder der GB 20 07 992 A.

Die wie oben beschrieben vorgefertigte Einheit wird im zweiten Fertigungs­ schritt in das äußere Stützrohr eingeführt. Nach Auflegen einer oberen Ringdichtung auf die innere obere Kappe wird eine äußere obere Kappe aufgesetzt und mit dem oberen, außenliegenden Randbereich des äußeren Stützrohres durch Bördelung so verbunden, daß der zwischen innerer und äußere Kappe liegende Dichtring die innere Filtereinheit gegenüber dem Filtergehäuse abdichtet.

Die Vorfertigung der inneren Filtereinheit bedingt, daß untere Endkappe und innere obere Kappe jeweils einen die Filtermatte an der Außenseite einfassenden, sich in Axialrichtung erstreckenden Bund aufweisen. Durch diese Bunde entsteht zwischen der Filtermatte und dem äußeren Stützrohr ein Spalt. Durch den beim Betrieb im Innenraum herrschenden Überdruck schließt sich dieser Spalt, und die Filtermatte kommt am äußeren Stützrohr zur Anlage. Dadurch entstehen Zugkräfte in der Filtermatte und in der unte­ ren und der oberen Klebung, weil das innere Stützrohr die angeklebten Kappen auf dem ursprünglichen Abstand hält. Diese Zugkräfte können zu Undichtigkeiten an Matte und/oder Klebung führen.

Um diese Probleme zu vermeiden, wird üblicherweise so vorgegangen, daß die kopfseitige Bördelung bei der Anbringung der äußeren oberen Kappe so durchgeführt wird, daß die innere Filtereinheit vorgespannt wird und der obere Dichtring gepreßt wird. Es gestaltet sich jedoch äußerst schwierig, in Anbetracht der Lage der Toleranzen von Filtereinheit und Filtergehäuse eine gleichmäßige und geeignete Vorspannung zuverlässig zu erreichen, d. h. es besteht die Gefahr, daß eine zu geringe Vorspannung erzeugt oder eine Stauchung der Einheit bewirkt wird, was jeweils zu Betriebsstörungen oder Beschädigungen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, das eine besonders einfache Herstellung von Filterelementen mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Betriebseigenschaften ermöglicht.

Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Verfahren der eingangs genannten Art, das die Schritte beinhaltet:

• a) Umbördeln des bodenseitigen Randes des Stützrohres nach innen,
• b) Einlegen der unteren Endkappe mit einer einen zentralen, erhöhten Bodenteil umgebenden, randseitigen vertieften Ringfläche in den umbördelten bodenseitigen Rand des Stützrohres,
• c) Einfüllen eines Klebstoffes in den durch die randseitige Ringfläche der unteren Endkappe definierten Klebebadbereich,
• d) Einschieben der Filtermatte in das Stützrohr zur Bildung einer Kle­ bung an der unteren Endkappe,
• e) Vorsehen einer solchen oberen Endkappe, deren zentrale Durchfluß­ öffnung von einer vertieften randseitigen Ringfläche umgeben ist, die einen oberen Klebebadbereich definiert und sich am Stützrohr radial über dessen kopfseitigen Rand hinaus nach außen erstreckt, an dem eine flanschartige, radiale Erweiterung ausgebildet wird, die eine Haltefläche zur Abstützung des Filterelementes am Rand einer Öff­ nung des Tankgehäuses bildet,
• f) Befüllen des Klebebadbereiches der oberen Endkappe mit Klebstoff und
• g) Einsetzen des kopfseitigen Endes der vom Stützrohr umgebenen Fil­ termatte in den Klebebadbereich der oberen Endkappe zur Bildung einer kopfseitigen Klebung.

Da erfindungsgemäß keine Vorfertigung einer inneren Filtereinheit erforder­ lich ist, kommt das innere Stützrohr in Wegfall. Da der nach innen gebör­ delte, bodenseitige Rand des Stützrohres zusammen mit der unteren End­ kappe einen unteren Klebebadbereich für die untere Klebung bildet, ist an der unteren Endkappe kein äußerer, sich in Axialrichtung erstreckender Bund erforderlich. Entsprechendes gilt für die obere Kappe. Dadurch ergibt sich der besondere Vorteil, daß die Filtermatte unmittelbar am äußeren Stützrohr anliegen kann, der früher vorhandene Spalt somit vermieden ist und die üblicherweise hieraus resultierenden Probleme aus der Welt ge­ schafft sind. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene unmittelbare Einbin­ dung von oberem und unterem Rand des Stützrohres in die Klebung, die die betreffende Kappe mit der Stirnseite der Filtermatte verbindet, sind kein oberer Dichtring und keine äußere obere Kappe mehr erforderlich. Somit ist auch keine Bördelung am kopfseitigen Rand erforderlich. Durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren ist somit der Herstellungsvorgang vereinfacht und durch den Wegfall von Teilen verbilligt. Durch Vermeidung des Spaltes zwischen Stützrohr und Filtermatte treten beim Betrieb keine Zugkräfte in der Filtermatte auf, so daß die Gefahr von Undichtigkeiten an Filtermatte und Klebung aufgrund von innerem Überdruck vermieden ist.

Die Ausbildung einer flanschartigen, radialen Erweiterung an der oberen Endkappe ist bereits bei einer zum Einbau in ein Gehäuse vorgesehenen Filterpatrone an sich bekannt, vergleiche DE 91 03 400 U1. Bei dieser be­ kannten Filterpatrone ist zur Abdichtung zwischen der durch die flanschar­ tige Erweiterung gebildeten Haltefläche der Filterpatrone und dem Gehäuse ein Dichtelement in Form eines ringförmigen Profilkörpers in der Art eines O-Ringes vorgesehen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren hergestelltes Filterelement mit einem zur Abdichtung zwischen der Haltefläche des Filterelementes und dem Tankgehäuse vorgesehenen Dich­ telement in Form eines Profilkörpers, wobei das Filterelement dadurch ge­ kennzeichnet ist, daß sich der Profilkörper mit einem Profilabschnitt zwi­ schen Haltefläche und Tankgehäuse erstreckt und mit einem weiteren Pro­ filabschnitt den radial außen liegenden Rand der flanschartigen Erweiterung übergreift, welcher eine gegen Radialkräfte wirksame Anlagefläche für das Dichtelement bildet.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisch vereinfacht gezeichneten Längsschnitt eines nach herkömmlichem Verfahren hergestellten, in ein Tankgehäuse eingebauten Filterelementes üblicher Bauart;

Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt eines Ausführungsbei­ spieles eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren her­ gestellten Filterelementes;

Fig. 3 einen in stark vergrößertem Maßstab gezeichneten Ausschnitt des in Fig. 2 mit X bezeichneten Bereiches und

Fig. 4 einen der Fig. 3 ähnlichen Ausschnitt eines abgewandelten Ausführungsbeispieles.

Fig. 1 zeigt im abgebrochenen Längsschnitt ein nach üblichem Verfahren hergestelltes Filterelement 1 bekannter Art, das in eine Tankeinheit einer Hydraulikanlage eingebaut ist, wobei das Tankgehäuse 3 in einen schmutz­ seitigen Raum 5 und einen Raum 7 für gefilterte Flüssigkeit unterteilt ist. Das Gehäuse 3 weist zwischen den Räumen 5 und 7 eine Öffnung 9 auf, durch die hindurch sich das Filterelement 1 in den Raum 7 erstreckt. Schmutzbehaftete Flüssigkeit, die vom schmutzseitigen Räum 5 in der mit Pfeilen 11 angedeuteten Durchflußrichtung über das kopfseitige Ende des Filterelementes 1 in dessen inneren Hohlraum 13 eintritt, gelangt nach Durchtritt durch eine Filtermatte 15 in den Raum 7 des Gehäuses 3.

Die Filtermatte 15 sitzt bei dem bekannten Filterelement auf der Außenseite eines mit Durchbrüchen versehenen inneren Stützrohres 17, das den inne­ ren Filterhohlraum 13 definiert, der bodenseitig durch eine metallische, untere Endkappe 19 abgeschlossen ist, die durch Bördelung so geformt ist, daß sie das untere Ende der Filtermatte 15 außenseitig übergreift, mit dem sie durch eine Klebung 21 verbunden ist. An der Außenseite der Umbörde­ lung kommt die Endkappe 19 mit der Innenseite eines aus Metallblech ge­ fertigten, hohlzylinderförmigen äußeren Stützrohres 23 zur Anlage. Dieses umgibt die Filtermatte 15 unter Freilassung eines Spaltes 25, dessen lichte Weite der Stärke des sich zwischen Filtermatte 15 und Stützrohr 23 erstrec­ kenden umgebördelten Endes der unteren Endkappe 19 entspricht.

An seinem kopfseitigen Rand 27 ist das Stützrohr 23 zur Bildung einer flansch­ artigen, radialen Erweiterung ausgeformt. Dieser Rand 27 bildet eine Haltefläche zur Abstützung des Filterelementes 1 am Rand der Öffnung 9 des Gehäuses 3. Wie Fig. 1 zeigt, ist über eine Klebung 29 eine ringförmi­ ge, innere obere Endkappe 31 in Form eines über das obere Ende der Fil­ termatte 15 umgebördelten Blechringes mit dieser verbunden. Eine äußere obere Endkappe 33, ebenfalls in Form eines Blechringes, kommt mit einer auf der Oberseite der inneren Endkappe 31 liegenden Dichtung zur Anlage, bildet einen Sitz 35 für eine Druckfeder 37 und ist am Umfangsrand über den flanschartig erweiterten Rand 27 des Stützrohres 23 umgelegt, so daß er zusammen mit dem kopfseitigen Rand 27 eine Haltefläche bildet, mit der ein Dichtelement 39 verklebt ist, das am Rand der Öffnung 9 des Gehäuses 3 aufliegt, um an der Öffnung 9 den Spalt 41 zwischen dem Gehäuse 3 und dem Stützrohr 23 abzudichten.

Die Druckfeder 37, die sich an ihrem von der äußeren Endkappe 33 abge­ kehrten Ende an einem abnehmbaren Tankdeckel 43 abstützt, fixiert das Filterelement 1 während Stillstandszeiten der Anlage, wo keine Druckdiffe­ renz zwischen den Räumen 5 und 7 herrscht. Im Betrieb führt die Druckdif­ ferenz, die durch den Durchflußwiderstand der Filtermatte 15 verursacht ist, zu einer gleichsinnig wie die Kraft der Feder 37 wirkenden Andrückkraft zwischen dem Rand 27 des Stützkörpers 23 und dem Gehäuse 3 am Rand der Öffnung 9. Gleichzeitig erzeugt der Druckgradient, der zwischen dem Dichtelement 39 und dem Spalt 41 an der Öffnung 9 wirksam ist, eine auf das Dichtelement 39 einwirkende Kraft mit radialer Komponente, die das Dichtelement 39 auf der Anlagefläche der Wand des Gehäuses 3 in Rich­ tung zum Spalt 41 hin zu verschieben sucht. Bei ansteigender Druckdiffe­ renz, wie sie sich im Betrieb durch zunehmenden Durchflußwiderstand der Filtermatte 15 ergibt, besteht bei dem bekannten Filterelement 1 die Gefahr, daß das Dichtelement 39 in den Spalt 41 eingezogen wird.

Fig. 2 und 3, in denen Teile, die solchen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, zeigen ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Filterele­ mentes 1, bei dem kein inneres Stützrohr vorhanden ist. Das äußere Stütz­ rohr 23 ist im Bereich seines ungelochten, bodenseitigen Randes 22 nach innen umgebördelt. Die untere Endkappe 19, die einen erhöhten, mittleren Bodenteil 24 und eine demgegenüber vertiefte, randseitige Ringfläche 26 aufweist, ist in das Fußende des Stützrohres 23 eingelegt, so daß die vertief­ te Ringfläche 26 zusammen mit der an den Bodenteil 24 angrenzenden Flä­ che und dem umgebördelten Rand 22 des Stützrohres 23 einen unteren Klebebadbereich definiert. Nach Einfüllen eines Klebstoffes in diesen Be­ reich wird die in das Stützrohr 23 eingeschobene Filtermatte 15, die an der Innenseite des Stützrohres 23 unmittelbar anliegt, in der gebildeten Klebung 21 zusammen mit dem fußseitigen Rand 22 des Stützrohres 23 und der Ringfläche 26 der Endkappe 19 eingebunden.

Am kopfseitigen Ende ist in entsprechender Weise der obere Rand des Stützrohres 23 zusammen mit der entsprechenden Stirnfläche der Filter­ matte 15 über die obere Klebung 29 mit der oberen Endkappe 33 verbun­ den, die im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Filterelement als einzi­ ge kopfseitige Kappe vorgesehen ist und den Sitz 35 für die Zentrierung der Druckfeder 37 bildet. Der Klebebadbereich für die obere Klebung 29 ist durch die Ausbildung einer randseitigen, vertieften Ringfläche 32 an der Innenseite der Endkappe 33 definiert.

Bei dem in Fig. 2 und 3 gezeigten Beispiel ist der kopfseitige, ungelochte Rand 27 des Stützrohres 23 nach unten so umglegt, daß sich ein Abschnitt 56 längs der Außenseite des Stützrohres 23 erstreckt. An den Abschnitt 56 schließt sich ein rechtwinklig abgebogener Endabschnitt 57 an, der in Form einer flanschartigen, radialen Erweiterung des kopfseitigen Randes 27 mit seiner Unterseite die Haltefläche 30 (Fig. 3) zur Abstützung des Filterele­ mentes 1 am Gehäuse 3 am Rand von dessen Öffnung 9 bildet. Durch die radial außenliegende Endfläche des Endabschnittes 57 wird eine Anlageflä­ che 45 (Fig. 3) gebildet, die das Dichtelement 39 gegen Radialkräfte ab­ stützt, welche das Dichtelement 39 auf der an der Wand des Gehäuses 3 ausgebildeten Dichtfläche 47 (Fig. 3) in Richtung auf den Spalt 41 zu ver­ schieben suchen.

Das Dichtelement 39 ist als ringförmiger Profilkörper aus einem NBR- Werkstoff mit U-förmiger Profilform ausgebildet, wobei der Endabschnitt 57 des Randes 27 mit seinem die Anlagefläche 45 bildenden, radial außenlie­ genden Endbereich so in das Profil eingreift, daß sich die Anlagefläche 45 am Grund des inneren Ringraumes des U-Profiles abstützt.

Wie bereits erwähnt, ist bei der Erfindung lediglich eine einzige äußere Endkappe 33 vorgesehen, die die Klebung 29 am oberen Ende der Filter­ matte 15 übergreift. Wie aus Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, besitzt die End­ kappe 33 am äußeren Umfang einen in Axialrichtung aufgestellten Endrand 49, dessen Außenseite eine weitere Anlagefläche 51 bildet, an der das Dichtelement 39 mit einem U-Schenkel 52 gegen Radialkräfte abgestützt ist.

Fig. 4 zeigt den Bereich des kopfseitigen Randes 27 des Stützrohres 23 eines zweiten Ausführungsbeispieles. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Abschnitte 56 und 57 des Endbereiches des kopfseitigen Randes 27 nicht mit dem Stützrohr 23 einstückig ausgebildet und nach unten umgebo­ gen sind. Die Abschnitte 56 und 57 sind vielmehr durch einen gesonderten Ringkörper 61 gebildet, der mit dem kopfseitigen Endrand 27 des Stützroh­ res 23 durch Punktschweißen verbunden ist. Diese Gestaltung hat den Vor­ teil, daß zur Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten unterschiedliche Wandstärken von Stützrohr 23 und angeschweißtem Ringkörper 61 vorge­ sehen werden können. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das kopf­ seitige Ende des Stützrohres 23 mit dem Ringkörper 61 in die Klebung 29 eingebunden, auf der wiederum die Endkappe 33 anliegt. Somit ergibt sich bei einfacher Gestaltung der Endkappe 33 eine einwandfreie Abdichtung.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes (1), das insbesondere zum Einbau in ein Tankgehäuse (3) einer Hydraulikanlage vorgese­ hen ist und eine rohrförmige Filtermatte (15) aufweist, die einen in­ neren Hohlraum für ungefilterte Flüssigkeit umschließt, der an einem bodenseitigen Ende durch eine untere Endkappe (19) abgeschlossen ist, die mit dem angrenzenden Rand eines die Filtermatte (15) umge­ benden, äußeren Stützrohres (23) verbunden ist, das bereichsweise mit Durchbrüchen versehen und am kopfseitigen oberen Ende mit einer oberen Endkappe (33) verbunden ist, die eine Durchflußöff­ nung für zu filternde Flüssigkeit aufweist, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet:

• a) Umbördeln des bodenseitigen Randes (22) des Stützrohres (23) nach innen,
• b) Einlegen der unteren Endkappe (19) mit einer einen zentralen, erhöhten Bodenteil (24) umgebenden, randseitigen vertieften Ringfläche (26) in den umbördelten bodenseitigen Rand (22) des Stützrohres (23),
• c) Einfüllen eines Klebstoffes in den durch die randseitige Ring­ fläche (26) der unteren Endkappe (19) definierten Klebebad­ bereich,
• d) Einschieben der Filtermatte (15) in das Stützrohr (23) zur Bildung einer Klebung (21) an der unteren Endkappe (19),
• e) Vorsehen einer solchen oberen Endkappe (33), deren zentrale Durchflußöffnung von einer vertieften randseitigen Ringfläche (32) umgeben ist, die einen oberen Klebebadbereich definiert und sich am Stützrohr (23) radial über dessen kopfseitigen Rand hinaus nach außen erstreckt, an dem eine flanschartige, radiale Erweiterung ausgebildet wird, die eine Haltefläche (30) zur Ab­ stützung des Filterelementes (1) am Rand einer Öffnung (9) des Tankgehäuses (3) bildet,
• f) Befüllen des Klebebadbereiches der oberen Endkappe (23) mit Klebstoff und
• g) Einsetzen des kopfseitigen Endes der vom Stützrohr (23) umge­ benen Filtermatte (15) in den Klebebadbereich der oberen End­ kappe zur Bildung einer kopfseitigen Klebung (29).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartige Erweiterung einstückig mit dem Stützrohr (23) durch Umlegen des kopfseitigen Randes (27) desselben nach unten und nach außen gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flanschartige Erweiterung durch Anbringen eines an der Umfangs­ fläche des kopfseitigen Randes (27) des Stützrohres (23) anliegenden Ringkörpers (61) mit radial vorspringendem Ringflansch (57) gebildet wird.

4. Filterelement, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 3, mit einem zur Abdichtung zwischen der Haltefläche (30) des Filterelementes (1) und dem Tankgehäuse (3) vorgesehenen Dichtelement (39) in Form eines Profilkörpers, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Profilkörper mit einem Profilabschnitt zwi­ schen Haltefläche (30) und Tankgehäuse (3) erstreckt und mit einem weiteren Profilabschnitt den radial außenliegenden Rand der flan­ schartigen Erweiterung übergreift, welcher eine gegen Radialkräfte wirksame Anlagefläche (45) für das Dichtelement bildet.

5. Filterelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche obere Endkappe (33) vorgesehen ist, deren sich längs der äu­ ßeren Umfangsfläche des Stützrohres erstreckender Bund (49) eine weitere gegen Radialkräfte wirksame Anlagefläche für das Dichtele­ ment (39) bildet.