DE19933205A1 - Filterkörper eines Fluidfilters, insbesondere Luftfilters - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Filterkörper eines Fluidfilters, insbesondere Luftfilters, mit einem hohlzylindrischen Filterelement aus Filtermaterial, das wenigstens an einem axialen Ende mit einer aus Kunststoff einstückig spritzgußgeformten Einheit (Dichtungsendscheibe) aus Endscheibe und radial wirkender, axial abstehender, ringförmiger Dichtung versehen ist, wobei die Dichtung bei in ein Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper an einer Anlagefläche des Filtergehäuses dichtend zur Anlage kommt. DOLLAR A Um die Herstellungskosten eines derartigen Filterkörpers zu reduzieren, wird der Filterkörper so ausgestaltet, daß bei in das Filtergehäuse eingesetztem, vollständig fertiggestelltem und voll funktionstüchtigem Filterkörper die Dichtung ohne Interdependenz mit einem Bestandteil des Filterkörpers dichtend an der Anlagefläche anliegt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Filterkörper eines Fluidfil
ters, insbesondere eines Luftfilters, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruches 1.
Ein derartiger Filterkörper ist z. B. aus der DE 43 22 226 A1
bekannt und weist ein hohlzylindrisches Filterelement aus
einem Filtermaterial auf, das an seinen axialen Enden je
weils mit einer aus Kunststoff einstückig spritzgußgeformten
Einheit aus einer Endscheibe und einer radial nach innen
wirkenden, ringkragenförmigen Dichtung versehen ist. Eine
derartige Einheit aus Endscheibe und Dichtung wird im fol
genden als "Dichtungsendscheibe" bezeichnet. Die Dichtung
dieser Dichtungsendscheibe kommt bei in ein Filtergehäuse
eingesetztem Filterkörper an einer Anlagefläche des Filter
gehäuses dichtend zur Anlage. Die genannte Anlagefläche des
Filtergehäuses ist dabei an einem sich koaxial zum Filter
körper erstreckenden hülsenförmigen Stutzen ausgebildet. Die
Dichtung kommt dann linienartig an der zylinderförmigen An
lagefläche radial außen zur Anlage. Um die erforderliche
Dichtwirkung zu erzielen, ist die ringkragenförmige Dichtung
auf einem der Anlagefläche abgewandten Außenumfang mit einer
umlaufenden Ringnut versehen, in die ein Spannorgan in Form
einer Schraubenzugfeder eingesetzt ist. Durch dieses Spann
organ wird die Dichtung radial nach innen vorgespannt, so
daß die Dichtung mit einer relativ hohen Vorspannung an der
Anlagefläche dichtend anliegt.
Aus der DE 197 18 603 A1 ist ebenfalls ein Filterkörper der
eingangs genannten Art bekannt, bei dem zur Erzielung der
erforderlichen Dichtwirkung ein axial freies Ende der ring
kragenförmigen Dichtung mit einem von der Anlagefläche abge
wandten Außenumfang an einer zylindrischen Auflagefläche ab
gestützt ist. Diese Auflagefläche ist beispielsweise an ei
ner das Filterelement tragenden Rohrzarge ausgebildet oder
an einem die ringkragenförmige Dichtung radial außen umfas
senden Stützring ausgebildet. Durch diese radial außen auf
die Dichtung einwirkende Abstützung wird ein Nachgeben oder
Ausweichen der ringkragenförmigen Dichtung radial nach außen
verhindert, so daß die zur Erzielung der erforderlichen
Dichtwirkung notwendige nach radial innen gerichtete Vor
spannung der Dichtung erreicht werden kann. Darüber hinaus
kann auch hier ein Spannorgan radial außen an der Dichtung
angeordnet sein, um diese radial nach innen vorzuspannen.
Derartige Maßnahmen wie zusätzliche Spannorgane oder zusätz
liche Bauteile (wie z. B. zur Erziehung der Dichtwirkung,
Rohrzarge oder Stützring) mit einer Auflagefläche zur Unter
stützung der Dichtung, bedeuten für den Filterkörper einen
relativ hohen Herstellungsaufwand. Außerdem sind Spannorgane
in der Regel aus Metall, während die übrigen Bestandteile
des Filterkörpers regelmäßig aus Kunststoff sind, so daß
auch hier eine vollständige Entsorgung, insbesondere Vera
schung, der Filterkörper nur mit einem erhöhten Aufwand er
zielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
ein Filterkörper der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß sich sein Herstellungsaufwand reduziert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Filterkörper
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Erfindung be
ruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß zumindest bei
Luftfiltern mit einer Dichtungsendscheibe auch dann eine
ausreichende Dichtungswirkung erzielt werden kann, wenn auf
die aus dem Stand der Technik bekannten Vorspannmittel bzw.
Abstützmittel verzichtet wird. Diese Erkenntnis ist insoweit
überraschend, als die Hersteller von Filterkörpern stets da
von ausgegangen sind, daß ein zur Ausbildung einer Dichtung
geeigneter Kunststoff entweder von Anfang an oder aufgrund
von Alterungserscheinungen oder Kriechwirkung nach kurzer
Zeit eine so niedrige Biegesteifigkeit aufweist, daß zusätz
liche Hilfsmittel zur Unterstützung bzw. Vorspannung unver
zichtbar sind, um eine funktionstüchtige Dichtung auszubil
den. Dieses Vorurteil ist beim Erfindungsgegenstand überwun
den, da dieser zumindest bei Luftfiltern eine ausreichende
Abdichtung auch ohne die vorgenannten Hilfsmittel erzielt.
Da auf die vorgenannten Hilfsmittel verzichtet werden kann,
reduziert sich der Herstellungsaufwand des erfindungsgemäßen
Filterkörpers, wodurch sich ein Kostenvorteil ergibt, der
sich bei derartigen Bauteilen, die in Großserien gefertigt
werden, besonders deutlich auswirkt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann der Fil
terkörper an jedem axialen Ende eine der Dichtungsendschei
ben aufweisen, so daß der vollständig fertiggestellte und
voll funktionstüchtige Filterkörper vorzugsweise ausschließ
lich aus den beiden Dichtungsendscheiben und dem Filterele
ment besteht. Optional kann dieser Filterkörper auch mit ei
ner Innenzarge ausgestattet sein, die zur radialen Abstüt
zung des Filterelementes dient; eine Interdependenz oder
Wechselwirkung zwischen dieser Innenzarge und der Dichtung
der Dichtungsendscheibe besteht jedoch nicht. Der erfin
dungsgemäße Filterkörper besteht somit im Extremfall aus nur
drei Bauteilen, so daß die Herstellungskosten für den Fil
terkörper relativ zu den bekannten Filterkörpern reduziert
ist.
Für die Herstellung der Dichtungsendscheiben wird beim er
findungsgemäßen Filterkörper vorzugsweise ein thermoplasti
sches Elastomer auf Polyesterbasis (TEEE) verwendet; ein
solcher Kunststoff ist im Handel unter der Marke Hytrel® er
hältlich. Hytrel® ist zumindest bis 90°C stabil, insbeson
dere reversibel elastisch, so daß mit Dichtungsendscheiben
aus diesem Kunststoff übliche Luftfilter und Hydraulikfilter
hergestellt werden können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus
der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je
weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom
binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 einen Längsschnitt auf einen Filterkörper nach der
Erfindung und
Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht auf einen in Fig. 1
mit II gekennzeichneten Bereich.
Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Filterkörper
1 ein hohlzylindrisches Filterelement 2 auf, das aus einem
sternförmig gefalteten Filtermaterial, wie z. B. Papier oder
Vlies, besteht. An wenigstens einem seiner axialen Enden,
hier an beiden axialen Enden, ist das Filterelement 2 mit
einer Dichtungsendscheibe 3 ausgestattet, die durch eine aus
Kunststoff einstückig spritzgußgeformte Einheit aus einer
Endscheibe 4 und einer Dichtung 5 gebildet ist. Dabei ist
diese Dichtung 5 ringkragenförmig ausgebildet und steht von
der Endscheibe 4 axial ab.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dichtungsend
scheiben 3 offen ausgebildet, so daß die Endscheiben 4 eine
zentrische Öffnung 6 aufweisen. An einem radial innenliegen
den Innenrand dieser zentrischen Öffnungen 6 ist die ring
kragenförmige Dichtung 5 ausgeformt. Die Dichtung 5 steht
hier zu einem Inneren 7 des Filterkörpers 1 hin von der je
weiligen Endscheibe 4 ab. Jede Dichtung 5 kommt bei in ein
nicht dargestelltes Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper
1 jeweils an einer Anlagefläche zur Anlage, die beispiels
weise durch einen Außenmantel eines kreiszylindrischen Stut
zens ausgebildet ist. Die Dichtung 5 wirkt dabei radial nach
innen und kommt linienartig auf der Außenseite der Anlage
fläche dichtend zur Anlage. In den Fig. 1 und 2 ist diese
Anlagefläche des Filtergehäuses bzw. des Stutzens, an der
die Dichtung 5 dichtend zur Anlage kommt, wenn der Filter
körper 1 in das Filtergehäuse eingesetzt ist, durch eine
strichpunktierte Linie 11 symbolisiert.
Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Dichtungsendscheiben 3 vor
zugsweise durch eine Plastifizierungstechnik mit dem Fil
terelement 2 verbunden sind. Zu diesem Zweck wird die dem
Filterelement 2 zugewandte Außenseite der Endscheibe 4 z. B.
mit Hilfe eines Ultraschallverfahrens oder mittels Heizspie
gel erweicht, so daß das Filtermaterial des Filterelements 2
in den Kunststoff der Endscheibe 4 eindringen kann.
Die ringkragenförmige Dichtung 5 ist im vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel in drei axiale Ringzonen, nämlich eine innere
Ringzone 8, eine äußere Ringzone 9 und eine mittlere Ringzo
ne 10, eingeteilt.
Wie aus der Profildarstellung in Fig. 2 hervorgeht, weisen
die drei Ringzonen 8, 9, 10 eine etwa gleichbleibende Mate
rialdicke auf. Die mittlere Ringzone 10 liegt mit einer ra
dial innenliegenden Dichtzone 12 an der die Anlagefläche
symbolisierenden Linie 11 an. Ausgehend von dieser Dichtzone
12 entfernen sich die an die mittlere Ringzone 10 angrenzen
den Ringzonen 8 und 9 mit zunehmenden axialen Abstand von
dieser Linie 11 radial nach außen. Da die Materialstärke der
einzelnen Ringzonen 8, 9, 10 im wesentlichen gleich bleibt,
weist die mittlere Ringzone 10 daher radial außen, gegen
überliegend der Dichtzone 12 einen kleineren Außendurchmes
ser 13 auf als die daran angrenzenden Ringzonen 8 und 9.
Durch diese Formgebung erhält die Dichtung 5 eine gewisse
Biegesteifigkeit, die einer umfangsvergrößernden Verformung
federelastisch entgegenwirkt.
Bei niedrigeren Druckdifferenzen zwischen einem das Fil
terelement 2 einfassenden Außenraum 14 und einem vom Fil
terelement 2 eingefaßten Innenraum 15 kann der komplett fer
tiggestellte und voll funktionstüchtige Filterkörper 1 zu
mindest in einem die Dichtungsendscheibe 3 enthaltenden
axialen Abschnitt des Filterkörpers 1 ausschließlich aus der
Dichtungsendscheibe 3 und einem daran anschließenden Axial
bereich des Filterelements 2 bestehen. Da die hier gezeigte
bevorzugte Ausführungsform mit zwei Dichtungsendscheiben 3
ausgestattet ist, besteht der vollständige Filterkörper 1
ausschließlich aus drei Bestandteilen, nämlich aus dem Fil
terelement 2 und den beiden Dichtungsendscheiben 3.
Bei größeren Druckdifferenzen zwischen Außenraum 14 und In
nenraum 15 kann es erforderlich sein, das Filterelement 2
radial mit Hilfe einer nicht dargestellten Innenzarge abzu
stützen. Diese Innenzarge kann dann so im Inneren 7 des Fil
terelements 2 angeordnet werden, daß sich keine Interdepe
denzen oder Wechselwirkungen mit der Dichtung 5 ausbilden.
Wenn jedoch eine Innenzarge zur radialen Unterstützung des
Filterelements 2 in den Filterkörper 1 eingesetzt werden
muß, kann es bei besonderen Betriebsumständen, z. B. bei ho
hen Temperaturen, zweckmäßig sein, an den axialen Enden der
Zarge radial innenliegende Auflageflächen auszubilden, die
das freie Ende der zugeordneten inneren Ringzone 8 radial
unterstützen, wie dies aus der eingangs zitierten
DE 197 18 603 A1 bekannt ist.
Wie aus den Fig. 1 und 2 deutlich hervorgeht, liegt die
Dichtung 5 bei in das Filtergehäuse eingesetztem Filterkör
per 1 an der Anlagefläche 11 dichtend an, ohne daß sich da
bei eine Interdependenz mit einem Bestandteil des Filterkör
pers 1 ausbildet. Dies bedeutet, daß die Dichtung 5 ohne
weitere Hilfsmittel, wie z. B. Vorspannmittel oder Abstütz
mittel, die für den Anwendungsfall des Filterkörpers 1 aus
reichende Dichtungswirkung erzielt.
Sofern die Dichtungsendscheibe 3 aus TEEE hergestellt wird,
ist der damit ausgestattete Filterkörper 1 nur innerhalb ei
nes Temperaturbereichs verwendbar, in dem der TEEE-
Kunststoff stabil ist und insbesondere reversibel elastische
Eigenschaften aufweist. Diese Grenztemperatur liegt für her
kömmliches TEEE etwa bei 90°C. Dementsprechend werden die
Filterkörper 1 mit Dichtungsendscheiben 5 aus TEEE zweckmä
ßigerweise als Luftfilter oder auch als Hydraulikfilter aus
gebildet, da dort die üblichen Betriebstemperaturen unter
halb dieser genannten Grenztemperatur liegen.
Es ist klar, daß der erfindungsgemäße Filterkörper 1 auch
als Kraftstoffilter oder Ölfilter oder dergleichen ausgebil
det werden kann, sofern ein bei den dort auftretenden Tempe
raturen stabiler Kunststoff für die Herstellung der Dich
tungsendscheiben 3 verwendet wird. Außerdem hängt die Funk
tionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Filterkörpers von der
Höhe der abzudichtenden Druckdifferenz ab.
Claims (5)
1. Filterkörper eines Fluidfilters, insbesondere Luftfil
ters, mit einem hohlzylindrischen Filterelement (2) aus Fil
termaterial, das wenigstens an einem axialen Ende mit einer
aus Kunststoff einstückig spritzgußgeformten Einheit (Dich
tungsendscheibe 3) aus Endscheibe (4) und radialwirkender,
axial abstehender ringkragenförmiger Dichtung (5) versehen
ist, wobei die Dichtung (5) bei in ein Filtergehäuse einge
setztem Filterkörper (1) an einer Anlagefläche (11) des Fil
tergehäuses dichtend zur Anlage kommt,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei in ein Filtergehäuse eingesetztem, vollständig fer
tiggestelltem und voll funktionstüchtigem Filterkörper (1)
die Dichtung (5) ohne Interdependenz mit einem Bestandteil
des Filterkörpers (1) dichtend an der Anlagefläche (11) an
liegt.
2. Filterkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein die Dichtungsendscheibe (3) enthaltender axialer Ab
schnitt des vollständig fertiggestellten und voll funktions
tüchtigen Filterkörpers (1) ausschließlich aus der Dich
tungsendscheibe (3) und einem daran anschließenden Axialbe
reich des Filterelements (2) besteht.
3. Filterkörper nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Filterkörper (1) an jedem axialen Ende eine der
Dichtungsendscheiben (3) aufweist.
4. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungsendscheibe (3) aus TEEE hergestellt ist.
5. Filterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringkragenförmige Dichtung (5) wenigstens drei axia
le Ringzonen (8, 9, 10) aufweist, daß eine zwischen zwei
Ringzonen (8, 9) angeordnete mittlere Ringzone (10) radial
innen eine Dichtzone (12) bildet, die bei in das Filterge
häuse eingesetztem Filterkörper (1) an der Anlagefläche (11)
des Filtergehäuses dichtend zur Anlage kommt und daß diese
mittlere Ringzone (10) radial außen einen kleineren Außen
durchmesser aufweist, als die daran angrenzenden Ringzonen
(8, 9).
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