DE2048891B2

DE2048891B2 - Filtereinsatz und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2048891B2
Application number: DE2048891A
Authority: DE
Inventors: Stephen Penarth Glamorgan Wales Mules (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Fram Corp Wilmington Del (vsta)
Current assignee: Fram Corp Wilmington Del (vsta)
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1970-10-05
Publication date: 1980-10-02
Also published as: GB1327382A; ZA706807B; FR2065034A5; DE2048891A1; BE757121A

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz mit einem an wenigstens einem Endstück aus Kunststoff befestigten Filterelement und einer mit dem Endstück verbundenen Dichtung, die aus einem weicheren Werkstoff als das Endstück besteht Weiterhin befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Filtereinsatzes.

Bei einem bekannten Filtereinsatz der vorstehend genannten Art (DE-GbmS 18 91 673) ist ein Filterelement mit einer flachen Endscheibe vorgesehen, mit der ein Dichtring verklebt ist Dieser Dichtring, dessen Dichtfläche erheblich kleiner als die Stirnfläche der Endscheibe ist, ist in seiner axialen Dicke so gewählt daß er nur mit der zur Dichtung erforderlichen Kraft angepreßt wird, während die axiale Einspannkraft des Filtereinsatzes in der Hauptsache von der Endscheibe durch deren Anlage an dem Filtergehäuse aufgenommen wird.

Der bekannte Filtereinsatz entspricht in seinem Aufbau den allgemein bekannten Filtereinsätzen, deren Nachteil darin besteht, daß der Bjc! tring jeweils als gesondertes Teil hergestellt, gelagert und bei der Herstellung des Filtereinsatzes gehandhabt werden muß. Insbesondere muß dabei die Verbindung des Dichtringes mit der Endscheibe mit einer gewissen Sorgfalt erfolgen, weil die Zentrierung des Dichtringes im Filtergehäuse nicht ungenau sein darf.

Es ist auch schon ein Filtereinsat? bekannt, der nicht zu der eingangs beschriebenen Gattung zählt (US-PS 32 35 633), bei dem ein Endstück am Filterelement und zugleich die Dichtung durch ein und dasselbe Kunst-Stoffmaterial gebildet werden. Dieses Kunststoffmaterial ist ein geschäumtes Polyurethan, dessen Härte gerade so gewählt sein soll, daß es einerseits die notwendige Festigkeit für die Endkappe zur Übertragung der axialen Einspannkräfte aufweist, andererseits aber auch infolge einer noch ausreichenden Weichheit Dichteigenschaften entfaltet.

Auch dieses bekannte Filterelement hat sich in der Praxis jedoch deshalb nicht durchsetzen können, weil der angestrebte Kompromiß bezüglich der Wahl des verwendeten Kunststoffmaterials unbrauchbar ist. Da nämlich die den Filtereinsatz festhaltenden Kräfte verhältnismäßig groß sein müssen, um insbesondere bei höheren Filterdrücken eine Umgehung des Filterelements über die Dichtflächen zu vermeiden, müssen

hi dementsprechend auch die Endstücke genügend widerstandsfähig sein. Die Härte des Kunststoffmaterials ist daher, wenn sie tatsächlich den zu erwartenden Belastungen standhalten soll, regelmäßig erheblich

höher als diejenige eines geeigneten Dichtungsmaterials· Auch wenn daher geschäumtes Polyurethan als Kunststoff eingesetzt wird, ist dieses entweder nicht in der Lage, die Enden des Filterelements derart zu versteifen, wie das zur Übertragung der auftretenden Axialkräfte notwendig ist, oder der Dichteffekt an der Stirnfläche wird bei ausreichender Härte des Kunststoffmaterials nur mangelhaft sein, so daß Filterumgehungen im Lau ie der Zeit auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Filtereinsatz und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, die es gestatten, auf eine gesonderte Herstellung, Handhabung und Verbindung der Dichtung mit dem Endstück des Filtereinsatzes zu verzichten und damit die Gestehungskosten des Filtereinsatzes zu senken.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dichtung unmittelbar an dem Kunststoff des Endstückes derart angeformt ist, daß sie mit diesem eine integrale Einheit bildet, und die gesamte Stirnfläche des Endstückes bedeckt.

Dadurch, daß der erfindungsgemäße Filtereinsatz ein Endstück aufweist, dessen Dichtung zwar eine integrale Einheit mit dem Endstück bildet, jedoch aus einem anderen Werkstoff besteht, erfüllt dieser Filtereinsatz alle gesetzten Forderungen. Durch die Oberdeckung praktisch der gesamten Stirnfläche des Endstückes durch dasjenige Kunststoffmaterial, das die Dichtung bildet, wird auch eine sehr ausgeprägte Dichlwirkung entfaltet, ohne daß eine zu große Flächenpressung entsteht. Da die Dichtung integral mit dem Endstück hergestellt wird, ist es ohne zusätzliche Schwierigkeiten möglich, die die ganze Stirnfläche überdeckende Dichtung so anzubringen, daß sie exakt zentriert ist Bei getrennter Herstellung würde dies gewisse Schwierigkeiten bereiten, da bei einer weitgehend vollständigen Überdeckung der Stirnfläche zur Vermeidung von beim Zusammenbau störenden Dezentrierungen besondere Zentrierungssorgfalt angewendet werden müßte.

Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung des Filtereinsatzes geht von dem Verfahren zur Herstellung des gattungsfremden Filtereinsatzes aus (US-PS 32 35 633), bei dem eine vorbestimmte Menge eines Kunststoffmaterials in gießfähigem Zustand in eine Form eingebracht wird, ein Filterelement stirnseitig in das Kunststoffmaterial eingetaucht und das Kunststoffmaterial verfestigt wird.

Wie erläutert, wird bei diesem bekannten Verfahren zur Bildung eines Endstückes mit gleichzeitiger Trage-und Dichtungsfunktion geschäumtes Polyurethan verwendet. Das zunächst noch ungeschäumte Polyurethan wird in eine Form eingebracht und nach dem Eintauchen des Filterelementes zum Schäumen gebracht, so daß er sich ausdehnt und die einzelnen Faltenstreifen des Filterelementes umfaßt.

Demgegenüber sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, daß zunächst ein erstes Kunststoffmaterial mit einer nach dem Verfestigen zur Anwendung als Dichtungsmaterial geeigneten, jedoch für ein Endstück ungeeigneten Härte in die Form eingebracht wird, daß nach dem Verfestigen des ersten Kunststoffmaterials ein zweites Kunststoffmaterial ohne wesentliche Durchdringung der Kontaktfläche zu dem ersten Kunststoffmaterial eingebracht wird, das mit dem ersten Kunststoffmaterial verträglich ist und nach dem Verfestigen eine für ein Endstück geeignete größere Härte als das erste Kunststoffmaterial aufweist, und daß das Filterelement in das zweite Kunststoffmaterial eingetaucht wird, wobei die Form der Formhöhlung so gewählt i% daß nach dem Verfestigen das erste Kunststoffmaterial die äußere Stirnfläche des zweiten Kunststoffmaterials weitgehend vollständig bedeckt.
Auf diese Weise wird der Filtereinsatz nach der Erfindung erhalten, bei dem das Endstück auf seiner gesamten Stirnfläche und einwandfrei zentrisch durch das Kunststoffmaterial mit Dichtfunktion bedeckt ist.
Die beiden Kunststoffmaterialien, die das Endstück

ίο des Filtereinsatzes bilden, müssen in dem Sinn verträglich sein, daß das Abbinden oder Aushärten des zweiten Kunststoffmaterials ohne schädliche Einwirkung auf den ersten Kunststoff erfolgt und daß die beiden Kunststoffmaterialien sich auch nach dem Aushärten nicht voneinander trennen, sondern fest miteinander verbunden sind. Als Dichtwerkstoff kann beispielsweise PVC und als härterer Werkstoff ein Urethan vorgesehen sein. Es können auch Polyurethane mit unterschiedlicher Härteeinstellung verwendet werden.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltunger, des Filtereinsatzes nach der Erfindung und des Verfahrens zu dessen Herstellung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend arhand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Gießform nach dem Einbringen des ersten Kunststoff materials;
F i g. 2 einen analogen Axialschnitt durch die Gießform nach dem Einbringen des weiteren Kunststoffmaterials, und

F i g. 3 einen Schnitt entsprechend F i g. 1 und 2 der Gießform nach dem Eintauchen eines Filterelements in das zweite Kunststoffmaterial.

Eine Gießform 1 hat, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, eine ebene Bodenfläche 2 sowie innere und äußere hochstehende Seitenwände 3, die gemeinsam eine ringförmige Vertiefung bilden. Vor dem Einbringen des Kunststoffmaterials werden die die Vertiefung bildenden Flächen gereinigt und mit einem geeigneten Trennmittel, beispielsweise Silikonöl, eingesprüht. Anschließend wird in der Gießform 1 eine vorbestimmte Menge eines ersten Kunststoffmaterials, das eine Dichtung 4 bilden soll, in flüssiger oder pastöser Form verteilt Das erste Kunststoffmaterial wird aus solchen Materialien ausgewählt, die nach dem Abbinden oder Aushärten eine Endhärte aufweisen, weiche ihre Verwendung als flexible Dichtung ermöglichen. Die Menge des ersten Kunststoffmaterials wird so gewählt,

so daß dieses den unteren Teil der Gießform 1 bis zu einer für die Dichtung 4 ausreichenden Höhe ausfüllt. D<e Höhe kann dahingehend abgestimmt werden, daß der fenig.j Filtereinsatz eine gewünschte Gesamthöhe erhält.

Nach dem vollständigen Abbinden oder Aushärten des ersten Kunststoffmaterials wird eine bestimmte Menge eines zweiten Kunststoffmaterials, ebenfalls in flüssiger oder pastöser Form, in die Gießform 1 eingebracht, welches das Endstück 5 des Filtereinsatzes bilden soll. Dabei erfolgt keine wesentliche Durchdringung der Kunststoffmaterialien an der zwischen beiden gebildeten Fläche. Die Menge des /weiten Kunststoffmaterials ist so gewählt, daß dieses die Vertiefung der Gießform 1 ausfüllt. Das zweite Kunststoffmaterial wird

fei aus solchen Werkstoffen ausgewählt, welche mit dem ersten Kunststoffmaterial in dem eingangs erläuterten Sinn verträglich sind und außerdem nach dem Abbinden oder Aushärten eine Endhärte aufweisen, die sich von

der Endhärte des ersten Kunststoffmaterials für die Dichtung 4 unterscheidet, so daß sie zur Anwendung als Endstück des Filtereinsatzes geeignet sind.

Anschließend wird in das zweite Kunststoffmaterial noch vor dessen vollständigem Abbinden oder Ausharten ein ringförmiges gefaltetes, vorzugsweise aus Papier bestehendes Filterelement 6 eingetaucht. Das Filterelement 6 kann soweit in das zweite Kunststoffmaterial für das Endstück 5 eingedrückt werden, bis es auf der Oberfläche des die Dichtung 4 bildenden ersten Kunststoffmaterials aufsteht.

Vorausgesetzt, daß die beiden Kunststoffmaterialien richtig ausgewählt waren, erhält man nach der vollständigen Aushärtung des zweiten Kunststoffmaterials einen Filtereinsatz, bei dem die Enden der Falten des Filterelementes 6 in dem Endstück 5 eingeschlossen sind und der am Ende des Endstückes 5 eine ringförmige Dichtung 4 trägt. Ist auch am anderen axialen Ende des Filterelementes 6 ein entsprechendes Endstück 5 vorgesehen, so kann das so entstandene Produkt unmittelbar als auswechselbarer Filtereinsatz eingesetzt werden. Das zweite Endstück 5 wird in gleicher Weise, wie oben erläutert, angebracht.

Die nach dem beschriebenen Verfahren angeformte Dichtung 4 bedeckt die gesamte freie Endfläche des Endstückes 5 und weist eine ebene, sich in Umfangsrichtung und radial erstreckende Dichtfläche auf.

Für die beiden Kunststoffmaterialien ist Polyurethan besonders geeignet, da es aus zwei Komponenten gemischt ist und kalt aushärtet. Außerdem treten keine Verträglichkeitsprobleme auf. Bei Verwendung von Polyurethan wird zunächst als erstes Kunststoffmaterial ein Polyurethan mit einer Shore-Härte zwischen 4(TA und 90°A eingebracht. Das zweite Kunststoffmaterial besteht aus einem Polyurethan, dessen Endhärte nach dem vollständigen Aushärten im Bereich zwischen 50° D

in und i00° D Shore-Härte liegt.

Als zweites Kunststoffmaterial für das Endstück 5 kann auch ein Urethan und als erstes Kunststoffmaterial für die Dichtung 4 PVC verwendet werden. Die Auswahl derartiger, miteinander verträglicher Werkstoffe ist

ι"' dem Fachmann ohne weiteres möglich.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die Dichtung 4 und das Endstück 5 anstelle der gezeigirn ringförmigen Gestalt eine andere Gestalt aufweisen. Es

2n ist auch manchmal erforderlich, daß der FiUt" einsatz eine zusätzliche Stützung erfährt. Zu diesem Zweck wird häufig ein innerer Träger in Form eines perforierten Metallzylinders verwendet. Derartige Stützteile können während des Gießens des Endstückes

2Ί 5 eingebracht werden, so daß das fertige Endstück 5 auch das Ende solcher zusätzlicher Stützteile zusammen mit dem Rnde des Filterelementes 6 umschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Filtereinsatz mit einem an wenigstens einem Endstück aus Kunststoff befestigten Filterelement und einer mit dem Endstück verbundenen Dichtung, die aus einem weicheren Werkstoff als das Endstück besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4) unmittelbar an den Kunststoff des Endstückes (5) derart angeformt ist, daß sie mit diesem eine integrale Einheit bildet, und die gesamte Stirnfläche des Endstückes bedeckt.

Z Filtereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (5) und die Dichtung (4) in an sich bekannter Weise ringförmig sind und die Dichtung (4) eine ebene Dichtfläche von beträchtlicher radialer Erstreckung bildet

3. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4) und das eigentliche Endstück (5) aus Kunststoffen unterschiedlichen chemischen Types bestehen, die jedoch unter Aufbau einer Bindung zwischen ihnen verträglich sind.

4. Filtereinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4) aus Polyvinylchlorid und das Endstück (5) aus Polyurethan hergestellt ist

5. Filtereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Dichtung (4) und das Endstück (5) aus dem gleichen Polymer-Typ bestehen, wobei die Zusammensetzung so gewählt ist, daß der Werkstoff der Dichtung eine geringere Härte hat als 'sr des Endstückes.

6. Filtereinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (4; und das Endstück (5) beide aus Polyurethan bestehen.

7. Filtereinsatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Dichtung (4) eine Shore-Härte von zwischen 40⁰A und 90°A und der Werkstoff des Endstückes (5) eine Shore-Härte von zwischen 50° D und 100° D hat.

8. Filtereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein ähnliches Endstück mit angeformter Dichtung an den dem ersten Endstüc!' (4,5) gegenüberliegenden Ende.

9. Verfahren zur Herstellung eines Filtereinsatzes nach Anspruch 1, bei dem eine vorbestimmte Menge eines Kunststoffmaterials in gießfähigem Zustand in eine Formhöhlung eingebracht wird, ein Filterelement stirnseitig in das Kunststoffmaterial eingetaucht und das Kunststoffmaterial verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein erstes Kunststoffmaterial mit einer nach dem Verfestigen zur Anwendung als Dichtungsmaterial geeigneten, jedoch für ein Endstück ungeeigneten Härte in die Form eingebracht wird, daß nach dem Verfestigen des ersten Kunststoffmaterials ein zweites Kunstsfoffmaterial ohne wesentliche Durchdringung der Kontaktfläche zu dem ersten Kunststoffmaterial eingebracht wird, das mit dem ersten Kunststoffmaterial verträglich ist und nach dem Verfestigen eine für ein Endstück geeignete größere Härte als das erste Kunststoffmaterial aufweist, und daß das Filterelement in das zweite Kunststoffmaterial eingetaucht wird, wobei die Form der Formhöhlung so gewählt ist, daß nach dem Verfestigen das erste Kunststoflmaterial die äußere Stirnfläche des zweiten Kunststoffmaterials weitgehend vollständig bedeckt.

10. Verfahren nach Anspruch '■). dadurch gekenn-

zeichnet, daß zur Erzeugung eines im Querschnitt ringförmigen Filtereinsatzes eine ringförmige Formhöhlung mit weitgehend zylindrischen Wänden verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet daß das Filterelement in das zweite Kunststoffmaterial in der Form soweit eingetaucht wird, daß es auf der Kontaktfläche zum ersten Kunststoffmaterial atifsteht

IZ Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß als erstes und zweites Kunststoffmaterial die gleichen Polymere in Gemischen mit unterschiedlicher Härte nach der Verfestigung verwendet werden.