DE4322226A1 - Filterpatrone mit radial wirkender Dichtungslippe - Google Patents

Filterpatrone mit radial wirkender Dichtungslippe

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine in einem Filtergehäuse einsetzbare Filterpatrone. Derartige Filterpatronen bestehen aus einem zu einem hohlzylindrischen Filterkörper gefalteten Filtermaterial (Papier, Vlies), welcher an mindestens einer Stirnseite mit einem Dichtungsring verbunden ist.
Aus der DE 38 398 540 C2 ist eine solche Filterpatrone bekannt. Die dort beschriebene Filterpatrone weist an einer Stirnseite einen Stütz- und Dichtungsring auf, der zwischen einem innen und einem äußeren Begrenzungssteg den hohlzylindrischen Filterkörper aufnimmt. Eine den Raum zwischen den Begrenzungsstegen teilweise ausfüllende Klebemasse durchgreift Durchbrechungen in dem äußeren Begrenzungssteg und bildet so Klebemassebrücken. Damit wird eine Verzahnung zwischen Klebemasse und Stützring erzielt.
Nachteilig bei dieser Filterpatrone ist, daß hier axiale Einspannkräfte, welche den Stütz- und Dichtungsring gegen das Filtergehäuse drücken, notwendig sind, denn diese axialen Einspannkräfte führen zu einer Stauchung und einem Verknicken des Filterkörpers. Um dies zu vermeiden, besitzen solche Filterpatronen einen zusätzlichen Stützmantel, z. B. ein Lochblech. Eine einfache, umweltschonende Entsorgung einer solchen Filterpatrone ist aufgrund der verschiedenen Komponenten (Filtermaterial, Klebemasse, Stütz- und Dichtungsring und Lochblech) sehr aufwendig.
In der Auslegeschrift 20 48 891 ist ein Filtereinsatz beschrieben, bei dem Filterendstück und Dichtung eine integrale Einheit bilden, zu dessen Herstellung jedoch zwei Verfahrensschritte notwendig sind. Filterendstück und Dichtung bestehen dabei aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen mit jeweils speziellen Eigenschaften. Auch zur Abdichtung dieses Filtereinsatzes sind axiale Einspannkräfte notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filterpatrone zu schaffen, die eine einwandfreie Abdichtung ermöglicht, einfach und umweltschonend zu entsorgen, kostengünstig und in wenigen Schritten herstellbar und leicht einzubauen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die sich daran anschließenden Unteransprüche enthalten Gestaltungsmerkmale, welche vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Erfindung darstellen.
Die Filterpatrone besteht aus einem zu einem hohlzylindrischen Filterkörper gefalteten Filtermaterial. Der Filterkörper ist erfindungsgemäß an mindestens einer Stirnseite mit einer elastischen Dichtmanschette aus gießfähigem, aushärtbarem Material verbunden. Die Dichtungsmanschette ist in einem Guß- und Aushärteprozeß einstückig hergestellt und unmittelbar an dem Filterkörper angeformt. Diese Dichtungsmanschette weist eine innenseitig vorstehende, kreisförmig umlaufende, radial wirkende Dichtungslippe und eine der Dichtungslippe gegenüberliegende, umlaufende Nut auf. In diese Nut wird ein radiale Einspannkräfte ausübendes Spannorgan eingelegt.
Die Filterpatrone wird mit der Dichtungsmanschette auf einen am Filtergehäuse angeordneten Stutzen gesteckt, wobei die Filterpatrone unter dem Einfluß der radialen Einspannkräfte an diesem Stutzen abgedichtet gehalten ist. Ein zusätzlicher Stützmantel (Lochblech) ist nicht notwendig. Diese Filterpatrone ist in wenigen Schritten kostengünstig herzustellen, einfach und umweltschonend zu entsorgen, da die Filterpatrone nur aus dem Filtermaterial und der Dichtungsmanschette besteht, denn das Spannorgan, vorzugsweise eine Schraubenfeder, ist leicht von der Filterpatrone zu entfernen und wieder zu verwenden.
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel in zwei Varianten dargestellt, welches nachfolgend näher erläutert wird. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Filtergehäuse und einen Halbschnitt durch die eingesetzte Filterpatrone,
Fig. 2 einen Halbschnitt durch eine erste Variante der Filterpatrone mit zwei Dichtungsmanschetten,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Eingußvorrichtung mit eingebettetem Filterkörper, der als zweite Variante eine Filterendscheibe aufweist,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Dichtungsmanschette mit eingebettetem, zick-zackförmig gefaltetem Filtermaterial,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Filtergehäuse und einem Halbschnitt durch zwei im Gehäuse eingesetzte Filterpatronen.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine Filterpatrone mit einem aus einem gefalteten Filtermaterial (Filterpapier, Filtervlies) 1 gebildeten hohlzylindrischen Filterkörper 1A, welcher an seinen beiden Stirnseiten 1B elastische Dichtungsmanschetten 2 aus gießfähigem, aushärtbarem Material aufweist, dargestellt. Diese Filterpatrone ist in einem zusammenschraubbaren Filtergehäuse 3, welches einen Einlaß- und Auslaßstutzen 3A, 3B besitzt, herausnehmbar eingesetzt (vgl. Fig. 1). Dabei wird die Filterpatrone mit der Dichtungsmanschette 2 auf am Filtergehäuse 3 angeordnete, zylindrische Stutzen 3C aufgesteckt. Die erfindungsgemäße Dichtungsmanschette 2 ist einstückig hergestellt und unmittelbar an den Filterkörper 1A angeformt. Sie weist eine innenseitig vorstehende, kreisförmig umlaufende, radial wirkende Dichtungslippe 2A auf, wobei dieser im radialen Abstand gegenüberliegend eine umlaufende Nut 2B zur Aufnahme eines Spannorganes 4 eingeformt ist.
Die Dichtungsmanschette 2 ist von einem äußeren kreisringförmigen Schenkel 2C, auf dem der hohlzylindrische Filterkörper 1A senkrecht aufstehend eingebettet ist, und einem von diesem und der Filterkörper-Stirnseite 1B senkrecht abstehenden Kragen 20, welcher die Dichtungslippe 2A und die Nut 2B aufweist, gebildet. Der Kragen 2D stützt dabei den kreisförmigen Schenkel 2C innenseitig auf einem Teillängenbereich ab.
Zur Bildung der Dichtungslippe 2A ist am Kragen 2D der Dichtungsmanschette 2 ein im Querschnitt dreieckförmiger Vorsprung angeformt. Alternativ dazu kann dieser Vorsprung auch abgerundet ausgeführt sein (nicht dargestellt).
Die am Filtergehäuse 3 angeordneten zylindrischen Stutzen 3D, auf die die Filterpatrone mit der Dichtungsmanschette 2 aufsetzbar ist, besitzen einen Außendurchmesser DA, der größer ist als der Innendurchmesser DI der kreisförmig umlaufenden Dichtungslippe 2A. Die Dichtungsmanschette 2 ist dabei unter dem Einfluß der radial wirkenden Anpreßkraft des in die Nut 2B eingelegten Spannorganes 4 auf dem zylindrischen Stutzen 3C kraftschlüssig gehalten, wodurch eine sichere statische Abdichtung erreicht wird.
Das in die Nut 23 eingreifende Spannorgan 4 ist vorzugsweise eine Schraubenzugfeder. Die Anpreßkraft ist dabei in einfacher Weise durch die Wahl einer Schraubenzugfeder mit geeigneter Federkonstanten oder durch die Längenwahl der Schraubenzugfeder im abgewinkelten Zustand der jeweiligen Anforderung anzupassen.
Als Spannorgan 4 kann auch ein federnder Ring, ein gummielastisches Band oder eine Schelle verwendet werden.
In Fig. 3 ist eine Eingußvorrichtung 5 zur Herstellung der Dichtungsmanschette 2 dargestellt. Eine definierte Menge eines Kunststoffmaterial 2E, vorzugsweise Polyurethan, wird in gießfähigem Zustand in eine Formhöhlung dieser Eingußvorrichtung 5, welche aus einem entsprechend geformten Innenring 5A und einem entsprechend geformten zweigeteiltem Außenring 5B besteht, eingebracht. Der hohlzylindrische Filterkörper 1A wird mit einer Stirnseite 1B in das Kunststoffmaterial 2E eingetaucht. Anschließend härtet das Kunststoffmaterial 2E unter Anbindung an das Filtermaterial 1 aus. Das Kunststoffmaterial ist so gewählt, daß es nach dem Aushärten flexibel ist. Durch die Auswahl entsprechender Materialien mit Shore-Härten zwischen 40° A und 90° A kann die Flexibilität und Elastizität der Dichtungsmanschette 2 verändert werden. Damit läßt sich zusätzlich die Anpreßkraft der Dichtungsmanschette 2 an den zylindrischen Stutzen 3C beeinflussen.
Die in Fig. 3 gezeigte Filterpatrone stellt eine zweite Variante dar, welche an einer Stirnseite 1B des hohlzylindrischen Filterkörpers 1A eine Dichtungsmanschette 2 aufweist, an der gegenüberliegenden Stirnseite 1B ist statt einer weiteren Dichtungsmanschette eine den Filterkörper 1A dicht abschließende Filterendscheibe 6 angeordnet, die mittels eines Klebers 6A, vorzugsweise ein Polyurethankleber, mit dem Filtermaterial 1 verklebt ist.
Das in Fig. 5 dargestellte Filtergehäuse 3 enthält zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Filterpatronen, welche jeweils an beiden Stirnseiten 1B ihres hohlzylindrischen Filterkörpers 1A Dichtungsmanschetten 2 aufweisen. Zur Abstützung und Abdichtung der in der Mitte des Filtergehäuses 3 nebeneinander liegenden Dichtungsmanschetten 2 ist dort ein zusätzlich herausnehmbar einzusetzender Stützring 7 vorgesehen. Dieser Stützring 7 wird seinerseits von zwei jeweils die Filterpatronen durchgreifenden ringförmigen Lochblechen 8, die sich auf die am Filtergehäuse 3 angeformten zylinderförmigen Stutzen 3C abstützen, gehalten.
An den zylinderförmigen Stutzen 3C und dem zusätzlichen Stützring 7 kann jeweils eine kreisförmig umlaufende Einkerbung nicht dargestellt zur Aufnahme der Dichtungslippe 2A vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
1 Filtermaterial
1A hohlzylindrischer Filterkörper
1B Stirnseiten
2 Dichtungsmanschetten
2A Dichtungslippe, DI Innendurchmesser
2B Nut
2C kreisförmiger Schenkel
2D Kragen
2E Kunststoffmaterial
3 Filtergehäuse
3A Einlaßstutzen
3B Auslaßstutzen
3C zylindrischer Stutzen, DA Außendurchmesser
4 Spannorgan
5 Eingußvorrichtung
5A Innenring
5B Außenring
6 Filterendscheibe
6A Kleber
7 Zusätzlicher Stützring
8 Lochblech

Claims (17)

1. Filterpatrone mit einem aus einem gefalteten Filtermaterial gebildeten hohlzylindrischen Filterkörper, der an mindestens einer Stirnseite mit einer elastischen Dichtungsmanschette aus gießfähigem, aushärtbarem Material verbunden ist und in ein Filtergehäuse mit einem Einlaß- und Auslaßstutzen einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (2) einstückig hergestellt und unmittelbar an dem Filterkörper (1A) angeformt ist und eine innenseitig vorstehende, kreisförmig umlaufende, radial wirkende Dichtungslippe (2A) aufweist und dieser im radialen Abstand gegenüberliegend eine umlaufende Nut (2B) zur Aufnahme eines Spannorganes 4) eingeformt ist.
2. Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (2) von einem äußeren kreisringförmigen Schenkel (2C), auf dem der hohlzylindrische Filterkörper (1A) senkrecht aufstehend eingebettet ist und einem von diesem und der Filterkörper-Stirnseite (1B) senkrecht abstehendem Kragen (2D), welcher die Dichtungslippe (2A) und die Nut (2B) aufweist, gebildet ist, wobei der Kragen (2D) den kreisringförmigen Schenkel (2C) innenseitig auf einem Teillängenbereich abstützt.
3. Filterpatrone nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kragen (2D) der Dichtungsmanschette (2) innenseitig ein im Querschnitt dreieckförmiger Vorsprung zur Bildung der Dichtungslippe (2A) angeformt ist.
4. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kragen (2D) der Dichtungsmanschette (2) innenseitig ein im Querschnitt abgerundeter Vorsprung zur Bildung der Dichtungslippe (2A) angeformt ist.
5. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kragen (2D) der Dichtungsmanschette (2) eingeformte Nut (2B) im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet ist.
6. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kragen (2D) der Dichtungsmanschette (2) eingeformte Nut (2B) im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist.
7. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende Spannorgan (4) von einer Schraubenzugfeder gebildet ist.
8. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende Spannorgan (4) von einem federnden Ring gebildet ist.
9. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende Spannorgan (4) von einem gummielastischen Band gebildet ist.
10. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende Spannorgan (4) von einer Schelle gebildet ist.
11. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (2) aus Polyurethan hergestellt ist.
12. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Dichtungsmanschette (2) eine Shore-Härte von 40° A bis 90° A aufweist.
13. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (1A) an seiner der Dichtungsmanschette (2) gegenüberliegenden Stirnseite (1B*) mit einer Filterendscheibe (6) nach außen dicht verklebt ist.
14. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Filterkörper (1A) an beiden Stirnseiten (1B, 1B*) elastische Dichtungsmanschetten (2) mit radial wirkender Dichtungslippe (2A) aufweist.
15. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (3) mindestens einen zylindrischen Stutzen (3C), auf den die Dichtungsmanschette (2) mit ihrem Kragen (2D) und der Dichtungslippe (2A) aufsteckbar ist, aufweist, wobei der Außendurchmesser (DA) des Stutzens (3C) größer ist als der Innendurchmesser (DI) der kreisförmig umlaufenden Dichtungslippe (2A).
16. Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Menge eines Kunststoffmaterials in gießfähigem Zustand in einer Formhöhlung einer Eingußvorrichtung (5) eingebracht wird und der hohlzylindrische Filterkörper (1A) mit einer Stirnseite (1B) in das Kunststoffmaterial (2E) eingetaucht wird und das Kunststoffmaterial (2E) unter Anbindung an das Filtermaterial (1) aushärtet.
17. Vorrichtung zur Herstellung einer Filterpatrone nach den Ansprüchen 1 bis 15, nach dem Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingußvorrichtung (5) aus einem entsprechend geformten Innenring (5A) und einem entsprechend geformten zweigeteilten Außenring (5B) besteht, welche zwischen sich die Formhöhlung bilden.
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