DE60309954T2

DE60309954T2 - Filterelement

Info

Publication number: DE60309954T2
Application number: DE60309954T
Authority: DE
Inventors: William K.A. Burnham on Crouch Eyers
Original assignee: CNH UK Ltd
Current assignee: CNH UK Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: EP1350550A1; EP1350550B1; GB2386570A; GB0206757D0; DE60309954D1; ATE346668T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Filterelement zum Filtern der in die Kabine eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges eintretenden Luft, ist jedoch auch auf Elemente zum Filtern von Luft in anderen Umgebungen und auf Elemente zum Filtern von Flüssigkeiten anwendbar.
Ein Filterelement ist normalerweise in einem Gehäuse befestigt und gegen die Wände des Gehäuses abgedichtet, so dass die Räume auf entgegengesetzten Seiten des Filters lediglich miteinander über den Filter in Verbindung stehen. Sofern keine gute Abdichtung gebildet wird, kann Strömungsmedium den Filter umgehen, statt durch diesen hindurchzulaufen, wodurch die Effektivität des Filters verringert wird.
Üblicherweise wurde eine wirkungsvolle Abdichtung dadurch erzielt, dass eine hohe Kompressionslast ausgeübt wurde, um das Filterelement in dem Gehäuse festzuklemmen. Eine Folge dieser Lösung besteht darin, dass das Filterelement sehr steif sein muss und mehrere Befestigungen erforderlich sind, um den erforderlichen Grad der Kompression aufrechtzuerhalten.
Die DE-A-19634720 zeigt in einer zweiten Ausführungsform ein Filterelement, dessen Abdichtung mit einem Halterungsteil verbunden ist. Weil die Klemmkraft zum Pressen der Dichtung gegen ihren Sitz in dem Filtergehäuse über die Seitenwände des Filterelementes übertragen wird, müssen diese Seitenwände unvermeidbar eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um den Klemmkräften zu widerstehen. Wenn dies nicht der Fall sein würde, so würden sich die Filter-Seitenwände verformen und zu einer schlechten Abdichtung führen.
In der EP-A-0 948 985 wird ein Filterelement vorgeschlagen, das eine Seitenwand aus elastischem Material hat. Ein Metalleinsatz ist zur Verstärkung der Seitenwand vorgesehen. Ein Dichtungselement ist in einen Sitz des Filtergehäuses eingesetzt, worauf ein Flügel des Metalleinsatzes in das Dichtungselement gepresst wird, um das Filtergehäuse mit dem Sitz zu verbinden. Damit ist nicht sichergestellt, dass das Dichtungselement und der Metalleinsatz eine perfekte Abdichtung bilden, weil sie nicht miteinander verbunden sind. Tatsächlich kann sich während der Befestigung das Dichtungselement aufgrund der Schiebewirkung des Flügels des Metalleinsatzes verformen und damit eine Öffnung bilden, durch die ungefilterte Luft hindurchströmen kann.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Filterelement mit einer Seitenwand in Form eines Vlieses mit begrenzter Steifigkeit zu schaffen, das dennoch eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Filterelement und dessen Gehäuse ergibt.
Im Hinblick auf eine Milderung der vorstehenden Nachteile wird gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ein Filterelement geschaffen, das einen Block aus Filtermaterial mit einer Seitenwand und eine an der Seitenwand des Blockes befestigte Dichtung zur Abdichtung gegen ein Gehäuse des Filters im Gebrauch umfasst, wobei die Dichtung aus einem Halterungsteil und einem Dichtungsteil gebildet ist.
Das Filterelement ist dadurch gekennzeichnet, dass:

– die Seitenwand aus einem Vliesmaterial mit begrenzter Steifigkeit hergestellt ist;
– das Halterungsteil an der Außenseite der Seitenwand befestigt ist und aus einem starreren Material als die Seitenwand geformt ist; und
– das Dichtungselement an dem Halterungsteil befestigt und aus nachgiebigem Material gebildet ist; wobei das Halterungsteil im Gebrauch mit einer Abdeckung in Eingriff bringbar ist, um das nachgiebige Dichtungselement zwischen dem Halterungsteil und dem Gehäuse zusammenzudrücken.

Das Dichtungselement ist vorzugsweise aus einem geschäumten Material gebildet, bei dem die Zellen des Schaumes offen sind, wenn das Material nicht komprimiert ist, um die Nachgiebigkeit des aufgeschäumten Materials zu vergrößern, und die geschlossen sind, wenn das Material zusammengedrückt wird, um die Erzielung einer effektiven Abdichtung gegenüber dem Filtergehäuse zu ermöglichen.
In vorteilhafter Weise ist das Dichtungselement vorgeformt und wird nachfolgend an dem Filterblock befestigt.
Zweckmäßigerweise kann das Dichtungselement aus EPDM (Ethylenpropylendien-Monomer) Polymer oder anderen thermoplastischem Elastomer gebildet werden, der sich an eine unregelmäßige Oberfläche anpassen und dennoch eine effektive Dichtung bei seiner Kompression ergeben kann.
Das Halterungsteil ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet, das auf die Seitenwand des Filterblockes aufgeformt ist. Es wird weiterhin bevorzugt, dass das Halterungsteil an dem vorgeformten Dichtungselement angeformt wird, doch ist es alternativ möglich, das Dichtungselement an dem Halterungsteil an einer späteren Stufe zu befestigen, beispielsweise durch die Verwendung eines Klebemittels.
Um das Halterungsteil abzuformen, ist es zweckmäßig, in einen Formhohlraum, der den Filterblock umgibt, ein geschmolzenes Kunststoffmaterial abzugeben, das einen Schaumbildner enthält, wobei Polyurethan ein geeignetes Kunststoffmaterial für diesen Zweck ist.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden eines Filterelementes geschaffen, das die Schritte der Bereitstellung eines Formhohlraums, die Anordnung eines vorgeformten Dichtungselementes aus einem relativ nachgiebigen Material in dem Formhohlraum, die Anordnung eines Blockes aus Filtermaterial in dem Formhohlraum, und die Abgabe eines Kunststoffmaterials in den Formhohlraum umfasst, um nach dem Härten ein relativ starres Halterungsteil zu bilden, das mit der Seitenwand des Filterblockes und mit dem Dichtungselement verbunden ist.
Das Kunststoffmaterial kann einen Schaumbildner enthalten, so dass es in den Formhohlraum vor dem Schließen der Form abgegeben werden kann, die den Hohlraum bildet.
Ein Spalt wird vorzugsweise zwischen der Seitenwand des Filterblockes und dem Formhohlraum vorgesehen, um die freie Ausdehnung des Kunststoffmaterials parallel zur Seitenwand des Filters zu ermöglichen.
Die Erfindung wird nunmehr weiter in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Schnitt durch ein Filterelement gemäß der Erfindung ist;
2 ein Schnitt durch das Filterelement nach 1 bei Einbau in die Kabine eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges ist; und
3 ein Schnitt durch einen Formhohlraum ist, der eine Möglichkeit zur Herstellung des Filterelementes nach 1 erläutert.
In den Zeichnungen umfasst ein Filterelement einen Block 10 aus Filtermaterial, wie z.B. eine gewellte faserförmige Bahn, mit einer umgebenden Seitenwand 12, die aus Vliesmaterial hergestellt ist, das an dem Filtermaterial zum Anhaften gebracht wurde. Das Vliesmaterial kann beispielsweise aus Kartonmaterial hergestellt sein und somit eine begrenzte Steifigkeit aufweisen. Das Filterelement hat eine Umfangsdichtung, die ein relativ steifes Halterungsteil 14 und ein nachgiebiges Dichtungselement 16 umfasst. Das Halterungsteil 14 ist aus geschäumtem Polyurethan hergestellt, während das Dichtungselement 16 aus einem geschäumten EPDM-Polymer hergestellt ist, dessen Zellen offen sind, jedoch so ausgelegt sind, dass sie sich schließen, wenn das Dichtungselement 16 zusammengedrückt wird.
Das Filterelement ist in 2 bei seiner Installation in ein Gehäuse 20 und eine Abdeckung 18 gezeigt, wobei das Gehäuse in die Wand der Kabine eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges eingebaut ist oder das Gehäuse durch diese Wand begrenzt ist. Die Abdeckung 18 weist eine aufrecht stehende Wand auf, die mit dem starren Halterungsteil 14 in Eingriff kommt und das nachgiebige Dichtungselement 16 zwischen dem starren Halterungsteil 14 und dem Gehäuse 20 zusammendrückt. Aufgrund der Nachgiebigkeit des Dichtungselementes 16 kann es sich sehr einfach an die Oberfläche des Gehäuses 20 anpassen und eine effektive Abdichtung zwischen dem starren Halterungsteil 14 und dem Gehäuse 20 erzielen. Weil das starre Halterungsteil 14 mit der Seitenwand 12 verbunden ist, kann keine Luft in die Kabine eintreten, ohne durch das Filter hindurchzulaufen, und es ist nicht erforderlich, dass es eine Abdichtung zwischen der Abdeckung 18 und dem Halterungsteil 14 gibt.
3 zeigt das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des Filterelementes nach den 1 und 2. Es wird eine Form bereitgestellt, die zwei Formteile 22 und 24 und schematisch dargestellte Einrichtungen 26 zur Ausrichtung und zum Zusammenhalten der Formteile miteinander umfasst. Wenn die Formteile 22 und 24 voneinander getrennt sind, wird ein vorgeformtes dichtungsartiges Abdichtelement 16 in einer Nut in dem unteren Formteil 22 angeordnet. Ein Filterblock wird als nächstes in der Form angeordnet, und geschmolzenes Polyurethan, das einen Schaumbildner enthält, wird in den unteren Teil des Formhohlraumes abgegeben, der den Filterblock umgibt. Danach wird die Form geschlossen, und das Polyurethan dehnt sich aus, um den Formhohlraum zu füllen und das starre Halterungsteil 14 zu bilden. Das Halterungsteil wird somit an der Vlies-Seitenwand 12 des Filterblockes und dem Dichtungselement 16 angeformt. Ein kleiner Spalt 26 zwischen dem oberen Formteil 24 und der Seitenwand 12 ermöglicht die Ausdehnung des aufschäumenden Polyurethan-Materials parallel zur Ebene der Seitenwand 12.

Claims

Filterelement mit einem Block (10) aus Filtermaterial, das eine Seitenwand (12) und eine Dichtung (14, 16) aufweist, die an der Seitenwand (12) des Blockes (10) befestigt ist, um im Gebrauch eine Abdichtung gegenüber einem Gehäuse (20) des Filters zu erzielen, wobei die Dichtung (14, 16) aus einem Halterungsteil (14) und einem Dichtungselement (16) gebildet ist, und dadurch gekennzeichnet, dass: – die Seitenwand (12) aus einem Vlies mit beschränkter Steifigkeit gebildet ist; – das Halterungsteil (14) aus einem starren Kunststoffmaterial gebildet ist, das auf die Seitenwand (12) des Filterblockes (10) abgeformt ist; und – das Dichtungselement (16), das aus einem nachgiebigen Material gebildet ist, vor seiner Befestigung an dem Filterblock (10) vorgeformt wird und fest an dem Halterungsteil (14) befestigt ist; wobei das Halterungsteil bei seiner Befestigung mit einer Abdeckung (18) in Eingriff kommt, um das nachgiebige Dichtungselement (16) zwischen dem Halterungsteil (14) und dem Gehäuse (20) zusammenzudrücken.
Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (16) aus einem aufgeschäumten Material gebildet ist, wobei die Zellen des Schaumes offen sind, wenn das Material nicht zusammendrückt ist, um die Nachgiebigkeit des Schaummaterials zu vergrößern, und geschlossen werden, wenn das Material zusammendrückt wird, um das Erzielen einer effektiven Abdichtung gegen das Filtergehäuse (20) zu ermöglichen.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (16) aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet ist.
Filterelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (16) aus EPDM gebildet ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungsteil (14) zusätzlich auf dem vorgeformten Dichtungselement (16) abgeformt ist.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungsteil (14) durch Abgabe eines geschmolzenen Kunststoffmaterials, das einen Schaumbildner enthält, in einem Formhohlraum gebildet wird, der den Filterblock 10 umgibt.
Filterelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungsteil (14) aus Polyurethan gebildet ist.
Verfahren zum Bilden eines Filterelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Formhohlraumes, – Anordnen eines vorgeformten Dichtungselementes (16) aus einem relativ nachgiebigem Material in dem Formhohlraum, – Anordnen eines Blockes (10) aus Filtermaterial in dem Formhohlraum; und – Abgabe eines Kunststoffmaterials in den Hohlraum, das beim Erhärten ein relativ starres Halterungsteil (14) bildet, das mit einer Seitenwand (12) des Filterblockes (10) und dem Dichtungselement (16) verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial einen Schaumbildner enthält und in den Formhohlraum vor dem Schließen der den Hohlraum umgrenzenden Form eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (28) zwischen der Seitenwand 12 des Filterblockes (10) und dem Formhohlraum vorgesehen ist, um eine freie Ausdehnung des Kunststoffmaterials parallel zu der Seitenwand (12) des Filterblockes (10) zu ermöglichen.