WO2018141992A1 - Filterelement und filteranordnung - Google Patents

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WO2018141992A1
WO2018141992A1 PCT/EP2018/052965 EP2018052965W WO2018141992A1 WO 2018141992 A1 WO2018141992 A1 WO 2018141992A1 EP 2018052965 W EP2018052965 W EP 2018052965W WO 2018141992 A1 WO2018141992 A1 WO 2018141992A1
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ring
filter
filter element
central tube
rubber
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Application number
PCT/EP2018/052965
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English (en)
French (fr)
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Robert Kusebauch
Frank Bartel
Frank Passon
Markus Kirschner
Original Assignee
Mann+Hummel Gmbh
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Publication date
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/111—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B01D29/21—Supported filter elements arranged for inward flow filtration with corrugated, folded or wound sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/14—Safety devices specially adapted for filtration; Devices for indicating clogging
    • B01D35/147—Bypass or safety valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/04—Supports for the filtering elements
    • B01D2201/0415—Details of supporting structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D2201/29—Filter cartridge constructions
    • B01D2201/291—End caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/34—Seals or gaskets for filtering elements
    • B01D2201/347—Radial sealings

Definitions

  • the present invention relates to a filter element, for example for filtering oil or fuel, for engines in motor vehicles, and a filter assembly.
  • Filter elements such as oil filter elements or fuel filter elements, usually have a star-shaped folded endless bellows, which is arranged between two end plates. To form such an endless bellows, a first end portion of a filter medium and a second end portion of the filter medium are interconnected. The connection between the endless bellows and the end discs for handling and connection in a fluid circuit must be fluid-tight. In the past, gluing, gluing or fusion processes were used for the production of corresponding filter elements. It is desirable to produce flexible and adapted to the particular filter application end plates low cost and to connect with the respective filter medium.
  • the filter element is usually used in a filter housing.
  • the housing may include a connection piece, on which the filter element is plugged.
  • CN 101385925 A shows a filter element with a filter medium, which is formed into an endless bellows and arranged between two end plates. Furthermore, the filter element comprises a central tube and a fleece ring, which is attached to the end plate. The fleece ring is arranged coaxially with the end disk and has a smaller inner diameter than the end disk.
  • DE 10 2007 030 278 A1 which is directed to ensuring component cleanliness during transport and process reliability of filter elements, discloses a filter element with an end disk, for example made of nitrile rubber or polyurethane foam, in which a closure attached after or during production, for example a nonwoven fabric, is embedded To ensure that during transport, that is, to the application, no dirt in the Clean room area of the filter element passes.
  • the closure extends over a partial area into the end disk and is opened by mechanical action. Parts of the closure or the closure can simultaneously serve for the radial or axial sealing of the filter element.
  • a sealing surface which serves to abutment for a pipe socket and at the same time for sealing between the filter element and pipe socket.
  • the present invention has the object to provide an improved filter element, in particular to provide a filter element, wherein in particular when installed in a housing, for example by placing the filter element on a connecting piece in the housing little or no forces in the sealed Bellows are introduced and in particular the introduction of forces are minimized to the sealed bellows and provide such an improved filter assembly and a Filterelement Halbfertigteil and a Stanfordsver- drive.
  • a further object is to provide a filter element in which a plurality of components of the filter element have a connecting common function and at the same time an additional additional function independent thereof.
  • the filter element comprises a filter medium, which is formed around an interior of the filter medium to an endless bellows, and having an end face of the endless bellows covering end plate having an opening to the interior, the end plate a rubber portion, the vulcanized, chemically foamed rubber material, and comprising a fleece ring comprising an outer portion fixedly connected to the rubber portion and an inner portion radially in the opening, wherein the inner portion is deformable toward the inner space, wherein the filter element comprises a central tube or a closed cylindrical ring for stabilizing the endless bellows, wherein the central tube or the cylindrical ring is disposed within the interior of the filter medium and extends in the longitudinal direction of the filter element, wherein the central tube or the cylindrical ring radially delimits the opening, wherein minde at least one end face of the central tube or one end face of the cylindrical ring fend closed contact surface to the nonwoven ring is formed, and wherein the inner
  • the fleece ring and the center tube seal on the housing side and at the same time the center tube seals via the rubber material to the endless bellows.
  • These components of the filter element thus jointly fulfill a sealing function.
  • the non-woven ring can easily compensate for radial tolerances.
  • the fleece ring also allows a mechanical decoupling, if too large forces hit when installing the filter element in a filter housing on the fleece ring; and thus enables the above-described seal to continue to be secured during or after installation, since the individual components are mechanically decoupled from one another.
  • the fleece ring and the central tube thus have a sealing function with the rubber material which flexibly seals the bellows, and at the same time the respective components or elements each have a further independent function.
  • the rubber material has the function of flexibly connecting the central tube with the fleece ring, endless bellows and other optional components.
  • the end plate according to the invention thus enables a mechanical decoupling of the sealing materials from each other and at the same time allows the sealing of the filter element during installation force-free designed for sealed endless bellows, which for example can prevent cracks in the rubber material and thereby loss of sealing function.
  • the filter element is an oil filter element or a fuel filter element for a motor vehicle.
  • the inner portion of the fleece ring is adapted to form a radial seal in the deformed state.
  • the interior section performs a radial sealing action between the filter element and a connection pipe inserted into the opening in a state in which it is folded over to the interior.
  • an elastic end plate can be provided which seals a front face of the endless bellows, and also attachment of the fleece ring by the rubber material per se, especially during a vulcanization process, is realized.
  • the fleece ring the filter element is protected during assembly, since the fleece ring has damping properties and thereby prevents direct transmission of force into the sealed endless bellows.
  • the resource may include oil, gasoline, diesel, kerosene, methanol, ethanol and / or urea.
  • the endless bellows may have a cylindrical, conical or frustoconical appearance.
  • the filter medium may be folded or wavy.
  • the filter element may comprise two end plates. These can be the same or different.
  • the interior of the filter medium has a cylindrical, conical or frustoconical appearance.
  • the interior of the filter medium is accessible by means of the opening of the covering end plate.
  • the opening is continuous and is tapered by the inner portion of the fleece ring.
  • the inner portion of the non-woven ring can be referred to in the unassembled state of the filter element as a free section. In the assembled state, the inner portion is deformed in the direction of the interior, in particular folded to a lateral surface of the interior of the filter medium.
  • the nonwoven ring is arranged on a side of the rubber section facing away from the filter medium.
  • the nonwoven ring forms according to the invention in the assembled state of the filter element a sealing surface to a filter housing.
  • the sealing surface is inventively formed on an outer circumference of a connecting piece of the filter housing.
  • the outer portion of the batt ring is disposed radially outside the inner portion and fixedly connected to the rubber portion.
  • this connection is cohesive, wherein the material bond can preferably be effected by the vulcanized rubber material itself. Alternatively, the material bond can be effected by a further material, in particular an adhesive.
  • the fleece ring may be in the form of an open or closed ring. Viewed from a top view, the nonwoven ring has an inner contour and an outer contour.
  • the inner contour may be round, oval or angular and / or the outer contour may be round, oval or square, wherein the inner contour and the outer contour may be arranged, for example, concentric.
  • the nonwoven ring on a circular inner contour and a circular outer contour which are concentric with each other.
  • the non-woven ring in the unassembled state of the filter element has a thickness of 0.9 mm to 2.5 mm, in particular 1, 5 to 2.5 mm. In the assembled state, in particular, the inner portion of the fleece ring is compressed, so that the strength is reduced in this area.
  • the fleece ring has a thickness of 0.5 to 1.5 mm, especially at the inner portion.
  • the thickness of the batt may also be referred to as a thickness.
  • the fleece ring at the inner portion is locally compressed in the compressed state by a thickness of 0.5 to 1 mm, in particular 0.7 to 1 mm.
  • the non-woven ring comprises or consists entirely of a nonwoven material.
  • the non-woven ring may have an additional fiber / fabric insert for reinforcement. As a result, tearing of the nonwoven ring, in particular during the deformation toward the interior of the filter medium, is additionally prevented in a secured manner.
  • nonwoven material is meant a structure of limited length fibers, filaments or cut yarns of any kind and of any origin that have been assembled in any nonwoven fashion into a nonwoven (fibrous layer, batt) onto any nonwoven, nonwoven, or nonwoven fabric. Have been connected with each other. Suitable types of composite of the fibers with each other in the nonwoven material are the form-fitting, e.g. by entanglement, and / or the cohesion and / or adhesion, wherein the fibers may be oriented or randomly arranged in the nonwoven fabric.
  • rubbers are uncrosslinked, but crosslinkable polymers with rubber-elastic properties at room temperature (20 ° C.).
  • Elastomers are polymers whose glass transition temperature is below the temperature of use and which owe their dimensional stability to the crosslinking of their chains.
  • the rubber material according to the invention is chemically foamable in uncrosslinked form of the rubber used.
  • the material can thus form finely distributed gas-filled cavities (bubbles) by the introduction of gas, with chemically foamable rubber materials resulting from a chemical reaction.
  • a suitable chemical blowing agent is, for example, CO2, for example, in the production of PU rubber foams is formed by the reaction of isocyanates with water.
  • the rubber material of the present invention thus contains an uncrosslinked rubber base polymer and an especially thermochemically reacting blowing agent for foaming the rubber base polymer to form a foam structure.
  • the rubber material as a filler may preferably contain a crosslinking agent for fixing the rubber-base polymer in the foam structure.
  • the rubber material according to the invention may have, for example, further additives, in particular additives for influencing the foam formation and the crosslinking reactions.
  • the rubber material is mixed with an additional material to increase the reaction rate.
  • the additional material may, for example, as sulfur crosslinking agent sulfur or sulfur donating substances such as Dischwefeldichlorid (S2CI2) have; however, sulfur-free crosslinking agents are also suitable.
  • Crosslinking of rubbers can also be effected, for example, by means of peroxides, metal oxides or high-energy radiation.
  • Styrene butadiene rubber (SBR) and nitrile rubber (NBR) can also be vulcanized purely thermally (thermo vulcanization).
  • Synthetic rubber such as nitrilebutadiene rubber (MBR) or, for short, nitrile rubber, styrene-butadiene rubber (SBR) or mixtures thereof, are particularly suitable as rubber base polymers for a connection between the respective filter medium and, for example, further stabilizing elements of the respective end disks.
  • MLR nitrilebutadiene rubber
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • thermosets such as phenol-formaldehyde (phenolic resin), melamine-formaldehyde (melamine resin) or unsaturated polyesters may additionally be contained as additives in the rubber material.
  • a suitable vulcanizable, chemically foamable rubber material may thus include, for example, nitrile rubber, phenolic resin and sulfur.
  • the end disk according to the invention thus illustratively comprises a rubber section made of chemically foamable, unvulcanized or foamed, vulcanized nitrile rubber, the strength of the end disk being adjustable, for example, with phenolic resin and the rubber material being vulcanised, for example by means of sulfur, or the rubber section being completely made up such a chemically foamable, vulcanizable or vulcanized vulcanized rubber material, for example, nitrile rubber material.
  • Prior to vulcanization is an unvulcanized, chemically foamable rubber section of unvulcanized, chemically foamable rubber material, for example, as, in particular rolled disc or film before.
  • the unvulcanized rubber material is vulcanized under elevated temperature and optionally elevated pressure, whereby the material is simultaneously foamed, whereby the rubber material at least partially penetrates into the endless bellows.
  • the unvulcanized, chemically foamable rubber portion is heated so that it expands and foams, where descriptively described long-chain rubber molecules are crosslinked, for example by a crosslinking agent, for example by sulfur bridges and thereby forms a solidified state of the rubber portion having rubbery properties (vulcanized).
  • the endless bellows are sealed at least at one end face of the bellows with the aid of the vulcanization process.
  • the end plate produced in this way can also be referred to as a film end disk.
  • the filter element is a semi-finished part, as long as the rubber material is not or not completely vulcanized.
  • the heat conduction additive may be electrically conductive, such as e.g. Metal particles, graphite or the like, be semiconductive or non-conductive.
  • the sauceleitzusatzstoff is suitable to heat up by an energy input more than the rubber material and thereby promotes thermal vulcanization.
  • oxides, carbides or nitrides are suitable.
  • Firmly connected means in the present case that at least two elements are not non-destructively detachable from each other.
  • the nonwoven ring is at least partially embedded in the rubber embedding section.
  • the rubber embedding section is, for example, annular.
  • the non-woven ring is embedded in the rubber portion such that a surface of the rubber portion adjoins flush with a surface of the non-woven ring.
  • the rubber embedding section has a width in the longitudinal direction.
  • the width of the rubber embedding section substantially corresponds to the thickness of the nonwoven ring.
  • the rubber embedding section is formed during the vulcanization process.
  • the rubber embedding section enlarges a connecting surface between the rubber section and the nonwoven ring, so that a robust combination is ensured.
  • the nonwoven ring is at least partially foamed by the vulcanized rubber material, in particular at least on the front side and on the side of the nonwoven ring facing the endless pleated bellows.
  • the inner portion of the batt in an initial state has a thickness of 0.9 to 2.5 mm, in particular 1, 5 to 2.5 mm and in a compressed state, a thickness of 0.5 to 1, 5 mm ,
  • the thickness of the non-woven ring in this area can be particularly cost-effective and also structurally simple additional radial tolerances are compensated.
  • Particularly favorable is the Fleece ring, in particular with a thickness in this area, formed from a filter material and can thus fulfill an additional filter function in case of leakage through the nonwoven seal.
  • the end plate comprises a stiffening element which encloses the rubber section, wherein the stiffening element has a radial section which engages radially in a recess of the rubber section, and an axial section, which is integrally formed on the radial section and extends in the longitudinal direction of the filter element, having.
  • the stiffening element forms an outer edge of the end plate.
  • the stiffening element, in particular the radial section forms a bearing surface to the filter housing.
  • the radial section is preferably a ring section.
  • the axial section is preferably a pipe section.
  • the radial portion is formed on the axial portion such that the outer diameter are equal, wherein the inner diameter of the radial portion is smaller than the inner diameter of the axial portion.
  • a surface of the radial portion is flush with a surface of the rubber portion.
  • the stiffening element has the advantage that the end plate is stiffened on the outer circumference of the filter element.
  • the stiffening element is for example made of plastic.
  • the stiffening element can also be made of a metal.
  • "longitudinal direction" of the filter element means a direction about which the endless bellows is shaped, in particular bent. One can also speak of axial direction.
  • Ring in this case means all directions which, in particular substantially, are perpendicular to the longitudinal direction. Radial may be related to rotationally symmetric bodies or shapes, but it does not necessarily have to. Rather, radially may also be related to a polygonal shape.
  • the filter element has a central tube for stabilizing the endless bellows, which is arranged within the interior of the filter medium and extends in the longitudinal direction of the filter element.
  • An end face of the central tube forms a contact surface to the fleece ring.
  • the inner portion of the nonwoven ring according to the invention is arranged on the side surface of the central tube oriented toward the connecting piece of the filter housing.
  • the center tube is arranged in an outer region of the interior of the filter medium.
  • the central tube has openings which ensure the passage of the fluid.
  • the inner portion is preferably compressed or compressed, so that a sufficient sealing effect is achieved.
  • Compression preferably means a reduction in the thickness of the batt or a flat compression.
  • the filter medium includes a ring for stabilizing the end plate, which is disposed in the opening and defines an access to the opening, wherein an end face of the ring forms a contact surface to the non-woven ring.
  • the ring may be present instead of the center tube.
  • the filter housing has a connection piece which projects into the interior of the filter medium.
  • the inner portion of the fleece ring is folded toward the interior of the filter medium, that it is arranged between the connecting piece and the filter medium.
  • a sealing surface is formed between the fleece ring and the connecting piece.
  • the filter element may be arranged, for example, within the filter housing.
  • the filter housing for example, be firmly connected to the motor vehicle, so that the filter element is mounted directly into the motor vehicle.
  • the filter housing comprises or consists entirely of plastic.
  • the filter element is mounted in conjunction with the filter housing in the motor vehicle.
  • the filter assembly or filter element is a spin-on filter or a part thereof.
  • the filter housing could be a Blechabdeckkappe and a thread include.
  • the filter assembly or filter element is a hang-on filter or a part thereof.
  • the connection piece is designed as a pipe section.
  • the connecting piece in particular a radial inner surface of the connection piece, is designed to channel a fluid flow.
  • the inner portion of the fleece ring conforms to a radial outer surface of the connecting piece.
  • the filter housing has a wall portion that is disposed opposite to the end plate and includes a bypass valve.
  • bypass valve is meant a valve which is adapted to release a bypass channel for the fluid.
  • the bypass valve can release an opening due to excessive viscosity of the fluid, in particular during a cold start of a motor vehicle. For example, unfiltered fluid can then flow through the opening to a clean side.
  • the connecting piece is formed on the wall portion.
  • the wall section has at least one elevation, which contacts an outer edge region of the end disk, so that an annular space is enclosed between the end disk, the wall section and the connecting piece.
  • the survey is circumferential and has an annular contact surface with the end plate.
  • a plurality of elevations may be formed, for example two, three, four, five, six, seven or eight, which serve as riot control elements for the end plate.
  • the annulus is, for example, an open or closed annulus.
  • the filter arrangement is configured such that when the bypass valve is open, the fluid flows through the annulus to the bypass valve and then leaves the filter assembly unfiltered.
  • the end disk preferably has a stiffening element in order to optimally counteract the additional tensile forces.
  • the filter arrangement is set up so that during the bypass operation the outer edge region of the end disk is lifted by means of a fluid flow.
  • “Initial state” in the present case means a state in which the filter element has not yet been inserted into the filter housing or is not mounted.
  • “Pressed state” in this case means a state in which the filter assembly is mounted and ready for use. The inner section of the fleece ring is deformed and fixed with the aid of the connecting piece of the filter housing.
  • the inner portion of the fleece ring has, for example, a thickness of 2 mm in an initial state and a thickness of 1 mm in a compressed state.
  • the pressing has the advantage that the sealing effect is thereby increased.
  • the nonwoven ring preferably has a constant thickness in the initial state. Furthermore, a method for producing a filter element as described above is proposed.
  • the method comprises the steps of providing an auxiliary device or a stiffening element; the provision of a fleece ring, wherein the outer geometry of the fleece ring is determined by means of the auxiliary device or by the stiffening element; providing an unvulcanized, chemically foamable, rolled rubber material adapted to a desired center tube diameter of a central tube or ring diameter of a cylindrical ring and to the diameter of the auxiliary device or stiffening element; providing an endless bellows and the center tube or the cylindrical ring and arranging the endless bellows on the rubber material and arranging the center tube on the inside diameter of the rubber material and heating the rubber material up to the foaming temperature or crosslinking temperature of the rubber material.
  • the rubber portion is deformed, so that its contours are adapted to the stiffening element or to the contours of the auxiliary device.
  • the auxiliary device may for example be a half-shell, for example a ring shell.
  • the contours of the auxiliary device are preferably flat on the underside of the auxiliary device, that the underside rests flat on a heat source for heating the rubber material to the foaming temperature or crosslinking temperature and has a boundary surface for the rubber material in the longitudinal direction of the filter element upwards.
  • the unvulcanized rubber material is vulcanized under elevated temperature and optionally under elevated pressure, wherein the material is foamed at the same time, whereby the rubber material at least partially penetrates into the endless bellows.
  • the method according to the invention has the advantage that it allows a simple production of a filter element according to the invention, the method in particular eliminating the provision of auxiliary receiving devices such as casting device such as casting shells.
  • the method also process technology quickly and easily and simultaneously allows a mechanically strong connection of four components in a process step with the advantage that the endless bellows of the filter element thus produced is flexibly supported due to the properties of the components and the resulting end plate.
  • the non-woven ring can be chosen in the circumference so that it extends to the stiffening element or to the auxiliary device. This has the advantage that only two different heat transfer capacities of the sealing components are to be considered in the production process.
  • the rubber portion is deformed so that the contours of the rubber portion conform to the stiffener or to the auxiliary device and also to the center tube or ring.
  • the vulcanization can be done inexpensively with the help of a Wegleitzusatz fürs under temperature increase.
  • heat is preferably introduced into the material of the end disk or the rubber material, which is simply possible.
  • the filter medium is folded.
  • the filter medium is designed as a bellows made of a zigzag folded filter media web.
  • the filter medium is in particular arranged so that the bellows is formed star-shaped.
  • the filter medium forms a closed ring.
  • the filter medium may also be unfolded and thus smooth.
  • the filter element is preferably used in motor vehicles, load power, construction vehicles, watercraft, rail vehicles, agricultural machinery or aircraft application.
  • the filter element may be, for example, an oil filter, a fuel filter or the like.
  • Fig. 1 is a perspective sectional view of a filter assembly
  • FIG. 2 detail A of Fig. 1;
  • FIG. 3 is a perspective sectional view of a filter element according to FIG. 1 in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a further embodiment of the filter element
  • FIG. 5 shows a filter arrangement with the filter element according to FIG. 4;
  • FIG. 8 the filter assembly of FIG. 7 with a ring.
  • the filter assembly 1 shows a perspective sectional view of a filter arrangement 1.
  • the filter assembly 1 comprises a filter element 2 and a filter housing 3.
  • the filter element 2 is connected to the filter housing 3 by means of a plug connection.
  • the filter element ment 2 is suitable, for example, to filter water, air, urea solution, oil or fuel, such as diesel fuel, kerosene or gasoline.
  • the filter element 2 is used in motor vehicles, trucks, construction vehicles, watercraft, rail vehicles or aircraft application.
  • the filter element 2 can also be used in buildings.
  • the filter element 2 may be an air filter, oil filter, fuel filter, water filter or the like.
  • the filter assembly 1 is adapted to filter raw fluid so that subsequently a clean fluid is present.
  • the raw fluid flows through the filter arrangement 1 from a raw side RO, a clean fluid being produced by the filtering process which leaves the filter arrangement 1 on a clean side RE.
  • a clean side RE For example, there may be two clean sides RE.
  • the raw fluid flows radially to the filter assembly 1, wherein the outflow of the clean fluid takes place axially.
  • the filter element 2 is shown in detail in section 2 in FIG. 2 and FIG. 3 (see FIG. 1) and the following reference numerals are partially shown in FIGS. 2 and 3 for better illustration.
  • the filter element 2 comprises a filter medium 4, which is formed around an inner space 5 of the filter medium 4 to form an endless bellows, and with an end face 8 of the endless bellows 4 covering end plate 7, which has an opening 18 to the inner space 5, wherein the end disk 7 comprises a rubber portion 9 comprising vulcanized, chemically foamed rubber material, and a fleece ring 10 comprising an outer portion 1 1 fixedly connected to the rubber portion 9 and an inner portion 12 extending radially into the opening 18, the inner portion 12 is deformable in the direction of the inner space 5, wherein the filter element has a central tube 25 for stabilizing the endless bellows 4, wherein the central tube 25 is disposed within the interior 5 of the filter medium 4 and extends in the longitudinal direction Z of the filter element 2, wherein an end face 26 of the central tube 25 has a circumferentially closed
  • FIG. 2 shows a cutout A from FIG. 1 in the installed position in a filter housing 3.
  • the filter housing 3 has a connecting piece 6, which protrudes into the interior 5 of the filter medium 4.
  • the filter element 2 comprises an end plate 7 which covers an end face 8 of the endless bellows 4.
  • the end disk 7 comprises a rubber portion 9 and a fleece ring 10, which comprises an outer portion 1 1 fixedly connected to the rubber portion 9 and an inner portion 12.
  • the inner portion 12 of the nonwoven ring 10 is folded toward the inner space 5 of the filter medium 4 such that it is arranged between the connecting piece 6 and the central tube 25 with a side surface 34 oriented toward a connecting piece 6 of the filter housing 3.
  • a reliable sealing surface 28 on both sides is formed between the fleece ring 10 and the connecting piece 6.
  • FIG. 3 shows a perspective sectional view of a filter element 2 according to FIG. 1.
  • the filter element 2 is not connected to the filter housing 3 in this illustration.
  • the non-woven ring 10 is not folded, and the inner portion 12 of the batt 10 is shown as a free portion.
  • the inner portion 12 is deformable in the direction of the inner space 5 such that the inner portion 12 in the installed position between the fleece ring 10 and the central tube 25 and between the fleece ring 10 and the connecting piece 6 forms a sealing surface 28 on both sides.
  • the inner portion 12 of the fleece ring 10 is deformed when the connecting piece 6 of the filter housing 3 is inserted into the inner space 5. This can then be considered as a plug connection.
  • the end plate 7 has a stiffening element 13, which surrounds the rubber section 9.
  • the stiffening member 13 has a radial portion 14 which radially engages in a rubber embedding portion 17 of the rubber portion 9, and an axial portion 15 which is integrally formed on the radial portion 14 and extends in the longitudinal direction Z of the filter element 2 on.
  • the rubber portion 9 has a rubber embedding portion 17 in which the non-woven ring 10 is at least partially embedded.
  • the nonwoven ring 10 has a thickness D.
  • the thickness D can also be referred to as the thickness of the fleece ring 10.
  • a depth of the rubber embedding section 17 corresponds to the thickness D of the nonwoven ring 10.
  • the nonwoven ring 10 may be at least partially surrounded by the rubber material 9 during the vulcanization thereof, in particular at least at the front side and on the side of the nonwoven ring 10 facing the endless bellows 4. foamed be.
  • the rubber material 9 adapts to other elements of the end plate 7, such as the nonwoven ring 10 and / or the stiffening element 13.
  • the recess 16 and / or the rubber embedding section 17 is formed.
  • the rubber material 9 is firmly connected to the nonwoven ring 10 and / or the stiffening element 13.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a filter element 2.
  • no stiffening element 13 is provided.
  • the rubber material 9 does not have a rubber embedding section 17 for the nonwoven ring 10.
  • the end plate 7 has an opening 18 to the interior 5.
  • the inner portion 12 of the fleece ring 10 extends into the opening 18, so that the inner portion 12 projects.
  • An inner diameter d2 of the nonwoven ring 10 is smaller than a diameter d1 of the opening 18.
  • FIG. 5 shows a filter arrangement 1 with a filter element 2 according to FIG. 4.
  • the filter housing 3 comprises a wall section 19, which is arranged opposite the end plate 7 and a bypass -Ventil 20 includes.
  • the connecting piece 6 is formed on the wall portion 19, wherein the wall portion 19 on the outside has at least one elevation 21, which contacts an outer edge region 22 of the end plate 7, so that a ring space 23 between the end plate 7, the wall portion 19 and the connecting piece. 6 is included.
  • the wall section 19 merges into a housing section 24 which extends in the longitudinal direction Z and encloses the filter element 2.
  • the outer peripheral portion 22 is formed by a surface of the rubber portion 9.
  • FIGS. 4 and 5 show further embodiments of the filter arrangement 1 according to the invention, the figures concentrating on the further features of such embodiments.
  • the embodiments are suitable both for a filter element 2 with central tube 25 and for a filter element with a cylindrical ring 29.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of a filter element 2 according to FIG. 3.
  • the filter element 2 has a central tube 25 with a side surface 34 oriented toward a connecting piece 6 of a filter housing 3 for stabilizing the endless bellows 4, the central tube 25 being inside the inner space 5 the filter medium 4 is arranged and extends in the longitudinal direction Z of the filter element 2, on.
  • an end face 26 of the central tube 25 forms a peripherally closed contact surface 32 (shown in FIG. 1) to the fleece ring 10.
  • the end disk 7 forms a substantially flush end face 27.
  • the central tube 25 is fixedly connected to the rubber portion 9.
  • the rubber section 9 For example, during vulcanization of the rubber section 9, a material-locking connection between the rubber section 9 and the central tube 25 is created.
  • the endless bellows 4, the stiffening element 13, the fleece ring 10, the center tube 25 and the rubber section 9 are produced, for example, in one method step, in particular the Vulcanization process, firmly connected.
  • the geometry of the rubber section 9 adapts to the fleece ring 10, the stiffening element 13 and the central tube 25, so that corresponding joining surfaces are formed.
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of a filter arrangement 1 with a filter element 2 according to FIG. 6.
  • the outer edge region 22 of the end disk 7, which rests on the elevation 21 of the wall section 19, is formed by a surface of the stiffening element 13.
  • the stiffening element 13 can be connected over a large area to the rubber portion 9 and / or the endless bellows 4.
  • the inner portion 12 of the fleece ring 10 between the connection piece 6 and the central tube 25 and the side surface 34 of the central tube 25 is arranged and compressed, so that a reliable sealing surface 28 between the connecting piece 6 and the non-woven ring 10 is realized.
  • the inner portion 12 of the batt 10 in an initial state has a thickness D of 1, 5 to 2.5 mm and in a compressed state, a thickness D 'of 0.5 to 1, 5 mm.
  • the thickness D during pressing of the non-woven ring shrinks by 0.1 to 1 mm, in particular 0.2 to 0.7 mm.
  • the use of a central tube 25 has the advantage that compressive forces are not introduced directly into the filter medium 4. Furthermore, all embodiments and embodiments of the filter element 2 and of the filter housing 3 explained above for the filter arrangement 1 apply accordingly.
  • Fig. 8 shows the filter assembly 1 with a cylindrical ring 29 instead of the tube 25.
  • the cylindrical ring 29 is disposed in the opening 18 and defines the opening 18 radially. Since the cylindrical ring 29 is formed of a dimensionally stable material, the end plate 7 is stabilized.
  • the inner portion 12 is compressed between the cylindrical ring 29 and the connecting piece 6, which ensures a reliable sealing effect.
  • An end face 30 of the cylindrical ring 29 forms a contact surface with the fleece ring 10.
  • One of the end plates can also be present as a closed end sheath.
  • a rubber-like material which behaves analogously to the rubber material, in particular during the production of the filter element, is also considered as a rubber material. It is also conceivable that a Endusionnmaterial is used instead of the rubber area, which is injected or poured.
  • a thermoplastic material may be molded as an end plate and provided with a non-woven ring for radially inward sealing. One does not exclude a large number of present ones.

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Abstract

Filterelement (2) zum Filtern eines flüssigen Betriebsmittels für ein Kraftfahrzeug, mit einem Filtermedium (4), welches um einen Innenraum (5) des Filtermediums (4) zu einem Endlos-Faltenbalg (4) geformt ist, und mit einer eine Stirnseite (8) des Endlos-Faltenbalgs (4) bedeckenden Endscheibe (7), welche eine Öffnung (18) zu dem Innenraum (5) auf- weist, wobei die Endscheibe (7) einen Kautschukabschnitt (9), der vulkanisiertes, che- misch geschäumtes Kautschukmaterial umfasst, und einen Vliesring (10) aufweist, wel- cher einen fest mit dem Kautschukabschnitt (9) verbundenen Außenabschnitt (11) und einen radial in die Öffnung (18) reichenden Innenabschnitt (12) umfasst, wobei der Innen- abschnitt (12) in Richtung zu dem Innenraum (5) verformbar ist, wobei das Filterelement ein Mittelrohr (25) oder einen geschlossenen zylindrischen Ring (29) zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs (4) aufweist, wobei das Mittelrohr (25) oder der zylindrische Ring (29) innerhalb des Innenraums (5) des Filtermediums (4) angeordnet ist und sich in Längsrichtung (Z) des Filterelements (2) erstreckt, wobei das Mittelrohr (25) oder der zylindrische Ring (29) die Öffnung (18) radial begrenzt, wobei mindestens eine Stirnseite (26) des Mittelrohrs (25) oder eine Stirnseite (30) des zylindrischen Rings (29) eine um- laufend geschlossene Kontaktfläche (32) zu dem Vliesring (10) ausbildet, und wobei der Innenabschnitt (12) des Vliesrings (10) in Einbauposition in einem Filtergehäuse (3) der- art zum Innenraum (5) des Filtermediums (4) hin geklappt ist, dass dieser Innenabschnitt (12) auf der zu einem Anschlussstutzen (6) des Filtergehäuses (3) orientierten Seiten- fläche (34) des Mittelrohrs (25) angeordnet ist, und wobei der Innenabschnitt (12) beid- seitig eine Dichtfläche (28) zwischen dem Vliesring (10) und dem Mittelrohr (25) und zwischen dem Vliesring (10) und dem Anschlussstutzen (6) bildet; Filteranordnung, Filterelementhalbfertigteil und Verfahren zur Herstellung.

Description

Filterelement und Filteranordnung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, beispielsweise zum Filtern von Öl oder Kraftstoff, für Motoren in Kraftfahrzeugen, und eine Filteranordnung.
Stand der Technik
Filterelemente, wie beispielsweise Ölfilterelemente oder Kraftstofffilterelemente, weisen meist einen sternförmig gefalteten Endlos-Faltenbalg auf, der zwischen zwei Endscheiben angeordnet ist. Um einen derartigen Endlos-Faltenbalg zu bilden, sind ein erster Endabschnitt eines Filtermediums und ein zweiter Endabschnitt des Filtermediums miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem Endlos-Faltenbalg und den Endscheiben zur Handhabung und zum Anschluss in einen Fluidkreislauf muss fluiddicht sein. In der Vergangenheit wurden dazu Verleimungen, Verklebe- oder Verschmelzprozesse bei der Herstellung entsprechender Filterelemente eingesetzt. Wünschenswert ist es, flexible und an die jeweilige Filteranwendung angepasste Endscheiben aufwandsgünstig herzustellen und mit dem jeweiligen Filtermedium zu verbinden. Das Filterelement wird in der Regel in ein Filtergehäuse eingesetzt. Hierzu kann das Gehäuse einen Anschlussstutzen umfassen, auf den das Filterelement aufgesteckt wird. Nachteilig ist dabei, dass durch das Aufsetzen Kräfte in den abgedichteten Endlos-Faltenbalg einge- leitet werden. Es ist für den bestimmungsgemäßen Einsatz eines derartigen Filterelements erforderlich, dass dieses derart ausgelegt ist, dass der Faltenbalg beim Aufsetzen nicht zu Schaden kommt. Weiterhin muss eine zuverlässige Dichtfläche zwischen Anschlussstutzen und Endscheibe ausgebildet werden können.
CN 101385925 A zeigt ein Filterelement mit einem Filtermedium, das zu einem Endlos- Faltenbalg geformt und zwischen zwei Endscheiben angeordnet ist. Weiterhin umfasst das Filterelement ein Mittelrohr und einen Vliesring, der an der Endscheibe befestigt ist. Der Vliesring ist koaxial zu der Endscheibe angeordnet und hat einen kleineren Innendurchmesser als die Endscheibe. Aus der auf die Gewährleistung von Bauteilesauberkeit während des Transports und Prozesssicherheit von Filterelementen gerichteten DE 10 2007 030 278 A1 ist ein Filterelement bekannt mit einer Endscheibe, beispielsweise aus Nitrilkautschuk oder Polyurethanschaum, in welche ein nach oder während der Produktion angebrachter Verschluss, beispielsweise ein Vliesstoff eingebettet ist, um zu gewährleisten, dass während des Transports, d.h. bis zur Anwendung, kein Schmutz in den Reinraumbereich des Filterelements gelangt. Der Verschluss erstreckt sich über einen Teilbereich in die Endscheibe hinein und wird durch mechanische Einwirkung geöffnet. Teile des Verschlusses bzw. der Verschluss können gleichzeitig der radialen oder axialen Abdichtung des Filterelements dienen. Im Übergangsbereich zwischen der Endscheibe und dem Verschluss befindet sich eine Dichtfläche, die zur Anlage für einen Rohrstutzen und gleichzeitig zur Abdichtung zwischen Filterelement und Rohrstutzen dient.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filterelement bereitzustellen, insbesondere ein Filterelement bereitzustellen, bei welchem insbesondere beim Einbau in ein Gehäuse, beispielsweise durch das Aufsetzen des Filterelements auf einen Anschlussstutzen in dem Gehäuse nur geringe oder keine Kräfte in den abgedichteten Faltenbalg eingeleitet werden und insbesondere die Kräfteeinleitung auf den abgedichteten Faltenbalg minimiert werden und eine derart verbesserte Filteranordnung sowie ein Filterelementhalbfertigteil und ein Herstellungsver- fahren bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Filterelement bereitzustellen, bei dem eine Mehrzahl an Bauteilen des Filterelements eine verbindende gemeinsame Funktion und gleichzeitig eine hiervon unabhängige zusätzliche weitere Funktion haben.
Demgemäß wird ein Filterelement zum Filtern eines flüssigen Betriebsmittels für ein Kraft- fahrzeug vorgeschlagen. Das Filterelement umfasst ein Filtermedium, welches um einen Innenraum des Filtermediums zu einem Endlos-Faltenbalg geformt ist, und mit einer eine Stirnseite des Endlos-Faltenbalgs bedeckenden Endscheibe, welche eine Öffnung zu dem Innenraum aufweist, wobei die Endscheibe einen Kautschukabschnitt, der vulkanisiertes, chemisch geschäumtes Kautschukmaterial umfasst, und einen Vliesring aufweist, welcher einen fest mit dem Kautschukabschnitt verbundenen Außenabschnitt und einen radial in die Öffnung reichenden Innenabschnitt umfasst, wobei der Innenabschnitt in Richtung zu dem Innenraum verformbar ist, wobei das Filterelement ein Mittelrohr oder einen geschlossenen zylindrischen Ring zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs aufweist, wobei das Mittelrohr oder der zylindrische Ring innerhalb des Innenraums des Fil- termediums angeordnet ist und sich in Längsrichtung des Filterelements erstreckt, wobei das Mittelrohr oder der zylindrische Ring die Öffnung radial begrenzt, wobei mindestens eine Stirnseite des Mittelrohrs oder eine Stirnseite des zylindrischen Rings eine umlau- fend geschlossene Kontaktfläche zu dem Vliesring ausbildet, und wobei der Innenabschnitt des Vliesrings in Einbauposition in einem Filtergehäuse derart zum Innenraum des Filtermediums hin geklappt ist, dass dieser Innenabschnitt auf der zu einem Anschlussstutzen des Filtergehäuses orientierten Seitenfläche des Mittel rohrs angeordnet ist und wobei der Innenabschnitt beidseitig eine Dichtfläche zwischen dem Vliesring und dem Mittelrohr und zwischen dem Vliesring und dem Anschlussstutzen bildet. Der Vliesring und das Mittelrohr dichten gehäuseseitig und gleichzeitig dichtet das Mittelrohr über das Kautschukmaterial zum Endlos-Faltenbalg. Diese Bauteile des Filterelements erfüllen somit gemeinsam eine Abdichtfunktion. Der Vliesring kann zusätzlich konstruktiv ein- fach radiale Toleranzen ausgleichen. Der Vliesring ermöglicht zudem eine mechanische Entkopplung, falls zu große Kräfte beim Einbau des Filterelements in ein Filtergehäuse auf den Vliesring treffen; und ermöglicht so, dass die oben beschriebene Abdichtung auch beim bzw. nach dem Einbau weiter gesichert besteht, da die einzelnen Bauteile voneinander mechanisch entkoppelt sind. Der Vliesring und das Mittelrohr haben somit eine mit dem den Faltenbalg flexibel abdichtenden Kautschukmaterial gemeinsame Abdichtungsfunktion, und gleichzeitig haben die jeweiligen Bauteile bzw. Elemente jeweils eine hiervon unabhängige weitere Funktion. Das Kautschukmaterial hat zusätzlich die Funktion, dass es Mittelrohr mit Vliesring, Endlos-Faltenbalg und weiteren optionalen Bauteilen flexibel verbindet.
Die erfindungsgemäße Endscheibe ermöglicht somit eine mechanische Entkopplung der Dichtungsmaterialien voneinander und ermöglicht gleichzeitig, dass die Abdichtung des Filterelements beim Einbau kräftefrei zum abgedichteten Endlos-Faltenbalg ausgestaltet ist, was beispielsweise Risse im Kautschukmaterial und dadurch Verlust von Dichtfunktion verhindern kann. In Ausführungsformen ist das Filterelement ein Ölfilterelement oder ein Kraftstofffilterelement für ein Kraftfahrzeug.
Erfindungsgemäß ist der Innenabschnitt des Vliesrings dazu eingerichtet, im verformten Zustand eine radiale Dichtung auszubilden. Z.B. vollzieht der Innenabschnitt in einem zum Innenraum umgelegten Zustand eine radiale Dichtwirkung zwischen dem Filterele- ment und einem in die Öffnung eingeführten Anschlussstutzen. Indem vulkanisiertes, chemisch geschäumtes Kautschukmaterial verwendet wird, kann eine elastische Endscheibe bereitgestellt werden, die eine Stirnseite des Endlos-Falten- balgs abdichtet, wobei auch eine Befestigung des Vliesrings durch das Kautschukmaterial an sich, insbesondere während eines Vulkanisationsprozesses, verwirklicht wird. Weiterhin wird durch das Verwenden des Vliesrings das Filterelement bei der Montage geschont, da der Vliesring dämpfende Eigenschaften aufweist und dadurch eine direkte Kraftübertragung in den abgedichteten Endlos-Faltenbalg unterbindet.
Das Betriebsmittel kann Öl, Benzin, Diesel, Kerosin, Methanol, Ethanol und/oder Harnstoff aufweisen. Beispielsweise kann der Endlos-Faltenbalg eine zylindrische, kegelför- mige oder kegelstumpfförmige Erscheinungsform aufweisen. Dabei kann das Filtermedium gefaltet oder gewellt sein. Insbesondere weist der Endlos-Faltenbalg zwei Stirnseiten auf, die als Faltenstirnkanten ausgebildet sein können. Beispielsweise kann das Filterelement zwei Endscheiben umfassen. Diese können dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise weist der Innenraum des Filtermediums eine zylindri- sehe, kegelförmige oder kegelstumpfförmige Erscheinungsform auf. Der Innenraum des Filtermediums ist mittels der Öffnung der bedeckenden Endscheibe zugänglich. Die Öffnung ist durchgängig und wird durch den Innenabschnitt des Vliesrings verjüngt.
Der Innenabschnitt des Vliesrings kann im nicht montierten Zustand des Filterelements als freier Abschnitt bezeichnet werden. Im montierten Zustand wird der Innenabschnitt in Richtung zu dem Innenraum verformt, insbesondere zu einer Mantelfläche des Innenraums des Filtermediums geklappt.
Erfindungsgemäß ist der Vliesring auf einer von dem Filtermedium abgewandten Seite des Kautschukabschnitts angeordnet. Der Vliesring bildet erfindungsgemäß im montierten Zustand des Filterelements eine Dichtfläche zu einem Filtergehäuse aus. Die Dicht- fläche ist erfindungsgemäß an einem Außenumfang eines Anschlussstutzens des Filtergehäuses ausgebildet. Der Außenabschnitt des Vliesrings ist radial außerhalb des Innenabschnitts angeordnet und fest mit dem Kautschukabschnitt verbunden. Beispielsweise ist diese Verbindung stoffschlüssig, wobei der Stoffschluss bevorzugt durch das vulkanisierte Kautschukmaterial selbst bewirkt werden kann. Alternativ kann der Stoffschluss durch ein weiteres Material, insbesondere einen Klebstoff, bewirkt werden.
Der Vliesring kann als offener oder geschlossener Ring vorliegen. Von einer Aufsicht betrachtet, weist der Vliesring eine Innenkontur und eine Außenkontur auf. Die Innenkontur kann rund, oval oder eckig und/oder die Außenkontur kann rund, oval oder eckig ausgebildet sein, wobei die Innenkontur und die Außenkontur beispielsweise konzentrisch angeordnet sein können. Beispielsweise weist der Vliesring eine kreisförmige Innenkontur und eine kreisförmige Außenkontur auf, die zueinander konzentrisch sind. Beispielsweise weist der Vliesring im nicht montierten Zustand des Filterelements eine Stärke von 0,9 mm bis 2,5 mm, insbesondere 1 ,5 bis 2,5 mm, auf. Im montierten Zustand wird insbesondere der Innenabschnitt des Vliesrings komprimiert, so dass die Stärke in diesem Bereich verringert wird. In einem solchen verpressten Zustand weist der Vliesring insbesondere am Innenabschnitt lokal eine Stärke von 0,5 bis 1 ,5 mm auf. Die Stärke des Vliesrings kann auch als Dicke bezeichnet werden. Beispielsweise wird der Vliesring am Innenabschnitt lokal im verpressten Zustand um eine Stärke von 0,5 bis 1 mm, insbesondere 0,7 bis 1 mm, komprimiert. Der Vliesring umfasst ein Vliesmaterial oder besteht vollständig daraus. Der Vliesring kann eine zusätzliche Faser/Gewebeeinlage zur Verstärkung aufweisen. Dadurch wird ein Einreißen des Vliesrings, insbesondere beim Verfor- men hin zu dem Innenraum des Filtermediums, zusätzlich gesichert verhindert.
Unter "Vliesmaterial" wird ein Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamente) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs verstanden, die auf irgendeine, nichtgewebte, Weise zu einem Vlies (einer Faserschicht, einem Faserflor) zusammengefügt und auf irgendeine, nichtgewebte, Weise miteinander verbunden wor- den sind. Geeignete Verbundarten der Fasern untereinander im Vliesmaterial sind der Formschluss, z.B. durch Verschlingung, und/oder die Kohäsion und/oder Adhäsion, wobei die Fasern im Vliesstoff orientiert oder wirr angeordnet sein können.
Kautschuke sind gemäß DIN 53 501 unvernetzte, aber vernetzbare Polymere mit gummielastischen Eigenschaften bei Raumtemperatur (20 °C). Als Elastomere bezeichnet man Polymere, deren Glasübergangstemperatur unterhalb der Gebrauchstemperatur liegt und die ihre Formstabilität der Vernetzung ihrer Ketten verdanken.
Das erfindungsgemäße Kautschukmaterial ist in unvernetzter Form des verwendeten Kautschuks chemisch schäumbar. Das Material kann somit durch Gaseintrag fein verteilte gasgefüllte Hohlräume (Blasen) bilden, wobei bei chemisch schäumbaren Kaut- schukmaterialien das Gas aus einer chemischen Reaktion entstammt. Ein geeignetes chemisches Treibmittel ist beispielsweise CO2, das beispielsweise bei der Herstellung von PUR-Kautschuk-Schaumstoffen durch die Reaktion von Isocyanaten mit Wasser entsteht. Das erfindungsgemäße Kautschukmaterial enthält somit ein unvernetztes Kautschukbasispolymer und ein insbesondere thermochemisch reagierendes Treibmittel zum Schäumen des Kautschukbasispolymers unter Ausbildung einer Schaumstruktur. Zudem kann das Kautschukmaterial als Zusatzmaterial vorzugsweise ein Vernetzungsmittel zur Fixierung des Kautschukbasispolymers in der Schaumstruktur enthalten. Optional kann das erfindungsgemäße Kautschukmaterial beispielsweise weitere Zusatzstoffe, insbesondere noch Zusatzstoffe zur Beeinflussung der Schaumbildung und der Vernetzungsreaktionen aufweisen. Beispielsweise wird das Kautschukmaterial mit einem Zusatzma- terial vermischt, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Das Zusatzmaterial kann beispielsweise als Vernetzungsmittel Schwefel oder schwefelspendende Stoffe wie z.B. Dischwefeldichlorid (S2CI2) aufweisen; es sind jedoch auch schwefelfreie Vernetzungsmittel geeignet. Vernetzung von Kautschuken kann beispielsweise auch mittels Peroxiden, Metalloxiden oder energiereicher Strahlung erfolgen. Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Nitrilkautschuk (NBR) können auch rein thermisch vulkanisiert werden (Ther- movulkanisation).
Als Kautschukbasispolymere eignen sich insbesondere Synthesekautschuk, wie Nitrilbu- tadienkautschuk (MBR) oder kurz Nitrilkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk (SBR) oder Mischungen daraus für eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Filtermedium und bei- spielsweise weiteren stabilisierenden Elementen der jeweiligen Endscheiben.
Zum Einstellen der Festigkeit der Endscheibe können zusätzlich Duroplaste, wie beispielsweise Phenol-Formaldehyd (Phenolharz), Melamin-Formaldehyd (Melamin-Harz) oder ungesättigte Polyester als Zusatzstoffe im Kautschukmaterial enthalten sein.
Ein geeignetes vulkanisierbares, chemisch schäumbares Kautschukmaterial kann somit beispielsweise Nitrilkautschuk, Phenolharz und Schwefel umfassen. Beispielsweise um- fasst somit anschaulich beschrieben die erfindungsgemäße Endscheibe einen Kautschukabschnitt aus chemisch schäumbarem, unvulkanisiertem bzw. geschäumtem, vulkanisiertem Nitrilkautschuk, wobei die Festigkeit der Endscheibe beispielsweise mit Phenolharz einstellbar ist und wobei das Kautschukmaterial beispielsweise mittels Schwefel vulkanisiert ist, oder der Kautschukabschnitt besteht vollständig aus einem derartigen chemisch schäumbaren, vulkanisierbaren bzw. geschäumten, vulkanisierten Kautschukmaterial, beispielsweise Nitrilkautschukmaterial. Vor der Vulkanisation liegt ein unvulkanisierter, chemisch schäumbarer Kautschukabschnitt aus unvulkanisiertem, chemisch schäumbarem Kautschukmaterial beispielsweise als, insbesondere gewalzte, Scheibe oder Folie vor. Das unvulkanisierte Kautschukma- terial wird unter erhöhter Temperatur und optional erhöhtem Druck ausvulkanisiert, wobei das Material gleichzeitig aufgeschäumt wird, wodurch das Kautschukmaterial zumindest teilweise in den Endlos-Faltenbalg eindringt. Beispielsweise wird der unvulkanisierte, chemisch schäumbare Kautschukabschnitt erhitzt, so dass dieser expandiert und aufschäumt, wobei anschaulich beschrieben langkettige Kautschukmoleküle beispielsweise durch ein Vernetzungsmittel, beispielsweise durch Schwefelbrücken vernetzt werden und sich dadurch ein verfestigter Zustand des Kautschukabschnitts mit gummielastischen Eigenschaften ausbildet (vulkanisiert). Erfindungsgemäß wird mit Hilfe des Vulkanisationsprozesses der Endlos-Faltenbalg an zumindest einer Stirnseite des Faltenbalgs dichtend verschlossen. Die derart hergestellte Endscheibe kann auch als Folienendscheibe be- zeichnet werden.
Das Filterelement ist ein Halbfertigteil, solange das Kautschukmaterial nicht oder nicht vollständig vulkanisiert ist.
Filterelementhalbfertigteil mit einem Filtermedium, welches um einen Innenraum des Filtermediums zu einem Endlos-Faltenbalg geformt ist, und mit einem eine Stirnseite des Endlos-Faltenbalgs bedeckenden, chemisch schäumbaren, gewalzten Kautschukmaterial, wobei das Kautschukmaterial nicht oder nicht vollständig vulkanisiertes Kautschukmaterial ist, und ein innen am Endlos-Faltenbalg anliegendes Mittelrohr oder einen geschlossenen zylindrischen Ring zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs aufweist, wobei das Mittelrohr oder der zylindrische Ring innerhalb des Innenraums des Filtermedi- ums angeordnet ist und sich in Längsrichtung des Filterelements erstreckt, und wobei das Mittelrohr oder der zylindrische Ring die Öffnung radial begrenzt, und einen Vliesring aufweist, welcher einen gegenüber dem Mittelrohr radial außen liegenden Außenabschnitt und einen radial innerhalb des Mittelrohrs liegenden Innenabschnitt umfasst, wobei der Innenabschnitt in Richtung zu einem Innenraum des Filtermediums verformbar ist und, wobei mindestens eine Stirnseite des Mittelrohrs oder eine Stirnseite des zylindrischen Rings eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche zu dem Vliesring ausbildet. Die Vulkanisation kann aufwandsgünstig mit Hilfe eines Wärmeleitzusatzstoffes unter Temperaturerhöhung erfolgen. Dabei wird vorzugsweise Wärme in das Material der Endscheibe bzw. das Kautschukmaterial eingetragen, was einfach möglich ist.
Der Wärmeleitzusatzstoff kann elektrisch leitend sein, wie z.B. Metallpartikel, Graphit oder dergleichen, halbleitend oder auch nichtleitend sein. Der Wärmeleitzusatzstoff ist geeignet, sich durch einen Energieeintrag stärker aufzuheizen als das Kautschukmaterial und fördert dadurch eine thermische Vulkanisation. Grundsätzlich kommen Oxide, Carbide oder Nitride infrage.
"Fest verbunden" meint vorliegend, dass zumindest zwei Elemente nicht zerstörungsfrei voneinander lösbar sind.
In Ausführungsformen ist der Vliesring zumindest teilweise in den Kautschukeinbettungsabschnitt eingebettet.
Der Kautschukeinbettungsabschnitt ist beispielsweise ringförmig. Beispielsweise ist der Vliesring derart in den Kautschukabschnitt eingebettet, dass eine Oberfläche des Kaut- schukabschnitts bündig an eine Oberfläche des Vliesrings anschließt. Der Kautschukeinbettungsabschnitt weist eine Breite in Längsrichtung gesehen auf. Beispielsweise korrespondiert die Breite des Kautschukeinbettungsabschnitts im Wesentlichen mit der Stärke des Vliesrings. Beispielsweise entsteht der Kautschukeinbettungsabschnitterst während des Vulkanisationsprozesses. Vorteilhafterweise wird durch den Kautschukeinbettungs- abschnitt eine Verbindungsoberfläche zwischen dem Kautschukabschnitt und dem Vliesring vergrößert, so dass ein robuster Zusammenschluss gewährleistet ist.
In Ausführungsformen ist der Vliesring von dem vulkanisierten Kautschukmaterial zumindest teilweise, insbesondere zumindest an der Stirnseite und an der zum Endlos-Falten- balg gerichteten Seite des Vliesrings, angeschäumt. Damit kann eine aufwandsgünstige Einbettung verwirklich werden.
In Ausführungsformen weist der Innenabschnitt des Vliesrings in einem Ausgangszustand eine Stärke von 0,9 bis 2,5 mm, insbesondere 1 ,5 bis 2,5 mm und in einem ver- pressten Zustand eine Stärke von 0,5 bis 1 ,5 mm auf. Durch die Auswahl der Dicke des Vliesrings in diesem Bereich können besonders kostengünstig und zudem konstruktiv einfach zusätzlich radiale Toleranzen ausgeglichen werden. Besonders günstig ist der Vliesring, insbesondere mit einer Dicke in diesem Bereich, aus einem Filtermaterial gebildet und kann so bei Leckage durch die Vliesdichtung noch eine zusätzliche Filterfunktion erfüllen.
In Ausführungsformen weist die Endscheibe ein Versteifungselement auf, welches den Kautschukabschnitt umschließt, wobei das Versteifungselement einen radialen Abschnitt, der in eine Ausnehmung des Kautschukabschnitts radial eingreift, und einen axialen Abschnitt, der an den radialen Abschnitt angeformt ist und sich in Längsrichtung des Filterelements erstreckt, aufweist.
Beispielsweise bildet das Versteifungselement eine äußere Kante der Endscheibe aus. Vorzugsweise bildet das Versteifungselement, insbesondere der radiale Abschnitt, eine Auflagefläche zu dem Filtergehäuse aus. Der radiale Abschnitt ist vorzugsweise ein Ringabschnitt. Der axiale Abschnitt ist vorzugsweise ein Rohrabschnitt. Vorzugsweise ist der radiale Abschnitt an den axialen Abschnitt derart angeformt, dass die Außendurchmesser gleich sind, wobei der Innendurchmesser des radialen Abschnitts kleiner ist als der In- nendurchmesser des axialen Abschnitts. Beispielsweise schließt eine Oberfläche des radialen Abschnitts bündig an eine Oberfläche des Kautschukabschnitts an. Das Versteifungselement hat den Vorteil, dass die Endscheibe versteift am äußeren Umfang des Filterelements wird. Das Versteifungselement ist beispielsweise aus Kunststoff. Alternativ kann das Versteifungselement auch aus einem Metall gefertigt werden. "Längsrichtung" des Filterelements meint vorliegend eine Richtung, um die der Endlos-Faltenbalg geformt, insbesondere gebogen, ist. Man kann auch von Axialrichtung sprechen.
"Radial" meint vorliegend alle Richtungen, die, insbesondere im Wesentlichen, senkrecht zu der Längsrichtung verlaufen. Radial kann auf rotationssymmetrische Körper oder Formgebungen bezogen sein, muss es jedoch nicht zwangsläufig. Vielmehr kann radial auch auf eine eckige Formgebung bezogen sein.
Erfindungsgemäß weist das Filterelement ein Mittelrohr zum Stabilisieren des Endlos- Faltenbalgs auf, welches innerhalb des Innenraums des Filtermediums angeordnet ist und sich in Längsrichtung des Filterelements erstreckt. Eine Stirnseite des Mittelrohrs bildet eine Kontaktfläche zu dem Vliesring aus. In Einbauposition ist der Innenabschnitt des Vliesrings erfindungsgemäß auf der zu dem Anschlussstutzen des Filtergehäuses orientierten Seitenfläche des Mittelrohrs angeordnet. Beispielsweise ist das Mittelrohr in einem äußeren Bereich des Innenraums des Filtermediums angeordnet. Das Mittelrohr weist Öffnungen auf, die den Durchtritt des Fluids gewährleisten. Beim Montieren des Filterelements in ein Filtergehäuse wird der Vliesring an einem Innenrand der Stirnseite des Mittelrohrs gebogen. Dabei wird der Innenab- schnitt des Vliesrings zwischen das Mittelrohr und den Anschlussstutzen des Filtergehäuses gezwungen. Der Innenabschnitt wird vorzugsweise dabei zusammengedrückt bzw. zusammengepresst, damit eine ausreichende Dichtwirkung erzielt wird. Zusammendrücken bzw. Zusammenpressen meint vorzugsweise eine Verringerung der Stärke des Vliesrings oder ein flächiges Zusammendrücken bzw. Zusammenpressen. In Ausführungsformen weist das Filtermedium einen Ring zum Stabilisieren der Endscheibe auf, welcher in der Öffnung angeordnet ist und einen Zugang zu der Öffnung begrenzt, wobei eine Stirnseite des Rings eine Kontaktfläche zu dem Vliesring ausbildet. Beispielsweise kann der Ring anstelle des Mittelrohrs vorhanden sein. Beim Montieren des Filterelements in ein Filtergehäuse wird der Vliesring an einem Innenrand der Stirn- seite des Rings gebogen. Dabei wird der Innenabschnitt des Vliesrings zwischen den Ring und den Anschlussstutzen des Filtergehäuses gezwungen. Der Innenabschnitt wird vorzugsweise dabei zusammengedrückt bzw. zusammengepresst, damit eine ausreichende Dichtwirkung erzielt wird.
Es wird ferner eine Filteranordnung mit einem Filterelement, wie vorstehend beschrieben, und einem Filtergehäuse vorgeschlagen. Das Filtergehäuse weist einen Anschlussstutzen auf, welcher in den Innenraum des Filtermediums hineinragt. Der Innenabschnitt des Vliesrings ist derart zu dem Innenraum des Filtermediums hin geklappt, dass dieser zwischen dem Anschlussstutzen und dem Filtermedium angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird eine Dichtfläche zwischen dem Vliesring und dem Anschlussstut- zen ausgebildet. Das Filterelement kann beispielsweise innerhalb des Filtergehäuses angeordnet sein. Das Filtergehäuse kann beispielsweise fest mit dem Kraftfahrzeug verbunden sein, so dass das Filterelement direkt ins Kraftfahrzeug montiert wird. Vorzugsweise umfasst das Filtergehäuse Kunststoff oder besteht vollständig daraus. Alternativ wird das Filterelement im Verbund mit dem Filtergehäuse in das Kraftfahrzeug montiert. Beispielsweise ist die Filteranordnung oder das Filterelement ein Spin-on-Filter oder ein Teil davon. Dabei könnte das Filtergehäuse eine Blechabdeckkappe und ein Gewinde umfassen. Alternativ ist die Filteranordnung oder das Filterelement ein Hang-on-Filter o- der ein Teil davon. Beispielsweise ist der Anschlussstutzen als Rohrabschnitt ausgebildet. Der Anschlussstutzen, insbesondere eine radiale Innenfläche des Anschlussstutzens, ist dazu eingerichtet, einen Fluidstrom zu kanalisieren. Beispielsweise schmiegt sich der Innenabschnitt des Vliesrings an eine radiale Außenfläche des Anschlussstutzens an.
In Ausführungsformen weist das Filtergehäuse einen Wandabschnitt auf, der gegenüber der Endscheibe angeordnet ist und ein Bypass-Ventil umfasst.
Unter "Bypass-Ventil" wird ein Ventil verstanden, das dazu eingerichtet ist, einen Umge- hungskanal für das Fluid freizugeben. Beispielsweise kann das Bypass-Ventil aufgrund zu hoher Viskosität des Fluids, insbesondere während eines Kaltstarts eines Kraftfahrzeugs, eine Öffnung freigeben. Beispielsweise kann dann durch die Öffnung ungefiltertes Fluid hin zu einer Reinseite strömen.
In Ausführungsformen ist der Anschlussstutzen an den Wandabschnitt angeformt. Der Wandabschnitt weist außenseitig zumindest eine Erhebung auf, die einen äußeren Randbereich der Endscheibe berührt, so dass ein Ringraum zwischen der Endscheibe, dem Wandabschnitt und dem Anschlussstutzen eingeschlossen ist.
Beispielsweise ist die Erhebung umlaufend und weist mit der Endscheibe eine kreisringförmige Berührfläche auf. Alternativ können mehrere Erhebungen ausgebildet sein, bei- spielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht, die als Aufstandselemente für die Endscheibe dienen. Der Ringraum ist beispielsweise ein offener oder geschlossener Ringraum.
In Ausführungsformen ist die Filteranordnung dazu eingerichtet, dass bei geöffnetem Bypass-Ventil das Fluid durch den Ringraum zum Bypass-Ventil strömt und anschließend ungefiltert die Filteranordnung verlässt.
Während eines solchen Bypass-Betriebs kann eine Saugwirkung entstehen, so dass Zugkräfte an der Endscheibe wirken. Vorzugsweise weist die Endscheibe in derartigen Ausführungsformen ein Versteifungselement auf, um den zusätzlichen Zugkräften optimal entgegenzuwirken. Beispielsweise ist die Filteranordnung dazu eingerichtet, dass während des Bypass-Betriebs der äußere Randbereich der Endscheibe mit Hilfe eines Fluidstroms angehoben wird. "Ausgangszustand" meint vorliegend einen Zustand, in dem das Filterelement noch nicht in das Filtergehäuse eingesetzt wurde bzw. nicht montiert ist. "Verpresster Zustand" meint vorliegend einen Zustand, in dem die Filteranordnung montiert und betriebsbereit ist. Dabei ist der Innenabschnitt des Vliesrings verformt und mit Hilfe des Anschlussstut- zens des Filtergehäuses fixiert. Der Innenabschnitt des Vliesrings weist in einem Ausgangszustand beispielsweise eine Stärke von 2 mm auf und in einem verpressten Zustand eine Stärke von 1 mm auf. Das Verpressen hat den Vorteil, dass die Dichtwirkung dadurch erhöht wird. Der Vliesring weist im Ausgangszustand bevorzugt eine konstante Stärke auf. Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens einer Hilfsvorrichtung oder eines Versteifungselements; des Bereitstellens eines Vliesrings, wobei die Außengeometrie des Vliesrings mittels der Hilfsvorrichtung oder durch das Versteifungselement festgelegt wird; des Bereitstellens eines unvulkanisierten, chemisch schäumbaren, gewalzten Kautschukmaterials angepasst auf einen gewünschten Mittelrohrdurchmesser eines Mittelrohrs oder Ringdurchmesser eines zylindrischen Rings und auf den Durchmesser der Hilfsvorrichtung oder des Versteifungselements; des Bereitstellens eines Endlos-Faltenbalgs und des Mittelrohrs oder des zylindrischen Rings und Anordnung des Endlos-Faltenbalgs auf dem Kautschukmaterial und Anordnen des Mittel- rohrs am Innendurchmesser des Kautschukmaterials und des Erwärmens des Kautschukmaterials bis zur Aufschäumtemperatur oder Vernetzungstemperatur des Kautschukmaterials.
Vorzugsweise wird während des Vulkanisationsprozesses der Kautschukabschnitt verformt, so dass sich dessen Konturen an das Versteifungselement oder an die Konturen der Hilfsvorrichtung anpassen.
Die Hilfsvorrichtung kann beispielsweise eine Halbschale, beispielsweise eine Ringschale sein. Die Konturen der Hilfsvorrichtung sind bevorzugt an der Unterseite der Hilfsvorrichtung eben, dass die Unterseite eben auf einer Wärmequelle für das Erwärmen des Kautschukmaterials auf die Aufschäumtemperatur oder Vernetzungstemperatur aufliegt und hat eine Begrenzungsfläche für das Kautschukmaterial in Längsrichtung des Filterelements nach oben. Das unvulkanisierte Kautschukmaterial wird unter erhöhter Temperatur und optional unter erhöhtem Druck ausvulkanisiert, wobei das Material gleichzeitig aufgeschäumt wird, wodurch das Kautschukmaterial zumindest teilweise in den Endlos-Faltenbalg eindringt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es eine einfache Herstellung ei- nes erfindungsgemäßen Filterelements ermöglicht, wobei das Verfahren insbesondere das Vorsehen von Hilfsaufnahmevorrichtungen wie beispielsweise Gießvorrichtung wie Gießschalen erspart. Das Verfahren zudem prozesstechnisch schnell und einfach und ermöglicht gleichzeitig eine mechanisch feste Verbindung von vier Komponenten in einem Prozessschritt mit dem Vorteil, dass der Endlos-Faltenbalg des derart hergestellten Filterelements aufgrund der Eigenschaften der Komponenten und der daraus resultierenden Endscheibe flexibel gelagert ist.
Der Vliesring kann im Umfang so gewählt werden, dass er bis zum Versteifungselement oder bis zur Hilfsvorrichtung reicht. Dies hat den Vorteil, dass im Herstellungsverfahren nur zwei unterschiedliche Wärmeübergangskapazitäten der Dichtungskomponenten zu berücksichtigen sind.
Vorzugsweise wird während des Vulkanisationsprozesses der Kautschukabschnitt verformt, so dass sich die Konturen des Kautschukabschnitts an das Versteifungselement oder an die Hilfsvorrichtung anpassen und auch an das Mittelrohr oder Ring.
Die Vulkanisation kann aufwandsgünstig mit Hilfe eines Wärmeleitzusatzstoffes unter Temperaturerhöhung erfolgen. Dabei wird vorzugsweise Wärme in das Material der Endscheibe bzw. das Kautschukmaterial eingetragen, was einfach möglich ist.
Bei weiteren Ausführungsformen ist das Filtermedium gefaltet. In Ausführungsformen ist das Filtermedium als Faltenbalg aus einer zickzackförmig gefalteten Filtermedienbahn ausgestaltet. Das Filtermedium ist insbesondere so angeordnet, dass der Faltenbalg sternförmig ausgebildet ist. Insbesondere bildet das Filtermedium einen geschlossenen Ring. Alternativ kann das Filtermedium auch ungefaltet und somit glatt sein.
Das Filterelement findet vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwegen, Baufahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, landwirtschaftlichen Maschinen bzw. Luftfahrzeugen Anwendung. Das Filterelement kann beispielsweise ein Ölfilter, ein Kraftstoff- filter oder dergleichen sein. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einem Filterelement, wie vorstehend beschrieben, oder einer Filteranordnung, wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen.
Alle Ausführungsformen und Merkmale des Filterelements gelten für die Filteranordnung, für das Kraftfahrzeug und für das Verfahren entsprechend und umgekehrt. Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch einzelne Aspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigt dabei:
Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Filteranordnung;
Fig. 2 Ausschnitt A aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Filterelements gemäß Fig. 1 in
Einbauposition in einem Filtergehäuse 3;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Filterelements;
Fig. 5 eine Filteranordnung mit dem Filterelement gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Filterelements gemäß Fig. 1 ; Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung einer Filteranordnung mit einem Filter- element gemäß Fig. 6; und
Fig. 8 die Filteranordnung aus Fig. 7 mit einem Ring.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer Filteranordnung 1 . Die Filteranordnung 1 umfasst ein Filterelement 2 und ein Filtergehäuse 3. Dabei ist das Filterele- ment 2 in das Filtergehäuse 3 mit Hilfe einer Steckverbindung verbunden. Das Filterele- ment 2 ist z.B. geeignet, Wasser, Luft, Harnstofflösung, Öl oder Kraftstoff, wie Dieselkraftstoff, Kerosin oder Benzin, zu filtern. Insbesondere findet das Filterelement 2 in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwagen, Baufahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Luftfahrzeugen Anwendung. Weiterhin kann das Filterelement 2 auch in Gebäuden Anwendung finden. Beispielsweise kann das Filterelement 2 ein Luftfilter, Ölfilter, Kraftstofffilter, Wasserfilter oder dergleichen sein.
Die Filteranordnung 1 ist dazu eingerichtet, Rohfluid zu filtern, so dass anschließend ein Reinfluid vorliegt. Das Rohfluid strömt dabei die Filteranordnung 1 von einer Rohseite RO an, wobei durch den Filterprozess ein Reinfluid entsteht, welches an einer Reinseite RE die Filteranordnung 1 verlässt. Beispielsweise können zwei Reinseiten RE vorliegen. Beispielsweise strömt das Rohfluid die Filteranordnung 1 radial an, wobei das Ausströmen des Reinfluids axial erfolgt.
Das Filterelement 2 ist in Fig. 2 und 3 in einem Detailausschnitt A (siehe Fig. 1 ) dargestellt und die folgenden Bezugszeichen sind zur besseren Darstellung teilweise in Fig. 2 und 3 gezeigt. Das Filterelement 2 umfasst ein Filtermedium 4, welches um einen Innenraum 5 des Filtermediums 4 zu einem Endlos-Faltenbalg geformt ist, und mit einer eine Stirnseite 8 des Endlos-Faltenbalgs 4 bedeckenden Endscheibe 7, welche eine Öffnung 18 zu dem Innenraum 5 aufweist, wobei die Endscheibe 7 einen Kautschukabschnitt 9, der vulkanisiertes, chemisch geschäumtes Kautschukmaterial umfasst, und einen Vliesring 10 auf- weist, welcher einen fest mit dem Kautschukabschnitt 9 verbundenen Außenabschnitt 1 1 und einen radial in die Öffnung 18 reichenden Innenabschnitt 12 umfasst, wobei der Innenabschnitt 12 in Richtung zu dem Innenraum 5 verformbar ist, wobei das Filterelement ein Mittelrohr 25 zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs 4 aufweist, wobei das Mittelrohr 25 innerhalb des Innenraums 5 des Filtermediums 4 angeordnet ist und sich in Längsrichtung Z des Filterelements 2 erstreckt, wobei eine Stirnseite 26 des Mittelrohrs 25 eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche 32 zu dem Vliesring 10 ausbildet, und wobei der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 in Einbauposition in einem Filtergehäuse 3 derart zum Innenraum 5 des Filtermediums 4 hin geklappt ist, dass dieser Innenabschnitt 12 auf der zu einem Anschlussstutzen 6 des Filtergehäuses 3 orientierten Seiten- fläche 34 des Mittelrohrs 25 angeordnet ist, und wobei der Innenabschnitt 12 beidseitig eine Dichtfläche 28 zwischen dem Vliesring 10 und dem Mittelrohr 25 und zwischen dem Vliesring 10 und dem Anschlussstutzen 6 bildet. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt A aus Fig. 1 in Einbauposition in einem Filtergehäuse 3. Das Filtergehäuse 3 weist einen Anschlussstutzen 6 auf, welcher in den Innenraum 5 des Filtermediums 4 hineinragt. Das Filterelement 2 umfasst eine Endscheibe 7, die eine Stirnseite 8 des Endlos-Faltenbalgs 4 bedeckt. Die Endscheibe 7 umfasst einen Kaut- schukabschnitt 9 und einen Vliesring 10, welcher einen fest mit dem Kautschukabschnitt 9 verbundenen Außenabschnitt 1 1 und einen Innenabschnitt 12 umfasst. Dabei ist der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 derart zum Innenraum 5 des Filtermediums 4 hin geklappt, dass dieser zwischen dem Anschlussstutzen 6 und dem Mittelrohr 25 mit einer zu einem Anschlussstutzen 6 des Filtergehäuses 3 orientierten Seitenfläche 34 angeord- net ist. Mit Hilfe einer Verpressung des Innenabschnitts 12 wird eine zuverlässige beidseitige Dichtfläche 28 zwischen dem Vliesring 10 und Anschlussstutzen 6 ausgebildet.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines Filterelements 2 gemäß Fig. 1 . Dabei ist in dieser Darstellung das Filterelement 2 nicht mit dem Filtergehäuse 3 verbunden. In diesem Zustand ist der Vliesring 10 nicht umgeklappt, und der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 ist als freier Abschnitt gezeigt. Der Innenabschnitt 12 ist in Richtung zu dem Innenraum 5 derart verformbar, dass der Innenabschnitt 12 in Einbauposition zwischen dem Vliesring 10 und dem Mittelrohr 25 und zwischen dem Vliesring 10 und dem Anschlussstutzen 6 eine beidseitige Dichtfläche 28 bildet. Verformt wird der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10, wenn der Anschlussstutzen 6 des Filtergehäuses 3 in den Innenraum 5 gesteckt wird. Dies kann dann als Steckverbindung angesehen werden. Beispielsweise entsteht dabei eine Pressverbindung zwischen dem Filterelement 2 und dem Filtergehäuse 3. Die Endscheibe 7 weist ein Versteifungselement 13 auf, welches den Kautschukabschnitt 9 umschließt. Das Versteifungselement 13 weist einen radialen Abschnitt 14, der in einen Kautschukeinbettungsabschnitt 17 des Kautschukabschnitts 9 radial eingreift, und einen axialen Abschnitt 15, der an den radialen Abschnitt 14 angeformt ist und sich in Längsrichtung Z des Filterelements 2 erstreckt, auf.
Der Kautschukabschnitt 9 weist einen Kautschukeinbettungsabschnitt17 auf, in den der Vliesring 10 zumindest teilweise eingebettet ist. Der Vliesring 10 weist eine Stärke D auf. Die Stärke D kann auch als Dicke des Vliesrings 10 bezeichnet werden. Beispielsweise korrespondiert eine Tiefe des Kautschukeinbettungsabschnitts 17 mit der Stärke D des Vliesrings 10. Der Vliesring 10 kann dabei von dem Kautschukmaterial 9 während der Vulkanisation desselben zumindest teilweise, insbesondere zumindest an der Stirnseite und an der zum Endlos-Faltenbalg 4 gerichteten Seite des Vliesrings 10, angeschäumt sein. Während des Vulkanisationsprozesses passt sich das Kautschukmaterial 9 anderen Elementen der Endscheibe 7, wie beispielsweise dem Vliesring 10 und/oder dem Versteifungselement 13, an. Dabei wird die Ausnehmung 1 6 und/oder der Kautschukeinbettungsabschnitt 17 ausgebildet. Vorzugsweise sind nach dem Vulkanisationsprozess das Kautschukmaterial 9 mit dem Vliesring 10 und/oder dem Versteifungselement 13 fest verbunden.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Filterelements 2. Im Unterscheid zu Fig. 3 ist kein Versteifungselement 13 vorgesehen. Weiterhin weist das Kautschukmaterial 9 keinen Kautschukeinbettungsabschnitt 17 für den Vliesring 10 auf. Die Endscheibe 7 weist eine Öffnung 18 zu dem Innenraum 5 auf. Der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 reicht in die Öffnung 18, so dass der Innenabschnitt 12 übersteht. Somit liegt der Innenabschnitt 12 als freier Abschnitt vor, der zu dem Innenraum 5 hin verformbar ist. Ein Innendurchmesser d2 des Vliesrings 10 ist kleiner als ein Durchmesser d1 der Öffnung 18. Fig. 5 zeigt eine Filteranordnung 1 mit einem Filterelement 2 gemäß Fig. 4. Das Filtergehäuse 3 umfasst einen Wandabschnitt 19, der gegenüber der Endscheibe 7 angeordnet ist und ein Bypass-Ventil 20 umfasst. Der Anschlussstutzen 6 ist an den Wandabschnitt 19 angeformt, wobei der Wandabschnitt 19 außenseitig zumindest eine Erhebung 21 aufweist, die einen äußeren Randbereich 22 der Endscheibe 7 berührt, so dass ein Ring- räum 23 zwischen der Endscheibe 7, dem Wandabschnitt 19 und dem Anschlussstutzen 6 eingeschlossen ist. Der Wandabschnitt 19 geht in einen Gehäuseabschnitt 24 über, der sich in Längsrichtung Z erstreckt und das Filterelement 2 umschließt. In diesem Fall wird der äußere Randbereich 22 durch eine Fläche des Kautschukabschnitts 9 gebildet.
Die Filteranordnung 1 ist dazu eingerichtet, dass bei geöffnetem Bypass-Ventil 20 das Fluid durch den Ringraum 23 zum Bypass-Ventil 20 strömt und anschließend ungefiltert die Filteranordnung 2 verlässt. In Fig. 4 und 5 werden weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Filteranordnung 1 gezeigt, wobei sich die Figuren auf die weiteren Merkmale derartiger Ausgestaltungsformen konzentrieren. Die Ausführungsformen sind sowohl für ein Filterelement 2 mit Mittelrohr 25 als auch für ein Filterelement mit einem zylindrischen Ring 29 geeignet. Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Filterelements 2 gemäß Fig. 3. Das Filterelement 2 weist ein Mittelrohr 25 mit einer zu einem Anschlussstutzen 6 eines Filtergehäuses 3 orientierten Seitenfläche 34 zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs 4, wobei das Mittelrohr 25 innerhalb des Innenraums 5 des Filtermediums 4 angeordnet ist und sich in Längsrichtung Z des Filterelements 2 erstreckt, auf. Dabei bildet eine Stirnseite 26 des Mittelrohrs 25 eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche 32 (in Fig. 1 gezeigt) zu dem Vliesring 10 aus. Somit ist der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 um das Mittelrohr 25 biegbar. Eine derartige Verformbarkeit kann beispielsweise auch als Klappbarkeit bezeichnet werden. Die Endscheibe 7 bildet eine im Wesentlichen bündige Stirn- fläche 27 aus. Vorzugsweise ist das Mittelrohr 25 mit dem Kautschukabschnitt 9 fest verbunden. Beispielsweise entsteht beim Ausvulkanisieren des Kautschukabschnitts 9 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kautschukabschnitt 9 und dem Mittelrohr 25. Der Endlos-Faltenbalg 4, das Versteifungselement 13, der Vliesring 10, das Mittelrohr 25 und der Kautschukabschnitt 9 werden beispielsweise in einem Verfahrensschritt, insbe- sondere dem Vulkanisationsprozess, miteinander fest verbunden. Dabei passt sich die Geometrie des Kautschukabschnitts 9 an den Vliesring 10, das Versteifungselement 13 und das Mittelrohr 25 an, so dass entsprechende Fügeflächen gebildet werden.
Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Filteranordnung 1 mit einem Filterelement 2 gemäß Fig. 6. Der äußere Randbereich 22 der Endscheibe 7, der auf der Erhebung 21 des Wandabschnitts 19 aufliegt, wird durch eine Oberfläche des Versteifungselements 13 gebildet. Somit erfolgt eine effektive Stützung des Filterelements 2 mit Hilfe des Versteifungselements 13, wobei das Filterelement am äußeren Umfang des Filterelements 2 versteift wird. Das Versteifungselement 13 kann dabei großflächig an den Kautschukabschnitt 9 und/oder den Endlos-Faltenbalg 4 angebunden sein. Weiterhin ist der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 zwischen dem Anschlussstutzen 6 und dem Mittelrohr 25 bzw. der Seitenfläche 34 des Mittelrohrs 25 angeordnet und verdichtet, so dass eine zuverlässige Dichtfläche 28 zwischen dem Anschlussstutzen 6 und dem Vliesring 10 verwirklicht ist. Dabei weist der Innenabschnitt 12 des Vliesrings 10 in einem Ausgangszustand eine Stärke D von 1 ,5 bis 2,5 mm und in einem verpressten Zustand eine Stärke D' von 0,5 bis 1 ,5 mm auf. Beispielsweise schwindet die Stärke D beim Verpres- sen des Vliesrings um 0,1 bis 1 mm, insbesondere 0,2 bis 0,7 mm. Das Verwenden eines Mittelrohrs 25 hat den Vorteil, dass Druckkräfte nicht direkt ins Filtermedium 4 eingeleitet werden. Weiterhin gelten alle vorstehend erläuterten Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele des Filterelements 2 und des Filtergehäuses 3 für die Filteranordnung 1 entsprechend.
Im Unterschied zu Fig. 7 zeigt Fig. 8 die Filteranordnung 1 mit einem zylindrischen Ring 29 anstelle des Rohrs 25. Der zylindrische Ring 29 ist in der Öffnung 18 angeordnet und begrenzt die Öffnung 18 radial. Da der zylindrische Ring 29 aus einem formstabilen Material ausgebildet ist, wird die Endscheibe 7 stabilisiert. In Analogie zu dem Mittelrohr 25 (aus Fig. 7) wird der Innenabschnitt 12 zwischen dem zylindrischen Ring 29 und dem Anschlussstutzen 6 verpresst, was eine zuverlässige Dichtwirkung gewährleistet. Eine Stirnseite 30 des zylindrischen Rings 29 bildet eine Kontaktfläche zu dem Vliesring 10 aus.
Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern vielfältig modifiziert. Eine der Endscheiben kann auch als geschlossene Endscheide vorliegen. Ein kautschukähnliches Material, dass sich analog zu dem Kautschukmaterial, insbesondere bei der Herstellung des Filterelements, verhält, wird auch als Kautschukmaterial gesehen. Es ist auch denkbar, dass anstelle des Kautschukbereichs ein Endscheibenmaterial verwendet wird, das gespritzt oder gegossen ist. Z.B. kann ein thermoplastisches Material als Endscheibe geformt werden und mit einem Vliesring zur radialen Abdichtung nach innen versehen werden. Ein schließt vor- liegend keine Vielzahl aus.

Claims

Ansprüche
1. Filterelement (2) zum Filtern eines flüssigen Betriebsmittels für ein Kraftfahrzeug, mit einem Filtermedium (4), welches um einen Innenraum (5) des Filtermediums (4) zu einem Endlos-Faltenbalg (4) geformt ist, und mit einer eine Stirnseite (8) des Endlos- Faltenbalgs (4) bedeckenden Endscheibe (7), welche eine Öffnung (18) zu dem Innenraum (5) aufweist, wobei die Endscheibe (7) einen Kautschukabschnitt (9), der vulkanisiertes, chemisch geschäumtes Kautschukmaterial umfasst, und einen Vliesring (10) aufweist, welcher einen fest mit dem Kautschukabschnitt (9) verbundenen Außenabschnitt (1 1 ) und einen radial in die Öffnung (18) reichenden Innenabschnitt (12) umfasst, wobei der Innenabschnitt (12) in Richtung zu dem Innenraum (5) verformbar ist, wobei das Filterelement ein Mittelrohr (25) oder einen geschlossenen zylindrischen Ring (29) zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs (4) aufweist, wobei das Mittelrohr (25) oder der zylindrische Ring (29) innerhalb des Innenraums (5) des Filtermediums (4) angeordnet ist und sich in Längsrichtung (Z) des Filterelements (2) erstreckt, wobei das Mittelrohr (25) oder der zylindrische Ring (29) die Öffnung (18) radial begrenzt, wobei mindestens eine Stirnseite (26) des Mittelrohrs (25) oder eine Stirnseite (30) des zylindrischen Rings (29) eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche (32) zu dem Vliesring (10) ausbildet und wobei der Innenabschnitt (12) des Vliesrings (10) in Einbauposition in einem Filtergehäuse (3) derart zum Innenraum (5) des Filtermediums (4) hin geklappt ist, dass dieser Innenabschnitt (12) auf der zu einem Anschlussstutzen (6) des Filtergehäuses (3) orientierten Seitenfläche (34) des Mittelrohrs (25) angeordnet ist, und wobei der Innenabschnitt (12) beidseitig eine Dichtfläche (28) zwischen dem Vliesring (10) und dem Mittelrohr (25) und zwischen dem Vliesring (10) und dem Anschlussstutzen (6) bildet.
2. Filterelement nach Anspruch 1 , wobei der Vliesring (10) zumindest teilweise in den Kautschukabschnitt (9), insbesondere in den Kautschukeinbettungsabschnitt (17), eingebettet ist.
3. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Vliesring (10) von dem vulkanisierten Kautschukmaterial (9) zumindest teilweise, insbesondere zumindest an der Stirnseite und an der zum Endlos-Faltenbalg (4) gerichteten Seite des Vliesrings (10), angeschäumt ist.
4. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Endscheibe (7) ein Versteifungselement (13) aufweist, welches den Kautschukabschnitt (9) umschließt, wobei das Versteifungselement (13) einen radialen Abschnitt (14), der in eine Ausnehmung (1 6) des Kautschukabschnitts (9) radial eingreift, und einen axialen Abschnitt (15), der an den radialen Abschnitt (14) angeformt ist und sich in Längsrichtung (Z) des Filterelements (2) erstreckt, aufweist.
5. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Innenabschnitt (12) des Vliesrings (10) in einem Ausgangszustand eine Stärke (D) von 0,9 bis 2,5 mm, insbesondere von 1 ,5 bis 2,5 mm, und in einem verpressten Zustand eine Stärke (D') von 0,5 bis 1 ,5 mm aufweist.
6. Filterelement nach Anspruch 1 bis 5, wobei der Vliesring (10) ein Filtermedium um- fasst, insbesondere aus einem Filtermedium besteht.
7. Filteranordnung, umfassend ein Filterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ein Filtergehäuse (3) und einen Anschlussstutzen (6).
8. Filteranordnung nach Anspruch 7, wobei das Filtergehäuse (3) einen Wandabschnitt (19) aufweist, der gegenüber der Endscheibe (7) angeordnet ist und ein Bypass- Ventil (20) umfasst.
9. Filteranordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Anschlussstutzen (6) an den Wandabschnitt (19) angeformt ist und wobei der Wandabschnitt (19) außenseitig zu- mindest eine Erhebung (21 ) aufweist, die einen äußeren Randbereich (22) der Endscheibe (7) berührt, so dass ein Ringraum (23) zwischen der Endscheibe (7), dem Wandabschnitt (19) und dem Anschlussstutzen (6) eingeschlossen ist.
10. Filteranordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Filteranordnung (1 ) dazu eingerichtet ist, dass bei geöffnetem Bypass-Ventil (20) das Fluid durch den Ringraum (23) zum Bypass-Ventil (20) strömt und anschließend ungefiltert die Filteranordnung (1 ) verlässt.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines Filterelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Hilfsvorrichtung oder eines Versteifungselements (13); b) Bereitstellen eines Vliesrings (10), wobei die Außengeometrie des Vliesrings (10) mittels der Hilfsvorrichtung oder durch das Versteifungselement (13) festgelegt wird;
c) Bereitstellen eines unvulkanisierten chemisch schäumbaren, gewalzten Kaut- schukmaterials (9) angepasst auf einen gewünschten Mittelrohrdurchmesser eines Mittelrohrs (25) oder Ringdurchmesser eines zylindrischen Rings (29) und auf den Durchmesser der Hilfsvorrichtung oder des Versteifungselements (13); d) Bereitstellen eines Endlos-Faltenbalgs (4) und des Mittelrohrs (25) oder des zylindrischen Rings (29) und Anordnung des Endlos-Faltenbalgs (4) auf dem Kaut- schukmaterial (9) und Anordnen des Mittelrohrs (25) am Innendurchmesser des
Kautschukmaterials (9) und
e) Erwärmen des Kautschukmaterials (9) bis zur Aufschäumtemperatur oder Vernetzungstemperatur des Kautschukmaterials (9).
12. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , wobei der Vliesring (10) im Umfang so gewählt wird, dass er bis zum Versteifungselement (13) oder bis zur Hilfsvorrichtung reicht.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei zwischen Schritt c) und d) zusätzlich ein Kleber, insbesondere ein Schmelzkleber, bereitgestellt wird und insbesondere zwischen Vliesring (10) und Kautschukmaterial (9) angeordnet wird.
14. Filterelement hergestellt gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 1 bis 13.
15. Filterelementhalbfertigteil mit einem Filtermedium (4), welches um einen Innenraum (5) des Filtermediums (4) zu einem Endlos-Faltenbalg (4) geformt ist, und mit einem eine Stirnseite (8) des Endlos-Faltenbalgs (4) bedeckenden chemisch schäumbaren gewalzten Kautschukmaterial (9), wobei das Kautschukmaterial (9) nicht oder nicht vollständig vulkanisiertes Kautschukmaterial (9) ist, und ein innen am Endlos-Falten- balg (4) anliegendes Mittelrohr (25) oder einen geschlossenen zylindrischen Ring (29) zum Stabilisieren des Endlos-Faltenbalgs (4) aufweist, wobei das Mittelrohr (25) oder der zylindrische Ring (29) innerhalb des Innenraums (5) des Filtermediums (4) angeordnet ist und sich in Längsrichtung (Z) des Filterelements (2) erstreckt und wobei das Mittelrohr (25) oder der zylindrische Ring (29) die Öffnung (18) radial be- grenzt, und einen Vliesring (10) aufweist, welcher einen gegenüber dem Mittelrohr radial außen liegenden mit Außenabschnitt (1 1 ) und einen radial innerhalb des Mittelrohrs (25) liegenden Innenabschnitt (12) umfasst, wobei der Innenabschnitt (12) in Richtung zu einem Innenraum (5) des Filtermediums (4) verformbar ist und, wobei mindestens eine Stirnseite (26) des Mittelrohrs (25) oder eine Stirnseite (30) des zylindrischen Rings (29) eine umlaufend geschlossene Kontaktfläche zu dem Vliesring (10) ausbildet.
16. Filterelementhalbfertigteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelementhalbfertigteil zusätzlich ein Versteifungselement (13) aufweist.
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