-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement und ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements. Das Filterelement ist insbesondere zum Filtern von Harnstofflösung im Automobilbereich geeignet.
-
Beispielsweise finden bei der Abgasbehandlung in Kraftfahrzeugen zur Reduzierung von Stickoxidemissionen Harnstofflösungen Verwendung. Harnstofflösung wird dabei über Düsen im Abgasstrang eingespritzt. Insbesondere um ein Verstopfen der Düsen zu vermeiden, muss die Harnstofflösung mit einem Filterelement gefiltert werden.
-
Um ein Einfrieren der Harnstofflösung und damit eine mögliche Beschädigung des Harnstoffeinspritzsystems bei tiefen Temperaturen zu verhindern, kann die Harnstofflösung aus dem Harnstoffeinspritzsystem abgesaugt werden. Hierbei wird das Filterelement entgegen seiner vorgesehenen Durchströmrichtung mit Harnstofflösung durchströmt.
-
Stand der Technik
-
Die
US 2003/0177744 A1 beschreibt ein Filterelement mit einem Filtersack, der mit Hilfe eines den Filtersack einschließenden Drahtkäfigs gestützt sind. Der Filtersack ist nicht selbsttragend. Das heißt, er kann sich alleine aufgrund seines Eigengewichts verformen.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Filterelement und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Filterelements bereitzustellen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird durch ein Filterelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
-
Demgemäß wird ein Filterelement mit einer ersten Endscheibe, einer zweiten Endscheibe und einem zwischen den Endscheiben angeordneten, als Endlosfaltenbalg gebildeten selbsttragenden Filtermedium vorgeschlagen. Zwischen den Endscheiben verlaufen Stützelemente für Falten des Filtermediums derart, dass die Stützelemente innerhalb eines von äußeren Faltkanten des Filtermediums gebildeten Umfangs des Filtermediums angeordnet sind. Das Filterelement ist insbesondere zum Filtern von Harnstofflösung im Automobilbereich geeignet.
-
Dadurch, dass die Stützelemente innerhalb des Umfangs des Filtermediums angeordnet sind, kann eine radiale Abstützung des Filtermediums ohne einen den Durchmesser des Filterelements vergrößernden radial umlaufenden Abstützring erzielt werden. Mit Hilfe der Stützelemente wird ein Kollabieren des Filtermediums beim Durchströmen desselben mit Fluid von der Reinseite des Filterelements in Richtung der Rohseite des Filterelements unterbunden. Das Filterelement ist sowohl von der Rohseite in Richtung der Reinseite als auch umgekehrt mit Fluid durchströmbar. Unter „selbsttragend” ist vorliegend zu verstehen, dass das Filtermedium eine derart hohe Eigensteifigkeit oder Stabilität aufweist, dass das Filterelement unter seinem Eigengewicht und/oder dem Gewicht der Endscheiben nicht einknickt oder sich verformt. Die Endscheiben sind vorzugsweise mit dem Filtermedium verschmolzen, verklebt oder sonst fluiddicht verbunden.
-
Gemäß einer Ausführungsform liegen äußere Faltkanten des Filtermediums innerhalb oder an einem Umfang der Endscheiben. Hierdurch wird ein besonders geringer radialer Bauraum des Filterelements erreicht. Das Filterelement kann somit in bereits vorhandene Filtergehäuse eingesetzt werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Stützelemente zwischen Falten des Filtermediums angeordnet. Die Stützelemente können beispielsweise an einem Faltengrund der Falten oder anliegend an Faltenflanken der Falten angeordnet sein. Hierdurch wird eine besonders gute Abstützung des Filtermediums erreicht.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine der Endscheiben eine Einström-/Ausströmöffnung auf. Durch die Einström-/Ausströmöffnung kann Fluid in das Filterelement hineinströmen oder aus diesem herausströmen. Beispielsweise können beide Endscheiben jeweils eine Einström-/Ausströmöffnung aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Stützelemente stabförmig. Die Stützelemente sind vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Stützelemente materialeinstückig mit einer der Endscheiben. Insbesondere können die Stützelemente an einem Endabschnitt mit einem scheibenförmigen Basisabschnitt verbunden sein. Die Stützelemente erstrecken sich aus einer Oberseite des Basisabschnitts heraus. Die Stützelemente werden mitsamt dem Basisabschnitt an dem Filterelement montiert. Auf dem Basisabschnitt sind die Stützelemente vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet. Mit Hilfe des Basisabschnitts sind die Stützelemente besonders einfach und schnell montierbar.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform greifen die Stützelemente in Ausnehmungen, die an zumindest einer der Endscheiben vorgesehen sind, ein. Die Stützelemente können Schnapphaken aufweisen, die in die Ausnehmungen einschnappen. Hierdurch ist das Filterelement besonders schnell montierbar. Alternativ können die Stützelemente mit den Endscheiben verschmolzen, verschweißt oder verklebt sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Stützelemente einen keilförmigen Querschnitt auf. Hierdurch sind die Stützelemente an eine Geometrie der Falten des Filtermediums angepasst. Die Stützelemente können auch einen rechteckigen, kreisrunden oder ovalen Querschnitt aufweisen.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Filterelement von einem Innenraum des Filtermediums in Richtung einer Umgebung des Filterelements mit einem Fluid durchströmbar. Das Fluid ist vorzugsweise eine Harnstofflösung. Insbesondere ist das Filtermedium auch in der umgekehrten Richtung mit dem Fluid durchströmbar.
-
Weiterhin wird ein Verfahren zum Herstellen eines Filterelements mit folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen. Bereitstellen einer ersten Endscheibe, einer zweiten Endscheibe und eines als Endlosfaltenbalg gebildeten selbsttragenden Filtermediums. Anordnen des Filtermediums zwischen den Endscheiben. Verbinden des Filtermediums mit den Endscheiben und Anordnen von Stützelementen für Falten des Filtermediums derart, dass die Stützelemente innerhalb eines von äußeren Faltkanten des Filtermediums gebildeten Umfangs des Filtermediums verlaufen.
-
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte.
-
Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte 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:
-
1: eine schematische teilgeschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Filterelements; und
-
2: eine schematische teilgeschnittene Aufsicht des Ausführungsbeispiels des Filterelements gemäß der 1.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
Die 1 zeigt in einer teilgeschnittenen Seitenansicht ein Filterelement 1 gemäß einer Ausführungsform. Die 2 zeigt in einer teilgeschnittenen Aufsicht gemäß der Schnittlinie II in 1 das Filterelement 1.
-
Das Filterelement 1 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Ferner kann das Filterelement 1 in einem Lastkraftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem Wasserfahrzeug vorgesehen sein. Das Filterelement 1 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Flüssigkeit, insbesondere eine Harnstofflösung, zu reinigen. Bei der Harnstofflösung handelt es sich beispielsweise um eine 25–35%ige Harnstofflösung. Gängig sind 30–35%ige, insbesondere 32,5%ige Harnstofflösungen. Die Prozentangaben beziehen sich hier auf Volumenprozente.
-
Das Filterelement 1 umfasst eine erste oder obere Endscheibe 2 und eine zweite oder untere Endscheibe 3. Die Endscheiben 2, 3 sind voneinander beabstandet und parallel zueinander angeordnet. Vorzugsweise weist zumindest eine der Endscheiben 2, 3 eine Einström-/Ausströmöffnung 4 auf. In der 1 ist die Einström-/Ausströmöffnung 4 an der ersten Endscheibe 2 vorgesehen. Aus der ersten Endscheibe 2 erstreckt sich ein Anschlussflansch 5 mit einer Radialdichtung 6 heraus. Die Radialdichtung 6 ist beispielsweise als O-Ring ausgebildet. Mittig in dem zylinderförmigen Anschlussflansch 5 ist die Einström-/Ausströmöffnung 4 vorgesehen.
-
Zwischen den beiden Endscheiben 2, 3, die vorzugsweise aus thermoplastischem Material in einem Spritzgussverfahren erzeugt sind, ist ein Filtermedium 7 vorgesehen. Das Filtermedium 7 ist insbesondere ein Filterkörper aus flächigem und zickzackförmig gefaltetem Filtermaterial. Das zickzackförmige Filtermaterial bildet das Filtermedium 7 als sternförmigen Endlosfaltenbalg aus, der im Wesentlichen eine Zylinderfläche bildet. Das Filtermedium 7 ist insbesondere selbsttragend. Unter „selbsttragend” ist vorliegend zu verstehen, dass das Filtermedium 7 eine so hohe Steifigkeit und/oder Stabilität aufweist, dass es nicht durch sein Eigengewicht und/oder durch das Gewicht der Endscheiben 2, 3 einknickt oder seine Form verliert.
-
Das Filtermedium 7 kann von innen von einer nicht dargestellten fluiddurchlässigen Stützstruktur gestützt sein. Die Stützstruktur kann zylinderförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Stützstruktur gitterförmig. Die Stützstruktur verhindert ein Kollabieren des Filtermediums 7 bei einem Durchströmen des Filtermediums 7 mit einem Fluid, insbesondere einer Harnstofflösung, von einer Rohseite RO auf eine Reinseite RL des Filterelements 1.
-
Das Filtermedium 7 kann in die Endscheiben 2, 3 eingelassen sein. Das heißt, das Filtermedium 7 kann in die zumindest teilweise aufgeschmolzene Endscheiben 2, 3 eingedrückt sein. Ferner kann das Filtermedium 7 mit den Endscheiben 2, 3 verklebt oder verschweißt sein. Als Material für die Endscheiben 2, 3 kann beispielsweise glasfaserverstärktes Polyamid, Polypropylen oder dergleichen Anwendung finden.
-
Das Filtermedium 7 weist vorzugsweise eine Vielzahl Falten 8 auf, von denen in der 2 lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Jede Falte 8 weist vorzugsweise eine äußere Faltkante 9 und einen Faltengrund 10 auf. Vorzugsweise liegen die äußeren Faltkanten 9 des Filtermediums 7 an einem Umfang u2,3 der Endscheiben 2, 3. Vorzugsweise liegen die äußeren Faltkanten 9 des Filtermediums 7 innerhalb des Umfangs u2,3 der Endscheiben 2, 3.
-
Das Filterelement 1 weist ferner eine Vielzahl Stützelemente 11, von denen in den 1 und 2 lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen ist, für die Falten 8 des Filtermediums 7 auf. Die Stützelemente 11 verlaufen derart zwischen den Endscheiben 2, 3, dass die Stützelemente 11 innerhalb eines von den äußeren Faltkanten 9 des Filtermediums 7 gebildeten Umfangs u7 des Filtermediums 7 angeordnet sind.
-
Vorzugsweise ist in jeder Falte 8 ein Stützelement 11 vorgesehen. Insbesondere sind die Stützelemente 11 gleichmäßig über den Umfang u7 des Filtermediums 7 verteilt angeordnet. Alternativ kann beispielsweise in jeder zweiten, dritten oder vierten Falte 8 des Filtermediums ein Stützelement 11 vorgesehen sein, wodurch die Herstellung vereinfacht wird und der Materialaufwand reduziert ist. Die Stützelemente 11 können auch ungleichmäßig über den Umfang u7 verteilt angeordnet sein. Die Stützelemente 11 sind insbesondere zwischen den Falten 8 des Filtermediums 7 angeordnet.
-
Die Stützelemente 11 sind vorzugsweise stabförmig ausgebildet. Die Stützelemente 11 können beispielsweise einen kreisrunden oder alternativ einen dreiecksförmigen Querschnitt aufweisen. Der dreiecksförmige Querschnitt kann an eine Faltkontur der Falten 8 des Filtermediums 7 angepasst sein. Die Stützelemente 11 können beispielsweise jeweils in dem Faltengrund 10 einer Falte 8 angeordnet sein. Die Stützelemente 11 können beispielsweise materialeinstückig mit einer der Endscheiben 2, 3 ausgebildet sein. Vorzugsweise sind in zumindest einer der Endscheiben 2, 3 Ausnehmungen 12 vorgesehen, in die die Stützelemente 11 eingreifen. In der 1 sind beispielsweise sowohl in der ersten Endscheibe 2 als auch in der zweiten Endscheibe 3 Ausnehmungen 12 vorgesehen.
-
Die Stützelemente 11 können beispielsweise über einen plattenförmigen Basisabschnitt 13 miteinander verbunden sein. Der Basisabschnitt 13 kann beispielsweise scheibenförmig ausgebildet sein, wobei sich die Stützelemente 11 aus einer Oberseite des Basisabschnitts 13 heraus erstrecken. Beispielsweise liegt der Basisabschnitt 13 auf der zweiten Endscheibe 3 flächig auf.
-
An den Stützelementen 11 können beispielsweise Schnapphaken 14 vorgesehen sein, die die Ausnehmungen 12 der ersten Endscheibe 2 hinterschnappen. Ferner können die Stützelemente 11 mit den Endscheiben 2, 3 beispielsweise verklebt, verschweißt oder dergleichen sein. Die radial an dem Filtermedium 7 angeordneten Stützelemente 11 verhindern, dass bei einem Durchströmen des Filterelements 1 von einem Innenraum 15 des Filtermediums 7 in Richtung einer Umgebung 16 des Filterelements 1 nicht nach außen kollabiert. Das heißt, die Stützelemente 11 sind dazu eingerichtet, ein Kollabieren des Filtermediums 7 bei einem Durchströmen desselben von der Reinseite RL auf die Rohseite RO zu unterbinden.
-
Ein Verfahren zum Herstellen des Filterelements 1 für Harnstofflösung im Automobilbereich weist vorzugsweise die folgenden Verfahrensschritte auf. Bereitstellen der ersten Endscheibe 2, der zweiten Endscheibe 3 und des als Endlosfaltenbalg gebildeten selbsttragenden Filtermediums 7. Das Filtermedium 7 wird zwischen den Endscheiben 2, 3 angeordnet. Das Filtermedium 7 wird mit den Endscheiben 2, 3 verbunden. Die Stützelemente 11 für die Falten 8 des Filtermediums 7 werden derart angeordnet, dass die Stützelemente 11 innerhalb des von den äußeren Faltkanten 9 des Filtermediums 7 gebildeten Umfangs u7 des Filtermediums 7 verlaufen. Insbesondere ist das Anordnen der Stützelemente 11 ein abschließender Schritt des Verfahrens. Zum Verbinden des Filtermediums 7 mit den Endscheiben 2, 3 werden diese vorzugsweise zumindest teilweise aufgeschmolzen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2003/0177744 A1 [0004]
