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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Filtereinsatzes für eine Filtereinrichtung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen mit einem solchen Verfahren hergestellten Filtereinsatz.
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Ein Filtereinsatz wird in eine Filtereinrichtung eingesetzt und dient dem Filtern eines Fluids. Hierzu weist ein solcher Filtereinsatz gewöhnlich einen Filterkörper auf, mit dem das Fluid gefiltert bzw. gereinigt wird. Derartige Filtereinsätze bzw. Filtereinrichtungen kommen in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Hierzu zählen beispielsweise Kraftfahrzeuge, in denen Filtereinsätze zum Filtern einer Vielzahl von Fluiden, beispielsweise zum Filtern von Luft, zum Einsatz kommen.
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Ein solcher Filtereinsatz ist aus der
EP 2 152 385 B1 bekannt. Der Filtereinsatz weist neben dem Filterkörper zwei Endplatten zum Abdichten des Filterkörpers und eine Stirnplatte mit einem Anschluss auf, über den eine fluidische Verbindung mit dem Filtereinsatz hergestellt werden kann. Die Endplatten werden dabei zum Abdichten des Filterkörpers an gegenüberliegenden Filterkörperseiten des Filterkörpers angebracht, indem diese Filterkörperseiten in jeweils einer solchen Endplatte einplastifiziert werden.
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Derartige Filtereinsätze werden aufgrund des hohen Bedarf und/oder der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in großen Stückzahlen hergestellt. Hierbei besteht grundsätzlich der Bedarf, solche Filtereinsätze möglichst kostengünstig bei gleichzeitigem Erhalt der Funktionalität herzustellen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Verfahren zum Herstellen eines Filtereinsatzes der eingangs genannten Art sowie für einen solchen Filtereinsatz, verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine bessere Wirtschaftlichkeit auszeichnen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, bei einem Filtereinsatz mit einem Filterkörper, einen Rahmen vorzusehen, der eine Stirnplatte sowie zwei Endplatten des Filtereinsatzes aufweist, wobei die Stirnplatte über Scharniere mit den Endplatten verbunden ist, und den Rahmen über ein entsprechendes Klappen über die Scharniere mit dem Filterkörper zu verbinden. Hierdurch entfällt insbesondere ein separates Anbringen der Stirnplatte und der Endplatten am Filterkörper, wodurch das Herstellen des Filtereinsatzes erheblich vereinfacht und dementsprechend wirtschaftlicher wird. Darüber hinaus wird über das Klappen des Rahmens zum Verbinden der Endplatten mit dem Filterkörper ein einfaches, leicht realisierbares Herstellen des Filtereinsatzes erreicht. Auch hierdurch werden die Herstellungskosten des Filtereinsatzes gesenkt, wodurch der Filtereinsatz insgesamt wirtschaftlicher realisiert werden kann. Dabei wird die Funktionalität des Filtereinsatzes nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt. Das Verbinden des Rahmens mit dem Filterkörper erfolgt hierbei dadurch, dass der Rahmen und der Filterkörper geklebt werden. Hierzu werden der Rahmen und/oder der Filterkörper entsprechend mit einem Klebstoff versehen. Auch dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt und eine einfache und kostengünstige sowie stabile Herstellung des Filtereinsatzes erreicht.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend, weist der Filtereinsatz also den Filterkörper sowie den Rahmen mit der Stirnplatte und den beiden Endplatten, nämlich einer ersten Endplatte und einer zweiten Endplatte, auf, die insbesondere dem Abdichten des Filterkörpers dienen. Die Stirnplatte ist an gegenüberliegenden Kanten über solche Scharniere mit den Endplatten verbunden. Das heißt, dass die Stirnplatte eine erste Kante aufweist, über die sie mittels eines ersten Scharniers mit der ersten Endplatte verbunden ist. An einer der ersten Kante gegenüberliegenden zweiten Kante der Stirnplatte ist die Stirnplatte über ein zweites Scharnier mit der zweiten Endplatte verbunden. Eine Rahmen-Mantelfläche wird dabei von einer ersten Endplatten-Oberseite der ersten Endplatte, einer der ersten Endplatten-Oberseite benachbarten Stirnplatten-Oberseite der Stirnplatte und einer der Stirnplatten-Oberseite benachbarten zweiten Endplatten-Oberseite der zweiten Endplatte gebildet. Zudem wird eine Filter-Mantelfläche des Filterkörpers von einer Filter-Unterseite, eine quer zur Filter-Unterseite verlaufenden Filter-Stirnseite und einer von der Filter-Unterseite abgewandten und/oder quer zur Filter-Stirnseite verlaufenden Filter-Oberseite des Filterkörpers gebildet. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass auf zumindest eine dieser Mantelflächen ein Klebstoff aufgebracht wird, mit dem der Rahmen am Filterkörper geklebt wird. Hierzu wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen. Zunächst wird die Filter-Unterseite des Filterkörpers auf der ersten Endplatten-Oberseite der ersten Endplatte des Rahmens angebracht und mittels des Klebstoffs an die erste Endplatten-Oberseite geklebt. Anschließend wird der Rahmen dadurch geklappt, dass die Stirnplatte über das erste Scharnier relativ zur ersten Endplatte geschwenkt wird. Dies erfolgt dabei derart, dass die Stirnplatten-Oberseite mittels des Klebstoffs an die Filter-Stirnseite geklebt wird. Anschließend wird der Rahmen weiter geklappt, indem die zweite Endplatte über das zweite Scharnier relativ zur Stirnplatte geschwenkt und die zweite Endplatten-Oberseite mittels des Klebstoffs an die Filter-Oberseite geklebt wird. Hierdurch wird der Rahmen durch die entsprechenden Schwenkungen über die Scharniere geklappt, sodass ein vereinfachtes und/oder stabiles Kleben des Rahmens am Filterkörper erreicht ist.
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Die Endplatten dienen, wie vorstehend erwähnt, dem Abdichten des Filterkörpers. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Kleben des Rahmens am Filterkörper derart erfolgt, dass der Klebstoff zumindest teilweise in den Filterkörper eindringt und somit zusammen mit der zugehörigen Endplatte ein wirksames Abdichten des Filterkörpers erzielt wird. Dabei ist es insbesondere vorstellbar, dass der Filterkörper aus einem geklappten Filtermaterial hergestellt ist, wobei der Klebstoff in zugehörige Falten des Filtermaterials eindringt und somit gemeinsam mit der zugehörigen Endplatte den Filterkörper abdichtet.
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Generell kann der Filterkörper beliebig ausgebildet und/oder geformt sein. Vorstellbar sind beispielsweise Filterkörper, die eine eckige Form aufweisen.
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Zum Herstellen des Filtereinsatzes kann insbesondere ein Filterkörper verwendet werden, der sich in seiner Längsrichtung U-förmig um einen Innenraum erstreckt. Das heißt, dass der Filterkörper U-förmig ausgebildet ist und besagten Innenraum begrenzt. Der Innenraum kann dabei dazu verwendet werden, um ein Fluid in den Filtereinsatz einzubringen.
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Prinzipiell ist es vorstellbar, den Klebstoff sowohl auf die Filter-Mantelfläche als auch auf die Rahmen-Mantelfläche aufzubringen, sofern hierdurch der Rahmen am Filterkörper geklebt werden kann. Hierzu ist beim Filtereinsatz in der jeweiligen Kontaktfläche zwischen dem Filterkörper und dem Rahmen zumindest eine der Seiten mit dem Klebstoff zu versehen. Das heißt, dass auf die Filter-Unterseite und/oder auf die erste Endplatten-Oberseite Klebstoff aufgebracht wird. Analog heißt es, dass auf die Stirnplatten-Oberseite und/oder die Filter-Stirnseite Klebstoff aufgebracht wird. Dementsprechend wird auf die Filter-Oberseite und/oder auf die zweite Endplatten-Oberseite Klebstoff aufgebracht. Dabei ist es vorstellbar, dass jeweils auf beiden zugehörigen Seiten Klebstoff aufgebracht wird. Vorstellbar ist es auch, dass der Klebstoff abwechselnd auf den Rahmen und den Filterkörper aufgebracht wird.
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Bevorzugt sind Varianten, bei denen der Klebstoff auf wenigstens einer der Mantelflächen durchgehend, das heißt auf zumindest zwei zugehörige und benachbarte Seiten aufgebracht wird. Durchgehend bedeutet hierbei nicht zwingend, dass die gesamte zugehörige Seite mit Klebstoff versehen wird. Der Klebstoff kann beispielsweise durchgehend auf die erste Endplatten-Oberseite und der Stirnplatten-Oberseite aufgebracht werden. Vorstellbar ist es auch den Klebstoff auf der Filter-Unterseite und der Filter-Stirnseite aufzubringen.
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Vorteilhaft sind Varianten, bei denen der Klebstoff durchgehend, das heißt insbesondere unterbrechungsfrei, über die gesamte zugehörige Mantelfläche aufgebracht wird. Auch hier ist eine Bedeckung der gesamten zugehörigen Mantelfläche nicht notwendig.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird der Klebstoff lediglich auf die Rahmen-Mantelfläche aufgebracht. Da die Endplatten und die Stirnplatte des Rahmens über die Scharniere derart ausgerichtet werden können, dass die Rahmen-Mantelfläche im Wesentlichen flächig und/oder eben verläuft kann der Klebstoff hierdurch vereinfacht aufgebracht werden. In der Folge werden der Produktionsaufwand gesenkt und dementsprechend die Produktionskosten reduziert.
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Als vorteilhaft erweist es sich, wenn der Klebstoff auch auf zumindest ein solches Scharnier aufgebracht wird. Das heißt insbesondere, dass beim durchgehenden Aufbringen des Klebstoffes auf den Rahmen auch zumindest ein solches Scharnier mit Klebstoff versehen wird, sodass sich auf den Rahmen eine Schicht des Klebstoffs bildet. Hierdurch wird der Klebstoff beim Schwenken der Stirnplatte bzw. der zweiten Endplatte zum Herstellen des Filtereinsatzes bzw. zum Kleben des Rahmens am Filterkörper zumindest teilweise aus dem zugehörigen Scharnieren gedrückt, sodass sich im Bereich des Scharniers ein Überschuss an Klebstoff bildet. Somit werden im Bereich des Scharniers eine stabilere Verbindung zwischen den Rahmen und dem Filterkörper und/oder ein verbessertes Abdichten des Filterkörpers erreicht. Da die Scharniere gewöhnlich im Bereich von Ecken des Filterkörpers angeordnet sind, können hierdurch die Ecken des Filterkörpers besonders effektiv abgedichtet werden.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen auf zumindest ein solches Scharnier eine dickere Schicht des Klebstoffs aufgebracht wird als auf eine solche Oberseite zumindest einer der Platten. Das heißt insbesondere, dass auf zumindest eins der Scharniere, vorzugsweise auf beide Scharniere, eine dickere Schicht des Klebstoffs aufgebracht wird, als auf die erste Endplatten-Oberseite und/oder die zweiten Endplatten-Oberseite. Hierdurch wird der Überschuss an Klebstoff in den Ecken des Filterkörpers vergrößert und die Verbindung und/oder die Dichtwirkung weiter verbessert.
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Bei besonders bevorzugten Varianten ist der Rahmen einstückig, insbesondere monolithisch bzw. materialeinheitlich, ausgebildet. Hierdurch wird der Herstellungsaufwand weiter reduziert. Insbesondere ist ein separates Verbinden der Stirnplatte mit dem Endplatten über die Scharniere überflüssig.
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Prinzipiell kann der Rahmen aus einem beliebigen Material hergestellt werden. Günstiger Weise wird der Rahmen aus einem Kunststoff hergestellt. Dadurch kann der Rahmen einfach und mit vergleichsweise geringem Gewicht hergestellt werden. Zudem ist der Rahmen besser mit dem Filterkörper klebbar.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein solches Scharnier als ein Filmscharnier hergestellt wird bzw. ausgebildet ist. Auch hierdurch kann die Herstellung des Filtereinsatzes vereinfacht werden.
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Eine fluidische Verbindung des Filtereinsatzes, insbesondere über die zugehörige Filtereinrichtung, erfolgt vorzugsweise über einen Anschluss des Filtereinsatzes. Ein solcher Anschluss ist vorzugsweise an der Stirnplatte des Rahmens vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der vom U-förmigen Filterkörper begrenzte Innenraum fluidisch mit einem solchen Anschluss verbunden ist.
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Es versteht sich, dass neben dem Verfahren zum Herstellen des Filtereinsatzes auch ein gemäß diesem Verfahren hergestellter Filtereinsatz zum Umfang dieser Erfindung gehört.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen jeweils schematisch
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1 eine räumliche Ansicht eines Rahmens,
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2 eine räumliche Ansicht eines Filterkörpers
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3 bis 6 verschiedene Verfahrensschritte beim Herstellen eines Filtereinsatzes, jeweils im Schnitt.
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1 zeigt einen Rahmen 1, während in 2 ein Filterkörper 2 dargestellt ist. Der Rahmen 1 und der Filterkörper 2 sind Bestandteil eines in 6 dargestellten Filtereinsatzes 3, der in einer zugehörigen, hier nicht gezeigten, Filtereinrichtung, beispielsweise zum Filtern eines Gases in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum Filtern von Luft, eingesetzt werden kann.
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Entsprechend 1 weist der Rahmen 1 eine Stirnplatte 4, eine erste Endplatte 5 sowie eine zweite Endplatte 6 auf. Der Rahmen 1 ist mit der Stirnplatte 4 und den Endplatten 5, 6 monolithisch bzw. materialeinheitlich und somit einstückig aus einem Kunststoff hergestellt. Die Stirnplatte 4 weist eine erste Kante 7 sowie eine der ersten Kante 7 gegenüberliegende zweite Kante 8 auf. An der ersten Kante 7 ist die Stirnplatte 4 über ein erstes Scharnier 9, mit der ersten Endplatte 5 und an der zweiten Kante 8 über ein zweites Scharnier 10 mit der zweiten Endplatte 6 verbunden. Das jeweilige Scharnier 9, 10 ist dabei als ein Filmscharnier 11 hergestellt bzw. ausgebildet. Die Stirnplatte 4 weist in einem zentralen Bereich einen Anschluss 12 auf, der auf einer in 1 aufgrund der Darstellung nicht sichtbaren Rückseite 13 des Rahmens 1 einen Anschlussstutzen 14 aufweist (vergleiche beispielsweise 3). Eine Rahmen-Mantelfläche 15 ist auf der von der Rückseite 13 abgewandten Seite des Rahmens 1 angeordnet und wird von einer ersten Endplatten-Oberseite 16 der ersten Endplatte 5, einer der ersten Endplatten-Oberseite 16 benachbarten Stirnplatten-Oberseite 17 der Stirnplatte 4 und einer der Stirnplatten-Oberseite 17 benachbarten zweiten Endplatten-Oberseite 18 der zweiten Endplatte 6 gebildet. Die Rahmen-Mantelfläche 15 weist einen äußeren, ovalen Rand 19 auf, der eine Innenfläche 20 der Rahmen-Mantelfläche 15 umschließt. Der Rahmen 1 weist zwei symmetrisch angeordnete Abstützelemente 21 auf, die in der Innenfläche 20 von der ersten Endplatte 5 und der zweiten Endplatte 6 abstehen.
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Entsprechend 2 ist der Filterkörper 2 in seiner mit einer gestrichelten Linie 22 angedeuteten Längsrichtung U-förmig ausgebildet bzw. erstreckt sich um einen Innenraum 23 U-förmig. Somit wird der Innenraum 23 vom Filterkörper 2 begrenzt. Der Filterkörper 2 ist aus einem gefalteten Filtermaterial 24 hergestellt, das in Längsrichtung des Filterkörpers 2 gefaltet ist. Hierdurch ergeben sich in Längsrichtung des Filterkörpers 2 benachbarte Falten 25. Der Filterkörper 2 weist eine Filter-Mantelfläche 26 auf, die von einer Filter-Unterseite 27, einer quer zur Filter-Unterseite 27 verlaufenden Filter-Stirnseite 28 und einer quer zur Filter-Stirnseite 28 verlaufenden und von der Filter-Unterseite 27 abgewandten Filter-Oberseite 29 des Filterkörpers 2 gebildet ist. Hierbei ist der Rand 19 des Rahmens 1 komplementär zur Filter-Mantelfläche 26 des Filterkörpers 2 ausgebildet, derart, dass die erste Endplatten-Oberseite 16 am Rand 19 eine zur Filter-Unterseite 27 komplementäre Form aufweist, während die Stirnplatten-Oberseite 17 und die zweite Endplatten-Oberseite 18 jeweils in Rand 19 eine zur Filter-Stirnseite 28 bzw. zur Filter-Oberseite 29 komplementäre Form aufweisen.
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Der den Rahmen 1 und den Filterkörper 2 aufweisende Filtereinsatz 3 wird dabei wie nachfolgend beschrieben hergestellt.
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Entsprechend 3 wird zunächst auf die Rahmen-Mantelfläche 15 ein Klebstoff 30 aufgebracht, derart, dass eine entsprechende Klebstoffschicht 31 durchgehend über die erste Endplatten-Oberseite 16, die Stirnplatten-Oberseite 17 und die zweite Endplatten-Oberseite 18 verläuft. Dabei wird der Klebstoff 30 entsprechend 1 auf die jeweilige Platte 4, 5, 6 lediglich im Bereich des Rands 19 aufgebracht, derart, dass ein durchgehender Streifen 38 des Klebstoffs 30 entlang des Rands 19 verläuft und die Abstützelemente 21 sowie den Anschluss 12 umgibt. In 3 ist ferner zu erkennen, dass der Klebstoff 31 auch auf den Scharnieren 9, 10 aufgebracht ist. Es ist ferner zu erkennen, dass die Klebstoffschicht 31 eine Dicke 32 aufweist, wobei die Dicke 32, 32' im Bereich der Scharniere 9, 10 größer ist als die Dicke 32, 32'' auf den Platten 4, 5, 6. Der Klebstoff 31 wird mittels einer Auftrageeinrichtung 33 aufgebracht, die eine Düse 34 aufweist, aus der der Klebstoff 30 austritt und auf die Rahmen-Mantelfläche 15 aufgebracht wird. Dabei kann der Klebstoff 30 mittels der Auftrageeinrichtung 33 an einem Stück, das heißt unterbrechungsfrei, auf die Rahmen-Mantelfläche 15 aufgebracht werden.
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Entsprechend 4 wird anschließend der Filterkörper 2 auf dem Rahmen 1 angeordnet, derart, dass die Filter-Unterseite 27 auf die erste Endplatten-Oberseite 16 angeordnet ist. Hierdurch wird die Filter-Unterseite 27 mittels des Klebstoffs 30 an die erste Endplatten-Oberseite 16 geklebt. Dabei wird der Filterkörper 2, wie mit einem Doppelfeil 35 angedeutet, in Richtung der ersten Endplatte 5 gedrückt, derart, dass der Klebstoff 30 auf der ersten Endplatten-Oberseite 16 im Bereich der Filter-Unterseite 27 in die Falten 25 des Filtermaterials 24 eindringt und den Filterkörper 2 in diesem Bereich somit zusammen mit der ersten Endplatte 5 abdichtet.
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Anschließend wird die Stirnplatte 4 über das erste Scharnier 9, wie mit einem Pfeil 36 angedeutet, relativ zur ersten Endplatte 5 geschwenkt und der Rahmen 1 somit geklappt.
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Dies erfolgt entsprechend 5 derart, dass die Stirnplatten-Oberseite 17 an die Filter-Stirnseite 28 angebracht und mittels des Klebstoffs 30 an die Filter-Stirnseite 28 geklebt wird. Auch hier wird die Stirnplatte 4 gegen die Filter-Stirnseite 28 des Filterkörpers 2 gedrückt, derart dass der Klebstoff 30 in diesem Bereich in den Filterkörper 2 eindringt.
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Anschließend wird die zweite Endplatte 6, wie mit dem Pfeil 36 angedeutet, über das zweite Scharnier 10 relativ zur Stirnplatte 4 geschwenkt und der Rahmen 1 somit geklappt.
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Entsprechend 6 erfolgt dies derart, dass die zweite Endplatten-Oberseite 18 an die Filter-Oberseite 29 angebracht und mittels des Klebstoffs 30 an die Filter-Oberseite 29 geklebt wird. Auch hier erfolgt ein Drücken der zweiten Endplatte 6 in Richtung des Filterkörpers 2, derart, dass der Klebstoff 30 in diesem Bereich in die Falten 25 des Filtermaterials 24 eindringt und somit ein Abdichten des Filterkörpers 2 durch die zweite Endplatte 6 und den Klebstoff 30 erreicht wird.
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In dem in 6 gezeigten Zustand, der im Wesentlichen dem fertig hergestellten Zustand des Filtereinsatzes 3 entspricht, steht der Anschluss 12 mit dem Innenraum 23 im fluidischen Kontakt. Somit kann ein Fluid durch den Anschluss 12 in den Innenraum 23 gelangen bzw. aus dem Innenraum 23 strömen.
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Durch die größere Dicke 32, 32' des Klebstoffs 30 im Bereich der Scharniere 9, 10 kommt es beim Klappen des Rahmens 1 bzw. Schwenken der Platten 4, 6 zu einem Rausdrücken des Klebstoffs 30 aus den Scharnieren 9, 10, derart, dass in diesen Bereichen ein Überschuss an Klebstoff 30 erzeugt wird. Da dieser Überschuss im Bereich von Ecken 37 des Filterkörpers 2 zwischen der Filter-Stirnseite 28 und der Filter-Unterseite 27 bzw. Filter-Oberseite 39 entsteht, kann im Bereich dieser Ecken 37 eine stabile Verbindung zwischen dem Rahmen 1 und dem Filterkörper 2 sowie ein verbessertes Abdichten des Filterkörpers 2 erreicht werden.
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Beim im 6 gezeigten Zustand kontaktieren sich ferner die Abstützelemente 21 des Rahmens 1, derart, dass der Rahmen 1 und somit der Filtereinsatz 3 stabilisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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