DE19838401A1 - Filtereinrichtung - Google Patents

Filtereinrichtung

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DE19838401A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D29/00Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11Filters 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
    • B01D29/111Making filtering elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D29/11Filters 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
    • B01D29/13Supported filter elements
    • B01D29/15Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B01D29/21Supported filter elements arranged for inward flow filtration with corrugated, folded or wound sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung aus einem vorzugsweise hohlzylindrischem Filterelement und metallfreien Endkappen aus Polyurethan.
Es ist bekannt Filtereinrichtungen so aufzubauen, daß ein hohlzylindrisches Mittelelement aus zick-zack-förmig gefaltetem Filtermaterial und metallische Endkappen mit Hilfe von Klebemasse verbunden werden. Diese Klebemasse besteht vorzugsweise aus PVC, oder Elastomer-Phenolharzmischunqen, oder Epoxidharz oder Polyurethan. Die Abdichtung gegenüber den Anschlußteilen erfolgt über die metallischen Endkappen. Die metallischen Endkappen geben auch die mechanische Festigkeit des Filterelementes. D.h. die Endkappen erfüllen zwei Hauptfunktionen: Abdichtung und mechanischer Zusammenhalt.
Filterelemente dieser Art werden in großem Umfang als Ölfilter in Automobilen eingesetzt. Das Problem dieser Filterelemente ist die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Entsorgung nach dem Gebrauch.
Sinnvoll wäre die Verbrennung der verbrauchten, ölhaltigen Filterelemente. Das setzt jedoch voraus, daß das Filterelement metallfrei ist. D.h. die metallischen Endkappen müssen durch nichtmetallische Werkstoffe ersetzt werden, vorzugsweise Polymere. Dabei ist es problematisch, ein Polymer zu finden, das so fest ist daß es die mechanischen Kräfte aufnimmt wie bisher das Metallteil gleichzeitig so elastisch, daß es die Dichtfunktionen zu den Anschlußteilen übernimmt. Im Falle von Automobilölfiltern liegt das Problem in den hohen Betriebstemperaturen von ca. 100-150°C, sowie der chemischen Beständigkeit gegen Motoröl.
Das EP 0 650 751 A2 beschreibt eine technische Lösung mittels elastischer Stirnseiten mit zusätzlichem flexiblen Stützring. Nachteil dieser Methode ist der höhere Aufwand bei der Serienfertigung durch zusätzliche Stützringe sowie deren Einbau in das Filterelement.
Weiter Nachteil ist die sichere und dichte Verbindung zwischen Stützring und elastomerer Endkappe.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine metallfreie Filtereinrichtung zu schaffen, die ohne zusätzliche Konstruktionselemente aus einem Polymertyp für die Endkappen besteht, wobei dieser Polymertyp die mechanische Stützfunktion und die Dichtfunktion übernimmt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Filtereinrichtung mit einem vorzugsweise hohlzylindrischen zick-zack-förmig gefalteten Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der Stirnseiten sich eine metallfreie Polyurethanendkappe befindet aus mindestens zwei Polyurethangießsystemen mit unterschiedlicher Endhärte und oder Elastizität.
Mit dem erfindungsgemäßen Filterelement wird folgendes erreicht:
  • - Die Metallendkappen werden durch einen einheitlichen Kunststoff, Polyurethan, ersetzt. Damit ist eine Entsorgung durch Verbrennung möglich.
  • - Polyurethan hat den Vorteil daß es halogenfrei ist. Dadurch ist halogenfreie, und damit ökologisch und sicherheitstechnisch einfache Verbrennung möglich.
  • - Polyurethan ist leichter als Metall. Das reduziert das Gewicht des Bauteils.
  • - Durch den Aufbau der Endkappe aus mindestens zwei Polyurethangießsystemen unterschiedlicher Härte gibt ein hartes System die mechanische Festigkeit, ein zweites, weiches System, die Abdichtung zu den Anschlußelementen. Durch diesen Aufbau ist es möglich Festigkeit und Abdichtung durch einen einzigen Werkstoff, Polyurethan, zu erreichen.
  • - Polyurethangießsysteme unterschiedlicher Härte können vorzugsweise gleichzeitig in eine Form gegossen werden. Dadurch ist eine perfekte Verbindung zwischen dem dichtenden und Festigkeit erzeugendem Teil der Endkappe gewährleistet.
  • - Dadurch ist bei der Fertigung kein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Filtereinrichtung wird anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Bezugszeichenliste
Fig. 1a-1c Filtereinrichtung konventioneller Bauweise mit mit Metallendkappe
Fig. 1a Querschnitt durch die Filtereinrichtung 1 = Metallendkappe
2 = Klebeschicht
3 = Filtermaterial
Fig. 1b Draufsicht auf die Filtereinrichtung 1 = Metallendkappe
Fig. 1c Ausschnittvergrößerung des Dichtungsbereiches 1 = Metallendkappe
2 = Klebeschicht
3 = Filtermaterial
Fig. 2a-2c Erfindungsgemäße Filtereinrichtung mit Endkappen aus jeweils zwei Polyurethansystemen unterschiedlicher Härte
Fig. 2a Querschnitt durch die Filtereinrichtung 3 = Filtermaterial
4 = Polyurethangießsystem, vorzugsweise hart
5 = Polyurethangießsystem, vorzugsweise weicher
Fig. 2b Draufsicht auf die metallfreie Endkappe 4 = Polyurethangießsystem, vorzugsweise hart
5 = Polyurethangießsystem, vorzugsweise weicher
Fig. 2c Ausschnittvergrößerung des Dichtungsbereiches 3 = Filtermaterial
4 = Polyurethangießsystem, vorzugsweise hart
5 = Polyurethangießsystem, vorzugsweise weicher
Die gezeigten Filterelemente Fig. 1a-1c und Fig. 2a-2c sind beispielhaft.
Das erfindungsgemäße Beispiel Fig. 2a-2c zeigt ein Filterelement mit metallfreien Endkappen mit zwei unterschiedlichen Polyurethangießsystemen pro Endkappe. Das harte Polyurethansystem (4) gibt der Endkappe die mechanische Festigkeit und Thermostabilität. Die Härte kann beispielsweise zwischen Shore D 30 und 80 liegen, z. B. Shore D 65. Das weichere und oder elastischere Polyurethansystem (5) gibt der Endkappe die Elastizität und Dichteigenschaften gegenüber den Anschlußelementen. Die Härte kann beispielsweise zwischen Shore A 40 und 90 liegen, z. B. bei Shore A 70.
Die Gießsysteme werden entweder gleichzeitig oder kurz nacheinander gegossen, so daß noch eine chemische Reaktion an den Phasengrenzen stattfindet. Dadurch ergibt sich eine stabile chemische Verbindung zwischen den Phasen unterschiedlicher Härte und oder Elastizität.
Die Anzahl der unterschiedlichen Polyurethansysteme in einer metallfreien Endkappe ist erfindungsgemäß mindestens zwei. Es können jedoch auch drei oder mehr Phasen sinnvoll sein, je nach Anwendungsfall.
Um die unterschiedlichen Härten, bzw. Elastizitäten bei den Polyurethangießsystemen zu erreichen, gibt es in der Polyurethanchemie verschiedene Methoden. Nachfolgend sind einige Möglichkeiten beispielhaft für eine Endkappe aus zwei Systemen aufgeführt:
Beispiel 1
PUR 1: Duromersystem Shore D 60
PUR 2: Elastomersystem Shore A 70
Beispiel 2
PUR 1: Duromersystem mit aktiven Füllstoffen gefüllt
PUR 2: Duromersystem ungefüllt
Beispiel 3
PUR 1: Duromersystem ungetrieben
PUR 2: Duromersystem leicht getrieben
Beispiel 4
PUR 1: Polyurethansystem Mischungsverhältnis gemäß Index 110
PUR 2: Gleiches System Mischungsverhältnis gemäß Index 80
Beispiel 5
PUR 1: Polyol plus kurzkettiges höher funktionelles Isocyanat
PUR 2: Gleiches Polyol plus prepolymeres Isocyanat

Claims (3)

1. Filtereinrichtung mit einem vorzugsweise hohlzylindrischen zick-zack-förmig gefalteten Filtermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der Stirnseiten sich eine metallfreie Polyurethan Endkappe befindet aus mindestens zwei Polyurethangießsystemen mit unterschiedlicher Endhärte und oder Elastizität.
2. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den unterschiedlichen Polyurethanphasen in der Endkappe eine chemische Bindung besteht.
3. Filtereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe aus mindestens 75% eines harten Polyurethan- Duromer-Gießsystems besteht und maximal 25% aus einem weicheren, elastischeren Polyurethan-Elastomer-Gießsystem.
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