DE19933205C2 - Verwendung eines Filterkörpers eines Fluidfilters, insbesondere Luftfilters - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filterkörper eines Fluidfilters, insbesondere Luftfilters, mit einem hohlzylindrischen Filterelement aus Filtermaterial, das wenigstens an einem axialen Ende mit einer aus Kunststoff einstückig spritzgußgeformten Einheit (Dichtungsendscheibe) aus Endscheibe und radial wirkender, axial abstehender, ringförmiger Dichtung versehen ist, wobei die Dichtung bei in ein Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper an einer Anlagefläche des Filtergehäuses dichtend zur Anlage kommt. DOLLAR A Um die Herstellungskosten eines derartigen Filterkörpers zu reduzieren, wird der Filterkörper so ausgestaltet, daß bei in das Filtergehäuse eingesetztem, vollständig fertiggestelltem und voll funktionstüchtigem Filterkörper die Dichtung ohne Interdependenz mit einem Bestandteil des Filterkörpers dichtend an der Anlagefläche anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Filterkörpers eines Fluidfil­ ters, insbesondere eines Luftfilters.

Aus der DE 43 22 226 A1 ist ein Filterkörper bekannt und weist ein hohlzylindrisches Filterelement aus einem Filter­ material auf, das an seinen axialen Enden jeweils mit einer aus Kunststoff einstückig spritzgußgeformten Einheit aus ei­ ner Endscheibe und einer radial nach innen wirkenden, ring­ kragenförmigen Dichtung versehen ist. Eine derartige Einheit aus Endscheibe und Dichtung wird im folgenden als "Dichtungsendscheibe" bezeichnet. Die Dichtung dieser Dich­ tungsendscheibe kommt bei in ein Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper an einer Anlagefläche des Filtergehäuses dich­ tend zur Anlage. Die genannte Anlagefläche des Filtergehäu­ ses ist dabei an einem sich koaxial zum Filterkörper er­ streckenden hülsenförmigen Stutzen ausgebildet. Die Dichtung kommt dann linienartig an der zylinderförmigen Anlagefläche radial außen zur Anlage. Um die erforderliche Dichtwirkung zu erzielen, ist die ringkragenförmige Dichtung auf einem der Anlagefläche abgewandten Außenumfang mit einer umlaufen­ den Ringnut versehen, in die ein Spannorgan in Form einer Schraubenzugfeder eingesetzt ist. Durch dieses Spannorgan wird die Dichtung radial nach innen vorgespannt, so daß die Dichtung mit einer relativ hohen Vorspannung an der Anlage­ fläche dichtend anliegt.

Aus der DE 197 18 603 A1 ist ebenfalls ein Filterkörper be­ kannt, bei dem zur Erzielung der erforderlichen Dichtwirkung ein axial freies Ende der ringkragenförmigen Dichtung mit einem von der Anlagefläche abgewandten Außenumfang an einer zylindrischen Auflagefläche abgestützt ist. Diese Auflage­ fläche ist beispielsweise an einer das Filterelement tragen­ den Rohrzarge ausgebildet oder an einem die ringkragenförmi­ ge Dichtung radial außen umfassenden Stützring ausgebildet. Durch diese radial außen auf die Dichtung einwirkende Ab­ stützung wird ein Nachgeben oder Ausweichen der ringkragen­ förmigen Dichtung radial nach außen verhindert, so daß die zur Erzielung der erforderlichen Dichtwirkung notwendige nach radial innen gerichtete Vorspannung der Dichtung er­ reicht werden kann. Darüber hinaus kann auch hier ein Span­ norgan radial außen an der Dichtung angeordnet sein, um die­ se radial nach innen vorzuspannen.

Derartige Maßnahmen wie zusätzliche Spannorgane oder zusätz­ liche Bauteile (wie z. B. zur Erziehung der Dichtwirkung, Rohrzarge oder Stützring) mit einer Auflagefläche zur Unter­ stützung der Dichtung, bedeuten für den Filterkörper einen relativ hohen Herstellungsaufwand. Außerdem sind Spannorgane in der Regel aus Metall, während die übrigen Bestandteile des Filterkörpers regelmäßig aus Kunststoff sind, so daß auch hier eine vollständige Entsorgung, insbesondere Vera­ schung, der Filterkörper nur mit einem erhöhten Aufwand er­ zielt werden kann.

Die DE 196 26 648 A1 zeigt einen Filterkörper, der an seiner offenen Endscheibe eine radial wirkende, axial abstehende, ringkragenförmige Dichtung aufweist, die flächig an einer zylindrischen Anlagefläche zur Anlage kommt. Bei flächig an­ liegenden Dichtungen kommt es nicht auf eine radiale Vor­ spannung oder dergleichen an, da die Dichtwirkung im wesent­ lichen durch eine axiale Spaltlänge erzeugt wird.

Auch die DE 38 38 540 A1 zeigt einen Filterkörper mit einer Endscheibe, die eine radial wirkende, axial abstehende, ringkragenförmige Dichtung aufweist. Auch hierbei handelt es sich um eine flächig anliegende Dichtung, bei der die Pro­ blematik einer linienartig anliegenden Dichtung nicht auf­ tritt.

Die GB 1 526 501 zeigt axial wirkende, axial abstehende, ringkragenförmige Dichtungen, die an einer Endscheibe eines Filterkörpers ausgebildet sind. Zur Erzielung der Dichtwir­ kung wird der Dichtkörper axial in einem Filtergehäuse ver­ spannt.

Die DE 195 27 843 A1 zeigt einen Filterkörper mit Endschei­ ben, an denen als Dichtung wirkende Abschnitte ausgebildet sind. Diese Dichtungsabschnitte werden beim Einsetzen des Filterkörpers in axialer Richtung umgebogen, wodurch sich durch die Biegeverformung dieses Endscheibenabschnitts wunschgemäß eine Vorspannung zur Erzielung der erforderli­ chen Dichtwirkung ergibt.

Desweiteren zeigt die DE-OS 27 02 486 Filterkörper, die je­ weils mit einer offenen Endscheibe ausgestattet sind, wobei die offene Endscheibe an ihrem Außenrand als radial wirkende Dichtung ausgebildet ist. Diese Dichtungen stehen jedoch nicht axial von der Endscheibe ab und sind nicht ringkragen­ förmig ausgebildet. Die Erzielung der Dichtwirkung erfolgt demnach entsprechend einem anderen Wirkungsprinzip als bei einer axial abstehenden ringkragenförmigen Dichtung.

Außerdem ist aus der US 5,484,466 ein weiterer Filterkörper bekannt, an dessen Endscheibe ein separat hergestelltes Dichtungselement angebracht ist. Die separate Herstellung von Dichtung und Endscheibe ermöglicht eine optimierte Mate­ rialauswahl, so dass insbesondere die Dichtung ohne Abstütz- oder Vorspannmittel auskommt. Die Verwendung einer separat hergestellten Dichtung ist jedoch hinsichtlich der Herstel­ lungskosten erheblich aufwendiger als eine einstückig herge­ stellte Dichtungsendscheibe.

Die DE 197 03 648 A1 zeigt einen weiteren Filterkörper, der eine offene Endscheibe aufweist, die an ihren radialen Rän­ dern als Dichtung verwendet wird. Hierbei handelt es sich zwar um radial wirkende Dichtungen, jedoch nicht um Dichtun­ gen, die axial von der Endscheibe abstehen und ringkragen­ förmig ausgebildet sind.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Filterkörper eine möglichst preiswert herstellbare Ausführungsform anzugeben.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Filterkörper mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Erfindung be­ ruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß zumindest bei Luftfiltern mit einer Dichtungsendscheibe auch dann eine ausreichende Dichtungswirkung erzielt werden kann, wenn auf die aus dem Stand der Technik bekannten Vorspannmittel bzw. Abstützmittel verzichtet wird. Diese Erkenntnis ist insoweit überraschend, als die Hersteller von Filterkörpern stets da­ von ausgegangen sind, daß ein zur Ausbildung einer Dichtung geeigneter Kunststoff entweder von Anfang an oder aufgrund von Alterungserscheinungen oder Kriechwirkung nach kurzer Zeit eine so niedrige Biegesteifigkeit aufweist, daß zusätz­ liche Hilfsmittel zur Unterstützung bzw. Vorspannung unver­ zichtbar sind, um eine funktionstüchtige Dichtung auszubil­ den. Dieses Vorurteil ist beim Erfindungsgegenstand überwun­ den, da dieser zumindest bei Luftfiltern eine ausreichende Abdichtung auch ohne die vorgenannten Hilfsmittel erzielt.

Da auf die vorgenannten Hilfsmittel verzichtet werden kann, reduziert sich der Herstellungsaufwand des erfindungsgemäßen Filterkörpers, wodurch sich ein Kostenvorteil ergibt, der sich bei derartigen Bauteilen, die in Großserien gefertigt werden, besonders deutlich auswirkt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann der Fil­ terkörper an jedem axialen Ende eine der Dichtungsendschei­ ben aufweisen, so daß der vollständig fertiggestellte und voll funktionstüchtige Filterkörper vorzugsweise ausschließ­ lich aus den beiden Dichtungsendscheiben und dem Filterele­ ment besteht. Optional kann dieser Filterkörper auch mit ei­ ner Innenzarge ausgestattet sein, die zur radialen Abstüt­ zung des Filterelementes dient; eine Interdependenz oder Wechselwirkung zwischen dieser Innenzarge und der Dichtung der Dichtungsendscheibe besteht jedoch nicht. Der erfin­ dungsgemäße Filterkörper besteht somit im Extremfall aus nur drei Bauteilen, so daß die Herstellungskosten für den Fil­ terkörper relativ zu den bekannten Filterkörpern reduziert ist.

Für die Herstellung der Dichtungsendscheiben wird beim er­ findungsgemäßen Filterkörper vorzugsweise ein thermoplasti­ sches Elastomer auf Polyesterbasis (TEEE) verwendet; ein solcher Kunststoff ist im Handel unter der Marke Hytrel® er­ hältlich. Hytrel® ist zumindest bis 90°C stabil, insbeson­ dere reversibel elastisch, so daß mit Dichtungsendscheiben aus diesem Kunststoff übliche Luftfilter und Hydraulikfilter hergestellt werden können.

Weitere wichtige Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 einen Längsschnitt auf einen Filterkörper nach der Erfindung und

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht auf einen in Fig. 1 mit II gekennzeichneten Bereich.

Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Filterkörper 1 ein hohlzylindrisches Filterelement 2 auf, das aus einem sternförmig gefalteten Filtermaterial, wie z. B. Papier oder Vlies, besteht. An wenigstens einem seiner axialen Enden, hier an beiden axialen Enden, ist das Filterelement 2 mit einer Dichtungsendscheibe 3 ausgestattet, die durch eine aus Kunststoff einstückig spritzgußgeformte Einheit aus einer Endscheibe 4 und einer Dichtung 5 gebildet ist. Dabei ist diese Dichtung 5 ringkragenförmig ausgebildet und steht von der Endscheibe 4 axial ab.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dichtungsend­ scheiben 3 offen ausgebildet, so daß die Endscheiben 4 eine zentrische Öffnung 6 aufweisen. An einem radial innenliegen­ den Innenrand dieser zentrischen Öffnungen 6 ist die ring­ kragenförmige Dichtung 5 ausgeformt. Die Dichtung 5 steht hier zu einem Inneren 7 des Filterkörpers 1 hin von der je­ weiligen Endscheibe 4 ab. Jede Dichtung 5 kommt bei in ein nicht dargestelltes Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper 1 jeweils an einer Anlagefläche zur Anlage, die beispiels­ weise durch einen Außenmantel eines kreiszylindrischen Stut­ zens ausgebildet ist. Die Dichtung 5 wirkt dabei radial nach innen und kommt linienartig auf der Außenseite der Anlage­ fläche dichtend zur Anlage. In den Fig. 1 und 2 ist diese Anlagefläche des Filtergehäuses bzw. des Stutzens, an der die Dichtung 5 dichtend zur Anlage kommt, wenn der Filter­ körper 1 in das Filtergehäuse eingesetzt ist, durch eine strichpunktierte Linie 11 symbolisiert.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Dichtungsendscheiben 3 vor­ zugsweise durch eine Plastifizierungstechnik mit dem Fil­ terelement 2 verbunden sind. Zu diesem Zweck wird die dem Filterelement 2 zugewandte Außenseite der Endscheibe 4 z. B. mit Hilfe eines Ultraschallverfahrens oder mittels Heizspie­ gel erweicht, so daß das Filtermaterial des Filterelements 2 in den Kunststoff der Endscheibe 4 eindringen kann.

Die ringkragenförmige Dichtung 5 ist im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel in drei axiale Ringzonen, nämlich eine innere Ringzone 8, eine äußere Ringzone 9 und eine mittlere Ringzo­ ne 10, eingeteilt.

Wie aus der Profildarstellung in Fig. 2 hervorgeht, weisen die drei Ringzonen 8, 9, 10 eine etwa gleichbleibende Mate­ rialdicke auf. Die mittlere Ringzone 10 liegt mit einer ra­ dial innenliegenden Dichtzone 12 an der die Anlagefläche symbolisierenden Linie 11 an. Ausgehend von dieser Dichtzone 12 entfernen sich die an die mittlere Ringzone 10 angrenzen­ den Ringzonen 8 und 9 mit zunehmenden axialen Abstand von dieser Linie 11 radial nach außen. Da die Materialstärke der einzelnen Ringzonen 8, 9, 10 im wesentlichen gleich bleibt, weist die mittlere Ringzone 10 daher radial außen, gegen­ überliegend der Dichtzone 12 einen kleineren Außendurchmes­ ser 13 auf als die daran angrenzenden Ringzonen 8 und 9. Durch diese Formgebung erhält die Dichtung 5 eine gewisse Biegesteifigkeit, die einer umfangsvergrößernden Verformung federelastisch entgegenwirkt.

Bei niedrigeren Druckdifferenzen zwischen einem das Fil­ terelement 2 einfassenden Außenraum 14 und einem vom Fil­ terelement 2 eingefaßten Innenraum 15 kann der komplett fer­ tiggestellte und voll funktionstüchtige Filterkörper 1 zu­ mindest in einem die Dichtungsendscheibe 3 enthaltenden axialen Abschnitt des Filterkörpers 1 ausschließlich aus der Dichtungsendscheibe 3 und einem daran anschließenden Axial­ bereich des Filterelements 2 bestehen. Da die hier gezeigte bevorzugte Ausführungsform mit zwei Dichtungsendscheiben 3 ausgestattet ist, besteht der vollständige Filterkörper 1 ausschließlich aus drei Bestandteilen, nämlich aus dem Fil­ terelement 2 und den beiden Dichtungsendscheiben 3.

Bei größeren Druckdifferenzen zwischen Außenraum 14 und In­ nenraum 15 kann es erforderlich sein, das Filterelement 2 radial mit Hilfe einer nicht dargestellten Innenzarge abzu­ stützen. Diese Innenzarge kann dann so im Inneren 7 des Fil­ terelements 2 angeordnet werden, daß sich keine Interdepe­ denzen oder Wechselwirkungen mit der Dichtung 5 ausbilden. Wenn jedoch eine Innenzarge zur radialen Unterstützung des Filterelements 2 in den Filterkörper 1 eingesetzt werden muß, kann es bei besonderen Betriebsumständen, z. B. bei ho­ hen Temperaturen, zweckmäßig sein, an den axialen Enden der Zarge radial innenliegende Auflageflächen auszubilden, die das freie Ende der zugeordneten inneren Ringzone 8 radial unterstützen, wie dies aus der eingangs zitierten DE 197 18 603 A1 bekannt ist.

Wie aus den Fig. 1 und 2 deutlich hervorgeht, liegt die Dichtung 5 bei in das Filtergehäuse eingesetztem Filterkör­ per 1 an der Anlagefläche 11 dichtend an, ohne daß sich da­ bei eine Interdependenz mit einem Bestandteil des Filterkör­ pers 1 ausbildet. Dies bedeutet, daß die Dichtung 5 ohne weitere Hilfsmittel, wie z. B. Vorspannmittel oder Abstütz­ mittel, die für den Anwendungsfall des Filterkörpers 1 aus­ reichende Dichtungswirkung erzielt.

Sofern die Dichtungsendscheibe 3 aus TEEE hergestellt wird, ist der damit ausgestattete Filterkörper 1 nur innerhalb ei­ nes Temperaturbereichs verwendbar, in dem der TEEE- Kunststoff stabil ist und insbesondere reversibel elastische Eigenschaften aufweist. Diese Grenztemperatur liegt für her­ kömmliches TEEE etwa bei 90°C. Dementsprechend werden die Filterkörper 1 mit Dichtungsendscheiben 3 aus TEEE zweckmä­ ßigerweise als Luftfilter oder auch als Hydraulikfilter aus­ gebildet, da dort die üblichen Betriebstemperaturen unter­ halb dieser genannten Grenztempetatur liegen.

Es ist klar, daß der erfindungsgemäße Filterkörper 1 auch als Kraftstoffilter oder Ölfilter oder dergleichen ausgebil­ det werden kann, sofern ein bei den dort auftretenden Tempe­ raturen stabiler Kunststoff für die Herstellung der Dich­ tungsendscheiben 3 verwendet wird. Außerdem hängt die Funk­ tionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Filterkörpers von der Höhe der abzudichtenden Druckdifferenz ab.

Claims (4)

1. Verwendung eines Filterkörpers eines Fluidfilters, ins­ besondere Luftfilters, mit einem hohlzylindrischen Fil­ terelement (2) aus Filtermaterial, das wenigstens an einem axialen Ende mit einer aus Kunststoff einstückig spritzguß­ geformten Dichtungsendscheibe (3) aus Endscheibe (4) und ra­ dial wirkender, axial abstehender, ringkragenförmiger Dich­ tung (5) versehen ist, wobei die Dichtung (5) bei in ein Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper (1) an einer zylin­ derförmigen Anlagefläche (11) des Filtergehäuses radial dichtend und linienartig zur Anlage kommt, wobei die Dich­ tung (5) wenigstens drei axiale Ringzonen (8, 9, 10) auf­ weist, wobei eine zwischen zwei Ringzonen (8, 9) angeordnete mittlere Ringzone (10) radial innen eine Dichtzone (12) bil­ det, die bei in das Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper (1) an der Anlagefläche (11) des Filtergehäuses dichtend zur Anlage kommt, wobei diese mittlere Ringzone (10) radial au­ ßen einen kleineren Außendurchmesser aufweist, als die daran angrenzenden Ringzonen (8, 9), wobei die Ringzonen (8, 9, 10) eine etwa gleichbleibende Materialdicke aufweisen, wobei der Filterkörper (1) ohne die Dichtwirkung der Dichtung (5) unterstützende Vorspannmittel oder Abstützmittel verwendet wird, um bei in das Filtergehäuse eingesetztem Filterkörper (1) die Dichtzone (12) radial dichtend an der Anlagefläche (11) zur Anlage zu bringen.

2. Verwendung eines Filterkörpers nach Anspruch 1, wobei ein die Dichtungsendscheibe (3) enthaltender axialer Ab­ schnitt des Filterkörpers (1) ausschließlich aus der Dich­ tungsendscheibe (3) und einem daran anschließenden Axialbe­ reich des Filterelements (2) besteht.

3. Verwendung eines Filterkörpers nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Filterkörper (1) an jedem axialen Ende eine der Dichtungsendscheiben (3) aufweist.

4. Verwendung eines Filterkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dichtungsendscheibe (3) aus TEEE herge­ stellt ist.