DE4322226A1 - Filterpatrone mit radial wirkender Dichtungslippe - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine in einem Filtergehäuse
einsetzbare Filterpatrone. Derartige Filterpatronen bestehen
aus einem zu einem hohlzylindrischen Filterkörper gefalteten
Filtermaterial (Papier, Vlies), welcher an mindestens einer
Stirnseite mit einem Dichtungsring verbunden ist.
Aus der DE 38 398 540 C2 ist eine solche Filterpatrone
bekannt. Die dort beschriebene Filterpatrone weist an einer
Stirnseite einen Stütz- und Dichtungsring auf, der zwischen
einem innen und einem äußeren Begrenzungssteg den
hohlzylindrischen Filterkörper aufnimmt. Eine den Raum
zwischen den Begrenzungsstegen teilweise ausfüllende
Klebemasse durchgreift Durchbrechungen in dem äußeren
Begrenzungssteg und bildet so Klebemassebrücken. Damit wird
eine Verzahnung zwischen Klebemasse und Stützring erzielt.
Nachteilig bei dieser Filterpatrone ist, daß hier axiale
Einspannkräfte, welche den Stütz- und Dichtungsring gegen das
Filtergehäuse drücken, notwendig sind, denn diese axialen
Einspannkräfte führen zu einer Stauchung und einem Verknicken
des Filterkörpers. Um dies zu vermeiden, besitzen solche
Filterpatronen einen zusätzlichen Stützmantel, z. B. ein
Lochblech. Eine einfache, umweltschonende Entsorgung einer
solchen Filterpatrone ist aufgrund der verschiedenen
Komponenten (Filtermaterial, Klebemasse, Stütz- und
Dichtungsring und Lochblech) sehr aufwendig.
In der Auslegeschrift 20 48 891 ist ein Filtereinsatz
beschrieben, bei dem Filterendstück und Dichtung eine
integrale Einheit bilden, zu dessen Herstellung jedoch zwei
Verfahrensschritte notwendig sind. Filterendstück und Dichtung
bestehen dabei aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen mit
jeweils speziellen Eigenschaften. Auch zur Abdichtung dieses
Filtereinsatzes sind axiale Einspannkräfte notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Filterpatrone zu schaffen,
die eine einwandfreie Abdichtung ermöglicht, einfach und
umweltschonend zu entsorgen, kostengünstig und in wenigen
Schritten herstellbar und leicht einzubauen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die sich daran
anschließenden Unteransprüche enthalten Gestaltungsmerkmale,
welche vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der
Erfindung darstellen.
Die Filterpatrone besteht aus einem zu einem hohlzylindrischen
Filterkörper gefalteten Filtermaterial. Der Filterkörper ist
erfindungsgemäß an mindestens einer Stirnseite mit einer
elastischen Dichtmanschette aus gießfähigem, aushärtbarem
Material verbunden. Die Dichtungsmanschette ist in einem Guß-
und Aushärteprozeß einstückig hergestellt und unmittelbar an
dem Filterkörper angeformt. Diese Dichtungsmanschette weist
eine innenseitig vorstehende, kreisförmig umlaufende, radial
wirkende Dichtungslippe und eine der Dichtungslippe
gegenüberliegende, umlaufende Nut auf. In diese Nut wird ein
radiale Einspannkräfte ausübendes Spannorgan eingelegt.
Die Filterpatrone wird mit der Dichtungsmanschette auf einen
am Filtergehäuse angeordneten Stutzen gesteckt, wobei die
Filterpatrone unter dem Einfluß der radialen Einspannkräfte an
diesem Stutzen abgedichtet gehalten ist. Ein zusätzlicher
Stützmantel (Lochblech) ist nicht notwendig. Diese
Filterpatrone ist in wenigen Schritten kostengünstig
herzustellen, einfach und umweltschonend zu entsorgen, da die
Filterpatrone nur aus dem Filtermaterial und der
Dichtungsmanschette besteht, denn das Spannorgan, vorzugsweise
eine Schraubenfeder, ist leicht von der Filterpatrone zu
entfernen und wieder zu verwenden.
Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel in zwei
Varianten dargestellt, welches nachfolgend näher erläutert
wird. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Filtergehäuse und einen
Halbschnitt durch die eingesetzte Filterpatrone,
Fig. 2 einen Halbschnitt durch eine erste Variante der
Filterpatrone mit zwei Dichtungsmanschetten,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Eingußvorrichtung mit
eingebettetem Filterkörper, der als zweite Variante
eine Filterendscheibe aufweist,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Dichtungsmanschette mit
eingebettetem, zick-zackförmig gefaltetem
Filtermaterial,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Filtergehäuse und einem
Halbschnitt durch zwei im Gehäuse eingesetzte
Filterpatronen.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine Filterpatrone mit einem aus
einem gefalteten Filtermaterial (Filterpapier, Filtervlies)
1 gebildeten hohlzylindrischen Filterkörper 1A, welcher an
seinen beiden Stirnseiten 1B elastische Dichtungsmanschetten
2 aus gießfähigem, aushärtbarem Material aufweist,
dargestellt. Diese Filterpatrone ist in einem
zusammenschraubbaren Filtergehäuse 3, welches einen Einlaß-
und Auslaßstutzen 3A, 3B besitzt, herausnehmbar eingesetzt
(vgl. Fig. 1). Dabei wird die Filterpatrone mit der
Dichtungsmanschette 2 auf am Filtergehäuse 3 angeordnete,
zylindrische Stutzen 3C aufgesteckt. Die erfindungsgemäße
Dichtungsmanschette 2 ist einstückig hergestellt und
unmittelbar an den Filterkörper 1A angeformt. Sie weist eine
innenseitig vorstehende, kreisförmig umlaufende, radial
wirkende Dichtungslippe 2A auf, wobei dieser im radialen
Abstand gegenüberliegend eine umlaufende Nut 2B zur Aufnahme
eines Spannorganes 4 eingeformt ist.
Die Dichtungsmanschette 2 ist von einem äußeren
kreisringförmigen Schenkel 2C, auf dem der hohlzylindrische
Filterkörper 1A senkrecht aufstehend eingebettet ist, und
einem von diesem und der Filterkörper-Stirnseite 1B
senkrecht abstehenden Kragen 20, welcher die Dichtungslippe
2A und die Nut 2B aufweist, gebildet. Der Kragen 2D
stützt dabei den kreisförmigen Schenkel 2C innenseitig auf
einem Teillängenbereich ab.
Zur Bildung der Dichtungslippe 2A ist am Kragen 2D der
Dichtungsmanschette 2 ein im Querschnitt dreieckförmiger
Vorsprung angeformt. Alternativ dazu kann dieser Vorsprung
auch abgerundet ausgeführt sein (nicht dargestellt).
Die am Filtergehäuse 3 angeordneten zylindrischen Stutzen
3D, auf die die Filterpatrone mit der Dichtungsmanschette
2 aufsetzbar ist, besitzen einen Außendurchmesser DA, der
größer ist als der Innendurchmesser DI der kreisförmig
umlaufenden Dichtungslippe 2A. Die Dichtungsmanschette 2
ist dabei unter dem Einfluß der radial wirkenden Anpreßkraft
des in die Nut 2B eingelegten Spannorganes 4 auf dem
zylindrischen Stutzen 3C kraftschlüssig gehalten, wodurch
eine sichere statische Abdichtung erreicht wird.
Das in die Nut 23 eingreifende Spannorgan 4 ist
vorzugsweise eine Schraubenzugfeder. Die Anpreßkraft ist dabei
in einfacher Weise durch die Wahl einer Schraubenzugfeder mit
geeigneter Federkonstanten oder durch die Längenwahl der
Schraubenzugfeder im abgewinkelten Zustand der jeweiligen
Anforderung anzupassen.
Als Spannorgan 4 kann auch ein federnder Ring, ein
gummielastisches Band oder eine Schelle verwendet werden.
In Fig. 3 ist eine Eingußvorrichtung 5 zur Herstellung der
Dichtungsmanschette 2 dargestellt. Eine definierte Menge
eines Kunststoffmaterial 2E, vorzugsweise Polyurethan, wird
in gießfähigem Zustand in eine Formhöhlung dieser
Eingußvorrichtung 5, welche aus einem entsprechend geformten
Innenring 5A und einem entsprechend geformten zweigeteiltem
Außenring 5B besteht, eingebracht. Der hohlzylindrische
Filterkörper 1A wird mit einer Stirnseite 1B in das
Kunststoffmaterial 2E eingetaucht. Anschließend härtet das
Kunststoffmaterial 2E unter Anbindung an das Filtermaterial
1 aus. Das Kunststoffmaterial ist so gewählt, daß es nach
dem Aushärten flexibel ist. Durch die Auswahl entsprechender
Materialien mit Shore-Härten zwischen 40° A und 90° A kann die
Flexibilität und Elastizität der Dichtungsmanschette 2
verändert werden. Damit läßt sich zusätzlich die Anpreßkraft
der Dichtungsmanschette 2 an den zylindrischen Stutzen 3C
beeinflussen.
Die in Fig. 3 gezeigte Filterpatrone stellt eine zweite
Variante dar, welche an einer Stirnseite 1B des
hohlzylindrischen Filterkörpers 1A eine Dichtungsmanschette
2 aufweist, an der gegenüberliegenden Stirnseite 1B ist
statt einer weiteren Dichtungsmanschette eine den Filterkörper
1A dicht abschließende Filterendscheibe 6 angeordnet, die
mittels eines Klebers 6A, vorzugsweise ein
Polyurethankleber, mit dem Filtermaterial 1 verklebt ist.
Das in Fig. 5 dargestellte Filtergehäuse 3 enthält zwei in
Längsrichtung hintereinander angeordnete Filterpatronen,
welche jeweils an beiden Stirnseiten 1B ihres
hohlzylindrischen Filterkörpers 1A Dichtungsmanschetten 2
aufweisen. Zur Abstützung und Abdichtung der in der Mitte des
Filtergehäuses 3 nebeneinander liegenden
Dichtungsmanschetten 2 ist dort ein zusätzlich herausnehmbar
einzusetzender Stützring 7 vorgesehen. Dieser Stützring 7
wird seinerseits von zwei jeweils die Filterpatronen
durchgreifenden ringförmigen Lochblechen 8, die sich auf die
am Filtergehäuse 3 angeformten zylinderförmigen Stutzen 3C
abstützen, gehalten.
An den zylinderförmigen Stutzen 3C und dem zusätzlichen
Stützring 7 kann jeweils eine kreisförmig umlaufende
Einkerbung nicht dargestellt zur Aufnahme der Dichtungslippe
2A vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
1 Filtermaterial
1A hohlzylindrischer Filterkörper
1B Stirnseiten
2 Dichtungsmanschetten
2A Dichtungslippe, DI Innendurchmesser
2B Nut
2C kreisförmiger Schenkel
2D Kragen
2E Kunststoffmaterial
3 Filtergehäuse
3A Einlaßstutzen
3B Auslaßstutzen
3C zylindrischer Stutzen, DA Außendurchmesser
4 Spannorgan
5 Eingußvorrichtung
5A Innenring
5B Außenring
6 Filterendscheibe
6A Kleber
7 Zusätzlicher Stützring
8 Lochblech
1A hohlzylindrischer Filterkörper
1B Stirnseiten
2 Dichtungsmanschetten
2A Dichtungslippe, DI Innendurchmesser
2B Nut
2C kreisförmiger Schenkel
2D Kragen
2E Kunststoffmaterial
3 Filtergehäuse
3A Einlaßstutzen
3B Auslaßstutzen
3C zylindrischer Stutzen, DA Außendurchmesser
4 Spannorgan
5 Eingußvorrichtung
5A Innenring
5B Außenring
6 Filterendscheibe
6A Kleber
7 Zusätzlicher Stützring
8 Lochblech
Claims (17)
1. Filterpatrone mit einem aus einem gefalteten
Filtermaterial gebildeten hohlzylindrischen Filterkörper, der
an mindestens einer Stirnseite mit einer elastischen
Dichtungsmanschette aus gießfähigem, aushärtbarem Material
verbunden ist und in ein Filtergehäuse mit einem Einlaß- und
Auslaßstutzen einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtungsmanschette (2) einstückig hergestellt und unmittelbar
an dem Filterkörper (1A) angeformt ist und eine innenseitig
vorstehende, kreisförmig umlaufende, radial wirkende
Dichtungslippe (2A) aufweist und dieser im radialen Abstand
gegenüberliegend eine umlaufende Nut (2B) zur Aufnahme eines
Spannorganes 4) eingeformt ist.
2. Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtungsmanschette (2) von einem äußeren
kreisringförmigen Schenkel (2C), auf dem der hohlzylindrische
Filterkörper (1A) senkrecht aufstehend eingebettet ist und
einem von diesem und der Filterkörper-Stirnseite (1B)
senkrecht abstehendem Kragen (2D), welcher die Dichtungslippe
(2A) und die Nut (2B) aufweist, gebildet ist, wobei der Kragen
(2D) den kreisringförmigen Schenkel (2C) innenseitig auf einem
Teillängenbereich abstützt.
3. Filterpatrone nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß am Kragen (2D) der Dichtungsmanschette (2)
innenseitig ein im Querschnitt dreieckförmiger Vorsprung zur
Bildung der Dichtungslippe (2A) angeformt ist.
4. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß am Kragen (2D) der Dichtungsmanschette (2)
innenseitig ein im Querschnitt abgerundeter Vorsprung zur
Bildung der Dichtungslippe (2A) angeformt ist.
5. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kragen (2D) der
Dichtungsmanschette (2) eingeformte Nut (2B) im Querschnitt
halbkreisförmig ausgebildet ist.
6. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die in den Kragen (2D) der
Dichtungsmanschette (2) eingeformte Nut (2B) im Querschnitt
rechteckig ausgebildet ist.
7. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende
Spannorgan (4) von einer Schraubenzugfeder gebildet ist.
8. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende
Spannorgan (4) von einem federnden Ring gebildet ist.
9. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende
Spannorgan (4) von einem gummielastischen Band gebildet ist.
10. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das in die Nut (2B) eingreifende
Spannorgan (4) von einer Schelle gebildet ist.
11. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (2) aus
Polyurethan hergestellt ist.
12. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material der
Dichtungsmanschette (2) eine Shore-Härte von 40° A bis 90° A
aufweist.
13. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (1A) an seiner
der Dichtungsmanschette (2) gegenüberliegenden Stirnseite
(1B*) mit einer Filterendscheibe (6) nach außen dicht verklebt
ist.
14. Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Filterkörper (1A) an
beiden Stirnseiten (1B, 1B*) elastische Dichtungsmanschetten
(2) mit radial wirkender Dichtungslippe (2A) aufweist.
15. Filterpatrone nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (3) mindestens
einen zylindrischen Stutzen (3C), auf den die
Dichtungsmanschette (2) mit ihrem Kragen (2D) und der
Dichtungslippe (2A) aufsteckbar ist, aufweist, wobei der
Außendurchmesser (DA) des Stutzens (3C) größer ist als der
Innendurchmesser (DI) der kreisförmig umlaufenden
Dichtungslippe (2A).
16. Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone nach
Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte
Menge eines Kunststoffmaterials in gießfähigem Zustand in
einer Formhöhlung einer Eingußvorrichtung (5) eingebracht wird
und der hohlzylindrische Filterkörper (1A) mit einer
Stirnseite (1B) in das Kunststoffmaterial (2E) eingetaucht
wird und das Kunststoffmaterial (2E) unter Anbindung an das
Filtermaterial (1) aushärtet.
17. Vorrichtung zur Herstellung einer Filterpatrone nach den
Ansprüchen 1 bis 15, nach dem Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingußvorrichtung (5) aus
einem entsprechend geformten Innenring (5A) und einem
entsprechend geformten zweigeteilten Außenring (5B) besteht,
welche zwischen sich die Formhöhlung bilden.
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