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Die
Erfindung betrifft ein Filterelement mit mindestens einer Sorptions-Filterlage
(14), die eine Trägerlage (18) mit Sorptionsmittel-Partikeln
(20) aufweist, und mit mindestens einer Partikelfilterlage (16)
und/oder Abdecklage, wobei die Lagen (14, 16) gemeinsam
einen zick-zack-förmig gefalteten Filterpack (12)
mit voneinander entfernten Endfalten (22) bilden, deren
Endränder (24) abgedichtet sind, so dass die Sorptionsmittel-Partikel
(20) im Filterpack (12) unverlierbar vorgesehen
sind, wobei an den Längsseiten des Filterpacks (12)
jeweils ein streifenförmiges Rahmenelement (26)
und an den stirnseitigen Endfalten (22) des Filterpacks
(12) jeweils ein streifenförmiges Stirnelement
(28) befestigt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Filterelementes.
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Ein
Filterelement der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
der
DE 102 49 577
A1 bekannt. Um die Sorptionsmittel-Partikel im Filterelement
zuverlässig festzulegen bzw. zurückzuhalten, ist
die jeweilige Endfalte beispielsweise derartig bearbeitet, dass
die mindestens eine Partikelfilterlage in Bezug zur Adsorptions-Filterlage
verkürzt ist, dass das jeweilige streifenförmige
Stirnelement mit der Trägerlage der Adsorptions-Filterlage
der zugehörigen Endfalte dicht und fest verbunden ist,
und dass eine Kleberraupe zwischen dem Stirnelement und/oder der
Trägerlage der Adsorptions-Filterlage und der mindestens
einen Partikelfilterlage, den freigelegten Abschnitt der Trägerlage
mit den daran fixierten Sorptionsmittel-Partikel überbrückend,
vorgesehen ist. Eine andere Möglichkeit, die Sorptionsmittel-Partikel
im Filterelement zuverlässig festzulegen bzw. zurückzuhalten,
besteht dort darin, dass an der jeweiligen Endfalte die mindestens
eine Partikelfilterlage von der Adsorptions-Filterlage weggeklappt
und die Sorptionsmittel-Partikel vom freigelegten Flächenabschnitt
der Trägerlage entfernt werden, wonach der freigelegte
Flächenabschnitt der Trägerlage mit der mindestens
einen Partikelfilterlage mittels einer Kleberraupe dicht und fest
verklebt wird. Des Weiteren ist es möglich, dass am stirnseitigen
Endrand der jeweiligen Endfalte ein mit einem Kleber beschichteter
Klebestreifen festgeklebt ist, der sich von der Trägerlage
der Adsorptions-Filterlage bis zur mindestens einen Partikelfilterlage
herum erstreckt und an dieser befestigt ist. Bei dieser Ausbildung
der zuletzt genannten Art ist also zusätzlich zum jeweiligen
Stirnelement ein Klebestreifen vorgesehen, d. h. es sind zwei Komponenten,
nämlich das jeweilige Stirnelement und der zugehörige
Klebestreifen bei der Herstellung des Filterelementes passend zu handhaben.
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Aus
der
DE 197 30 817
A1 ist ein Filterelement mit einem zick-zack-förmig
gefalteten Filterpack bekannt, wobei an den beiden gegenüberliegenden
Längsseiten des Filterpacks jeweils ein streifenförmiges
Rahmenelement vorgesehen ist. An den beiden voneinander entfernten
stirnseitigen Endfalten des Filterpacks ist jeweils eine Abschlussleiste vorgesehen.
An der jeweiligen Abschlussleiste sind seitliche Verbindungsabschnitte
angeformt, welche die Rahmenelemente teilweise überdecken.
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Die
DE 197 57 423 C1 beschreibt
ein Filterelement mit einem zick-zack-förmig gefalteten
Filterpack, dessen stirnseitige Endfalten jeweils von einem formstabilisierenden
Verstärkungselement dichtend umschlossen sind. Das jeweilige
Verstärkungselement ist klammerförmig ausgebildet
und einstückig mit einer Dichtung versehen, die unter elastischer Vorspannung
dichtend an die jeweils angrenzende Gehäusewand eines Filtergehäuses
anlegbar ist. Bei diesem bekannten Filterelement bestehen die Verstärkungselemente
vorzugsweise aus Polypropylen.
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Aus
der
EP 0 983 784 B1 ist
ein Filterelement mit einem zick-zack-förmig gefalteten
Filterpack und einem diesen umschließenden rechteckigen
Filterrahmen bekannt, der abdichtend an die Längsseiten und
die stirnseitigen Endfalten des Filterpacks anschließt,
wobei mindestens eine stirnseitige Endfalte in einen Abschluss eingebracht
ist, der einen Teil des Filterrahmens bildet. Bei diesem bekannten
Filterelement besteht der Abschluss aus zwei Teilen, in welche die
zugehörige stirnseitige Endfalte eingeklemmt ist, wobei
die beiden Teile des Abschlusses miteinander verbunden sind. Der
Abschluss besteht vorzugsweise aus mindestens einem zumindest im
wesentlichen strangförmigen Profil. Bei diesem strangförmigen
Profil handelt es sich vorzugsweise um ein Extrusionsteil aus Kunststoff.
Der Abschluss kann durch eine Clipverbindung verschlossen sein.
Desgleichen ist es möglich, dass der Abschluss durch eine
Klebeverbindung mit dem Filterpack verbunden ist.
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Ein
Filterelement der eingangs genannten Art ist beispielsweise auch
aus der
DE 198 44
874 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Filterelement weist die
jeweilige stirnseitige Endfalte des zick-zack-förmig gefalteten
Filterpacks eine Versiegelung auf, die durch eine Verklebung oder
durch eine Verschweißung der Außenseite mit der
Innenseite des Filterpacks gebildet ist. Bei diesem bekannten Filterelement
besitzt das jeweilige streifenförmige Stirnelement dieselbe
Höhenabmessung wie die zugehörige stirnseitige
Endfalte und die Verklebung oder Verschweißung erstreckt sich
nur über einen Teil der besagten Höhenabmessung
der Endfalte. Die Abdichtung des Filterpacks erfolgt dort also nur
durch die Verklebung oder Verschweißung, so dass sie noch Wünsche
offen lassen kann.
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Aus
der
DE 10 2004
015 377 A1 ist ein Filterelement mit einem zick-zack-förmig
gefalteten Filterpack bekannt, wobei Sorptionsmittel-Partikel zwischen
zwei Folien aus Kunststoff eingefüllt sind. Um die Sorptionsmittel-Partikel
zwischen den beiden Kunststofffolien unverlierbar festzuhalten,
sind die beiden Kunststofffolien entlang ihrer Endränder
aneinander angeschlossen. Zu diesem Zwecke kann der jeweilige Endrand
aus einer durch Ultraschall geschnittenen und verschweißten
Kante bestehen.
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Ein
kombinierter Partikel- und Adsorptionsfilter mit einer Partikelfilterlage
und mit zwei Adsorptionslagen ist beispielsweise aus der
DE 102 49 998 B3 bekannt,
wobei die Partikelfilterlage zwischen den beiden Adsorptionslagen
angeordnet und mit diesen verbunden ist. Jede Adsorptionslage weist
an einer Trägerlage eine Adsorptionsschicht auf. Die beiden Adsorptionslagen
sind mit der Partikelfilterlage derartig verbunden, dass die Adsorptionsschichten
der Partikelfilterlage zugewandt und die Trägerlagen den beiden
Adsorptionslagen von der Partikelfilterlage und voneinander abgewandt
sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der eingangs
genannten Art zu schaffen, das einfach und preisgünstig
herstellbar ist, wobei die Sorptionsmittel-Partikel im Filterelement auf
einfache Weise zuverlässig unverlierbar zurückgehalten
werden.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es handelt sich hierbei um ein Filterelement mit mindestens einer
Sorptions-Filteranlage, die eine Trägerlage mit Sorptionsmittel-Partikeln
aufweist und mit mindestens einer Partikelfilterlage und/oder Abdecklage,
wobei die Lagen gemeinsam einen zick-zack-förmig gefalteten Filterpack
mit voneinander entfernten Endfalten bilden. Die Sorptionsmittel-Partikel
können adsorptiv oder absorptiv ausgebildet sein, so daß es
sich bei der Sorptions-Filteranlage also um eine Adsorptions-Filteranlage
oder eine Absorptions-Filteranlage handeln kann. Ferner sind auch
Ausführungen mit einer Mischung aus Adsorptionsmittel-Partikeln
und Absorptionsmittel-Partikeln möglich. Das Filterelement
kann als Kombifilter mit einer Sorptions-Filteranlage und einer
Partikel-Filteranlage ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Ausführungen
möglich, bei denen die Sorptionsmittel-Partikel lediglich
zwischen zwei Abdecklagen, die über keine nennenswerten Partikelfilter
filternde Eigenschaften verfügen, z. B. Vlies-Lagen angeordnet
ist. Solche Ausführungen können in der Praxis
vorrangig als Geruchsfilter eingesetzt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Filterelement sind die Endränder
abgedichtet, so dass die Sorptionsmittel-Partikel im Filterpack
unverlierbar vorgesehen sind, wobei an den Längsseiten
des Filterpacks jeweils ein streifenförmiges Rahmenelement
und an den stirnseitigen Endfalten des Filterpacks jeweils ein streifenförmiges
Stirnelement befestigt ist. Die Stirnelemente und die seitlichen
Rahmenelemente können vorzugsweise miteinander verbunden
sein. Sie können verbunden oder unverbunden eine Rahmeneinrichtung
bilden, die den Filterpack umgibt. Vorzugsweise ist der Filterpack
bzw. das Filterelement im Grundriß viereckig, insbesondere
rechteckig. Es sind jedoch auch davon abweichende Grundrißformen
möglich, die mehr oder weniger als vier Seitenteile aufweisen.
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Bei
sämtlichen erfindungsgemäßen Ausführungen
ist vorgesehen, dass die jeweilige Endfalte mit dem zugehörigen
Stirnelement materialschlüssig verbunden ist, wobei das
Stirnelement mit einem Überstands-Randstreifen um den Endrand
der zugehörigen Endfalte herum gebogen und mit der Innenseite
der Endfalte materialschlüssig verbunden ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Filterelement ist der jeweilige
Endrand also mittels des zugehörigen Stirnelementes direkt
und unmittelbar verschlossen, indem der Überstands-Randstreifen
des Stirnelementes um den Endrand der Endfalte herum gebogen und
mit der Innenseite der Endfalte materialschlüssig verbunden
ist.
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Dabei
kann die jeweilige Endfalte mit dem zugehörigen Stirnelement
mindestens teilflächig materialschlüssig verbunden
sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die jeweilige
Endfalte mit dem zugehörigen Stirnelement ganzflächig
materialschlüssig verbunden ist.
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Bei
der materialschlüssigen Verbindung der jeweiligen Endfalte
mit dem zugehörigen Stirnelement und des um den Endrand
der Endfalte herum gebogenen Überstands-Randstreifens des
jeweiligen Stirnelementes kann es sich um eine Klebe- oder um eine
Schweißverbindung handeln. Zweckmäßig
ist es, wenn der Überstands-Randstreifen des jeweiligen
Stirnelements mindestens eine Schwächungslinie aufweist,
die dem Endrand der Endfalte zugeordnet ist. Bei dieser mindestens
einen Schwächungslinie kann es sich um eine Ritzlinie,
eine Prägelinie oder dergleichen handeln, um welche der Überstands-Randstreifen
des Stirnelementes zur Innenseite der Endfalte hin umgebogen wird.
Ist das jeweilige Stirnelement nur mit einer Schwächungslinie ausgebildet,
so ergibt sich ein so genannter V-Umschlag. Zweckmäßig
kann es jedoch sein, wenn der Überstands-Randstreifen des
jeweiligen Stirnelementes zwei voneinander beabstandete und zueinander
parallel verlaufende Schwächungslinien aufweist, wobei
der Abstand zwischen den beiden Schwächungslinien an die
Faltendicke oder/und die Wanddicke des Filterelements angepasst
ist. Eine derartige Ausbildung des erfindungsgemäßen
Filterelementes ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Filterpack
des Filterelementes eine relativ große Faltendicke besitzt.
Bei einem solchen Filterelement kann es sich beispielsweise um ein
Filterelement handeln, wie es in der eingangs zitierten
DE 102 49 998 B3 beschrieben
worden ist.
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Die
Länge des herumgebogenen Schenkels ist frei einstellbar
und richtet sich vor allem nach dem Faltenabstand des Filterelements.
Länger gewählte Schenkel bieten den Vorteil, dass
auch nicht exakt geschnittene Endfalten zuverlässig versiegelt
werden.
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Um
den Überstands-Randstreifen des jeweiligen Stirnelementes
problemlos um den Endrand der zugehörigen Endfalte des
Filterpacks zur Innenseite der Endfalte umzubiegen und dort festzukleben
oder festzuschweißen, ist es vorteilhaft, wenn der Überstands-Randstreifen
des jeweiligen Stirnelementes an seinen beiden voneinander abgewandten
Ecken mit einer Aussparung, z. B. in Form einer Schräge versehen
ist, so dass das Herumbiegen des Überstands-Randstreifens
um den besagten Endrand der zugehörigen Endfalte problemlos
möglich ist, weil durch diese Aussparung vermieden wird,
dass der Überstands-Randstreifen mit den an den Längsseiten
des Filterpacks vorgesehenen streifenförmigen Rahmenelementen
in Berührung kommt. Die mit streifenförmigen Rahmenelementen
versehenen längs- und stirnseitigen Rahmenelemente bilden
eine Rahmeneinheit mit hoher Stabilität.
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Alternativ
besteht die Möglichkeit, die Länge der Stirnelemente
mit den Überstands-Randstreifen an die Länge des
plissierten Filterpacks anzugleichen. In diesem Fall kann die Aussparung
des Überstand-Randstreifens des stirnseitigen Rahmenelementes
an den Ecken entfallen, da beim herumbiegen des Überstands-Randstreifens
um die Endfalte keine Überdeckung mit den längsseitigen
Rahmenelementen auftreten kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem
Patentanspruch 9 zur Herstellung eines Filterelementes der oben
genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweiligen
stirnseitigen Endfalte des Filterpacks ein Stirnelement befestigt wird,
das mit einem Überstands-Randstreifen über den
Endrand der zugehörigen Endfalte übersteht, und
dass der Überstands-Randstreifen anschließend um
den Endrand der Endfalte herum gebogen und an der Innenseite der
Endfalte befestigt wird. Bei dieser Befestigung kann es sich um
ein Festkleben oder Festschweißen handeln.
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Zweckmäßigerweise
wird das jeweilige Stirnelement mit mindestens einer Schwächungslinie
versehen, bevor es an der zugehörigen Endfalte befestigt
wird. Dabei kann es bevorzugt sein, wenn die beiden voneinander
abgewandten Ecken des Überstands-Randstreifens des an der
Endfalte befestigten Stirnelementes abgeschrägt werden,
wonach der Überstands-Randstreifen mit einem Kleber beschichtet
und um den Endrand der Endfalte herum gefaltet und an der Innenseite
der Endfalte festgeklebt wird.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten, aufeinander folgenden
Verfahrensschritten zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Filterelementes.
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Es
zeigen:
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1 in
einer Schnittdarstellung abgeschnitten einen ersten Verfahrensschritt
zur Herstellung des Filterelementes,
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2 einen
Abschnitt des Filterelementes in Blickrichtung des Pfeiles II in
Figur 1 insbesondere zur Verdeutlichung einer Abschrägung
des Überstands-Randstreifens des jeweiligen Stirnelementes,
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3 einen
an den Verfahrensschritt gemäß 1 anschließenden
zweiten Verfahrensschritt zur Herstellung des Filterelementes, und
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4 eine
den 1 und 3 ähnliche abschnittweise
Schnittdarstellung des Filterelementes nach Abschluss der Verfahrensschritte.
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1 verdeutlicht
einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung des Filterelementes 10,
das einen zick-zack-förmig gefalteten Filterpack 12 aufweist.
Der Filterpack 12 weist mindestens eine Adsorptions-Filterlage 14 und
mindestens eine Partikelfilterlage 16 auf. Die Adsorptions-Filterlage 14 weist eine
Trägerlage 18 mit Sorptionsmittel-Partikeln 20 auf.
Bei den Sorptionsmittel-Partikeln 20 handelt es sich beispielsweise
um Aktivkohle-Partikel oder dergleichen.
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Der
zick-zack-förmig gefaltete Filterpack 12 weist
voneinander entfernte Endfalten 22 auf, von welchen nur
eine Endfalte 22 gezeichnet ist. Die jeweilige Endfalte 22 besitzt
einen Endrand 24. Der Endrand 24 muss abgedichtet
werden, um die Sorptionsmittel-Partikel 20 an einem Herausfallen
aus dem Filterpack 12 zu hindern.
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An
den beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten
des zick-zack-förmig gefalteten Filterpacks 12 ist
jeweils ein streifenförmiges Rahmenelement 26 und
an den beiden voneinander entfernten stirnseitigen Endfalten 22 des
Filterpacks 12 ist jeweils ein streifenförmiges
Stirnelement 28 befestigt. Zu diesem Zwecke, d. h. zur
Befestigung des Stirnelementes 28 an der zugehörigen
Endfalte 22, ist das Stirnelement 28 mit einem
Kleber 30 beschichtet.
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Bei
dem in 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel ist
die jeweilige Endfalte 22 mit dem zugehörigen
Stirnelement 28 teilflächig verklebt. Diese Teilfläche
ist mit der Bezugsziffer 32 bezeichnet.
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Das
jeweilige Stirnelement 28 ist nicht nur mit der zugehörigen
Endfalte 22 sondern gleichzeitig auch mit den längsrandseitigen
Rahmenelementen 26 verklebt, so dass sich eine Rahmeneinheit 34 für das
Filterelement 10 ergibt, welche den zick-zack-förmig
gefalteten Filterpack 12 allseitig umschließt.
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Das
jeweilige Stirnelement 28 weist einen Überstands-Randstreifen 36 auf,
der zwei voneinander beabstandete und zueinander parallel verlaufende
Schwächungslinien 38 (siehe auch 2)
aufweist. Der Abstand A zwischen den beiden Schwächungslinien 38 ist
an die Faltendicke W des Filterpacks 12 angepasst.
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Bei
den Schwächungslinien 38 handelt es sich beispielsweise
um Ritzlinien.
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Bei
der Rahmeneinheit 34 des Filterelementes 10 handelt
es sich vorzugsweise um eine textile Rahmeneinheit. Weiterhin ist
es möglich, für den Überstands-Randstreifen
und/oder die längsrandseitigen Rahmenelemente Kunststoffstreifen
zu verwenden. Vorzugsweise kommen hierzu Extrusionsprofile in Betracht.
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In
Abhängigkeit von der Anzahl der Filterlagen 14 und 16 des
Filterpacks 12 und somit der Faltendicke W und unter Berücksichtigung
des Faltenabstands beträgt die Breite B des Überstands-Randstreifens 36 beispielsweise
4 bis 8 mm, wobei es sich versteht, dass auch andere Breitendimensionen möglich
sind.
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Der Überstands-Randstreifen 36 wird
bereits vor der Zuführung des Stirnelementes 28 zu
dem mit den streifenförmigen Rahmenelementen 26 versehenen
Filterpack 12 mit mindestens einer – bei dem in den
Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiel beiden
Schwächungslinien 38 ausgebildet, um das Herumbiegen
des Überstands-Randstreifens 36 um den Endrand 24 der
Endfalte 22 zu erleichtern.
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Um
bei diesem Herumbiegen des Überstands-Randstreifens 36 einen
ungewollten Kontakt zwischen dem Überstands-Randstreifen 36 und
den streifenförmigen Rahmenelementen 26 zu vermeiden,
ist der Überstands-Randstreifen 36 des jeweiligen
Stirnelementes 28 an seinen beiden voneinander abgewandten
Ecken 40 mit einer Abschrägung 42 (siehe 2)
ausgebildet.
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3 verdeutlicht
den Verfahrensschritt zur Herstellung des Filterelementes 10,
bei welchem der Überstands-Randstreifen 36 des
an der zugehörigen Endfalte 22 befestigten Stirnelementes 28 an
seiner Innenseite mit einem Kleber 44 versehen wird. Dabei kann
es sich um einen so genannten Raupenauftrag des Klebers 44 handeln.
Anschließend wird der Überstands-Randstreifen 36 um
den Endrand 24 der Endfalte 22 herum gebogen und
mit der Innenseite 46 der Endfalte 22 mittels
des Klebers 44 fest verbunden und dicht verschlossen.
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Gleiche
Einzelheiten sind in den 1 bis 4 jeweils
mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt,
in Verbindung mit allen Figuren alle Einzelheiten jeweils detailliert
zu beschreiben.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass eine spezielle
Vorbereitung der Endfalten, beispielsweise ein partielles Entfernen
der Sorptionsmittel-Partikel oder des Partikel-Filtermaterials,
nicht erforderlich ist, so dass sich eine kostengünstige
Realisierung des erfindungsgemäßen Filterelementes
ergibt. Es sind auch keine zusätzlichen Materialien, wie
Klebestreifen zum Abdichten der Endränder der Endfalten,
wie sie in der eingangs zitierten
DE 102 49 577 A1 beschrieben sind, erforderlich. Außerdem
wird durch den um den Endrand gleichsam U-förmig umgefalteten Überstands-Randstreifen die
Formstabilität der jeweiligen Filterelement-Stirnseite
erhöht, woraus eine optimale und leckagedichte Anlage des
Filterelementes an die Wandung eines zugehörigen Filtergehäuses
resultiert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auch Filterelemente
mit hohen Sorptionsmittel-Auflagen oder nicht exakt geschnittenen
Endfalten zuverlässig versiegelt werden und damit eine
ausgezeichnete Prozesssicherheit gewährleistet wird. Die
Erfindung ist besonders gut für Filterelemente mit mehreren
Adsorptions-Filterlagen, wie sie beispielsweise in der eingangs
zitierten
DE 102 49
998 B3 beschrieben sind, geeignet, weil die Schnittkanten,
d. h. die Endränder, zuverlässig vollkommen abdichtend
umschlossen sind.
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- 10
- Filterelement
- 12
- Filterpack
(von 10)
- 14
- Adsorptions-Filterlage
(von 12)
- 16
- Partikelfilterlage
(von 12)
- 18
- Trägerlage
(von 14)
- 20
- Sorptionsmittel-Partikel
(von 14)
- 22
- Endfalten
(von 12)
- 24
- Endrand
(von 22)
- 26
- streifenförmiges
Rahmenelement (von 10)
- 28
- Stirnelement
(von 10)
- 30
- Kleber
(an 28)
- 32
- teilflächige
Verklebung (von 28 mit 22)
- 34
- Rahmeneinheit
(von 10)
- 36
- Überstands-Randstreifen
(von 28)
- 38
- Schwächungslinien
(an 36)
- 40
- Ecken
(von 36)
- 42
- Abschrägung
(an 40)
- 44
- Kleber
(an 36)
- 46
- Innenseite
(von 22)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10249577
A1 [0002, 0040]
- - DE 19730817 A1 [0003]
- - DE 19757423 C1 [0004]
- - EP 0983784 B1 [0005]
- - DE 19844874 A1 [0006]
- - DE 102004015377 A1 [0007]
- - DE 10249998 B3 [0008, 0015, 0040]