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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filteranordnung.
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Bekannte Filterelemente werden beispielsweise aus zwischen zwei Endscheiben vorgesehenen Endlosfaltenbalgen gebildet. Dabei wird ein sternförmig gefaltetes Filtermedium in der Art eines Zylinders erstellt und die Grund- und Deckfläche des Zylinders mit den Endscheiben verschlossen. Das zu filternde Fluid, wie beispielsweise Kraftstoff oder Öl, tritt durch das Filtermedium in das Filterelement ein und durch eine in einer der Endscheiben vorgesehene Öffnung gefiltert aus dem Filterelement aus. Zum Abstützen des Filtermediums kann in dem Filtermedium ein stützendes Mittelrohr angeordnet sein.
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Stand der Technik
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Die
US 2010/0059427 A1 beschreibt ein Filterelement mit einem teilbaren Mittelrohr und einem Filtermedium, in dem das Mittelrohr aufgenommen ist. Das Mittelrohr umfasst zwei Abschnitte, welche mittels hakenförmiger Elemente miteinander in Eingriff bringbar sind.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Filteranordnung anzugeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch eine Filteranordnung mit einem Mittelrohr, auf welches ein Filterelement, das zwei Endscheiben und ein zwischen den beiden Endscheiben angeordnetes Filtermedium aufweist, aufschiebbar ist, gelöst. Dabei weist das Mittelrohr beidseitig eine Öffnung auf, wobei eine der Öffnungen mit einer Verschlusskappe verschlossen ist.
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Die Filteranordnung ist vorzugsweise zum Filtern von Betriebsmittelflüssigkeiten in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, eingerichtet. Vorzugsweise sind die Filteranordnung und insbesondere das Filterelement zum Filtern von Öl, Wasser oder Kraftstoffen, wie beispielsweise Benzin, Kerosin oder Dieselkraftstoff geeignet. Die Filteranordnung kann ein Ölfilter sein. Die Filteranordnung kann ferner in Lastkraftwägen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden. Das Mittelrohr und die Verschlusskappe sind vorzugsweise als Kunststoffspritzgussbauteile ausgebildet. Die Verschlusskappe verschließt das Mittelrohr vorzugsweise fluiddicht. Das Mittelrohr ist insbesondere geeignet, das Filtermedium von innen zu stützen. Die Filteranordnung kann eine Reinseite und eine Rohseite aufweisen, wobei das Mittelrohr das Filtermedium vorzugsweise beim Durchströmen desselben mit einem Fluid von der Rohseite zur Reinseite abstützt. Insbesondere ist das Mittelrohr fluiddurchlässig. Vorzugsweise ist das Mittelrohr gitterförmig. Insbesondere ist das Mittelrohr ein rohrförmiger Stützkörper.
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In Ausführungsformen der Filteranordnung ist eine Trennebene des Mittelrohrs und der Verschlusskappe bündig mit einer Außenfläche einer der Endscheiben des Filterelements in einem auf das Mittelrohr aufgeschobenen Zustand des Filterelements angeordnet. Dadurch, dass die Trennebene nicht im Bereich des Filtermediums angeordnet ist, ist zur Herstellung des Mittelrohrs lediglich ein einziges Spritzgusswerkzeug erforderlich. Dies reduziert die Herstellungskosten für die Filteranordnung.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung weist die Verschlusskappe einen radial über das Mittelrohr hinausragenden Anlageabschnitt auf, der dazu eingerichtet ist, gegen das Filterelement anzuliegen. Insbesondere ist der Anlageabschnitt dazu eingerichtet, axial gegen das Filterelement anzuliegen. Der Anlageabschnitt kann ein Positioniermittel zum Positionieren des Filterelements an dem Mittelrohr sein. Bei der Montage des Filterelements an dem vormonierten Mittelrohr, das heißt bei der Montage des Filterelements an dem Mittelrohr mit aufgesteckter Verschlusskappe, wird das Filterelement soweit auf das Mittelrohr aufgeschoben bis eine der Endscheiben des Filterelements an dem Anlageabschnitt anliegt. Hierdurch ist stets eine exakte Positionierung des Filterelements an dem Mittelrohr gewährleistet. Dies vereinfacht die Montage der Filteranordnung.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung ist die Verschlusskappe gegenüber dem Mittelrohr mit einer axial angeordneten Dichteinrichtung abgedichtet. Alternativ kann zwischen Mittelrohr und Verschlusskappe eine radial angeordnete Dichteinrichtung vorgesehen sein. Die Dichteinrichtung ist vorzugsweise an einer Stirnfläche des Mittelrohrs angeordnet. Insbesondere ist an der Stirnfläche eine Ringnut vorgesehen, in der die Dichteinrichtung platzierbar ist. Durch den Verzicht auf eine radiale Abdichtung der Verschlusskappe gegenüber dem Mittelrohr kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau eines Spritzgusswerkzeugs zur Herstellung des Mittelrohrs erreicht werden. Ferner kann das Einlegen der Dichteinrichtung in die Ringnut automatisiert erfolgen.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung ist die Dichteinrichtung ein O-Ring. Hierdurch können kostengünstige Zukaufteile verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten für die Filteranordnung reduziert werden.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung sind die Endscheiben dazu eingerichtet, das Filterelement gegenüber dem Mittelrohr radial abzudichten. Die Endscheiben sind vorzugsweise Folienendscheiben. Das heißt, die Endscheiben sind insbesondere dünnwandig und flexibel. Die Endscheiben sind mit dem Filtermedium vorzugsweise fluiddicht verbunden. Insbesondere dichten die Endscheiben das Filtermedium fluiddicht gegenüber dem Mittelrohr ab. Vorzugsweise sind die Endscheiben mit einem flexiblen Material, wie beispielsweise einem Polyurethanmaterial gebildet. Vorzugsweise können die Endscheiben aus einem Nitrilkautschuk aufweisenden Material, wie insbesondere in der
DE 44 41 608 C2 beschrieben, gebildet sein. Insbesondere weisen die Endscheiben jeweils mittig vorgesehene Öffnungen auf. Ein jeweiliger Innendurchmesser dieser Öffnungen ist vorzugsweise kleiner als ein Außendurchmesser des Mittelrohrs, so dass beim Einschieben des Mittelrohrs in das Filterelement die Endscheiben zumindest im Bereich der Öffnungen elastisch verformt werden. Dadurch ist das Mittelrohr gegenüber dem Filterelement mit Hilfe der Endscheiben fluiddicht abgedichtet. Hierdurch kann auf eine zusätzliche Abdichtung des Filterelements gegenüber dem Mittelrohr verzichtet werden. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser der Öffnungen der Endscheiben geringfügig kleiner als ein Durchmesser einer mittigen Öffnung des Filtermediums. Der Durchmesser der mittigen Öffnung des Filtermediums ist vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Mittelrohrs.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung ist die Verschlusskappe mit dem Mittelrohr verschnappt. Insbesondere ist die Verschlusskappe mit dem Mittelrohr verclipst. Hierzu kann die Verschlusskappe zumindest einen, insbesondere mehrere elastisch verformbare Schnapphaken aufweisen. Hierdurch ist eine schnelle und komfortable Montage der Filteranordnung möglich.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung weist die Verschlusskappe ein Eingriffselement auf, das dazu eingerichtet ist, in einen Aufnahmeabschnitt eines Filtergehäuses der Filteranordnung formschlüssig einzugreifen. Hierdurch ist die Filteranordnung sicher in dem Filtergehäuse fixiert. Das Eingriffselement ist insbesondere ein elastisch verformbarer Schnapphaken. Die Filteranordnung kann das Filtergehäuse aufweisen. Das Filtergehäuse ist insbesondere ein Ölfiltergehäuse.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung ist das Filterelement ein Hauptstromfilterelement und die Filteranordnung weist ein Nebenstromfilterelement auf, das auf das Mittelrohr aufschiebbar und benachbart zu dem Hauptstromfilterelement anordenbar ist. Mit Hilfe des Nebenstromfilterelements ist ein Fluidnebenstrom filterbar. Das Nebenstromfilterelement kann zwei Endscheiben und ein zwischen den Endscheiben angeordnetes Filtermedium aufweisen. Die Endscheiben des Nebenstromfilterelements sind vorzugsweise analog den Endscheiben des Hauptstromfilterelements dazu eingerichtet, das Nebenstromfilterelement gegenüber dem Mittelrohr fluiddicht abzudichten.
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In weiteren Ausführungsformen der Filteranordnung ist das Nebenstromfilterelement an einer das Mittelrohr umlaufenden Vorwölbung bzw. an einem das Mittelrohr umlaufenden Kragen anlegbar. Hierdurch ist das Nebenstromfilterelement schnell und sicher in der gewünschten Position an dem Mittelrohr positionierbar. Dies vereinfacht die Montage der Filteranordnung.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Verfahrensschritte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigt dabei:
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1: eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Filteranordnung; und
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2: eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Filteranordnung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Filteranordnung 1. Die Filteranordnung 1 weist ein Mittelrohr 2 auf. Auf das Mittelrohr 2 ist ein Filterelement 3, das eine erste oder in der 1 obere Endscheibe 4 und eine in der 1 untere oder zweite Endscheibe 5 aufweist, aufschiebbar. Die Filteranordnung 1 kann das Filterelement 3 umfassen.
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Das Filterelement 3 weist ein zwischen den beiden Endscheiben 4, 5 angeordnetes Filtermedium 6 auf. Das Filtermedium 6 ist insbesondere ein Filterkörper aus flächigem und zickzackförmig gefaltetem Filtermaterial. Das zickzackförmige Filtermaterial bildet das Filtermedium 6 als sternförmigen Endlosfaltenbalg aus, der im Wesentlichen eine Zylinderfläche bildet. Das Filtermedium 6 ist von innen von dem Mittelrohr 2 gestützt. Die Endscheiben 4, 5 sind fluiddicht mit dem Filtermedium 6 verbunden.
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Das Mittelrohr
2 ist vorzugsweise zylinderförmig, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet. Insbesondere ist das Mittelrohr
2 fluiddurchlässig. Das Mittelrohr
2 kann gitterförmig sein. Das Mittelrohr
2 verhindert ein Kollabieren des Filtermediums
6 beim Durchströmen desselben von einer Rohseite RO zu einer Reinseite RL des Filterelements
3. Bestimmungsgemäß strömt zu reinigendes Fluid im Wesentlichen radial von der Rohseite RO in einen Innenraum des Filterelements
3. Das Filtermedium
6 kann in die Endscheiben
4,
5 eingelassen sein. Das heißt, das Filtermedium
6 kann zumindest teilweise von Endscheibenmaterial umgeben und mit diesem insbesondere stoffschlüssig verbunden sein. Die Endscheiben
4,
5 sind vorzugsweise als sogenannte Folienendscheiben ausgebildet. Das heißt, die Endscheiben sind dünnwandig und elastisch verformbar. Die Endscheiben
4,
5 sind vorzugsweise aus einem flexiblen Material gefertigt, das einen Nitrilkautschuk aufweist und insbesondere in der
DE 44 41 608 C2 beschrieben ist. Beispielsweise können die Endscheiben aber auch aus einem Polyurethanmaterial gefertigt sein. Das Mittelrohr
2 ist vorzugsweise ein Kunststoffspritzgussbauteil.
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Das Filterelement 3 kann ein Luftfilter, ein Innenraumfilter oder dergleichen sein. Das Filterelement 3 kann ferner dazu eingerichtet sein, Betriebsmittelflüssigkeiten wie Wasser, Öl, Harnstofflösung oder Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff, Kerosin oder Benzin, zu filtern. Die Filteranordnung 1 kann in Kraftfahrzeugen, Lastkraftwägen, Baumaschinen, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luftfahrzeugen oder in der Gebäudetechnik Anwendung finden.
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Jede Endscheibe 4, 5 weist vorzugsweise eine mittig angeordnete Öffnung 7, 8 auf. Vorzugsweise sind die Endscheiben 4, 5 dazu eingerichtet, das Filterelement 3 gegenüber dem Mittelrohr 2 radial fluiddicht abzudichten. Hierzu ist ein Durchmesser der Öffnungen 7, 8 kleiner als ein Außendurchmesser des Mittelrohrs 2. Beim Einschieben des Mittelrohrs 2 in das Filterelement 3 werden die Endscheiben 4, 5 zumindest im Bereich der Öffnungen 7, 8 elastisch verformt und/oder umgefaltet, so dass das Mittelrohr 2 gegenüber dem Filterelement 3 fluiddicht abgedichtet ist.
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Das Mittelrohr 2 weist vorzugsweise beidseitig eine Öffnung 9, 10 auf. Vorzugsweise ist eine der Öffnungen 9, 10, insbesondere die Öffnung 9, die der in der 1 oberen Endscheibe 4 zugeordnet ist, mit einer Verschlusskappe 11 verschlossen. Die Verschlusskappe 11 weist vorzugsweise einen radial über das Mittelrohr 2 hinausragenden, insbesondere scheibenförmigen Anlageabschnitt 12 auf, der dazu eingerichtet ist, gegen das Filterelement 3, insbesondere gegen die in der 1 obere Endscheibe 4 anzuliegen. Bei der Montage des Filterelements 3 an dem Mittelrohr 2 wird das Filterelement 3 so weit auf das Mittelrohr 2 aufgeschoben, bis es an dem Anlageabschnitt 12 der Verschlusskappe 11 anliegt.
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Vorzugsweise ist in einem aufgeschobenen Zustand des Filterelements 3 auf das Mittelrohr 2 eine Trennebene 13 des Mittelrohrs 2 und der Verschlusskappe 11 bündig mit einer Außenfläche 14 einer der Endscheiben 4, 5, insbesondere der oberen Endscheibe 4, angeordnet. Die Verschlusskappe 11 weist vorzugsweise sich entlang des Mittelrohrs 2 erstreckende Schnapphaken 15 auf. Vorzugsweise sind mehrere Schnapphaken 15 vorgesehen, die gleichmäßig über einen Umfang der Verschlusskappe 11 verteilt angeordnet sein können. Die Schnapphaken 15 sind dazu eingerichtet, in korrespondierende Ausnehmungen 16 des Mittelrohrs 2 formschlüssig einzuschnappen.
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Die Verschlusskappe 11 weist ferner ein Eingriffselement 17 auf, das dazu eingerichtet ist, in einen Aufnahmeabschnitt 18 eines Filtergehäuses 19 der Filteranordnung 1 formschlüssig einzugreifen. Vorzugsweise sind mehrere Eingriffselemente 17 vorgesehen. Beispielsweise sind sechs Eingriffselemente 17 vorgesehen, die insbesondere gleichmäßig verteilt über den Umfang der Verschlusskappe 11 angeordnet sein können. Das Eingriffselement 17 kann ein elastisch verformbarer Schnapphaken sein. Die Verschlusskappe 11 ist vorzugsweise ein Kunststoffspritzgussbauteil.
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Die Verschlusskappe 11 ist gegenüber dem Mittelrohr 2 mit Hilfe einer axial angeordneten Dichteinrichtung 20 in der Trennebene 13 abgedichtet. Die Dichteinrichtung 20 kann ein O-Ring sein. Insbesondere ist die Dichteinrichtung 20 an einer Stirnfläche 21 des Mittelrohrs 2 angeordnet. Insbesondere ist an der Stirnfläche 21 eine Nut 22, insbesondere eine Ringnut vorgesehen, in der die Dichteinrichtung 20 positionierbar ist.
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Das Filterelement 3 ist vorzugsweise ein Hauptstromfilterelement 3. Die zweite Öffnung 10 des Mittelrohrs 2 ist vorzugsweise als Betriebsmittelanschluss ausgebildet. Das heißt, an der Öffnung 10 kann beispielsweise ein Stutzen 23 angeschlossen sein. In den Stutzen 23 ist ein Anschluss 24 des Mittelrohrs 2 einführbar. Das Filtergehäuse 19 kann den Stutzen 23 aufweisen. Der Anschluss 24 kann gegenüber dem Stutzen 23 mittels einer Dichteinrichtung 25 abgedichtet sein. Die Dichteinrichtung 25 ist vorzugsweise ein O-Ring, welcher den Anschluss 24 gegenüber dem Stutzen 23 radial abdichtet. Der O-Ring ist aus technischer Sicht nur bei gleichzeitiger Haupt- und Nebenstromfiltration nötig. Wenn nur ein Balg für die Filtration vorhanden ist, kann die Dichtung 25 entfallen.
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Koaxial zu dem Anschluss 24 ist ein zweiter Anschluss 26 des Mittelrohrs 2 vorgesehen. Der Anschluss 26 läuft um den Anschluss 24 ringförmig herum. Der zweite Anschluss 26 kann mittels einer Dichteinrichtung 27 gegenüber dem Stutzen 23 abgedichtet sein. Die Dichteinrichtung 27 ist beispielsweise eine radial abdichtende Dichtlippe. Zwischen den Anschlüssen 24, 26 strömendes Fluid kann durch eine in dem Stutzen 23 vorgesehene Bohrung aus dem Filterelement 3 abgeleitet werden (nur bei Nebenstromfitration).
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Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung 1. Die Filteranordnung 1 gemäß der 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Filteranordnung 1 gemäß der 1 im Wesentlichen dadurch, dass neben dem als Hauptstromfilterelement 3 ausgebildeten Filterelement 3 ein Nebenstromfilterelement 28 vorgesehen ist.
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Das Nebenstromfilterelement 28 weist analog zu dem Hauptstromfilterelement 3 ein Filtermedium 29 und zwei Endscheiben 30, 31 mit mittigen Öffnungen auf. Das Filtermedium 29 ist vorzugsweise zwischen den beiden Endscheiben 30, 31 angeordnet. Die Endscheiben 30, 31 dichten das Nebenstromfilterelement 28 gegenüber dem Mittelrohr 2 radial fluiddicht ab. Die Endscheiben 30, 31 sind insbesondere elastisch verformbar. Insbesondere ist ein Durchmesser der Öffnungen der Endscheiben 30, 31 kleiner als der Außendurchmesser des Mittelrohrs 2. Beim Aufschieben des Nebenstromfilterelements 28 auf das Mittelrohr 2 werden die Endscheiben 30, 31 vorzugsweise zumindest im Bereich ihrer Öffnungen elastisch verformt und/oder umgefaltet, so dass das Nebenstromfilterelement 28 fluiddicht radial gegenüber dem Mittelrohr 2 abgedicht. Die Endscheiben 30, 31 sind vorzugsweise Folienendscheiben.
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Das Nebenstromfilterelement 28 ist auf das Mittelrohr 2 aufschiebbar und benachbart zu dem Hauptstromfilterelement 3 anordenbar. Insbesondere ist an dem Mittelrohr 2 eine das Mittelrohr 2 umlaufende ringförmige Vorwölbung 32 bzw ein ein das Mittelrohr 2 umlaufender Kragen vorgesehen, an der das Nebenstromfilterelement 28 anlegbar ist. Das Hauptstromfilterelement 3 und das Nebenstromfilterelement 28 können von unterschiedlichen Seiten auf das Mittelrohr 2 aufgeschoben werden und liegen entsprechend von unterschiedlichen Seiten gegen die Vorwölbung 32 an. Von einer Rohseite RO des Nebenstromfilterelements 28 fließt zu filterndes Fluid durch das Filtermedium 29 in Richtung des Mittelrohrs 2. Das gefilterte Fluid kann von dem Filtermedium 29 durch eine in dem Stutzen 23 vorgesehene Bohrung aus der Filteranordnung 1 abströmen.
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Bei Haupt- und Nebenstromfiltration strömt der Hauptstrom durch die im Stutzen 23 vorgesehene Bohrung ab.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0059427 A1 [0003]
- DE 4441608 C2 [0011, 0024]
