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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz für einen Flüssigkeitsfilter, insbesondere für einen Kraftstofffilter, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes in einem Flüssigkeitsfilter.
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In vielen Bereichen der Technik ist die Filtrierung von Flüssigkeiten beispielsweise mit einem Flüssigkeitsfilter notwendig, um einen sicheren Betrieb der stromabwärts des Flüssigkeitsfilters liegenden Komponenten zu ermöglichen. Beispielsweise werden im Kraftstoffversorgungssystem von Brennkraftmaschinen Kraftstofffilter zur Abscheidung von im Kraftstoff befindlichen Partikeln und von Wasser eingesetzt. Das Kraftstoffversorgungssystem setzt sich üblicherweise zusammen aus einem Tank, wenigstens einer Kraftstoffleitung, wenigstens einer Kraftstoffpumpe, einem Kraftstofffilter und einem Einspritzsystem. Derartige, in Kraftstoffversorgungssystemen eingesetzte Flüssigkeitsfilter bzw. Kraftstofffilter weisen üblicherweise ein Filtergehäuse und einen darin befindlichen Filtereinsatz auf, wobei der Filtereinsatz zur Abscheidung von Partikeln und Wasser dient.
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Aus dem Kraftstoff abgeschiedenes Wasser wird häufig in einem in Richtung der Schwerkraft betrachtet unteren Bereich des Kraftstofffilters gesammelt. Um eine zuverlässige Filterwirkung zu gewährleisten und zu verhindern, dass bereits abgeschiedenes Wasser in den gereinigten Kraftstoff zurückgelangt bzw. das Abscheiden von Partikeln und/oder Wasser auf der Schmutzseite des Filtereinsatzes beeinträchtigt, ist im Gehäuse des Kraftstofffilters häufig ein Sensor angeordnet, der den Stand des bereits abgeschiedenen Wassers detektiert und es ermöglicht, zu erkennen, wenn der Wasserstand im Flüssigkeitsfilter eine bestimmte Höhe überschreitet.
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Aus der
DE 10 2011 081 141 A1 ist eine Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse und einem darin angeordneten Filtereinsatz zum Herausfiltern von Fremdstoffen und Wasser aus einem durch das Filtergehäuse strömenden Medien bekannt. Die Filtereinrichtung weist einen Entwässerer zum Abführen des herausgefilterten Wassers aus der Filtereinrichtung auf, wobei der Entwässerer mittels einer Rastverbindung an das Filtergehäuse gekoppelt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Filtereinsatz für einen Flüssigkeitsfilter, insbesondere für einen Kraftstofffilter, vorgeschlagen, wobei der Filtereinsatz ein Filterelement zum Abscheiden von Schmutzpartikeln und/oder Wasser aufweist, wobei sich der Filtereinsatz entlang einer Längsachse erstreckt. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein elektrischer Leiter, der zur Detektierung von Wasser geeignet ist, mit dem Filtereinsatz verbunden, insbesondere unlösbar mit dem Filtereinsatz verbunden.
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Gegenüber dem Stand der Technik weist der erfindungsgemäße Filtereinsatz für einen Flüssigkeitsfilter den Vorteil auf, dass der zur Detektierung von Wasser geeignete elektrische Leiter, der als eine Art Wassersensor dient, bei jedem Wechsel des Filtereinsatzes, beispielsweise zu Wartungszwecken, neu und unverbraucht ist und somit keine alterungsbedingte Fehlfunktion aufweist. Dadurch ist stets eine sichere und zuverlässige Funktionsweise der Detektierung eines kritischen Pegels von gesammeltem Wasser im Flüssigkeitsfilter gewährleistet.
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Besonders vorteilhaft wird ein derartiger erfindungsgemäßer Filtereinsatz in einem Flüssigkeitsfilter, insbesondere in einem Kraftstofffilter, verwendet.
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Vorteilhafte Ausbildungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Ausbildung des Filtereinsatzes ist das Filterelement in einer Erstreckungsrichtung parallel zur Längsachse, also in axialer Erstreckungsrichtung, an seinen Stirnseiten zwischen einer ersten Endkappe und einer zweiten Endkappe festgelegt, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter ein erstes Leiterende und ein vom ersten Leiterende abgewandtes zweites Leiterende aufweist, wobei das erste Leiterende in der Erstreckungsrichtung parallel zur Längsachse über eine vom Filterelement abgewandte erste Seite der ersten Endkappe herausragt, wobei das zweite Leiterende an der zweiten Endkappe einen elektrischen Anschluss aufweist. Durch diese Ausbildung wird vorteilhaft bewirkt, dass bei einem Einbau des Filterelements in einem Flüssigkeitsfilter das erste Leiterende bevorzugt zur Detektierung von Wasser in einem in normaler Einbaulage unten, also in Richtung der Schwerkraft betrachtet unten, angeordneten Wassersammelbehälter geeignet ist, wobei bereits ein Wasserstand detektiert werden kann, der in normaler Einbaulage die Höhe der ersten Endkappe noch nicht erreicht hat. Durch das zweite Leiterende lässt sich der wenigstens eine elektrische Leiter vorteilhaft elektrisch anschließen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine elektrische Leiter des Filtereinsatzes mit wenigstens einem weiteren elektrischen Leiter, welcher mit dem Filtereinsatz, insbesondere unlösbar, verbunden ist, derart wechselwirkt, dass bei der Verbindung des wenigstens einen elektrischen Leiters mit dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter mittels des zu detektierenden Wassers zwischen dem wenigstens einen elektrischen Leiter und dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter ein elektrischer Parameter, insbesondere der elektrische Widerstand, erfassbar geändert wird. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der wenigstens eine elektrische Leiter und der wenigstens eine weitere elektrische Leiter gemeinsam einen Wassersensor ausbilden, der an dem Filtereinsatz angeordnet bzw. festgelegt ist und mit dem Filtereinsatz gemeinsam ausgewechselt werden kann. Dadurch wird ein besonders kostengünstig und einfach zu wechselnder und dadurch besonders einfach zu wartender Wassersensor geschaffen. Durch die Variation der Länge des wenigstens einen elektrischen Leiters und des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters, insbesondere eines jeweils ersten Leiterendes des wenigstens einen elektrischen Leiters bzw. des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters kann in einfacher Weise die Höhe des zu detektierenden kritischen Pegels bzw. des kritischen Wasserspiegels des gesammelten Wassers eingestellt werden, bei welcher sich durch eine elektrische Verbindung, in der Art eines Kurzschlusses, des wenigstens einen elektrischen Leiters mit dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter mittels des zu detektierenden Wassers der elektrische Parameter erfassbar ändert. Beispielsweise wird bei Erreichen des kritischen Pegels der elektrische Widerstand, die Kapazität oder die Impedanz zwischen dem wenigstens einen elektrischen Leiter und dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter messbar geändert. In einer bevorzugten Ausführung sind der wenigstens eine elektrische Leiter und der wenigstens eine weitere elektrische Leiter wenigstens bereichsweise nicht von einer elektrisch isolierenden Hülle umgeben
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In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine elektrische Leiter im in einem Flüssigkeitsfilter montierten Zustand des Filtereinsatzes mit wenigstens einem weiteren im Flüssigkeitsfilter angeordneten elektrischen Leiter derart wechselwirkt, dass bei der Verbindung des wenigstens einen elektrischen Leiters mit dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter mittels des zu detektierenden Wassers zwischen dem wenigstens einen elektrischen Leiter und dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter ein elektrischer Parameter, insbesondere der elektrische Widerstand, erfassbar geändert wird. Dieser Ausführungsform bewirkt vorteilhaft, dass am Filtereinsatz nur der wenigstens eine elektrische Leiter vorgesehen ist, während der mit diesem wechselwirkende wenigstens eine weitere elektrische Leiter im Flüssigkeitsfilter angeordnet ist. Dadurch lässt sich der Filtereinsatz besonders kostengünstig herstellen und es kann durch eine besondere Ausgestaltung des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters eine besonders zuverlässige und sichere Detektierung von Wasser auch im gekippten Zustand des Flüssigkeitsfilters bewirkt werden. Beispielsweise können mehrere weitere elektrische Leiter im Flüssigkeitsfilter vorgesehen sein, welche zum Beispiel kreisförmig um den wenigstens einen elektrischen Leiter herum angeordnet sind.
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Dadurch, dass der Filtereinsatz hohlzylindrisch mit einer zentrisch gelegenen Aussparung ausgebildet ist, wobei sich die Aussparung in Richtung der Längsachse erstreckt, wobei die Aussparung eine Innenwandung aufweist, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter an oder in der Innenwandung der Aussparung angeordnet ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass der wenigstens eine elektrische Leiter besonders platzsparend und vor mechanischer Beschädigung, z.B. bei Transport oder Montage, gesichert im Filtereinsatz angeordnet ist. Wird der wenigstens eine elektrische Leiter beispielsweise in die Innenwandung der Aussparung eingespritzt, so ist der wenigstens eine elektrische Leiter besonders vorteilhaft in einem Bereich elektrisch isoliert, welcher vorzugsweise nur mit Kraftstoff in Verbindung kommt. Durch diese elektrische Isolierung wird das Risiko von elektrischen Fehlsignalen, die fälschlicherweise das Vorhandensein von Wasser im zu überwachenden Bereich andeuten, vorteilhaft reduziert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Seite der ersten Endkappe ein Stützelement aufweist, wobei das Stützelement im in einem Flüssigkeitsfilter montierten Zustand des Filtereinsatzes zur axialen Stützung des Filtereinsatzes geeignet ist, wobei der wenigstens eine Leiter an dem Stützelement angeordnet ist. Durch diese Weiterbildung wird vorteilhaft bewirkt, dass der wenigstens eine Leiter mechanisch durch die Anordnung an dem Stützelement stabilisiert ist und dadurch die Detektierung des Wassers dauerhaft und zuverlässig sichergestellt ist. Ein Umknicken oder Verbiegen des wenigstens einen elektrischen Leiters bei der Montage des Filtereinsatzes im Flüssigkeitsfilter oder während des Betriebs wird dadurch zuverlässig unterbunden. Bei dem Stützelement handelt es sich beispielsweise um ein starres Stützelement oder um ein federartig ausgebildetes Stützelement, beispielsweise in Form einer Blattfeder oder einer Spiralfeder.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Filtereinsatz in einem Flüssigkeitsfilter, insbesondere in einem Kraftstofffilter verwendet, wobei der Flüssigkeitsfilter ein Filtergehäuse aufweist und wobei das Filtergehäuse folgende Komponenten umfasst: einen Gehäusedeckel und einen Gehäusebecher, wobei der Gehäusebecher mit dem Gehäusedeckel dicht verschließbar ist, beispielsweise durch Verschrauben oder Verstemmen. Weiterhin umfasst das Filtergehäuse wenigstens einen Flüssigkeitszulauf und wenigstens einen Flüssigkeitsablauf, wobei der wenigstens eine Flüssigkeitszulauf und der wenigstens eine Flüssigkeitsablauf am Gehäusedeckel angeordnet sind und von Flüssigkeit durchströmbar sind. Der Gehäusebecher weist weiterhin einen Wassersammelraum auf. Der Filtereinsatz ist im Gehäusebecher lösbar derart angeordnet, dass das erste Leiterende des wenigstens einen elektrischen Leiters in den Wassersammelraum hineinragt und dass der elektrische Anschluss des zweiten Leiterendes des wenigstens einen elektrischen Leiters mit einem elektrischen Anschlusselement an dem Filtergehäuse elektrisch verbunden ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die bei der Detektion von Wasser entstehenden und erfassten Signale im wenigstens einen elektrischen Leiter elektrisch in das elektrische Anschlusselement des Filtergehäuses geleitet werden und von dort eine Weiterleitung beispielsweise an ein außerhalb des Flüssigkeitsfilters angeordnetes Steuergerät möglich wird. Auf diese Weise ist stets eine zuverlässige und sichere elektrische Kontaktierung des als Wassersensor fungierenden wenigstens einen elektrischen Leiters gewährleistet. Besonders vorteilhaft kann mittels des elektrischen Anschlusselements entweder mechanisch oder elektrisch festgestellt werden, ob ein Filtereinsatz im Flüssigkeitsfilter montiert ist. Beispielsweise ändert sich der elektrische Widerstand im Anschlusselement des Filtergehäuses, sobald das zweite Leiterende des wenigstens einen elektrischen Leiters mit dem elektrischen Anschlusselement des Filtergehäuses elektrisch verbunden ist, wodurch das Vorhandensein des Filtereinsatzes angezeigt wird. Oder das zweite Leiterende des wenigstens einen elektrischen Leiters bewirkt bei korrekter Montage, beispielsweise durch den richtigen elektrischen Kontaktschluss mit dem elektrischen Anschlusselement des Filtereinsatzes, eine mechanische Veränderung, beispielsweise durch das Verschieben eines Riegels, dass Wegklappen einer Feder, oder ähnliche Mechanismen, wodurch beispielsweise erst der Gehäusedeckels am Gehäusebecher festlegbar wird. Auf diese Weise wird ganz besonders vorteilhaft verhindert, dass der Flüssigkeitsfilter ohne Filtereinsatz betrieben wird und in der Folge stromabwärts des Flüssigkeitsfilters gelegene Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems durch ungefilterten Kraftstoff beschädigt werden.
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Dadurch, dass mit dem elektrischen Anschlusselement des Filtergehäuses eine Auswerteschaltung verbunden ist, die zur Auswertung von elektrischen Signalen des wenigstens einen elektrischen Leiters geeignet ist, wobei die Auswerteschaltung geeignet ist, an ein Gerät außerhalb des Flüssigkeitsfilters weitere elektrische Signale bereitzustellen, welche über das Vorhandensein des wenigstens einen elektrischen Leiters Auskunft geben und darüber, ob der Wasserstand im Wassersammelraum einen bestimmten Pegel überschreitet, wird vorteilhaft bewirkt, dass bereits im Flüssigkeitsfilter eine Vorverarbeitung der Signale des wenigstens einen elektrischen Leiters durchgeführt wird und beispielsweise aufbereitete digitale Signale oder aufbereitete oder unaufbereitete analoge elektrische Signale an ein außerhalb des Flüssigkeitsfilters befindliches Steuergerät gesendet werden. Besonders vorteilhaft lässt sich auf diese Weise ein Signal an das Steuergerät senden, wobei das Signal einen Hinweis darauf gibt, ob überhaupt ein Filtereinsatz im Flüssigkeitsfilter montiert ist. Bei Nichtvorhandensein eines Filtereinsatzes kann dann das Steuergerät eine Warnlampe in einer Anzeigevorrichtung anschalten, die auf einen Fehler im Flüssigkeitsfilter hinweist.
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Dadurch, dass der wenigstens eine weitere Leiter am Gehäusebecher des Flüssigkeitsfilters angeordnet ist, wobei ein Endbereich des weiteren elektrischen Leiters ins Innere des Gehäusebechers abragt, wird vorteilhaft bewirkt, dass der aus dem wenigstens einen elektrischen Leiter und dem wenigstens einen weiteren Leiter gebildete Wassersensor besonders robust gestaltbar ist, da der wenigstens eine weitere elektrische Leiter in einer besonders stabilen Form gestaltet werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Gehäusebecher wenigstens bereichsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gestaltet ist und dass der Gehäusebecher den wenigstens einen weiteren Leiter bildet. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Detektierung von Wasser mittels eines sich verändernden elektrischen Parameters, insbesondere des Widerstandes, der Kapazität oder der Impedanz, zwischen dem wenigstens einen elektrischen Leiter und dem wenigstens einen weiteren elektrischen Leiter in besonders einfacher, robuster und zuverlässiger Weise ermöglicht wird. Beispielsweise ist besonders der Boden des Gehäusebechers und/oder ein daran anschließender Bereich der Wand des Gehäusebechers aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, beispielsweise aus Metall oder aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff. Vorzugsweise ist der derartig elektrisch leitfähige Bereich des Gehäusebechers elektrisch mit dem elektrischen Anschlusselement des Filtergehäuses verbunden.
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Dadurch, dass der wenigstens eine elektrische Leiter und der Endbereich des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters in normaler Einbaulage des Flüssigkeitsfilters wenigstens bereichsweise in ihrer Projektion auf die Längsachse überlappen, wird vorteilhaft bewirkt, dass die Detektion von Wasser besonders zuverlässig gewährleistet und auch bei beispielsweise gekippter Stellung des Flüssigkeitsfilters sichergestellt ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Endbereich des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters an seinem dem Filtereinsatz zugewandten Ende eine Fläche umrandet, und insbesondere als eine ringförmige Struktur ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter in Richtung der Längsachse innerhalb der Umrandung durch die von dem Endbereich des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters umrandete Fläche hindurchragt. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass sich im Wassersammelraum des Gehäusebechers befindliches Wasser, welches einen bestimmten Pegel überschreitet, zuverlässig auch in gekippter Lage des Flüssigkeitsfilters detektiert werden kann. Durch eine beispielsweise ringförmig geschlossene Ausführung des Endbereichs lässt sich das Erreichen eines als kritisch angesehenen Pegels des gesammelten Wassers zuverlässig in jeglicher Kipprichtung des Flüssigkeitsfilters zuverlässig bestimmen.
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Dadurch, dass im Gehäusebecher ein weiteres Stützelement angeordnet ist, wobei das weitere Stützelement zur axialen Stützung des Filtereinsatzes geeignet ist, wobei der Endbereich des wenigstens einen weiteren Leiters am weiteren Stützelement angeordnet ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass der Filtereinsatz stets sicher in axialer Richtung im Flüssigkeitsfilter festgelegt ist und dass der wenigstens eine weitere Leiter zuverlässig mechanisch stabilisiert und vor Beschädigungen bei Betrieb oder beim Einbau des Filtereinsatzes geschützt ist.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1a einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes;
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1b einen Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes;
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2 einen Querschnitt eines Flüssigkeitsfilters in einer ersten Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen Filtereinsatz gemäß der Ausführungsform aus 1a;
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3a einen Querschnitt eines Flüssigkeitsfilters in einem ersten Ausführungsbeispiel einer zweiten Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen Filtereinsatz gemäß der Ausführungsform aus 1b;
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3b einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Flüssigkeitsfilters in einem zweiten Ausführungsbeispiel einer zweiten Ausführungsform mit einem erfindungsgemäßen Filtereinsatz gemäß der Ausführungsform aus 1b;
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3c einen Querschnitt des Flüssigkeitsfilters gemäß des Ausführungsbeispiels aus 3b in einem gekippten Zustand.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Bei den in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen weisen Elemente mit gleicher Funktion das gleiche Bezugszeichen auf.
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In 1a ist ein Filtereinsatz 100 für einen Flüssigkeitsfilter, bevorzugt für einen Kraftstofffilter, dargestellt. Der Filtereinsatz 100 umfasst ein Filterelement 140, welches geeignet ist, Partikel und/oder Wasser aus der Flüssigkeit abzuscheiden und erstreckt sich in Richtung einer Längsachse 150. Das Filterelement 140 weist in seinem Inneren eine Aussparung 142, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine zentrisch gelegene Aussparung 130, mit einer Innenwandung 132 auf. Das Filterelement 140 besteht beispielsweise aus einem hydrophilen oder aus einem hydrophoben Material und weist zur Filtrierung von Partikeln eine Porengröße von beispielsweise zwischen 10µm (Mikrometer) und 60µm auf, bevorzugt zwischen 20µm und 50µm. Es ist in einer beispielhaften Ausführungsform sternförmig gefaltet. Jedoch sind auch andere Ausgestaltungsformen denkbar, beispielsweise ein Filterelement 140, welches in Richtung der Längsachse 150 durchströmt wird. Weiterhin denkbar ist ein zweiteiliges Filterelement 140, welches einen zweiteiligen Filtereinsatz 100 gestaltet, wobei ein erster Teil des Filterelements 140 koaleszierende Eigenschaften aufweist und beispielsweise radial außen angeordnet ist und ein zweiter Teil des Filterelements 140 zur Wasserabscheidung hydrophobe Eigenschaften aufweist. In einer derartigen Ausgestaltung werden im Kraftstoff befindliche Wassertröpfchen beim Durchtritt durch das koaleszierende, beispielsweise hydrophile Material, zu größeren Tröpfchen geformt, die sich dann an dem zweiten Filterelement-Teil abscheiden lassen.
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Der Filtereinsatz 100 weist an einem ersten Ende 102 eine erste Endkappe 110 und an einem zweiten Ende 104 eine zweite Endkappe 120 auf, wobei in der zweiten Endkappe 120 beispielsweise zentrisch eine Durchgangsöffnung 128 angeordnet ist. Das Filterelement 140 ist zwischen der ersten Endkappe 110 und der zweiten Endkappe 120 angeordnet und mit seinen zwei Stirnseiten fluiddicht mit diesen verbunden.
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Die zweite Endkappe 120 weist an ihrer dem Filterelement 140 abgewandten Seite einen die Durchgangsöffnung 128 begrenzenden Stutzen 122 auf. Der Stutzen 122 ragt im dargestellten Ausführungsbeispiel über die im Wesentlichen flächig gestaltete Ebene der zweiten Endkappe 120 hinaus. An seinem von dem Filtereinsatz abgewandten Ende lässt sich der Stutzen 122 an einem Filtergehäuse eines Flüssigkeitsfilters anschließen oder sogar befestigen, zum Beispiel mittels eines an diesem Ende angeordneten Gewindes 124. Um den Stutzen 122 herum ist ein Dichtelement 126, beispielsweise ein handelsüblicher O-Ring, angeordnet, der bei einer Montage des Filtereinsatzes 100, z.B. an einem Gehäusedeckel 520 eines Flüssigkeitsfilters 400, den Filtereinsatz 100 flüssigkeitsdicht abdichtet.
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Am Filtereinsatz 100 ist weiterhin wenigstens ein elektrischer Leiter 200 angeordnet sowie wenigstens ein weiterer elektrischer Leiter 250. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ragt ein erstes Leiterende 210 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 über eine erste von dem Filterelement 140 abgewandte Seite 112 der im Wesentlichen flächig gestalteten ersten Endkappe 110 hinaus. In gleicher Weise ragt ein erstes Leiterende 260 des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters 250 über die erste Seite 112 der ersten Endkappe 110 hinaus. Das erste Leiterende 210 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 ist vom ersten Leiterende 260 des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters 250 in einer Richtung senkrecht zur Längsachse 150 beabstandet. Der wenigstens eine elektrische Leiter 200 und der wenigstens eine weitere elektrische Leiter 250 verlaufen bevorzugt an der Innenwandung 132 der Aussparung 142 oder eingebettet in die Innenwandung 132 der Aussparung 142 des Filterelements 140 in axialer Richtung, also in Richtung der Längsachse 150, bis zur zweiten Endkappe 120. Eine derartige Einbettung kann beispielsweise durch ein Umspritzen des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 und/oder des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters 250 mit der bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildeten Innenwandung 132 der Aussparung 142 realisiert werden.
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Der wenigstens eine elektrische Leiter 200 sowie der wenigstens eine weitere elektrische Leiter 250 verlaufen bevorzugt an oder in der zweiten Endkappe 120 radial nach außen und bilden an der radial gelegenen Außenseite der zweiten Endkappe 120 einen elektrischen Anschluss 290. Der elektrische Anschluss 290 wird dabei von einem zweiten Leiterende 220 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 und von einem zweiten Leiterende 270 des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters 250 gebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Anschluss 290 dadurch gebildet, dass das zweite Leiterende 220 des elektrischen Leiters 200 in axialer Richtung unter dem zweiten Ende 270 des wenigstens einen weiteren elektrischen Leiters 52 angeordnet ist. Ebenso gut können die beiden zweiten Leiterenden 220, 270 auch umgekehrt angeordnet sein oder beispielsweise in radialer Richtung betrachtet an entgegengesetzten Enden der zweiten Endkappe radial abragen.
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1b stellt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes dar. In dieser Ausführungsform ist nur der wenigstens eine elektrische Leiter 200 vorgesehen. Der elektrische Anschluss 290 ist in dieser Ausführungsform im Stutzen 122 dadurch realisiert, dass das zweite Leiterende 270 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 von der Innenseite des Stutzens 122 durch den Stutzen 122 hindurch auf dessen Außenseite geführt ist. An der ersten Seite 112 der ersten Endkappe 110 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Stützelement 160 angeordnet, mit welchem der Filtereinsatz im montierten Zustand in axialer Richtung gestützt werden kann. Das Stützelement 160 ist in beispielsweise in hohlzylindrischer Weise ausgeführt, wobei das Stützelement 160 in der Wandung seiner hohlzylindrischen Form Durchbrüche 162 derart aufweist, dass ein Eintritt von Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ins Innere der hohlzylindrischen Form des Stützelements 160 möglich ist. Das erste Leiterende 210 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 ragt bevorzugt ins Innere der hohlzylindrischen Form des Stützelements 160 hinein. Dadurch ist das erste Leiterende 210 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200 besonders vorteilhaft gegen eine Beschädigung beim Transport oder bei der Montage geschützt. Das Stützelement 160 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen zentrisch an der ersten Endkappe 110 angeordnet. Genauso gut ist es aber auch möglich, dass mehr als ein Stützelement 160 an der ersten Endkappe 110 vorgesehen ist oder dass das eine Stützelement 160 an einer nicht zentrischen Stelle der ersten Endkappe 110 angeordnet ist.
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2 zeigt einen Flüssigkeitsfilter 400, beispielsweise zur Filtrierung von Kraftstoffen, in dem ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz 100 gemäß der Ausführungsform aus 1b montiert ist. Der Flüssigkeitsfilter 400 weist ein Filtergehäuse 500 auf, wobei das Filtergehäuse einen Gehäusedeckel 520 und einen Gehäusebecher 510 umfasst, wobei der Gehäusebecher 510 mit dem Gehäusedeckel 520 dicht, insbesondere fluiddicht, verschließbar ist. Der Gehäusedeckel 520 wird dazu beispielsweise unter Zwischenlage eines weiteren Dichtelements 530 am Gehäusebecher 510 festgeschraubt oder an dem Gehäusebecher 510 verkrimpt. Bevorzugt ist der Flüssigkeitsfilter 400 derart montiert, dass der Gehäusebecher-Boden 512 entlang des in Richtung der Schwerkraft (g) weisenden Pfeils 900, das heißt in der Abbildung nach unten weisend, zeigt.
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Der Gehäusebecher 510 weist einen Gehäusebecher-Boden 512 und eine Gehäusebecher-Innenwand 514 auf, die zusammen mit dem Gehäusedeckel 520 das Innere des Flüssigkeitsfilters 400 umgrenzen.
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Der Gehäusedeckel 520 weist wenigstens einen Flüssigkeitszulauf 522 und wenigstens einen Flüssigkeitsablauf 524 auf. Durch den Flüssigkeitszulauf 522 strömt ungefilterte Flüssigkeit, insbesondere Kraftstoff, entlang der Pfeile in den Flüssigkeitsfilter 400 hinein, während die filtrierte Flüssigkeit den Flüssigkeitsfilter 400 über den Flüssigkeitsablauf 524 in Pfeilrichtung verlässt.
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Der Gehäusebecher 510 und der Gehäusedeckel 520 sind beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, zum Beispiel aus Polyamid. Jedoch sind auch andere Materialien denkbar, beispielsweise Metalle.
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Im Gehäusebecher 510 ist der erfindungsgemäße Filtereinsatz 100 lösbar angeordnet und trennt eine an der Außenseite des Filtereinsatzes 100 liegende Schmutzseite 410 von einer innerhalb des Filtereinsatzes 100 liegenden Reinseite 420. Der Filtereinsatz 100 ist beispielsweise mittels seines Stutzens 122 am Gehäusedeckel 520 fluiddicht festgelegt. Der Filtereinsatz 100 wird dazu beispielsweise an seinem Stutzen 122 in den Gehäusedeckel 520 fluiddicht eingeschraubt. Die Abdichtung des Filtereinsatzes 100 gegen den Gehäusedeckel 520 wird mittels des Dichtelements 126 bewerkstelligt, welches zwischen dem Stutzen 122 und einem am Gehäusedeckel 520 angeordneten, umlaufenden Dichtsteg 526 festgelegt ist.
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Der Gehäusebecher 510 weist weiterhin einen Wassersammelraum 600 auf, der in der Abbildung am unteren Ende des Flüssigkeitsfilters 400 angeordnet ist und in welchem sich das an dem Filtereinsatz abgeschiedene Wasser 610 sammelt. Da das Wasser ein höheres spezifisches Gewicht aufweist als der zu filtrierende Kraftstoff, sinkt am Filtereinsatz 100 vom Kraftstoff getrenntes Wasser in Form von Wassertropfen 612 im Flüssigkeitsfilter 400 nach unten. Im Gehäusebecher-Boden 512 befindet sich außerdem ein Wasserablass 620 mit einer Wasserablass-Schraube 622. Durch Öffnen der Wasserablass-Schraube 622 kann das im Wassersammelraum 600 gesammelte Wasser 610 über den Wasserablass 620 aus dem Gehäusebecher 510 entfernt werden.
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Das gesammelte Wasser 610 weist im Ruhezustand einen Wasserpegel (L) auf, beispielsweise einen unkritischen Wasserpegel (L1). Solange der Pegel des gesammelten Wasser 610 einen für die Filtrierung des Kraftstoffs kritischen Pegel (L2) nicht überschreitet ist der Betrieb des Flüssigkeitsfilters sicher. Überschreitet der Pegel des gesammelten Wasser 610 den kritischen Pegel (L2), so muss das Wasser mittels des Wasserablasses 620 abgelassen werden.
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Das Erreichen des kritischen Wasser Pegels (L2) soll durch einen Wassersensor angezeigt werden. Erfindungsgemäß wird in der dargestellten Ausführungsform der Wassersensor durch einen am Filtereinsatz 100 angeordneten elektrischen Leiter 200 und einen ebenfalls am Filtereinsatz 100 angeordneten weiteren elektrischen Leiter 250 gebildet. Das erste Leiterende 210 des elektrischen Leiters 200 und das erste Leiterende 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 ragen an der ersten Seite 112 der ersten Endkappe 110 nach unten, dem Wassersammelraum 600 des Gehäusebechers 510 zuweisend, vom Filtereinsatz 100 ab. Die beiden ersten Leiterenden 210, 260 sind zum Beispiel aus nicht isoliertem metallischen Material gebildet. Solange der kritische Pegel (L2) nicht erreicht ist, beispielsweise beim unkritischen Pegel L1, ist der zwischen dem elektrischen Leiter 200 und dem weiteren elektrischen Leiter 250 messbare elektrische Widerstand durch den Abstand zwischen dem elektrischen Leiter 200 und dem weiteren elektrischen Leiter 250, die Länge der ersten Leiterenden 210, 260 sowie den spezifischen elektrischen Widerstand des dazwischen liegenden Kraftstoffs bestimmt. Da Kraftstoff einen anderen spezifischen Widerstand aufweist als Wasser ändert sich der zwischen dem elektrischen Leiter 200 und dem weiteren elektrischen Leiter 250 erfassbare elektrische Widerstand, sobald das gesammelte Wasser 610 den kritischen Pegel (L2) erreicht. In diesem Fall wird das erste Leiterende 210 des elektrischen Leiters 200 mit dem ersten Leiterende 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 mittels des gesammelten Wassers 610 verbunden, wodurch sich der zwischen den beiden Leitern 200, 250 messbare elektrischen Widerstand gegenüber einem unkritischen Pegelstand (z.B. L1) des gesammelten Wasser 610 ändert. In analoger Weise können Kapazitäts- oder Impedanzunterschiede erfasst und bestimmt werden, die auftreten, sobald das gesammelte Wasser 610 anstelle von Kraftstoff zwischen dem ersten Leiterende 210 des elektrischen Leiters 200 und dem ersten Leiterende 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 zu liegen kommt.
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In der dargestellten Ausführungsform des Flüssigkeitsfilters 400 ist am von der Figur aus betrachtet oberen Rand des Gehäusebechers 510 ein Anschlusselement 550 angeordnet, welches seinerseits an einer Auswerteschaltung 560 festgelegt ist. Die Auswerteschaltung 560 und das Anschlusselement 550 sind auf der Gehäusebecher-Innenwand 514 angeordnet.
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In einem alternativen, hier nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel ist die Auswerteschaltung 560 an der Außenseite des Gehäusebechers 510, also an dessen Außenwand, angeordnet. In diesem Fall ist das Anschlusselement 550 vom Inneren des Filtergehäuses 500 durch die Wand des Gehäusebechers 510, bevorzugt fluiddicht, auf die Außenseite des Gehäusebechers 510 hindurchgeführt und ist dort elektrisch mit der Auswerteschaltung 560 kontaktiert.
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Die an der Seite der zweiten Endkappe 120 herausragenden elektrischen Anschlüsse 290 des elektrischen Leiters 200 und des weiteren elektrischen Leiters 250 sind elektrisch mit dem Anschlusselement 550 verbunden. Über das Anschlusselement 550 kann beispielsweise eine elektrische Spannung zwischen den elektrischen Leiter 200 und den weiteren elektrischen Leiter 250 angelegt werden und so der elektrische Widerstand oder eine andere elektrische Größe, wie zum Beispiel die Kapazität oder eine Impedanz, zwischen dem elektrischen Leiter 200 und dem weiteren elektrischen Leiter 52 erfasst werden. Ist überhaupt kein Filtereinsatz 100 montiert oder ist der Filtereinsatz 100 fehlerhaft montiert, so ist kein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem elektrischen Anschluss 290 und dem Anschlusselement 550 hergestellt und es wird ein Wert des elektrischen Parameters erfasst, der das Fehlen des Filtereinsatzes 100 oder das fehlerhafte Montieren des Filtereinsatzes 100 angezeigt.
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Die Auswerteschaltung 560 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Kontaktierelementen 570 auf, welche die Wand des Gehäusebechers 510 fluiddicht durchgreifen und an der Außenseite des Gehäusebechers mit einem Steckkontakt 700 kontaktiert werden können. Mittels einer elektrischen Leitung 702 können am Kontaktierelement 570 abgegriffene elektrische Signale an ein außerhalb des Flüssigkeitsfilters 400 befindliches Steuergerät weitergeleitet werden. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform ist das Anschlusselement 550 ohne Zwischenschaltung einer Auswerteschaltung 560 fluiddicht mit den Kontaktierelementen 570 elektrisch leitend verbunden. In der Auswerteschaltung 560 befinden sich elektrische oder elektronische Bauelemente beispielsweise anwenderspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC), die dazu geeignet sind, über die Anschlusselemente 550 erfasste elektrische Signale zu verarbeiten, auszuwerten und/oder zu verstärken. Beispielsweise kann ein am Anschlusselement 550 anliegendes elektrisches (analoges) Signal einfach nur verstärkt werden, so dass am Kontaktierelement 570 ein verstärktes analoges elektrisches Signal 802 anliegt. Die Auswerteschaltung 560 kann am Anschlusselement 550 erfasste elektrische Signale jedoch auch derart aufbereiten, dass am Kontaktierelement 570 ein digitales Signal 800 bereitgestellt wird, welches geeignet ist, ein mit dem Steckkontakt 700 verbundenes Steuergerät über verschiedene Betriebszustände des Flüssigkeitsfilters zu informieren. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung ein Signal bereitstellen, welches das Vorhandensein oder die Abwesenheit des Filtereinsatzes 100 signalisiert, gleichfalls kann eine Information bereitgestellt werden, die das Erreichen eines gewissen Wasserspiegels, z.B. des kritischen Pegels (L2) des gesammelten Wassers 610, anzeigt.
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In 3a ist eine zweite Ausführungsform des Flüssigkeitsfilters 400 dargestellt, bei der ein Filtereinsatz 100 gemäß der Ausführungsform aus 1b montiert ist. Im Unterschied zum Gehäusebecher 510 des Flüssigkeitsfilters 400 aus 2 ist in der dargestellten Ausführungsform am Gehäusebecher-Boden 512 ein hohlzylindrisches weiteres Stützelement 580 mit Durchbrüchen 582 angeordnet. Das Stützelement ist geeignet, den Filtereinsatz 100 in Richtung der Längsachse 150 abzustützen und zwischen dem Gehäusebecher-Boden 512 und dem Gehäusedeckel 520 einzuspannen. Die Durchbrüche 582 im weiteren Stützelement 580 ermöglichen den Eintritt von Flüssigkeit, insbesondere gesammelten Wassers 610, in das Innere des hohlzylindrischen weiteren Stützelements 580. In der Figur betrachtet von oben ragt das erste Leiterende 210 des wenigstens einen elektrischen Leiters 200, der am Filtereinsatz angeordnet ist, in das hohlzylindrische weitere Stützelement 580 hinein. Vom Gehäusebecher-Boden 512 ragt das erste Leiterende 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 in Form eines Endbereichs 280 beispielsweise senkrecht nach oben ins Innere des Gehäusebechers ab. Bevorzugt ist der Endbereich 280 des weiteren elektrischen Leiters 250 fest mit dem weiteren Stützelement 580 mechanisch verbunden und wird dadurch mechanisch stabilisiert.
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Im normalen Betriebszustand, d.h. im Zustand in dem die Längsachse 150 im Wesentlichen parallel zur Richtung der Schwerkraft entlang des Pfeils 900 ausgerichtet ist, überlappen in einer Projektion auf die Längsachse 150 der Endbereich 280 des weiteren elektrischen Leiters 250 und das erste Leiterende 210 des elektrischen Leiters 200 in einem Überlappungsbereich 286. Dadurch wird besonders zuverlässig das Erreichen des kritischen Pegels (L2) des gesammelten Wassers 610 im Wassersammelraum 600 detektierbar, beispielsweise auch in einem leicht gekippten Zustand des Flüssigkeitsfilters 400.
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Der weitere elektrische Leiter 250 ist auch elektrisch mit der Auswerteschaltung 560 verbunden. Beispielsweise ist der weitere elektrische Leiter 250 in die Wandung des Gehäusebechers 510 eingespritzt.
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In 3b ist ein Ausschnitt aus dem Gehäusebecher 510 eines weiteren Ausführungsbeispiels der Ausführungsform des Flüssigkeitsfilters 400 aus 3a dargestellt. Hierbei ist der Endbereich 280 des weiteren elektrischen Leiters 250 mit einer ringförmigen Struktur 282 ausgestaltet, welche eine Fläche in einer im Wesentlichen zur Erstreckungsrichtung der Längsachse 150 senkrechten Ebene begrenzt. Bevorzugt liegt der Mittelpunkt der Fläche der beispielsweise kreisrunden ringförmigen Struktur 282 ungefähr auf der Längsachse 150 des Flüssigkeitsfilters 400. In anderen Ausgestaltungsformen der Erfindung kann die ringförmige Struktur 282 auch eine andere als eine kreisrunde Form aufweisen, beispielsweise eine dreieckige, eine elliptische, eine quadratische oder eine sonstige Form. Die wie eine Drahtschlinge gestaltete ringförmige Struktur 282 wird in der Figur betrachtet von oben vom ersten Leiterende 210 des elektrischen Leiters 200 derart durchstoßen, vorzugsweise mittig, dass im unverkippten Zustand des Flüssigkeitsfilters 400 entlang der Längsachse 150 betrachtet wenigstens ein Teil des ersten Leiterendes 210 des elektrischen Leiters 200 unterhalb der von der ringförmigen Struktur 282 umschlossenen oder berandeten Fläche liegt. Mittels dieser Konstruktion ist eine besonders zuverlässige Detektion des kritischen Pegels (L2) des gesammelten Wassers 610 auch im gekippten Zustand des Flüssigkeitsfilters 400 möglich.
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In 3c ist die Wirkungsweise des als ringförmige Struktur 282 ausgebildeten Endbereichs 280 des weiteren elektrischen Leiters 250 dargestellt. Im gekippten Zustand des Flüssigkeitsfilters 400 wird bei Überschreitung des kritischen Pegels (L2) des gesammelten Wasser 610 eine elektrische Verbindung zwischen dem weiteren elektrischen Leiter 250 und dem elektrischen Leiter 250 mittels des gesammelten Wassers 610 hergestellt, weil unabhängig von der Verkippungsrichtung des Flüssigkeitsfilters 400 der von der ringförmigen Struktur 282 des weiteren elektrischen Leiters 250 begrenzte Rand der Fläche die Ebene des Pegels des gesammelten Wasser 610 schneidet. Auf diese Weise ist der elektrische Leiter 200 elektrisch mit dem weiteren elektrischen Leiter 250 mittels des gesammelten Wassers 610 in der Art eines Kurzschlusses verbunden. Durch die vom Endbereich berandete Fläche reagiert also der von dem elektrischen Leiter 200 und dem weiteren elektrischen Leiter 250 ausgebildete Wassersensor empfindlicher und zuverlässiger auf das Erreichen eines kritischen Pegels (L2) als wenn der weitere elektrische Leiter 250 nur in Form eines einzelnen nach oben abragenden ersten Leiterendes 260 ausgebildet ist.
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In äquivalenter Weise kann die ringförmige Struktur 282 auch am ersten Leiterende 210 des elektrischen Leiters 200 ausgebildet sein. Außerdem ist es möglich, dass anstelle einer ringförmigen Struktur 282, welche vom Endbereich 280 des weiteren elektrischen Leiters ausgebildet ist, mehrere ins Innere des Gehäusebechers 510 vom Gehäusebecher-Boden 512 abragende erste Leiterenden 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 an verschiedenen Stellen des Gehäusebecher-Bodens 512 angeordnet sind. Dabei sind die mehreren ins Innere des Gehäusebechers 510 abragenden ersten Enden 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 entweder alle gemeinsam mit demselben weiteren elektrischen Leiter 250 verbunden oder es sind mehrere weitere elektrische Leiter 250 vorhanden. Bevorzugt sind in einer derartigen Ausgestaltung wenigstens zwei um 180° im Winkelbereich gegenüber der Längsachse 150 versetzte erste Leiterenden 260 des weiteren elektrischen Leiters 250 vorgesehen, bevorzugt drei, ganz besonders bevorzugt vier erste Leiterenden 260 des weiteren elektrischen Leiters 250, die beispielsweise in gleichmäßigem Winkelabstand um die Längsachse 150 herum vom Gehäusebecher-Boden 512 ins Innere des Gehäusebechers 510 abragen.
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Derartige Filtereinsätze können beispielsweise in Flüssigkeitsfiltern für benzin- und dieselgetriebene Kraftfahrzeuge oder in DENOX-Filtern für die Filterung von Harnstofflösung für die Abgasnachbehandlung von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Auch der Einsatz in Ölfiltern oder in Filtern zur Filtrierung von Hydrauliköl, beispielsweise bei Windkraftanlagen oder für Getriebeöl ist denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081141 A1 [0004]
