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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere zur Verwendung als Ölfilter einer Brennkraftmaschine, sowie ein Filtersystem zur Verwendung eines solchen Filterelements.
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Stand der Technik
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Aus der
WO 2013/083389 ist ein Filtersystem bekannt, das in einem Filtergehäuse ein austauschbar eingesetztes, hohlzylindrisch ausgeführtes Filterelement aufweist, das von dem zu reinigenden Fluid radial von außen nach innen durchströmt wird.
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Damit bei einem Wechsel des Filterelements verbliebenes Fluid aus dem Filtergehäuse über einen Ablaufkanal abgeleitet werden kann, dieser jedoch bei eingesetztem Filterelement verschlossen ist, ist an einer Stirnseite des Filterelements ein Ventil angeordnet, dessen Ventilglied als ein Ablaufschwert ausgebildet ist, welches axial zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verstellbar ist. In der Öffnungsposition ist ein Ablaufkanal geöffnet, der zur Ableitung von Fluid dient, welches nach dem Entfernen des Filterelements im Filtergehäuse verbleibt. Es handelt sich hierbei um Fluid, welches sich entweder im Moment des Entnehmens des Filterelements im Filtergehäuse befindet oder in einem mit dem Filtergehäuse verbundenen Nebenaggregat wie z. B. ein Kühler, aus dem beim Entfernen des Filterelements Fluid in das Filtergehäuse strömt.
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Das Ablaufschwert steht im regulären Betrieb, bei eingesetztem Filterelement in das Filtergehäuse, in der Schließposition, in welcher der Ablaufkanal verschlossen ist. Das Ablaufschwert ist mit dem Filterelement oder einem mit dem Filterelement fest verbundenen Bauteil verbunden, so dass mit dem Herausnehmen des Filterelements aus seinem Sitz im Filtergehäuse auch das Ablaufschwert angehoben und aus seiner Schließposition in die Öffnungsposition verstellt wird, wodurch der Ablaufkanal geöffnet wird. Während des Entnahmevorganges des Filterelements aus dem Filtergehäuse wird somit das Ventil geöffnet, und es kann verbliebenes Fluid über den Ablaufkanal abströmen. Aufgrund der Verbindung des Ablaufschwertes mit dem Filterelement wird das Ablaufschwert unabhängig von der Position eines auf das Filtergehäuse aufsetzbaren Deckels in die Öffnungsposition verstellt, sobald das Filterelement aus dem Filtergehäuse herausgenommen wird. Es besteht somit eine Kopplung zwischen der Entnahmebewegung des Filterelements und der Überführung des Ablaufschwerts von der Schließ- in die Öffnungsposition.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filterelement zu schaffen, welches es erlaubt, auf einfache und ergonomische Art beim Entnehmen des Filterelements aus einem Filtergehäuse einen Abfluss des noch vorhandenen Fluids aus dem Filtergehäuse zu steuern.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtersystem zur Verwendung eines Filterelements zu schaffen, welches es erlaubt, auf einfache und ergonomische Art beim Entnehmen des Filterelements aus einem Filtergehäuse einen Abfluss des noch vorhandenen Fluids aus dem Filtergehäuse zu steuern.
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Die vorgenannten Aufgaben werden nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einem Filterelement mit einem Mittelrohr, wobei das Mittelrohr an einer ersten Stirnseite ein erstes Kupplungsteil zur bestimmungsgemäßen lösbaren Kopplung mit einem ersten Gegenkupplungsteil und an einer zweiten Stirnseite ein zweites Kupplungsteil zur bestimmungsgemäßen lösbaren Kopplung mit einem zweiten Gegenkupplungsteil aufweist und wobei das erste und das zweite Kupplungsteil gleichartig ausgebildet sind.
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Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird ein Filterelement vorgeschlagen, welches einen hohlzylindrischen Filterkörper, der in radialer Richtung durchströmbar ist, sowie ein Mittelrohr umfasst, welches entlang einer Längsachse innerhalb des Filterkörpers angeordnet ist. Dabei weist das Mittelrohr an einer ersten Stirnseite ein erstes Kupplungsteil zur bestimmungsgemäßen lösbaren Kopplung mit einem ersten Gegenkupplungsteil und an einer zweiten Stirnseite ein zweites Kupplungsteil zur bestimmungsgemäßen lösbaren Kopplung mit einem zweiten Gegenkupplungsteil auf. Weiter sind das erste und das zweite Kupplungsteil gleichartig ausgebildet.
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Mit Hilfe des ersten Kupplungsteils kann das Filterelement aus einem Filtergehäuse herausgezogen werden, wobei an dem zweiten Kupplungsteil ein Gegenkupplungsteil angekoppelt sein kann, welches bewirkt, dass ein Ablauf in dem Filtergehäuse geöffnet wird, wodurch der im Filterelement und dem Filtergehäuse verbliebene Rest an Fluid in ein Reservoir oder einen Tank abfließen kann. Die Kupplungsteile und ihre korrespondierenden Gegenkupplungsteile sind dabei so beschaffen, dass das Filterelement beim Herausziehen den Ablauf öffnen kann, das zweite Gegenkupplungsteil abgekoppelt werden kann, aber dann das Filterelement weiter ganz aus dem Filtergehäuse herausgezogen werden und dann das erste Gegenkupplungsteil außerhalb des Filtergehäuses von dem Filterelement abgezogen werden kann. Da das erste und das zweite Kupplungsteil gleichartig ausgebildet sind, kann die Einbaurichtung des Filterelements auch geändert werden, was für die Montage des Filterelements im Filtergehäuse, insbesondere bei einem Tausch im Feld zu Wartungszwecken, von Vorteil ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung können das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil identisch ausgebildet sein. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Filterelement auf jeden Fall auch in einer umgekehrten Einbaulage vollkommen funktionsfähig eingebaut werden kann.
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Günstigerweise kann das erste Kupplungsteil wenigstens zwei hintereinander in axialer Richtung angeordnete Kupplungsbereiche zur Kopplung mit dem ersten Gegenkupplungsteil und das zweite Kupplungsteil wenigstens zwei hintereinander in axialer Richtung angeordnete Kupplungsbereiche zur Kopplung mit dem zweiten Gegenkupplungsteil aufweisen, wobei die Kupplungsbereiche vorzugsweise Rastbereiche sind. Dadurch ist eine erhöhte Haltekraft der Kupplungsverbindung gesichert, da ein Reib- oder Formschluss über zwei Kupplungsbereiche erfolgen kann. Weiter können sowohl Gegenkupplungsteile eingesetzt werden, welche ein Kopplungselement aufweisen, das mit einem Kupplungsbereich korrespondiert, als auch Gegenkupplungsteile, welche zwei Kopplungselemente aufweisen. Auch ist es möglich, dass das Filterelement auf jeden Fall auch in umgekehrter Richtung eingebaut werden kann, da an beiden Stirnseiten Kupplungsteile mit wenigstens zwei Kupplungsbereichen angeordnet sind.
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Vorteilhaft kann das Mittelrohr innerhalb des Filterelements entlang der Längsachse verschiebbar angeordnet sein. Dadurch lassen sich Einbau- und Fertigungstoleranzen des Filterelements beim bestimmungsgemäßen Einbau in ein Filtersystem ausgleichen. Weiter ist gewährleistet, dass der Ablauf in dem Filtergehäuse auf jeden Fall zuerst geöffnet wird, bevor das Filterelement aus dem Gehäuse entnommen ist. Umgekehrt ist beim Einbau in das Filtergehäuse über das zweite Gegenkupplungselement sichergestellt, dass der Ablauf auch wieder über eine entsprechende Kraftaufwendung geschlossen werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das erste und/oder das zweite Kupplungsteil als weiblicher Teil einer Rastverbindung ausgebildet sein. Dadurch lassen sich Gegenkupplungselemente einführen und bei Transport und Lagerung des Filterelements sind keine hervorstehenden Teile zu beachten, die beschädigt werden könnten.
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Zweckmäßigerweise können das erste und/oder das zweite Kupplungsteil als am Umfang verteilte Federzungen ausgebildet sein, die beim Einführen des Gegenkupplungsteils elastisch aufbiegbar sind. Diese Art Schnappverbindung ist besonders sicher und toleranzausgleichend zu betreiben. Außerdem ist sie mit herkömmlichen Kunststofffertigungsverfahren wie Spritzgießen wirtschaftlich und betriebssicher darstellbar.
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Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt ein Filtersystem zum Filtern eines Fluids, das wenigstens ein hohlzylindrisches Filterelement umfasst, das in radialer Richtung durchströmbar ist und das eine Rohseite gegen eine Reinseite des Filtersystems trennt und welches ein in Längsachse angeordnetes Mittelrohr mit einem ersten Kupplungsteil und einem zweiten Kupplungsteil aufweist. Weiter umfasst das Filtersystem ein Filtergehäuse mit einem Deckel, an welchem in Längsachse ein Gegenkupplungsteil angeordnet ist, sowie eine Schubstange mit wenigstens einem Gegenkupplungsteil und wenigstens einem Abstützelement, zur Steuerung des Ablaufs des Fluids bei Entnahme des Filterelements aus dem Filtergehäuse.
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Die Schubstange dient zum Steuern eines Ablaufs des Filtersystems, über den beim Wechseln des Filterelements beispielsweise das sich noch im Filterelement und im Filtersystem befindliche Fluid in einen Tank oder ein Reservoir abfließen kann. Dabei soll der Ablauf geöffnet werden, solange eine Dichtung des Deckels des Filtergehäuses noch im Eingriff ist, so dass kein Fluid an die Außenseite des Filtersystems gelangen kann. Beim Aufschrauben des Deckels am Filtergehäuse soll der Ablauf sofort öffnen.
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Vorteilhaft für die Funktion einer erfindungsgemäßen Lösung ist die Fixierung des Filterelements im Deckel eines Filtergehäuses. Auf das zweite Kupplungsteil und damit auf das Gegenkupplungsteil der Schubstange wird im Filterelement nur eine Bewegung übertragen, wenn das zweite Kupplungsteil ebenfalls mit dem Deckel in Eingriff ist. Zweckmäßig kann die Haltekraft der Verbindung/Verrastung des Filterelements im Deckel stärker ausgeführt sein, als die Haltekraft der Verrastung von Filterelement und Schubstange. Somit wird gewährleistet, dass beim Aufschrauben des Deckels das Filterelement mit der daran angekoppelten Schubstange nach oben bewegt wird. Wenn die Schubstange nun an einem Endanschlag angekommen ist, löst sich die Verbindung des zweiten Kupplungsteils mit dem Gegenkupplungsteil der Schubstange und damit die Verbindung der Schubstange zum Filterelement. Die Verbindung des ersten Kupplungsteils zum Deckel ist weiterhin im Eingriff. Die Lösung der Verbindung des ersten Kupplungsbereichs kann dann bei vollständig abgeschraubtem Deckel durch das Abziehen des Filterelements erfolgen. Bewerkstelligt werden kann dies beispielsweise durch eine Doppelkugel als Kopplungselement am deckelfesten Sitz des ersten Gegenkupplungsteils des Deckels. In Verbindung mit einem filterelementfesten, freibeweglichen Mittelrohr mit doppeltem Kupplungsbereich kann so gewährleistet werden, dass unabhängig von der Einbaulage des Filterelements, die Haltekraft zum Deckel immer größer ist als die Haltekraft zur Schubstange. Die freibewegliche Ausführung hat im Vergleich zur festen Ausführung den Vorteil, dass die Kupplungsbereiche nicht symmetrisch zum Filterelement angeordnet werden müssen.
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Eine weitere Variante wäre die Ausgestaltung des Filterelements mit einer Art Bajonettverbindung an der Deckelseite und dem Gegenkupplungsteil der Schubstangen an der anderen Stirnseite.
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Vorteilhaft kann so eine Haltekraft der Verbindung des Gegenkupplungsteils des Deckels mit einem Kupplungsteil des Filterelements größer sein als eine Haltekraft der Verbindung des Gegenkupplungsteils der Schubstange mit einem Kupplungsteil des Filterelements. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Ablauf in dem Filtergehäuse auf jeden Fall zuerst geöffnet werden kann, bevor das Filterelement aus dem Gehäuse entnommen ist. Eine Erhöhung der Haltekraft kann einerseits über eine größere Angriffsfläche des Gegenkupplungsteils, andererseits auch über mehr Kopplungselemente erfolgen. Denkbar ist auch der Einsatz eines kürzeren Hebelarms oder eine Erhöhung der Haftreibung der beteiligten Kupplungsteile und/oder Gegenkupplungsteile. Auch eine größere Eintauchtiefe des Gegenkupplungsteils in das Kupplungsteil ist zur Erhöhung der Haltekraft vorteilhaft.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Eintauchtiefe des Gegenkupplungsteils des Deckels in das Kupplungsteil des Filterelements größer sein als eine Eintauchtiefe des Gegenkupplungsteils der Schubstange in das Kupplungsteil des Filterelements. Auf diese Weise lässt sich ein kürzerer Hebelarm für den Eingriff des Gegenkupplungsteils des Deckels als für den Eingriff des Gegenkupplungsteils der Schubstange realisieren, so dass sich eine höhere Haltekraft des Gegenkupplungsteils des Deckels zu dem Filterelement ergibt. Dadurch löst sich die Verbindung des Gegenkupplungsteils der Schubstange mit dem Kupplungsteil des Filterelements früher als die Verbindung des Gegenkupplungsteils mit dem korrespondierenden Kupplungsteil des Filterelements.
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Günstigerweise kann die Verbindung der Kupplungsteile mit den Gegenkupplungsteilen eine Rastverbindung darstellen. Eine solche Verbindung lässt sich einfach und zuverlässig umsetzen. Außerdem ist gewährleistet, dass sie bei Überschreiten einer festgelegten Rastkraft auch sicher lösbar ist. Darüber hinaus ist sie ohne zusätzliche Werkzeuge bedienbar.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gegenkupplungsteil des Deckels wenigstens ein Kopplungselement in Kugelform aufweisen. Da ein solches Kopplungselement axial symmetrisch aufgebaut ist, kann Einbau und Montage des Filterelements und des Deckels unabhängig von einer winkelgenauen Einbaulage erfolgen, was für den Einsatz insbesondere im Feld von großer Bedeutung ist.
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Auch das Gegenkupplungsteil der Schubstange kann vorteilhaft wenigstens ein Kopplungselement in Kugelform aufweisen, was für den Einbau des Filterelements Unabhängigkeit von der axialen Ausrichtung garantiert.
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Zweckmäßigerweise kann das Gegenkupplungsteil des Deckels zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Kopplungselemente in Kugelform aufweisen. Auf diese Wiese ist gewährleistet, dass der erste Kupplungsbereich durch den Eingriff des Gegenkupplungsteils des Deckels in zwei Kupplungsbereiche des Filterelements über eine höhere Haltekraft der Verbindung von Filterelement und Deckel verfügt.
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Die Erfindung betrifft nach einem weiteren Aspekt eine Verwendung des Filtersystems als Ölfilter, insbesondere als Ölfilter einer Brennkraftmaschine.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen beispielhaft
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1 einen Längsschnitt eines Filterelements nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 einen Längsschnitt eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angekoppeltem Filterelement; und
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3 einen Längsschnitt eines Filtersystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit abgekoppeltem Filterelement
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
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1 zeigt einen Längsschnitt eines Filterelements 10 zum Filtern eines Fluids nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Filterelement 10 umfasst einen hohlzylindrischen Filterkörper 12, der in radialer Richtung durchströmbar ist, ein Mittelrohr 38, welches entlang einer Längsachse L innerhalb des Filterkörpers angeordnet ist, wobei das Mittelrohr 38 an einer ersten Stirnseite 15 ein erstes Kupplungsteil 20 zur bestimmungsgemäßen lösbaren Kopplung mit einem ersten Gegenkupplungsteil 112 (in 2 dargestellt) und an einer zweiten Stirnseite 17 ein zweites Kupplungsteil 21 zur bestimmungsgemäßen lösbaren Kopplung mit einem zweiten Gegenkupplungsteil 116 aufweist und wobei das erste und das zweite Kupplungsteil 20, 21 gleichartig ausgebildet sind. Das erste Kupplungsteil 20 und das zweite Kupplungsteil 21 sind in 1 sogar identisch ausgebildet. Das erste Kupplungsteil 20 weist zwei hintereinander in axialer Richtung L angeordnete Kupplungsbereiche 22, 23 zur Kopplung mit dem ersten Gegenkupplungsteil 112 und das zweite Kupplungsteil 21 zwei hintereinander in axialer Richtung angeordnete Kupplungsbereiche 24, 25 zur Kopplung mit dem zweiten Gegenkupplungsteil 116 auf, wobei die Kupplungsbereiche 112, 116 als Rastbereiche ausgebildet sind. Das Mittelrohr 38 ist innerhalb des Filterelements 10 entlang der Längsachse L verschiebbar angeordnet. Das erste und das zweite Kupplungsteil 20, 21 sind bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als weiblicher Teil einer Rastverbindung ausgebildet, wobei das erste und das zweite Kupplungsteil 20, 21 als am Umfang verteilte Federzungen ausgebildet sind, die beim Einführen des Gegenkupplungsteils 112, 116 elastisch aufbiegbar sind.
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Ein Längsschnitt eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit angekoppeltem Filterelement 10 ist in 2 dargestellt. Das Filtersystem 100 zum Filtern eines Fluids umfasst ein hohlzylindrisches Filterelement 10, wie es in 1 beschrieben ist, das in radialer Richtung durchströmbar ist und das eine Rohseite 52 gegen eine Reinseite 50 des Filtersystems 100 trennt und welches ein in Längsachse L angeordnetes Mittelrohr 38 mit einem ersten Kupplungsteil 20 und einem zweiten Kupplungsteil 21 aufweist. Weiter weist das Filtersystem 100 ein Filtergehäuse 108 mit einem Deckel 110 auf, wobei in 2 nur der Deckel 110 dargestellt ist und der untere Teil des Filtergehäuses 108 weggelassen wurde, an welchem in Längsachse L ein Gegenkupplungsteil 112 angeordnet ist, sowie eine Schubstange 114 mit einem Gegenkupplungsteil 116 und einem Abstützelement 118 zur Steuerung des Ablaufs des Fluids bei Entnahme des Filterelements 10 aus dem Filtergehäuse 108. Die Gegenkupplungsteile 112, 116 sind mit den korrespondierenden Kupplungsteilen 20, 21 des Filterelements 10 gekoppelt, da das Filterelement 10 in das Filtersystem 100 eingebaut und der Deckel 110 des Filtersystems 100 verschlossen ist. Das Gegenkupplungsteil 112 des Deckels 110 weist zwei in Längsrichtung L hintereinander angeordnete Kopplungselemente 120, 121 in Kugelform auf, während das Gegenkupplungsteil 116 der Schubstange 114 ein Kopplungselement 124 in Kugelform aufweist. Die Verbindung der Kupplungsteile 20, 21 mit den Gegenkupplungsteilen 112, 116 stellt dabei eine Rastverbindung dar. Da hierdurch eine Eintauchtiefe des Gegenkupplungsteils 112 des Deckels 110 in das Kupplungsteil 20 des Filterelements 10 größer ist als eine Eintauchtiefe des Gegenkupplungsteils 116 der Schubstange 112 in das Kupplungsteil 21 des Filterelements 10, ist auf diese Weise gewährleistet, dass eine Haltekraft der Verbindung des Gegenkupplungsteils 112 des Deckels 110 mit dem Kupplungsteil 20 des Filterelements 10 größer ist als eine Haltekraft der Verbindung des Gegenkupplungsteils 116 der Schubstange 112 mit dem Kupplungsteil 21 des Filterelements 10, so dass beim Herausziehen des Filterelements 10 aus dem Filtergehäuse mit Hilfe des losgedrehten Deckels 110 zuerst über die Schubstange 114 ein Ablauf des Filtersystems 100 geöffnet wird und dann das Filterelement 10 ganz herausgezogen werden kann, um danach von dem Deckel 110 durch Abziehen des Gegenkupplungsteils 112 aus dem Kupplungsteil 20 gelöst zu werden.
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Die Schubstange 114 weist unterhalb des Gegenkupplungsbereichs 116 ein Abstützelement 118 zur Abstützung an dem Filtergehäuse 108 auf, damit das Kupplungsteil 21 des Filterelements 10 von dem Gegenkupplungsteil 116 der Schubstange gelöst werden kann. Weiter weist die Schubstange 114 an ihrem unteren Ende zwei Radialdichtungen 122, 125 zur Abdichtung eines Ablaufs im Filtergehäuse 108 auf.
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In 3 ist ein Längsschnitt eines Filtersystems 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit abgekoppeltem Filterelement 10 dargestellt. Bei der Darstellung in 3 ist die Schubstange 114 bereits mit ihrem Gegenkupplungsteil 116 aus dem Kupplungsteil 21 des Filterelements 10 herausgezogen. Auch der Deckel 110 ist von dem Filterelement 10 nach oben abgezogen, so dass das Gegenkupplungsteil 112 des Deckels 110 auch ganz von dem Kupplungsteil 20 des Filterelements 10 gelöst ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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