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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Filterelement für einen Filter, insbesondere für einen Kraftstofffilter oder einen Ölfilter. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Filter, insbesondere einen Kraftstoff- oder Ölfilter, mit einem solchen Filterelement.
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Stand der Technik
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Filterelemente eines Filters, insbesondere eines Kraftstoff- oder Ölfilters, werden in der Regel mit einem Filtergehäuserohrabschnitt des Filters fluidisch verbunden. Dabei wird der Filtergehäuserohrabschnitt in einen Filterelementstutzen des Filterelements eingeführt. Um eine fluidisch dichte Verbindung zu schaffen, ist zwischen dem Filterelementstutzen und dem Filtergehäuserohrabschnitt ein ringförmiges Radialdichtungselement angeordnet. Das Radialdichtungselement ist in der Regel in einer Ringnut des Filterelementstutzens angeordnet und im einfachsten Fall als O-Ring ausgebildet.
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Aus der
DE 10 2011 100 352 A1 ist bekannt geworden, eine solche Ringnut im Wege eines Spritzgussverfahrens einteilig auszubilden. Hierdurch ist jedoch der Filterelementstutzen und somit das Filterelement nur aufwändig produzierbar.
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DE 10 2009 015 094 B4 offenbart ein Filterelement, bei dem der Filterelementstutzen eine zweiteilig aufgebaute Ringnut für das Radialdichtungselement aufweist. Eine erste Nutflanke der Ringnut wird von einer Endscheibe des bekannten Filterelements gebildet. Eine zweite Nutflanke der Ringnut, die der ersten Nutflanke in axialer Richtung des Anschlussstutzens gegenüberliegt, wird durch ein Zusatzelement gebildet, das mit der Endscheibe des Filterelements verrastet ist. Durch diese zweiteilige Bauweise können die Endscheibe und das Zusatzelement zwar unter fertigungstechnischen Aspekten leicht hergestellt werden. Das Zusatzelement verursacht jedoch als separates Bauteil zusätzliche Herstellungskosten und macht darüber hinaus einen weiteren Montageschritt, nämlich die Verrastung des Zusatzelements an der Endscheibe, erforderlich.
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Da es sich bei den in Rede stehenden Filterelementen um Massenartikel handelt, ist die kostengünstige Produzierbarkeit der Filterelemente von hoher Bedeutung.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein besonders ökonomisch herstellbares Filterelement mit einer vorgenannten Ringnut für das Radialdichtungselement bzw. einen besonders ökonomisch herstellbaren Filter mit einem solchen Filterelement bereitzustellen.
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Die das Filterelement betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Filterelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und die den Filter betreffende Aufgabe durch einen Filter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.
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Das Filterelement, insbesondere für einen Kraftstoff- oder Ölfilter, umfasst ein Filtermedium, das zwischen zwei Endscheiben des Filterelements angeordnet ist, und einen Trägerkörper, der sich in Richtung der Filterelementlängsachse erstreckt, wobei eine erste Endscheibe einen angeformten Endscheibenstutzen aufweist und der Trägerkörper mit einem Trägerkörperstutzen des Filterelements verbunden ist, wobei einer der beiden Stutzen im jeweils anderen Stutzen aufgenommen ist, wobei zumindest einer der Stutzen einen sich quer zur Filterelementlängsachse erstreckenden Vorsprung aufweist, der zusammen mit dem anderen Stutzen eine Ringnut begrenzt und wobei in der Ringnut ein ringförmiges Radialdichtungselement zur Abdichtung des Filterelements gegenüber einem in zumindest einen der Stutzen einführbaren Filtergehäuserohrabschnitt angeordnet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Filterelement kann folglich eine erste Nutflanke der Ringnut durch einen Vorsprung des Trägerkörperstutzens ausgebildet sein. Eine zweite Nutflanke der Ringnut ist dann durch den Endscheibenstutzen – insbesondere durch dessen Stirnseite – oder einen Vorsprung des Endscheibenstutzens ausgebildet. Alternativ dazu kann eine erste Nutflanke durch einen Vorsprung des Endscheibenstutzens und eine zweite Nutflanke durch den Trägerkörperstutzen – insbesondere dessen Stirnseite – oder einen Vorsprung des Trägerkörperstutzens ausgebildet sein. Durch den zweiteiligen Aufbau der Ringnut können die einzelnen Bestandteile, die die Ringnut bilden auf einfache Weise gefertigt werden. Die Ringnut wird zwischen den separaten Bauteilen Trägerkörper und Endscheibe ausgebildet. Weiterhin wird ein Filterelementstutzen zur Aufnahme eines Filtergehäuserohrabschnitts mehrteilig aus zumindest einem Endscheibenstutzen und einem Trägerkörperstutzen ausgebildet.
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Der Trägerkörperstutzen ist bevorzugt über zumindest ein elastisches Element mittelbar oder unmittelbar mit dem Trägerkörper verbunden. Bei der Montage kann dieses elastische Element Toleranzen zwischen der Länge des Trägerkörpers und des Filtermediums in Richtung der Filterelementlängsachse oder parallel zur Filterelementlängsachse ausgleichen.
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Das elastische Element ist konstruktiv besonders einfach ausgebildet, wenn es in Form eines elastisch verformbaren Stegs vorliegt. Alternativ dazu kann das elastische Element in Form einer elastisch verformbaren Membran ausgebildet sein.
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Zwischen dem Trägerkörper und dem Trägerkörperstutzen können nach der Erfindung mehrere elastische Elemente vorgesehen sein. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind drei elastische Elemente, insbesondere in Form von elastischen Stegen, vorgesehen.
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Das Filterelement ist besonders einfach fertigbar, wenn der Vorsprung am Trägerkörperstutzen ausgebildet ist.
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Ein besonders guter Sitz des Radialdichtungselements kann dadurch erreicht werden, dass der Vorsprung rotationssymmetrisch, insbesondere rotationssymmetrisch zur Filterelementlängsachse, ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist der Vorsprung in diesem Fall ringförmig ausgebildet und steht im Sinne eines Ringbunds radial von dem Endscheibenstutzen bzw. dem Trägerkörperstutzen ab. Vorzugsweise ist der Vorsprung in einem Endbereich des Trägerkörperstutzens ausgebildet.
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Das Filtermedium kann in bewährter Weise als ein sternförmig gefalteter Balg ausgebildet sein, um so eine große Filterfläche zur Filtration des Kraftstoffs oder Öls bereitzustellen.
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Der Trägerkörperstutzen kann nach der Erfindung Teil eines sog. Steigrohrs sein.
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Die erste Endscheibe, die zweite Endscheibe, der Trägerkörper und/oder der Trägerkörperstutzen sind vorzugsweise in Form von Spritzgussteilen ausgebildet. Das Filterelement kann dadurch besonders kostengünstig und mit hoher Präzision gefertigt werden.
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Der Trägerkörper kann in Form eines Rohrkörpers, insbesondere in Form eines Mittelrohrs, ausgebildet sein. In diesem Fall erübrigt sich bei der Fertigung des Filterelements ein Montageschritt, da der Trägerkörperstutzen mit dem Mittelrohr einstückig ausgebildet und herstellbar ist.
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Im Betriebseinsatz des Filterelements nimmt das Radialdichtungselement in der Regel Bestandteile (Kohlenwasserstoffe) des durch das Filterelement geführten und zu filtrierenden Fluids auf, was zu einer Volumenzunahme des Radialdichtungselements (Aufquellen), führt. Die axiale Breite der Ringnut, d. h. der Abstand zwischen den beiden Nutflanken der Ringnut, ist daher vorzugsweise in Richtung der Filterelementlängsachse bzw. parallel zur Filterelementlängsachse größer ausgebildet, als der (axiale) Durchmesser des Radialdichtungselements bzw. des O-Rings. Dadurch kann ein übermäßiges Quellen des Radialdichtungselements in radialer Richtung und damit im Betrieb einem Festsetzen (Festbacken) des Filterelements im Filtergehäuserohrabschnitt des Filters zuverlässig entgegengewirkt werden.
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Die Breite der Ringnut in Richtung der Filterelementlängsachse ist erfindungsgemäß besonders genau definierbar, wenn zwischen dem Trägerkörper und der ersten Endscheibe zumindest ein Distanzstück vorgesehen ist, das die Bewegbarkeit des Trägerkörpers in Richtung der Filterelementlängsachse und in Richtung auf die erste Endscheibe zu begrenzt. Dadurch kann eine Mindestbreite der Ringnut und damit ein gewünschtes axiales Spiel für das Aufquellen des Radialdichtungselements innerhalb der Ringnut auf einfache Weise eingestellt werden.
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Das Distanzstück kann an der ersten Endscheibe ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das Distanzstück an dem Trägerkörper oder an der der ersten Endscheibe zugewandten Verbindung zwischen Trägerkörper und Trägerkörperstutzen ausgebildet sein.
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Vorzugsweise sind mehrere Distanzstücke zwischen dem Trägerkörper und der ersten Endscheibe des Filterelements vorgesehen. Einzelne Distanzstücke können dabei am Trägerkörper, am Trägerkörperstutzen, an der Endscheibe oder an dem ersten Endscheibenstutzen ausgebildet sein.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung des Filterelements sind mehrere Distanzstücke äquidistant zueinander ausgebildet.
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Das Trägerkörper kann einteilig mit dem Trägerkörperstutzen, insbesondere einteilig mit dem Trägerkörperstutzen und zumindest einem Distanzstück, ausgebildet sein. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind der Trägerkörper, der Trägerkörperstutzen und alle Distanzstücke einteilig ausgebildet. Das Filterelement weist dadurch eine besonders kleine Anzahl von Einzelteilen auf, was unter Fertigungs- und Kostenaspekten von Vorteil ist.
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Zum Toleranzausgleich im Fügeprozess zwischen unterschiedlichen Längen des Trägerkörpers und des Filtermediums in Richtung der Filterelementlängsachse bzw. parallel zur Filterelementlängsachse kann ein Verbindungsbereich des Filtermediums mit einer der ersten Endscheibe gegenüberliegenden zweiten Endscheibe mittelbar oder unmittelbar über zumindest ein weiteres elastisches Element mit einem Teil des Trägerkörpers verbunden sein. In diesem Fall ist die zweite Endscheibe in einem Verbindungsbereich mit dem Filtermedium verbunden. Dieser Verbindungsbereich ist dabei über ein weiteres elastisches Element mit einem Teil des Trägerkörpers verbunden.
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Das weitere elastische Element kann in Form eines flexibel verformbaren Abschnitts der zweiten Endscheibe und/oder des Trägerkörpers ausgebildet sein.
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Weiterhin kann das weitere elastische Element in Form einer elastischen Membran zwischen dem Verbindungsbereich und dem Trägerkörper ausgebildet sein.
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Zwischen dem Verbindungsbereich und dem Trägerkörper können mehrere weitere elastische Elemente angeordnet oder ausgebildet sein.
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Eine besonders kostengünstige Fertigung des Filterelements kann dadurch erzielt werden, dass das Filterelement axialsymmetrisch zur Filterelementlängsachse ausgebildet ist.
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Bevorzugt weist einer der Stutzen eine Schulter auf, die einen Anschlag für den anderen Stutzen in Richtung der Filterelementlängsachse bildet.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird schließlich durch ein Filter, insbesondere ein Kraftstofffilter oder Ölfilter, mit einem zuvor beschriebenen Filterelement gelöst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt sowie aus den Ansprüchen.
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Die in der Zeichnung gezeigten Merkmale sind derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen ersten Filter mit einem erfindungsgemäßen ersten Filterelement
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2 einen Querschnitt durch einen Teil eines zweiten Filters
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3 einen Querschnitt durch einen Teil eines dritten Filters und
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4 einen Querschnitt durch einen Teil eines vierten Filters
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Ausführungsform der Erfindung
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In 1 ist ein erster Filter 10 dargestellt. Der erste Filter 10 ist in Form eines Ölfilters ausgebildet. Der erste Filter 10 weist ein Filtergehäuse 12 auf. Das Filtergehäuse 12 hat einen Einlass 14 und einen Auslass 16. Der Durchfluss eines Fluids durch den ersten Filter 10 ist in 1 durch einen Pfeil 18 angedeutet. Dem Pfeil 18 folgend gelangt das Fluid durch den Einlass 14 in das Filtergehäuse 12. Im Inneren des Filtergehäuses 12 ist ein erstes Filterelement 20 angeordnet. Das erste Filterelement 20 weist ein Filtermedium 22 auf. Das Filtermedium 22 ist in Form eines sternförmig gefalteten Balgs ausgebildet. Das Filtermedium 22 stützt sich optional innenseitig an einem Trägerkörper 24 in Form eines Mittelrohrs ab. Der Trägerkörper 24 ist mit einem Trägerkörperstutzen 26 verbunden. In den Trägerkörperstutzen 26 ist ein Filtergehäuserohrabschnitt 28 eingeschoben. Der Filtergehäuserohrabschnitt 28 weist den Auslass 16 auf, durch den das Fluid aus dem ersten Filter 10 austreten kann.
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Das Filtermedium 22 wird durch eine erste Endscheibe 30 und eine zweite Endscheibe 32 gefasst. Die Endscheiben 30, 32 sind rotationssymmetrisch zu der Filterelementlängsachse 34 ausgebildet. Die erste Endscheibe 30 weist einen Endscheibenstutzen 36 auf. Zwischen dem Endscheibenstutzen 36 und dem Filtergehäuserohrabschnitt 28 ist ein Radialdichtungselement 38, hier in Form eines O-Rings, angeordnet. Das Radialdichtungselement 38 dient der Abdichtung des ersten Filterelements 20 gegenüber dem Filtergehäuse 12.
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Die Beweglichkeit des Radialdichtungselements 38 parallel zur Filterelementlängsachse 34 wird durch eine Ringnut 40 begrenzt. Die Ringnut 40 setzt sich aus einer ersten Nutflanke 42, einem Nutgrund 44 und einer zweiten Nutflanke 46 zusammen. Der Nutgrund 44 wird durch eine radiale Innenseite des Endscheibenstutzens 36 ausgebildet. Die erste Nutflanke 42 wird durch einen Vorsprung 48 des Endscheibenstutzens 36 ausgebildet. Die zweite Nutflanke 46 wird durch die Stirnseite des Trägerkörperstutzens 26 ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Ringnut 40 zweiteilig ausgebildet: Die Nutflanken 42, 46 sind auf zwei Bauteile, nämlich den Endscheibenstutzen 36 und den Trägerkörperstutzen 26 verteilt.
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Die erste Endscheibe 30 und Trägerkörperstutzen 26 sind vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt. Da der Endscheibenstutzen 36 und der Trägerkörperstutzen 26 jeweils nur eine Nutflanke 42, 46 aufweisen, können die erste Endscheibe 30 und der Trägerkörperstutzen 26 leicht aus ihrer Spritzgussform (nicht gezeigt) entformt werden.
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Das Radialdichtungselement 38 ist mit einem axialen Spiel in der Ringnut 40 angeordnet. Hierdurch kann sich das Radialdichtungselement 38 parallel zur Filterelementlängsachse 34 ausdehnen, wenn es Fluid aufsaugt und aufquillt. Das Spiel parallel zur Filterelementlängsachse 34 wird durch die Nutflanken 42, 46 begrenzt. Mit anderen Worten wird das Spiel des Radialdichtungselements 38 von der Beweglichkeit des Trägerkörperstutzens 26 parallel zur Filterelementlängsachse 34 definiert. Die Beweglichkeit des Trägerkörperstutzens 26 parallel zur Filterelementlängsachse 34 wird durch Distanzstücke 50, 52 bestimmt. Die Distanzstücke 50, 52 sind jeweils an elastischen Elementen 54, 56 angeformt. Die elastischen Elemente 54, 56 sind in Form elastischer Stege ausgebildet. Die Distanzstücke 50, 52, die ersten elastischen Elemente 54, 56 und der Trägerkörper 24 sind einteilig, d. h. einstückig, miteinander ausgebildet.
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Vorzugsweise sind die Distanzstücke 50, 52 äquidistant zueinander ausgebildet. Weiter bevorzugt sind die elastischen Elemente 54, 56 äquidistant zueinander ausgebildet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung des ersten Filterelements 20 ist der Trägerkörperstutzen 26 über drei elastische Elemente mit dem Trägerkörper 24 verbunden. Vorzugsweise ist dabei an jedem elastischen Element ein Distanzstück ausgebildet. Die elastischen Elemente 54, 56 dienen dem Ausgleich von Längentoleranzen parallel zur Filterelementlängsachse 34 zwischen dem Trägerkörper 24 und dem Filtermedium 22.
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Das erste Filterelement 20 weist mehrere Elemente 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70 zur toleranzausgleichenden Verbindung des Trägerkörpers 24 mit der zweiten Endscheibe 32 auf. Die Elemente 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70 sind zwischen einem Verbindungsbereich 60 des Filtermediums 22 mit der zweiten Endscheibe 32 und dem Trägerkörper 24 ausgebildet. Das Filtermedium 22 ist dabei im Verbindungsbereich 60 mit der zweiten Endscheibe 32 verschweißt.
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2 zeigt einen Teil eines zweiten Filters 72 mit einem zweiten Filterelement 74. Der zweite Filter 72 weist einen Filtergehäuserohrabschnitt 76 auf, der im zweiten Filterelement 74 aufgenommen ist. Zur Abdichtung des Filtergehäuserohrabschnitts 76 gegenüber dem zweiten Filterelement 74 ist ein Radialdichtungselement 78 vorgesehen. Das Radialdichtungselement 78 wird in einer Ringnut 80 gehalten. Die Ringnut 80 besteht aus einem Vorsprung 82, einer Stirnseite 84 eines Trägerkörperstutzens 86 sowie der radialen Innenseite eines Endscheibenstutzens 88. Der Vorsprung 82 ist an dem Endscheibenstutzen 88 ausgebildet.
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Der Trägerkörperstutzen 86 ist mit einem Trägerkörper 90 verbunden. Der Trägerkörper 90 ist vorliegend in Form eines Mittelrohrs ausgebildet. Der Trägerkörper 90 und der Trägerkörperstutzen 86 sind über elastische Elemente 92, 94 miteinander verbunden. Die elastischen Elemente 92, 94 sind einteilig mit dem Trägerkörper 90 und dem Trägerkörperstutzen 86 ausgebildet. Der Endscheibenstutzen 88 ist einteilig mit einer Endscheibe 96 des zweiten Filterelements 74 ausgebildet.
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Die Breite der Ringnut 80 wird in Richtung der Filterelementlängsachse 98 durch die Bewegung des Trägerkörperstutzens 86 relativ zum Endscheibenstutzen 88 bestimmt. Die Bewegung des Trägerkörperstutzens 86 wird dabei durch die elastischen Elemente 92, 94 ermöglicht und durch eine Schulter 100 des Trägerkörperstutzens 86 begrenzt, an der der Endscheibenstutzen 88 bei einer maximalen Auslenkung des Trägerkörperstutzens 86 in Richtung der Endscheibe 96 anschlägt.
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3 und 4 zeigen einen Ausschnitt eines dritten Filters und eines vierten Filters analog zu einem strichpunktierten Bereich 102 des zweiten Filters 72 gemäß 2.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines dritten Filters 104. Ein Filtergehäuserohrabschnitt 106 ist gegenüber einem dritten Filterelement 108 durch ein Radialdichtungselement 110 abgedichtet. Das Radialdichtungselement 110 befindet sich zwischen einem ersten Vorsprung 112 und einem zweiten Vorsprung 114. Der erste Vorsprung 112 ist an einem Endscheibenstutzen 116 ausgebildet. Der zweite Vorsprung 114 ist an einem Trägerkörperstutzen 118 ausgebildet.
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4 zeigt einen Ausschnitt eines vierten Filters 120. Ein Filtergehäuserohrabschnitt 122 wird zu einem vierten Filterelement 124 durch ein Radialdichtungselement 126 abgedichtet. Das Radialdichtungselement 126 befindet sich zwischen einer Stirnseite eines Endscheibenstutzens 128 und einem Vorsprung 130 eines Trägerkörperstutzens 132.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Filterelement mit einem Filterelementstutzen, der ein, vorzugsweise als O-Ring ausgebildetes, ringförmiges Radialdichtungselement aufweist. Das Radialdichtungselement ist in einer Ringnut angeordnet. Nutflanken dieser Ringnut werden durch einen Endscheibenstutzen und einen Trägerkörperstutzen gebildet. Endscheibenstutzen und/oder Trägerkörperstutzen weisen einen Vorsprung zur Begrenzung der Ringnut auf. Der Nutgrund der Ringnut wird durch den Endscheibenstutzen oder den Trägerkörperstutzen gebildet. Der Trägerkörperstutzen ist bevorzugt Teil eines Mittelrohrs des Filterelements.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011100352 A1 [0003]
- DE 102009015094 B4 [0004]
