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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung, insbesondere einen Gasfilter, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
EP 2 152 385 B1 wird ein Gasfilter mit einem Filtereinsatz beschrieben, der in ein Filtergehäuse einsetzbar ist und ein U-förmig ausgebildetes Filterelement aufweist, das radial von außen nach innen von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt wird. Zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Filterelementes liegt der Reinraum, aus dem das filtrierte Fluid über eine Abströmöffnung abgeführt wird, die an den freien Stirnseiten der Schenkel in eine Abdeckplatte integriert ist.
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Bekannt sind des Weiteren zylindrische Filterelemente, die radial von außen nach innen durchströmt werden und einen axialen Abströmraum umschließen, aus dem das Fluid axial abgeführt wird. Derartige zylindrische Filterelemente sind an den Stirnseiten von Endscheiben verschlossen, wobei in eine Endscheibe eine Abströmöffnung eingebracht ist, über die das Fluid axial in einen weiterführenden Kanal abgeleitet wird.
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Allgemein ist bei Filtereinrichtungen auf eine hohe Reinigungsleistung bei zugleich möglichst geringen geometrischen Abmessungen zu achten.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen einen Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung zu schaffen, der in einfacher Weise sicher in einem Filtergehäuse befestigbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Filtereinsatz für eine Filtereinrichtung zur Filtration eines Fluids, insbesondere für Gasfilter wie z. B. Luftfilter für Brennkraftmaschinen, mit denen die den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft einer Filtration unterzogen wird. Grundsätzlich ist aber auch eine Anwendung zur Flüssigkeitsfiltration möglich, beispielsweise zur Filtration von Öl oder Kraftstoff in Kraftfahrzeugen.
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Die Filtereinrichtung umfasst ein Filtergehäuse mit einem darin befindlichen Aufnahmeraum sowie einen Filtereinsatz, der in den Aufnahmeraum im Filtergehäuse einsetzbar ist. Der Filtereinsatz weist ein Filterelement aus einem Filtermedium bzw. -mittel auf, beispielsweise einem Filterpapier, sowie eine Abströmöffnung an der Stirnseite des Filterelements, über die das gereinigte Fluid nach dem Durchströmen des Filtermittels aus dem Filterelement abgeführt wird. Die Abströmöffnung liegt an der Reinseite des Filterelementes und kommuniziert in Einbaulage mit entsprechenden Öffnungen bzw. Rohren oder Kanälen zur Ableitung des gereinigten Fluids.
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Das Filterelement des Filtereinsatzes umschließt zumindest teilweise einen Reinraum, welcher an die Reinseite des Filterelementes angrenzt. Des Weiteren ist im Filtereinsatz ein Hohlfuß angeordnet, der zur Verbindung mit mindestens einem gehäuseseitigen Befestigungselement dient und der im oder am Reinraum angeordnet ist. Der Innenraum des Hohlfußes ist gegenüber dem Reinraum strömungsdicht abgedichtet.
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Diese Ausführung ermöglicht die Fixierung des Filtereinsatzes im Filtergehäuse auf einfache Weise, indem ein Befestigungselement wie z. B. ein Befestigungsdom, der mit dem Filtergehäuse oder dem Gehäusedeckel verbunden ist, in das Innere des Hohlfußes einragt und dadurch den Filtereinsatz im Aufnahmeraum des Filtergehäuses fixiert. Das Innere des Hohlfußes kann durchgehend ausgebildet sein, ggf. kommen aber auch Ausführungen in Betracht, bei denen der Innenraum des Hohlfußes durchbrochen ist. Des Weiteren ist es möglich, dass sowohl vom Boden des Aufnahmeraums im Filtergehäuse als auch vom Gehäusedeckel jeweils ein Befestigungselement über unterschiedliche Seiten in das Innere des Hohlfußes einragt. Schließlich kann es auch zweckmäßig sein, als Befestigungselement beispielsweise eine Schraube oder dergleichen in das Innere des Hohlfußes einzuführen und die Schraube mit einem weiteren Befestigungselement, beispielsweise einem Dom zu verbinden, das von der gegenüberliegenden Seite aus in den Hohlfuß einragt.
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Aufgrund der strömungsdichten Ausführung des Hohlfußes ist der Innenraum gegenüber dem Reinraum separiert, so dass keine Leckageströme vom Reinraum in den Innenraum des Hohlfußes entstehen können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung erstreckt sich der Hohlfuß ungeachtet einer durchgehenden oder durchbrochenen Ausführung des Hohlfußinnenraums über die Höhe des Filterelementes. Es kann hierbei zweckmäßig sein, dass der Hohlfuß mit dem Filterelement verbunden ist, wodurch dem Filterelement zusätzliche Stabilität verliehen wird. Es kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen der Hohlfuß innerhalb des Reinraumes liegt als auch Ausführungen, bei denen der Hohlfuß an den Reinraum angrenzt.
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Der Hohlfuß ist zweckmäßigerweise als Kunststoffbauteil ausgeführt, welches zumindest annähernd hohlzylindrisch, vorzugsweise jedoch mit einem länglichen Querschnitt ausgebildet ist. Die längliche Querschnittsform des Hohlfußes ermöglicht es, den Filtereinsatz auch bei in das Innere des Hohlfußes einragendem, gehäuseseitigem Befestigungselement im Aufnahmeraum geringfügig in Richtung der Längserstreckung des Querschnittes zu verschieben und somit z. B. einen Kontakt zwischen der Abströmöffnung am Reinraum und einem Stutzen am Gehäuse herzustellen.
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Im Filtereinsatz kann ein Abströmrohr vorgesehen sein, das mit dem Reinraum verbunden ist, über das das gereinigte Fluid abgeleitet wird. Der Hohlfuß kann in das Abströmrohr integriert sein und dieses durchragen. Auch in diesem Fall ist der Innenraum des Hohlfußes von der Hohlfußaußenwand und damit vom Abströmrohr strömungsdicht separiert, so dass unerwünschte Leckageströme verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung erstreckt sich der Hohlfuß orthogonal zwischen einer oberen und einer unteren Lage des Filterelementes, die den Reinraum begrenzen. Das Filterelement besitzt z. B. einen U-förmigen oder einen V-förmigen Querschnitt, wobei die beiden Schenkel des U-förmigen Querschnittes jeweils die obere bzw. untere Filterlage bilden, die den Reinraum begrenzen. Die Abströmöffnung liegt zweckmäßigerweise nicht an den freien Stirnseiten der Schenkel, sondern an den Längsseiten der Schenkel, so dass das Fluid aus dem Reinraum quer zur Längserstreckung der Schenkel abströmt. Der Außenabstand von Schenkel zu Schenkel definiert hierbei die Höhe des Filterelementes, die an die Höhe des Aufnahmeraums im Filtergehäuse angepasst ist.
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Der Hohlfuß erstreckt sich, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, quer zur Längsachse der Abströmöffnung, über die das gereinigte Fluid aus dem Reinraum abgeleitet wird. Soweit ein Abströmrohr im Filtereinsatz vorgesehen ist und die Abströmöffnung die Stirnseite des Abströmrohrs bildet, erstreckt sich der Hohlfuß quer zur Längsachse des Abströmrohrs. Bevorzugt liegt die Längsachse der Abströmöffnung quer zur Durchströmungsrichtung des Filterelementes, so dass z. B. bei einem Filterelement mit U-förmigen Grundquerschnitt das Filterelement radial von außen nach innen von dem zu reinigenden Fluid durchströmt wird und das Fluid axial in Richtung der Längsachse von Abströmrohr bzw. Abströmöffnung aus dem Reinraum abgeleitet wird.
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Das Filterelement des Filtereinsatzes weist vorteilhafterweise bezogen auf die Längsachse der Abströmöffnung mindestens einen abgeflachten Abschnitt auf, der eine reduzierte radiale Dicke besitzt und sich unmittelbar benachbart zu der Abströmöffnung entlang des Umfanges der Abströmöffnung erstreckt. Somit weist das Filterelement entlang eines definierten Winkelsegments entlang der Abströmöffnung eine reduzierte Dicke auf. Gegebenenfalls kann die Dicke bis auf null reduziert werden, so dass eine Durchbrechung im Filterelement vorliegt, die sich ebenfalls über ein definiertes Winkelsegment entlang des Umfangs der Abströmöffnung erstreckt.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass bezogen auf die Außendimensionen des Filterelementes eine verhältnismäßig grolle Abströmöffnung zur Ableitung des filtrierten Fluids vorhanden ist, was mit einem reduzierten Strömungswiderstand auf der Reinseite des Filterelementes einhergeht. Der reduzierte Strömungswiderstand stromab des Filterelementes erhöht die Reinigungseffizienz, so dass auch mit kleiner dimensionierten Filterelementen vorgegebene Anforderungen an eine bestimmte Reinigungsleistung erfüllt werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist am Aufnahmeraum des Filtergehäuses, der zur Aufnahme des Filtereinsatzes dient, ein Gehäusestutzen angeordnet, der im montierten Zustand mit der Reinseite des Filterelementes kommuniziert und zur Ableitung des gereinigten Fluids dient. Der Durchmesser des Gehäusestutzens beträgt mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 75% der Höhe des Aufnahmeraums, in den der Filtereinsatz eingesetzt wird. Der Gehäusestutzen und die Abströmöffnung des eingesetzten Filtereinsatzes kommunizieren miteinander, insbesondere in der Weise, dass die Abströmöffnung und der Gehäusestutzen im montierten Zustand koaxial zueinander angeordnet sind. Die Abströmöffnung liegt insbesondere unmittelbar an dem Gehäusestutzen des Filtergehäuses an.
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Auch in diesem Fall wird aufgrund des verhältnismäßig großen Durchmessers des Gehäusestutzens der Strömungswiderstand des Filtereinsatzes bzw. des Filterelementes reduziert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass verhältnismäßig flach bauende Filtereinrichtungen ohne Einschränkung der Reinigungsleistung eingesetzt werden können, beispielsweise Filtergehäuse, bei denen die Höhe des Aufnahmeraums maximal die Hälfte der Breite und/oder Länge des Aufnahmeraums beträgt. Der Durchmesser des Gehäusestutzens kann ggf. die gesamte Höhe oder zumindest annähernd die gesamte Höhe des Aufnahmeraums erreichen. Der Durchmesser des Gehäusestutzens bezieht sich hierbei auf den lichten Innendurchmesser. Aufgrund der dünnwandigen Ausführung des Gehäusestutzens, der üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial besteht, kann auch der Außendurchmesser für die Bemessung der Geometrien herangezogen werden.
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Der Außendurchmesser der Abströmöffnung kann ggf. die Höhe des Filterelementes überschreiten. In diesem Fall umschließt das Filterelement nicht den Außenumfang der Abströmöffnung, vielmehr besteht eine Durchbrechung, so dass ein Winkelsegment über den Außenumfang der Abströmöffnung frei von Filtermittel des Filterelementes ist.
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Es kann zweckmäßig sein, den Filtereinsatz mit einem Abströmrohr auszustatten, an dem das Filterelement anliegt und das zumindest teilweise vom Filterelement umgriffen ist. Das Abströmrohr, das sich auf der Reinseite des Filterelementes befindet, weist mindestens eine in die Wandung eingebrachte Strömungsöffnung auf, über die das Fluid auf der Reinseite des Filterelementes in das Abströmrohr einströmen und entlang des Abströmrohres axial abfließen kann. Die Abströmöffnung befindet sich an der Stirnseite des Abströmrohrs, wobei sowohl Ausführungen in Betracht kommen, bei denen die Abströmöffnung in einem separat vom Abströmrohr ausgebildeten Bauteil, beispielsweise einem Abströmring ausgebildet ist, der jedoch auf das Abströmrohr auf- oder eingesetzt ist, als auch Ausführungen, bei denen die Abströmöffnung die stirnseitige Öffnung des Abströmrohrs bildet. Zweckmäßigerweise besitzt das Abströmrohr zumindest annähernd die gleiche Länge wie das Filterelement, so dass über die Länge des Filterelements ein gleichmäßiger Übertritt des gereinigten Fluids in das Abströmrohr möglich ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in das Abströmrohr ein Einsteckteil eingesteckt, das eine kleinere Länge als das Abströmrohr aufweist und das akustische Verhalten, ggf. auch das Strömungsverhalten der Filtereinrichtung beeinflusst. Das Einsteckteil wird zweckmäßigerweise über die Abströmöffnung von außen in das Abströmrohr eingesteckt. Das Einsteckteil kann an einer Stirnseite, vorzugsweise an der in das Abströmrohr einragenden Stirnseite eine tulpenförmige Erweiterung aufweisen, um in gewünschter Weise das akustische und/oder das Strömungsverhalten zu beeinflussen. Unmittelbar vor der tulpenförmigen Erweiterung befindet sich eine Engstelle im Einsteckteil, welche mit der nachfolgenden Erweiterung einen Düseneffekt bewirkt.
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Es sind verschiedene Ausführungsvarianten des Filterelementes in Bezug auf die Abströmöffnung möglich. Beispielsweise kann das Filterelement die Abströmöffnung über einen Winkelbereich von mindestens 180° umgreifen, z. B. über einen Winkelbereich von 270°, ggf. auch mehr als 300°, jedoch weniger als 360°, so dass ein Winkelsegment am Außenumfang der Abströmöffnung frei von Filtermittel ist. Möglich sind aber auch Ausführungen, in denen die Abströmöffnung vollständig von Filtermittel des Filterelementes umschlossen ist, wobei das Filterelement über mindestens ein Winkelsegment eine Abflachung aufweist und somit mit einer geringeren radialen Dicke versehen ist, um große Durchmesser der Abströmöffnung in Bezug auf die Höhe des Filterelementes zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführung umgreift das Filterelement die Abströmöffnung über einen Winkelbereich von maximal 180°, insbesondere nicht mehr als 90°, was die Möglichkeit eröffnet, mehrere, voneinander unabhängig ausgebildete Filterelemente an die Abströmöffnung angrenzen zu lassen, wobei eine gemeinsame Abströmöffnung für die verschiedenen Filterelemente zur Ableitung des gereinigten Fluids dient. So kann z. B. bei U-förmigem Grundquerschnitt des Filterelementes ein Filtereinsatz mit zwei diagonal gegenüberliegenden Filterelementen an der Abströmöffnung und ggf. einem zentralen Abströmrohr angeordnet sein. Jedes Filterelement grenzt an die Abströmöffnung bzw. das Abströmrohr über ein Winkelsegment kleiner als 180° an, so dass bei diagonal gegenüberliegender Anordnung der Filterelemente jeweils ein Winkelsegment am Umfang der Abströmöffnung bzw. dem Abströmrohr frei von Filtermittel bleibt. Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung sind die gegenüberliegenden Filterelemente über einen abgeflachten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, der unmittelbar an dem Außenumfang der Abströmöffnung bzw. des Abströmrohrs anliegt, dessen Dicke jedoch reduziert ist.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, die sich auf ein Filterelement bezieht, welches einen Reinraum zumindest teilweise umschließt, ist der Innenabstand des Filtermittels des Filterelementes kleiner als der Innendurchmesser der Abströmöffnung. Hierbei kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen die Innenseite des Filtermittels am Außenumfang der Abströmöffnung anliegt bzw. eine Verlängerung der Innenseite sich außerhalb des Innendurchmessers der Abströmöffnung befindet als auch Ausführungen, bei denen die Verlängerung der Innenseite den lichten Innendurchmesser der Abströmöffnung schneidet.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Filterelement als ein Faltenfilter mit zickzackförmig gefaltetem Filtermedium ausgeführt. Der Faltenfilter kann verschiedene Grundgeometrien einnehmen, beispielsweise wie vorbeschrieben einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.
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Der Filtereinsatz, welcher in den Aufnahmeraum im Filtergehäuse einsetzbar ist, weist zumindest ein Filterelement und eine Abströmöffnung auf, welche beispielsweise als Abströmring ausgebildet ist. Gegebenenfalls kommen auch Filtereinsätze mit mindestens zwei Filterelementen an einer gemeinsamen Abströmöffnung in Betracht. Des Weiteren ist es möglich, in den Aufnahmeraum im Filtergehäuse nur einen Filtereinsatz oder ggf. auch mehrere Filtereinsätze einzusetzen, beispielsweise zwei nebeneinander liegende Filtereinsätze, wobei jedem Filtereinsatz eine Abströmöffnung zugeordnet ist, die jeweils mit einem Gehäusestutzen am Filtergehäuse kommuniziert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Filterelement an seiner Reinseite mit einer Sekundärabströmöffnung versehen, die mit Abstand zur ersten Abströmöffnung angeordnet ist. Die Sekundärabströmöffnung erlaubt die Verwendung des gereinigten Fluids in einem zusätzlichen Aggregat. Die Sekundärabströmöffnung, der zweckmäßigerweise ein Sekundärstutzen im Filtergehäuse zugeordnet ist, kann bei U-förmiger Ausbildung des Filterelementes sowohl an der gleichen Seite wie die Hauptabströmöffnung als auch auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Die Abströmrichtung durch die Hauptabströmöffnung und die Sekundärabströmöffnung erfolgt zweckmäßigerweise parallel. Sofern einem Filtereinsatz zwei oder mehr Filterelemente zugeordnet sind, kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen nur ein Filterelement mit einer Sekundärabströmöffnung versehen ist als auch Ausführungen, bei denen mehrere oder alle Filterelemente mit zumindest jeweils einer Abströmöffnung ausgestattet sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht eine Filtereinrichtung mit einem Filtereinsatz in einem Aufnahmeraum eines Filtergehäuses, wobei der Filtereinsatz zwei an einem Abströmrohr angeordnete, diagonal gegenüberliegende Filterelemente mit U-förmigem Querschnitt aufweist und das Abströmrohr mit einem Gehäusestutzen am Filtergehäuse verbunden ist,
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2 die Filtereinrichtung gemäß 1 aus einer anderen Perspektive,
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3 die Filtereinrichtung in Draufsicht, teilweise im Schnitt,
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4 die Filtereinrichtung in einer Seitenansicht mit einer Darstellung des Gehäusestutzens zur Ableitung des gereinigten Fluids,
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5 einen Schnitt durch die Filtereinrichtung,
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6 eine vergrößerte Darstellung des Details VI aus 5,
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7 eine vergrößerte Darstellung des Details VII aus 5,
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8 ein Filtereinsatz im Schnitt in schematischer Darstellung, mit einem als Faltenfilter ausgebildeten Filterelement, das eine Abströmöffnung teilweise umgreift,
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9 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei separaten Filterelementen, die jeweils an die Abströmöffnung angrenzen,
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10 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem einzelnen Filterelement an der Abströmöffnung,
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11 in perspektivischer Ansicht ein Filtereinsatz, dessen Grundaufbau demjenigen nach 9 entspricht, im teilweise montierten Zustand,
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12 der Filtereinsatz nach 11 im fertig montierten Zustand,
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13 ein Filtereinsatz in einer Ausführungsvariante mit ovaler Abströmöffnung,
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14 eine Filtereinrichtung in einer Ausführungsvariante mit zwei separaten Filtereinsätzen in einem Aufnahmeraum des Filtergehäuses,
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15 ein Filtereinsatz in einer Ausführungsvariante mit zusätzlicher Sekundärabströmöffnung, die an der Reinseite des Filterelements parallel versetzt zur zentrischen Abströmöffnung angeordnet ist,
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16 der Filtereinsatz aus 15 in Draufsicht,
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17 eine Filtereinrichtung mit einem Filtereinsatz nach 15 bzw. 16 in perspektivischer Ansicht,
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18 die Filtereinrichtung aus 17 im Schnitt,
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19 ein Filtereinsatz in einer weiteren Ausführung in Draufsicht.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den 1 und 2 ist in perspektivischer Ansicht eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, die als Luftfilter für eine Brennkraftmaschine ausgeführt ist und in einem Aufnahmeraum 3 in einem Filtergehäuse 2 einen Filtereinsatz 4 zur Filtration der herangeführten Verbrennungsluft aufweist. Der Filtereinsatz bildet eine Baueinheit und umfasst zwei Filterelemente 5 und ein Abströmrohr 6. Die beiden Filterelemente 5 sind an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Abströmrohrs 6 angeordnet und weisen jeweils einen näherungsweise U-förmigen Querschnitt auf. Gegebenenfalls kommen auch V-förmige Querschnitte der Filterelemente in Betracht. Die Filterelemente 5 werden jeweils radial von außen nach innen – in Richtung auf das Abströmrohr 6 – von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt. In die Wandung des Abströmrohrs 6 sind Strömungsöffnungen eingebracht, die mit der Reinseite der Filterelemente 5 in Verbindung stehen, so dass das Fluid nach der Filtration über die Strömungsöffnungen in das Abströmrohr 6 gelangt und über das Abströmrohr 6 axial abgeleitet wird.
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Im Abströmrohr 6 und/oder in den Filterelementen 5 können eine oder mehrere Strömungsleitapparate zur Führung des Fluids angeordnet sein.
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An der Außenwand des Filtergehäuses 2 ist ein Gehäusestutzen 7 angeordnet, der eine Ausnehmung in der Gehäusewand einschließt und mit dem das Abströmrohr 6 verbunden ist. Die stirnseitige Öffnung des Abströmrohrs 6 bildet die Abströmöffnung 8, die unmittelbar am Gehäusestutzen 7 anliegt. An der dem Abströmrohr gegenüberliegenden Seite des Gehäusestutzens 7 kann ein Kanal oder Rohr zur Ableitung des gereinigten Fluids angeschlossen werden. In der Ausführung als Luftfilter können das Abströmrohr 6 als Bestandteil des Filtereinsatzes 4 und der Gehäusestutzen einen Teil der Ansaugleitung bilden, über die die Zylinder der Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt werden.
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Wie insbesondere 3 zu entnehmen, weist das Filterelement 5 ein Stützgerüst 9 auf, das Träger des Filtermittels bzw. -mediums ist, welches von dem zu filtrierenden Fluid durchströmt wird. Das Filterelement 5 weist näherungsweise U-Form auf, wobei die freien Stirnseiten der Schenkel der U-Form an der Mantelfläche des Abströmrohrs 6 anliegen. Dementsprechend liegt die abgerundete U-Form auf der dem Abströmrohr 6 abgewandten Seite.
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Die Schenkel jedes U-förmigen Filterelementes 5 umgreifen einen zwischenliegenden Reinraum, der über die Strömungsöffnungen in der Wandung des Abströmrohrs 6 mit dem Innenraum des Abströmrohrs kommuniziert. Stirnseitig sind die Filterelemente 5 und somit der zwischenliegende Reinraum von Endscheiben 10 und 11 verschlossen. Auf der der Abströmöffnung 8 gegenüberliegenden Seite verschließt die Endscheibe 10 zusätzlich auch die hintere Öffnung des Abströmrohrs 6.
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Der Durchmesser des Abströmrohrs 6 sowie der Abströmöffnung 8, die dem lichten Durchmesser des Abströmrohrs auf dessen Abströmseite entspricht, ist annähernd gleich groß wie die Höhe des Filterelementes 5. Die Filterelemente 5 umschließen das Abströmrohr 6 nicht vollständig, sondern lassen zwei Winkelsegmente entlang des Umfangs des Abströmrohrs 6 frei. Die freien Stirnseiten der U-förmigen Filterelemente 5 liegen an der Außenwand des Abströmrohrs 6 an, wobei von jedem Filterelement 5 ein Winkelsegment am Außenumfang des Abströmrohrs 6 kleiner als 180°, beispielsweise annähernd 90° überdeckt wird.
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Die Höhe des Filtereinsatzes 4 ist signifikant kleiner als die Breite oder Länge des Filtereinsatzes. Die Höhe ist insbesondere maximal halb so groß wie die Breite und/oder die Länge des Filtereinsatzes. Gleiches gilt für die Abmessungen des Aufnahmeraums 3 im Filtergehäuse 2 zur Aufnahme des Filtereinsatzes 4.
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Wie der Schnittdarstellung gemäß 5 sowie den Detaildarstellungen gemäß den 6 und 7 zu entnehmen, ist der Aufnahmeraum 3 im Filtergehäuse 2 von einem lösbaren Gehäusedeckel 12 zu verschließen. An den Gehäusestutzen 7, der in eine Ausnehmung im Filtergehäuse 2 eingesteckt ist, ist eine Leitung 13 angeschlossen, über die das gereinigte Fluid abgeführt wird. Über die Abströmöffnung 8, welche die Stirnseite des Abströmrohrs 6 bildet, ist ein Einsteckteil 14 in das Abströmrohr 6 eingesteckt, dessen Länge jedoch geringer ist als die Länge des Abströmrohrs 6. Die Leitung 13 ist als Stutzen ausgeführt, welcher einteilig mit dem Einsteckteil 14 ausgebildet ist, wobei der Stutzen 14 nur geringfügig über die Abströmöffnung 8 des Abströmrohrs 6 axial hinausragt und insgesamt einen kleineren Durchmesser als die Leitung 13 aufweist. Das Einsteckteil 14 besitzt über seine axiale Länge einen sich verändernden Durchmesser, der sich ausgehend von dem unmittelbar außerhalb der Abströmöffnung liegenden stirnseitigen Bereich zunächst kontinuierlich verringert und auf der gegenüberliegenden Stirnseite, welche in das Abströmrohr 6 einragt, tulpenförmig erweitert. Mittels des Einsteckteils 14 kann auf das Geräuschverhalten sowie ggf. auch auf das Strömungsverhalten Einfluss genommen werden.
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Wie der vergrößerten Darstellung gemäß 6 zu entnehmen, kann am stirnseitigen Endbereich des Abströmrohrs 6 auf der Außenseite eine Rändelung bzw. ein Rillenabschnitt 15 angeordnet sein, mit dem das Abströmrohr 6 in den größer dimensionierten Gehäusestutzen 7 eingeschoben wird, wodurch eine hinreichend feste und strömungsdichte Verbindung zwischen der Abströmseite des Abströmrohrs 6 und dem Gehäusestutzen 7 erreicht wird. Auch am Außenmantel der stutzenförmigen Leitung 13, die einteilig mit dem Einsteckteil 14 ausgebildet ist, kann eine entsprechende Rändelung bzw. Rillenabschnitt angeordnet sein, der von einem weiteren Abschnitt des Gehäusestutzens 7 übergriffen wird. Diese Rändelung bzw. der Rillenabschnitt kann ggf. auch als separates Bauteil ausgeführt sein, das zwischen der äußeren Mantelfläche der stutzenförmigen Leitung 13 und der Innenseite des Gehäusestutzens 7 angeordnet ist.
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In das Abströmrohr 6 ist ein Hohlfuß 16 eingebracht, welcher das Abströmrohr 6 in Radialrichtung vollständig durchsetzt. Der Hohlfuß weist einen länglichen, annähernd ovalförmigen Querschnitt auf und dient zur Befestigung des Filtereinsatzes 4 im Filtergehäuse 2. Der Hohlfuß 16 weist eine umlaufende Wandung auf, die das Innere des Hohlfußes von dem Innenraum des Abströmrohrs 6 strömungsdicht separiert. Der Innenraum des Hohlfußes 16 dient zur Aufnahme gehäuseseitiger Befestigungselemente 17, 18 (5, 7), die mit dem Filtergehäuse 2 bzw. dem Gehäusedeckel 12 einteilig ausgebildet sind und sich orthogonal zur Längsachse des Abströmrohres 6 erstrecken und in das Innere des Hohlfußes 16 einragen. Die Befestigungselemente 17, 18 bilden jeweils einen Dom, der jedoch einen kleineren Querschnitt als das Innere des Hohlfußes 16 aufweist, so dass eine axiale Relativverschiebung des Abströmrohres 6 bzw. Filtereinsatzes 4 entlang der Längsachse des Abströmrohres möglich ist. Die domartigen Befestigungselemente 17, 18 sind über eine Schraube 19, die über den Gehäusedeckel 12 eingeführt wird, fest miteinander verbunden.
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Zur Montage wird zunächst der Filtereinsatz 4 in den Aufnahmeraum 3 des Filtergehäuses 2 eingesetzt, wobei das domartige Befestigungselement 17, welches einteilig mit dem Filtergehäuse 2 ausgebildet ist und sich vom Boden des Aufnahmeraums nach oben erhebt, in das Innere des Hohlfußes 16 im Abströmrohr 6 einragt. Anschließend wird das Abströmrohr 6 entlang seiner Längsachse so verschoben, dass der stirnseitige Abschnitt des Abströmrohrs 6 mit der Rändelung 15 bzw. dem Rillenabschnitt in den Gehäusestutzen 7, der am Filtergehäuse 2 angeordnet ist, eingeschoben wird. Danach kann das Einsteckteil 13, 14 axial über die Abströmöffnung 8 in das Abströmrohr 6 eingesetzt werden. Abschließend wird der Gehäusedeckel 12 aufgesetzt und das domartige, nach unten ragende Befestigungselement 18 am Gehäusedeckel 12 in das Innere des Hohlfußes 16 im Abströmrohr 6 eingesetzt, bis die domartigen Befestigungselemente 17, 18 koaxial zueinander angeordnet sind und über die Schraube 19 fest miteinander verbunden werden können.
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In den 8 bis 10 sind in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele für Filtereinsätze 4 mit Filterelementen 5 und einer Abströmöffnung 8 dargestellt. Die Abströmöffnung befindet sich an der Stirnseite des Abströmrohres 6, dessen Innendurchmesser d, wie 8 zu entnehmen ist, größer ist als der Innenabstand a zwischen den innenliegenden Spitzen des als Faltenfilter ausgebildeten Filterelementes 5. Das Filterelement 5 ist U-förmig geformt, so dass die innen liegenden Spitzen einen Reinraum einschließen, dessen lichte Höhe dem Innenabstand a entspricht. Sofern das Abströmrohr 6 keinen runden, sondern einen ovalen Queschnitt aufweist, beziehen sich die Verhältnisse auf die radiale Innenerstreckung des Abströmrohrs, bezogen auf die Höhe in Richtung des Innenabstands a des Filterelements 5.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die radiale Erstreckung d des Abströmrohrs 6 annähernd gleich oder kleiner als die Gehäusehöhe, bezogen auf die vertikale Richtung bzw. die Richtung des Innenabstands a des Filterelements 5.
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Das Filterelement 5 weist zwei U-förmige Abschnitte auf, die an einer Seite des Abströmrohres 6 miteinander verbunden sind, wohingegen an der gegenüberliegenden Seite eine Durchbrechung 20 an der Umfangsseite des Abströmrohres 6 gegeben ist. Die Durchbrechung 20 erstreckt sich in Umfangsrichtung des Abströmrohres 6 über ein Winkelsegment von annähernd 90°. Die freien Enden des Filterelementes 5 liegen an gegenüberliegenden Seiten der Durchbrechung 20 an der Mantelfläche des Abströmrohres 6 an. Im durchgehenden Abschnitt, welcher in 8 oben liegt, berühren die innenliegenden Spitzen des Filterelementes 5 die Mantelfläche des Abströmrohres 6, wohingegen aufgrund des kleineren Innenabstandes a die innen liegenden Spitzen an der gegenüberliegenden Seite des Filterelementes weiter nach innen einragen.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 9 weist der Filtereinsatz 4 zwei einzelne, voneinander separat ausgebildete Filterelemente 5 auf, die jeweils einen U-förmigen Grundquerschnitt aufweisen und als Faltenfilter ausgebildet sind. Die freien Stirnseiten der Schenkel der U-förmigen Filterelemente liegen an der Mantelfläche des Abströmrohres 6 an und umgreifen jeweils ein Winkelsegment, das etwa 90° abdeckt. Die beiden Filterelemente 5 sind diagonal gegenüberliegend angeordnet, so dass am Umfang des Abströmrohres 6 zwischen den beiden Filterelementen 5 eine oben und eine unten liegende Durchbrechung 20 gebildet ist, die sich jeweils ebenfalls über ein Winkelsegment von etwa 90° erstreckt. Die im U-förmigen Grundquerschnitt parallelen Schenkel können auch in einem gewissen Winkel zueinander stehen, so dass eine V-förmige oder eine Kombination von U- und V-förmiger Anordnung entsteht.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 10 umfasst der Filtereinsatz 4 nur ein einzelnes, U-förmiges Filterelement 5, das als Faltenfilter ausgebildet ist und dessen freie Stirnseiten an dem Außenumfang des Abströmrohres 6 anliegen. Das Filterelement 5 umgreift hierbei etwa ein 90°-Winkelsegment am Umfang des Abströmrohres 6. Dementsprechend deckt die Durchbrechung 20 ein Winkelsegment von etwa 270° ab.
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In den 11 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Filtereinsatz 4 dargestellt. Der Filtereinsatz 4 umfasst ein zentrales Abströmrohr 6, mit dem ein Stützgerust 9 verbunden ist, wobei jeweils ein Stützgerüst 9 an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Abströmrohres 6 für jeweils ein Filterelement 5 vorgesehen ist. In das Abströmrohr 6 ist in vorbeschriebener Weise ein Hohlfuß 16 für Montagezwecke eingebracht, der das Abströmrohr 6 orthogonal zu dessen Längsachse durchsetzt. Jedes Filterelement 5 besteht optional aus einer äußeren Filter- bzw. Decklage 21 und in jedem Fall aus einem innen liegenden Filtermittel 22, welches unmittelbar an dem Stützgerüst 9 aufliegt, welches U-förmig ausgebildet ist, so dass auch das Filterelement 5 mit den beiden Lagen 21, 22 insgesamt einen U-förmigen Querschnitt besitzt. In die Wandung des Abströmrohres 6 sind Strömungsöffnungen 23 eingebracht, über die der Reinraum zwischen den Schenkeln der U-Form des Filterelementes 5 mit dem Inneren des Abströmrohres 6 verbunden ist.
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An den axialen Enden sind die Filterelemente 5 von Endscheiben 10 bzw. 11 abgedeckt.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 13 weist der Filtereinsatz 4 ebenfalls zwei an diagonal gegenüberliegenden Seiten des Abströmrohrs 6 angeordnete, im Querschnitt U-förmige Filterelemente 5 auf. Der Gehäusestutzen 7 besitzt einen ovalen Querschnitt, auch das Abströmrohr 6 und die stirnseitige Abströmöffnung 8 sind zweckmäßigerweise mit einem ovalen Querschnitt versehen. In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen weisen dagegen das Abströmrohr, die Abströmöffnung sowie der Gehäusestutzen jeweils einen runden Querschnitt auf.
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In 14 ist eine weitere Ausführungsvariante für eine Filtereinrichtung 1 dargestellt, bei der im Aufnahmeraum 3 des Filtergehäuses 2 zwei separat ausgeführte Filtereinsätze 4 aufgenommen sind. Die Filtereinsätze 4 sind gleich aufgebaut und bestehen wie im ersten Ausführungsbeispiel jeweils aus zwei im Querschnitt U-förmigen Filterelementen 5 auf diagonal gegenüberliegenden Seiten eines Abströmrohres 6, das an einen gehäuseseitigen Stutzen 7 angeschlossen wird.
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In den 15 bis 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filtereinsatzes 4 bzw. einer Filtereinrichtung 1 mit einem Filtereinsatz dargestellt. Der in den 15 und 16 dargestellte Filtereinsatz 4 weist den grundsätzlich gleichen Aufbau wie der in den 11 und 12 dargestellte Filtereinsatz auf und umfasst ein zentrisch angeordnetes Abströmrohr 6 sowie zwei diagonal gegenüberliegende, jeweils mit einem U-förmigem Querschnitt versehene Filterelemente 5, deren offene U-Seite an das Abströmrohr 6 angrenzt. Die Filterelemente 5 werden bezogen auf die Längsachse des Abströmrohrs 6 in Querrichtung durchströmt, wobei die Reinseite der Filterelemente 5 über Strömungsöffnungen in der Wandung des Abströmrohres 6 mit dem Inneren des Abströmrohrs verbunden ist, so dass das filtrierte Fluid axial über das Abströmrohr 6 und die stirnseitige Abströmöffnung 8, welche unmittelbar an den Gehäusestutzen 7 angrenzt, abgeleitet wird.
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Zusätzlich zur Abströmöffnung 8 ist ein zweiter, als Sekundärabströmöffnung 24 bezeichneter Auslass an der Reinseite des Filtereinsatzes 4 vorgesehen. Diese Sekundärabströmöffnung 24 befindet sich an der gleichen Stirnseite des Filtereinsatzes wie die Hauptabströmöffnung 8, jedoch parallel versetzt zu dieser. Die Sekundärabströmöffnung 24 ist in die Endscheibe 11 eingebracht und befindet sich bezogen auf die zentrische Abströmöffnung 8 seitlich versetzt und benachbart zur U-Form eines der beiden Filterelemente 5. Es ist nur im Bereich eines Filterelementes 5 eine Sekundärabströmöffnung 24 vorgesehen, wohingegen das zweite Filterelement 5 keine derartige Sekundärabströmöffnung aufweist. Gleichwohl kann es aber zweckmäßig sein, an beiden Filterelementen 5 jeweils eine gegenüber der zentrischen Abströmöffnung 8 versetzt angeordnete Sekundärabströmöffnung vorzusehen. Des Weiteren ist es möglich, die Sekundärabströmöffnung 24 auf der der Hauptabströmöffnung 8 gegenüberliegenden Stirnseite des Filterelementes anzuordnen.
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Der Sekundärabströmöffnung 24 ist ein Sekundärstutzen 25 zugeordnet, der im in das Filtergehäuse 2 montierten Zustand (17, 18) durch eine Ausnehmung in der seitlichen Wandung des Filtergehäuses 2 hindurchragt. Der Sekundärstutzen 25 ist ebenso wie der der Hauptabströmöffnung 8 zugeordnete Gehäusestutzen 7 mit einem Rillenabschnitt am Außenmantel versehen, mit dem die Stutzen 7, 25 reib- bzw. kraftschlüssig in den Ausnehmungen in der seitlichen Wandung des Filtergehäuses 2 sitzen.
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In 19 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Filtereinsatzes 4 dargestellt, der grundsätzlich den gleichen Aufbau wie im Ausführungsbeispiel gemäß 11, 12 aufweist. An diametral gegenüberliegenden Seiten eines Abströmrohres 6 befinden sich jeweils U-förmige Filterelemente 5, dessen offene U-Seite unmittelbar an das Abströmrohr 6 angrenzt. Gereinigtes Gas im Inneren der Filterelemente 5 wird über Strömungsöffnungen in das Abströmrohr 6 eingeleitet und axial über eine stirnseitige Abströmöffnung 8 aus diesem abgeführt.
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An der Außenwand des Abströmrohrs 6 befinden sich Stromungsleitelemente 26, die geschwungen ausgebildet sind und sich ausgehend von der Außenwand des Abströmrohrs 6 in Richtung der jeweiligen Filterelemente 5 hinein erstrecken. Die Strömungsleitelemente 6 sollen die Abströmung des gereinigten Gases aus dem Inneren der Filterelemente 5 über die Strömungsöffnungen in der Wandung in das Abströmrohr 6 unterstützen. Über die axiale Länge verteilt befinden sich mehrere Strömungsleitelemente 26 am Abströmrohr 6, die sich in jedes der beiden diametral gegenüberliegenden Filterelemente 5 hinein erstrecken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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