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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, die Fremdmaterial entfernt, das in gasförmigem Kraftstoff enthalten ist, der einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, und einen Druckregler, der die Filtervorrichtung beinhaltet.
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Ein Druckregler wie in der
japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2010-167417 offenbart ist in einem Zuleitungsgang vorgesehen, durch den gasförmiger Kraftstoff wie komprimiertes Erdgas (CNG) einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird. Ein derartiger Druckregler beinhaltet ein Reduzierventil, das den Druck des gasförmigen Kraftstoffs reduziert, und eine Filtervorrichtung, die im gasförmigen Kraftstoff enthaltenes Fremdmaterial wie Öl entfernt.
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Die Filtervorrichtung beinhaltet einen im Wesentlichen zylindrischen Abzugsbehälter mit einem geschlossenen Ende. Der Körper des Druckreglers verschließt die Öffnung des Abzugsbehälters. Im Abzugsbehälter sind ein zylindrischer Filter und ein am Filterboden angeordnetes Deckelelement angeordnet. Das Deckelement beinhaltet eine Stütze, die sich abwärts erstreckt. Das Deckelelement wird mit der Stütze von der unteren Wand des Abzugsbehälters abgestützt. Das Deckelelement verschließt die untere Öffnung des Filters und der Körper verschließt die obere Öffnung des Filters.
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Der gasförmige Kraftstoff mit durch das Reduzierventil reduziertem Druck strömt durch einen Einströmteil in den Abzugsbehälter, fließt durch den Filter hindurch und strömt dann durch einen Ausströmteil aus dem Abzugsbehälter hinaus. Das Fremdmaterial, das vom Filter beim Fließen des gasförmigen Kraftstoffs durch den Filter abgefangen wird, sammelt sich im Abzugsbehälter an.
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Der Druckregler ist in einem Maschinenraum bereitgestellt. Der Körper des Druckreglers kann von einer Wärmequelle wie einer in dem Motorraum bereitgestellten Verbrennungskraftmaschine abgestrahlte thermische Energie erhalten, so dass der Körper auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann. Wenn der Körper wie oben beschrieben auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, steigt auch die Temperatur des Filters, der mit dem Körper in Kontakt ist, auf einen hohen Wert. Dementsprechend kann der Filter verformt werden.
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Wenn der Filter durch eine derartige Verformung in der axialen Richtung verkürzt wird, kann an der Schnittstelle zwischen dem Filter und dem Körper und/oder der Schnittstelle zwischen dem Filter und dem Deckelelement ein Spalt auftreten. In diesem Fall kann ein Teil des gasförmigen Kraftstoffs, der durch den Einströmteil in den Abzugsbehälter geströmt ist, in den Spalt strömen. Der gasförmige Kraftstoff, der wie oben beschrieben in den Spalt geströmt ist, strömt durch den Ausströmteil aus dem Abzugsbehälter hinaus, ohne durch den Filter zu fließen. Dementsprechend ist, wenn aufgrund der Verformung des Filters an der Schnittstelle zwischen dem Filter und dem Körper und an der Schnittstelle zwischen dem Filter und dem Deckelelement ein Spalt auftritt, die Leistungsfähigkeit der Filtervorrichtung zum Abfangen des Fremdmaterials reduziert.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filtervorrichtung und einen Druckregler vorzusehen, welche die Verringerung des Leistungsvermögens eines Filters zum Abfangen von in gasförmigem Kraftstoff enthaltenem Fremdmaterial einschränken.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Filtervorrichtung vorgesehen, die einen zylindrischen Filter, ein Deckelelement und ein Vorspannelement hat. Der zylindrische Filter fängt in gasförmigem Kraftstoff enthaltenes Fremdmaterial ab. Der Filter hat an einem Ende davon eine erste Öffnung und an einem anderen Ende gegenüber der ersten Öffnung eine zweite Öffnung. Der Filter ist in einem Abzugsbehälter angeordnet, wobei die erste Öffnung mit einem Wandelement verschlossen ist, so dass der gasförmige Kraftstoff durch einen Einströmteil in den Filter gezogen werden kann. Der gasförmige Kraftstoff, der durch den Filter geflossen ist, strömt durch einen Ausströmteil aus dem Abzugsbehälter hinaus. Das Deckelelement verschließt die zweite Öffnung des Filters. Das Vorspannelement spannt das Deckelelement zum Filter hin vor.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Druckregler mit einem Reduzierventil und der Filtervorrichtung nach dem obigen ersten Aspekt vorgesehen. Das Reduzierventil reduziert einen Druck von gasförmigem Kraftstoff. Die Filtervorrichtung ist einstückig mit dem Reduzierventil ausgebildet. Gasförmiger Kraftstoff, dessen Druck von dem Reduzierventil reduziert wurde, strömt durch den Einströmteil in den Abzugsbehälter der Filtervorrichtung.
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Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Vorrichtung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen offensichtlich, die das Erfindungsprinzip beispielhaft veranschaulichen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den Begleitzeichnungen am besten verständlich. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung, die ein Zufuhrsystem, das einen Druckregler gemäß einer Ausführungsform beinhaltet, und eine Verbrennungskraftmaschine, die betrieben wird, wenn CNG aus dem Zufuhrsystem zugeführt wird, veranschaulicht;
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2 eine Querschnittansicht, die den Druckregler gemäß der vorliegenden Ausführungsform schematisch veranschaulicht; und
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3 eine vergrößerte Querschnittansicht, die eine Filtervorrichtung des Druckreglers gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden eine Filtervorrichtung und ein Druckregler gemäß einer Ausführungsform mit Bezug auf die 1 bis 3 offengelegt.
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1 zeigt ein Zufuhrsystem 20 und eine Verbrennungskraftmaschine 11. Das Zufuhrsystem 20 versorgt die Verbrennungskraftmaschine 11 mit komprimiertem Erdgas (CNG) als Beispiel für einen gasförmigen Kraftstoff. Die Verbrennungskraftmaschine 11 wird betrieben, wenn das CNG der Verbrennungskraftmaschine 11 zugeführt wird. Wie in 1 gezeigt, hat die Verbrennungskraftmaschine 11 einen Ansaugtrakt 12. Der Ansaugtrakt 12 beinhaltet ein Drosselventil 13, mit dem eine Öffnung gemäß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer eingestellt wird, und einen Injektor 14, der das aus dem Zufuhrsystem 20 zugeführte CNG einspritzt. Das von der Ansaugluft, die durch das Drosselventil 13 geflossen ist, und dem CNG, das durch den Injektor 14 eingespritzt wurde, gebildete gasförmige Gemisch verbrennt in einem Brennraum 16 in einem Zylinder 15. Ein Kolben 17 bewegt sich dementsprechend so hin und her, dass die Kurbelwelle, die als eine Abtriebwelle der Verbrennungskraftmaschine 11 dient, sich in einer vorbestimmten Drehrichtung dreht.
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Das Zufuhrsystem 20 beinhaltet eine Hochdruckkraftstoffleitung 22, die mit einem CNG-Tank 21 verbunden ist, der das CNG speichert. Der Druck des CNB, das in der Hochdruckkraftstoffleitung 22 strömt, wird von dem Druckregler 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf einen vorbestimmten Kraftstoffdruck reduziert und das CNG wird nach der Druckreduzierung einem Förderrohr 24 zugeführt. Das durch das Förderrohr 24 zugeführte CNG wird durch den Injektor 14 in den Ansaugtrakt 12 eingespritzt.
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Als nächstes wird mit Bezug auf 2 der Druckregler 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Bei der Beschreibung wird hier davon ausgegangen, dass die Auf- und Abwärtsrichtung in 2 der vertikalen Richtung entspricht.
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Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Druckregler 23 ein elektromagnetisches Absperrventil 30, ein Reduzierventil 50 und eine Filtervorrichtung 60. Das Absperrventil 30 öffnet sich, wenn das CNG der Verbrennungskraftmaschine 11 zugeführt wird. Das Absperrventil 30 schließt sich, wenn das CNG der Verbrennungskraftmaschine 11 nicht zugeführt wird. Wenn sich das Absperrventil 30 öffnet, wie für das CNG, das aus dem CNG-Tank 21 in den Körper 40 des Druckreglers 23 geströmt ist, wird der Druck des CNG von dem Reduzierventil 50 auf einen vorbestimmten Druck reduziert, nachdem das CNG durch das Absperrventil 30 geflossen ist. Das CNG strömt dann in die Filtervorrichtung 60. In der Filtervorrichtung 60 wird im CNG enthaltenes Fremdmaterial wie Öl entfernt und das CNG wird dann in das Förderrohr 24 gezogen.
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Das Reduzierventil 50 beinhaltet ein im Wesentlichen zylindrisches Reduzierventilgehäuse 51 mit einem geschlossenen Ende. Das Reduzierventilgehäuse 51 ist am Körper 40 befestigt, so dass die obere Oberfläche des Körpers 40, die im Wesentlichen kubisch ist, die Öffnung des Reduzierventilgehäuses 51, die sich am unteren Ende des Reduzierventilgehäuses 51 befindet, verschließt. Das Reduzierventil 50 schließt in dem Reduzierventilgehäuse 51 eine Druckregelkammer 52 ein. Die Druckregelkammer 52 beinhaltet einen Kolben 53 und eine Reduzierventilfeder 54, die den Kolben 53 abwärts, d. h. in Richtung auf die obere Oberfläche des Körpers 40, vorspannt. Der Körper 40 beinhaltet ein Druckregelventil 55, das sich zum Regeln des Drucks des CNG auf- und abbewegt.
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Die Seitenfläche des Körpers 40 (rechts in 2) hat eine Montageaussparung 41. Das Absperrventil 30 ist so am Körper 40 angebracht, dass das Spitzenende des Absperrventils 30 in die Montageaussparung 41 eingesetzt ist.
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Als nächstes wird die Filtervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt, ist die Filtervorrichtung 60 unterhalb des Körpers 40 vorgesehen. Die Filtervorrichtung 60 beinhaltet einen im Wesentlichen zylindrischen Abzugsbehälter 61 mit einem geschlossenen Ende. Der Abzugsbehälter 61 ist so an dem Körper 40 angebracht, dass die untere Oberfläche des Körpers 40 die Öffnung des Abzugsbehälters 61 verschließt. Im unteren Ende der Seitenwand des Abzugsbehälters 61 ist ein Kommunikationsloch 67 ausgebildet. Das Kommunikationsloch 67 verbindet das Äußere und das Innere des Abzugsbehälters 61 miteinander. Das Kommunikationsloch 67 wird von einem manuellen Ventil 68 verschlossen. Wenn das Ventil 68 aus dem Abzugsbehälter 61 ausgebaut wird, wird das Fremdmaterial wie Öl, das sich im Abzugsbehälter 61 angesammelt hat, durch das Kommunikationsloch 67 nach außen abgelassen.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, hat die Filtervorrichtung 60 im Abzugsbehälter 61 einen zylindrischen Filter 62, ein Deckelelement 63, das weiter von dem Körper 40 weg angeordnet ist als der Filter 62, und eine Feder 66 als ein Beispiel für ein Vorspannelement, das weiter von dem Filter 62 weg angeordnet ist als das Deckelelement 63.
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Die untere Oberfläche des Körpers 40 hat eine Aussparung 401. Ein Einströmteil 64, der das CNG in den Abzugsbehälter 61 strömen lässt, mündet zur unteren Oberfläche der Aussparung 401 hin. Der Filter 62 ist so angeordnet, dass die axiale Richtung des Filters 62 der Auf- und Abwärtsrichtung entspricht. Das obere Ende des Filters 62 sitzt in der Aussparung 401. Das heißt, der Körper 40, spezieller die untere Oberfläche der Aussparung 401, verschließt die obere Öffnung 621, die als eine erste Öffnung des Filters 62 dient, damit der gasförmige Kraftstoff durch den Einströmteil 64 in den Filter 62 gezogen werden kann. Dementsprechend entspricht der Körper 40 „einem Wandelement”, das die obere Öffnung (die erste Öffnung ) 621 des Filters 62 verschließt.
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Auch verschließt das Deckelelement 63 die untere Öffnung 622, die als eine zweite Öffnung des Filters 62 dient. Das Deckelelement 63 beinhaltet einen Führungsstab 631, der in Richtung auf den oberhalb des Deckelelements 63 befindlichen Körper 40 verläuft. Der Führungsstab 631 befindet sich außerhalb des Filters 62. Das Spitzenende des Führungsstabs 631 tritt in eine in dem Körper 40 ausgebildete Führungsaussparung 402 ein.
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Die Feder 66 ist aus einem Material wie nichtrostendem Stahl gestaltet, das nicht leicht korrodiert. Die Feder 66 wird von der unteren Wand 611 des Abzugsbehälters 61 getragen und spannt das Deckelelement 63 nach oben vor, das heißt in der Richtung, in welcher das Deckelelement 63 sich dem Körper 40 nähert. Das heißt, dass das Deckelelement 63 die untere Öffnung 622 des Filters 62 in dem Zustand verschließt, in dem das Deckelelement 63 die Vorspannkraft von der Feder 66 aufnimmt.
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Die Vorspannkraft der Feder 66 ist größer als der Druck des CNG, das durch den Einströmteil 64 in den Filter 62 in dem Abzugsbehälter 61 strömt. Spezieller ist die Vorspannkraft der Feder 66 größer als der Höchstwert (maximale Druck) des Drucks, der außerhalb des Filters 62 auftreten kann.
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Des Weiteren befindet sich bei der Filtervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Einströmteil 64 im Inneren des Filters 62. Im Gegensatz dazu befindet sich ein Ausströmteil 65 außerhalb des Filters 62. Der Ausströmteil 65 lässt das CNG im Abzugsbehälter 61 aus dem Abzugsbehälter 61 hinausströmen. Im Detail befindet sich der Einströmteil 64 radial einwärts des Filters 62 und der Ausströmteil 65 befindet sich radial auswärts des Filters 62. Dementsprechend strömt das CNG durch den Einströmteil 64 in den Filter 62 in dem Abzugsbehälter 61. Das CNG, das vom Inneren zum Äußeren des Filters 62 durch den Filter 62 hindurchgeflossen ist, strömt durch den Ausströmteil 65 aus dem Abzugsbehälter 61 hinaus. Das Fremdmaterial wie Öl, das von dem Filter 62 abgefangen wird, wenn das CNG durch den Filter 62 hindurchfließt, wie oben beschrieben, sammelt sich im Abzugsbehälter 61 an.
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Als nächstes wird eine Funktionsweise des Druckreglers 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Der Druckregler 23 ist in dem Motorraum bereitgestellt und kann von der Verbrennungskraftmaschine 11 abgestrahlte Wärmeenergie aufnehmen, so dass der Körper 40 auf eine hohe Temperatur erhitzt werden kann. Wenn der Körper 40 auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, wie oben beschrieben, wird die Wärmeenergie vom Körper 40 auf den Filter 62 übertragen, der mit dem Körper 40 in Kontakt ist.
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Wenn die Wärmeenergie von dem Körper 40 auf den Filter 62 übertragen wird, kann das obere Ende des Filters 62 auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, so dass der Filter 62 sich verformen kann, so dass er in der axialen Richtung verkürzt wird (der Auf- und Abwärtsrichtung in 2). In der Filtervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Deckelement 63 von der Feder 66 in Richtung auf den Körper 40 vorgespannt. Dementsprechend wird, selbst wenn der Filter 62 in der axialen Richtung verkürzt wird, das Deckelelement 63, das die Vorspannkraft von der Feder 66 aufnimmt, in der Richtung, in der sich das Deckelelement 63 dem Körper 40 nähert, um eine Entfernung verlagert, die mit der verkürzten Länge des Filters 62 gleichwertig ist. Daher tritt der Spalt nicht an der Schnittstelle zwischen dem Filter 62 und der unteren Oberfläche des Körpers 40 oder an der Schnittstelle zwischen dem Filter 62 und dem Deckelelement 63 auf, selbst wenn der Filter 62 in der axialen Richtung verkürzt wird. Infolgedessen ist es unwahrscheinlich, dass CNG aus dem Abzugsbehälter 61 durch den Ausströmteil 65 hinausströmt, ohne durch den Filter 62 hindurchzufließen.
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Die obige Konfiguration und die Funktionsweise haben die folgenden Vorteile.
- (1) Der Körper 40 verschließt die obere Öffnung 621 des Filters 62, so dass der gasförmige Kraftstoff durch den Einströmteil 64 in den Filter 62 gezogen werden kann. Zudem verschließt das Deckelelement 63 die untere Öffnung 622 des Filters 62. Ferner wird das Deckelelement 63 von der Vorspannkraft, die von der Feder 66 auf das Deckelelement 63 ausgeübt wird, gegen den Filter 62 gepresst, so dass der Filter 62 gegen den Körper 40 gepresst wird.
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Dementsprechend wird, selbst wenn der Filter 62 in der axialen Richtung verkürzt wird, das Deckelelement 63 so in der Richtung verlagert, in der die Vorspannkraft von der Feder 66 das Deckelelement 63 vorspannt, dass das Deckelelement 63 sich dem Körper 40 nähert. Daher ist es unwahrscheinlich, dass der Spalt an der Schnittstelle zwischen dem Filter 62 und dem Körper 40 und an der Schnittstelle zwischen dem Filter 62 und dem Deckelelement 63 auftritt. Infolgedessen ist es unwahrscheinlich, dass das CNG, das durch den Einströmteil 64 in den Abzugsbehälter 61 geströmt ist, durch den Ausströmteil 65 aus dem Abzugsbehälter 61 hinausströmt, ohne durch den Filter 62 hindurchzufließen. Daher wird die Verminderung der Leistungsfähigkeit des Filters 62 zum Abfangen des im CNG enthaltenen Fremdmaterials eingeschränkt.
- (2) Die Vorspannkraft der Feder 66 ist größer als der Höchstwert (maximale Druck) des Drucks, der im Inneren des Filters 62 auftreten kann. Der Druck des gasförmigen Kraftstoffs, der durch den Einströmteil 64 in den Filter 62 strömt, ist kleiner als die Vorspannkraft der Feder 66. Dementsprechend wird, wenn das CNG durch den Einströmteil 64 in den Filter 62 strömt, die Verlagerung des Deckelelements 63 in der Richtung von dem Körper 40 weg gegen die Vorspannkraft der Feder 66 eingeschränkt. Das heißt, das Auftreten des Spalts an der Schnittstelle zwischen dem Filter 62 und dem Körper 40 und an der Schnittstelle zwischen dem Filter 62 und dem Deckelelement 63 wird eingeschränkt. Daher wird die Verminderung der Leistungsfähigkeit des Filters 62 zum Abfangen des im CNG enthaltenen Fremdmaterials eingeschränkt.
- (3) Die Feder 66 ist an einer Position angeordnet, die weiter vom Körper 40 weg ist als der Filter 62, das heißt, abwärts vom Filter 62. Das heißt, die Feder 66 ist an einer Position außerhalb des Strömungswegs des CNG in dem Abzugsbehälter 61 angeordnet. Die Feder 66 hemmt den Strom des CNG im Abzugsbehälter 61 nicht. Daher wird der Anstieg des Druckverlusts des im Inneren des Abzugsbehälters 61 strömenden CNG eingeschränkt.
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Die obige Ausführungsform kann gemäß anderen Ausführungsformen unten modifiziert werden.
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Das Vorspannelement kann ein beliebiges anderes Vorspannelement als die Feder 66 sein, solange das Vorspannelement Vorspannkraft so auf das Deckelelement 63 ausübt, dass das Deckelelement 63 sich dem Körper 40 nähert. Zum Beispiel kann das Vorspannelement eine Zugfeder sein. In diesem Fall befindet sich die Zugfeder zwischen dem Körper 40 und dem Deckelelement 63. Dies kann den Druckverlust des in dem Abzugsbehälter 61 strömenden DNG mehr oder weniger erhöhen. Es ergeben sich aber die gleichen Vorteile wie die in den obigen (1) und (2) erhaltenen.
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Der Filter 62 kann so angeordnet sein, dass im Abzugsbehälter 61 der Einströmteil 64 sich außerhalb des Filters 62 befindet und der Ausströmteil 65 sich innerhalb des Filters 62 befindet. In diesem Fall fließt das CNG, das durch den Einströmteil 64 in den Abzugsbehälter 61 hineingeströmt ist, vom Äußeren zum Inneren des Filters 62 durch den Filter 62 und strömt dann durch den Ausströmteil 65 aus dem Abzugsbehälter 61 hinaus. Selbst bei einer derartigen Konfiguration fließt das CNG durch den Filter 62 im Abzugsbehälter 61 hindurch, so dass im CNG enthaltenes Fremdmaterial wie Öl vom Filter 62 abgefangen wird.
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Der Druckregler 23 kann so konfiguriert sein, dass die Filtervorrichtung 60 sich stromaufwärts des Reduzierventils 50 befindet. In diesem Fall strömt das CNG in den Abzugsbehälter 61 der Filtervorrichtung 60 hinein, bevor der Druck des CNG reduziert wird. Der Druck des durch den Filter 62 hindurchgeflossenen CNG wird von dem Reduzierventil 50 reduziert.
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Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher als veranschaulichend und nicht als beschränkend anzusehen und die Erfindung darf nicht auf die hierin angegebenen Details beschränkt werden, kann aber innerhalb des Umfangs und der Äquivalenz der angehängten Ansprüche modifiziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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