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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
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Filtervorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen Bauformen Stand der Technik. In großem Umfang werden derartige Filtervorrichtungen zur Filtration von Arbeitsfluiden, wie Hydraulikflüssigkeiten, Kraftstoffen, Schmierstoffen und dergleichen, eingesetzt. Ein Beispiel einer derartigen Filtervorrichtung ist beispielsweise in dem Dokument
EP 2 405 987 B1 beschrieben. Wie auf vielen technischen Gebieten hat das Streben nach Verbesserungen, wie Leistungserhöhung und rationeller Herstellbarkeit, auch bei Filtervorrichtungen zur Entwicklung verbesserter Filtergehäuse und Filterelementen geführt. Daraus ergibt sich die Situation, dass sich auf dem Markt einerseits eine große Anzahl von Standard-Filterelementen und von Filterelementen einer weiteren Entwicklungsstufe befindet und andererseits eine große Anzahl von Anlagen mit Filtergehäusen älterer Entwicklungsstufe neben Anlagen mit Filtergehäusen weiterer Entwicklungsstufe in Betrieb ist. Für den Benutzer von Filtervorrichtungen ergeben sich hierdurch betriebliche Probleme. Zum Erhalt der Funktionsfähigkeit muss sichergestellt sein, dass Filtergehäuse neuerer Bauweise nicht mit Standard-Filtergehäusen bestückt oder Filterelemente neuerer Entwicklungsstufe nicht in Filtergehäuse älterer Bauart eingesetzt werden.
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Die
DE 100 64 482 A1 beschreibt eine Filtervorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1, mit zumindest einem in einem Filtergehäuse austauschbar aufnehmbaren Filterelement, das an zumindest einem Ende eine eine Einfassung für einen Endrand eines Filtermaterials bildende Endkappe aufweist, die mit einem Anschlussteil versehen ist, mittels dessen das Filterelement in einer Funktionsposition an einer im Filtergehäuse befindlichen Elementaufnahme derart festlegbar ist, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen Filtergehäuse und Filterelement gebildet ist, wobei das Anschlussteil die lagefixierte Festlegung des Filterelements und die Bildung der fluiddichten Verbindung in Zusammenwirkung mit Elementaufnahmen von Filtergehäusen unterschiedlicher Bauweise ermöglicht, wobei das Anschlussteil einen zur Längsachse des Filterelements koaxial vorspringenden Anschlussstutzen aufweist.
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Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei der die Gefahr des Funktionsausfalls durch Fehlbestückung des Filtergehäuses vermieden ist.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass der Anschlussstutzen einen zur Längsachse konzentrischen inneren Hülsenkörper, der die innere Wand des Anschlussstutzens bildet, und einen den inneren Hülsenkörper umgebenden äußeren Ringkörper aufweist, dessen inneres Ende sich an den die Einfassung für das Filtermaterial bildenden Teil der Endkappe anschließt und die Außenseite des Anschlussstutzens bildet, und dass an der Außenseite des äußeren Ringkörpers des Anschlussstutzens ein Muster an Gestaltsunregelmäßigkeiten vorgesehen ist, dem an der Innenseite des Rohrstutzens der Elementaufnahme des Gehäuses der weiteren Bauweise ein komplementäres Muster an Gestaltsunregelmäßigkeiten zugeordnet ist, die in aufeinander ausgerichteter Lagebeziehung das Verbringen des Filterelements in die Funktionsposition im Gehäuse der weiteren Bauweise ermöglichen.
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Bei Filtergehäusen mit gegenüber Standard-Gehäusen unterschiedlicher, d.h. weiterentwickelter Bauweise ergibt sich dadurch der Vorteil, dass ausgeschlossen ist, dass ein für den jeweiligen Einsatzzweck ungeeignetes, also etwa ein einer nicht entsprechenden Druckstufe zugeordnetes oder eine ungeeignete Filterfeinheit aufweisendes Filterelement zum Einsatz kommt. Auch ist die Gefahr vermieden, dass gegebenenfalls ein sogenanntes, auf dem Markt befindliches „Billigelement“ zum Einsatz gebracht wird, das die geltenden Sicherheitsstandards nicht erfüllt. Da für das Ermöglichen des gegenseitigen Eingriffs eine Lagebeziehung erforderlich ist, bei der die Gestaltsunregelmäßigkeiten eine zueinander ausgerichtete Lagebeziehung haben, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass der Eingriff zwischen Elementaufnahme und Endkappe eine Verdrehsicherung bildet, so dass auch bei einer im Filtergehäuse auftretenden Tangentialströmung das Filterelement gegen ein mögliches Drehmoment um die Längsachse abgestützt ist.
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Es ist ferner vorgesehen, dass das Anschlussteil die lagefixierte Festlegung des Filterelements und die Bildung der fluiddichten Verbindung in Zusammenwirkung mit Elementaufnahmen von Filtergehäusen unterschiedlicher Bauweise ermöglicht. Dergestalt lassen sich die neuen erfindungsgemäßen Filterelemente sowohl in die neu entwickelten Filtergehäuse als auch in frühere Gehäusekonstruktionen, wie sie bereits im Markt sind, frei eintauschen. Demgegenüber passen jedoch die bisherigen Standard-Filterelemente, wie sie bereits auf dem Markt erhältlich sind, nicht mehr in das neue Gehäuse, sondern nur in bereits frühere Standard-Gehäuse (Rückwärtsaustauschbarkeit). Im Feld vorhandene Standard-Filtergehäuse können also au-ßer mit den üblichen Standard-Filterelementen auch mit den erfindungsgemäßen Filterelementen funktionssicher betrieben werden.
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Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung derart getroffen sein, dass an dessen Innenseite zur Bildung der Abdichtung an der Außenseite eines bei der Funktionsposition in den Anschlussstutzen eingreifenden Rohrstutzens der Elementaufnahme eines Gehäuses einer ersten Bauweise ein erster Dichtring vorgesehen ist und dass an der Außenseite des Anschlussstutzens ein zweiter Dichtring vorgesehen ist, der die Abdichtung an der Innenseite eines bei der Funktionsposition in den Anschlussstutzen eingreifenden Rohrstutzens der Elementaufnahme des Gehäuses einer weiteren Bauweise bildet.
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Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass am äußeren Endabschnitt des inneren Hülsenkörpers eine den ersten Dichtring aufnehmende Ausnehmung vorgesehen ist und dass das innere Ende des Hülsenkörpers in den inneren Filterhohlraum des Filterelements vorspringt und dort eine Anlagefläche für ein Stützrohr des Filterelements bildet.
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Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzt das Filtergehäuse die Form eines Topfes, von dessen Oberseite her das Filterelement einsetzbar ist, das an der ein Gehäuse-Bodenteil bildenden Elementaufnahme festlegbar ist. Bei so gestalteten Filtergehäusen bildet üblicherweise ein Gehäusedeckel den oberen Abschluss des Gehäuses und eine Abstützung für die obere Endkappe des Filterelements. Demgemäß kann der Gehäusedeckel mit dem oberen Ende des Filtergehäuses nur verschraubt oder daran angebracht werden, wenn das Filterelement mit der Elementaufnahme am Bodenteil des Gehäuses richtig in Eingriff gebracht ist. Ein Versuch, versehentlich ein „falsches Filterelement“ einzubauen, wird dem Bediener daher sofort augenfällig signalisiert.
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Mit Vorteil kann das Muster der Gestaltsunregelmäßigkeiten an der Außenseite des Ringkörpers der Endkappe durch in der Einsetzrichtung offene Vertiefungen gebildet sein, in die bei der Funktionsposition radial nach innen vorstehende, rippenartige Vorsprünge an der Innenwand des Rohrstutzens der Elementaufnahme des Gehäuses der weiteren Bauweise eingreifen.
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Hinsichtlich der Bauweise der Elementaufnahme des Gehäuses der weiteren Bauweise kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass der Rohrstutzen der Elementaufnahme des Gehäuses in dem dem Filterelement zugewandten Eingangsbereich an seiner Innenwand eine von Vorsprüngen freie Dichtfläche für die Anlage des zweiten Dichtringes der Endkappe bildet.
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Dabei kann der äußere Ringkörper des Anschlussteils oder Anschlussstutzens mit seinem vom Filtermaterial abgewandten Endrand das zugeordnete Ende des inneren Hülsenkörpers derart übergreifen, dass die an diesem Ende des Hülsenkörpers für den ersten Dichtring gebildete Ausnehmung zu einer den ersten Dichtring aufnehmenden Ringnut geschlossen ist und dadurch für diesen Dichtring ein Sitz gebildet ist, in dem der Dichtring auch dann gehalten ist, wenn bei Einbau in ein Filtergehäuse der weiteren Bauweise lediglich der zweite Dichtring in Anlage an seiner zugehörigen Anlagefläche ist, der erste Dichtring jedoch freiliegend ist.
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Hierbei können die zum Muster der Gestaltsunregelmäßigkeiten gehörenden Vertiefungen am Ringkörper sich von dem Endrand bis in die Nähe einer den zweiten Dichtring aufnehmenden Ringnut erstrecken, die sich in der Nähe des die Einfassung für das Filterelement bildenden Teils des Ringkörpers befindet.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Schrägansicht einer Filtervorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine Vorderansicht der Filtervorrichtung von 1 mit im Bodenbereich teilweise aufgeschnittenem Filtergehäuse;
- 3 eine im Bodenbereich des Filtergehäuses teilweise aufgeschnittene Vorderansicht einer Filtervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine entsprechend aufgeschnittene Vorderansicht einer Filtervorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Filterelement und einem dem Stand der Technik entsprechenden Standard-Filtergehäuse;
- 5 eine entsprechend aufgeschnittene Vorderansicht einer Filtervorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Filtergehäuse und einem teilweise eingesetzten, in Fehlposition befindlichem Standard-Filterelement des Standes der Technik;
- 6 eine in perspektivischer Schrägansicht und in Vertikalebene aufgeschnitten gezeichnete Ansicht des leeren Filtergehäuses gemäß dem Ausführungsbeispiel von 3 und 5;
- 7 in vergrößertem Maßstab den in 2 aufgeschnitten gezeichneten Gehäuseabschnitt;
- 8 in vergrößertem Maßstab den in 3 aufgeschnitten gezeichneten Gehäuseabschnitt;
- 9 in vergrößertem Maßstab den in 4 aufgeschnitten gezeichneten Gehäuseabschnitt;
- 10 in vergrößertem Maßstab den in 5 aufgeschnitten gezeichneten Gehäuseabschnitt;
- 11 einen vergrößert gezeichneten Vertikalschnitt der gesondert dargestellten unteren Endkappe des Filterelements einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung;
- 12 die Endkappe von 11 in vertikal aufgeschnittener perspektivischer Schrägansicht;
- 13 und 14 perspektivische Schrägansichten der Endkappe von 11 und 12, gesehen auf die Oberseite bzw. auf die Unterseite;
- 15 eine in perspektivischer Schrägansicht und im Vertikalschnitt gezeichnete Darstellung des die Elementaufnahme bildenden Bodenteils des Filtergehäuses von 6; und
- 16 eine perspektivische Schrägansicht des Bodenteils von 15, gesehen auf die Oberseite der Elementaufnahme.
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Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ist die Erfindung am Beispiel einer Filtervorrichtung in Form eines Rücklauf-Saugfilters beschrieben, das als In-Tank-Filter in einen (nicht dargestellten) Fluid-Vorratstank einbaubar ist. Das als Ganzes mit 1 bezeichnete Filtergehäuse weist ein hohlzylinderförmiges Hauptteil 3 auf, das an seinem bodenseitigen Ende durch ein Gehäuse-Bodenteil 5 abgeschlossen ist. An das obere Ende des Hauptteils 3 schließt sich ein Gehäuseoberteil 7 an, das in der bei derartigen Filtergehäusen üblichen Art und Weise Fluidführungen aufweist, von denen in der Zeichnung ein Fluideinlass 9 sichtbar ist, über den abzureinigendes Fluid zu dem beim Filtervorgang die Schmutzseite bildenden Raum 10 im Filtergehäuse 1 zuführbar ist. Für den Austritt abgereinigten Fluids befindet sich am Bodenteil 5, zur Gehäuselängsachse 11 koaxial, eine Auslassführung 13, die am unteren Ende über ein Nachsaugsieb 15 in den Tankinhalt mündet. Über einen in das Gehäuseoberteil 7 einschraubbaren Deckel 17 ist das obere Ende des Gehäuses 1 verschließbar.
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Die in 1 und 2 gezeigte Filtervorrichtung entspricht dem Stand der Technik. Wie dem aufgeschnittenen Gehäusebereich von 2 und der vergrößerten Darstellung von 7 entnehmbar ist, die diesen aufgeschnittenen Teilbereich zeigt, entsprechen sowohl das im Filtergehäuse 1 befindliche Filterelement 17 als auch das die Elementaufnahme bildende Gehäuse-Bodenteil 5 einer üblichen Standard-Bauweise. Wie am deutlichsten die 7 zeigt, weist die am Bodenteil 5 gebildete Elementaufnahme einen den oberen Eingangsbereich der Auslassführung 13 bildenden Rohrstutzen 19 auf, der, zur Gehäuselängsachse 11 koaxial, aus der ebenen Bodenfläche 21 des Bodenteils 5 vorspringt. Die dem Bodenteil 5 zugewandte untere Endkappe 23 des Filterelements 17 weist zur Bildung eines Anschlussteils einen zur Gehäuselängsachse 11 koaxialen Anschlussstutzen 25 auf, der sich in den inneren, beim Filtervorgang die Filtratseite bildenden Filterhohlraum 27 des Filterelements 17 hinein erstreckt, der von einem Stützrohr 29 umgeben ist, dessen unteres Ende an der Außenseite 28 des Anschlussstutzens 25 anliegt. Das Filtermaterial 31, das das Stützrohr 29 umgibt, ist in üblicher Weise von dem eine Einfassung bildenden Umfangsrand 33 der Endkappe 23 eingefasst. Wie am deutlichsten 7 zeigt, weist der Anschlussstutzen 25 am unteren Ende einen Sitz 35 für einen Dichtring in Form eines O-Ringes 37 auf. Die 7 zeigt das Filterelement 17 in der Funktionsposition, bei der der Anschlussstutzen 25 auf den Rohrstutzen 19 der Elementaufnahme aufgeschoben ist und der O-Ring 37 am Rohrstutzen 19 die Abdichtung zwischen Schmutzseite und Filtratseite bildet. Dabei bildet die ebene Bodenfläche 21 des Bodenteils 5 den Endanschlag, an dem die Endkappe 23 mit dem am Dichtungssitz 35 befindlichen Endrand 39 anliegt.
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Die 3 zeigt sowohl das Filtergehäuse 1 mit der am Bodenteil 5 gebildeten Elementaufnahme als auch das Filterelement 17 in erfindungsgemäßer, jeweils weiterentwickelter Bauweise. Die diesbezüglichen Einzelheiten sind wiederum der den entsprechenden Ausschnitt aus 3 in größerem Maßstab zeigenden 8 deutlicher entnehmbar. Wie gezeigt, weist die Endkappe 23 zusätzlich zu dem in 2 und 7 mit 37 bezeichneten Dichtring einen zweiten Dichtring 41 auf, der wie der erste Dichtring 37 des Standard-Filterelements 17, beim erfindungsgemäßen Filterelement 17 die Abdichtung zwischen der Schmutzseite, d. h. dem die Außenseite des Filterelements 17 umgebenden Raum 10, und der Filtratseite (Filterhohlraum 27) bildet.
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Beim erfindungsgemäßen Filterelement 17 befindet sich der zweite Dichtring 41 an der Außenseite des das Anschlussteil der Endkappe 23 bildenden Anschlussstutzens 43 und bildet bei der in 8 gezeigten Funktionsposition die Abdichtung an der Innenseite eines Rohrstutzens 45 der Elementaufnahme, der sich, wie der Rohrstutzen 19 des Standard-Filtergehäuses, beim erfindungsgemäßen Filtergehäuse 1 von der ebenen Bodenfläche 21 des Bodenteils 5 zur Längsachse 11 koaxial nach oben erstreckt. Die näheren Einzelheiten der Elementaufnahme mit dem Rohrstutzen 45 sind den 6 sowie 15 und 16 deutlicher entnehmbar, die Einzelheiten des Anschlussteils des erfindungsgemäßen Filterelements 17 mit dem Anschlussstutzen 43 sind den 11 und 12 am deutlichsten entnehmbar. Wie dort gezeigt, ist der Anschlussstutzen 43 zweiteilig ausgebildet und weist einen zur Längsachse konzentrischen, aus Kunststoffmaterial pressgeformten inneren Hülsenkörper 47 auf, der die innere Wand 49 des Anschlussstutzens 43 bildet. Die Außenseite des Anschlussstutzens 43 ist durch einen den Hülsenkörper 47 umgebenden Ringkörper 51 aus pressgeformtem Kunststoff gebildet, dessen inneres Ende 52 sich an den die Einfassung für das Filtermaterial 31 bildenden Teil der Endkappe 23 mit dem äußeren Umfangsrand 33 anschließt. Der innere Hülsenkörper 47 erstreckt sich über das obere Ende 52 des Ringkörpers 51 hinaus nach oben und bildet an der Außenseite des überstehenden Teils eine Anlagefläche 53 für das Stützrohr 29. Im axialen Abstand vom oberen Ende 52 ist für die Aufnahme des zweiten Dichtringes 41 an der Außenseite des Ringkörpers 51 eine Ringnut 55 gebildet. An dem dem oberen Ende 52 entgegengesetzten unteren Ende 56 weist der Ringkörper 51 einen radial nach innen vorstehenden Endrand 57 auf, der das untere Ende des inneren Hülsenkörpers 47 übergreift. An diesem übergriffenen Endbereich weist der innere Hülsenkörper 47 eine Ausnehmung 59 in Form einer Vertiefung auf, die durch den übergreifenden Endrand 57 des Ringkörpers 51 zu einer Ringnut vervollständigt ist, die den Sitz für den ersten Dichtring 37 bildet.
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Wie am besten den 6, 15 und 16 entnehmbar ist, die die Einzelheiten der Elementaufnahme des erfindungsgemäßen Filtergehäuses 1 zeigen, weist der Rohrstutzen 45 an seiner Innenseite, von der Bodenfläche 21 ausgehend, ein Muster von rippenartig radial nach innen ragenden Vorsprüngen 61 auf. Diesen zugeordnet ist an der Außenseite des Ringkörpers 51 der Endkappe 23 des erfindungsgemäßen Filterelements 17 ein komplementäres Muster an Vertiefungen 63 gebildet. Wie die 13 und 14 am deutlichsten zeigen, sind die Vertiefungen 63 am unteren Ende des Ringkörpers 51 offen, so dass bei passender Lagebeziehung zu den rippenartigen Vorsprüngen 61 diese bei der Funktionsposition des Filterelements 17 in den Vertiefungen 63 aufgenommen sind. Wie am deutlichsten die 6 und 15 zeigen, ist die axiale Höhe der Vorsprünge 61 derart bemessen, dass zwischen dem oberen Ende der Vorsprünge 61 und dem oberen Endrand 65 des Rohrstutzens 45 eine von Vorsprüngen 61 freie Innenwandfläche 67 als Dichtfläche für die Zusammenwirkung mit dem zweiten Dichtring 41 des in Funktionsposition eingesetzten Filterelements 17 zur Verfügung steht.
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Wie am deutlichsten den 15 und 16 entnehmbar ist, befindet sich an der Mündung der Auslassführung 13, aus der Bodenfläche 21 vorstehend, ein Kranz von Rohrsegmenten 69, die zwischen sich Lücken 71 freilassen. Bei in Funktionsposition eingesetztem Filterelement 17 ist das erste Dichtelement 37, das bei in ein erfindungsgemäßes Filtergehäuse 1 eingesetzter Funktionsposition keine Abdichtfunktion zu erfüllen hat, durch Anlage an der Außenseite der Rohrsegmente 69 lagegesichert (siehe 8), wobei die Lücken 71 den freien Fluiddurchgang bilden.
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Die 4, und deutlicher die 9, verdeutlichen die Situation, bei der ein erfindungsgemäßes Filterelement 17 in Funktionsposition in ein Standard-Filtergehäuse 1 eingesetzt ist. Wie gezeigt, übergreift der Anschlussstutzen 43 der Endkappe 23 mit seinem inneren Hülsenkörper 47 den Rohrstutzen 19 der Elementaufnahme des Standard-Filtergehäuses 1, wobei der erste Dichtring 37 die Abdichtung an der Außenseite des Rohrstutzens 19 bildet. Wiederum, wie bei der Situation von 7 und 8, bildet die ebene Bodenfläche 21 des Bodenteils 5 bei der Funktionsposition die Anschlagfläche für den unteren Endrand 57 des Anschlussstutzens 43. Somit erfolgen die Abdichtung und die Lagepositionierung in gleicher Weise wie bei Einsetzen eines Standard-Filterelements 17 in ein Standard-Gehäuse, wie es in 7 dargestellt ist.
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Die 5 und am deutlichsten die 10 zeigen eine Situation, bei der versucht wird, ein Standard-Filterelement 17 in die Elementaufnahme mit dem Rohrstutzen 45 eines erfindungsgemäßen Filtergehäuses 1 einzusetzen. Durch Anlage der Unterseite der Endkappe 23 am oberen Endrand 65 des Rohrstutzens 45 der Elementaufnahme verbleibt der untere Endrand 39 der Endkappe 23 im Abstand von der die Anschlagfläche für die Positionierung bildenden Bodenfläche 21. Auch verbleibt der erste Dichtring 37 au-ßer Anlage mit einer Dichtfläche, so dass auch insofern keine Funktionsfähigkeit gegeben ist. Wie 5 zeigt, in der diese Situation dargestellt ist, ist bei dieser Fehlposition des Filterelements 17 der Gehäusedeckel 18 nicht schließbar, so dass dem Benutzer die Fehlfunktion sinnfällig signalisiert ist.
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Trotz der zum Stand der Technik unterschiedlichen Bauweise des Filterelements 17 und der ebenfalls neuartigen Bauweise des Filtergehäuses 1, das an seinem Bodenteil 5 die Elementaufnahme bildet, ermöglicht es die Erfindung, die im Feld vorhandenen Standard-Filtergehäuse außer mit Standard-Filterelementen auch mit den erfindungsgemäßen Filterelementen 17 funktionssicher zu betreiben. Darüber hinaus bietet die Erfindung wesentliche Vorteile beim Betrieb der erfindungsgemäßen Filtergehäuse 1. Zum einen ist die Gefahr vermieden, dass ein Fehleinbau mit Standard-Filterelementen erfolgt, weil der Einbau in die Funktionsposition nur dann möglich ist, wenn in der Art eines „Nut-Feder“-Systems die passende Musteranordnung von Gestaltsunregelmäßigkeiten an Elementaufnahme 45 und an Filterelement-Endkappe 23 gegeben ist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Betrieb nur mit einem Filterelement 17 spezieller Eigenschaften, wie Filterfeinheit, Druckstufe und dergleichen, möglich ist. Darüber hinaus ist durch den formschlüssigen gegenseitigen Eingriff der Gestaltsunregelmäßigkeiten, wie im vorliegenden Fall der Vorsprünge 61 und Vertiefungen 63, eine Verdrehsicherung des Filterelements 17 gegen bei Tangentialanströmung wirkenden Drehmomenten gebildet.
