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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsfilter und einen Filtereinsatz für einen Flüssigkeitsfilter
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Stand der Technik
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Flüssigkeitsversorgungssysteme sind beispielsweise aus dem Gebiet der Kraftfahrzeuge bekannt. Sie weisen üblicherweise einen Tank mit der benötigten Flüssigkeit, Leitungen, eine Pumpe, mehrere Filter, Ventile und ein Dosierelement auf, welches die Flüssigkeit am gewünschten Einsatzort in der gewünschten Menge zum gewünschten Zeitpunkt bereitstellt. Dabei kann es sich bei der Flüssigkeit beispielsweise um Kraftstoff (z.B. Öl, Benzin, Diesel oder dergleichen) handeln, um eine Wasser-Harnstoff-Lösung, die zur Reinigung von Schadstoffen im Abgas eingesetzt wird oder um andere Flüssigkeiten.
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In der Flüssigkeit, die sich im Tank befindet können z.B. Partikel und Schmutz enthalten sein. Um zu vermeiden, dass diese Partikel bzw. der Schmutz Komponenten des Flüssigkeitsversorgungssystems beschädigt (z.B. die Pumpe oder das Dosiermodul) ist es bekannt, dass im Tank an einer Leitung, die die Flüssigkeit aus dem Tank befördert, ein Flüssigkeits-Vorfilter vorgesehen ist, der eine Grobfiltrierung bewirkt. Dabei können z. B. Partikel mit einer Größe von wenigstens 200µm im Tank zurückgehalten werden. Die derart vorgefilterte Flüssigkeit kann außerhalb des Tanks einen Flüssigkeits-Hauptfilter passieren, der eine Feinfiltrierung bewirkt. Auf diese Weise können z.B. Partikel mit einer Größe von mehr als 40µm zurückgehalten werden. Erst die derart gereinigte Flüssigkeit wird dann dem Dosiermodul zugeführt. Dabei kann überschüssige Flüssigkeit, die von der Pumpe gefördert wird, die jedoch nicht vom Dosiermodul benötigt wird, in den Tank zurückgeführt werden. Dadurch wird bewirkt, dass mit der Zeit die im Tank befindliche Flüssigkeit (bis zum nächsten Tankbefüllungsvorgang) in einem immer besseren Reinheitsgrad vorliegt. Dabei kann eine Pumpe zwischen dem im Tank befindlichen Flüssigkeits-Vorfilter und dem Flüssigkeits-Hauptfilter vorgesehen sein oder erst hinter dem Flüssigkeits-Hauptfilter.
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Aus der US 2011 / 0 180 469 A1 ist ein Flüssigkeitsversorgungssystem für Kraftstoff bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die Platzierung des Flüssigkeits-Vorfilters im Tank die Wartung bzw. das Auswechseln dieses Filters stark erschwert oder unmöglich macht. Darüber hinaus ist eine modulare Fertigung durch das bekannte Konzept erschwert. Denn der Flüssigkeits-Vorfilter muss auf diese Weise speziell für den Tank konstruiert und im Tank montiert werden. Weiterhin muss der Flüssigkeits-Hauptfilter auf diese Weise an einer anderen Stelle montiert werden. Dadurch wird eine Montage der Filterstrecke erschwert. Weiterhin kann die Lebensdauer einer Pumpe reduziert werden, wenn der im Tank befindliche Flüssigkeits-Vorfilter mit der Zeit durch Partikel zugesetzt wird, da die Pumpe dann gegen einen immer höheren Widerstand arbeiten muss, um genügend Flüssigkeit aus dem Tank zu fördern. Wie oben dargelegt ist ein Austausch des Flüssigkeits-Vorfilters im Tank jedoch nur sehr schwer möglich. Weiterhin ist es nur schwer möglich, den Ort eines Filtrationsfehlers zu diagnostizieren, wenn die verschiedenen Filterelemente an weit auseinander liegenden Stellen angeordnet sind. Selbst wenn ein Austausch des Flüssigkeits-Vorfilters aus dem Tank möglich ist wäre der Wartungsaufwand für das gesamte Filtersystem (Flüssigkeits-Vorfilter und Flüssigkeits-Hauptfilter) sehr hoch, da an zwei vollkommen verschiedenen Stellen des Flüssigkeitsversorgungssystems Filterelemente ausgetauscht werden müssten. Schließlich ist es schwierig bzw. aufwändig, ein Einfrieren oder Gelieren von Flüssigkeit bei (sehr) niedrigen Temperaturen zu verhindern, da hierfür die Platzierung eines (zusätzlichen) Heizelements im Tank in der Nähe des Flüssigkeits-Vorfilters notwendig wäre.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, einen Flüssigkeitsfilter, einen Filtereinsatz und ein Flüssigkeitsversorgungssystem bereitzustellen, welches einfach herzustellen ist, einfach zu montieren ist sowie einfach und verwechslungssicher zu warten ist, eine hohe Standzeit aufweist, eine hohe Qualität der Partikelabscheidung aufweist und welches bei allen vorgesehenen Einsatzbedingungen (Verschmutzungsgrad der Flüssigkeit, Temperatur, Dauer der Nutzung) eine Filtrierung von flüssiger (nicht gelierter oder gefrorener) Flüssigkeit ermöglicht. Schließlich soll im Fehlerfall möglichst einfach eine Diagnose möglich sein, an welcher Stelle im Flüssigkeitsversorgungssystem ein Defekt eines Filterelements vorliegt.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß der unabhängigen Ansprüche gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Flüssigkeitsfilter vorgeschlagen. Der Flüssigkeitsfilter kann z.B. für die Abscheidung von Partikeln aus einem Kraftstoff (z.B. Diesel oder Benzin oder dergleichen) oder zur Abscheidung von Partikeln aus einer wässrigen Lösung, z.B. einer Harnstoff-Wasser-Lösung für die Abgasnachbehandlung von Kraftfahrzeugen (DENOX) vorgesehen bzw. eingerichtet sein.
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Der Flüssigkeitsfilter weist auf: ein Gehäuse mit einem Innenraum, der sich entlang einer Achse erstreckt; einen Zulauf für eine Flüssigkeit und einen Ablauf für die Flüssigkeit; einen Filtereinsatz, der in den Innenraum einsteckbar ist, z.B. entlang der Achse. Der Filtereinsatz ist im Innenraum des Gehäuses angeordnet. Der Filtereinsatz weist ein erstes Filterelement mit einem ersten Filtermedium auf, wobei das erste Filtermedium eine erste Rohseite von einer ersten Reinseite trennt, wobei das erste Filtermedium zur Grobfiltrierung eingerichtet ist. Der Filtereinsatz weist ein zweites Filterelement mit einem zweiten Filtermedium auf, wobei das zweite Filtermedium eine zweite Rohseite von einer zweiten Reinseite trennt, wobei das zweite Filtermedium zur Feinfiltrierung eingerichtet ist. Das zweite Filterelement ist im Normalbetrieb fluidisch dem ersten Filterelement nachgeschaltet (es liegt somit eine serielle Anordnung aus erstem und zweitem Filterelement vor, keine parallele Anordnung). Das erste Filterelement und das zweite Filterelement sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Dabei ist in axialer Richtung betrachtet zwischen dem ersten Filterelement und dem zweiten Filterelement ein Trennelement vorgesehen ist, welches die erste Reinseite von der zweiten Rohseite fluiddicht abdichtet. Das Gehäuse weist einen ersten Anschluss auf, der eingerichtet ist, die erste Reinseite mit einem Pumpenzulauf einer Pumpe fluidleitend zu verbinden. Das Gehäuse weist einen zweiten Anschluss auf, der eingerichtet ist, die zweite Rohseite mit einem Pumpenablauf der Pumpe fluidleitend zu verbinden.
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Der Flüssigkeitsfilter kann weiterhin z.B. wenigstens ein Heizelement aufweisen. Das wenigstens eine Heizelement kann z.B. im Innenraum angeordnet sein. Es kann z.B. als PTC-Element (positive temperature coefficient), als Stanzgitterheizung oder dergleichen ausgebildet sein.
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Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass eine besonders einfache Herstellung, Montage und Wartung des Flüssigkeitsfilters ermöglicht wird. Denn der Filtereinsatz vereint sowohl das als Grobfilter ausgebildete erste Filterelement (entsprechend einem Flüssigkeits-Vorfilter) als auch das als Feinfilter ausgebildete zweite Filterelement (entsprechend einem Flüssigkeits-Hauptfilter). Somit können beide Filterelemente und damit beide Filterstufen als modulare Einheit (Filtereinsatz) hergestellt werden, als modulare Einheit montiert werden und als modulare Einheit ausgewechselt bzw. gewartet werden. Dies kann einfach, schnell und verwechslungssicher geschehen.
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Weiterhin vorteilhaft kann so auf einfache Weise sichergestellt werden, dass beide Filterstufen stets mit flüssiger Flüssigkeit (und nicht mit gelierter oder gefrorener) Flüssigkeit in Kontakt stehen - dafür ist lediglich vorzusehen, dass der Innenraum des Flüssigkeitsfilters erwärmt werden kann. Ein Verteilen von Heizelementen an verschiedenen Stellen des Flüssigkeitsversorgungssystems kann entfallen.
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Weiterhin vorteilhaft wird eine Überlastung der Pumpe durch einen verstopften Flüssigkeits-Vorfilter verhindert. Denn sobald z.B. mittels eines Steuergeräts, welches der Flüssigkeitsfilter aufweisen kann, oder einer elektronischen Schaltung, welche der Flüssigkeitsfilter aufweisen kann, festgestellt wird, dass die Pumpe eine übermäßige (elektrische) Leistung benötigt (z.B. mehr als in einem Kennfeld hinterlegt ist), kann ein Signal bereitgestellt werden, welches auf einen notwendigen Wechsel des Filtereinsatzes hinweist. Denn mit dem Austausch des Filtereinsatzes können gleichzeitig der Grobfilter (erstes Filterelement) und der Feinfilter (zweites Filterelement) ausgewechselt werden. Dadurch wird auch stets und zuverlässig sichergestellt, dass die Pumpe nur mit bereits vorgefilterter Flüssigkeit in Kontakt kommt, da sie zwischen dem ersten und dem zweiten Filterelement angeordnet ist und die zu pumpende Flüssigkeit aus der ersten Reinseite gefördert wird.
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Der Ausdruck „aufweisen“ ist im Kontext dieser Anmeldung synonym zum Ausdruck „umfassen“ zu verstehen.
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Der Zulauf kann z.B. für die zu filtrierende Flüssigkeit und der Ablauf kann z.B. für die gefilterte Flüssigkeit vorgesehen sein.
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Unter der axialen Richtung ist eine Richtung entlang der Achse zu verstehen, die z.B. eine Längsachse des Innenraums darstellen kann. Unter der radialen Richtung ist eine zur axialen Richtung senkrechte Richtung zu verstehen. Unter der Umlaufrichtung ist eine Richtung zu verstehen, die die axiale Richtung umläuft.
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Eine Richtung „nach unten“ kann - sofern nicht anders beschrieben - als entlang der Schwerkraft gerichtet verstanden werden.
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Der Filtereinsatz kann z.B. hohlzylindrisch ausgebildet sein, z.B. kreiszylindrisch. Er kann z.B. rotationssymmetrisch ausgebildet sein, wobei als Symmetrieachse die Achse bzw. eine Längsachse dienen kann.
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Unter dem Begriff „in axialer Richtung hintereinander angeordnet“ ist z.B. zu verstehen, dass insbesondere kein Überlapp von erstem Filterelement und zweitem Filterelement in radialer Richtung vorliegt.
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Das Gehäuse kann z.B. becherförmig ausgebildet sein.
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Durch die Anordnung der Elemente des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist im Normalbetrieb (von möglicherweise vorhandenen Überdruck-Entlastungsventilen oder einem Entleerungsbetrieb in entgegengesetzter Flussrichtung ist für den Normalbetrieb abzusehen) folgender fluidische Weg für die Flüssigkeit vorgegeben: die zu filtrierende Flüssigkeit tritt durch den Zulauf in den Flüssigkeitsfilter ein und gelangt im Innenraum des Gehäuses auf die erste Rohseite. Die Flüssigkeit passiert sodann das erste Filtermedium und gelangt so auf die erste Reinseite. Sie verlässt - vorgefiltert - die erste Reinseite durch den ersten Anschluss und gelangt sodann zu der Pumpe, die die Flüssigkeit durch den zweiten Anschluss in den Innenraum auf die zweite Rohseite befördert. Die Flüssigkeit tritt durch das zweite Filtermedium hindurch, gelangt so auf die zweite Reinseite und verlässt den Innenraum und damit den Flüssigkeitsfilter durch den Ablauf. Einen anderen Weg kann die Flüssigkeit nicht nehmen (im Normalbetrieb). Insbesondere ist ein Übertritt von der ersten Rohseite auf die zweite Rohseite nicht möglich. Auch ein Übertritt von der ersten Reinseite auf die zweite Rohseite ohne Durchfluss durch den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss ist nicht möglich (im Normalbetrieb) - dies verhindert das Trennelement. Der Normalbetrieb ist ein Betrieb, bei welchem die Flüssigkeit aus dem Tank über den Zulauf und den Ablauf in Richtung des Dosiermoduls des Flüssigkeitsversorgungssystems befördert wird.
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Die erste Reinseite befindet sich fluidisch gesehen stromabwärts des ersten Filtermediums. Sie kann sich z.B. zwischen einer Innenwandung des Gehäuses und dem ersten Filtermedium erstrecken.
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Die zweite Rohseite befindet sich fluidisch gesehen stromaufwärts des zweiten Filtermediums. Sie kann sich z.B. zwischen der Innenwandung des Gehäuses und dem zweiten Filtermedium erstrecken.
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Grundsätzlich weist die Flüssigkeit auf der ersten Reinseite und der zweiten Rohseite den gleichen Reinheitsgrad auf. Dennoch sind erste Reinseite und zweite Rohseite räumlich und fluidisch voneinander getrennt und die Flüssigkeit durchläuft beim Übergang von der ersten Reinseite zur zweiten Rohseite eine Pumpe. Die Flüssigkeit verlässt dazu z.B. den Innenraum des Gehäuses durch den ersten Anschluss und gelangt über den zweiten Anschluss wieder in den Innenraum des Gehäuses.
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Der Filtereinsatz ist diejenige modulare Einheit, die das erste und das zweite Filterelement aufweist. Wird der Filtereinsatz bewegt, so bewegen sich erstes und zweites Filterelement gleichzeitig mit - sie sind insbesondere ortsfest relativ zueinander mittels des Filtereinsatzes angeordnet.
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Das erste und das zweite Filterelement können jeweils eine im Herstellungsprozess des Filtereinsatzes separat vorliegende, strukturelle Einheit darstellen. Sie sind in diesem Fall (während des Herstellungsprozesses) einzeln handhabbar.
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Das erste Filtermedium und das zweite Filtermedium stellen die eigentlichen Abscheideelemente für Partikel dar. Sie sind mit dem ersten Filterelement bzw. dem zweiten Filterelement verbunden.
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Das erste Filtermedium, welches als Grobfilter wirkt, kann z.B. dazu eingerichtet sein, Partikel mit einer Größe von mehr als 200µm (Mikrometer), bevorzugt von mehr als 100µm abzuscheiden.
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Das zweite Filtermedium, welches als Feinfilter wirkt, kann z.B. dazu eingerichtet sein, Partikel mit einer Größe von mehr als 40µm (Mikrometer), bevorzugt von mehr als 30µm, besonders bevorzugt von mehr als 20µm und ganz besonders bevorzugt von mehr als 10µm abzuscheiden.
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Der erste Anschluss und der zweite Anschluss können z.B. als kanalartige Durchgangsöffnung in einer Gehäusewandung ausgebildet sein. Sie können z.B. in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet sein (also entlang einer radialen Richtung weisen). Erster und/oder zweiter Anschluss können z.B. einen Stutzen aufweisen, an den eine Pumpzuleitung bzw. Pumpableitung anschließbar sind. Erster und zweiter Anschluss können lediglich beispielhaft ein Außengewinde, ein Innengewinde, einen Bajonettverschluss oder andere Anschlussschnittstellen aufweisen.
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Dadurch, dass das erste Filterelement und das zweite Filterelement miteinander verbunden sind wird vorteilhaft eine besonders kompakte Form des Filtereinsatzes bewirkt. Auf diese Weise lässt sich ein besonders einfaches, schnelles und sicheres Herstellen, Montieren und Auswechseln von erstem und zweitem Filterelement bewirken - indem sie als Teile des Filtereinsatzes miteinander verbunden sind.
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Erstes und zweites Filterelement können z.B. mittelbar, bevorzugt unmittelbar miteinander verbunden sein.
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Erstes und zweites Filterelement können z.B. unlösbar miteinander verbunden sein. Dabei ist unter „unlösbar“ zu verstehen, dass ein Separieren von erstem und zweitem Filterelement nicht zerstörungsfrei möglich ist. Beispielsweise können erstes und zweites Filterelement stoffschlüssig (z.B. durch Kleben, Schweißen, etc.) miteinander verbunden sein.
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Dadurch, dass das erste Filterelement in axialer Richtung betrachtet an einem distalen Ende einen Ring aufweist, der die axiale Richtung in einer Umlaufrichtung umläuft und von dem Trennelement beabstandet ist, wobei der Ring die erste Rohseite gegen die erste Reinseite abdichtet wird vorteilhaft eine besonders stabile, kostengünstige und einfache Gestaltung des ersten Filterelements bereitgestellt. Das erste Filtermedium kann z.B. besonders sicher an dem Ring festgelegt sein. So kann vorteilhaft z.B. eine besonders große Filtrationsfläche für die Grobfiltrierung bereitgestellt werden.
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An dem Ring kann z.B. Ring-Dichtelement angeordnet sein (z.B. an einer Ring-Außenseite, radial betrachtet), welches den Ring gegen die Innenwandung des Gehäuses abdichtet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Dichtelement an einer Gehäuse-Innenwand bzw. Innenwandung des Gehäuses angeordnet sein und mit einer Ring-Außenseite zusammenwirken und auf diese Weise eine Abdichtung bewirken.
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Es kann z.B. auch ein zweiter Ring an einem zweitem distalen Ende vorgesehen sein. Dieser zweite Ring ist dem zweiten Filterelement zugewandt. Der zweite Ring kann das Trennelement darstellen bzw. als Trennelement ausgebildet sein, z.B. mit einem weiteren Ring-Dichtelement an seiner Außenseite.
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Dadurch, dass sich in axialer Richtung zwischen dem Ring und dem Trennelement wenigstens ein Stützelement zur Stützung des Rings erstreckt ist das erste Filterelement vorteilhaft besonders stabil entlang der axialen Richtung ausgebildet. Auf diese Weise ist es besonders robust gegen Montagevorgänge und Demontagevorgänge des Filtereinsatzes und auch gegen Druckschwankungen im Flüssigkeitsfilter.
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Weiterhin vorteilhaft wird dadurch die axiale Beabstandung von Ring und Trennelement sicherstellt, insbesondere für den Fall, dass das erste Filtermedium nicht selbsttragend ist. Auf diese Weise kann, je nach Einbauweise des ersten Filtermediums, vorteilhaft auch die Filterwirkung des ersten Filtermediums dauerhaft sichergestellt werden.
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Dadurch, dass sich das erste Filtermedium zwischen dem Ring und dem Trennelement im Wesentlichen entlang der axialen Richtung erstreckt wird vorteilhaft eine große Filtrationsfläche für die Grobfiltrierung bereitgestellt. Weiterhin vorteilhaft kann die Filtrationsfläche für die Grobfiltrierung ohne Probleme durch Änderung der Beabstandung zwischen Ring und Trennelement vergrößert bzw. verkleinert werden und so dem Verwendungszweck angepasst werden.
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Diese Art der Montage des ersten Filtermediums kann z.B. insbesondere eine radiale Durchströmung des ersten Filtermediums (z.B. von innen nach außen) bewirken.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das erste Filtermedium mit dem Ring verbunden ist und sich ausgehend von einer Ringinnenseite betrachtet nach radial innen erstreckt (also von außen nach innen erstreckt, im Wesentlichen entlang der radialen Richtung). Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache Herstellung des ersten Filterelements bewirkt. Es versteht sich, dass das erste Filtermedium an der Ringinnenseite befestigt sein kann, es kann aber auch an einer Ringoberseite oder einer Ringunterseite oder einer Ringaußenseite, etc. befestigt sein.
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Diese Art der Montage des ersten Filtermediums kann z.B. insbesondere eine axiale Durchströmung des ersten Filtermediums (z.B. von oben nach unten entlang der Achse) bewirken.
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Sind beide Montagearten vorgesehen, so kann es am ersten Filterelement zwei Reinseiten geben.
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Dadurch, dass das zweite Filterelement eine dem ersten Filterelement zugewandte erste Endkappe aufweist und eine zweite Endkappe, welche von dem ersten Filterelement abgewandt ist, wobei das zweite Filtermedium zwischen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe fluiddicht festgelegt ist wird vorteilhaft ein besonders einfach und kostengünstig herstellbares zweites Filterelement bereitgestellt.
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Dadurch, dass die erste Endkappe als das Trennelement ausgebildet ist, wobei die erste Endkappe insbesondere an einer ersten Außenseite ein umlaufendes erstes Endkappen-Dichtelement aufweist wird eine besonders einfach und kostengünstig herstellbarer Filtereinsatz bereitgestellt. Weiterhin vorteilhaft kann auf diese Weise entlang der axialen Richtung Bauraum eingespart werden, so dass ein besonders kompakt bauender Filtereinsatz bereitgestellt wird.
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Das erste Endkappen-Dichtelement kann z.B. als eine Dichtschnur oder als (wechselbarer) O-Ring ausgebildet sein. Dadurch ist ein besonders kostengünstiger Ersatz möglich
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Das erste Endkappen-Dichtelement kann z.B. an einer nach radial außen weisenden ersten Außenseite der ersten Endkappe angeordnet sein.
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Vorteilhaft kann das erste Filtermedium des ersten Filterelements an der als Trennelement ausgebildeten ersten Endkappe befestigt sein bzw. mit dieser verbunden sein, z.B. stoffschlüssig. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine noch kompaktere Bauform sowie eine Materialeinsparung, da die erste Endkappe auf diese Weise eine Mehrfachfunktion (Trennelement, erste Endkappe des zweiten Filterelements und Befestigung für erstes Filtermedium des ersten Filterelements) aufweist.
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Mit Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse mittels eines verschraubbaren Deckels fluiddicht gegen eine Außenumgebung des Flüssigkeitsfilters abgedichtet ist, wobei die zweite Endkappe als der Deckel ausgebildet ist. Denn dadurch ist das Einsetzen eines falschen Filtereinsatzes ausgeschlossen, da das Gehäuse nur durch das Einsetzen des normgerechten Filtereinsatzes fluiddicht verschließbar ist. Weiterhin vorteilhaft kann auf diese Weise auf ein separates Deckelelement verzichtet werden, welches bei der Montage bzw. Demontage verloren gehen kann. Schließlich wird dadurch vorteilhaft bewirkt, dass der Filtereinsatz selbst bei einer engen Passform ohne die Zuhilfenahme eines separaten Demontagewerkzeugs aus dem Innenraum entfernt werden kann. Dies vereinfacht die Wartung des Flüssigkeitsfilters erheblich.
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Es kann z.B. vorgesehen sein, dass die die zweite Endkappe ein Gewinde an einer zweiten Außenseite aufweist. Diese zweite Außenseite kann z.B. nach radial außen weisen. Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, dass die zweite Endkappe in ihrer Fläche eine Nut aufweist, die ein Gewinde aufweist, in welches das Gehäuse eingreifen kann.
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Mit Vorteil kann vorgesehen sein, dass die erste Endkappe eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei mit der Durchgangsöffnung ein Stutzen fluidleitend verbunden ist, wobei der Stutzen das erste Filterelement durchgreift und mit dem Ablauf fluidleitend verbunden ist, wobei der Stutzen insbesondere unlösbar mit der ersten Endkappe verbunden ist. Dadurch kann der Filtereinsatz vorteilhaft besonders kompakt bauend gestaltet sein.
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Die Durchgangsöffnung kann z.B. einen Filtereinsatz-Innenraum bzw. die zweite Reinseite mit dem mit dem Ablauf des Flüssigkeitsfilters fluidleitend verbinden. Dabei kann das Innere des Stutzens (entsprechend der zweiten Reinseite) im Normalbetrieb gegen die erste Rohseite abgedichtet sein.
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Dadurch, dass das erste Filterelement entlang der radialen Richtung betrachtet zumindest eine Stützrippe aufweist, die sich zwischen dem Stutzen und dem Ring erstreckt wird das erste Filterelement vorteilhaft besonders stabil ausgebildet. Dadurch ist eine beschädigungsfreie Montage und Demontage des Filtereinsatzes besonders wirksam sichergestellt.
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Die wenigstens eine Stützrippe kann sich z.B. in der Art einer Speiche zwischen dem Stutzen und dem Ring erstrecken. Sie kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass sie eine größere Erstreckung entlang der axialen Richtung aufweist. Beispielsweise kann sie sich z.B. einige Millimeter in Richtung des Trennelements erstrecken (z.B. 5mm) oder sogar bis zum Trennelement erstrecken. In diesem Fall kann die wenigstens eine Stützrippe sowohl eine axiale als auch eine radiale Stabilisierung des Rings bewirken.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Filtermedium als Oberflächenfilter ausgebildet ist. Dadurch ist ein besonders kostengünstiger und einfacher Aufbau des ersten Filterelements möglich.
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Bekanntermaßen wird der eigentliche Trenneffekt bei einem Oberflächenfilter (im Gegensatz zu einem Tiefenfilter) nicht durch das Filtermedium als solches hervorgerufen, sondern durch einen sogenannten Filterkuchen, der sich - mit Ausnahme der Querstromfiltration - an der Oberfläche des Filters bildet.
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Das erste Filtermedium kann z.B. als Gitter, als Netz oder als Membran ausgebildet sein. Eine derartige Membran kann z.B. eine Keramikmembran oder eine (dünne) Folienmembran sein, die eine Dicke von z.B. weniger als 0,5mm, bevorzugt von weniger als 0,2mm aufweist. Eine derartige Folienmembran kann z.B. einen Kunststoff umfassen, z.B. einen Polymer, z.B. Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Bei einer Ausbildung als Gitter ist z.B. die Verwendung von Metall möglich, z.B. von rostfreiem Stahl („stainless steel“). Bevorzugt werden Partikel abgeschieden, die größer sind als 200µm, besonders bevorzugt Partikel, die größer sind als 100µm.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das zweite Filtermedium als Tiefenfilter ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders hohe Filtrationskapazität erzielt werden.
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Bekanntermaßen wird der Trenneffekt bei einem Tiefenfilter in der Tiefe des Filtermediums bewirkt. Im Gegensatz zum Oberflächenfilter ist bei der Tiefenfiltration die Ausbildung eines Filterkuchens nicht erwünscht.
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Das zweite Filtermedium kann z.B. als Filterpapier (Zellulose), Vliesstoff oder Melt-Blown ausgebildet sein. Bei einer Ausgestaltung als Filterpapier kann das Filterpapier imprägniert sein, um eine Durchweichung des Filterpapiers und damit eine Instabilität zu verhindern. Die Imprägnierung kann z.B. mit einem Epoxid-Harz oder einem Phenol-Harz ausgeführt sein. Das zweite Filtermedium kann z.B. sterngefaltet im zweiten Filterelement angeordnet werden, wodurch die Filtrationskapazität durch Erhöhung der Filterfläche bei gleicher axialer Ausdehnung des zweiten Filterelements vorteilhaft gesteigert werden kann.
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In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die zweite Endkappe eine weitere Durchgangsöffnung aufweist, wobei ein elastisch reversibel kompressibles Volumenausgleichselement vorgesehen ist, wobei das Volumenausgleichselement durch die weitere Durchgangsöffnung entlang der axialen Richtung ins Innere des zweiten Filterelements hineinragt, wobei das Volumenausgleichselement insbesondere mittels der zweiten Endkappe ortsfest im Innenraum des Gehäuses fixiert ist.
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Dadurch kann vorteilhaft verhindert werden, dass bei einem Gefrieren der Flüssigkeit im Flüssigkeitsfilter der Flüssigkeitsfilter beschädigt wird (z. B. durch Eisdruck).
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Das Volumenausgleichselement kann z.B. als vom Filtereinsatz separates Element ausgebildet sein, welches vor oder nach Montage des Filtereinsatzes im Gehäuse durch die weitere Durchgangsöffnung in den Filtereinsatz bzw. in das zweite Filterelement eingesetzt wird.
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Das Volumenausgleichselement kann dazu z.B. rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das Volumenausgleichselement zumindest um 5mm, bevorzugt um wenigstens 10mm in den Innenraum des zweiten Filterelements hineinragt. Als Bezugsniveau kann dabei z.B. die dem Innenraum zugewandte Oberfläche der zweiten Endkappe dienen.
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Das Volumenausgleichselement ist dazu eingerichtet, bei einer Volumenvergrößerung der im Flüssigkeitsfilter befindlichen Flüssigkeit (z.B. beim Übergang der Flüssigkeit in einen gefrorenen Zustand) komprimiert zu werden, und so einen Druckanstieg auf das Gehäuse und den Deckel zu reduzieren, so dass das Gehäuse-Deckel-Ensemble keinen Schaden nimmt.
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Es kann einen Zentralkörper aufweisen. Der Zentralkörper kann z.B. als offener Hohlraum ausgestaltet sein, in den die Flüssigkeit, die sich im Flüssigkeitsfilter befindet, nicht eindringen kann. Der Zentralkörper kann jedoch auch als geschlossener Hohlraum ausgebildet sein. Der Zentralkörper kann elastisch-reversibel ausgestaltet sein, so dass er bei Nachlassen des Drucks (z.B. beim Schmelzen von Eis) wieder sein Anfangsvolumen einnimmt, gegebenenfalls sogar seine Ursprungsform. Im Hohlraum kann sich entweder Gas (Luft) befinden oder ein elastisch reversibel komprimierbarer Schaumstoff. Der Zentralkörper kann einen Großteil, z.B. mehr als 90%, der Volumenänderungs-Funktionalität des Volumenausgleichs-Elements übernehmen.
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Es kann z.B. vorgesehen sein, dass das Volumenausgleichselement an einem vom ersten Filterelement abgewandten Ende einen Kragen bzw. eine Schürze aufweist, wobei der Kragen bzw. die Schürze zwischen der zweiten Endkappe des zweiten Filterelements und dem Deckel des Gehäuses angeordnet ist. Dabei kann der Kragen bzw. die Schürze festgeklemmt sein zwischen der zweiten Endkappe und dem Deckel, so dass das Volumenausgleichselement im Gehäuse ortsfest festgelegt ist. Der Kragen bzw. die Schürze können mit dem Zentralkörper verbunden sein.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsfilter eine Pumpe aufweist, wobei die Pumpe einen Pumpenzulauf aufweist, der mit dem ersten Anschluss fluidleitend verbunden ist, wobei die Pumpe einen Pumpenablauf aufweist, der mit dem zweiten Anschluss fluidleitend verbunden ist.
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Die Pumpe kann dazu eingerichtet sein, im Normalbetrieb Flüssigkeit von der ersten Reinseite zur zweiten Rohseite zu pumpen.
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Dadurch wird vorteilhaft ein besonders kompakter und modular aufgebauter Flüssigkeitsfilter geschaffen. Da die Pumpe in dieser Ausführungsform bereits Bestandteil des Flüssigkeitsfilters ist, kann die Leistungsfähigkeit und Größe der Pumpe gezielt auf den Flüssigkeitsfilter ausgelegt werden, wodurch ein besonders effizienter Betrieb möglich wird. Vorteilhaft wird so auch die Montage besonders stark vereinfacht, da lediglich die fluidischen Anschlüsse des Flüssigkeitsfilters im Flüssigkeitsversorgungssystem angeschlossen werden müssen. Ein separater Anschluss der Pumpe an separate Leitungen kann entfallen. Dadurch wird das Risiko von Leckagen bei der Montage verringert.
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Die Pumpe kann z.B. als elektrisch betriebene Pumpe ausgeführt sein. Sie kann z.B. als Kreiselpumpe, Zahnradpumpe, etc. ausgebildet sein.
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Dadurch, dass ein Pumpgehäuse der Pumpe, eine Pumpzuleitung und eine Pumpableitung einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sind wird vorteilhaft eine besonders kompakte und fluiddichte Bauform des Flüssigkeitsfilters geschaffen. Beispielsweise kann das Gehäuse als ein Spritzgussteil aus Kunststoff hergestellt sein. Vorteilhaft werden dadurch auch Spannungen im Material durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten vermieden. Die Pumpe kann dabei z.B. als ein Einlegeteil in das Pumpengehäuse eingespritzt bzw. von dem Material umspritzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das das Pumpengehäuse einen separaten, abnehmbaren Deckel aufweist, der eine Montage bzw. ein Einsetzen bzw. Herausnehmen der Pumpe in das Pumpengehäuse ermöglicht. Das Pumpengehäuse kann in diesem Fall die Pumpe z.B. zu mehr als 70% ihrer Außenfläche einhausen, z.B. an fünf von sechs Seiten eines Quaders.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Filtereinsatz vorgeschlagen, der eingerichtet ist zur Montage in einem Innenraum eines Gehäuses eines Flüssigkeitsfilters nach den Ansprüchen 1 bis 14.
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Der Filtereinsatz ist eingerichtet, entlang einer Achse in den Innenraum des Gehäuses eingesteckt zu werden. Der Filtereinsatz weist ein erstes Filterelement mit einem ersten Filtermedium auf, wobei das erste Filtermedium eine erste Rohseite von einer ersten Reinseite trennt, wobei das erste Filtermedium zur Grobfiltrierung eingerichtet ist. Der Filtereinsatz weist ein zweites Filterelement mit einem zweiten Filtermedium auf, wobei das zweite Filtermedium eine zweite Rohseite von einer zweiten Reinseite trennt, wobei das zweite Filtermedium zur Feinfiltrierung eingerichtet ist. Das zweite Filterelement ist im Normalbetrieb fluidisch dem ersten Filterelement nachgeschaltet ist, wobei das erste Filterelement und das zweite Filterelement in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind, wobei in axialer Richtung betrachtet zwischen dem ersten Filterelement und dem zweiten Filterelement ein Trennelement vorgesehen ist, welches in einem im Gehäuse montierten Zustand des Filtereinsatzes die erste Reinseite von der zweiten Rohseite fluiddicht abdichtet.
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Dabei kann z.B. die erste Reinseite mit einem Pumpenzulauf einer Pumpe fluidleitend verbindbar sein und die zweiten Rohseite mit einem Pumpenablauf der Pumpe fluidleitend verbindbar sein.
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Auf diese Weise wird ein besonders einfach aufgebauter, schnell und zuverlässig herstellbarer, einbaubarer und zu wartender Filtereinsatz bereitgestellt, der eine lange Standzeit aufweist.
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Es zeigen
- 1: eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems aus dem Stand der Technik;
- 2: eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter;
- 3a: einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters;
- 3b: einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters;
- 4a: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines ersten Filterelements eines Filtereinsatzes eines Flüssigkeitsfilters;
- 4b: einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines ersten Filterelements eines Filtereinsatzes eines Flüssigkeitsfilters;
- 5: einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines FlüssigkeitsversorgungsSystems 100 aus dem Stand der Technik. Das Flüssigkeitsversorgungssystem 100 weist einen Tank 110 auf, in dem sich eine Flüssigkeit befindet. Im Tank 110 ist ein Flüssigkeits-Vorfilter 112 als Grobfilter angeordnet. Dem Tank 110 fluidisch nachgeschaltet ist ein Filtermodul 102, welches eine Feinfiltrierung der Flüssigkeit bewirkt und für den Transport der Flüssigkeit sorgt.
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In dem Filtermodul 102 ist eine Pumpe 130 vorgesehen. Diese ist fluidisch mit dem Tank 110 verbunden. Die Pumpe 130 saugt die Flüssigkeit aus dem Tank 110 durch den Flüssigkeits-Vorfilter 112 an und pumpt sie zu einem Flüssigkeits-Hauptfilter 120 weiter. Im Flüssigkeits-Hauptfilter 120 ist eine wechselbare Kartusche 122 vorgesehen, die eine Feinfiltrierung bewirkt. Die vorgefilterte Flüssigkeit wird durch einen Zulauf 124 der Kartusche 122 zugeführt und verlässt gereinigt die Kartusche 122 durch einen Ablauf 126. Die so gereinigte Flüssigkeit wird einem Dosiermodul 160 zugeführt, welches einen Verbraucher mit der Flüssigkeit in dosierter Form versorgt. Überschüssige gereinigte Flüssigkeit, die vom Dosiermodul 160 nicht verwendet werden kann wird dem Tank 110 zurückgeführt. Im Filtermodul 102 ist noch ein Drucksensor 150 vorgesehen, der den Druck der Flüssigkeit stromabwärts des Flüssigkeits-Hauptfilters 120 erfasst und z.B. zu Diagnosezwecken und/oder zur Steuerung der Pumpe 130 eingesetzt werden kann.
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Leitungen 170 zwischen den verschiedenen Elementen des Flüssigkeitsversorgungssystems 100 sind als Linien dargestellt. Die Flussrichtung der Flüssigkeit in einem Normalbetrieb ist mit Pfeilen dargestellt. In dem Flüssigkeitsversorgungssystem 100 können weitere Filterelemente angeordnet sein, die schematisch als Rauten dargestellt sind und z.B. Sicherheitsfilter für empfindliche Komponenten (z.B. das Dosiermodul 160) dienen für den Fall, dass der Flüssigkeits-Hauptfilter 120 einen Defekt aufweist.
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Weiterhin ist in dem Flüssigkeitsversorgungssystem ein Ventil 140 vorgesehen, mit welchem die Pumpe 130 mit ihrem Zulauf und ihrem Ablauf fluidisch von dem Filtermodul 102 getrennt werden kann, z.B., um die Kartusche 122 aus dem Flüssigkeits-Hauptfilter 120 auszuwechseln.
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1 zeigt, dass der Flüssigkeits-Hauptfilter 120 an bzw. in einer ganz anderen funktionalen Komponente (im Filtermodul 102) angeordnet ist als der Flüssigkeits-Vorfilter 112, der im Tank 110 angeordnet ist. Entsprechend ist ein Wechsel des Flüssigkeits-Vorfilters 112 nicht in einfacher Weise zusammen mit dem Flüssigkeits-Hauptfilter 120 oder der Kartusche 122 möglich. Außerdem ist die Pumpe 130 nicht in unmittelbarer Nähe des Flüssigkeits-Hauptfilters 120 angeordnet und muss durch das Ventil 140 von dem Flüssigkeits-Hauptfilter 120 trennbar ausgebildet sein, um die Kartusche 122 wechseln zu können. Schließlich sind viele Leitungen 170 notwendig, um das fluidische System auszubilden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitsversorgungssystems 100 mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter 1. Dieses weist wieder einen Tank 100 auf sowie ein Filtermodul 102 und ein Dosiermodul 160. Leitungen 170 verbinden die einzelnen Komponenten des Flüssigkeitsversorgungssystems 100, wobei die Fließrichtung der Flüssigkeit in einem Normalbetrieb durch Pfeile angedeutet ist.
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Das Filtermodul 102 weist den Flüssigkeitsfilter 1 auf. Dieser ist z.B. eingerichtet zur Filtrierung von Kraftstoff (z.B. Benzin, Diesel, o.ä.) oder zur Filtrierung einer wässrigen Lösung, z.B. einer Harnstoff-Wasser-Lösung (z.B. für die Abgasnachbehandlung, DENOX-System).
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Der Flüssigkeitsfilter 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Innenraum 3 auf, der sich entlang einer Achse A erstreckt. Der Flüssigkeitsfilter 1 weist weiterhin einen Zulauf 4 für eine Flüssigkeit und einen Ablauf 5 für die Flüssigkeit auf. Der Flüssigkeitsfilter 1 kann (z.B. in seinem Innenraum 3) wenigstens ein - hier nicht dargestelltes - Heizelement, z.B. in Form eines PTC-Elements und/oder einer Stanzgitterheizung, aufweisen. Der Flüssigkeitsfilter 1 weist weiterhin einen Filtereinsatz 6 auf, der zur Montage in den Innenraum 3 des Flüssigkeitsfilters 1 einsteckbar bzw. einsetzbar bzw. einschiebbar ist, insbesondere entlang der Achse A. Der Filtereinsatz 6 ist im montierten Zustand des Flüssigkeitsfilters 1 im Innenraum 3 des Gehäuses 2 angeordnet. Der Filtereinsatz 6 weist ein erstes Filterelement 10 mit einem ersten Filtermedium 11 auf, wobei das erste Filtermedium 11 eine erste Rohseite 12 von einer ersten Reinseite 13 trennt, wobei das erste Filtermedium 11 zur Grobfiltrierung eingerichtet ist. Der Filtereinsatz 6 weist weiterhin ein zweites Filterelement 20 mit einem zweiten Filtermedium 21 auf, wobei das zweite Filtermedium 21 eine zweite Rohseite 22 von einer zweiten Reinseite 23 trennt, wobei das zweite Filtermedium 21 zur Feinfiltrierung eingerichtet ist. Das zweite Filterelement 20 ist im Normalbetrieb fluidisch dem ersten Filterelement 10 nachgeschaltet. Das erste Filterelement 10 und das zweite Filterelement 20 sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. In axialer Richtung betrachtet ist zwischen dem ersten Filterelement 10 und dem zweiten Filterelement 20 ein Trennelement 50 (hier nicht dargestellt, siehe aber 3a, 3b, 4a, 4b, 5) vorgesehen, welches die erste Reinseite 13 von der zweiten Rohseite 22 fluiddicht abdichtet. Das Gehäuse 2 weist einen ersten Anschluss 8 auf, der eingerichtet ist, die erste Reinseite 13 mit einem Pumpenzulauf 41 einer Pumpe 40 fluidleitend zu verbinden. Das Gehäuse 2 weist einen zweiten Anschluss 9 auf, der eingerichtet ist, die zweite Rohseite 22 mit einem Pumpenablauf 42 der Pumpe 40 fluidleitend zu verbinden.
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Die axiale Richtung erstreckt sich entlang der Achse A (oder parallel dazu). Eine radiale Richtung R erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung und eine Umlaufrichtung U umläuft die Ache A und damit die axiale Richtung. Bei der Achse A kann es sich z.B. um eine Längsachse des Gehäuses 2 handeln.
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Der Filtereinsatz 6 kann z.B. als Einheit betrachtet werden - dies kann z.B. in funktionaler Hinsicht gelten (Grobfilter und Feinfilter in einem Einsatz vereint), es kann auch in struktureller Hinsicht gelten (alle Filterelemente in dem bzw. an dem Einsatz angeordnet und ortsfest relativ zueinander positioniert bzw. der Filtereinsatz 6 wird durch die Filterelemente 10, 20 gebildet). Der Filtereinsatz 6 ist daher in 2 durch eine gestrichelte Linie umrandet dargestellt. Das erste Filterelement 10 und das zweite Filterelement 20 können miteinander verbunden sein, z.B. unlösbar.
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Am ersten Filtermedium 11 können zur Grobfiltrierung z.B. Partikel abgeschieden werden, die größer oder gleich 200 µm, bevorzugt größer oder gleich 150µm und ganz besonders bevorzugt größer oder gleich 100µm sind. Das erste Filtermedium 11 kann z.B. als ein Oberflächenfilter ausgebildet sein. Es kann z.B. als Gitter (z.B. aus Metall, z.B. aus rostfreiem Stahl („stainless steel“)), Netz oder als eine Membran ausgebildet sein. Beispielsweise als eine dünne Kunststoffmembran mit einer Dicke von weniger als 0,5mm oder sogar weniger als 0,2mm. Selbstverständlich kann das erste Filtermedium 11 grundsätzlich auch als Tiefenfilter ausgebildet sein.
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Am zweiten Filtermedium 21 können zur Feinfiltrierung z.B. Partikel abgeschieden werden, die größer oder gleich 50 µm, bevorzugt größer oder gleich 40µm, weiter bevorzugt größer oder gleich 30µm, besonders bevorzugt größer oder gleich 20µm und ganz besonders bevorzugt größer oder gleich 10µm sind. Das zweite Filtermedium 21 kann z.B. als ein Tiefenfilter ausgebildet sein. Es kann mittels (imprägnierten) Filterpapier, Vliesstoff oder Melt-Blown ausgebildet sein. Eine Imprägnierung kann dabei z.B. durch Phenol-Harz oder Epoxid-Harz erfolgen. Selbstverständlich kann das zweite Filtermedium 21 grundsätzlich auch als Oberflächenfilter ausgebildet sein.
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Die beiden Filterelemente 10, 20 werden - von möglichen Überdrucksituationen, für die hier nicht dargestellte Überdruckventile vorgesehen sein können, und von einem dem Normalbetrieb entgegengesetzten Entleerungsbetrieb abgesehen - seriell hintereinander, also nicht parallel zueinander, betrieben. Dies wird durch das Trennelement 50 bewirkt.
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In 2 ist gut zu erkennen, dass die Pumpe 40 räumlich wesentlich näher an dem ersten Filterelement 10 (das als Flüssigkeits-Vorfilter dient) und an dem zweiten Filterelement (das als Flüssigkeits-Hauptfilter dient) angeordnet ist. Die Pumpe 40 kann dabei ein vom Flüssigkeitsfilter 1 separates Element sein. In diesem Fall ist sie z.B. als eigenständige Einheit in dem Filtermodul 102 einsetzbar und herausnehmbar. Der Flüssigkeitsfilter 1 kann die Pumpe 40 jedoch auch als Element des Flüssigkeitsfilters 1 umfassen bzw. aufweisen. Dann bildet der Flüssigkeitsfilter 1 zusammen mit der ihm zugehörigen Pumpe 40 eine modulare Einheit. Bei einem Einbau bzw. Ausbau des Flüssigkeitsfilters 1 aus dem Flüssigkeitsversorgungssystem 100 wird dann automatisch die Pumpe 40 mit eingebaut bzw. ausgebaut. Dies kann die Montage bzw. Demontage erleichtern.
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3a zeigt einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters 1.
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Das erste Filterelement 10 weist hier beispielhaft in axialer Richtung betrachtet an einem distalen Ende 14 einen Ring 15 auf, der die axiale Richtung in einer Umlaufrichtung U umläuft und von dem Trennelement 50 in axialer Richtung beabstandet ist. Der Ring 15 dichtet die erste Rohseite 12 gegen die erste Reinseite 13 ab. Hier erfolgt diese Abdichtung am in der Figur oberen Ende durch ein Ring-Dichtelement 19, welches an einer Außenseite des Rings 15 angeordnet ist (z.B. eine Dichtschnur oder ein O-Ring) und am in der Figur unteren Ende mittels des Trennelements 50.
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In axialer Richtung kann sich zwischen dem Ring 15 und dem Trennelement 50 wenigstens ein Stützelement 16 zur Stützung des Rings 15 erstrecken (siehe 3b). Dadurch kann die axiale Beabstandung zwischen Ring 15 und Trennelement 50 gewährleitstet werden. Weiterhin kann das erste Filtermedium 11 vor zu hohen axialen Belastungen geschützt werden.
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Das erste Filtermedium 11 erstreckt sich zwischen dem Ring 15 und dem Trennelement 50 im Wesentlichen entlang der axialen Richtung. Auf diese Weise gelangt die zu reinigende Flüssigkeit durch den Zulauf 4 und durch den Ring 15 hindurch auf die erste Rohseite 12. Sie durchtritt dann das erste Filtermedium 11 entlang der radialen Richtung R von innen nach außen, wobei die größeren Partikel abgeschieden werden und auf der radial betrachtet nach innen gewandten Seite des ersten Filtermediums 11 zurückbleiben.
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Die so vorgereinigte Flüssigkeit befindet sich nun zwischen einer Innenwandung 52 des Gehäuses 2 und dem ersten Filtermedium 11 auf der ersten Reinseite 13. Von hier aus verlässt es den Innenraum 3 des Gehäuses 2 durch den ersten Anschluss 8 und gelangt durch eine Pumpzuleitung 44 zum Pumpenzulauf 41 der Pumpe 40. Der erste Anschluss 8 ist somit mit dem Pumpenzulauf 41 fluidleitend verbunden. Die Pumpe 40 pumpt die Flüssigkeit sodann durch den Pumpenablauf 42 und die Pumpenableitung 45 und durch den zweiten Anschluss 9 wieder zurück in den Innenraum 3 des Gehäuses 2 und dort auf die zweite Rohseite 22 des zweiten Filterelements 20. Somit ist der zweite Anschluss 9 fluidleitend mit dem Pumpenablauf 42 verbunden. Die Pumpe 40 wiederum ist dazu eingerichtet, im Normalbetrieb Flüssigkeit von der ersten Reinseite 13 zur zweiten Rohseite 22 zu pumpen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Pumpe 40 Bestandteil des Flüssigkeitsfilters 1 ist.
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Das zweite Filterelement 20 weist eine dem ersten Filterelement 10 zugewandte erste Endkappe 24 auf und eine zweite Endkappe 25, welche von dem ersten Filterelement 10 abgewandt ist, wobei das zweite Filtermedium 21 zwischen der ersten Endkappe 24 und der zweiten Endkappe 25 fluiddicht festgelegt ist (es erstreckt sich hier also entlang der axialen Richtung). Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite Filtermedium 21 z.B. sterngefaltet um ein hohles Inneres 33 des zweiten Filterelements 20 angeordnet. Das Innere 33 kann z.B. durch ein gitterförmig ausgebildetes Stützrohr stabilisiert werden. Das zweite Filtermedium 21 kann z.B. als imprägniertes Filterpapier ausgebildet sein. Es wird in diesem Ausführungsbeispiel radial von außen nach innen durchströmt. Selbstverständlich ist grundsätzlich auch eine axiale Durchströmung vorstellbar.
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Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich beispielhaft die erste Endkappe 24 als das Trennelement 50 ausgebildet. Dabei weist die erste Endkappe 24 lediglich beispielhaft an einer ersten Außenseite 26 ein umlaufendes erstes Endkappen-Dichtelement 27 auf. Dieses erste Endkappen-Dichtelement kann z.B. als eine Dichtschnur oder ein O-Ring ausgebildet sein und z.B. zu Wartungszwecken wechselbar sein. Selbstverständlich kann die Dichtung alternativ oder zusätzlich auch an der Innenwandung 52 des Gehäuses angeordnet sein
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Das Gehäuse 2 ist hier mittels eines verschraubbaren Deckels 60 fluiddicht gegen eine Außenumgebung 7 des Flüssigkeitsfilters 1 abgedichtet. Hier ist lediglich beispielhaft die zweite Endkappe 25 als der Deckel 60 ausgebildet. Die zweite Endkappe 25 weist dabei ein Gewinde 28 an einer zweiten Außenseite 29 auf, mit dem die zweite Endkappe in das offene Ende (in 3a unten dargestellt) des becherförmigen Gehäuses 2 eingeschraubt werden kann Ein zweites Endkappen-Dichtelement 34 bewirkt dabei eine fluiddichte Abdichtung des Innenraums 3 des Gehäuses 2 gegenüber der Außenumgebung 7 des Flüssigkeitsfilters 1. Auf diese Weise kann der Filtereinsatz 6 nach dem Abschrauben des Deckels 60 vom Gehäuse 2 vollständig und ohne weitere Hilfsmittel aus dem Innenraum 3 entfernt werden, z.B. durch ein Herausziehen am Deckel 60 bzw. der zweiten Endkappe 25.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, den Deckel 60 als separates Element auszubilden und somit hinter der zweiten Endkappe 25 das Gehäuse 2 fluiddicht abzuschließen. In diesem Fall kann es z.B. notwendig sein, den Filtereinsatz 6 mit einem Hilfsmittel, z.B. einem Demontagewerkzeug, aus dem Innenraum 3 zu entfernen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die erste Endkappe 24 eine Durchgangsöffnung 30 auf, wobei mit der Durchgangsöffnung 30 ein Stutzen 31 fluidleitend verbunden ist. Der Stutzen 31 durchgreift das erste Filterelement 10 und ist mit dem Ablauf 5 fluidleitend verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Stutzen 31 unlösbar, z.B. einstückig, mit der ersten Endkappe 24 verbunden. Der Stutzen 31 weist an seinem freien Ende ein Stutzen-Dichtelement 35 auf, mit welchem er fluiddicht an dem Ablauf 5 (hier: im Gehäuse 2 ausgebildet) angeordnet ist. Auf diese Weise kann die von der zweiten Reinseite 23 kommende Flüssigkeit durch den Stutzen 31 und den Ablauf 5 den Flüssigkeitsfilter 1 verlassen, ohne dabei mit der ungereinigten Flüssigkeit der ersten Rohseite 12 in Kontakt zu kommen, durch die der Stutzen 31 geführt ist.
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Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Stutzen 31 vom Ablauf 5 ausgehend in den Innenraum 3 des Gehäuses 2 ragt und dichtend in bzw. an der Durchgangsöffnung 30 der ersten Endkappe 24 angeordnet ist.
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Das erste Filterelement 10 weist entlang der radialen Richtung R betrachtet in 3a zumindest eine Stützrippe 18 auf (hier sind zwei Stützrippen 18 erkennbar), die sich zwischen dem Stutzen 31 und dem Ring 15 erstreckt. Die beiden hier sichtbaren Stützrippen 18 erstrecken sich in der axialen Richtung vom Ring 15 bis zum Trennelement 50 und nehmen hier somit eine Doppelfunktion als Stützrippe 18 und als Stützelement 16 wahr. Sie bewirken somit eine axiale und eine radiale Stabilisierung des Rings 15 und des ersten Filtermediums 11 des ersten Filterelements 10. Es können beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Stützrippen vorgesehen sein. Sie können z.B. entlang der Umlaufrichtung U äquidistant angeordnet sein. Um einen guten Flüssigkeitsaustausch innerhalb der ersten Rohseite 12 zu ermöglichen können sie z.B. gitterförmig durchbrochen sein oder sich z.B. nur bis ungefähr 25% der Höhe der Beabstandung zwischen Trennelement 50 und Ring15 erstrecken oder nur bis maximal 50% dieser Höhe oder nur bis zu maximal 75% dieser Höhe.
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Im Innenraum 3 kann ein Heizelement vorgesehen sein (dies gilt auch für sämtliche folgende Ausführungsbeispiele). Es kann sich z.B. im ersten und/oder zweiten Filterelement 10, 20 befinden oder an einer anderen geeigneten Stelle.
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3b zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters 1. Der Flüssigkeitsfilter 1 weist hierbei die Pumpe 40 auf. Das Gehäuse 2 ist zusammen mit der Pumpzuleitung 44, der Pumpableitung 45 und zumindest dem überwiegenden Teil eines Pumpengehäuses 43 der Pumpe 40 einstückig ausgebildet. Die Pumpe 40 als solche ist in dem Pumpengehäuse 43 angeordnet. Sie kann z.B. von dem Pumpengehäuse 43 umspritzt sein oder in das Pumpengehäuse 43 eingesetzt sein. Das Pumpengehäuse 43 kann mit einem Pumpengehäusedeckel (hier nicht dargestellt) fluiddicht verschlossen gegenüber der Außenumgebung 7 sein - so kann eine Wartung der Pumpe 40 ermöglicht werden.
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In 3b ist gut zu erkennen, dass das erste Filterelement 10 und das zweite Filterelement 20 unlösbar miteinander verbunden ausgebildet sind. Das erste Filtermedium 11 ist mit der ersten Endkappe 24, die gleichzeitig das Trennelement 50 darstellt, fluiddicht verbunden. Der Innenraum 3 des Gehäuses 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen zylindrischen Querschnitt auf. Es kann sich z.B. um einen hohlen Kreiszylinder mit senkrechter Innenwandung 52 handeln. Am ersten Filterelement 50 sind die axialen Stützelemente 16 gut zu erkennen.
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Der Deckel 60 ist einstückig mit der zweiten Endkappe 25 ausgebildet (und damit Teil des Filtereinsatzes 6). Die zweite Endkappe 25 geht entlang der axialen Richtung betrachtet (in der Figur nach unten weisend) über eine gewisse Strecke in den Deckel 60 über. Der als Deckel 60 wirkende Teil der zweiten Endkappe 25 weist radial einen größeren Durchmesser auf als die zweite Endkappe 25 und der eigentliche Innenraum 3 des Gehäuses 2.
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Weiterhin ist in 3b gut zu erkennen, dass der erste Anschluss 8 und der zweite Anschluss 9 beispielhaft als Durchgangskanäle (hier: in radialer Richtung) in einer Seitenwand des Gehäuses ausgebildet sind und diese Anschlüsse 8, 9 hier unmittelbar in die Pumpzuleitung 44 und die Pumpableitung 45 übergehen. Bei einer nicht einstückigen Ausführung des Gehäuses 2 mit Pumpzuleitung 44 und Pumpableitung 45 kann an den Anschlüssen 8, 9 z.B. ein Stutzen und/oder ein Gewinde und/oder ein Bajonettverschluss und/oder eine andere mechanische, fluiddicht ausführbare Schnittstelle vorgesehen sein. Dies gilt auch im Falle, dass die Pumpe 40 Bestandteil des Flüssigkeitsfilters 1 ist, jedoch nicht einstückig bzw. unlösbar mit diesem ausgeführt ist, sondern als zunächst separates Teil an dem Flüssigkeitsfilter 1 montiert wird und dann dieser Flüssigkeitsfilter 1 mit Pumpe 40 als eine modulare Einheit gehandhabt wird (z.B. zur Montage in einem Filtermodul 102).
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4a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines ersten Filterelements 10 eines Filtereinsatzes 6 eines Flüssigkeitsfilters 1. Im unteren Teil der Figur ist gestrichelt das zweite Filterelement 20 angedeutet.
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In 4a sind der Ring 15 mit dem radial nach außen weisenden Ring-Dichtelement 19, das erste Filtermedium 11, die erste Endscheibe 24 des zweiten Filterelements 20 sowie die Stützelemente 16 gut zu erkennen, ebenso der Stutzen 31, der die erste Rohseite 12 durchgreift. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das erste Filterelement 10 durch zwei Ringe ausgebildet wird, die die Abmessungen in axialer Richtung vorgeben. Ein solches erstes Filterelement 10 könnte dann z.B. auf einer ersten Endkappe 24 des zweiten Filterelements 20 oder axial beabstandet davon im Filtereinsatz 6 platziert werden.
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4b zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines ersten Filterelements 10 eines Filtereinsatzes 6 eines Flüssigkeitsfilters 1. Hier ist - im Gegensatz zur Ausführungsform der 3a, 3b und 4a - das erste Filtermedium 11 mit dem Ring 15 verbunden. Es erstreckt sich, betrachtet ausgehend von einer Ringinnenseite 17, nach radial innen. Dort ist es am Stutzen 31 mittelbar oder unmittelbar, jedenfalls fluiddicht, festgelegt. Auf diese Weise wird das erste Filtermedium 11 in axialer Richtung durchströmt.
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5 zeigt einen schematischen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Flüssigkeitsfilters. Im Unterschied zur Ausführungsform aus 3a ist hier ein von der zweiten Endkappe 25 separater Deckel 60 vorgesehen (Der Deckel 60 ist somit nicht Teil des Filtereinsatzes 6). Weiterhin weist die zweite Endkappe 25 eine weitere Durchgangsöffnung 32 auf. Dabei ist ein elastisch reversibel kompressibles Volumenausgleichselement 70 vorgesehen. Dieses ist hier durch einen z.B. rotationssymmetrischen, Zentralköper 71 sowie einen sich am in der Figur unteren Ende des Zentralkörpers 71 anschließenden Kragen 72 gebildet. Der Kragen 72 erstreckt sich in radialer Richtung R ungefähr parallel zur zweiten Endkappe 25 und überragt diese hier beispielsweise in radialer Richtung R zumindest abschnittsweise. Das Volumenausgleichselement 70 ragt - hier mit dem Zentralkörper 71 - durch die weitere Durchgangsöffnung 32 entlang der axialen Richtung ins Innere 33 des zweiten Filterelements 20 hinein, z.B. wenigstens 5mm oder wenigstens 10mm. Das Volumenausgleichselement 70 kann z.B. mittels der zweiten Endkappe 25 ortsfest im Innenraum 3 des Gehäuses 2 fixiert sein. Dazu kann z.B. der Kragen 72 des Volumenausgleichselements 70 zwischen Deckel 60 und zweiter Endkappe 25 festgeklemmt sein. Das Volumenausgleichselement 70 kann z.B. als vom Filtereinsatz 6 separates Element ausgebildet sein.
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Der Flüssigkeitsfilter 1 kann sich z.B. zum Einsatz in Kraftstoffversorgungssystemen oder in Harnstoff-Wasser-Versorgungssystemen eignen, z.B. im Kraftfah rzeugberei ch.
