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Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung zum Filtern eines Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Filterelement.
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Filtereinrichtungen werden insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik und dort beispielsweise in Klimaanlagen, Luftfiltern, Ölfiltern oder Kraftstofffiltern eingesetzt und dienen dazu, ein an ein Filterelement der Filtereinrichtung herangeführtes Rohfluid zu filtrieren. Beim Rohfluid handelt es sich beispielsweise um Außenluft, Innenluft oder eine Kombination von Außen- und Innenluft, um Kraftstoffe, um Schmierstoffe oder Wasser. Durch die Filtration werden Partikel und/oder andere Substanzen aus dem Rohfluid herausgetrennt, so dass dieses gereinigt und als Reinfluid zur weiteren Verwendung verfügbar ist.
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In der
DE 10 2014 006 625 A1 ist ein Filterelement für eine Filtereinrichtung zur Gasfiltration beschrieben, das einen zwischen Deckscheiben eingefassten Filtermediumkörper aufweist, wobei an mindestens einer Deckscheibe ein Führungselement angeordnet ist, das im montierten Zustand mit einem zweiten Führungselement an einem aufnehmenden Filtergehäuse formschlüssig ineinandergreift. Zumindest ein Führungselement weist Keilform auf.
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Ferner ist aus der
DE 10 2014 004 738 A1 ein Filterelement für eine Filtereinrichtung eines Fahrzeugs bekannt. Das Filterelement ist mit einem Filtermedium ausgestattet, das im Wesentlichen in Form eines flachen Grundkörpers gestaltet ist, wobei das Filterelement entlang einer Schmalseite des Grundkörpers mindestens bereichsweise mindestens eine Rahmenwand aufweist, an der zur verbesserten Montage des Filterelements mindestens ein Führungselement vorgesehen ist, das mit einem Gegenführungselement in Eingriff bringbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Rahmenwand mindestens zwei Wandbereiche aufweist, in denen unterschiedliche Wandstrukturen ausgebildet sind, wobei ein erster Wandbereich verformbar ausgeführt ist, so dass die Rahmenwand bei einer Montage durch Handkraft biegbar oder knickbar ist, und ein zweiter, steifer Wandbereich im Nahbereich der Führungselemente angeordnet ist.
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Weitere Filterelemente für Filtereinrichtungen sind in der
EP 0 824 950 A1 sowie in der
WO 2015/149934 A1 beschrieben.
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Bei den bekannten Filtereinrichtungen lagern sich die aus dem Fluid herausgetrennten Partikel oder Substanzen nach und nach an einem Filterkörper des Filterelements an und setzen diesen unter Ausbildung einer mehr oder weniger zusammenhängenden Schmutzschicht zu. Die Filterleistung des Filterelements ist dadurch herabgesetzt. Zur Vermeidung ist bei Filtereinrichtungen ein regelmäßiger und unter Umständen auch relativ häufiger Wechsel des Filterelements vorzunehmen, um eine einwandfreie Filterfunktion zu gewährleisten. Dazu wird das Filterelement aus einem Filtergehäuse der Filtereinrichtung entfernt, so dass es ersetzt oder erneuert und wieder in das Filtergehäuse eingesetzt werden kann. In der Praxis erfolgt das Einsetzen oder Entfernen des Filterelements aus dem Filtergehäuse häufig unter beengten Verhältnissen und ferner entlang gebogener Filtermontageführungen. Um das Einsetzen oder Entfernen eines Filterelements auch unter erschwerten Bedingungen zu ermöglichen, bedient man sich verformbarer Filterelemente. Hierdurch erreicht man eine einfachere Filtermontage, weil sich die Filterelemente an die jeweiligen Filtermontageführungen anschmiegen können. Im Betrieb der Filtereinrichtungen ist es allerdings wünschenswert, wenn die Filterelemente formstabil, also relativ steif, gestaltet sind, um beispielsweise Druckbelastungen standhalten zu können und um eine Abdichtung des Filterelementes am Filtergehäuse zu erreichen, so dass man vorliegend konstruktiv widersprüchlichen Anforderungen begegnen muss.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform einer Filtereinrichtung und eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform für ein Filterelement anzugeben.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe insbesondere durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Filtereinrichtung zum Filtern eines Fluids, insbesondere von Raumluft, mit einem Filterelement und einem Filtergehäuse auszustatten. Das Filterelement weist dabei einen Filterkörper zum Reinigen eines Fluids und mindestens zwei Trägerschienen zum Aufnehmen des Filterkörpers auf. Das Filtergehäuse weist einen Installationsraum und mindestens zwei innerhalb, insbesondere vollständig innerhalb, des Installationsraums angeordnete Gegenträgerschienen auf. Es ist vorgesehen, das Filterelement so im oder innerhalb des Installationsraums anzuordnen, dass jeweils eine einzige Trägerschiene und eine einzige Gegenträgerschiene berührend ineinandergreifen, wobei oder wodurch der Installationsraum in mindestens einen Rohfluidraum und mindestens einen Reinfluidraum geteilt ist. Wesentlich für die Erfindung ist, die Idee, mindestens eine Trägerschiene durch Funktionsintegration sozusagen multifunktional zu gestalten. Hierzu ist vorgesehen, dass mindestens eine Trägerschiene und eine Gegenträgerschiene eine Fluidbarriere zum Abdichten des Rohfluidraums gegenüber dem Reinfluidraum und eine Führungsvorrichtung zum Führen des Filterelements relativ zum Filtergehäuse im Rahmen einer Filtermontagebewegung bilden. Das hat den vorteilhaften Effekt, dass die Trägerschienen gleichzeitig die Führungsfunktion als auch die Abdichtungsfunktion bereitstellen, so dass das Filterelement im Gesamten gegenüber dem Filtergehäuse führbar und abdichtbar ist. Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass eine oder alle Trägerschienen mindestens eine Bestückungsfläche aufweisen, an der der Filterkörper fluiddicht angeordnet ist. Dadurch kann Fluid lediglich durch den Filterkörper hindurch, insb. unter Abgabe von Partikeln und/oder Substanzen, vom Rohfluidraum zum Reinfluidraum strömen. Dadurch bieten die Trägerschienen sozusagen eine Filterkörperträger-Funktion, was den oben beschriebenen Effekt bringt, dass Fluid lediglich durch den Filterkörper hindurch zum Reinfluidraum strömen kann, wobei Leckagen praktisch ausgeschlossen sind. Im Gesamten ist damit eine durch Funktionsintegration vereinfachte Filtereinrichtung bereitgestellt.
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Zweckmäßigerweise hat jede Trägerschiene einen Trägergrundkörper, der beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. Mindestens ein einziger oder alle Trägergrundkörper haben jeweils mindestens einen Funktionsvorsprung oder bilden diesen. Ein Funktionsvorsprung kann beispielsweise vom Trägergrundkörper winkelig, insbesondere rechtwinkelig, abstehen. Am Trägergrundkörper kann bevorzugt mindestens eine Bestückungsfläche angeordnet sein, was beispielsweise den Effekt und Vorteil hat, dass der Filterkörper am Trägergrundkörper angeordnet werden kann. Ferner kann ein einziger oder jede Gegenträgerschiene, vorzugsweise komplementär zu den Funktionsvorsprüngen, gestaltete Gegenfunktionsvorsprünge aufweisen. Komplementär gestaltet heißt, dass sich die jeweiligen Komponenten gegenseitig konstruktiv und/oder funktionell ergänzen.
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Um die Dichtfunktion der Trägerschienen und/oder die Dichtung des Rohfluidraums gegenüber dem Reinfluidraum zu verbessern oder zu realisieren kann mindestens ein Funktionsvorsprung und mindestens ein Gegenfunktionsvorsprung im Betrieb der Filtereinrichtung unter Ausbildung einer Fluidbarriere berührend oder mit gegenseitigem Abstand oder berührungsfrei ineinandergreifen. Zwischen mindestens einem Funktionsvorsprung und mindestens einem Gegenfunktionsvorsprung kann sich dabei ein Spalt bilden, der die Dichtfunktion bereitstellt. Insb. kann der Spalt, wenn das Fluid Luft oder Raumluft ist, einen Labyrinthspalt bilden. Weiter kann der Spalt, wenn das Fluid eine Flüssigkeit ist, einen Kapillarspalt bilden.
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Insbesondere kann mindestens ein Labyrinthspalt oder ein Kapillarspalt einen keilförmigen, T-förmigen, L-förmigen oder hakenförmigen Spaltverlauf aufweisen. Um die Dichtfunktion der Trägerschienen und/oder die Dichtung des Rohfluidraums gegenüber dem Reinfluidraum zu verbessern oder zu realisieren kann auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Funktionsvorsprung und mindestens ein Gegenfunktionsvorsprung im Betrieb der Filtereinrichtung und/oder im montierten Zustand des Filterelements eine Labyrinthdichtung oder eine Spaltdichtung bilden, die als Fluidbarriere dienen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das die Labyrinthdichtung oder die Spaltdichtung bildende Paar aus Funktionsvorsprung und Gegenfunktionsvorsprung aus einem keilförmig, T-förmig, L-förmig oder hakenförmig gestalteten Funktionsvorsprung und einem komplementär dazu gestalteten Gegenfunktionsvorsprung gebildet ist.
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Um die Führungsfunktion der Trägerschienen zu verbessern oder zu realisieren kann vorgesehen sein, dass die Führungsvorrichtung von mindestens einem Funktionsvorsprung und einem Gegenfunktionsvorsprung gebildet ist. Dabei weist mindestens ein Funktionsvorsprung eine Führungsfläche und mindestens ein Gegenfunktionsvorsprung eine Gegenführungsfläche auf, die zur Realisierung der Führungsfunktion berührend aneinander anliegen. Das hat den Effekt, dass das Filterelement relativ zum Filtergehäuse führbar ist, beispielsweise kann das Filterelement im Rahmen einer Filtermontagebewegung aus dem Filtergehäuse entfernt und wieder eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise liegen die Führungsflächen und die Gegenführungsflächen im Betrieb der Filtereinrichtung abschnittsweise berührend aneinander an, so dass berührungsfreie Abschnitte gebildet sind, die beispielsweise einen Spalt, insb. einen Labyrinthspalt für gasförmiges Fluid oder einen Kapillarspalt für flüssiges Fluid, zum Abdichten bilden können.
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Vorzugsweise kann mindestens eine Bestückungsfläche plan, zickzackförmig, kammartig, wellig, oder gewölbt gestaltet sein. Andere Gestaltungen sind ebenfalls denkbar. Insbesondere ist die Bestückungsfläche eine Mantelfläche eines Trägergrundkörpers einer Trägerschiene und erstreckt sich bevorzugt entlang einer Hauptausdehnungsrichtung des jeweiligen Trägergrundkörpers. Jedenfalls ist an einer oder jeder Bestückungsfläche ein Filterkörper angeordnet, der die plane, zickzackförmige, kammartige, wellige, oder gewölbte gestaltet der Bestückungsfläche übernimmt oder mitmacht, so dass sich ein Filterkörper durch die Gestaltung einer Bestückungsfläche geometrisch gestalten lässt. Alternativ kann man sich vorstellen, dass ein Filterkörper und jede Bestückungsfläche eine identische oder im Wesentliche identische geometrische Gestalt aufweisen, exemplarisch eine plane, zickzackförmige, kammartige, wellige, oder gewölbte Gestalt, so dass die Bestückungsflächen eine Aufnahme für einen Filterkörper bildet.
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Insbesondere kann zwischen mindestens einer oder allen Bestückungsflächen und einem Filterkörper ein Abdichtband und/oder einen Abdichtklebstoff stoffschlüssig an der jeweiligen Bestückungsfläche und dem Filterkörper angeordnet sein. Das bietet den Vorteil, dass der Filterkörper fluiddicht an der jeweiligen Trägerschiene angebunden, beispielsweise angeklebt ist. Ferner können durch ein Abdichtband und/oder einen Abdichtklebstoff unerwünschte ggfs. zu Leckagen führende Störspalte zwischen dem Filterkörper und einer Bestückungsfläche geschlossen werden, beispielsweise wenn der Filterkörper montage- oder formbedingt nicht durchgängig berührend an einer Bestückungsfläche angeordnet ist.
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Alternativ können die Trägerschienen und der Filterkörper miteinander verschweiß werden, so dass der Filterkörper über die Bestückungsflächen an den jeweiligen Trägerschienen stoffschlüssig angebunden ist.
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Zweckmäßigerweise kann mindestens eine Trägerschiene einen Trägergrundkörper aufweisen, der entlang seiner Hauptausdehnung eine Hauptachse definiert, wobei der Trägergrundkörper einen bezüglich der Hauptachse quer orientieren Trägergrundkörper-Querschnitt aufweist. Beispielsweise ist der Trägergrundkörper-Querschnitt entlang der Hauptachse konstant und ferner keilförmig, T-förmig, L-förmig oder hakenförmig gestaltet.
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Um die erwähnte Führungsfunktion der Trägerschienen weiter zu verbessern, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Filtereinrichtung mit mindestens einer Trägerschiene ausgestattet ist, die einen elastisch verformbaren, flexiblen Trägergrundkörper aufweist.
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Um die erwähnte Führungsfunktion der Trägerschienen weiter zu verbessern, kann allerdings ferner vorgesehen sein, dass die Filtereinrichtung mit mindestens einer Trägerschiene ausgestattet ist, deren Trägergrundkörper bevorzugt entlang seiner Hauptausdehnung eine Hauptachse definiert, wobei der Trägergrundkörper entlang der Hauptachse mit zueinander beabstandeten Gelenkabschnitten ausgestattet ist. Die Gelenkabschnitte stellen jeweils eine lokale Schwächung der Trägerschiene dar. Beispielsweise können Gelenkabschnitte durch einen vom Grundwerkstoff (insbesondere Kunststoff) des Trägergrundkörpers abweichenden Gelenkwerkstoff gebildet sein, der vergleichsweise elastisch ist. Ferner können die Gelenkabschnitte durch einen lokal verminderten Trägergrundkörper-Querschnitt realisiert sein, exemplarisch in der Art, dass beispielsweise ein Klein-Querschnitt des Trägergrundkörpers im Bereich der Gelenkabschnitte im Vergleich mit abseits der Gelenkabschnitte angeordneten Trägergrundkörper-Querschnitten flächenmäßig klein ist. Das hat den Effekt, dass eine auf den Trägergrundkörper wirkende äußere Kraft zu einer wesentlich größeren, insbesondere elastischen, Verformung des Trägergrundkörpers in den Bereichen der Klein-Querschnitte führt, als in den Bereichen der Trägergrundkörper-Querschnitte. Denkbar ist, die Klein-Querschnitte flächenmäßig so klein zu gestalten, dass in Bereich der Klein-Querschnitte, bei entsprechende Einwirkung einer äußeren Kraft auf den Trägergrundkörper, eine kombinierte elastisch/plastische oder eine rein plastische Verformung auftritt. Dadurch kann der Trägergrundkörper beispielsweise dauerhaft umgeformt werden, wodurch im Ergebnis ein Filterelement verformt werden kann. Ferner kann man sich vorstellen, die Klein-Querschnitte oder die Gelenkabschnitte jeweils als Sollbruchstellen auszugestalten, beispielsweise um ein Filterelement teilen zu können. Ferner ist bevorzugt, wenn ein Trägergrundkörper Gliedabschnitte aufweist, die jeweils eine Versteifung des Trägergrundkörpers quer zur Hauptachse ermöglichen. Beispielsweise können die Gelenkabschnitte und die Gliedabschnitte in Richtung der Hauptachse alternierend aufeinandergestapelt und miteinander stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden sein.
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Vorzugsweise ist ein einziger oder jeder Gelenkabschnitt durch einen Einschnitt oder Spalt gebildet. Die Einschnitte oder Spalte können dabei quer oder winkelig zur Hauptachse des Trägergrundkörpers in den Trägergrundkörper eingebrachten sein, beispielsweise kann man den Trägergrundkörper an geeigneter oder gewünschter Stelle anschneiden. Ferner können die Einschnitte oder Spalte jeweils mindestens einen Funktionsvorsprung des Trägergrundkörpers und/oder eine Bestückungsfläche des Trägergrundkörpers durchsetzen.
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Ferner ist insbesondere vorgesehen, die Gelenkabschnitte jeweils durch ein Paar von keilförmig gestalteten Gelenkausnehmungen zu realisieren, andere Formen sind natürlich ebenfalls denkbar. Jedenfalls sind die keilförmig gestalteten Gelenkausnehmungen vorzugsweise so in den Trägergrundkörper eingebracht, dass ihre jeweiligen Keilspitzen zueinander zeigen, insbesondere ist eine die Keilspitzen eines Paars von keilförmigen Gelenkausnehmungen verbindende imaginäre Verbindungsgerade orthogonal zur Hauptachse orientiert.
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Bevorzugt ist, wenn das Filterelement unter elastischer Verformung des Filterkörpers und der Gelenkabschnitte im Rahmen der Filtermontagebewegung entlang einer gekrümmten Führungsbahn in den Installationsraum führbar ist.
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Die Erfindung umfasst den alternativen oder zusätzlichen weiteren Grundgedanken, ein Filterelement zum Filtern eines Fluids, insbesondere für eine Filtereinrichtung gemäß der vorstehenden Beschreibung, bereitzustellen. Ein erfindungsgemäßes Filterelement hat einen Filterkörper, vorzugsweise ein plissierter oder gefalteter Filterkörper aus Filtermaterial, wie Filterpapier. Jedenfalls erstreckt sich der Filterkörper entlang einer Längsachse und entlang einer quer zur Längsachse orientierten Querachse, wobei der Filterkörper vorzugsweise von einem umlaufenden Filterkörperrand nach außen hin begrenzt ist. Jedenfalls hat das Filterelement ferner mindestens zwei Trägerschienen, die jeweils entlang ihrer Hauptausdehnung eine Hauptachse definieren. Wesentlich für das Filterelement ist, dass die Trägerschienen jeweils eine Bestückungsfläche zum Aufnehmen des Filterkörpers bilden und dass der Filterkörper fluiddicht an diesen Bestückungsflächen angeordnet ist, beispielsweise mittels eines Abdichtbands und/oder eins Abdichtklebstoffs. Ferner zeichnet sich das Filterelement dadurch aus, dass die Trägerschienen so zueinander angeordnet sind, dass ihre Hauptachsen parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sind. Ferner sind die Trägerschienen am Filterkörper angeordnet, wobei ihre Hauptachsen parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse oder zur Querachse des Filterkörpers angeordnet sind. Das hat den Effekt, dass zwischen den Trägerschienen in Richtung der Querachse oder der Längsachse ein lichter Abstand definiert ist. Weiterhin ist mindestens eine Trägerschiene mit mindestens einem Funktionsvorsprung ausgestattet, der jeweils eine Führungsfläche zur berührenden Anlage an einer Gegenführungsfläche und eine Dichtfläche zur Ausbildung einer Fluidbarriere bildet.
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Ein Filterelement kann modifiziert werden, indem die Trägerschienen entlang ihrer Hauptachsen mit zueinander in Richtung der jeweiligen Hauptachse beabstandeten verformbaren Gelenkabschnitten und steifen Gliedabschnitten ausgestattet werden. Das hat den vorteilhaften Effekt, dass sich jede Trägerschiene querverformen lässt, insbesondere quer zur jeweiligen Hauptachse, insbesondere im Bereich der Gelenkabschnitte. Insgesamt hat das den Vorteil, dass ein flexibles Filterelement bereitgestellt ist, das auch bei beengten Einbauverhältnissen in einen Installationsraum eines Filtergehäuses eingesetzt oder aus diesem entfernt werden kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass ein Filterelement einen Filterkörper zum Reinigen eines Fluids und mindestens zwei Trägerschienen zum Aufnehmen des Filterkörpers und zusätzlich mindestens zwei Seitenbändern aufweist. Um die Filterfunktion des Filterelements zu gewährleisten ist vorgesehen, dass jeweils eine einzige Trägerschiene zwischen einerseits einem Seitenband und andererseits dem Filterkörper angeordnet ist. Beispielsweises sind das Seitenband und der Filterkörper an zwei zueinander entgegengesetzten Seiten der Trägerschiene angeordnet. Zweckmäßigerweise sind die Komponenten dabei fluiddicht und/oder berührend aneinander angeordnet. Beispielswiese sind die Komponenten aneinander stoffschlüssig fixiert, insbesondere verklebt oder verschweißt. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, die Trägerschienen auf der Außenseite, insbesondere auf der filterkörperabgewandten Außenseite der Trägerschiene, mit einem Seitenband zu verbinden. Die Trägerschienen sind jedenfalls dazu vorgesehen, gemeinsam mit Gegenträgerschienen die Führungsfunktion bereitzustellen, so dass das Filterelement im Rahmen einer Filtermontagebewegung betätigbar ist. Die Seitenbänder sind zweckmäßigerweise dazu vorgesehen, eine Abdichtfunktion bereitzustellen, so dass das Filterelement im Betrieb der Filtereinrichtung am Filtergehäuse fluiddicht angelegt werden kann. Denkbar ist ferner, Montagespalte oder Montagelücken im Bereich zwischen den Seitenbändern und/oder den Trägerschienen und/oder dem Filterelement vollständig mit Abdichtklebstoff aufzufüllen, so dass gewährleistet ist, dass der Verbund aus Filterkörper und Seitenbändern und Trägerschienen dicht ist, also vorzugsweise dass der Filterkörper an den Seitenbändern und/oder der Trägerschiene fluiddicht angeordnet ist. Durch das Auffüllen von zwischen den Seitenbändern und/oder den Trägerschienen und/oder dem Filterelement gebildeten Spalten mit Abdichtmittel und/oder Klebstoff kann die Geometrie oder Kontur der Bestückungsfläche abweichend von der Geometrie oder Kontur der Falten des Filterkörpers gestaltet werden. Beispielsweise kann die Trägerschiene rechteckige Aussparungen zur Aufnahme der Falten aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass ein Filterelement einen Filterkörper zum Reinigen eines Fluids und mindestens zwei modifizierte Seitenbänder aufweist, wobei man sich vorstellen kann, dass die Seitenbänder mit gegenseitigem Abstand am Filterkörper angeordnet sind. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen verfügt das Filterelement nun über keine separaten Trägerschienen, sondern über modifizierte Seitenbänder, die die Funktion der Trägerschienen übernehmen. Hierzu ist vorgesehen, dass die Seitenbänder verlängert und/oder, insb. entsprechend, verstärkt werden, so dass sie die Führungsvorrichtung und gegebenenfalls eine Fluidbarriere bilden können. Im Prinzip kann man sich auch vorstellen, dass die Seitenbänder wie die Trägerschienen gestaltet sind, also deren Merkmale gemäß der Beschreibung aufweisen.
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Der Filterkörper kann selbstverständlich integraler Bestandteil der Trägerschienen sein, also sozusagen einstückig mit den Trägerschienen ausgebildet sein, so dass insgesamt ein Filterkörper-Trägerschienen-Bauteil gebildet ist. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die Trägerschienen als separate Komponenten gestaltet sind. Beispielsweise können diese als Einlegeteil und/oder als Ersatzteil zum späteren Produkt zugelegt oder zugekauft werden.
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Wenn vorstehend davon die Rede war, dass ein Filterkörper oder eine Trägerschiene vorgesehen/angeordnet ist, so darf der Begriff „ein“ oder „eine“ nicht als „eine einzige“ interpretiert werden.
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Zweckmäßigerweise kann jede Trägerschiene einen Trägergrundkörper mit mindestens einer Bestückungsfläche aufweisen, wobei sich jeder Trägergrundkörper entlang der jeweiligen Hauptachse erstreckt und jeweils einen bezüglich der jeweiligen Hauptachse quer orientieren, insb. und entlang der jeweiligen Hauptachse konstanten, Trägergrundkörper-Querschnitt aufweist. Die Bestückungsflächen zum Aufnehmen des Filterkörpers können so seitlich an den jeweiligen Trägergrundkörpern angeordnet sein, dass die Bestückungsflächen in Richtung der Längsachse oder der Querachse oder quer zu den Hauptachsen zueinander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der oder so dass der Filterkörper quer bezüglich der beiden Hauptachsen zwischen den Trägerschienen angeordnet ist. Alternativ können die Bestückungsflächen zum Aufnehmen des Filterkörpers so seitlich an den jeweiligen Trägergrundkörpern angeordnet sein, dass die Bestückungsflächen zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, wobei oder so dass der Filterkörper quer bezüglich der beiden Hauptachsen im Bereich zwischen oder zwischen den Trägerschienen angeordnet ist. Weiterhin können die Bestückungsflächen zum Aufnehmen des Filterkörpers so seitlich an den jeweiligen Trägergrundkörpern angeordnet sein, dass mindestens eine Trägerschiene seitlich am Filterkörper angeordnet ist. Mindestens eine der Trägerschienen kann an einem Seitenband angeklebt sein oder ein Seitenband bilden.
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Zusammenfassend bleibt festzuhalten: Die vorliegende Erfindung betrifft bevorzugt eine Filtereinrichtung zum Filtern eines Fluids, mit einem Filterelement, das einen Filterkörper zum Reinigen eines Fluids und mindestens zwei Trägerschienen zum Aufnehmen des Filterkörpers aufweist, mit einem Filtergehäuse, das einen Installationsraum und mindestens zwei innerhalb des Installationsraums angeordnete Gegenträgerschienen aufweist, wobei das Filterelement im Installationsraum angeordnet ist, so dass mindestens eine Trägerschiene und mindestens eine Gegenträgerschiene berührend ineinandergreifen, so dass der Installationsraum in einen Rohfluidraum und einen Reinfluidraum geteilt ist. Wesentlich für die Erfindung ist, dass mindestens eine Trägerschiene und mindestens eine Gegenträgerschiene eine Fluidbarriere zum Abdichten des Rohfluidraums gegenüber dem Reinfluidraum und eine Führungsvorrichtung zum Führen des Filterelements relativ zum Filtergehäuse im Rahmen einer Filtermontagebewegung bilden. Weiterhin können eine oder alle Trägerschienen mindestens eine Bestückungsfläche aufweisen, an der der Filterkörper fluiddicht angeordnet ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 in einer perspektivischen Ansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Filtereinrichtung, wobei ein Filterelement aus einem Installationsraum eines Filtergehäuses entfernt ist,
- 2 eine Seitenansicht der Filtereinrichtung aus 1 gemäß einem dort eingezeichneten Pfeil II und die
- 3 bis 6 jeweils ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Trägerschiene.
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Die 1 und 2 zeigen eine im Gesamten mit dem Bezugszeichen 1 beschriebene Filtereinrichtung, die aus einem Filterelement 2 und einem Filtergehäuse 5 aufgebaut ist. Filtereinrichtungen 1 dienen zum Filtern von Fluid, beispielweise Luft oder Kraftstoff, und kommen exemplarisch in Straßenkraftfahrzeugen zum Einsatz, beispielsweise zum Filtern von Fahrerkabinenluft oder der Ansaugluft eines Verbrennungsmotors.
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Die Filtereinrichtung 1 aus 1 weist ein Filterelement 2 und ein Filtergehäuse 5 auf, wobei das Filtergehäuse 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich vereinfacht und ausschnittsweise und mit punktierten Linien angedeutet ist. Das Filterelement 2 erstreckt sich exemplarisch entlang einer Längsachse 31 und quer dazu entlang einer quer zur Längsachse 31 orientierten Querachse 32. Das Filterelement 2 dehnt sich ferner entlang einer Hochachse 33 aus, die zur Längsachse 31 und zur Querachse 32 jeweils orthogonal orientiert ist.
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Gemäß 1 ist zu erkennen, dass das Filterelement 2 einen Filterkörper 3 zum Reinigen eines Fluids und mindestens zwei zueinander beabstandete Trägerschienen 4 zum Aufnehmen des Filterkörpers 3 aufweist. Der Filterkörper 3 ist bevorzugt plissiert oder gefaltet und aus Filtermaterial hergestellt und fluiddurchlässig.
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Jede Trägerschiene 4 hat einen Trägergrundkörper 15, der entlang seiner Hauptausdehnungsrichtung eine Hauptachse 22 definiert. Ferner weist jeder Trägergrundkörper 15 exemplarisch einen bezüglich seiner Hauptachse 22 quer orientieren Trägergrundkörper-Querschnitt 23 auf, der bevorzugt entlang der jeweiligen Hauptachse 22 konstant und beispielsweise T-förmig gestaltet.
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Jede Trägerschiene 4 hat ferner mindestens einen Funktionsvorsprung 16, gemäß 1 hat jede Trägerschiene 4 sogar zwei Funktionsvorsprünge 16, die an zueinander entgegengesetzten Seitenflächen der Trägergrundkörper 15 angeordnet sind und jeweils vom Trägergrundkörper 15 orthogonal abstehen.
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Jeder Trägergrundkörper 4 verfügt ferner über mindestens eine Bestückungsfläche 14, die zum Aufnehmen des Filterkörpers 3 dient. Gemäß 1 ist zu erkennen, dass die Bestückungsflächen 14 durchgängig und in Richtung der Hauptachse 22 zickzackförmig oder kammartig gestaltet sind, so dass sich in Richtung der Hauptachse 22 daher abwechselnd Bergspitzen und Talsohlen aneinanderreihen. Um den Filterkörper 3 fluiddicht an den Bestückungsflächen 14 anzuordnen kann zwischen der Bestückungsfläche 14 und dem Filterkörper 3 wahlweise entweder ein Abdichtband und/oder ein Abdichtklebstoff angeordnet werden, so dass schlussendlich der Filterkörper 3 stoffschlüssig an der jeweiligen Bestückungsfläche 14 fluiddicht fixiert ist. Exemplarisch kann an den Bergspitzen und/oder den Talsohlen ein relativ dicker Streifen von Abdichtklebstoff angeordnet sein, um Störspalte zwischen den Filterkörper 3 und der Bestückungsfläche 14 zu schließen.
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Gemäß 1 ist ferner zu erkennen, dass die Trägerschienen 4 so zueinander angeordnet sind, dass ihre Hauptachsen 22 parallel zueinander und darüber hinaus parallel zur Längsachse 31 orientiert sind. Die Trägerschienen 4 sind zueinander in Richtung der Querachse 32 beabstandet angeordnet, so dass sie zwischen sich einen lichten Abstand definieren.
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Das nur abschnittsweise und vereinfacht dargestellte Filtergehäuse 5 hat einen Installationsraum 6 und mindestens zwei innerhalb des Installationsraums 6 angeordnete Gegenträgerschienen, die in der 1 mit dem Bezugszeichen 7 beschriftet sind. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Gegenträgerschienen 7 an einer zum Installationsraum 6 hin blickenden Innenwandfläche des Filtergehäuses 5 angeordnet sind. Ferner können die beiden Gegenträgerschienen 7 über einen nicht näher beschriebenen Querträger 39 miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Man kann sich natürlich auch vorstellen, dass an der Innenwandfläche des Filtergehäuses 5 zwei voneinander vollständig getrennte Gegenträgerschienen 7 vorgesehen sind. In der 1 ist dies durch strichpunktierte Linien angedeutet. Jedenfalls hat jede Gegenträgerschiene 7 wenigstens einen einzigen Gegenträgergrundkörper 34, der sich exemplarisch entlang der Längsachse 22 erstreckt. An jedem Gegenträgergrundkörper 34 können ein einziger oder mehrere Gegenfunktionsvorsprünge 17 angeordnet sein, die bevorzugt komplementär zu den Funktionsvorsprüngen 16 gestaltet sind. Beispielsweise können die Gegenfunktionsvorsprünge 17 und/oder der Gegenträgergrundkörper 34 eine Aufnahme für die Funktionsvorsprüngen 16 bilden.
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Um die Filterfunktion der Filtereinrichtung 1 dauerhaft bereitstellen zu können, ist vorgesehen, dass das Filterelement 2 im Rahmen einer Filtermontagebewegung 12 aus dem Installationsraum 6 entfernbar oder einsteckbar ist, so dass der Filterkörper 3 erneuert oder ausgetauscht werden kann. Das Filterelement 2 ist dabei im Rahmen der Filtermontagebewegung 12 exemplarisch in Richtung einer parallel zur Längsachse 31 orientierten Führungsbahn 13 führbar. Je nach Gestaltung des Filtergehäuses 5 kann man sich dabei vorstellen, dass die Führungsbahn 13 gekrümmt verläuft, so dass das Filterelement 2 sozusagen nicht geradlinig, wie gemäß 1, in den Installationsraum 6 eingesteckt werden kann. Das gemäß 1 dargestellte Filterelement 2 ist im Rahmen einer Filtermontagebewegung 12 aus dem Installationsraum 6 entfernt, so dass es ausgetauscht werden kann.
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Gemäß 2 ist in einer Seitenansicht gemäß Pfeil II aus 1 der Filtereinrichtung 1 zu erkennen, dass die Trägerschienen 4 und die Gegenträgerschienen 7 im in den Installationsraum 6 des punktiert angedeuteten Filtergehäuses 5 eingesteckten Zustand des Filterelements 2 berührend ineinandergreifen. Dadurch ist der Installationsraum 6 in einen Rohfluidraum 8 und einen Reinfluidraum 9 aufgeteilt. Fluid kann dadurch lediglich unter Drucktritt durch den Filterkörper 3 vom Rohfluidraum 8 zum Reinfluidraum 9 gelangen. In der 2 ist mittels zwei Pfeilen ein bevorzugter Fluidpfad 37 angedeutet, der illustriert, wie Fluid vom Rohfluidraum 8 hin zum Reinfluidraum 9 strömt. Prinzipiell könnte der Fluidpfad 37 auch umgekehrt verlaufen.
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Zur Realisierung der Abdichtfunktion und der Führungsfunktion des Filterelements 2 ist vorgesehen, dass mindestens eine Trägerschiene 4 und eine Gegenträgerschiene 7 gemeinsam eine Fluidbarriere 10 zum Abdichten des Rohfluidraums 8 gegenüber dem Reinfluidraum 9 und eine Führungsvorrichtung 11 zum Führen des Filterelements relativ zum Filtergehäuse 5 im Rahmen der Filtermontagebewegung 12 bilden.
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Gemäß 2 sind zwei Fluidbarriere 10 zu erkennen, wobei jeweils ein Funktionsvorsprung 16 und ein Gegenfunktionsvorsprung 17 unter Ausbildung einer einzigen Fluidbarriere 10 abschnittsweise berührend, und insb. abschnittsweise berührungsfrei, ineinandergreifen. Bevorzugt ist dabei, wenn die Fluidbarriere 10 als eine Labyrinthdichtung 19 zum Abdichten oder als ein Kapillarspalt 18 zum Abdichten gestaltet ist. Exemplarisch ist jeweils eine einzige Labyrinthdichtung 19 durch einen T-förmig gestalteten Funktionsvorsprung 16 und einen dazu komplementär gestalteten Gegenfunktionsvorsprung 17 realisiert.
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Gemäß 2 ist ferner eine Führungsvorrichtung 11 zu erkennen, die gemeinsam durch die Funktionsvorsprünge 16 und die Gegenfunktionsvorsprünge 17 gebildet ist. Jeder Funktionsvorsprung 16 weist dabei eine Führungsfläche 20 und jeder Gegenfunktionsvorsprung 17 eine Gegenführungsfläche 21 auf. Die beiden Flächen 20, 21 liegen jeweils flächig berührend gleitverschiebbar aneinander an. Dadurch kann das Filterelement 1 relativ zum Filtergehäuse 5 im Rahmen der Filtermontagebewegung 12 betätigt werden.
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Die 3 bis 6 zeigen jeweils ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Trägerschiene 4, die exemplarisch zusammen mit einem Filterkörper 3 ein Filterelement 2 bilden können. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt eine Trägerschiene 4, mit einem Trägergrundkörper 15, der entlang seiner Hauptausdehnungsrichtung eine Hauptachse 22 definiert. Exemplarisch verläuft quer zur Hauptachse 22 eine Trägerquerachse 35, entlang der sich der Trägergrundkörper 15 ausdehnt. Jeweils orthogonal zur Hauptachse 22 und zur Trägerquerachse 35 ist eine Trägerhochachse 36 definiert, entlang der sich der Trägergrundkörper 15 in die Höhe erstreckt. An zueinander entgegengesetzten Mantelflächen des Trägergrundkörpers 15 sind beispielsweise zwei Funktionsvorsprünge 16 angeordnet, die vom Trägergrundkörper 15 in Richtung der Trägerquerachse 35 weg ragen. Sie erstrecken sich dabei in Richtung der Hauptachse 22 über die volle Länge des Trägergrundkörpers 15. Am Trägergrundkörper 15 ist ferner, mit Abstand in Richtung der Trägerhochachse 36 zu den Funktionsvorsprüngen 16, eine Bestückungsfläche 14 angeordnet, deren Flächennormalen zweckmäßigerweise parallel oder winkelig zur Trägerhochachse 36 orientiert ist oder die in einer von der Hauptachse 22 und der Trägerhochachse 36 aufgespannten Ebene liegt. Jedenfalls erstreckt sich die Bestückungsfläche 14 in Richtung der Hauptachse 22, ggf. über die volle Länge des Trägergrundkörpers 15. Die Bestückungsfläche 14 ist dabei zickzackförmig gestaltet und weist in Richtung der Hauptachse 22 abwechselnd aufeinanderfolgende Bergspitzen und Talsohlen auf. Die Bestückungsfläche 14 ist ferner bevorzugt so ausgeführt, dass an ihr ein Abdichtband und/oder ein Abdichtklebstoff angeordnet werden kann, um den Filterkörper 3 fluiddicht an der Trägerschiene 4 anzuordnen.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ferner, dass am Trägergrundkörper 15 entlang seiner Hauptachse 22 zueinander beabstandete Gelenkabschnitte 24 angeordnet sind, die beispielsweise jeweils eine elastische Verformung 38 des Trägergrundkörpers 15 um die Trägerquerachse 35 herum ermöglichen. Die Gelenkabschnitte 24 sind vorliegend beispielsweise durch jeweils einen quer oder winkelig zur Hauptachse 22 in den Trägergrundkörper 15 eingebrachten Einschnitt 26 oder Spalt 27 gebildet. Zwischen den Gelenkabschnitten 24 ist bevorzugt ein Gliedabschnitt 25 angeordnet, die jeweils eine Versteifung des Trägergrundkörpers 15 quer zur Hauptachse 22 ermöglichen. Die Gelenkabschnitte 24 und die Gliedabschnitte 25 sind sozusagen in Richtung der Hauptachse 22 alternierend aufeinandergestapelt und miteinander stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden. Das hat den Vorteil, dass die Trägerschiene 4 und/oder der Trägergrundkörper 15 insgesamt flexibel ist.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterschiedet sich vom vorherigen lediglich dadurch, dass die Gelenkabschnitte 24 jeweils durch ein Paar von keilförmig gestalteten Gelenkausnehmungen 28 realisiert sind, die eine elastische Verformung 38 des Trägergrundkörpers 15 um die Trägerhochachse 36 herum ermöglichen. Bevorzugt ist dabei, wenn eine die Keilspitzen 29 eines Paars von keilförmigen Gelenkausnehmungen 28 verbindende imaginäre, punktiert dargestellte, Verbindungsgerade 30 orthogonal zur Hauptachse 22 orientiert ist. Zwischen den Gelenkausnehmungen 28 sind relativ steife Gliedabschnitte 25 angeordnet.
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Im Unterschied zu 4 zeigt 5 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Trägerschiene 4, bei der die Bestückungsfläche 14, wie in 3, zickzackförmig gestaltet ist und in Richtung der Hauptachse 22 alternierend aufeinanderfolgende Bergspitzen und Talsohlen aufweist. Die Bestückungsfläche 14 ist dazu geeignet, ein Abdichtband und/oder ein Abdichtklebstoff aufzunehmen, so dass der Filterkörper 3 daran fluiddicht angeordnet werden kann. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die zickzackförmige Bestückungsfläche 14 hier deutlich tiefer in den Trägergrundkörper 15 eingebracht, so dass die Talsohlen sozusagen in Richtung der Trägerhochachse 36 relativ weit in den Trägergrundkörper 15 eingreifen. Das hat den Effekt, dass der Trägergrundkörper 15 im Bereich der Talsohlen einen verminderten, kleineren Querschnitt aufweist. Das generiert den Vorteil, dass eine elastische Verformung 38 des Trägergrundkörpers 15 um die Trägerquerachse 35 herum leichter, d.h. mit weniger Kraftaufwand, möglich ist, als beim Ausführungsbeispiel gemäß 3. Weiterhin kann vorgesehen sein, die Flexibilität durch Einschnitte 40 in den Talsohlen zu erhöhen. Die Funktionsvorsprünge 16 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht geschnitten.
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Die 6 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Trägerschiene 4, bei der die Bestückungsfläche 14 in Richtung der Hauptachse 22 gewölbt oder geschwungen ausgeführt ist. Die Trägerschiene 4 ermöglicht es, beispielsweise einen mit Wölbungen ausgestatteten Filterkörper 3 oder einen welligen Filterkörper 3 aufzunehmen oder diesen zu bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014006625 A1 [0003]
- DE 102014004738 A1 [0004]
- EP 0824950 A1 [0005]
- WO 2015/149934 A1 [0005]
