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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Druckluftsystem und insbesondere auf eine Lufttrockner- bzw. -trocknungsanordnung für das Druckluftsystem, welche Feuchtigkeit und Öl beseitigt bzw. entfernt. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung in einem Kompressor- bzw. Verdichtersystem für Fahrzeuge, welche unter Druck gesetzte bzw. mit Druck beaufschlagte Luft verwenden, um eine Betätigung von Fahrzeugbremsen selektiv zu steuern bzw. zu regeln, und für andere luftbetätigte Systeme, die mit dem Fahrzeug verbunden sind.
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Druckluftsysteme werden beispielsweise bei herkömmlichen Bremssystemen dazu verwendet, um Luft unter Druck zu ergeben und aufrechtzuerhalten, um Fahrzeugbremsen und Hilfsluftsysteme zu betätigen. Wasser, teilchenförmiges Material und Öl in dem Druckluftsystem können zur Komponenten-Degradierung bzw. -Verschlechterung führen und die optimale Operation des Systems stören. Dementsprechend wird üblicherweise ein Lufttrockner in das System eingebaut, um Wasser aus der Druckluft zu beseitigen. Der Lufttrockner sammelt und beseitigt Luftsystem-Verunreinigungen bzw. -Schmutzstoffe in fester flüssiger und Dampfform, bevor die Schmutzstoffe in das System eindringen. Der Lufttrockner liefert saubere, trockene Luft für die Bremssystemkomponenten, um hierdurch die Systemlebensdauer zu erhöhen und Wartungs- bzw. Instandhaltungskosten zu reduzieren.
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Ein Luft- bzw. Druckluftbremsenkompressor bzw. -verdichter wird in typischer Weise von dem Fahrzeugmotor mit Öl versorgt, um Lager und andere Komponenten des Verdichters zu schmieren. Wie anerkannt bzw. zugestanden werden wird, ist es schwierig, das Öl in dem Verdichter zu halten und hin und wieder wird Öl in den den Verdichter verlassenden Strom von unter Druck gesetzter Luft bzw. Druckluftstrom mitgezogen. Moderne Lufttrockner verwenden ein Trocken- bzw. Trocknungsmittel bzw. -material, um Wasserdampf zu adsorbieren, wenn er durch eine Luftleitung von dem Verdichter in Richtung zu einem Behälter bzw. Reservoir oder stromabwärtigen Komponenten geht. Die Operation und Effizienz des Trockenmittels wird durch Öl in ungünstiger Weise beeinflusst bzw. beeinträchtigt und folglich ist es wichtig, Verunreinigung des Trockenmittels mit Öl durch Verwenden eines filternden Elements oder eines Ölfilters zu minimieren, welcher in effektiver Weise das Öl beseitigt.
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Zusätzlich ergeben im Handel erhältliche Lufttrockner vom Trockenmitteltyp eine Struktur bzw. Ausgestaltung, welche einen Austausch bzw. Ersatz des Trockenmittels erlaubt. Periodischer bzw. regelmäßiger Austausch des Trockenmittels ist wünschenswert, da bei der Anwendung das Trockenmittel mit Verunreinigungen, z. B. Öl, bedeckt bzw. beschichtet wird, welches letztendlich seine Wasserdampfzurückhaltungseigenschaften reduziert. Da andere Komponenten der Lufttrockner eine längere Lebens- bzw. Nutzungsdauer aufweisen, ist ein zweckdienliches System zum selektiven Ersetzen bzw. Austauschen des Trockenmittels wünschenswert. Beispielsweise ähnelt eine Trockenmittel-Lufttrocknerpatrone vom ”Spin-on”-Typ bzw. Aufdreh-Typ einem herkömmlichen Motorfahrzeug-”Spin-on”-Ölfilter in der Form eines Kanisters. Eine Last- bzw. Belastungsplatte weist eine mittlere bzw. zentrale Gewindebohrung auf, derart, dass die gesamte, austauschbare Luftpatroneneinheit auf einen aufrechtstehenden Vorsprung geschraubt wird, der sich von einer Montage- bzw. Befestigungsfläche des Fahrzeugs erstreckt.
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Ein Öl-Koaleszenz- bzw. -Vereinigungs-Element beseitigt eine Mehrheit von Aerosolen und flüssigem Öl, welche in eine ”Spin-on”-Trockenmittelpatrone eintreten. Unglücklicherweise weisen bekannte Ausgestaltungen bzw. Konstruktionen keine adäquat bzw. ausreichend ”adressierte” Beseitigung von koalesziertem Öl aus der Patrone auf. Beispielsweise richten Spülstromsysteme einen Luftstrom in einer umgekehrten Richtung oder rückwärts durch das Öl-Koaleszenzelement in einem Bemühen, mit- bzw. hineingezogenes Öl von dem Trockenmittel zu beseitigen. Jedoch kann eine schlechte Ausgestaltung bzw. Konstruktion zu Trockenmittel-Leckage bzw. -Verlust, zu einer Reduzierung in der Beseitigung von Öl aus der Patrone führen, folglich zu einer Abnahme in der Trockenmittellebensdauer, und letztendlich zu einer negativen Beaufschlagung bzw. Beeinflussung der Leistungsfähigkeit des Druckluftsystems führen.
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DE 78 03 501 U1 offenbart eine Abscheidevorrichtung für Flüssigkeitstropfen und/oder -dämpfe, insbesondere von Wasser und Öl aus Druckluft. Diese Abscheidevorrichtung weist einen Adhäsions-Tropfenfilter auf, der mit einer Absorbermasse-Packung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.
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US 5 286 283 A offenbart einen Lufttrockner für Druckluftsysteme mit einem wartbaren Ölfilter, bei dem Spülluft durch Betätigen eines Spülventils in einen Auslass geleitet wird, das in Reihe zu dem Ölfilter angeordnet ist.
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Folglich ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Trockenmittel-Verunreinigung bzw. -Schmutzstoff in einer Lufttrocknungsanordnung eines Druckluftsystems in effektiver Weise zu eliminieren, den Schmutzstoff aus der Trocknungsanordnung zu beseitigen, und das Trockenmittel zu enthalten bzw. beizubehalten.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine verbesserte Lufttrockner- bzw. Lufttrocknungsanordnung zum Beseitigen bzw. Entfernen von Feuchtigkeit und Öl aus einem Druckluftsystem ist vorgesehen, welche den obigen Notwendigkeiten und anderen in einer einfachen und wirtschaftlichen Art und Weise genügt.
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Insbesondere weist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ein Trocken- bzw. Trocknungsmittel bzw. -material auf, das in einer Umhüllung bzw. Ummantelung bzw. Gehäuse zum Beseitigen von Feuchtigkeit aufgenommen ist, wenn Druckluft durch diesen hindurchgeht. Es ist ein Einlass stromaufwärtig des Trockenmittels angeordnet und ein Auslass ist stromabwärtig von diesem angeordnet. Ein Koaleszenz- bzw. Vereinigungselement ist in dem Einlass angeordnet und weist ein Koaleszenz- bzw. Vereinigungsmittel bzw. -material zum Beseitigen wenigstens von Ölaerosolen aus der Druckluft auf. Ein Rückschlagventil ist parallel zu dem Koaleszenzelement-Einlass bzw. -Eingang angeordnet. Das Rückschlagventil treibt bzw. treibt Druckluft an, um durch das Koaleszenzelement hindurchzugehen, wenn Luft von dem Einlass zu dem Auslass strömt, und erlaubt es der Druckluft, das Koaleszenzelement zu umgehen, wenn Spülluft von dem Auslass zu dem Einlass strömt.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hält bzw. hält ein Trag- bzw. Stützelement in vorteilhafter Weise das Koaleszenzelement und das Rückschlagventil in dem Gehäuse zurück.
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Bei einer anderen Ausführungsform übt eine Vorspannungsanordnung eine Kompaktierungs- bzw. Presskraft auf das Trockenmittel in dem Gehäuse aus.
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Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Verfahren zum Beseitigen bzw. Entfernen von Ölaerosolen und flüssigem Öl aus der Patrone ebenfalls vorgesehen ist. Das Verfahren weist die Schritte des Richtens bzw. Lenkens hereinkommender bzw. eintretender Luft durch das Koaleszenzelement und des Umgehens des Koaleszenzelements während eines umgekehrten bzw. Rückkehr-Spülstromes auf.
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Weitere Vorteile und Nutzen der Erfindung werden für Fachleute nach Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen der Teile physikalische bzw. körperliche Form annehmen, wobei eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Einzelheiten in der nachfolgenden Beschreibung beschrieben wird.
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1 ist eine Längsschnittansicht einer ”Spin-on”-Trockenmittelpatrone in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Längsschnittansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer ”Spin-on”- bzw. Aufdreh-Trockenmittelpatrone.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildeter Lufttrockner ist in
1 dargestellt und allgemein durch die Bezugsziffer
10 bezeichnet. Es versteht sich, dass andere Komponenten bzw. Bauteile der Lufttrockner- bzw. -trocknungsanordnung im allgemeinen in der Technik wohlbekannt sind, wie beispielsweise in dem U.S.-Patent Nr.
US 5 622 544 A gezeigt und beschrieben, des- sen Offenbarung durch Bezugnahme auf dieses hierin mit einbezogen wird, so dass eine weitere Erörterung hierin als unnötig angesehen wird. Die ”Spin-on”- bzw. Aufdreh-Patrone nach der vorliegenden Erfindung weist ein erstes oder äußeres Gehäuse bzw. Ummantelung
12 auf, welche vorzugsweise becherförmig ist. D. h., ein erstes oder geschlossenes Ende
14 bildet eine Haube, während ein zweites oder offenes Ende
16 an einer Last- bzw. Belastungsplatte
20 in abgedichteter Weise befestigt ist. Die Belastungsplatte weist einen Einlass
22 auf, welcher es erlaubt, dass unter Druck gesetzte Luft bzw. Druckluft aus einem (nicht gezeigten) Kompressor bzw. Verdichter durch die Patrone hindurchgeht, wo Verunreinigungen bzw. Schmutzstoffe und Feuchtigkeit aus dem Luftstrom beseitigt bzw. entfernt werden. Ein zweiter Durchgang oder Auslass
24 ist ebenfalls in der Belastungsplatte
20 gebildet und bei einer Ausführungsform ist er an einer zentralen bzw. mittleren Stelle angeordnet. Der Auslass
24 steht mit Stromabwärts-Komponenten bzw. -Bauteilen in Verbindung, z. B. einem (nicht gezeigten) Speicherreservoir bzw. -behälter, wo reine, trockene Druckluft enthalten ist, bis sie durch das Druckluftsystem benötigt wird.
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Ein zweites oder inneres Gehäuse bzw. Ummantelung 30 enthält ein Trocken- bzw. Trocknungsmittel bzw. -material, das durch Kügelchen 34 dargestellt ist. Das innere Gehäuse bzw. Ummantelung weist einen zentralen bzw. mittleren Wand- oder Zylinderelementbereich 32 auf, der sich von einer Seite eines Trag- bzw. Stützwandbereichs 36 auswärts erstreckt. Die Stützwand weist eine Reihe von Öffnungen 38 auf, die so dimensioniert bzw. bemessen sind, um es Luft zu erlauben, in das Trockenmittelbett zu strömen. Sich von einer gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Seite des Stützwandbereichs erstreckend, befindet sich ein ringförmiger Stütz- bzw. Tragbereich 39. Zusätzlich zu einem abwärts gewendeten Flansch 40 entlang des Umfanges des Stützwandbereichs 36 legt der ringförmige Bereich 39 das innere Gehäuse 30 innerhalb des äußeren Gehäuses 12 der Patronenanordnung 10 örtlich fest.
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Das Trockenmittel 34 füllt in bevorzugter Weise die Höhlung bzw. Hohlraum oder den Raum zwischen dem inneren Gehäuse 30 und dem äußeren Gehäuse 12. D. h., das Trockenmittel 34 ist innerhalb des inneren Gehäuses 30 aufgenommen und füllt den ringförmigen Spalt zwischen dem zylindrischen Wandbereich 32 und dem äußeren Gehäuse 12. Ein perforiertes Material oder Tuch bzw. Gewebe 50 ist luftdurchlässig und dient dazu, das Trockenmittel oberhalb des Stützwandbereichs 36 in einer Art und Weise zu enthalten bzw. zurückzuhalten, welche im großen und ganzen herkömmlich ist, so dass eine weitere Erörterung hinsichtlich der Struktur bzw. Ausgestaltung und der Operation bzw. Funktionsweise des Gewebes 50 und der perforierten Stützwand als unnötig angesehen wird.
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Ein Vorspannungselement, z. B. eine Feder 52, übt eine Kompaktierungs- bzw. Presskraft auf das Trockenmittelbett aus. Bei dieser Ausführungsform kommt die Feder 52 mit dem ringförmigen Wandbereich 39 in Eingriff und drängt das innere Gehäuse 30 in Richtung zu dem geschlossenen Ende 14 des äußeren Gehäuses 12. Ein gegenüberliegendes bzw. entgegengesetztes Ende der Feder 52 kommt mit einem inneren Trag- bzw. Stützelementbereich 60 entlang eines inneren Kanten- bzw. Leisten- bzw. Vorsprungbereichs 62 in Eingriff, welcher mit der Belastungsplatte 20 um den Auslass 24 herum in abdichtender Weise in Eingriff kommt. Der innere Trag- bzw. Stützelementbereich 60 erstreckt sich von der Belastungsplatte 20 aus und weist einen radialen Wandbereich 64 auf, der entlang seines Umfanges in einer sich axial erstreckenden Nut 66 endet. Die Nut 66 enthält ein erstes oder oberes Ende einer Koaleszenz- bzw. Vereinigungsschicht oder -elements 70. Die Koaleszenzschicht 70 ist vorzugsweise ein Mikro-Glasfaser- oder Glasgespinst- bzw. Glaswollenmaterial, welches die Konsistenz einer Matte (”matting”) oder eines Filzes aufweist. Die Koaleszenzschicht 70 schließt ein bzw. nimmt auf oder koalesziert Öl oder Ölaerosole, wenn Luft durch diese von dem Einlass 22 verläuft, bevor sie in das Trockenmittelbett eintritt. Bei einer Ausführungsform ist ein oberes Ende 72 des Koaleszenzelements 70 in dem inneren Stützelement 60 aufgenommen, während ein zweites oder unteres Ende 74 von der Belastungsplatte 20 beabstandet ist. Dies bildet einen radialen Durchgang 80, welcher für Luftstrom selektiv offen ist, wie unten offensichtlicher wird.
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Ein ”Wicking”- bzw. Docht- bzw. Dochtwirkungsmaterial 82, z. B. ein offenporiges Polyestermaterial, umhüllt oder umgibt das Koaleszenzelement 70 und den Durchgang 80. Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich das Dochtwirkungselement 82 quer durch den gesamten Spalt, der zwischen der ringförmigen Nut 66 und dem inneren Stützelement 60 und der Belastungsplatte 20 definiert ist. Das Dochtwirkungsmaterial 82 weist eine poröse Ausbildung auf, welche es Luft erlaubt, durch das Dochtwirkungselement 82 zu strömen, und welche dazu dient, Öl, welches in dem Koaleszenzelement 70 koalesziert, für Niederschlag bzw. Ablagerung in einer ausgesparten bzw. vertieften Region 84 weg- bzw. abzuziehen, die zwischen dem Dochtwirkungselement 82 und dem äußeren Gehäuse 12 radial angeordnet ist.
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Eine Einweg-Strömungssteuerungs- bzw. -regelungsvorrichtung oder Rückschlagventil 90 ist mit dem Entleer- bzw. Spülauslassdurchgang 80 verbunden. Das Rückschlagventil verhindert Luftströmung von dem Einlass 22 in den Entleer- bzw. Spülauslass. Auf die Art und Weise muss sämtliche hereinkommende Strömung bzw. Strom durch das Koaleszenzelement 70 gehen, bevor er das Trockenmittelbett erreicht. Auf der anderen Seite öffnet sich das Rückschlagventil 90 frei, wenn ein umgekehrter bzw. Umkehr- oder Spülstrom vorgesehen ist. Wie es in der Technik bekannt ist, wird der Umkehr- oder Spülstrom periodisch durch das Trockenmittelbett geschickt, um das Trockenmittel zu regenerieren und um adsorbierte Feuchtigkeit aus dem System herauszutragen, d. h., die gesammelten Schmutzstoffe und Feuchtigkeit zu spülen. Durch Anordnen des Rückschlagventils 90 in paralleler Anordnung mit dem Koaleszenzelement 70 wird Luftstrom von dem Einlass 22 zu dem Auslass 24 durch das Koaleszenzelement 70 verlaufen, während es der Spülstrom erlaubt, dass Luftstrom durch das Rückschlagventil 90 verläuft, wenn er von dem Auslass 24 zu dem Einlass 22 wandert. Dieser Strömungsverlauf bzw. Strömungsweg erlaubt es der gespülten Luft bzw. Spülluft, das Koaleszenzelement 70 in ihrem Spülweg bzw. Spülverlauf zu umgehen, während sie koalesziertes Öl aufnimmt, welches in der Region 84 temporär bzw. zeitweilig gesammelt ist. Dieses Öl kann durch das Dochtwirkungselement 82 und durch das Rückschlagventil 90 heraus wandern, wo es mit der äußeren Umgebung bzw. Milieu, Atmosphäre oder einer anderen erwünschten Stelle in Verbindung kommt. Auf die Art und Weise geht mit Öl beladene Luft durch das Koaleszenzelement 70 für die Beseitigung von Öl und Öldampf, dazu noch wird es einem Spülluftstrom erlaubt, das koaleszierte Öl zu beseitigen, ohne durch das Element zurückzuströmen.
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2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung, wobei diese Ausführungsform verschiedene Änderungen veranschaulicht, welche angenommen werden können bzw. von denen Gebrauch gemacht werden kann, während die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen werden. Für Zwecke der Kürze und der Erleichterung des Verständnisses beziehen sich gleiche Bezugsziffern mit einem gestrichelten (') Suffix auf gleiche Elemente und neue Ziffern beziehen sich auf neue Komponenten bzw. Bauteile. Insbesondere nimmt ein äußeres Gehäuse 12' ein inneres Gehäuse 30' auf, welches leicht modifiziert bzw. abgeändert ist, um eine äußere, im wesentlichen zylindrische Wand 92 aufzunehmen bzw. zu enthalten, welche an einem ersten oder oberen Ende durch eine Kompressions- bzw. Druckplatte 94 geschlossen bzw. abgeschlossen ist. Die Druckplatte 94 erlaubt es der Vorspannungsfeder 52', zwischen dem geschlossenen Ende 14' des äußeren Gehäuses und dem Trockenmittelbett 34' positioniert zu werden, das innerhalb des inneren Gehäuses 32' enthalten ist.
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Zusätzlich weist der untere Wandbereich 36' des inneren Gehäuses einen konischen bzw. kegelförmigen, zentralen bzw. mittleren Bereich 96 auf, welcher das Volumen des in dem inneren Gehäuse 32' aufgenommenen Trockenmittels maximiert. Es wird ferner anerkannt werden, dass das perforierte Stoff- bzw. Tuchmaterial 50' die Trockenmittelkügelchen innerhalb des inneren Gehäuses 32' enthält bzw. zurückhält und die Kügelchen daran hindert, durch Öffnungen 38' in dem Trag- bzw. Stützwandbereich 36' hindurchzugehen. Hier ist der Stützwandbereich 36' durch zwei Bereiche definiert, d. h., einen äußeren, ringförmigen Bereich, der zwischen Wänden 32' und 92 angeordnet ist, und einen inneren Bereich, der zur Aufnahme an der Basis der kegelstumpfförmigen, konischen bzw. kegeligen Wand 96 dimensioniert bzw. bemessen ist.
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Wie anerkannt werden wird, ist das Koaleszenzelement 70' immer noch in einer parallelen Beziehung mit dem Spülauslass 80' und dem Rückschlagventil 90' angeordnet, so dass Luft, die von dem Einlass 22' zu dem Auslass 24' strömt, durch das Koaleszenzelement 70' weitergehen muss. Auf der anderen Seite ist der umgekehrte Spülstrom von dem Auslass 24' zu dem Einlass 22' dazu befähigt, das Koaleszenzelement 70' zu umgehen und das in der Region 84' gesammelte Öl durch das Rückschlagventil 90' aus der Patrone zu beseitigen.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden. Offensichtlich werden Modifikationen bzw. Abänderungen und Abwandlungen anderen bei einem Lesen und Verstehen der vorangehenden, detaillierten Beschreibung einfallen. Beispielsweise kann die Patrone nicht ein ”Spin-on”-Typ von Patrone sein, oder sie kann eine große Vielzahl bzw. Vielfalt von anderen strukturellen Konfigurationen bzw. Ausgestaltungen, Materialien der Konstruktion bzw. Ausbildung, Strömungswegen bzw. -verläufen hierdurch annehmen, ohne von dem Gedanken und dem Umfang der hierin beschriebenen Erfindung abzuweichen. Die Erfindung ist so aufzufassen, dass sie sämtliche solchen Änderungen bzw. Abwandlungen und Modifikationen insofern beinhaltet, als diese innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente kommen.
