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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Flüssigkeitssystem nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Es
ist bekannt, dass Flüssigkeiten,
wie z.B. Öl
oder Kraftstoff, für
Brennkraftmaschinen durch entsprechend ausgestaltete Flüssigkeitsfilter
gereinigt werden. Durch die Flüssigkeitsfilter
werden Verunreinigungen, wie z. B. Partikel, welche in den Flüssigkeiten
enthalten sind zurückgehalten,
bevor sie einem Verbraucher, z.B. der Brennkraftmaschine zugeführt werden.
Diese Verunreinigungen können
z.B. beim Nachfüllen
der Flüssigkeiten
in einen Tank eingetragen werden oder bei dem Aufbereitungsverfahren
der Flüssigkeit
in die Flüssigkeit
gelangen. Der Flüssigkeitsfilter
ist einerseits mit einer Rohleitung mit dem Tank und andererseits
mit einer Reinleitung mit dem Verbraucher verbunden. Die Roh- bzw.
Reinleitung enthält
nach der Herstellung Schmutzpartikel, welche nicht zu dem Verbraucher
gelangen dürfen. Die
in der Rohleitung enthaltenen Schmutzpartikel werden durch den Flüssigkeitsfilter
zurückgehalten. Schmutzpartikel,
welche in der Reinleitung enthalten sind, müssen durch ein aufwendiges
und teures Reinigungsverfahren aus der Reinleitung entfernt werden,
bevor diese mit dem Verbraucher z. B. der Brennkraftmaschine in
einem Kraftfahrzeug verbunden wird. Je länger die zu reinigende Rein leitung
ist, desto teurer ist die Reinigung. Weiterhin müssen die gereinigten Reinleitungen
vor dem Einbau derart gelagert bzw. transportiert werden, dass kein
Schmutz in die Leitungen gelangt. Da aufgrund von Platzproblemen
bzw. Fahrzeugkonzepten der Flüssigkeitsfilter
weit entfernt von dem Verbraucher angeordnet sein kann, kann die
Reinleitung sehr lang, z.B. mehrere Meter lang sein. Eine Reinigung
dieser Leitung ist extrem teuer.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Flüssigkeitssystem zuschaffen,
welches die oben genannten Nachteile vermeidet. Diese Aufgabe wird durch
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Flüssigkeitssystem, ist
insbesondere ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, welches
der Reinigung von Flüssigkeiten,
wie z. B. Kraftstoff oder Öl,
dient, welche vorzugsweise in Fahrzeugen verwendet werden. Das Flüssigkeitssystem
weist zumindest eine Rohleitung, einen Flüssigkeitsfilter, eine Reinleitung
und einen Leitungsfilter auf. Die Reinleitung ist einerseits mit dem
Flüssigkeitsfilter
und andererseits mit einem Verbraucher korrespondierend verbunden.
Hierbei kann der Verbraucher z. B. die Brennkraftmaschine sein,
in welcher Kraftstoff verbrannt wird. In der Reinleitung ist der
Leitungsfilter angeordnet, welcher über ein Gehäuse und einen Filtereinsatz
verfügt.
Das Gehäuse
kann bei besonderen Ausgestaltungen durch die Reinleitung selbst
oder durch ein gesondertes Bauteil gebildet werden. Bevorzugt wird
das Gehäuse
durch einen thermoplastischen Kunststoff gebildet, wobei auch aufwendige
Geometrien einfach herstellbar sind. Der Filtereinsatz kann z.B.
aus einem Siebgewebe bestehen, welches Partikel von z. B. 100–400 μm zurückhält. Bei
einer anderen Ausgestaltung entspricht die Filterfeinheit des Filtereinsatzes
mindestens der Filterfeinheit des Flüssigkeitsfilters bzw. den Reinheitsanforderungen
eines nachfolgenden Einspritzsystems. Durch den Leitungsfilter werden
Verunreinigungen, welche in der Reinleitung vorhanden sind ausgefiltert
und können
somit nicht bis zu dem Verbraucher vordringen. Derartige Verunreinigungen
können
z. B. Späne
von der Herstellung der Reinleitung sein oder nachträglich z.
B. während des
Transports in die Reinleitung eingedrungene Partikel. Hierbei ist
eine Anordnung des Leitungsfilters kurz vor dem Verbraucher besonders
vorteilhaft, da die in dem langen Stück der Reinleitung vorhandenen
Verunreinigungen in dem Filtereinsatz festgehalten werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest der Filtereinsatz
nach dem Entfernen der Verunreinigungen aus dem Strömungsquerschnitt
der Reinleitung entfernbar. Der Zeitpunkt, wann der Filtereinsatz
aus dem Strömungsquerschnitt
entfernt wird, ist abhängig
von der Länge
der Reinleitung und dem Volumenstrom, welcher die Reinleitung durchströmt. Nachdem
die Reinleitung ausreichend mit der durch den Flüssigkeitsfilter gereinigten
Flüssigkeit
durchspült
wurde und die Verunreinigungen in den Leitungsfilter gespült wurden,
wird der Filtereinsatz aus dem Strömungsquerschnitt entfernt.
Dies ist vorteilhaft, da somit der Filtereinsatz keinen zusätzlichen
Strömungswiderstand
in der Reinleitung bildet und die Verunreinigungen gleichzeitig
aus dem durchströmten
Querschnitt entfernt. Zum Entfernen des Leitungsfilters kann z.
B. die Reinleitung oder das Gehäuse
geöffnet
und nach dem Entfernen des Filtereinsatzes wieder verschlossen werden.
Der Zeitpunkt für
das Entfernen des Filtereinsatzes kann z. B. vor der Auslieferung
eines Kraftfahrzeuges sein, da zu diesem Zeitpunkt die Brennkraftmaschine
bereits einige Male in Betrieb genommen wurde und der hierzu benötigte Kraftstoff die
Reinleitung ausreichend gespült
hat. Den Vorgang der Entfernung des Filtereinsatzes kann dann von
der jeweiligen Fachwerkstatt vorgenommen werden. Der nachfolgende
Nutzer der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs erhält dann
die volle Leistung, da der zusätzliche
Strömungswiderstand
bereits entfernt ist.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Filtereinsatz axial oder
radial bewegbar ausgeführt, wodurch
der Filtereinsatz aus dem durchströmten Querschnitt der Reinleitung
entfernt werden kann, ohne dass die Reinleitung geöffnet werden
muss. Hierbei kann der Filtereinsatz schwenkbar um eine Achse angeordnet
sein, wodurch der Filtereinsatz durch eine Drehbewegung um die Achse,
welche z.B. parallel oder rechtwinklig zur Durchströmungsrichtung
angeordnet ist, aus dem durch strömten
Querschnitt geschwenkt wird. Bei einer anderen Ausgestaltung kann
der Filtereinsatz durch eine translatorische Bewegung aus dem durchströmten Querschnitt entfernt
werden. Hierbei kann der Filtereinsatz in Führungsschienen gehalten sein
und quer zur Durchströmungsrichtung
aus dem durchströmten
Querschnitt geschoben werden. Der Filtereinsatz wird in einen Bereich
in dem Gehäuse
oder der Reinleitung geschwenkt, welcher nicht durchströmt ist.
Da ein Öffnen
der Reinleitung bzw. des Gehäuses
nicht erforderlich ist, wird verhindert, dass Flüssigkeit austreten oder Schmutz
eintreten kann.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem Gehäuse ein Filterrahmen angeordnet,
in welchem der Filtereinsatz fixiert ist. Hierbei kann der Filtereinsatz
z. B. auf den Filterrahmen aufgeklebt oder mit dem Filterrahmen
verschweißt
sein, wodurch eine unlösbare
dichte Verbindung zwischen dem Filtereinsatz und dem Filterrahmen
erzeugt ist. Durch die Verwendung des Filterrahmens erhält der Filtereinsatz eine
höhere
mechanische Stabilität,
welche zur Übertragung
der Schwenkbewegung auf den Filtereinsatz vorteilhaft ist. Entsprechend
der Ausgestaltung des Filterrahmens kann der Filtereinsatz axial aus
dem durchströmten
Querschnitt herausgezogen oder in eine dafür vorgesehene Aufnahme eingeschwenkt
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung verfügt
das Gehäuse über eine
Arretierung, in welche der Filterrahmen eingeschwenkt und gehalten
wird. Die Arretierung kann z.B. durch einen Stift gebildet werden,
welcher in eine Aussparung in dem Filterrahmen eingreift. Hierbei
wird ein unbeabsichtigtes Zurückschwenken
des Filterrahmens mit dem Filtereinsatz in den durchströmten Querschnitt
verhindert.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung verfügt die Arretierung über eine
Hochlauframpe mit einer Schräge
und einem Absatz. Durch die Hochlauframpe wird der Filterrahmen
in seiner Schwenkbewegung geführt,
bis er hinter der Hochlaufschräge
an dem Absatz einschnappt und für
die restliche Lebensdauer der Reinleitung in dieser Position verbleibt.
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Es
ist vorteilhaft, dass das Gehäuse
aus mindestens zwei dichtend miteinander verbundenen Gehäusehälften besteht.
Die Gehäusehälften können z.B.
dichtend miteinander verklebt sein. Alternativ können die Gehäusehälften auch
unter Verwendung einer Dichtung ineinander gesteckt sein. Durch
die mehrteilige Ausführung
des Gehäuses
kann der Filtereinsatz bzw. der Filterrahmen einfach in das Gehäuse eingebracht
werden. Die beiden Gehäusehälften können aus
einem thermoplastischen Kunststoff besehen, wobei die Gehäusehälften miteinander
verschweißbar
sind. Hierbei können
die Gehäusehälften auf
einfache Weise dichtend miteinander verbunden werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Gehäuse über einen Schalter, mit welchem
der Filtereinsatz aus dem Strömungsquerschnitt
der Reinleitung entfernbar ist. Durch einen Druck auf diesen Schalter
kann der Filtereinsatz aus dem Strömungsquerschnitt herausge schwenkt
werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da für das Entfernen des Filtereinsatzes
kein gesondertes Werkzeug erforderlich ist und das Entfernen des
Filtereinsatzes innerhalb kürzester
Zeit erfolgen kann.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schalter durch einen elastischen
Bereich in dem Gehäuse
gebildet, wobei der Filterrahmen durch einen Druck auf den Schalter
aus dem Strömungsquerschnitt
schwenkbar ist. Durch die elastische Ausgestaltung des Schalters
ist eine flüssigkeitsdichte
Verbindung zwischen dem Schalter und dem Gehäuse möglich. Hierbei kann der Schalter
im 2-Komponenten-Spritzguss an das Gehäuse angeformt sein, was einfach
und kostengünstig
herstellbar ist.
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Es
ist vorteilhaft, dass der Filterrahmen über eine Dichtlippe verfügt, welche
den Filterrahmen gegenüber
dem Gehäuse
abdichtet. Somit wird einerseits verhindert, dass die Flüssigkeit
im eingeschwenkten Anfangszustand den Filtereinsatz umströmt und so
Verunreinigungen zu dem Verbraucher gelangen. Andererseits wird
gewährleistet,
dass die ausgefilterten Verunreinigungen im ausgeschwenkten Zustand
auf dem Filtereinsatz verbleiben und nicht in die Reinleitung hineingespült werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren
beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 ein
schematisch dargestelltes Flüssigkeitssystem,
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2 einen
Leitungsfilter in perspektivischer Darstellung,
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3 einen
Leitungsfilter gemäß 2 in vormontiertem
Zustand,
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4 eine
Baugruppe des Leitungsfilters gemäß 3,
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5 Teile
der Baugruppe gemäß 4 in Explosionsdarstellung,
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6 eine
Leitungsfilter mit durchströmten Filtereinsatz
im Schnitt und
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7 den
Leitungsfilter gemäß 6 mit ausgeschwenktem
Filtereinsatz im Schnitt.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist
ein Flüssigkeitssystem
schematisch dargestellt. Das Flüssigkeitssystem
verfügt über eine
Rohleitung 10, welche einerseits mit einem Flüssigkeitsspeicher 11 und
andererseits mit einem Flüssigkeitsfilter 12 verbunden
ist. Weiterhin ist innerhalb der Rohleitung 10 eine Flüssigkeitspumpe 13 vorgesehen,
welche die Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsspeicher 11 zu
dem Flüssigkeitsfilter 12 transportiert. Der
Flüssigkeitsfilter 12 verfügt über ein
Filtermedium 14, mit welchem Verunreinigungen aus der Flüssigkeit
abgeschieden werden. An den Flüssigkeitsfilter 12 schließt reinseitig
eine Reinleitung 15 an, welche mit einem Verbraucher, insbesondere
einer Brennkraftmaschine 16, verbunden ist. Der Verbraucher entnimmt
zumindest einen Teil der zugeführten
Flüssigkeit.
Die nicht verbrauchte Flüssigkeit
wird dem Flüssigkeitsspeicher 11 über eine
Rückleitung 18 zugeführt. Bei
anderen Ausgestaltungen des Flüssigkeitssystems
kann die nicht benötigte
Flüssigkeit selbstverständlich auch
anderen Elementen wie z. B. dem Flüssigkeitsfilter 12 zugeführt werden.
In Strömungsrichtung
kurz vor der Brennkraftmaschine 16 ist ein Leitungsfilter 17 in
der Reinleitung 15 angeordnet, welcher Verunreinigungen,
welche in der Reinleitung 15 enthalten sind, ausfiltert.
Dieser Leitungsfilter 17 ist nur während der ersten Betriebsminuten
der Brennkraftmaschine 16 im durchströmten Querschnitt der Reinleitung 15 angeordnet.
Nach diesen ersten Betriebsminuten wird der Leitungsfilter 17 für die restliche
Betriebsdauer der Brennkraftmaschine 16, welche auch aus
unterbrochenen Betriebszeiten bestehen kann, aus dem Strömungsquerschnitt
der Reinleitung 15 entfernt. Somit ist die Brennkraftmaschine 16 über die
Reinleitung 15 direkt mit dem Flüssigkeitsfilter 12 verbunden.
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In 2 ist
der Leitungsfilter 17 in perspektivischer Ansicht dargestellt.
Der Leitungsfilter 17 verfügt über ein zweiteiliges Gehäuse 19,
welches aus zwei miteinander verschweißten Gehäuseteilen 20 gebildet
ist. Jedes Gehäuseteil 20 verfügt über einen Tannenbaumanschluss 21,
mit welchem die Gehäuseteile 20 an
der Reinleitung 15 gemäß 1 befestigt
werden können.
Durch die Tannenbaum-Struktur wird die Montage erleichtert, da die
schrägen
Flächen
ein Aufschieben der Leitung erleichtern. Weiterhin wird ein Lösen der
Leitung verhindert, da sich die Leitung auf der Tannenbaum-Struktur
verkrallt. Eines der Gehäuseteile 20 verfügt über einen
Schalter 22, welcher aus einem elastischen Material besteht.
Der Schalter 22 ist im 2-Komponentenspritzgussverfahren
an das Gehäu seteil 20 angeformt,
wobei diese Verbindung flüssigkeitsdicht
ist. Durch einen Druck auf den Schalter 22 lässt sich
ein innerhalb des Gehäuses 19 angeordneter
Filterrahmen mit seinem Filtereinsatz (siehe 5) aus dem
durchströmten Querschnitt
in einen nicht durchströmten
Querschnitt verschieben. Die Durchströmungsrichtung des Leitungsfilters 17 erfolgt
in Pfeilrichtung.
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In 3 ist
der Leitungsfilter gemäß 2 in vormontiertem
Zustand, bevor die beiden Gehäuseteile 20 miteinander
verschweißt
sind, dargestellt. Der 2 entsprechende Bauteile sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dem rechtsseitigen Gehäuseteil 20 ist
der Schalter 22 angeordnet. Weiterhin verfügt dieses
Gehäuseteil 20 über eine
Aufnahme 23, in welcher ein Filterrahmen 24 eingreift.
Der Filterrahmen 24 ist schwenkbar an dem linksseitigen Gehäuseteil 20 fixiert,
wobei der Filterrahmen 24 über einen Betätigungssteg 25 verfügt. Der
Betätigungssteg 25 ist
derart ausgestaltet, dass er im montierten Zustand bis unter den
Schalter 22 ragt. Durch einen Fingerdruck auf den Schalter 22 kann
der Betätigungssteg 25 berührt und
in eine andere Position gedrückt
werden.
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In 4 ist
die linksseitige Baugruppe des Leitungsfilters 17 gemäß 3 im
montierten Zustand und in 5 in Explosionsdarstellung
dargestellt. Der 3 entsprechende Bauteile sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Gehäuseteil 20 verfügt über einen
durchströmten
Querschnitt 26, welcher von dem Filterrahmen 24 im
eingeschwenkten Zu stand überdeckt
ist. Weiterhin verfügt
das Gehäuseteil 20 über einen
Stift 27, auf welchen der Filterrahmen 24 aufgesteckt
ist, und eine Hochlauframpe 28, mit welcher der Filterrahmen 24 in
einer ausgeschwenkten Position gehalten werden kann. Innerhalb des
Filterrahmens 24 ist ein Filtereinsatz 29 angeordnet,
welcher mit dem Filterrahmen 24 verschweißt ist.
Der Filterrahmen 24 bildet einen umlaufenden Schmutzrand 30,
in welchem die Verunreinigungen festgehalten werden, wenn der Filterrahmen 24 aus
dem durchströmten
Querschnitt 26 herausgeschwenkt wird. Die Richtung, in
welcher der Filterrahmen 24 aus dem durchströmten Querschnitt 26 herausgeschwenkt
wird, ist durch den strichpunktierten Pfeil 31 angegeben.
Der Filterrahmen 24 verfügt beidseitig über Dichtlippen 32,
welche im eingeschwenkten Zustand eine Abdichtung bewirken, so dass
die Flüssigkeit
direkt von dem einen Gehäuseteil 20 in
das andere Gehäuseteil 20 geleitet
wird. Im ausgeschwenkten Zustand bewirken die Dichtlippen 32,
dass die auf dem Filtereinsatz 29 abgeschiedenen Verunreinigungen
nicht ausgespült
werden, sondern für
die restliche Zeit in dem Filtereinsatz 29 verbleiben.
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In 6 ist
eine alternative Ausgestaltung des Leitungsfilters 17' im Schnitt
dargestellt. Bei dieser Darstellung ist der Filtereinsatz 29 in
eingeschwenkter Position, bei welcher der Filtereinsatz 29 durchströmt wird,
dargestellt. Der 2 bis 5 entsprechende
Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Leitungsfilter 17' verfügt über einen alternativ
ausgestalteten Schalter 22' zum Schwenken
des Filtereinsatzes 29. Der Schalter 22' weist einen
Druckstift 33 auf, welcher mit dem Filterrahmen 24 verbunden
ist. Der Druckstift 33 verfügt über einen Teller 41 und
einen Schaft 42, wobei der Schaft 42 mit dem Filterrahmen 24 verbunden
ist. Die Verbindung ist durch einen Nietenkopf 34 hergestellt. Dieser
kann z.B. an den Filterrahmen 24 angeformt oder angespritzt
sein. Hierbei kann der Nietenkopf 34 elastisch ausgebildet
werden um einen Ausgleich zu ermöglichen.
Es können
jedoch auch andere Verbindungsmittel, wie z.B. Schnapphaken, Schnüre oder Drähte, verwendet
werden. Der Druckstift 33 liegt auf einer Elastomerhülse 35 auf,
wobei die Elastomerhülse 35 eine
obere Auflagefläche 36,
eine untere Auflagefläche 37 und
einen elastischen Bereich 38 aufweist. Die untere Auflagefläche 37 stützt sich
auf einer Krone 39 ab, welche aus mehreren, am Umfang verteilt
angeordneten Schnapphaken 40 gebildet wird. Die untere
Auflagefläche 37 ist
derart ausgebildet, dass sie sicher auf der Krone 39 aufliegt,
jedoch durch Druck in das Innere der Krone 39 gleitet.
Der Schaft 42 ist in einer Dichthülse 43 geführt, wobei
die Dichthülse 43 in
das Gehäuseteil 20 eingeknüpft ist. Die
Dichthülse 43 besteht
aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer. Durch
die Dichthülse 43 ist
zwischen dem Gehäuseteil 20 und dem
Druckstift 33 eine flüssigkeitsdichte
Verbindung erzeugt, wobei der Druckstift 33 axial beweglich
ist.
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Um
den Filtereinsatz 29 aus dem durchströmten Querschnitt zu entfernen,
wird ein axial wirkender Druck in Pfeilrichtung 44 auf
den Druckstift 33 aufgebracht, wodurch dieser nach unten
bewegt wird und auf den Filterrahmen 24 drückt. Durch
diesen Druck gleitet der Filterrahmen 24 in Pfeilrichtung 31, wodurch
der Filtereinsatz 29 aus dem durchströmten Querschnitt entfernt wird.
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Dieser
gedrückte
Zustand ist in 7 dargestellt. Der 6 entsprechende
Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Durch den Druck auf
den Teller 41 des Druckstiftes 33 wird die Elastomerhülse 35 in
die Krone 39 hineingedrückt.
Hierbei werden die Schnapphaken 40 etwas aufgeweitet, so dass
die obere und untere Auflagefläche 36, 37 in
die Krone 39 einschnappen kann. Nachdem die Auflageflächen 36, 37 in
die Krone 39 eingetreten sind, federn die Schnapphaken 40 wieder
zurück
und bilden so eine Arretierung für
die obere Auflagefläche 36. Somit
ist die Elastomerhülse 35 in
dieser Position fixiert. Beim Eindrücken des Druckstiftes 33 in
die Krone 39 wird außer
der elastischen Verformung der Krone 39 auch der elastische
Bereich 38 der Elastomerhülse 35 verformt, welcher
dann unter Spannung in der Krone 39 fixiert ist.
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In
der dargestellten Position befindet sich der Filtereinsatz 29 nicht
mehr im durchströmten
Querschnitt 26, wodurch die in dem Filtereinsatz 29 abgeschiedenen
Partikel dauerhaft aus dem Fluidstrom entfernt sind.