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ERFINDUNGSGEBIET
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfiltereinheit des Typs, der in Luftauffrischungsanlagen in Gebäuden, insbesondere in großen öffentlichen Gebäuden wie der Empfangshalle oder Abflughalle beispielsweise eines Flughafens verwendet werden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch eine Luftfiltereinheit des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht. Bezugsziffer 1 verweist auf eine Mauer, Bezugsziffer 2 auf ein Rohr einer Luftaufbereitungsanlage. Bezugsziffer 3 verweist auf einen Aufenthaltsraum, beispielsweise eine Wartehalle. Das Rohr 2 befindet sich, aus Sicht eines Beobachters in Aufenthaltsraum 3, an der Rückseite der Mauer 1, wobei ein Ende 4 des Rohrs 2 in einer Öffnung von Mauer 1 mündet. Angenommen, Rohr 2 saugt Luft aus Raum 3; dies wird durch die Strömungspfeile 5 angezeigt. Die Einströmungsöffnung von Rohr 2 ist mit einer Filtereinheit 10 versehen. Die Filtereinheit 10 umfasst einen Rahmen 11 sowie eine Reihe von im Rahmen festgehaltenen Filterelementen 12, die so angeordnet sind, dass alle Luft, die in das Rohr strömt, durch ein Filterelement 12 passieren muss. Die Filterelemente 12 halten die in der Luft vorhandenen Verunreinigungen fest.
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Mit der Zeit reichen die Filterelemente nicht mehr aus. Das ist eine Folge der sich an den Filterelementen ablagernden Verunreinigungen, so dass unter anderem die Durchströmung der Filterelemente erschwert wird.
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Die Filterelemente haben insgesamt einen rechteckigen Umriss und sind in rechteckigen Montagerahmen montiert. Nach dem Stand der Technik werden die Filterelemente im jeweiligen Montagerahmen festgeklebt, um eine gute Abdichtung zu erhalten und zu verhindern, dass ungefilterte Luft von außerhalb der Filterelemente in Rohr 2 gelangt. Infolgedessen muss beim Ersatz der Filterelemente die Filtereinheit vollständig entfernt und ersetzt werden. Die alte Filtereinheit wird als Abfall betrachtet. Das bedeutet einen Beitrag zu einem Abfallstrom und ferner eine Erhöhung der Wartungskosten des Systems. Darüber hinaus sind die Filtereinheiten recht groß (Abmessungen in der Größenordnung von einem halben Meter und mehr) und schwer zu handhaben. Da Systeme dieser Art aufgrund der Ansaug- und Auslassöffnungen recht hoch montiert und daher nicht leicht zugänglich sind, ist der Ersatz einer Filtereinheit ein zeitintensiver und relativ teurer Vorgang.
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ZUSAMMENFASSSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung versucht, die genannten Probleme zu lösen oder wenigstens zu verringern.
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Insbesondere versucht die Erfindung, eine Konstruktion einer Filtereinheit bereitzustellen, bei der die Filterelemente einfach aus dem Rahmen entnommen werden können, während gleichzeitig eine gute Abdichtung erreicht wird. Beim Ersatz von Filterelementen kann der Rahmen an seinem Platz bleiben und das Wartungspersonal muss nur mit relativ kleinen und leichten Filterelementen umgehen. Dadurch kann der Ersatz schneller und zu geringeren Kosten umgesetzt werden. Der Rahmen bleibt erhalten, so dass darüber hinaus an Material und Abfall gespart wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Diese und weitere Aspekte, Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen unter Verweis auf die Zeichnungen näher beschrieben, in denen identische Bezugsziffern auf identische oder vergleichbare Elemente verweisen und Ausdrücke wie „unten/oben”, „höher/niedriger”, „links/rechts” usw. sich ausschließlich auf die in den Figuren gezeigten Ausrichtungen verweisen und in denen:
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1 schematisch eine Luftfiltereinheit zeigt;
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2A schematisch eine Perspektivansicht eines Filterelements zeigt;
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2B eine schematische Querschnittansicht eines Filterelements zeigt;
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3A eine schematische Perspektivansicht einer Luftfiltereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3B das Gehäuse der in 3A gezeigten Luftfiltereinheit ohne Filterelemente zeigt;
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3C eine perspektivische Querschnittansicht einer Luftfiltereinheit aus 3A zeigt;
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3D eine Querschnittansicht der Luftfiltereinheit aus 3A zeigt;
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4A eine Teilvergrößerung aus 3D ist;
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4B eine Teilvergrößerung nach dem gestrichelten Kreis B aus 3D ist;
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4C eine Teilvergrößerung nach dem gestrichelten Kreis C aus 3D ist;
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5 eine Variante der Verriegelungskonstruktion zeigt.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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2A zeigt schematisch eine Perspektivansicht eines Filterelements 20 gemäß der vorliegenden Erfindung und 2B zeigt einen schematischen Querschnitt entlang der Linie BB in 2A. Der Kern des Filterelements 20 wird durch einen in Zickzack- oder Harmonika-Form gefalteten Filterbogen 21 aus geeignetem Filtermaterial gebildet. Dieses Filtermaterial kann aus einem an sich bekannten, papierartigen oder kunststoffartigen Material bestehen, so dass auf eine nähere Beschreibung hier verzichtet wird. Die untereinander gleichmäßigen Falten 22 des Filterbogens 21 haben zueinander im Wesentlichen die gleichen Abstände; die Bogenteile zwischen zwei benachbarten, einander gegenüberliegenden Falten 22 werden als Filterlamellen 23 bezeichnet. Die Längsrichtung der Filterlamellen 23 in 2A ist vertikal, aber dies ist in der gezeigten Ausführungsform die Breitenrichtung von Filterelement 20.
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Um die vorderen Enden der Filterlamellen 23 ist sowohl oben als auch unten ein Rahmenstreifen 24 mit U-förmigem Querschnitt aus einem U-förmig gefalteten Streifen aus demselben Filtermaterial wie Filterbogen 21 angebracht. Der Boden der U-Form bzw. der mittlere Teil des genannten Streifens ist an den vorderen Enden der Filterlamellen 23 festgeklebt, während die Schenkel der U-Form bzw. die jeweiligen Seitenteile des genannten Streifens an den Falten 22 des Filterbogens 21 festgeklebt sind. In einer möglichen Ausführungsform ist der U-förmige Rahmenstreifen 24 ganz oder teilweise mit Leim aufgefüllt. In einer alternativen Ausführungsform wurde der U-förmige Streifen durch einen ebenen Streifen ersetzt, der an den vorderen Endrändern der Filterlamellen 23 festgeklebt ist, was dann mit dem Boden der U-Form ohne deren Schenkel korrespondiert. Es wird darauf hingewiesen, dass dieser Rahmenstreifen 24, als ebener Streifen oder als U-förmiger Streifen mit einem ebenen Boden eine stabile Verbindung zu den vorderen Enden der Filterlamellen 23 aufgrund deren dreieckigen Zickzackform bildet.
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Ein vergleichbarer U-förmiger Rahmenstreifen 25 ist sowohl links als auch rechts über die Seiten von Filterbogen 21 angebracht, das heißt gleichmäßig an den Filterlamellen 23. Dabei reichen die Schenkel dieser sich gleichmäßig an den Faltlinien erstreckenden Rahmenstreifen 25 so weit, dass sie in jedem Fall an mindestens einer Faltlinie festgeklebt sind. Die vier Rahmenstreifen 24 und 25 stehen senkrecht zueinander und bilden somit einen rechtwinkligen Rahmen. An den Eckpunkten davon sind die Rahmenstreifen 24 und 25 aneinander festgeklebt, insbesondere die einander überlappenden Teile der jeweiligen Schenkel der U-Form.
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Somit hat das Filterelement 20 insgesamt eine rechteckige Form, mit einer Länge und Breite, die durch die Längen der Rahmenstreifen 24 und 25 definiert wird, und mit einer Dicke, die durch die Breite der Filterlamellen 23 und die Breite der Rahmenstreifen 24 und 25 definiert wird. Die mit dem gefalteten Filterbogen 21 verleimten Rahmenstreifen 24 und 25 verleihen dem Filterelemente 20 Steifigkeit und die Verleimung ist so gut abschließend, dass zwischen dem gefalteten Filterbogen 21 und den Rahmenstreifen 24 und 25 keine Luft hindurchgelangen kann. Darüber hinaus bieten die Rahmenstreifen 24 und 25 die Möglichkeit eines gut abdichtenden Abschlusses in einem Rahmenwerk, wie im Folgenden eingehender beschrieben werden wird.
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3A zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Luftfiltereinheit 1000 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Luftfiltereinheit 1000 umfasst ein Gehäuse 1001 und darin montiert eine Reihe von Filterelementen 20. Im gezeigten Beispiel hat die Luftfiltereinheit 1000 sechs Filterelemente 20, aber Ausführungsformen mit mehr oder weniger als sechs Filterelemeten sind ebenfalls möglich. Die Filterelemente 20 sind vorzugsweise wie gezeigt, stets paarweise in einer V-förmigen Konfiguration aufgestellt, aber dies ist für die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich.
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3B zeigt das Gehäuse 1100 dieser Luftfiltereinheit 1000, wobei die Filterelemente 20 entfernt sind. 3C zeigt eine Perspektiv-Querschnittansicht der Luftfiltereinheit 1000, in einer senkrecht zu den Filterelementen 20 verlaufenden Ebene. 3D zeigt eine zu dieser Querschnittansicht senkrecht verlaufende Ansicht.
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Das Gehäuse 1001 hat einen im Wesentlichen rechtwinkligen Rahmenflansch 1002, der an gegenüberliegenden Seiten (in der Ansicht von 3D unten und oben) mit einer Rille 1003, 1004 zum Aufnehmen eines (nicht gezeigten) Dichtrings versehen ist. In einer Gebrauchssituation wird dieser Rahmenflansch 1002 durch einen Klemmrahmen gegen eine Wand oder einen Endflansch eines Rohrs 2 festgedrückt. Die auf ein solches Rohr zu richtende Seite des Rahmenflansches 1002 wird hier als Rückseite gezeigt (Oberseite in der Ansicht von 3D), während die gegenüberliegende, auf den zu bedienenden Raum zu richtende Seite des Rahmenflansches 1002 als Vorderseite (Unterseite in der Ansicht von 3D) gezeigt wird.
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Das Gehäuse 1001 umfasst ferner zwei untereinander gleichmäßige, luftdicht geschlossene Wände 1010 und 1020, die jeweils als Oberwand und Unterwand gezeigt werden. Diese beiden Wände können einander spiegelbildlich entsprechen. Jede Wand 1010, 1020 schließt luftdicht an dem Rahmenflansch 1002 an. Jede Wand 1010, 1020 kann vollständig geschlossen sein, aber im gezeigten Beispiel umfasst jede Wand drei trapezförmige Wandteile 1012A, 1012B, 1012C bzw. 1022A, 1022B, 1022C, wobei die breiten Basen dieser Wandteile an der Vorderseite aufeinandertreffen. Die schmalen Hinterränder 1013A, 1013B, 1013C der trapezförmigen Wandteile 1012A, 1012B, 1012C der Oberwand 1010 sind durch jeweilige Rückwandteile 1024A, 1024B, 1024C mit den jeweiligen gegenüberliegenden schmalen Rückrändern 1023A, 1023B, 1023C der Unterwand 1020 verbunden.
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Das Gehäuse 1001 umfasst ferner einige längliche, im Wesentlichen in der Ebene von Rahmenflansch 1002 gelegene, untereinander gleich beabstandete Vorderwandteile 1030, 1040, 1050, 1060, deren Enden mit dem Rahmenflansch 1002 verbunden sind. Diese Vorderwandteile 1030, 1040, 1050, 1060 sind gleich beabstandet an die Rückwandteile 1024A, 1024B, 1024C gerichtet. Die äußersten Vorderwandteile 1030, 1060 sind an zwei jeweiligen Rändern von Rahmenflansch 1002 befestigt bzw. bilden einen integralen Teil damit.
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Somit ist das Gehäuse 1001 in eine Reihe, in diesem Beispiel drei, Gehäuseabschnitte 1100A, 1100B, 1100C unterteilt. Diese Gehäuseabschnitte sind untereinander im Wesentlichen identisch. Die nachfolgende Beschreibung gilt für jeden der Gehäuseabschnitte; daher wird im Folgenden auf die Differenzierung der Bezugsziffern, also auf die Ergänzungen A, B, C, verzichtet, sofern diese Unterscheidung nicht notwendig ist.
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Ein Gehäuseabschnitt 1100 hat im Wesentlichen einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt-Umriss und kann als dreidimensionales Trapez mit einem Aufnahmeraum 1110 beschrieben werden. Die Basis dieses dreidimensionalen Trapezes liegt in der Ebene des Rahmenflansches 1002 und ist offen und definiert somit eine Eingangsöffnung 1111, die Zugang zum Innenraum 1110 gewährt. Ferner hat dieses dreidimensionale Trapez zwei schräg stehende Seitenwände 1120 und 1130, ebenfalls im Wesentlichen offen, die Ausgangsöffnungen 1112 des Aufnahmeraums 1110 definieren. Die sonstigen Wände des dreidimensionalen Trapezes sind geschlossen: Oberwandteil 1012, Rückwandteil 1024, Unterwandteil 1022.
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Die Filterelemente 20 der Luftfiltereinheit 1000 sind immer in den Ausgangsöffnungen 1112 angebracht, wobei ihre Ränder stets luftdicht am entsprechenden Gehäuseabschnitt 1100 anschließen. Angesogene Luft, die in den Aufnahmeraum 1110 eines Gehäuseabschnitts 1100 einströmt, kann diesen Aufnahmeraum also nur durch Passieren eines Filterelements 20 in einer Ausgangsöffnung 1112 verlassen, wie durch Strömungspfeile in 3D angezeigt. Der Raum am Filterelement vorbei wird als Auslassraum 1140 angezeigt.
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Wenn die Oberwand 1010 und Unterwand 1020 ganz geschlossen sind und somit einen rechteckigen Umriss haben, ist die Unterteilung in Gehäuseabschnitte mit dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt-Umrissen weniger gut sichtbar. Das Gehäuse 1001 hat jedoch stets einen Innenraum, der als Unterteil in einem oder mehreren Aufnahmeräumen 1110 zum Aufnehmen der einströmenden Luft aufgenommen ist, die mit einem Eingang 1111 und einem oder mehreren Auslassräumen 1140 zum Sammeln der ausströmenden Luft kommunizieren, die mit einem Ausgang 1149 kommunizieren, und immer gibt es eine Passage 1112 vom Aufnahmeraum 1110 zu einem Auslassraum 1140, in dem ein Filterelement 20 aufgestellt ist. Ein Auslassraum kann durch eine Passage mit einem oder mehreren Aufnahmeräumen verbunden sein. Ein Aufnahmeraum kann durch eine Passage mit einem oder mehreren Auslassräumen verbunden sein.
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Ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Filterelemente 20 lösbar in den jeweiligen Hausabschnitten 1100 festgeklemmt sind. Ferner wird die Klemmkonstruktion unter Verweis auf 3D und die 4A–4C besprochen. 4A ist eine Teilvergrößerung aus 3D, die ein Filterelement 20 in seiner Gesamtheit zeigt. 4B ist eine Teilvergrößerung in größerem Maßstab entlang des gestrichelten Kreises B aus 3D. 4C ist eine Teilvergrößerung in größerem Maßstab entlang des gestrichelten Kreises C aus 3D.
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In 4A ist zu sehen, dass die Seitenwand 1130 einen Rahmen um die Ausgangsöffnung 1112 bildet und dass der Umfangsrand des Filters 20 an der Innenseite anliegt, d. h. die zum Innenraum 1110 eines Gehäuseabschnitts 1100 gerichtete Seite der Seitenwand 1130. Der Filter 20 wird durch Andrückrahmen 40 an die Seitenwand 1130 angedrückt. Der Andrückrahmen 40 hat einen Umriss, der mit dem Umriss von Filter 20 korrespondiert, so dass der Andrückrahmen 40 und die rahmenförmige Seitenwand 1130 die Umrissränder des Filters 20 zwischen sich festklemmen, so dass keine Luft aus dem Filter 20 durch die Ausgangsöffnung 1112 passieren kann. Gegebenenfalls kann entlang der Ränder ein leicht verformbarer Abdichtstreifen 1131 zwischen Filter 20 und Andrückrahmen 40 bzw. der rahmenförmigen Seitenwand 1130 angebracht sein, beispielsweise ein Streifen aus Gummi oder Schaumstoff oder dergleichen.
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Der Andrückrahmen hat einen von der Eingangsöffnung 1111 entfernt gelegenen distalen Seitenrand 41, der gelenkig an dem entsprechenden Rückwandteil 1024 befestigt ist. Wie in 4B deutlicher zu sehen ist, hat der Gehäuseabschnitt 1100 dazu ein Linienscharnier 50, dessen Scharnierachse gleich beabstandet auf den Rückwandteil 1024 und auf die Seitenwand 1130 gerichtet ist. Das Linienscharnier 50 umfasst eine an der Innenseite des Rückwandteils 1024 befestigte oder eine damit integral gebildete Rille 51 mit einer zirkelzylindrischen Kontur in der Nähe der Mitte des Rückwandteils 1024. Das Linienscharnier 50 umfasst ferner einen am distalen Seitenrand 41 des Andrückrahmens 40 befestigten oder damit integral gebildeten Scharnierstab 52, der in Rille 51 passt. Die Position von Scharnierstab und Scharnierrille können auch vertauscht sein. Andere Ausführungsformen des Linienscharniers 50 sind ebenfalls möglich.
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An der gegenüberliegenden Seite, d. h. an der in die Nähe der Eingangsöffnung 1111 gerichteten Seite, hat der Andrückrahmen 40 einen proximalen Seitenrand 42, der mit einer Verriegelungskontruktion 60 versehen ist, um den Andrückrahmen 40 mit der Seitenwand 1130 zu verriegeln. Von einer solchen Verriegelungskonstruktion sind verschiedene Ausführungsformen möglich und eine Klickkonstruktion wird bevorzugt; 4C zeigt ein Beispiel davon. Wie in 4C deutlich zu sehen ist, ist die Verriegelungskonstruktion 60 in der gezeigten Ausführungsform eine Klickkonstruktion, die ein am proximalen Seitenrand 42 des Andrückrahmens 40 geformtes Hakenprofil 43 umfasst, das mit einem am Vorderwandteil 1040 geformten Hakenprofil 44 zusammenwirken kann. Am Hakenprofil 43 des Andrückrahmens 40 ist ein Hebebaum 45 gebildet, an dem ein Monteur das Hakenprofil 43 aus der Ineingriffnahme mit dem Vorderwandteil 1040 ziehen kann, um so den Andrückrahmen 40 lösen zu können. Der Monteur kann jetzt den Andrückrahmen 40 aufschwingen und den Filter 20 entnehmen. Dann kann der Monteur einen neuen Filter einsetzen und befestigen, indem der Andrückrahmen 40 geschlossen und festgedrückt wird und die Hakenprofile 43 und 44 festgeklickt werden. Da der Monteur dies von der Vorderseite der Filtereinheit tun kann, ist ersichtlich, dass die Erfindung somit einen besonders einfachen und schnellen Austausch der gesonderten Filtereinheiten möglich macht, ohne dass Notwendigkeit besteht, das gesamte Filtergehäuse auszutauschen.
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5 ist eine mit 4C vergleichbare Ansicht, die eine Variante der Verriegelungskonstruktion 60 zeigt. In dieser Variante umfasst das Hakenprofil 44 des Vorderwandteils 1040 einen nach vorne gerichteten Auszug 46 und das Hakenprofil 43 des Andrückrahmens 40 umfasst einen nach hinten gerichteten Auszug 47 mit einer schrägen Einlauffläche 47a und einer geraden Rückfläche 47b. Beim Schließen des Andrückrahmens 40 kommt die Einlauffläche 47a am Auszug 46 zu liegen und beim weiteren Drücken bewegt sich der Auszug 46 nach hinten und/oder bewegt sich der Auszug 47 nach vorne, bis der Auszug 47 den Auszug 46 passiert und die Auszüge wieder zurückfedern, so dass Auszug 47 hinter Auszug 46 klickt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Hebebaum 45 weggelassen werden kann. Im Falle der Ausführungsform aus 4C muss der Nutzer auf bestimmte Weise Kraft ausüben, um die beiden Haken aus dem Eingriff zu nehmen. Im Falle der Ausführungsform aus 5 platziert der Nutzer ein oder mehrere Finger in den Spalt zwischen dem vorderen Rand 48 des Andrückrahmens 40 und dem Vorderwandteil 1040 und zieht dann mit seinem/seinen Finger(n) den vorderen Rand auf sich zu. Das ist eine besonders natürliche Handlung. Das Öffnen des Andrückrahmens 40 ist dadurch viel intuitiver.
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Der genannte Spalt kann sich über die gesamte Höhe des Andrückrahmens 40 erstrecken, aber dies ist nicht notwendig. In einer Ausführungsform hat dieser Spalt eine Höhe von rund 10 cm. Der Spalt ist in der Höhe des Rahmens positioniert und in den übrigen Teilen des Rahmens läuft das Hakenprofil 44 weiter durch und überlappt dabei mit dem Hakenprofil 43. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Hakenprofil 44 mit einer Kontrollöffnung 49 versehen und das überlappte Hakenprofil 44 ist an dieser Stelle mit einem farbigen Kennzeichen versehen. Wenn der Andrückrahmen 40 gut angedrückt ist, ist dieses Kennzeichen in der Kontrollöffnung 49 sichtbar.
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In der Praxis kann Feuchtigkeit in das Gehäuse gelangen, beispielsweise infolge von Kondensierung. Feuchtigkeit kann sich in Tropfen entlang bewegen und schließlich an die Unterwand 1020 gelangen. Um zu verhindern, dass langfristig viel Feuchtigkeit auf dem Boden stehen bleiben kann, sind die trapezförmigen Unterwandteile 1022A, 1022B, 1022C vorzugsweise abwässernd ausgeführt, das heißt, die trapezförmigen Unterwandteile 1022A, 1022B, 1022C haben einen zentralen Teil, der in der Nähe der Rückwand 1024 etwas höher liegt als in der Nähe von Rahmenflansch 1002, so dass an den Unterwandteilen 1022A, 1022B, 1022C liegende Feuchtigkeit zur Eingangsöffnung 1111 strömen und dort das Gehäuse verlassen kann.
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Für einen Fachmann liegt auf der Hand, dass die Erfindung nicht auf die im Vorstehenden besprochenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Varianten und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich sind, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert. Obwohl die beschriebene Ausführungsform eine besonders günstige und praktische Ausführungsform ist, wird der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung bereits in einer Ausführungsform mit einer einzigen Passage und einem einzigen Filterelement verkörpert. Als Kerngedanke gilt, dass die Passage einen nahe der Eingangsöffnung gelegenen proximalen Seitenrand aufweist und einen sich mehr von der Eingangsöffnung entfernten distalen Seitenrand aufweist und dass er mit einem Andrückrahmen für ein über die Passage zu positionierendes flaches Filterelement aufweist, welcher Andrückrahmen am distalen Seitenrand bezüglich der Passage geschwenkt werden kann und an seinem proximalen Seitenrand befestigt, vorzugsweise festgeklickt werden kann.
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Auch wenn in den verschiedenen abhängigen Ansprüchen bestimmte Kennzeichen angegeben sind, bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf eine Ausführungsform, die diese Kennzeichen gemeinsam aufweist. Kennzeichen, die nicht ausdrücklich als wesentlich beschrieben sind, können auch weggelassen werden. In einem Anspruch ggf. verwendete Bezugsziffern dürfen nicht als den Umfang des Anspruchs einschränkend aufgefasst werden.
