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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement für einen Luftfilter sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filterelementes.
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In Kraftfahrzeugen mit einer Brennkraftmaschine werden Luftfilter eingesetzt, um der Brennkraftmaschine gereinigte Luft zuzuführen und somit beispielsweise einem möglichen Verschleiß der Bauteile der Brennkraftmaschine durch Fremdpartikel zu verhindern. Ferner können solche Luftfilter auch zur Filterung der Luft eingesetzt werden, die einem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugeführt wird.
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Um bei einem kompakten Aufbau des Luftfilters bzw. des Filterelementes eine möglichst hohe Filterwirkung zu erzielen, muss das Filterelement pro Raumvolumen eine möglichst große Oberfläche zur Verfügung stellen. Eine besonders große Oberfläche pro Raumvolumen bieten Taschenluftfilter, bei denen mehrere identische Einzeltaschen im Luftfilter so angeordnet sind, dass die zu filternde Luft durch die Einzeltaschen strömt.
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Ein solcher Taschenluftfilter mit identischen Einzeltaschen ist aus der
DE 94 06 822 U1 bekannt. Nachteilig an diesem Taschenluftfilter ist, dass der Taschenluftfilter eine im Wesentlichen rechteckförmige Umhüllungskontur aufweist, die den im Kraftfahrzeug vorhandenen geometrisch komplexen Einbauraum nicht vollständig ausfüllt, sodass ungenutzte Freiräume im Kraftfahrzeug entstehen.
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Der Begriff Umhüllungskontur beschreibt die Oberfläche eines imaginären Raumkörpers, in dem das Filterelement und/oder das Filtermaterial angeordnet ist, wobei die Oberfläche durch Außenkanten des Filterelementes und/oder des Filtermaterials definiert ist. Zwei Außenkanten des Filterelementes und/oder des Filtermaterials können durch ebene Oberflächenabschnitte des imaginären Raumkörpers miteinander verbunden sein.
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Aus der
DE 198 16 431 A1 ist ein Filterelement für einen Luftfilter bekannt, das aus einem zickzackförmig gefalteten Filtereinsatz aus Filterpapier oder Filtervlies besteht, wobei der gefaltete Filtereinsatz eine durchgehende Zickzack-Faltung vorsieht. Bei der Herstellung des Filtereinsatzes wird der Abstand zwischen den Zickzackfalten so variiert, dass der Filtereinsatz eine erste und eine zweite Seite ausbildet, wobei die erste Seite eben ausgebildet ist und die zweite Seite eine Kontur aufweist, die zumindest in vorgegebenen Bereichen von einer Ebene abweicht. Hierdurch ist teilweise eine bessere Raumausnutzung möglich, wobei nachteilig ist, dass nur eine Seite des Filterelementes eine von einer Ebene abweichenden Kontur aufweist, da eine Konturanpassung lediglich durch die Variation der Abstände der Zickzackfalten möglich ist. Somit sind neben der ersten Seite auch vier weitere Seiten eben ausgebildet und bieten keine geeignete Anpassung an einen geometrisch komplexen Einbauraum im Kraftfahrzeug.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filterelement der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine bessere Raumausnutzung im Einbauraum eines Kraftfahrzeuges ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Filterelement aus einer Vielzahl separat gefertigter Filtertaschen auszubilden, wobei die Filtertaschen unterschiedlich ausgestaltet sind, um ein Filterelement mit einer komplexen Umhüllungskontur auszubilden.
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Das erfindungsgemäße Filterelement umfasst eine Vielzahl separater Filtertaschen, insbesondere eine Vielzahl separat gefertigter Filtertaschen, wobei eine Filtertasche wenigstens eine Falzkante, wenigstens einen Verbindungsbereich, wenigstens eine Taschenöffnung aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass die Filtertasche lediglich eine Falzkante aufweist. Die Filtertaschen können zur Filterung eines Fluids, insbesondere zur Filterung von Luft, ausgebildet sein.
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Der Verbindungsbereich verbindet einen ersten Flächenabschnitt und einen zweiten Flächenabschnitt der Filtertasche. Diese Verbindung zwischen dem ersten Flächenabschnitt und dem zweiten Flächenabschnitt kann fluiddicht und/oder nicht lösbar ausgebildet sein. Der Bereich der Filtertasche, der im gefalteten Zustand der Filtertasche die Falzkante ausbildet, kann im ungefalteten Zustand der Filtertasche zwischen dem ersten Flächenabschnitt und dem zweiten Flächenabschnitt angeordnet sein. Es kann vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Flächenabschnitt wenigstens teilweise quer zur Falzkante ausgerichtet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein dritter Flächenabschnitt und ein vierter Flächenabschnitt vorgesehen sind, die über einen zweiten Verbindungsbereich verbunden sind. Diese Verbindung zwischen dem dritten Flächenabschnitt und dem vierten Flächenabschnitt kann fluiddicht und/oder nicht lösbar ausgebildet sein. Der Bereich der Filtertasche, der im gefalteten Zustand der Filtertasche die Falzkante ausbildet, kann im ungefalteten Zustand der Filtertasche zwischen dem dritten Flächenabschnitt und dem vierten Flächenabschnitt angeordnet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass der dritte Flächenabschnitt wenigstens teilweise parallel zum ersten Flächenabschnitt ausgerichtet ist, wobei der dritte Flächenabschnitt und der erste Flächenabschnitt nicht durch die Falzkante getrennt sind. Es kann vorgesehen sein, dass der vierte Flächenabschnitt wenigstens teilweise parallel zum zweiten Flächenabschnitt ausgerichtet ist, wobei der vierte Flächenabschnitt und der zweite Flächenabschnitt nicht durch die Falzkante getrennt sind.
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Jeweils zwei Filtertaschen sind über wenigstens einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, wobei wenigstens zwei Filtertaschen des Filterelementes unterschiedlich ausgebildet sind. Diese Verbindung zwischen zwei Filtertaschen kann fluiddicht und/oder nicht lösbar ausgebildet sein.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Taschenöffnungen der Filtertaschen an einer Anströmseite des Filterelementes angeordnet sind, wobei die Falzkanten an einer Abströmseite des Filterelementes angeordnet sind. Das Filterelement kann einen Stützrahmen bzw. ein Rahmenelement aufweisen, der beispielsweise umlaufend um die Taschenöffnungen der Filtertaschen angeordnet ist.
Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Taschenöffnungen der Filtertaschen an einer Abströmseite des Filterelementes angeordnet sind, wobei die Falzkanten an einer Anströmseite des Filterelementes angeordnet sind. Das Filterelement kann einen Stützrahmen bzw. ein Rahmenelement aufweisen, der beispielsweise umlaufend um die Taschenöffnungen der Filtertaschen angeordnet ist.
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Durch die Verbindung einer Vielzahl unterschiedlich ausgebildeter Filtertaschen kann ein Filterelement mit einer komplexen Umhüllungskontur ausgebildet werden, dass sich der vorgegebenen Einbausituation im Kraftfahrzeug optimal anpasst. Unter einer komplexen Umhüllungskontur kann eine Umhüllungskontur zu verstehen sein, die wenigstens teilweise einen Oberflächenbereich aufweist, der von einer ebenen Fläche abweicht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Filtertaschen aus separaten Filtermaterialbögen ausgebildet sind. Die Filtermaterialbögen für verschiedene Filtertaschen können unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen und/oder Abmessungen aufweisen, wobei auch denkbar ist, dass beispielsweise unterschiedliche Filtermaterialien und/oder auch unterschiedliche Filtermaterialdicken eingesetzt werden. Hierdurch lässt sich das Filterelement an die jeweiligen Anforderungen individuell anpassen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildeten Filtertaschen eine unterschiedliche geometrische Ausgestaltung aufweisen. Zur geometrischen Ausgestaltung zählt insbesondere die Länge der Falzkante sowie ihre Orientierung zur Taschenöffnung. Ferner zählt auch die Länge, die Orientierung sowie die Kontur von Taschenlängskanten, die zwischen der Taschenöffnung und der Falzkante ausgebildet sind.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildeten Filtertaschen aus unterschiedlichem Filtermaterial ausgebildet sind. Hierdurch können unterschiedliche Filtereigenschaften innerhalb eines Filterelementes realisiert werden, sodass der zur Verfügung gestellte Einbauraum im Kraftfahrzeug optimal ausgenutzt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildeten Filtertaschen unterschiedliche Materialeigenschaften aufweisen. Zu den Materialeigenschaften zählt beispielsweise das Filtermaterial, die Filtermaterialdicke, die Filtermaterialdichte oder der Strömungswiderstand des Filtermaterials.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass jeweils zwei benachbarte Filtertaschen über den Verbindungsabschnitt miteinander fluiddicht verbunden sind, sodass ein Fluid, welches das Filterelement durchströmt, durch das Filtermaterial der Filtertaschen strömen muss.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen parallel zur Taschenöffnung der jeweiligen Filtertasche ausgerichtet ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Abstand des Verbindungsabschnittes der jeweiligen Filtertasche von der jeweiligen Taschenöffnung kleiner ist als der Abstand des Verbindungsabschnittes der jeweiligen Filtertasche von der jeweiligen Falzkante. Hierdurch kann die verfügbare Filtermaterialfläche für ein anströmendes Fluid optimiert werden bzw. die Lage der Verbindungsabschnitte der Geometrie angepasst werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass der Verbindungsbereich und/oder der Verbindungsabschnitt ein Klebeabschnitt ist. Der Klebeabschnitt kann durch ein Klebstoffmaterial realisiert werden, das zwischen den zu verbindenden Flächenabschnitten und/oder Filtertaschen eingebracht wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Filtertaschen am dazugehörigen Verbindungsabschnitt mittels Schweißen, insbesondere mittels Ultraschallschweißen und/oder durch thermisches Schweißen, verbunden sind. Dies ermöglicht eine kostenoptimierte Herstellung des Filterelementes.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Filtertasche wenigstens ein Distanzelement umfasst. Das Distanzelement kann auf einen Flächenabschnitt der Filtertasche aufgebracht und/oder integral von der Filtertasche ausgebildet sein. Das Distanzelement kann beispielsweise als eingeprägte Nocke und/oder einem aufgebrachten Abstandshalter und/oder als Aushärtung ausgebildet sein, wobei eine Aushärtung durch das Einbringen eines aushärtbaren Füllmaterials und/oder durch ein Erhitzen des Filtermaterials ausgebildet werden kann. Das Distanzelement sorgt dafür, dass zwischen zwei Flächenbereichen ein minimaler Abstand eingehalten wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Distanzelement zwei Flächenbereiche der Filtertasche beabstandet, sodass sich die Filtertasche nicht vollständig schließt und somit der Strömungswiderstand der Filtertasche bzw. des Filterelementes einen vordefinierten Maximalwert nicht überschreitet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Distanzelement zwei Flächenbereiche zweier benachbarter Filtertaschen beabstandet. Hierdurch wird verhindert, dass zwei benachbarte Filtertaschen so eng aneinander anliegen, dass der Strömungswiderstand der Filtertaschen bzw. des Filterelementes einen vordefinierten Maximalwert überschreitet.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Filtertasche wenigstens teilweise aus einem Filterpapier ausgebildet ist. Ferner kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine Filtertasche wenigstens teilweise aus einem Filtervlies ausgebildet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das Filterelement eine Umhüllungskontur mit wenigstens einer Aussparung und/oder wenigstens einem konvexen Flächenbereich und/oder einem wenigstens konkaven Flächenbereich aufweist. Ein konkaver Flächenbereich liegt vor, wenn zwischen zwei Punkten der Umhüllungskontur eine imaginäre Verbindungslinie bzw. ein Verbindungsvektor gezogen werden kann, wobei die Verbindungslinie bzw. der Verbindungsvektor das Filterelement bzw. das Filtermaterial nicht durchstößt. Ein konvexer Flächenbereich liegt vor, wenn zwischen zwei Punkten der Umhüllungskontur eine imaginäre Verbindungslinie bzw. ein Verbindungsvektor gezogen werden kann, wobei die Verbindungslinie bzw. der Verbindungsvektor das Filterelement bzw. das Filtermaterial durchstößt.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterelementes. Das Verfahren sieht die Faltung der Filtertaschen aus separaten Filtermaterialbögen vor. Ferner sieht das Verfahren die Verbindung der Filtertaschen über Verbindungsabschnitte vor, um ein Filterelement mit einer definierten Umhüllungskontur auszubilden.
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Somit wird das Filterelement nicht aus einer endlosen Papierbahn hergestellt, sondern aus einzelnen Filtermaterialbögen, die gefaltet und miteinander verbunden werden. Bei der Faltung der einzelnen Filtertaschen kann wenigstens ein Verbindungsbereich ausgebildet werden, der einen ersten Flächenabschnitt und einen zweiten Flächenabschnitt der Filtertasche verbindet.
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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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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine vereinfachte Prinzipskizze einer ungefalteten Filtertasche,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filterelementes,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelementes,
- 4 eine weitere perspektivische Ansicht des Filterelementes aus 3.
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In der 1 ist eine Prinzipskizze einer ungefalteten Filtertasche 2 dargestellt, die im gefalteten Zustand lediglich eine Falzkante 3 ausbildet. Die Filtertasche 2 umfasst einen zusammenhängenden Filtermaterialbogen, der eine im Wesentlichen rechteckförmige Kontur aufweist, wobei an einer Längsseite eine V-förmige Aussparung vorgesehen ist. Die Falzkante 3 ist äquidistant zwischen einer ersten Taschenöffnungskante 14 und einer zweiten Taschenöffnungskante 15 angeordnet und trennt eine erste Filteroberfläche 20 von einer zweiten Filteroberfläche 21, die sich im gefalteten Zustand der Filtertasche 2 im Wesentlichen gegenüber liegen und einen Tascheninnenbereich ausbilden. Die Falzkante 3 ist im Wesentlichen parallel zur ersten Taschenöffnungskante 14 und zur zweiten Taschenöffnungskante 15 angeordnet. Ferner weist die Filtertasche 2 eine erste Taschenlängskante 16 und eine zweite Taschenlängskante 17 auf, die wenigstens abschnittsweise quer oder windschief zur Falzkante 3 ausgerichtet sind.
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Die erste Filteroberfläche 20 umfasst einen ersten Flächenabschnitt 6 und die zweite Filteroberfläche 21 umfasst einen zweiten Flächenabschnitt 7, die im gefalteten Zustand der Filtertasche 2 über einen Verbindungsbereich 4 miteinander verbunden sind. Diese Verbindung zwischen dem ersten Flächenabschnitt 6 und dem zweiten Flächenabschnitt 7 kann fluiddicht und/oder nicht lösbar ausgebildet sein. Die erste Filteroberfläche 20 umfasst einen dritten Flächenabschnitt 6a und die zweite Filteroberfläche 21 umfasst einen vierten Flächenabschnitt 7a, die im gefalteten Zustand der Filtertasche 2 über einen zweiten Verbindungsbereich 4a miteinander verbunden sind. Diese Verbindung zwischen dem dritten Flächenabschnitt 6a und dem vierten Flächenabschnitt 7a kann fluiddicht und/oder nicht lösbar ausgebildet sein.
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Der Bereich der Filtertasche, der im gefalteten Zustand der Filtertasche 2 die Falzkante 3 ausbildet, ist im ungefalteten Zustand der Filtertasche 2 zwischen dem ersten Flächenabschnitt 6 und dem zweiten Flächenabschnitt 7 sowie zwischen dem dritten Flächenabschnitt 6a und dem vierten Flächenabschnitt 7a angeordnet.
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In der 2 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Filterelementes 1 gezeigt, wobei übersichtshalber nur drei Filtertaschen 2 dargestellt sind und ansonsten die Umhüllungskontur 10 des Filterelementes 1 dargestellt ist. Die Umhüllungskontur 10 weist eine komplexe Geometrie auf, die beispielsweise einen konvexen Oberflächenbereich 12 und einen daran anschließenden konkaven Oberflächenbereich 13 aufweist.
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Ferner ist in der 2 eine zusammengefaltete Filtertasche 2 dargestellt, wobei entlang der zweiten Taschenlängskante 17 der Verbindungsbereich 4a verläuft und entlang der ersten Taschenlängskante 16 der Verbindungsbereich 4 angeordnet ist. Ferner weist die Filtertasche 2 mehrere zueinander beabstandete Distanzelemente 9 und einen Verbindungsabschnitt 8 auf, wobei der Verbindungsabschnitt 8 im Wesentlichen parallel zur Taschenöffnung 5 ausgerichtet ist, die durch die erste Taschenöffnungskante 16 und die zweite Taschenöffnungskante 17 im gefalteten Zustand der Filtertasche 2 ausgebildet wird.
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Die Filtertaschen 2 des Filterelementes 1 sind über die Verbindungsabschnitte 8 miteinander verbunden, wobei die Taschenöffnungen 5 an einer Anströmseite oder an einer Abströmseite des Filterelementes 1 angeordnet sind, sodass ein Fluid, das entlang der Strömungsrichtung 18 strömt, durch die Taschenöffnungen 5 in die Filtertaschen 2 einströmt. Die Falzkanten 3 der Filtertaschen sind an einer Abströmseite oder an einer Anströmseite des Filterelementes 1 angeordnet.
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Die 3 und 4 zeigen zwei perspektivische Ansichten eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filterelementes 1, wobei das Filterelement 1 auf der Anströmseite ein Rahmenelement 19 aufweist und die Umhüllungskontur 10 neben einem konvexen Oberflächenbereich 12 und einem konkaven Oberflächenbereich 13 auch eine Aussparung 11 aufweist. Das in diesen Figuren gezeigte Filterelement 1 ist an einen vorgegebenen Einbauraum so angepasst, das eine möglichst hohe Raumausnutzung erreicht wird.
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Ein nicht dargestelltes Filtergehäuse des Filterelementes 1 kann eine komplementär zur Umhüllungskontur 10 ausgebildete Aufnahme für das Filterelement 1 aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9406822 U1 [0004]
- DE 19816431 A1 [0006]
