DE2822281A1

DE2822281A1 - Filterbaustein

Info

Publication number: DE2822281A1
Application number: DE19782822281
Authority: DE
Inventors: Jun Herbert V Cork; Karl L Westlin
Original assignee: American Air Filter Co Inc
Current assignee: American Air Filter Co Inc
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1979-02-08
Also published as: IT1094849B; NL7803572A; JPS5837847B2; NL191013C; JPS5421671A; NL191013B; US4124362A; IT7823913A0; CA1101343A; FR2397864A1; SE7804035L

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

OR-ING.-AeEfCALTBOt

K. SCHUMANN

OH flER MM" ■ DPL-PHYS

P. H. JAKOB

DPL-MG

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE -13

P 12

22. Mai 1978

AMERICAN AIR FILTER COMPAIiY, INC.

215 Central Avenue, Louisville, Kentucky 40201, USA

Filterbaustein

Die Erfindung betrifft einen Filterbaustein, insbesondere ein als Schnappverbindung ausgelegtes Kopfteil und eine Seitenanordnung eines Filters sowie generell die Auslegung eines Filterrahmens und hierbei speziell die Ausbildung eines Eandflänsches und einer Spannverbindung, die in Eingriff mit der Kante des Filterrahmens kommt.

Bei dem Fachgebiet der Filtrierung von Fluiden ist es erwünscht, das zur Behandlung des Fluides dienende Filtermedium in einen stabilen Rahmen einzubauen, der wahrend dem Betreiben der Filtriervorrichtung und der Lagerung einfach gehandhabt werden kann. Weiterhin ist es erwünscht, daß ein derartiger Rahmen möglichst wenige scharfe Ecken und Kanten besitzt, um die Probleme im Zusammenhang mit dem Einreißen und Einschneiden zu

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TELEFON (OBO) 333863 TELEX 05-393SO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIEREB

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vermindern. Diese Merkmale des Filterrahmens sind insbesondere dann von Vorteil, wenn ein Filtermedium mit beträchtlicher Tiefe verv/endet wird, wie dies beispielsweise bei Filterkonstruktionen der Fall ist, bei denen das Filtermedium in gefalteter Form von vorne nach hinten quer zu dem zu behandelnden Fluidstrom verläuft, wobei die Wandungen der Faltungen des Filtermediums durch Distanzelemente in einem Abstand zueinander gehalten sind. Derartige Filterkonstruktionen werden häufig bei Hochleistungsfiltrierungen verwendet, bei denen die Hahmen häufig aus starren Materialien hergestellt sind. Bei derartig ausgelegten Rahmen ist es nicht nur wichtig, daß die Rahmenkonstruktion stabil ist, sondern es ist auch ebenfalls gleich wichtig, daß ein Durchbiegen und Dehnen in möglichst geringem Umfang auftritt, sowie daß Leckströme an Fluid zwischen den Bauteilen der Konstruktion unterbunden sind.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Weiterbildung der Filterrahmenkonstruktion, die in der TJS-PS 3 659 719 beschrieben ist, wobei eine stabile Filterrahmenanordnung ohne zusätzliche aufwendige konstruktive Details geschaffen werden soll. Insbesondere zeichnet sich erfindungsgemäß ein Filterbaustein mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmen, der stromaufwärtige und stromabwärtige Kanten umfaßt, die offene stromaufwärtige und stromabwärtige Flächen begrenzen, durch die der Fluidstrom durchgehen kann, mit einem Filtermedium, das in dem Rahmen quer zur Fluidströmungsrichtung zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Fläche angeordnet ist, und mit einem Randflansch am Umfang, der wenigstens an dem stromaufwärtigen Rand des in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmens angebracht ist, und der eine im

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AO -

wesentlichen U-förmige Querschnittsgestalt besitzt, die von einem Basisschenkelabschnitt und zwei davon weglaufenden gegenüberliegenden inneren und äußeren Schenkelabschnitten gebildet wird, dadurch aus, daß ein Spannflansch

(a) einen Basisschenkel, der einstückig mit einem Rand des Filterrahmens ausgebildet ist, und von diesem schräg nach außen unter Einschluß eines spitzen Winkels zu der Seitenwand des Filterrahmens vorsteht, und

(b) einen außen liegenden Schenkel aufweist, der von dem vorstehenden Ende des Basisschenkeis unter Einschluß eines stumpfen Winkels zu dem Basisschenkel in einer Richtung vorsteht, die im allgemeinen rückwärts über die Seitenwand des Filterrahmens weist, und daß der Spannflansch durch die zwischen den äußeren und inneren Schenkelabschnitten gebildete öffnung in dem U-förmigen Randflansch derart eingekeilt ist, daß die Außenfläche des inneren Schenkelabschnittes des Randflansches unter paralleler Ausrichtung zur Anlage gegen die Innenfläche der Wand des Filterrahmens kommt und daß das freie Ende des außen liegenden Schenkels des Spannflansches dicht schließend zur Anlage gegen den äußeren Schenkel des Randflansches kommt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei in den Figuren gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Figur 1 ist eine perspektivische maßstabsgetreue Ansicht eines Filterbausteines nach der Erfindung, 809888/0610

Figur 2 ist eine vergrößerte aussdmittshafte Schnittansieht durciL die Ebene 2-2 mit Blickrichtung in Richtung der Pfeile 2-2 in Figur 1,

Figur 3 ist eine Querschnittsansicht in auseinandergezogener Darstellung eines Ausschnittes des Filterbausteines mit Blickrichtung in Richtung der Pfeile 3-3 in Figur 2, und

Figur 4 ist eine Figur 3 entsprechende■Querschnittsansicht, bei der die Bauteile in zusammengebautem Zustand gezeigt sind.

In Figur 1 ist ein rechteckförmiger Filterbaustein gezeigt, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Dieser umfaßt einen rechteckförmigen, als Einfassung dienenden Filterrahmen 12, der vier Zellenseiten 13 hat, die den Umfang eines Auflagefilters bzw. eines Filtermediums 14 umschließen und dieses abstutzen. Das Filtermedium 14 ist bei der dargestellten Ausführungsform gefaltet ausgebildet. Dies bedeutet, daß das Filtermedium von einer Bahn aus Filtermaterial gebildet wird, die sich von einem Ende zum anderen in in sich selbst gefalteter Form verläuft und die in dem Filterrahmen derart angeordnet ist, daß ihre Faltungen quer zu dem zu filternden Gasstrom liegen. Benachbarte Faltungen werden in einem Abstand voneinander beispielsweise durch wellenförmig ausgebildete Distanzelemente 16 gehalten. Ein derartig aufgebauter Filterbaustein ist an sich bekannt, so daß sich ein näheres Eingehen auf die Anordnung des Filtermediums 14 selbst innerhalb des Filterrahmens 12 erübrigt. Derartig ausgestaltete Filter-

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bausteine werden meist verwendet, wenn eine Hochleistungsfiltrierung erwünscht ist, bei der eine maximale Menge an Filtermedium in einem bestimmten Eaum vorgesehen ist.

Der leiterrahmen 12 kann aus irgendeinem von mehreren geeigneten starren Materialien, wie zum Beispiel Metallblech oder Ereßfaserplatten, hergestellt sein. Zwischen den Kanten der Piltermedien 14, den Distanzstücken 16 und der Innenfläche des Filterrahmens 12 ist eine entsprechende Dichtung vorgesehen, die einen Gasaustritt an diesen Stellen verhindert-

Die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kanten des in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmens 12 begrenzen eine offene stromaufwärtige Fläche 20 und eine offene stromabwärtige Fläche 22, die jeweils das Durchlassen eines zu filternden Gasstromes durch das Medium 14 gestatten. Die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kanten des in Umfangsrichtung verlaufenden Rahmens 12 weisen jeweils einen Randflansch 24 auf, der ein Durchbiegen und Strecken des in Umfangsrichtung verlaufenden Eahmens 12 unterbindet und als eine Einrichtung dient, um die verschiedenen Bauteile des Filterrahmens miteinander fest zu verbinden. Wie sich am besten den Figuren 3 und 4 entnehmen läßt, weist jeder Randflansch 24 eine im wesentlichen U-förmig ausgebildete Querschnittsgestalt auf, die zwei gegenüberliegende innere und äußere Schenkelabschnitte 26 und 28 sowie einen Basisschenkelabschnitt 30 umfaßt. Die inneren und äußeren Schenkelabschnitte 26, 28 verlaufen senkrecht zu dem Basisschenkelabschnitt 30 in paralleler ■Ausrichtung zueinander. Das freie Ende des äußeren Schenkelabschnittes 28 kann um sich selbst zurück-

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weisend umgebogen sein, so daß sich ein schulterförmig ausgebildeter Teil bildet, der insgesamt mit

29 bezeichnet ist. Wenn der Randflansch 24- in den in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmen 12 (vgl. Figur 4-) eingebaut ist, erstreckt sich der Basisschenkelabschnitt 30 von der Zellenseite 30 des Filterrahmens 12 nach außen, wobei der äußere Schenkelabschnitt 28 in einem Abstand im wesentlichen parallel zu der Zellenseite 13 des in Umfangsrichtung verlaufenden Rahmens 12 verläuft. Der innere Schenkelabschnitt 26 besitzt einen einstückig damit ausgebildeten Halteabschnitt 32 für die Endseite des Filtermediums, der dazu senkrecht und in Gegenrichtung zu dem Basisschenkelabschnitt

30 verläuft. Dieser Haiteabschnitt 32 für die Endseite des Filtermediums liegt gegen die Umfangsflache der Seite des Filtermediums 14- an, dient zum Festlegen des Filtermediums und stellt gleichzeitig zudem sicher, daß mögliche Gasleckstellen zwischen den Rändern des Filtermediums und der Innenfläche des Filterrahmens 12 vermieden sind.

Wie sich am besten den Figuren 3 und 4- entnehmen läßt, weist gede.Zellenseite 13 einen einstückig ausgebildeten Spannflansch 32, der ihre stromaufwärtige Kante bildet, und einen weiteren identischen einstückig ausgebildeten Spannflansch 32 auf, der ihre stromabwärtige Kante* bildet. Der Spannflansch 32 weist im wesentlichen einen L-förmigen Querschnitt auf und umfaßt einen Basisschenkel 36, der einstückig mit der stromauf war tigen oder stromabwärtigen Kante ausgebildet ist und schräg nach außen von dieser vorsteht. Beispielsweise kann die stromaufwärtige oder stromabwärtige Kante von der Zellenseite 13 gebildet werden. Ein außen liegender Schenkel 38 steht von dem vorspringenden Ende des

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Basis Schenkels 36 schräg über und verläuft in einer Richtung, die über die Zellenseite 13 nach der rückwärtigen Seite weist und hat einen Abstand zu der Zellenseite 13· Der zwischen dem Basisschenkel 36 und der Zellenseite 13 eingeschlossene Winkel wird von einem spitzen Winkel gebildet, wahrend der zwischen dem Basisschenkel 36 und dem außen liegenden Schenkel 38 eingeschlossene Winkel von einem stumpfen Winkel gebildet wird. Bei praktischen Ausführungsformen hat sich ergeben, daß ein spitzer Winkel von ungefähr 80° und ein stumpfer Winkel von ungefähr 106° günstig sind. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß der Abstand von der Zellenseite 13, zu dem vorspringenden Ende des Basisschenkels 36, von dem aus der außen liegende Schenkel 38 vorsteht, gemessen in einer Linie senkrecht zu der Zellenseite 13 kleiner als der Abstand zwischen den parallelen inneren und äußeren Schenkelabschnitten 26 und 28 des Randflansches 24- ist. !Ferner ist es wichtig, daß der Abstand von der Zellenseite 13 zu dem freien Ende des Basisschenkels 36 des Spannflansches, gemessen in einer Linie senkrecht zur Zellenseite 13, größer als der Abstand zwischen den parallelen inneren und äußeren Schenkelabschnitten 26 und 28 des Randflansches 24- ist.

Der Spannflansch 32 wird zwischen die inneren und äußeren Schenkelabschnitte 26 und 28 des Randflansches 24· derart eingeführt, daß die Außenfläche 4O des inneren Schenkelabschnittes 26 parallel zur Anlage an der Innenfläche 4-2 der Zellenseite 13 kommt. Der Basisschenkel 36 und der außen liegende Schenkel 38 des L-förmigen Spannflansches 32 lassen sich federnd nachgiebig verschieben, so daß sie sich in den zwischen den inneje.ii und. äußeren Schenkelabschnit-

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ten 26 und 28 gebildeten Raum einpassen lassen. Wenn das freie Ende des außen liegenden Schenkels 38 des Spannflansches 32 in dem schulterförmig ausgebildeten Teil 29 an dem äußeren Schenkelabschnitt 26 des Randflansches 24 liegt, ist dieses in Richtung auf den schult er formigen Teil vorbelastet und sitzt somit in dem schulterförmigen Teil 19 fest.

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eerseite

Claims

PAT ENVANWALTE

A. QRUNECKER

DtPL-ING.

H. KiNKELDEY

DR-ING

W. STOCKMAIR

DR-ING. · AeEiCACTtCH

K. SCHUMANN

Dft BER NAT. - Df=U-PMYa

P. H. JAKOB

DlFL-ING

G. BEZOLD

DfI RER NÄT - DPL OBA

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 12

Patentansprü ehe

f 1. JB¹H terbaust ein, gekennzeichnet ^—' durch einen in Umfangsrichtung verlaufenden leiterrahmen (12) mit stromaufwärtigen und stromabwärtigen Umfangskanten, die zur Ifluiddurchstromung jeweils eine stromaufwärtige und stromabwärtige offene Eläche (20, 22) begrenzen, ein 3?iltermedium (1²I-), das in dem leiterrahmen (12) quer zur iluidströmungsrichtung zwischen den offenen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Flächen (20, 22) des in Umfangsrichtung verlaufenden Pilterrahmens (12) angeordnet ist, einen ersten Eandflansch (24), der an dem stromaufwärtigen Rand des in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmens (12) angebracht ist, der im Querschnitt eine im wesentlichen U-förmige Gestalt aufweist, die von einem Basisschenkelabschnitt (30) und zwei gegenüberliegenden, sich davon weg erstreckenden inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) gebildet

TELEFON (OSO) 332862

TELEX OB-aaSBO

TELEQRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

ORfGINAL INSPECTED

wird, wobei sich, der Basisschenkelabschnitt (30) von den inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) weg erstreckt* von der stromaufwärtigen Umfangskante des in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmens (12) nach außen unter Einhaltung eines Abstandes im wesentlichen parallel zu der Seitenwandung (U) des Filterrahmens (12) verläuft, der innere Schenkelabschnitt (26) des ersten Randflansches (24) einen Halteabschnitt (32) für die Endseite des Filtermediums (14-) hat, der von dem inneren Schenkelabschnitt (26) senkrecht dazu verläuft und zur Anlage gegen den Umfang des Filtermediums (14·) an der offenen stromaufwärtigen Fläche (20) des Filterrahmens (12) kommt, um das Filtermedium (14-) in dem leiterrahmen (12) festzulegen, und eine erste Spanneinrichtung (32), die einstückig mit dem stromaufwärtigen ITmfangsrand des Filterrahmens (12) ausgebildet ist, federnd nachgiebig in den TJ-förmigen ersten Randflansch (24·) in Verbindung mit den inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) eingekeilt ist, um den ersten Randflansch (24-) in fester Lage an der stromaufwärtigen offenen Fläche (20) des Filterrahmens (12) zu halten.

2. Filterbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spanneinrichtung einen Basisschenkel (36), der einstückig mit der stromaufwärtigen Kante des Filterrahmens (12) ausgebildet ist und zu dieser unter Einschluß eines spitzen Winkels zu der Seitenwand (13) des Filterrahmens (12) nach außen schräg vorspringt, und einen außen liegenden Schenkel (38) aufweist, der von dem vor-

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springenden Ende des Basisschenkels (36) unter Einschluß eines stumpfen Winkels zu dem Basisschenkel (36) schräg vorspringt und in eine Richtung weist, die über die Seitenwand (13) des Filterrahmens zur Rückseite hinweist, daß die erste Spanneinrichtung über die zwischen den inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) gebildete Öffnung in dem U-formigen Randflansch (24) derart eingekeilt ist, daß die Oberfläche des inneren Schenkelabschnittes (26) im Innenraum des TJ-formigen Querschnittes des ersten Randflansches (24) parallel zur Anlage gegen die Seitenwand (13) des in Umfangsrichtung verlaufenden IPilterrahmens (12) in der Nähe der stromauf wärtigen Kante des -ffilterrahmens (12) kommt, und daß das freie Ende des außen liegenden Schenkels (38) der ersten Spanneinrichtung dicht schließend zur Anlage gegen den äußeren Schenkel (28) des ersten Randflansches (24) kommt, um den ersten Randflansch (24) unter Bildung einer dicht schließenden Verbindung in seiner Lage an dem leiterrahmen (12) festzulegen.

Filterbaustein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Seitenwand (13) cLes Filterrahmens (12) und dem Basisschenkel (36) der ersten Spanneinrichtung eingeschlossene spitze Winkel ungefähr 80°, und der zwischen dem Basisschenkel (36) der ersten Spanneinrichtung und dem außen liegenden Schenkel (38) der ersten Spanneinrichtung eingeschlossene stumpfe Winkel ungefähr 106° beträgt·.

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4. Filterbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ eichn e t, daß ein zweiter Eandflansch (2A-) vorgesehen ist, der an der stromabwärtigen Umfangskante des in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmens (12) angebracht ist und ebenfalls einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt, der von einem Basisschenkelabschnitt (50) und zwei gegenüberliegenden inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) gebildet wird, die sich von diesem weg erstrecken, daß der Basisschenkelabschnitt (30) von der stromabwärtigen Umfangskante des in Umfangs richtung verlaufenden Filterrahmens (12) nach außen verläuft, wobei der äußere Schenkelabschnitt (28) in einem Abstand im wesentlichen parallel zu der Seitenwand (13) des Filterrahmens (12) verläuft, daß der innere Schenkelabschnitt (26) des zweiten Eandflansches (24) einen Haiteabschnitt (32) für die Endseite des Filtermediums (14) besitzt, der im wesentlichen zu diesem senkrecht verläuft und den Umfang des Filtermediums (12) an der offenen stromabwärtigen Fläche des Filterrahmens (12) berührt, um das Filtermedium (14) in dem Filterrahmen (12) festzulegen, und daß eine zweite Spanneinrichtung vorgesehen ist, die einstückig mit der stromabwärtigen Umfangskante des Filterrahmens (12) ausgebildet und federnd nachgiebig durch die zwischen den inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) gebildete öffnung in dem U-förmigen zweiten Eandflansch (24) eingekeilt ist, um den zweiten Eandflansch " (24) in ortsfester Lage an der stromabwärtigen offenen Fläche (22) des Filterrahmens (12) zu halten.

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5. 5¹Uterbaustein nach Anspruch 4, dadurch g e kennz eichnet, daß die erste Spanneinrichtung einen Basisschenkel (36), der einstückig mit der stromaufwärtigen Kante des FiI-terrahmens (12) ausgebildet ist und zu dieser unter Einschluß eines spitzen Winkels zu der Seitenwand (13) des Filterrahmens (12) nach außen schräg vorspringt, und einen außen liegenden Schenkel (38) aufweist, der von dem vorspringenden Ende des Basisschenkels (36) unter Einschluß eines stumpfen Winkels zu dem Basisschenkel (36) schräg vorspringt und in eine Richtung weist, die über die Seitenwand (13) des Filterrahmens zur Rückseite weist, daß die erste Spanneinrichtung über die zwischen den inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) gebildete öffnung in dem U-förmigen Randflansch (24) derart eingekeilt ist, daß die Oberfläche des inneren Schenkelabschnittes (26) im Innenraum des U-fÖrmigen Querschnittes des ersten Randflansches (24) parallel zur Anlage gegen die Seitenwand (13) cLes in TJmfangsrichtung verlaufenden !Filterrahmens (12) in der Nähe der stromaufwärtigen Kante des Filterrahmens (12) kommt, und daß das freie Ende des außen liegenden Sehenkels (38) der ersten Spanneinrichtung dicht schließend zur Anlage gegen den äußeren Schenkel (28) des ersten Randflansches (24) kommt, um den ersten Randflansch (24) unter Bildung einer dicht schließenden Verbindung in seiner Lage an dem Filterrahmen (12) festzulegen, und die zweite Spanneinrichtung einen Basisschenkel (36), der einstückig mit der stromabwärtigen Kante des Filterrahmens (12) ausgebildet is-t und zu dieser unter Einschluß eines spitzen Winkels zu der Seitenwand (13) des Filterrahmens (12) nach

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außen schräg vorspringt, und einen außen liegenden Schenkel (38) aufweist, der von dem vorspringenden Ende des BasisSchenkels (36) unter Einschluß eines stumpfen Winkels zu dem Basisschenkel (36) schräg vorspringt und in eine Eichtung weist, die über die Seitenwand (13) des Filterrahmens zur Rückseite weist, daß die zweite Spanneinrichtung über die zwischen den inneren und äußeren Schenkelabschnitten (26, 28) gebildete öffnung in dem TJ-förmigen Randflansch (24-) derart eingekeilt ist, daß die Oberfläche des inneren Schenkelabschnittes (26) im Innenraum des U-förmigen Querschnittes des zweiten· Randflansches (24) parallel zur Anlage gegen die Seitenwand (13) cLes in Umfangsrichtung verlaufenden Filterrahmens (12) in der Nähe der stromabwärtigen Kante des Filterrahmens (12) kommt, und daß das freie Ende des außen liegenden Schenkels (38) der zweiten Spanneinrichtung dicht schließend zur Anlage gegen den äußeren Schenkel (28) des zweiten Randflansches (24) kommt, um den zweiten Randi'lansch (24) unter Bildung einer dicht schließenden Verbindung in seiner Lage an dem Filterrahmen (12) festzulegen.

Filterbaustein nach Anspruch 4, dadurch gekennz eichnet, daß der zwischen der Seitenwand-(13) des Filterrahmens (12) und dem Basisschenkel (36) der ersten Spanneinrichtung eingeschlossene spitze Winkel ungefähr 80° und der zwischen dem Basisschenkel (36) der ersten Spanneinrichtung und dem außen liegenden Schenkel der ersten Spanneinrichtung eingeschlossene stumpfe Winkel ungefähr 106°, sowie der zwischen der Seitenwand (13) des Filterrahmens (12) und

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dem Basisschenkel (36) der zweiten Spanneinrichtung eingeschlossene spitze Winkel ungefähr 80° und der zwischen dem Basisschenkel (36) der zweiten Spanneinrichtung und dem außen liegenden Schenkel (38) der zweiten Spanneinrichtung eingeschlossene Winkel ungefähr 106° beträgt.

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