WO2007074050A1 - Filterelement - Google Patents

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WO2007074050A1
WO2007074050A1 PCT/EP2006/069565 EP2006069565W WO2007074050A1 WO 2007074050 A1 WO2007074050 A1 WO 2007074050A1 EP 2006069565 W EP2006069565 W EP 2006069565W WO 2007074050 A1 WO2007074050 A1 WO 2007074050A1
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filter element
plastic
filter medium
potting compound
plastic part
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French (fr)
Inventor
Alfons Schwinghammer
Frank PFLÜGER
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Mann+Hummel Gmbh
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2411—Filter cartridges
    • B01D46/2414—End caps including additional functions or special forms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D2201/29—Filter cartridge constructions
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/40—Special measures for connecting different parts of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/04—Permanent measures for connecting different parts of the filter, e.g. welding, glueing or moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/06—Details of supporting structures for filtering material, e.g. cores

Definitions

  • the invention relates to a filter element according to the preamble of
  • Filter medium is produced by means of a PUR potting compound (polyurethane
  • the filter element additionally has a support tube
  • the PUR potting compound can be any suitable PUR potting compound.
  • the object of the invention is therefore to provide a filter element which
  • This task is characterized by the features
  • the filter element according to the invention is for cleaning a fluid
  • the fluid may be gaseous or liquid.
  • the fluid may be gaseous or liquid.
  • the filter element for cleaning intake air of an internal combustion engine intended.
  • the filter element as a flat element or as
  • Filter element has at least a plastic part and a
  • Fluid flow is suitable. This can be any in the state of
  • thermoset or an elastomer, or a
  • Thermoplastic exist on the plastic part is a connecting part
  • the connecting part can be glued to the plastic part
  • Connecting part which is e.g. from a plastic foam, a
  • Cellulose paper or a non-woven fabric has a porous
  • This porous structure can be holes, channels or spaces
  • the potting compound preferably made of a polyurethane or a
  • Potting compound parts especially end caps of a Round filter element, can form.
  • the connecting part is a
  • Non-woven part which has a Velcro area, which the plastic part
  • the nonwoven part is firmly connected.
  • the nonwoven part is preferably one
  • Plastic fleece which consists of numerous individual fibers and so
  • connection area may e.g. out
  • the velcro area is designed such that
  • thermoplastic material made of a thermoplastic material, wherein the plastic part in
  • the connecting part is called prefabricated component inserted into the injection mold of the plastic part
  • Variants melts the connecting part in the contact area with the
  • Connector is a simple and inexpensive method.
  • the plastic part is a
  • folded filter medium also any forming a hollow mold
  • Plastic end disk is arranged on the front side of the filter medium.
  • the connecting part is in the region facing the filter medium
  • the connecting part is at this
  • the plastic part is a support tube
  • the support tube is for
  • the support tube encloses the filter medium
  • Support tube has end faces, which end discs
  • Material such as Plastic, metal, rubber or potting compound
  • the connecting part is on
  • Support tube is a permanent sealing compound between the
  • FIG. 2 an end disk in section
  • FIG. 3 shows an alternatively configured filter element in section
  • Figure 5 shows an alternative embodiment of the support tube in section
  • Figure 6 shows another alternative of the support tube in section.
  • a filter element 10 is shown in section.
  • End discs 11, 12 made of polyamide.
  • the upper end plate 11 has
  • Both end plates 11, 12 have an outer pouring rim 14
  • pouring edges 14, 15 form at each
  • End plate 11, 12 is connected. Between the end plates 11, 12 extends
  • Filter medium 18 in the casting shells 16 of the end plates 11, 12 is a Potting compound 19 is provided, which on the one hand the filter medium 18 frontally
  • the fleece ring 17 has a fleece region 20
  • the Velcro portion 20 protrudes from the
  • connection area is formed by loosely adjoining fibers 22.
  • the filter element 10 ' has a zig-zag folded and annular
  • Support tube 24 is arranged.
  • the support tube 24 is made of plastic and has Passages 25 through which the fluid can flow. Further features
  • the support tube 24 via an outer periphery 26, an inner surface 27 and end faces
  • the support tube 24 is in the region of the end faces 28 of the potting compound 19th
  • End plates 11 ' and 12 ' are replaced by a die (not shown)
  • connection between the support tube 24 and the potting compound 19 is a fleece ring
  • FIG. 4 shows a detail of the filter element 10 ' according to FIG.
  • the fleece ring 17 is arranged in the region of the end face 28 on the outer circumference 26.
  • the fleece ring 17 is, as described in Figure 2a, connected to the support tube 24.
  • the potting compound 19 surrounds the frontal region of the support tube 24,
  • Compound is sealing.
  • FIG. 5 shows an alternative to the solution shown in FIG.
  • the fleece ring 17 is applied to the end face 28 of the support tube 24. in this connection corresponds to the connection of the fleece ring 17 with the support body 24 also the
  • FIG. 6 shows a further alternative to that shown in FIGS. 4 and 5
  • the non-woven ring 17 is on the inner surface 27 of the

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Filterelement (10) zur Reinigung eines Fluids. Das Filterelement (10) weist zumindest eine obere Endscheibe (11) und eine untere Endscheibe (12) auf, welche aus Kunststoff bestehen. Zwischen den Endscheiben (11, 12) erstreckt sich ein Filtermedium (18). Das Filtermedium (18) ist mit einer Vergussmasse (19) in den Endscheiben (11, 12) fixiert. In den Endscheiben (11, 12) ist ein Vliesring (17) angeordnet, welcher unlösbar mit der Endscheibe (11, 12) verbunden ist. Die Vergussmasse (19) dringt zumindest teilweise in den Vliesring (17) ein und bildet so eine dichtende, unlösbare Verbindung zwischen der Endscheibe (11, 12) und der Vergussmasse (19).

Description

Filterelement
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Filterelement nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Stand der Technik
[0002] Es sind Filterelemente bekannt, welche über Kunststoffendscheiben und
Filtermedien verfügen. Zwischen den Kunststoffendscheiben und dem
Filtermedium ist mittels einer PUR-Vergussmasse (Polyurethan-
Vergussmasse) eine dichtende Verbindung erzeugt. Bei anderen
Ausgestaltungen verfügt das Filterelement zusätzlich über ein Stützrohr
aus Kunststoff, welches ebenfalls durch die Vergussmasse mit dem
Filtermedium dichtend verbunden ist. Die PUR-Vergussmasse kann sich
jedoch durch Einflussfaktoren, wie z.B. Alterung der PUR-Vergussmasse,
Temperaturschwankungen oder Vibrationen, von den Kunststoffteilen
lösen, was zu Undichtigkeiten führt.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Filterelement zu schaffen, welches
über eine dauerhaft dichtende Verbindung zwischen den Kunststoffteilen
und dem Filtermedium verfügt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruches 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
[0004] Das erfindungsgemäße Filterelement ist zur Reinigung eines Fluids
vorgesehen. Das Fluid kann gasförmig oder flüssig sein. Vorzugsweise ist
das Filterelement zur Reinigung von Ansaugluft einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Hierbei kann das Filterelement als Flachelement oder als
ringförmig geschlossenes Filterelement ausgebildet sein. Das
Filterelement verfügt zumindest über ein Kunststoffteil und ein
Filtermedium, welches zur Abscheidung von Verunreinigungen aus dem
Fluidstrom geeignet ist. Hierbei können alle beliebigen im Stand der
Technik bekannten Filtermedien verwendet werden. Das Kunststoffteil
kann aus einem Duroplast, oder einem Elastomer, oder einem
Thermoplast bestehen. An dem Kunststoffteil ist ein Verbindungsteil
angeordnet, welches unlösbar mit dem Kunststoffteil verbunden ist.
Hierbei kann das Verbindungsteil an das Kunststoffteil angeklebt,
angeschweißt oder eingegossen sein, wobei zumindest Teile des
Verbindungsteils über das Kunststoffteil hinausragen. Das
Verbindungsteil, welches z.B. aus einem Kunststoffschaum, einem
Zellulosepapier oder einem Faservlies besteht, verfügt über eine poröse
Struktur. Diese poröse Struktur kann Löcher, Kanäle oder Zwischenräume
aufweisen, in welche eine Vergussmasse eindringen kann. Hierbei kann
die Vergussmasse vorzugsweise aus einem Polyurethan oder einem
beliebigen Gießharz bestehen Die Vergussmasse kontaktiert einerseits
das Kunststoffteil im Bereich des Verbindungsteils und andererseits das
Filtermedium. Die Vergussmasse bildet so eine dichtende Verbindung
zwischen dem Kunststoffteil und dem Filtermedium, wobei die
Vergussmasse Teile, insbesondere Endscheiben eines Rundfilterelementes, bilden kann. Durch das Eindringen der
Vergussmasse in das Verbindungsteil, ist nach dem Erstarren der
Vergussmasse ein dauerhaft fester Verbund gebildet, welcher eine
dichtende Verbindung zwischen dem Kunststoffteil und der Vergussmasse
und somit mit dem Filtermedium bildet.
[0005] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Verbindungsteil ein
Vliesteil, welches über einen Flauschbereich, welcher das Kunststoffteil
überragt, und einen Verbindungsbereich, welcher mit dem Kunststoffteil
fest verbunden ist, verfügt. Das Vliesteil ist vorzugsweise ein
Kunststoffvlies, welches aus zahlreichen einzelnen Fasern besteht und so
den Flauschbereich bildet. Der Verbindungsbereich kann z.B. aus
verpressten Fasern, welche an das Kunststoffteil angeklebt oder
angeschweißt sind gebildet sein. Weiterhin kann der Verbindungsbereich
des Verbindungsteils auch in das Kunststoffteil hineinragen und so die
unlösbare Verbindung bilden. Der Flauschbereich ist derart gestaltet, dass
einerseits ausreichend Zwischenräume zwischen den Fasern vorhanden
sind, in welche die Vergussmasse eindringen kann, und andererseits die
Fasern selbst eine ausreichende Stabilität aufweisen, wodurch ein
Ablösen der Vergussmasse von dem Kunststoffteil verhindert wird.
[0006] Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht das Kunststoffteil
aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei das Kunststoffteil im
Spritzgussverfahren hergestellt ist. Das Verbindungsteil wird als vorgefertigtes Bauteil in die Spritzgussform des Kunststoffteils eingelegt
und anschließend wird die Kunststoffschmelze in die Spritzgussform
eingespritzt. Die Kunststoffschmelze dringt teilweise in das
Verbindungsteil ein und bildet so eine unlösbare Verbindung. Bei anderen
Varianten schmilzt das Verbindungsteil im Kontaktbereich mit der
Schmelze auf und bildet so mit der erstarrten Kunststoffschmelze eine
unlösbare Verbindung. Das Anspritzen des Kunststoffteils an das
Verbindungsteil ist ein einfaches und kostengünstiges Verfahren.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kunststoffteil eine
Kunststoffendscheibe eines Rundfilterelementes, wobei das Filtermedium
ringförmig geschlossen ist. Unter „ ringförmig geschlossen" im Sinne
dieser Anmeldung ist neben dem kreisringförmigen Schließen des
gefalteten Filtermediums auch ein beliebiges Bilden einer Hohlform,
insbesondere oval oder polygon-förmig, zu verstehen. Die
Kunststoffendscheibe ist auf der Stirnseite des Filtermediums angeordnet.
Das Verbindungsteil ist in dem, dem Filtermedium zugewandten Bereich
der Kunststoffendscheibe angeordnet. Das Verbindungsteil ist bei dieser
Ausgestaltung ringförmig ausgebildet, wobei das Verbindungsteil sich über
den gesamten Bereich der Kunststoffendscheibe erstreckt, welcher mit
dem Filtermedium korrespondiert. Somit ist eine zuverlässig dichtende
Verbindung zwischen dem Filtermedium und der Kunststoffendscheibe
gewährleistet. [0008] Bei einer alternativen Ausgestaltung ist das Kunststoffteil ein Stützrohr,
welches in einem Rundfilterelement angeordnet ist. Das Stützrohr ist zur
mechanischen Stabilisierung des Filtermediums vorgesehen und für das
zu reinigende Fluid durchlässig ausgebildet. Bei einer Anordnung des
Stützrohres in dem ringförmig geschlossenen Filtermedium wird dieses
durch den Außenumfang des Stützrohres gestützt. Bei einer Anordnung,
bei welcher das Stützrohr das Filtermedium umschließt, wird das
Filtermedium durch die Innenfläche des Stützkörpers abgestützt. Das
Stützrohr verfügt über Stirnseiten, welche mit Endscheiben
korrespondieren. Hierbei können die Endscheiben aus einem beliebigen
Material, wie z.B. Kunststoff, Metall, Kautschuk oder der Vergussmasse
selbst, gebildet sein. Im Bereich der Stirnseiten ist das Verbindungsteil auf
dem Stützrohr angeordnet. Hierbei kann das Verbindungsteil auf dem
Außenumfang, der Innenfläche oder auf der stirnseitigen Ringfläche
angeordnet sein. Durch das Aufbringen der Vergussmasse auf das
Stützrohr ist ein unlösbarer dichtender Verbund zwischen der
Vergussmasse und dem Stützrohr gebildet. Sofern die Endscheibe durch
die Vergussmasse gebildet ist, besteht ein dichtender Verbund zwischen
der Endscheibe, dem Stützrohr und dem Filtermedium, welches ebenfalls
von der Vergussmasse umschlossen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0009] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der
schematischen Ausführungsbeispiele erläutert. Hierbei zeigt:
[0010] Figur 1 ein Filterelement im Schnitt,
[0011] Figur 2 eine Endscheibe im Schnitt,
[0012] Figur 3 ein alternativ ausgestaltetes Filterelement im Schnitt,
[0013] Figur 4 einen Ausschnitt eines Stützrohres im Schnitt,
[0014] Figur 5 eine alternative Ausgestaltung des Stützrohres im Schnitt und
[0015] Figur 6 eine weitere Alternative des Stützrohres im Schnitt.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist ein Filterelement 10 im Schnitt dargestellt. Das Filterelement 10
verfügt über eine obere Endscheibe 11 und eine untere Endscheibe 12, wobei die
Endscheiben 11 , 12 aus Polyamid bestehen. Die obere Endscheibe 11 verfügt
über eine Öffnung 13, durch welche das zu reinigende oder das bereits gereinigte
Fluid hindurch strömen kann. Die untere Endscheibe 12 ist geschlossen
ausgeführt. Beide Endscheiben 11 , 12 verfügen über einen äußeren Gießrand 14
und einen inneren Gießrand 15. Die Gießränder 14, 15 bilden bei jeder
Endscheibe 11 , 12 eine ringförmige Gießschale 16. In jeder Gießschale 16 ist
jeweils ein Vliesring 17 angeordnet, welcher unlösbar mit der jeweiligen
Endscheibe 11 , 12 verbunden ist. Zwischen den Endscheiben 11 , 12 erstreckt sich
ein gefaltetes, ringförmig geschlossenes Filtermedium 18. Das Filtermedium 18
ragt in die Gießschalen 16 der Endscheiben 11 , 12 hinein. Zum Fixieren des
Filtermediums 18 in den Gießschalen 16 der Endscheiben 11 , 12 ist eine Vergussmasse 19 vorgesehen, welche einerseits das Filtermedium 18 stirnseitig
umschließt und andererseits den Vliesring 17 durchsetzt. Somit ist ein unlösbarer,
dichtender Verbund zwischen den Endscheiben 11 , 12 und dem Filtermedium
geschaffen, welcher auch durch äußere Einflüsse, wie Erschütterungen oder
Temperaturschwankungen nicht gelöst werden kann.
In Figur 2 ist die untere Endscheibe 12 gemäß Figur 1 in perspektivischer
Darstellung im Schnitt dargestellt, wobei ein Ausschnitt A in der Figur 2a
vergrößert dargestellt ist. Der Figur 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Der Vliesring 17 verfügt über einen Flauschbereich 20
und einen Verbindungsbereich 21. Der Flauschbereich 20 ragt von der
Endscheibe 12 in die Gießschale 16 hinein. Hierbei wird der Flauschbereich 20
durch locker aneinander anliegende Fasern 22 gebildet. Der Verbindungsbereich
21 ist durch in den Kunststoff der Endscheibe 12 eingebettete Fasern 22 gebildet.
Somit ist die Verbindung zwischen der Endscheibe 12 und dem Vliesring 17
unlösbar. Der Vliesring 17 und die obere Endscheibe 11 sind in gleicher weise
verbunden.
In Figur 3 ist ein alternativ ausgestaltetes Filterelement 10' im Schnitt dargestellt.
Der Figur 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Filterelement 10' verfügt über ein zick-zack-förmig gefaltetes und ringförmig
geschlossenes Filtermedium 18, welches zwischen zwei Endscheiben 11 'und 12'
angeordnet ist. In dem, durch das Filtermedium 18 gebildeten Hohlraum 23 ist ein
Stützrohr 24 angeordnet. Das Stützrohr 24 besteht aus Kunststoff und verfügt über Durchlässe 25, durch welche das Fluid hindurch strömen kann. Weiterhin verfügt
das Stützrohr 24 über einen Außenumfang 26, eine Innenfläche 27 und Stirnseiten
28. Das Stützrohr 24 ist im Bereich der Stirnseiten 28 von der Vergussmasse 19
umschlossen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Endscheiben 11 ' und 12'
durch die Vergussmasse 19 gebildet. Die geometrischen Außenabmessungen der
Endscheiben 11 ' und 12' werden durch eine Werkzeugform (nicht dargestellt)
gebildet, in welche die flüssige Vergussmasse 19 eingefüllt und nach dem
Erstarren als Endscheibe entnommen wird. Zur Bildung einer unlösbaren
Verbindung zwischen dem Stützrohr 24 und der Vergussmasse 19 ist ein Vliesring
17 gemäß einer anhand der Figuren 4 bis 6 beschrieben Ausführungen
vorgesehen.
In Figur 4 ist ein Ausschnitt aus dem Filterelement 10' gemäß Figur 3 dargestellt.
Der Figur 3 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Vliesring 17 ist im Bereich der Stirnseite 28 am Außenumfang 26 angeordnet.
Der Vliesring 17 ist, wie in Figur 2a beschrieben, mit dem Stützrohr 24 verbunden.
Die Vergussmasse 19 umschließt den stirnseitigen Bereich des Stützrohres 24,
wobei ebenfalls der Vliesring 17 umschlossen ist. Somit ist der Außenumfang des
Stützkörpers 24 unlösbar mit der Vergussmasse 19 verbunden, wobei diese
Verbindung dichtend ist.
In Figur 5 ist eine Alternative zu der in Figur 4 dargestellten Lösung gezeigt.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Alternative ist
der Vliesring 17 auf die Stirnseite 28 des Stützrohres 24 aufgebracht. Hierbei entspricht die Verbindung des Vliesringes 17 mit dem Stützkörper 24ebenfalls der
in Figur 2a beschriebenen Verbindung.
In Figur 6 ist eine weitere Alternative zu den in Figur 4 und 5 gezeigten
Ausführung dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Vliesring 17 auf die Innenfläche 27 des
Stützrohres 24 aufgebracht.

Claims

Ansprüche
1. Filterelement (10) aufweisend zumindest ein Kunststoffteil (11 , 12, 24), ein
Filtermedium (18) und eine Vergussmasse (19), wobei die Vergussmasse (19)
zur Bildung einer Verbindung zwischen dem Kunststoffteil(11 , 12, 24) und
dem Filtermedium (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Verbindungsteil vorgesehen ist, welches fest mit dem Kunststoffteil (11 , 12, 24)
verbunden ist und die Vergussmasse (19) zumindest teilweise in das Vliesteil
(17) eindringt.
2. Filterelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbindungsteil (17) ein Vliesteil ist, welches über einen Flauschbereich (20)
und einen Verbindungsbereich (21) verfügt.
3. Filterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kunststoffteil (11 , 12, 24) im Spritzgussverfahren hergestellt ist,
wobei das Kunststoffteil (11 , 12, 24) an das Verbindungsteil (17) angespritzt
ist.
4. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (11 , 12, 24) eine Endscheibe (11),
(12) ist und das Verbindungsteil (17) im Kontaktbereich zu dem Filtermedium
(18) angeordnet ist.
5. Filterelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (11 , 12, 24) ein Stützrohr (24) mit einem Außenumfang (26) und zwei Stirnseiten (28) ist, wobei das
Verbindungsteil (17) im Bereich der Stirnseiten (28) angeordnet ist.
PCT/EP2006/069565 2005-12-23 2006-12-12 Filterelement WO2007074050A1 (de)

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