WO2018234227A1 - Kraftstofffiltereinsatz, kraftstofffördereinheit und kraftfahrzeug - Google Patents

Kraftstofffiltereinsatz, kraftstofffördereinheit und kraftfahrzeug Download PDF

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WO2018234227A1
WO2018234227A1 PCT/EP2018/066087 EP2018066087W WO2018234227A1 WO 2018234227 A1 WO2018234227 A1 WO 2018234227A1 EP 2018066087 W EP2018066087 W EP 2018066087W WO 2018234227 A1 WO2018234227 A1 WO 2018234227A1
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filter
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Dieter Hagist
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Continental Automotive Gmbh
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D29/50—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 multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/56—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 multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in series connection
    • B01D29/58—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 multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in series connection arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B01D29/21—Supported filter elements arranged for inward flow filtration with corrugated, folded or wound sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/005—Filters specially adapted for use in internal-combustion engine lubrication or fuel systems

Definitions

  • the invention relates to a fuel filter insert, a fuel delivery unit with such a fuel filter insert and a motor vehicle with such a fuel delivery unit.
  • Injection systems for gasoline and diesel engines must be protected against the smallest impurities in fuels. These impurities arrive with the fuels, tank ventilation, tank ventilation and refueling operations in these systems. These impurities can cause damage from particle erosion and water corrosion.
  • the task of the fuel filter is to remove these impurities reliably from the fuels and to allow a long operating time of the engines.
  • An object underlying the invention is to provide an improved fuel filter.
  • a fuel filter insert is proposed with at least one first, at least radially acting, continuous filtration unit and a second, separate, at least radially acting, connected filtration unit.
  • the two Fitrationsticianen are fluidly arranged one behind the other by the second Fitrationshim is arranged inside the first Fitrationsaku, wherein the two Fitrationsticianen have different filter efficiencies.
  • Under a Fitrationshim is a contiguous, one - piece or. to understand integral filter medium, which may be constructed from one or more filter layers. This may be a filter medium made of cellulose fibers and / or polyester fibers or a multilayer composite filter medium with, for example, fully synthetic ultrafine fiber layers.
  • a filter efficiency - also called separation efficiency - is to be understood as a filter efficiency with which the impurities mentioned above are separated from the fuel.
  • impurities a distinction is made between different sizes of dirt particles, which are associated with so-called particle functions. A distinction is made coarser particle sizes of greater than 15 ⁇ , all of which must be retained by a fuel filter, and finer particle sizes of a so-called. Fine fraction of 3 to 5 ⁇ .
  • the filter efficiency is to be understood as a parameter for a filter fineness with respect to one of these particle fractions. A filter efficiency of 100% means that all impurities are filtered out in a single pass for a specific particle fraction.
  • the filter surface can be at the same axial length of the
  • the second filtration unit may advantageously be arranged at a distance from the first fitting unit.
  • a dirt reservoir for receiving separated from the fuel fine particles in the order be provided from eg 3 or 5 ⁇ .
  • a corresponding spacing thus meets a current requirement for fuel filters, according to which fuel filters must have sufficient ability to store dirt particles.
  • Another advantage lies in a production-process view.
  • the outer, first fitting unit with a filter efficiency which is lower than that of the inner, second filtration unit.
  • the first filtration unit acts as a prefilter to remove impurities on the order of, e.g. 50 m away from the fuel.
  • the two Fitrationsticianen can be arranged concentrically to each other.
  • the two Fitrationsticianen can also be configured in a hollow cylindrical, with non-cylindrical geometries can be provided for optimal space utilization in so-called.
  • Tank installation units also called fuel delivery units.
  • the two filtration units can be formed from cellulose fibers and / or polyester fibers or from multilayer composite filter media, for example with fully synthetic ultrafine fiber layers.
  • a fuel delivery unit for use in a motor vehicle is also proposed, in particular in passenger cars and / or utility vehicles, which has a fuel filter insert of the type described above. Furthermore, a motor vehicle is proposed with a fuel delivery unit of the type described above.
  • FIG. 1 shows a double radial filter in a sectional illustration with two filtration units arranged fluidly in series with one another
  • FIG. 2 shows the double radial filter from FIG. 1 in a front view.
  • FIG. 1 diagrammatically illustrates a double radial filter 2 with a fuel filter insert proposed according to the invention in a sectional representation along the section line S - S (see FIG. 2).
  • the two filtration units 4, 8 are arranged at a distance from each other, so that they form a storage volume 6 for storing dirt particles.
  • FIG. 1 shows a series connection, ie a series connection of the two filtration units 4, 8.
  • the spacing of the two Fitrationsakuen 4, 8 can by a corresponding coarsely meshed trained - not represented - support tube, such as plastic or metal, be ensured, which is arranged between the two Fitrations- units 4, 8 and / or by a corresponding shape in the frontally arranged, for example, formed from a plastic housing covers 12, 14, which together with the hollow cylindrical, formed for example of a plastic or metal housing part or housing shell 16, the Doppelradialfiltergephrase 12, 14, 16 form.
  • the first filtration unit 4 is designed with a filter efficiency which is lower than that of the interior, second filtration unit 8 in order to function as a prefilter for separating coarse dirt particles from a fuel of an order of magnitude of, for example, approximately 50 .mu.m.
  • the inner second filtration unit 8 is designed with a filter efficiency which is higher than that of the first filtration unit 4 in order to function as a fine filter for separating fine dirt particles from the fuel in an order of magnitude of, for example, approximately 3-5 m. In terms of weight, this roughly means that 2/3 of the weight of the filtered dirt particles are separated from the prefilter or from the first filtration unit 4 and 1/3 of the weight from the fine filter or from the second filtration unit 8.
  • the two filtration units 4 , 8 each being designed as a radial filter in the form of a star-shaped folded paper filter medium or paper filter insert, wherein the first filtration unit 4 is arranged around an inner tube 10 of eg a perforated plate, whereas the second Fitrationshow 8 to the aforementioned - not shown - support tube is arranged , Additionally or al ternatively ⁇ to said support tube, the spaced arrangement of the two Fitrationsakuen 4, 8 to each other to be ensured by the aforesaid shaping in the frontally arranged housing covers 12, 14th Star-shaped folded paper filter media or paper filter inserts are those skilled in the art as such are known from the state, so that in this respect refrained from a more specific specification.
  • a filter medium made of polyester fibers or of so-called composite filter media are multi-layer filter media bonded to a filter unit. Also, such filter media are known in the art as such from the prior, so in this respect apart from a more speci ⁇ fication.
  • FIG. 2 schematically illustrates a fuel flow through the bold arrows, wherein the fuel flows through the double radial filter 2 radially from outside to inside.
  • axial Doppelradi ⁇ alfilterbauline of less than 100mm can be provisioned by the proposed cascaded filter concept.
  • exemplary embodiments have been explained in the foregoing description, it should be understood that a variety of modifications are possible. It should also be noted that the exemplary embodiments are merely examples that are not intended to limit the scope, applications and construction in any way. On the contrary, the preceding description gives the person skilled in the art a guide for the implementation of at least one exemplary embodiment, wherein various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, can be made without departing from the scope of protection, as he is apparent from the claims and these equivalent combinations of features.

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Abstract

Es wird ein Kraftstofffiltereinsatz vorgeschlagen mit zumindest einer ersten mindestens radial wirkenden, zusammenhängenden Fitrationseinheit (4) und einer zweiten, separaten, mindestens radial wirkenden, zusammenhängenden Fitrationseinheit (8). Die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) sind dabei fluidisch hintereinander angeordnet, indem die zweite Fitrationseinheit (8) innenliegend zur ersten Fitrationseinheit (4) angeordnet ist, wobei die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) unterschiedliche Filtereffizienzen aufweisen. Es wird ferner eine Kraftstofffördereinheit vorgeschlagen mit einem solchen Kraftstofffiltereinsatz und auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kraftstofffördereinheit.

Description

Beschreibung
Kraftstofffiltereinsatz, Kraftstofffördereinheit und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Kraftstofffiltereinsatz , eine Kraftstofffördereinheit mit einem solchen Kraftstofffiltereinsatz und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kraftstofffördereinheit .
Einspritzsysteme für Otto- und Dieselmotoren müssen gegen kleinste Unreinheiten in Kraftstoffen geschützt werden. Diese Unreinheiten gelangen dabei mit den Kraftstoffen, über Tankbelüftungen, Tankentlüftungen und über Betankungsvorgänge in diese Systeme. Durch diese Unreinheiten können Schäden durch Partikelerosion und durch Wasserkorrosion entstehen . Aufgabe der Kraftstofffilter ist es, diese Unreinheiten zuverlässig aus den Kraftstoffen zu entfernen und eine lange Betriebszeit der Motoren zu ermöglichen.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, einen verbesserten Kraftstofffilter bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst, der einen Kraftstofffiltereinsatz unter Schutz stellt.
Es wird ein Kraftstofffiltereinsatz vorgeschlagen mit zumindest einer ersten mindestens radial wirkenden, zusammenhängenden Fitrationseinheit und einer zweiten, separaten, mindestens radial wirkenden, zusammenhängenden Fitrationseinheit. Die beiden Fitrationseinheiten sind dabei fluidisch hintereinander angeordnet, indem die zweite Fitrationseinheit innenliegend zur ersten Fitrationseinheit angeordnet ist, wobei die beiden Fitrationseinheiten unterschiedliche Filtereffizienzen auf- weisen. Unter einer Fitrationseinheit ist dabei ein zusammenhängendes, einteiliges bzw . einstückiges Filtermedium zu verstehen, welches aus einer oder mehreren Filterschichten aufgebaut sein kann. Dabei kann es sich um ein Filtermedium aus Zellulosefasern und/oder Polyesterfasern oder um ein mehrlagiges Composi- te-Filtermedium mit z.B. vollsynthetischen Feinstfaserlagen handeln .
Unter einer Filtereffizienz - auch Abscheidegrad genannt - ist ein Filterwirkungsgrad zu verstehen, mit welchem die eingangs genannten Unreinheiten vom Kraftstoff abgeschieden werden. Bezüglich der Unreinheiten unterscheidet man verschiedene Schmutzpartikelgrößen, die sog. Partikelf aktionen zugeordnet sind. Dabei unterscheidet man gröbere Partikelgrößen von größer 15 μιη, die allesamt von einem Kraftstofffilter zurückgehalten werden müssen, und feinere Partikelgrößen einer sog. Feinfraktion von 3 bis 5μιη. Die Filtereffizienz ist dabei als eine Kenngröße für eine Filterfeinheit bezüglich einer dieser Partikelfraktionen zu verstehen. Ein Filterwirkungsgrad von 100 % bedeutet dabei, dass sämtliche Unreinheiten in einem Einmaldurchgang für eine bestimmte Partikelfraktion herausgefiltert werden.
Durch den vorgeschlagenen Kraftstofffiltereinsatz lässt sich die Filterfläche bei gleichbleibender axialer Baulänge des
Kraftstofffilters signifikant vergrößern, so z.B. um ca. 50%, je nach Auslegung der beiden Fitrationseinheiten .
Hinzu kommt eine gesteigerte Schmutzaufnahme-Kapazität im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstofffiltern gleicher axialer Baulänge .
Nach einer Ausführungsform kann dabei die zweite Fitrationseinheit vorteilhafterweise beabstandet zur ersten Fitrati- onseinheit angeordnet sein. Dadurch kann zwischen der ersten und zweiten Fitrationseinheit ein Schmutzspeicher zur Aufnahme von vom Kraftstoff abgeschiedenen Feinpartikeln in der Größenordnung ab z.B. 3 oder 5μιη bereitgestellt werden. Eine entsprechende Beabstandung wird somit einer heutigen Anforderung an Kraftstofffilter gerecht, nach der Kraftstofffilter eine ausreichende Fähigkeit besitzen müssen, Schmutzpartikel zu speichern.
Ein weiterer Vorteil liegt in einer herstellungsprozess- technischen Betrachtung. Indem die beiden Fitrationseinheiten voneinander beabstandet werden, können Beschädigungen an den einander zugewandten Filteroberflächen vermieden werden, die ohne eine solche Beabstandung bei der Herstellung des Kraft¬ stofffiltereinsatzes infolge einer Kontaktierung der einander zugewandten Filteroberflächen entstehen können.
Es wird ferner vorgeschlagen, die außenliegende, erste Fit- rationseinheit mit einer gegenüber der innenliegenden, zweiten Fitrationseinheit geringeren Filtereffizienz auszubilden. Dadurch fungiert die erste Fitrationseinheit im Sinne eines Vorfilters, um Unreinheiten in der Größenordnung ab z.B. ca. 50 m vom Kraftstoff abzuscheiden.
Die beiden Fitrationseinheiten können dabei zueinander konzentrisch angeordnet sein. Die beiden Fitrationseinheiten können ferner hohlzylinderförmig ausgestaltet sein, wobei für eine optimale Bauraumausnutzung in sog. Tankeinbaueinheiten - auch Kraftstofffördereinheiten genannt - auch nicht zylindrische Geometrien vorgesehen sein können.
Die beiden Fitrationseinheiten können aus Zellulosefasern und/oder Polyesterfasern oder aus mehrlagigen Composi- te-Filtermedien, etwa mit vollsynthetischen Feinstfaserlagen ausgebildet sein.
Es wird ferner eine Kraftstofffördereinheit zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, insbesondere in Personen- kraftwagen und/oder Nutzfahrzeugen, welche einen Kraftstofffiltereinsatz der zuvor beschriebenen Art aufweist. Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen mit einer Kraftstofffördereinheit der zuvor beschriebenen Art.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren- darstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen: Fig.l einen Doppelradialfilter in einer Schnittdarstellung mit zwei fluidisch in Reihe zueinander angeordneten Fitrationseinheiten und
Fig.2 den Doppelradialfilter aus Fig.l in einer Vorder- ansieht.
Fig.l veranschaulicht rein schematisch einen Doppelradialfilter 2 mit einem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstofffil- tereinsatz in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie S - S (vgl . Fig .2 ) . Zu sehen sind dabei eine erste radial wirkende, zusammenhängende Fitrationseinheit 4 und eine zweite radial wirkende, zusammenhängende Fitrationseinheit 8, die innen¬ liegend zur ersten Fitrationseinheit 4 angeordnet ist. Dabei sind die beiden Fitrationseinheiten 4, 8 beabstandet zueinander angeordnet, so dass sie ein Speichervolumen 6 zur Speicherung von Schmutzpartikeln ausbilden. Ferner sind die beiden Fitrationseinheiten 4, 8 jeweils hohlzylinderförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet, sodass eine in Umfangs- richtung des Kraftstofffiltereinsatzes gleichmäßige Beab- standung der beiden Fitrationseinheiten 4, 8 sichergestellt ist, die als solche wiederum eine gleichmäßige Ablagerung von Schmutzpartikeln ermöglicht. Fluidisch betrachtet stellt Fig.l eine Hintereinanderschaltung, d.h. eine Reihenschaltung der beiden Fitrationseinheiten 4, 8 dar.
Die Beabstandung der beiden Fitrationseinheiten 4, 8 kann dabei durch ein entsprechend grobmaschig ausgebildetes - nicht dargestelltes - Stützrohr, etwa aus Kunststoff oder Metall, sichergestellt werden, welches zwischen beiden Fitrations- einheiten 4, 8 angeordnet ist und/oder durch eine entsprechende Formgebung in den stirnseitig angeordneten z.B. aus einem Kunststoff ausgebildeten Gehäusedeckeln 12, 14, die zusammen mit dem hohl zylinderförmigen, z.B. aus einem Kunststoff oder Metall ausgebildeten Gehäuseteil bzw. Gehäusemantel 16 das Doppelradialfiltergehäuse 12, 14, 16 bilden. Die erste Fitrationseinheit 4 ist dabei mit einer gegenüber der innenliegenden, zweiten Fitrationseinheit 8 geringeren Filtereffizienz ausgebildet, um als Vorfilter zur Abscheidung von groben Schmutzpartikeln von einem Kraftstoff in einer Größenordnung ab z.B. ca. 50μπ\ zu fungieren. Die innenliegende zweite Fitrationseinheit 8 hingegen ist dabei mit einer gegenüber der ersten Fitrationseinheit 4 höheren Filtereffizienz ausgebildet, um als Feinfilter zur Abscheidung von feinen Schmutzpartikeln vom Kraftstoff in einer Größenordnung ab z.B. ca. 3-5 m zu fungieren. Gewichtsmäßig bedeutet dies in etwa, dass 2/3 des Gewichts der gefilterten Schmutzpartikel vom Vorfilter bzw. von der ersten Fitrationseinheit 4 abgeschieden werden und 1/3 des Gewichts vom Feinfilter bzw. von der zweiten Fitrationseinheit 8. Nach einer Ausführungsform können die beiden Filtrationseinheiten 4, 8 jeweils als Radialfilter in Gestalt eines sternförmig gefalteten Papierfiltermediums bzw. Papierfiltereinsatzes ausgebildet sein, wobei die erste Filtrationseinheit 4, um ein Innenrohr 10 aus z.B. einem Lochblech angeordnet ist, wohingegen die zweite Fitrationseinheit 8 um das zuvor erwähnte - nicht dargestellte - Stützrohr angeordnet ist. Zusätzlich oder al¬ ternativ zum besagten Stützrohr kann die beabstandete Anordnung der beiden Fitrationseinheiten 4, 8 zueinander auch durch die zuvor erwähnte Formgebung in den stirnseitig angeordneten Gehäusedeckeln 12, 14 sichergestellt sein. Sternförmig gefaltete Papierfiltermedien bzw. Papierfiltereinsätze sind dem Fachmann als solche aus dem Stand bekannt, sodass diesbezüglich von einer näheren Spezifizierung abgesehen wird.
Zusätzlich oder alternativ zu einem solchen Papierfiltermedium bzw. Papierfiltereinsatz kann auch ein Filtermedium aus Polyesterfasern oder aus sog. Composite-Filtermedien zum Einsatz kommen. Bei den Composite-Filtermedien handelt es sich um mehrlagige, zu einer Filtereinheit gebondete Filtermedien. Auch derartige Filtermedien sind dem Fachmann als solche aus dem Stand bekannt, sodass diesbezüglich auch von einer näheren Spezi¬ fizierung abgesehen wird.
Fig.2 veranschaulicht schematisch durch die fett gedruckten Pfeile einen Kraftstofffluss, wobei der Kraftstoff den Dop- pelradialfilter 2 radial von außen nach innen durchströmt.
Dargestellt sind dabei ein ungefilterter radialer Zulauf Z und ein gefilterter axialer Ablauf A, wobei der gefilterte Kraftstoff durch Öffnungen des Innenrohres 10, an welchem die erste Filtrationseinheit 4 angeordnet ist, zum Ablauf gelangt.
Nach einer weiteren Ausführungsform lassen sich durch das vorgeschlagene, kaskadierte Filterkonzept axiale Doppelradi¬ alfilterbaulängen von kleiner 100mm bereitstellen. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der be- schriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Claims

Patentansprüche
Kraftstofffiltereinsatz mit zumindest einer ersten mindestens radial wirkenden, zusammenhängenden Fitrations- einheit (4) und einer zweiten, separaten, mindestens radial wirkenden, zusammenhängenden Fitrationseinheit (8), wobei die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) fluidisch hintereinander angeordnet sind, indem die zweite Fitrationseinheit (8) innenliegend zur ersten Fitrationseinheit (4) angeordnet ist, wobei die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) unterschiedliche Filtereffizienzen aufweisen.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 1, wobei die zweite Fitrationseinheit (8) beabstandet zur ersten Fitrati¬ onseinheit (4) angeordnet ist.
Kraftstofffiltereinsatz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die außenliegende, erste Fitrationseinheit (4) eine gegenüber der innenliegenden, zweiten Fitrationseinheit (8) geringere Filtereffizienz aufweist.
Kraftstofffiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) zueinander konzentrisch angeordnet sind.
Kraftstofffiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) hohlzylin- derförmig ausgestaltet sind.
Kraftstofffiltereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Fitrationseinheiten (4, 8) aus Zellu¬ losefasern und/oder Polyesterfasern oder aus mehrlagigen Composite-Filtermedien ausgebildet sind.
Kraftstofffördereinheit zur Verwendung in einem Kraft¬ fahrzeug, insbesondere in Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeugen, welche einen Kraftstofffiltereinsatz einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.
Kraftfahrzeug mrt erner Kraftstoffförderernhert nach Anspruch 7.
PCT/EP2018/066087 2017-06-22 2018-06-18 Kraftstofffiltereinsatz, kraftstofffördereinheit und kraftfahrzeug WO2018234227A1 (de)

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