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Die
Erfindung betrifft einen mehrlagig aufgebauten Staubfilterbeutel
für einen
Staubsauger mit mindestens einer Vorfilterlage, die eine Luftdurchlässigkeit
von mehr als 800 1/m2s aufweist und mindestens
einer in Strömungsrichtung
hinter der Vorfilterlage angeordnete Feinfilterlage, die eine Luftdurchlässigkeit
von 8000 1/m2s oder weniger aufweist.
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Staubfilterbeutel
der in Rede stehenden Art sind in üblicher Weise aus speziellem
Filterpapier und/oder verschiedenen textilen Flächengebilden (Nonwovens), z.
B. Air-Laid, Spinnvlies, Meltblown, Stapelfaservlies usw. meist
mehrlagig aufgebaut. Ziel der Kombinationen von mehreren Lagen unterschiedlicher
Filtermedien ist es, eine hohe Staubspeicherfähigkeit bei gleichzeitiger
guter Filtereffektivität,
insbesondere im Hinblick auf Feinstaub, zu erreichen. Diese Aufgabe
wird sinnvollerweise dadurch gelöst,
dass die Rohgasseite des Filteraufbaus durch Medienlagen (Spunbond,
Filz, Thermobond) mit höherer
Luftdurchlässigkeit
und geringerem Abscheidegrad gebildet wird, um zunächst gröbere Partikel
abzuscheiden. In Strömungsrichtung
dahinterliegend folgen dann in der Regel Medienlagen mit geringerer Luftdurchlässigkeit
und höherem
Abscheidegrad zur Feinstaubabscheidung (Meltblown). Diese einzelnen Filterlagen
werden oft ergänzt
durch eine gewöhnlich außen angebrachte
Medienlage, die durch eine hohe mechanische Stabilität (Reißfestigkeit)
gekennzeichnet ist und eine Stütz-
und Schutzfunktion für
die empfindlicheren inneren Lagen übernimmt. Die Filtereffektivität einer
solchen Medienlage ist meist gering, während die Luftdurchlässigkeit
wünschenswerterweise
hoch ist. Als Material für
diese Trägerlagen finden
zumeist Papier oder Spunbond Verwendung. Die einzelnen Lagen sind
des Weiteren zumeist im Randbereich durch Schweißnähte, beispielsweise durch Ultraschall-Verschweißung miteinander
verbunden. Alternative Ausgestaltungen sehen vor, dass die Lagen
innerhalb der Filterflächen
durch Laminieren oder durch in der Fläche verteilte Schweißpunkte
miteinander verbunden sind.
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Die
Filterlagen der bekannten Staubfilterbeutel weisen verschiedene
Porengrößen und
Porosität auf.
Von der Rohgasseite in Richtung zur Abströmseite betrachtet werden diese
Poren stets kleiner. Dieser Aufbau hat die Funktion, die meisten
großen Partikel
an den ersten Filterlagen abzuscheiden und ihr Eindringen in die
tieferen, feineren Lagen zu verhindern. Aufgrund der variablen Porengrößen weisen die
Filterlagen eine Tiefenfiltration auf. Im Laufe der Saugvorgänge verstopfen
die Poren. Die hohe Porosität
erleichtert den Staubpartikeln einen Staubkuchen aufzubauen, der
sich an den vertikalen Wänden der
inneren Filterbeutellagen gut festhalten kann. Die Folgen sind eine
steigende Feinstaubfiltration basierend auf der Oberflächenfiltration,
die durch den bleibenden Staubkuchen unterstützt wird und ein steigender
Druckverlust des Staubfilterbeutels, der eine abnehmende Saugleistung
nach sich zieht.
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Im
Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine
technische Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Staubfilterbeutel der
in Rede stehenden Art hinsichtlich Filtereffektivität und Staubspeicherfähigkeit
bei möglichst
einfachem Beutelaufbau zu verbessern.
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Diese
Problematik ist zunächst
und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei
darauf abgestellt ist, dass ausgehend von und verbunden mit der
Vorfilterlage sich quer zur Flächenerstreckung
der Vorfilterlage erstreckende, freikragend endende, fasrige Abscheidelemente
vorgesehen sind. Es ist entsprechend ein Staubfilterbeutel geschaffen,
bei welchem Filtereffektivität
und Staubspeicherfähigkeit
gleichermaßen
gut erfüllt sind.
Die Vorfilterlage weist zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
sowohl Grob- als auch Feinfiltereigenschaften auf, dies bei einer
weiterhin gegebenen hohen Luftdurchlässigkeit. Die Abscheideelemente
sind Bestandteil der Vorfilterlage.
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Hieraus
resultiert weiter eine Vergrößerung der
Oberfläche
der Vorfilterlage und damit einhergehend eine Erhöhung der
Anhangskräfte
für die
Staubpartikel. Die sich quer zur Flächenerstreckung der Vorfilterlage
erstreckenden fasrigen Abscheideelemente stellen eine Art Flimmerhärchen-Oberfläche dar,
wobei die freie Länge
dieser Abscheideelemente in Abhängigkeit
von dem gewählten
fasrigen Material so gewählt
ist, dass diese zumindest in Betriebsstellung des Staubsaugers,
d. h. im Filterbetrieb, in welchen auch durch Umbiegungen es zu
einer gewissen Übereinanderlage,
beispielsweise in geschuppter Form, kommen kann gleichwohl noch
die gewünschte
Luftdurchlässigkeit
gegeben ist. Die Länge
kann auch so gering gewählt
sein, dies jeweils kombiniert mit einer entsprechenden Steifigkeit,
beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, bevorzugt 1 mm, dass es
praktisch nicht zu einem Umbiegen kommt. So ergeben sich in Filtertiefenrichtung,
d. h. in Durchströmungsrichtung
mit Bezug auf die durch die Abscheideelemente gebildeten Vorfilterzone
bevorzugt praktisch keine Dichte- oder Porengrößengradiente. Es wird durch
die Anordnung der vorgeschlagenen Abscheideelemente eine Vorfiltrierung
von Feinstaub erreicht. Infolge der Vergrößerung der Feinstaubkapazität ist der
Staubfilterbeutelwechsel gegenüber gleichartigen
Staubfilterbeuteln ohne die vorgeschlagenen Abscheideelemente wesentlich
vergrößert. Über einen
gleichen Zeitraum lässt
sich bei einem Staubfilterbeutel der in Rede stehenden Art ein geringeres
Nachlassen der Saugleistung des Staubsaugers feststellen. Des Weiteren
ist durch die gewählte Ausgestaltung
weiterhin ein dünner
und flexibler Filterbeutelaufbau erreicht, der weiter die bekannte
Verbindung der einzelnen Medienlagen wie bspw. Ultraschall-Verschweißung entlang
der Ränder
erlaubt. Die Abscheideelemente können
hinsichtlich der Länge
auch unterschiedliche Längen
jeweils aufweisen. Ergänzend
zu den bereits genannten Längen
von 0,5 bis 1,5 mm, können
sie auch durchaus bis zu 5, 10 und mehr Millimeter Länge aufweisen.
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Im
Weiteren sind Merkmale beschrieben, die bevorzugt in Kombination
mit den Merkmalen des Anspruches 1 Bedeutung haben, aber grundsätzlich auch mit
nur einigen Merkmalen des Anspruchs 1 oder alleine Bedeutung haben
können.
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Die
Abscheideelemente können
einseitig quer abstehend zur Flächenerstreckung
der Vorfilterlage vorgesehen sein, so insbesondere anströmseitig,
d. h. auf der der Feinfilterlage abgewandten Oberfläche der
Vorfilterlage, zufolge dessen die insgesamt den einen Grobfilter
darstellenden Vorfilter durchströmende
Feinstaubmenge messbar verringert wird. Zufolge dessen wird der
Vorfilter weniger durch den diesen durchsetzenden Feinstaub im Laufe
der Betriebsdauer zugesetzt. Dies gilt darüber hinaus auch in gleicher
Weise für
den nachgeschalteten Feinfilter. Alternativ können die Abscheideelemente auch
abströmseitig
der Vorfilterlage, hier gleichfalls bevorzugt quer abstehend zur
Flächenerstreckung der
Vorfilterlage vorgesehen sein; darüber hinaus auch beidseitig,
d. h. sowohl anström-
als auch abströmseitig
der Vorfilterlage.
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Die
Oberflächenstruktur
der Vorfilterlage ist zur Bildung der sich quer zur Flächenerstreckung
erstreckenden, freikragend endenden und fasrigen Abscheideelemente
verändert.
Diese Veränderung kann
durch eine Art Velourisierung des Vorfiltermaterials erreicht sein,
bei welcher Velourisierung ein Aufrauen des Vorfilter-Grundmaterials
durchgeführt wird.
Beispielsweise werden hierbei mittels spezieller Nadeln oder weiter
beispielsweise mittels einer Bürsten-Anordnung Faserteile
aus dem Grundmaterial für den
Vorfilter ausgetragen.
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Freikragend
im Sinne der Anmeldung können
aber auch Schlaufenstrukturen sein, etwa entsprechend einem Frotteestoff.
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In
Bezug auf das Herstellungsverfahren alternativ können zunächst gesonderte Abscheideelemente
beispielsweise in Form von Faserbüscheln oder losen Fasern durch
vollflächiges
oder partielles Beflocken oder Aufkleben auf die Oberfläche der
Vorfilterlage mit dieser verbunden werden. Das Beflocken erfolgt bevorzugt
durch einen Klebeverbund. Dieser kann beispielsweise durch in dem
betreffenden Filtermaterial enthaltene thermoplastische Fasern erreicht
sein, die beispielsweise durch Warmluft auf die entsprechende Klebetemperatur
erwärmt werden.
Die Abscheideelemente können
auch analog dem für
die Teppichherstellung bekannten Tuftingverfahren eingebracht werden.
Auch hierbei kann dann die eigentliche Verhaftung, soweit noch erforderlich,
wenn nicht etwa die Abscheideelemente aufgrund ihrer Struktur (Hakenstruktur)
selbsthaftend sind, auch durch Klebemittel, etwa auch die genannten
thermoplastischen Fasern, die hierzu entsprechend erwärmt werden,
vorgenommen sein.
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Zur
Erreichung einer gewünschten
Feinfiltration im Bereich der Vorfilterlage ist es nicht zwingend notwendig,
die gesamte Oberfläche
(anströmseitige und/oder
abströmseitige
Oberfläche)
der Vorfilterlage gleichmäßig mit
den vorgeschlagenen Abscheideelementen zu überdecken. Vielmehr ist auch
eine ungleichmäßig Verteilung
von Abscheideelementen bis hin zu partiellen, inselartigen Zonen
von Abscheideelementen auf der zugeordneten Oberfläche der
Vorfilterlage ausreichend um die gewünschte Filtereffektivität bei guter
Staubspeicherfähigkeit
zu erreichen.
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Sowohl
die Vorfilterlage kann, wie auch weiter die Feinfilterlage, mehrlagig
ausgebildet sein, wobei weiter bei einer solchen mehrlagigen Ausgestaltung
die vorgeschlagenen Abscheideelemente auch im Bereich aller oder
mindest mehrerer Vorfilterlagen vorgesehen sind. Hierbei besteht
jede Vorfilterlage aus einer Flächengebildeschicht
aus Spunbond- oder Thermobond-Material, wobei gröbere Fasern mit einem relativ
großen
Porenvolumen verwendet werden. Diese Vorfilterlagen weisen eine
Luftdurchlässigkeit
zwischen 800 und 16700 1/m2s und Grammaturwerte,
die einen Bereich von 5 bis 100 g/m2 ausfüllen auf.
Grundsätzlich
eignen sich für
die Vorfilterlage aber auch alle Chemiefasern auf Basis von Polyolefinen,
Polyester, Polyamiden, Polyacrylnitril und/oder Polyvinylalkohol.
Darüber
hinaus aber auch zellulosische Fasern, wie Viskose.
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Weiter
auch Naturfasern wie Sisal, Baumwolle, Seide und dgl. Im Vergleich
hierzu bestehen die Medien zur Fein- bzw. Nachfiltration, also die Feinfilterlage
aus feineren Fasern, so bevorzugt aus Meltblown-Fasern. Diese weisen
ein gegenüber
den Fasern für
die Vorfilterlage geringeres Porenvolumen auf. Die Luftdurchlässigkeit
liegt hierbei in einem Bereich von 30 bis 8000 1/m2s,
bei einer Flächenmasse von
5 bis 200 g/m2.
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Um
die Feinfiltereigenschaften der erfindungsgemäß eingestellten Vorfilterlage
weiter zu erhöhen,
ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen,
dass die Vorfilterlage einschließlich der Abscheidelemente
elektrostatisch geladen ist. In gleicher Weise kann auch die Feinfilterlage
elektrostatisch geladen sein.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich
ein Ausführungsbeispiel
darstellt näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 in
perspektivischer Darstellung einen Staubsauger, aufweisend einen
Staubfilterbeutel der in Rede stehenden Art;
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2 den
Staubfilterbeutel in perspektivischer Einzeldarstellung;
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3 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Teilbereich des Filterbeutels
in Betriebsbereitschaftsstellung;
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4 die
Herausvergrößerung des
Bereiches IV in 3.
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Dargestellt
und beschrieben ist mit Bezug zu 1 ein Staubsauger 1,
insbesondere Haushalts-Staubsauger, welcher als handgeführtes Stielgerät ausgeführt ist.
Dieses weist zunächst
ein Basisgerät 2 auf,
mit einem nicht dargestellten Elektromotor für eine Saug-/Gebläse-Einheit.
An dem Basisgerät 2 ist
eine zur Aufnahme des aufgesaugten Staubgutes vorgesehene Filterkassette 3 angedockt.
Diese beinhaltet einen Staubfilterbeutel 4.
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Die
Stromversorgung des in dem Basisgerät 2 integrierten Elektromotors
erfolgt über
ein Elektrokabel 6.
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Weiter
besitzt das Basisgerät 2 einen
schwanenhalsförmigen
Fortsatz, welcher sich über
den Bereich der Filterkassette 3 erstreckt. Im Bereich
des freien Endes formt dieser Fortsatz eine Steckaufnahme für einen
Stiel 7 des Staubsaugers 1 aus. Im Bereich des
freien Endes des Stieles 7 ist ein Betätigungsgriff 8 ausgeformt.
Dieser besitzt eine daumenbetätigbare
Stelleinheit in Form eines Schiebeschalters, über welchen die Leistung des
in dem Basisgerät 2 aufgenommenen
Elektromotors einstellbar ist.
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Zur
Bodenbearbeitung ist das Basisgerät 2 strömungsmäßig mit
einem Vorsatzgerät 9 verbunden.
Dieses kann eine eine rotierende Bürste aufweisende Saugdüse sein.
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Der
nicht dargestellte Saugmund des Vorsatzgerätes 9 steht strömungsmäßig in Verbindung mit
dem in der Filterkassette 3 aufgenommenen Staubfilterbeute 4,
wozu ein nicht dargestellter Strömungskanal
das Basisgerät 2 durchsetzt.
Endseitig geht dieser Strömungskanal
in einen Anschlussabschnitt 10 über.
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Letzterer
ist in einer, in einer Trennebene T zwischen Filterkassette 3 und
Basisgerät 2 ausgebildeten
Kassettenaufnahme platziert. Ebenenversetzt hierzu erstreckt sich
eine in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellte Halteplatte 12 des
Staubfilterbeutel 4, die zugeordnet dem Anschlussabschnitt 10 der
Saugleitung eine Durchtrittsöffnung 13 zur
Einbringung der staubbeladenen Saugluft besitzt. An der Halteplatte 12 ist
unterseitig, d. h. abgewandt dem basisgeräteseitigen Aufnahmebereich
ein luftdurch lässiger
Filterbeutel 14 befestigt. In Betriebsstellung liegt der Staubfilterbeutel 4 in Überkopfstellung
in der Filterkassette 3 ein; wird demnach im Saugbetrieb
von unten durch die Befüllöffnung 13 angeströmt.
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Bei
Nichtbetrieb, d. h. bei Nicht-Saugluftbeaufschlagung des Filterbeutels 4 ist
die Durchtrittsöffnung 13 der
Halteplatte 12 beutelinnenseitig zugewandt von einer Rückschlagklappe 15 überdeckt. Diese
ist unterseitig der Halteplatte 12 bspw. anscharniert.
Die Verlagerung der Rückschlagklappe 15 in Öffnungsrichtung
erfolgt durch die Saugluftbeaufschlagung. Die Rückstellung in die Verschlussstellung
gemäß 3 erfolgt
in bevorzugter Weise federunterstützt. Zufolge dieser Ausgestaltung
ist der dargestellte Staubfilterbeutel 4 in Überkopfstellung betreibbar.
Die nach Ausschalten des Saugluftstromes sich auf den durch die
Halteplatte 12 gebildeten Boden absenkenden Schmutz- und
Staubpartikel können
zufolge dieser Ausgestaltung nicht durch die Durchtrittsöffnung 13 zurück in den
Strömungskanal gelangen.
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Der
Beutel 14 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen aus zwei in Dickenrichtung übereinanderliegenden Lagen,
so aus einer dem Beutelinneren zugewandten ersten Vorfilterlage 16 und
einer beuteläußeren vollflächig die Vorfilterlage 16 überdeckenden
Feinfilterlage 17. Die Vorfilterlage besteht hierbei aus
mindestens einer Flächengebildeschicht
(Spunbond oder Thermobond), während
die Feinfilterlage 17 gebildet ist aus einer elektrostatisch
geladenen Meltblown-Schicht. Diese beiden Lagen sind stellenweise
miteinander fest verbunden, so bspw. über Ultraschall-Schweißpunkte.
Der so gebildete doppellagige Beutel ist umlaufend entlang der freien
Randkante unterseitig an der Halteplatte 12 befestigt,
so bspw. mit dieser verklebt oder verschweißt.
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Die
Vorfilterlage 16 oder auch Grobfilterlage setzt sich aus
gröberen
Fasern zusammen und weist ein relativ großes Porenvolumen auf. So besitzt
diese Lage eine Luftdurchlässigkeit
von bspw. 10.000 1/m2s und einen Grammaturwert
von bspw. 50 g/m2. Die Fein- bzw. Nachfiltrationslage
besteht hingegen aus feineren Fasern und weist entsprechend ein
geringeres Porenvolumen auf, wobei die Luftdurchlässigkeit
dieser nachgeschalteten Lage bspw. 4.000 1/m2s
beträgt,
dies bei einem Flächenmaß von bspw. 100g/m2.
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Aufgrund
der zuvor beschriebenen Ausgestaltung und Anordnung des Staubfilterbeutels 4 in dem
Staubsauger 1 ergibt sich eine Luftströmungsrichtung im Betrieb des
Staubsaugers 1 vom Innern des Staubfilterbeutels 4 die
Beutelwandung durchsetzend nach außen.
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Zur
Erzielung einer in Strömungsrichtung
der Vorfilterlage 16 vorgeschalteten Zone 18 zur
Vorfilterung von Feinpartikeln ist die dem Beutelinnern, d. h. in
Durchströmungsrichtung
stirnseitige Oberfläche der
Vorfilterlage 16 mit Abscheideelementen 19 versehen.
Diese erstrecken sich quer zur Flächenerstreckung der Vorfilterlage 16 von
dieser ausgehend, wobei weiter die Abscheideelemente 19 in
der Vorfilterlage 16 wurzeln, d. h. mit dieser verbunden
sind. Dargestellt ist eine Vorfilterlage 16, bei welcher
die Abscheideelemente 19 fasrig, freikragend endend aus der
Vorfilterlage 16 herausgearbeitet sind, so bspw. durch
Bearbeitung der entsprechenden Oberfläche der Vorfilterlage 16 mit
Nadeln oder bürstenartigen Werkzeugen.
Hierdurch ist eine Art Velourisierung der Vorfilterlage-Oberfläche erreicht.
Durch die Abscheideelemente 19 ist die anströmseitige
Oberfläche
der Vorfilterlage 16 vergrößert, was eine Vorfiltrierung
von Feinstaub bietet. Dies weiterhin bei einem für Vorfilter bekannten hohen
Luftdurchsatz. Durch die im Wesentlichen sich senkrecht zur Oberfläche der
Vorfilterlage 16 ausgerichteten fasrigen Abscheidelemente 19 ergeben
sich in Tiefenrichtung, d. h. in Luftdurchsatzrichtung im Bereich
der durch die Abscheideelemente 19 geformten Zone 18 keine oder
keine wesentlichen Dichte- oder
Porengrößenveränderungen.
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Die
Zone 18 kann auch durch Abscheideelemente 19 gebildet
sein, die in Form bspw. von losen Fasern oder Faserbüscheln vollflächig oder
partiell durch Beflocken und/oder Aufkleben auf die zugeordnete
Vorfilterfläche
aufgebracht sind.
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Des
Weiteren kann die Vorfilterlage 16 zusammen mit den Abscheideelementen 19 elektrostatisch
geladen sein, was die Feinfiltration weiter unterstützt.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.