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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filterkopf, ein Filterelement, eine Montageeinrichtung und eine Filteranordnung. Filtereinrichtungen werden häufig als Kombination von einem Filterkopf, der zum Anschluss an ein Leitungssystem dient und beispielsweise mit Ventilen ausgestattet ist, und einem ankoppelbaren Filterelement eingesetzt.
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Stand der Technik
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Bekannt sind so genannte Spin-On Filter, die mit Hilfe einer Schraubverbindung an oder mit einem Filterkopf gekoppelt werden. Bekannt sind beispielsweise Spin-On Filter zum Filtern von Betriebsmitteln in Kraftfahrzeugen, wie Öl, Kraftstoff oder dergleichen. Dabei dient ein Anschlussgewinde in einem einen Filtertopf verschließenden Filterdeckel beispielsweise mit einem Innengewinde zum Anschrauben an einen Filterkopf mit einem Gegengewinde. Der Filterkopf mit Armaturen, Anschlüssen oder Ventilen steht dann in kommunikativer Verbindung mit dem Filtermedium im Filtertopf.
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Es ist insbesondere wünschenswert, einen verbrauchten oder belegten Filter auszutauschen, wobei Fehlbedienungen oder der Austausch mit einem nicht geeigneten Ersatzfilter unterbunden werden soll. Bei bekannten Kombinationen von Filterköpfen und Filterelementen ist in der Regel nur durch die Auswahl der Gewinde von Filterkopfanschluss und Filterelementanschluss eine gewisse Vorgabe hinsichtlich geeigneter Filterelement-Filterkopfkombinationen möglich.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alternative oder verbesserte Filterköpfe oder Filterelemente bereitzustellen. Insbesondere soll eine einfache Handhabbarkeit und der Austausch oder Einsatz von nicht geeigneten Filterelementen vermieden werden.
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Demgemäß wird ein Filterkopf vorgeschlagen, welcher einen Filterkopfkörper und einen Kopplungsabschnitt umfasst. Der Kopplungsabschnitt ist an dem Filterkörper um eine Längsachse drehbar gelagert, und der Kopplungsabschnitt umfasst mindestens eine Aufnahme für ein in Richtung der Längsachse einführbares Blockierelement zum Blockieren einer Drehung des Kopplungsabschnitts gegenüber dem Filterkopfkörper.
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Der Filterkopf ist insbesondere geeignet, mit einem anschraubbaren Filterelement, wie zum Beispiel einem Spin-on Filter, zu koppeln. Der Filterkopf eignet sich beispielsweise zum Koppeln mit einem Filterelement, welches sich durch Drehung um die Längsachse an den Filterkopf koppeln lässt. Dabei kann das Filterelement anschraubbar sein oder auch über andere geeignete Mechanismen, beispielsweise einen Bajonettverschluss, mit dem Filterkopf verbindbar sein. Vorzugsweise erfolgt die Kopplung fluiddicht. Der Kopplungsabschnitt kann mehrteilig ausgeführt sein oder auch ein einzelnes Element umfassen.
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Durch die drehbare Lagerung des Kopplungsabschnitts, welcher vorzugsweise ausschließlich durch das einführbare Blockierelement fixiert wird, können nur vorgegebene Filterelemente an den Filterkopf angekoppelt werden. An dem Kopplungsabschnitt sind beispielsweise Mittel zum fluiddichten Verbinden des anzuschraubenden Filterelementes angebracht. Die Mittel können beispielsweise Gewindestücke oder andere bekannte Kupplungen sein, welche durch eine Drehung um die Längsachse bzw. Rotationsachse von Filterkopf und/oder Filterelement eine Kopplung hervorrufen. Die Rotationsachse ist beispielweise eine Symmetrieachse des vorzugsweise rotationssymmetrischen Filterelements. Ohne ein eingeführtes Blockierelement dreht hingegen der Kopplungsabschnitt durch, so dass ein Filterelement nicht an den Filterkopf angeschraubt oder sinnvoll gekoppelt werden kann.
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In Ausführungsformen umfasst der Filterkopf ferner mindestens eine weitere Aufnahme für das in Richtung der Längsachse einführbare Blockierelement.
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Mit Hilfe eines geeigneten Blockierelementes, beispielsweise einer Feder, einem Stift oder Pin, können die Aufnahmen und weiteren Aufnahmen miteinander verdrehfest gemacht werden, so dass der Kopplungsabschnitt insgesamt nicht mehr am Filterkörper rotieren kann. Die Blockierelemente können beispielsweise an einem Filterelement oder einer Montageeinrichtung angeordnet sein. Als Aufnahmen kommen zum Beispiel Nuten in Frage oder auch Löcher oder Öffnungen. Eine Aufnahme kann auch eine mehreckige Geometrie umfassen, so dass nach einem Schlüssel-Schloss-Prinzip die Blockierelemente nur dann kompatibel in die Aufnahmen des Kopplungsabschnitts und des Filterkopfkörpers eingreifen können, wenn sie dieselbe Grundgeometrie besitzen.
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In weiteren Ausführungsformen des Filterkopfes sind die Aufnahme und die weitere Aufnahme mit Hilfe des Blockierelements zum Blockieren der Drehung des Kupplungsabschnitts gegenüber dem Filterkörper fluchtend zueinander anordenbar. Beispielsweise werden die beiden Aufnahmen, welche in der Art von Nuten ausgebildet werden können, fluchtend zueinander angeordnet und dann mit dem Blockierelement beispielsweise in der Art einer Feder oder eines Stiftes miteinander formschlüssig gekoppelt.
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Es ist denkbar, dass mehrere Aufnahmen und weitere Aufnahmen entlang einer Umfangslinie um die Längsachse angeordnet sind. Ferner kann die mindestens eine Aufnahme eine Einführhilfe für Blockierelemente umfassen. Beispielsweise lässt sich die Aufnahme als Öffnung mit einem sich verjüngenden Querschnitt ausstatten.
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Es wird ferner eine Montageeinrichtung insbesondere für ein Filterelement, wie einem Spin-On Filter, zum Einsatz an einem Filterkopf vorgeschlagen. Der Filterkopf umfasst dabei vorzugsweise einen Filterkopfkörper und einen Kopplungsabschnitt, welcher an dem Filterkopfkörper um eine Längsachse drehbar gelagert ist, wobei der Kopplungsabschnitt mindestens eine Aufnahme für ein in Richtung der Längsachse einführbares Blockierelement zum Blockieren einer Drehung des Kopplungsabschnitts gegenüber dem Filterkopfkörper umfasst. Die Montageeinrichtung hat dabei mindestens ein Blockierelement, welches zum Eingreifen in die Aufnahme des Kopplungsabschnitts ausgestaltet ist und welches vorzugsweise zwischen einem Filterkopf und dem Filterelement anordenbar ist.
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Die Montageeinrichtung kann auch als Adaptereinrichtung für einen Filterkopf, wie er zuvor beschrieben wurde, verstanden werden. Dabei erfüllt die Montageeinrichtung die Funktion der Fixierung oder des Blockierens der relativ zueinander drehbaren Komponenten des Filterkopfes, nämlich dem Kopplungsabschnitt und dem Filterkopfkörper.
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In Ausführungsformen der Montageeinrichtung ist die Montageeinrichtung in der Art einer Hülse ausgeführt, welche radial nach innen gerichtete Blockierelemente umfasst. Die Hülse ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie den Kopplungsabschnitt in bestimmten Montagenzuständen zumindest teilweise umschließt. Die Montageeinrichtung kann beispielsweise steckbar um den Kopplungsabschnitt ausgeführt sein.
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Die Montageeinrichtung kann ferner mit einer bezüglich der Längsachse radialen Dichtung und/oder einer axialen Dichtung versehen sein. Die Dichtungen können ferner an dem Filterkopf vorgesehen werden. Durch beispielsweise O-Ringe als Dichtungen lässt sich zusätzlich zuverlässige Dichtung zwischen Filterkopf, Filterelement und der Montageeinrichtung erzielen. Besonders bevorzugt ist an dem Kopplungsabschnitt eine z. B. radial nach außen dichtende Dichtung vorgesehen, die mit der Montageeinrichtung dichtend in Kontakt steht und so die Rohseite von der Kernseite trennt.
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Es wird außerdem ein Filterelement vorgeschlagen, welches zum Ankoppeln an einen Filterkopf, welcher einen Filterkopfkörper und einen Kopplungsabschnitt umfasst, geeignet ist. Der Kopplungsabschnitt ist dabei an oder in dem Filterkopfkörper um eine Längsachse drehbar gelagert, wobei der Kopplungsabschnitt mindestens eine Aufnahme für ein in Richtung der Längsachse einführbares Blockierelement zum Blockieren einer Drehung des Kopplungsabschnitts gegenüber dem Filterkopfkörper umfasst. Das Filterelement ist mit einer Montageeinrichtung versehen, welche an dem Filterelement um die Längsachse drehbar gelagert ist. Die Montageeinrichtung hat dabei vorzugsweise mindestens ein Blockierelement, welches zum Eingriff in die Aufnahme des Kopplungsabschnittes ausgestaltet ist.
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Die Montageeinrichtung kann beispielsweise an einer Endscheibe eines Spin-On Filters drehbar befestigt sein. Dadurch, dass die Montageeinrichtung mit den beispielsweise abstehenden Blockierelementen drehbar an dem Filterdeckel vorgesehen ist, lässt sich das Filterelement auch bei Arretierung des Kopplungsabschnittes an dem Filterkopfkörper mit Hilfe der Blockierelemente noch sicher an den Filterkopf anschrauben.
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Schließlich wird eine Filteranordnung mit einem Filterkopf und einem Filterelement vorgeschlagen. Dabei sind das Filterelement und der Filterkopf um die Längsachse miteinander verschraubbar. Der Filterkopf ist vorzugsweise wie vorbeschrieben ausgestaltet, und das Filterelement ebenfalls.
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In Ausführungsformen der Filteranordnung sind die Blockierelemente derart ausgestaltet, dass die Blockierelemente in einem Montagezustand, bei dem das Filterelement an den Filterkopf angesetzt ist, aber nicht mit dem Filterkopf fluiddicht gekoppelt ist, ein Verdrehen des Kopplungsabschnitts gegenüber dem Filterkopfkörper blockieren.
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Es lässt sich somit vermeiden, dass herstellerfremde und ungeeignete Filterelemente, die ohne eine entsprechende Montageeinrichtung ausgestattet sind, an einen Filterkopf angekoppelt werden. Denn ohne die Montageeinrichtung, welche ein Verdrehen des Kopplungsabschnitts gegenüber dem Filterkopfkörper verhindert, können die durch Drehung miteinander koppelbaren Mittel nicht fest ineinandergreifen und eine fluiddichte Kopplung realisieren.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen des Filterkopfes, des Filterelements, der Montageeinrichtung oder der Filteranordnung. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung zufügen oder abändern.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen dabei:
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1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Filteranordnung;
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2: eine Querschnittsansicht eines Details der Filteranordnung aus 1 im zusammengebauten Zustand;
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3, 4: perspektivische Schnittansichten des Kopplungsbereichs zwischen dem Filterkopf und einem Filterelement der Filteranordnung aus 1 zur Erläuterung eines Montagevorgangs;
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5: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines mit einer Montageeinrichtung versehenen Filterelements;
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6: eine Querschnittsansicht eines Details einer weiteren Ausführungsform einer Filteranordnung im zusammengebauten Zustand;
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7–9: perspektivische Ansichten des Kopplungsbereichs zwischen dem Filterkopf und einem Filterelement der Filteranordnung aus 6 zur Erläuterung eines Montagevorgangs;
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10, 11: perspektivische Schnittansichten des Kopplungsbereichs zwischen dem Filterkopf und einem Filterelement der Filteranordnung aus 6 zur Erläuterung eines Montagevorgangs;
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12: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Montageeinrichtung; und
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13: eine Draufsicht der Ausführungsform einer Montageeinrichtung.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Filteranordnung. Die Filteranordnung 10 umfasst dabei einen Filterkopf 1 und ein daran gekoppeltes Filterelement 2. Der Filterkopf 1 umfasst beispielsweise hier nicht dargestellte Kanäle, Überdruckventile oder Armaturen zum weiteren Ankoppeln an einen Fluidkreislauf. Dies kann beispielsweise ein Öl- oder anderer Betriebsmittelkreislauf in Kraftfahrzeugen oder Maschinen sein. Das Filterelement ist insbesondere als Spin-On Filter, also durch Drehen entlang seiner Längsachse mit dem Filterkopf verbindbares Filterelement, ausgestaltet. Detailliertere Darstellungen des Kopplungsbereiches zwischen dem Filterelement 2 und dem Filterkopf 1 sind in den 1 bis 5 wiedergegeben.
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Die Ausführungsform des Filterkopfes 1 umfasst dabei einen Filterkopfkörper 3. Der Filterkopfkörper 3 kann aus einem Spritzgussmaterial, wie beispielsweise Kunststoff oder auch Metall, bestehen. An oder in dem Filterkopf 1 ist ein Kopplungsabschnitt 4 vorgesehen, der in Richtung zu dem anzukoppelnden Filterelement 2 ein Außengewinde 14 trägt. In der Ausführungsform der 1 bis 5 ist das Filterelement als ein Spin-On Filter ausgelegt. Dabei umfasst das Filterelement 2 einen Filtertopf, der mit einem Deckel 12 versehen ist, welcher mit einem Innengewinde 16 ausgestattet ist. Das Innengewinde 16 ist passend zum Außengewinde 14 des Kopplungsabschnitts 4 des Filterkopfes 1 ausgestaltet. Somit lassen sich prinzipiell das Filterelement 2 und der Filterkopf 1 miteinander koppeln, indem sie entlang ihrer Längsachse 11 koaxial zusammengefügt werden und miteinander verdreht werden.
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Damit insbesondere nur geeignete Kombinationen von Filterköpfen 1 und Filterelementen 2 miteinander verbunden werden können, ist der Kopplungsabschnitt 4, welcher in der Art einer Hülse an dem Filterkopfkörper 3 angeordnet ist, drehbar gelagert. Man erkennt beispielsweise in der Detailansicht der 5, dass der Kopplungsabschnitt 4 konzentrisch mit einem Anschlusselement 6 formschlüssig drehbar angeordnet ist. Das Anschlusselement 6 ist innenseitig mit einem Innengewinde 19 versehen, das mit einem Außengewinde 20, welches an dem Filterkopfkörper 3 eingearbeitet ist, zusammenwirken kann. Das Befestigungs- oder Anschlusselement 6 ist dabei fest mit dem Filterkopfkörper 3 verbunden.
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An dem Kopplungselement 4 ist ferner eine Zentrierscheibe 7 mit Aussparungen 9 entlang dem Umfang fest oder zumindest drehfest angeordnet. Im auseinandergebauten Zustand, wie er in der 3 angedeutet ist, kann der Kopplungsabschnitt 4 frei um die Längsachse 11 drehen. Insofern ist das Außengewinde 14 nicht fixiert und würde beim Versuch, in ein Innengewinde 16 hineingeschraubt zu werden, nicht greifen. Damit jedoch geeignete Filterelemente an den entsprechenden Filterkopf 1 angekoppelt werden können, werden diese mit einer Montagehilfe bzw. einer Montageeinrichtung deckelseitig versehen. Das in den 1 bis 5 gezeigte Filterelement 2 hat eine hülsenförmige Montagehilfe 15, wobei die Hülse 15 an vorgegebenen Stellen nach innen gerichtete Federn bzw. Blockierelemente 5 umfasst. Die Blockierelemente 5 sind entlang der Längsachse 11 als Federn, Rippen oder Stege radial nach innen gerichtet. Ferner erkennt man zunächst in der 3, dass an der Zentrierscheibe 7 Aussparungen oder Aufnahmeöffnungen 9 vorgesehen sind. Diese sind in der Zusammenbausituation, wie sie in den 3 und 4 angedeutet ist, fluchtend mit weiteren Aufnahmen 8, die nutförmig in das Anschlusselement 6 eingearbeitet sind. Beim Zusammenführen des Filterelements 2 mit dem Filterkopf 1, wie man es in der 4 erkennt, lassen sich die Federn 5 in die Aufnahmeöffnungen 9 der Zentrierscheibe 7 und die Nuten 8 des Anschlusselements 6 einführen. Dadurch wird eine Rotation des Kopplungsabschnitts 4 um die Längsachse 11 unterbunden. Insofern kann das Außengewinde 14 am Kopplungselement 4 mit dem Innengewinde 16 an dem Filtertopfdeckel 12 greifen und eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Filterkopf 1 und dem Filterelement 2 realisieren.
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In der 2 ist der zusammengebaute Zustand im Querschnitt angedeutet. Um eine bessere Dichtigkeit zu erzielen, sind an der hülsenförmigen Montageeinrichtung 15 eine axiale Dichtung 18 vorgesehen, welche auf den Filtertopfdeckel 12 wirkt, und zwischen der hülsenförmigen Montageeinrichtung 15 und der äußeren Oberfläche des ebenfalls hülsenförmigen Anschlusselementes 6 eine radiale Dichtung 17. Das Montageelement 15 kann, wie es in der 5 gezeigt ist, mit Hilfe von Befestigungsklammern 13 an dem Filterelement 2 befestigt sein. Es kann jedoch auch als einzelne Montageeinrichtung 15 vorliegen und zunächst mit dem Filterkopf, wie er in den 2 bis 4 gezeigt ist, gekoppelt werden, um die Rotation des Kopplungselementes 4 um die Längsachse 11 zu unterbinden.
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In den 6 bis 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Filteranordnung mit einem Filterelement, einer Montageeinrichtung und einem Filterkopf dargestellt. In den Figuren sind dieselben Bezugszeichen wie für die erste Ausführungsform der Komponenten verwendet, so dass nicht näher darauf eingegangen wird. Vielmehr werden im Wesentlichen die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform beschrieben.
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In der 7 erkennt man in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform eines Kopplungselementes 4, das ein Außengewinde 14 umfasst. Ferner ist ein Anschlusselement 6 dargestellt, das beispielsweise fest mit einem Filterkopfkörper verbunden werden kann. Dies ist in der 6 und den perspektivischen Schnittansichten der 10 und 11 dargestellt. Das Anschlusselement oder Befestigungselement 6 ist gegenüber dem Kopplungselement 4 drehbar bzw. das Kopplungselement kann gegenüber dem Filterkopfkörper 3 rotieren. Ferner sind Aussparungen 9 am Kopplungselement vorgesehen, und Aussparungen 8 in der Form flacher Nuten am Anschlusselement 6. In der 7 sind die beiden Aussparungen 8, 9 fluchtend zueinander dargestellt und können in ihrer Position durch Blockierelemente 5 fixiert werden. Die Blockierelemente 5 sind beispielsweise drehbar an einem Filtertopfdeckel 12, wie in der 8 dargestellt ist, angebracht. Insofern ergibt sich eine Ausführungsform einer Montageeinrichtung, die von einer flachen Lochscheibe abstehende Pins 5 umfasst. Die Lochscheibe ist mit Hilfe von Klammern 13 drehbar an dem Filtertopfdeckel 12 gehalten. Wird nun, wie in der 9 angedeutet ist, das Filterelement an den Filterkopf 1 (vgl. 10) angesetzt, greifen die Pins 5 durch die Öffnungen bzw. Nuten 9 und 8, wodurch eine Drehung des Kopplungselementes 4 gegenüber dem Filterkörper 3 bzw. dem Anschlusselement 6 unterbunden wird. Somit kann dann ein an dem Kopplungselement 4 vorgesehenes Außengewinde 14 mit dem Innengewinde 16 am Filterelement 2 miteinander greifen und verschrauben. Der Vorgang ist in den 10 und 11 dargestellt. Die 11 zeigt den zusammengebauten Zustand.
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Die 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Montageeinrichtung. Alternativ zu den Pins 5, wie es in den 8 bis 11 gezeigt ist, kann auch eine getrennte Montageeinrichtung 20 angepasst auf den Filterkopf bzw. die Kombination von Anschlusselementen 6 und Kopplungsabschnitt 4, wie es in der 7 dargestellt ist, bereitgestellt werden. In der 12 ist eine perspektivische Ansicht eines Kopplungsabschnitts 4 und eines Befestigungsabschnitts 6 dargestellt. Als Montageeinrichtung 20 ist ein flacher Zylindermantel mit nach innen gerichteten Nuten 5 vorgesehen. Die Montageeinrichtung 20 kann somit um den Kopplungsabschnitt 4 und die Bereiche des Anschlusselementes 6 geschoben werden, welche die Aussparungen 8, 9 haben. In der Draufsicht der 13 erkennt man, dass die Federn 5 in die Nuten bzw. Aussparungen 8, 9 greifen und eine Rotation um die Achse 11 unterbinden. Beispielsweise könnte eine entsprechende Montageeinrichtung 20 in der Orientierung der 10 von unten über den Kopplungsabschnitt 4 geschoben werden, so dass anstelle der Pins 5 (vgl. 8–11) die Federn 5 eingreifen und eine Drehung des Kopplungsabschnitts 4 gegenüber dem Filterkopf 3 unterbinden.
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Die vorgeschlagenen Filteranordnungen, Filterelemente, Montageeinrichtungen und Filterköpfe ermöglichen in der Art eines Schlüssel-Schloss-Prinzips eine sichere Kopplung von Filterelementen mit geeigneten Filterköpfen. Durch die auch als drehbare Filterschnittstelle bezeichenbare Kombination von einem drehbaren Kopplungsabschnitt und einer am Filterelemente drehbaren Montagehilfe kann verhindert werden, dass ungeeignete Filterelemente an einen beispielsweise fest im Fahrzeug verbauten Filterkopf angeschraubt werden. Beispielsweise können die Montagehilfen nur autorisierten Werkstätten bereitgestellt werden, so dass beispielsweise nicht zertifizierte Filterelemente wegen des Durchdrehens des Kopplungsabschnitts nicht an den Filterkopf angeschraubt werden können. Somit wird eine Fehlbedienung oder ein fehlerhafter Austausch von Filterelementen verhindert. Damit wird die Sicherheit beim Betreiben von Filtern verbessert. Durch die bewegliche Anordnung der Kopplungsabschnitte gegenüber dem Filterkopfkörper kann dieser mit größeren Toleranzen ausgeführt werden, da bei dieser Anordnung geringere Anforderungen an die senkrechte Anordnung der Dichtungsebene der Axialdichtung gegenüber der Drehachse des Montagegewindes, an welchem das Filterelement bzw. der Wechselfilter angeschraubt wird, bestehen. So wird auch die Montage erleichtert, da diese auch zu Beginn mit einer leichten Schrägstellung des Filterelements erfolgen kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Es können andere als Schraubverbindungen zum Koppeln des Filters an den Filterkopf eingesetzt werden. Als Materialien kommen der jeweiligen Betriebssituation und Anwendung angepasste Materialien in Frage, außerdem können die Geometrien des Filterkopfes und Filterelements an die jeweilige Einbaussituation angepasst werden.
