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Die Erfindung betrifft ein Ringfilterelement mit einem ringförmigen Filterkörper, der einen Innenraum umschließt und mit einer ersten Endscheibe, welche an einem ersten axialen Ende des Filterkörpers angeordnet ist und eine erste Öffnung zu dem Innenraum und eine radial nach innen gerichtete Radialdichtung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Filtereinrichtung mit einem solchen Ringfilterelement.
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Solche Filterelemente werden üblicherweise in ein Gehäuse eingesetzt und trennen damit einen Reinluftbereich von einem Rohluftbereich des Gehäuses. Üblicherweise liegen dann die Filterelemente an axialen Enden jeweils an dem Gehäuse der Filtereinrichtung an. Dadurch können Spannungen in dem Filterelement auftreten, wenn sich dieses aufgrund von Temperaturänderungen oder Feuchtigkeitsänderungen in axialer Richtung ausdehnt oder zusammenzieht. Dadurch können Undichtigkeiten oder Beschädigungen an dem Ringfilterelement entstehen.
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Aus der
WO 00/25016 A ist ein Filter bekannt, welcher ein Gehäuse mit einem Rohlufteinlass und einem Reinluftauslass aufweist sowie ein in dem Gehäuse angeordnetes Filterelement, welches einen sternförmig gefalteten Filterstoff aufweist.
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Aus der
US 2013/0247526 A1 ist ein Luftfilter mit einem Gehäuse, einem entfernbaren Deckel und einem Filterelement bekannt, bei welchem der Deckel und das Filterelement rotatorisch interagieren. Dies wird durch den Eingriff zwischen einer Innenfläche des Deckels und einer äußeren radialen Kontur des Filterelements erzielt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform eines Ringfilterelements anzugeben, welches sich insbesondere durch eine Möglichkeit zum Ausgleich der Längenausdehnung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken das Ringfilterelement mit einer Axialdichtung zu versehen, welches aufgrund der Elastizität der Axialdichtung einen Längenausgleich ermöglicht, so dass eine Längenänderungen, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen oder Feuchtigkeitsänderungen, durch die Axialdichtung ausgeglichen werden kann. Zweckmäßig ist es, dass das Ringfilterelement eine zweite Endscheibe aufweist, welche an einem zweiten axialen Ende des Filterkörpers angeordnet ist und eine zweite Öffnung zu dem Innenraum und eine axial nach außen gerichtete Axialdichtung aufweist. Dadurch dass in der zweiten Endscheibe eine Öffnung vorgesehen ist, kann ein Stützkörper die Öffnung durchgreifen und dadurch das Ringfilterelement stabilisieren. Durch die axial nach außen gerichtete Axialdichtung kann eine axiale Längenänderung durch die Axialdichtung ausgeglichen werden.
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Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass sich die zweite Endscheibe in den Innenraum des Filterkörpers erstreckt. Auf diese Weise liegt die zweite Öffnung zu dem Innenraum bereits in dem Innenraum des Filterkörpers. Dadurch ist die Stabilisierungswirkung der Stützstruktur oder des Stützkörpers verbessert.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die zweite Endscheibe einen Mittelabschnitt aufweist, welcher sich radial innerhalb des Filterkörpers von dem zweiten axialen Ende des Filterkörpers ausgehend, axial in den Innenraum des Filterkörpers erstreckt. Auf diese Weise kann eine Abkröpfung der zweiten Endscheibe erzielt werden, wodurch die zweite Öffnung und die Axialdichtung axial in den Innenraum des Filterkörpers verschoben sind.
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Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Mittelabschnitt zylinderförmig oder kegelförmig ausgebildet ist. Durch diese einfachen Geometrien kann der Mittelabschnitt und damit die zweite Endscheibe besonders günstig hergestellt werden.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die zweite Endscheibe einen ringförmigen Dichtabschnitt aufweist, welcher sich von einem inneren Ende des Mittelabschnitts radial nach innen bis zu der zweiten Öffnung erstreckt. Dadurch kann die Axialdichtung, welche insbesondere an dem Dichtabschnitt angeordnet ist, ebenfalls in den Innenraum des Ringfilterelements verlegt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Dichtabschnitt die zweite Öffnung umschließt. Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn die Axialdichtung an dem ringförmigen Dichtabschnitt angeordnet ist.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Axialdichtung radial nach innen von dem Filterkörper beabstandet angeordnet ist. Dadurch reduzieren sich die Spannungskräfte, welche auf den Filterkörper wirken.
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Eine günstige Variante sieht vor, dass die zweite Endscheibe ein erstes Material, insbesondere PUR-Schaum (Polyurethan-Schaum), aufweist und einen in das erste Material eingebetteten Einsatz aufweist, der aus einem zweiten von dem ersten Material unterschiedlichen Material gebildet ist. Durch die Verwendung von PUR-Schaum kann die Verbindung zu dem Filterkörper besonders günstig hergestellt werden. Allerdings wäre der PUR-Schaum zu weich, um die vollständige Endscheibe auszubilden. Aus diesem Grund ist der Einsatz vorgesehen, welcher aus einem anderen Material gefertigt ist.
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Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass die zweite Öffnung in dem Einsatz gebildet ist. Dadurch kann die höhere Stabilität des zweiten Materials des Einsatzes besonders günstig ausgenutzt werden, da im Bereich der zweiten Öffnung ansonsten die Stabilität von PUR-Schaum nicht ausreichen würde.
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Ferner kann besonders günstig die höhere Stabilität des zweiten Materials ausgenutzt werden, wenn der Einsatz den Mittelabschnitt aufweist. Der Mittelabschnitt erstreckt sich axial in den Innenraum und muss Kräfte, welche auf die Axialdichtung wirken zu dem axialen Ende des Filterkörpers übertragen.
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Ferner ist es günstig, wenn der Einsatz den Dichtabschnitt aufweist. Auch beim Dichtabschnitt ist die höhere Stabilität des zweiten Materials des Einsatzes günstig.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Einsatz Kunststoff, insbesondere massiven Kunststoff aufweist. Kunststoff ist leicht zu verarbeiten und weist, insbesondere in massiver Form, eine höhere Stabilität auf, als PUR-Schaum.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die zweite Öffnung koaxial zu einer Achse des Filterkörpers angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann das Ringfilterelement besonders kompakt ausgebildet sein.
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Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Filterkörper gefaltetes Filtermaterial aufweist, insbesondere sternförmig gefaltetes Filtermaterial, dadurch erhöht sich die wirksame Filterfläche des Filterkörpers, so dass der Strömungswiderstand durch den Filterkörper verringert werden kann.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die erste Endscheibe PUR-Schaum aufweist. Auch die erste Endscheibe kann mittels PUR-Schaum besonders günstig an dem Filterkörper befestigt werden.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass das Ringfilterelement eine Innenzarge aufweist, welche radial innen an dem Filterkörper anliegt und mehrere Ausnehmungen aufweist, durch die zu filterndes Medium strömen kann. Auf diese Weise kann die Innenzarge Kräfte, welche auf den Filterkörper aufgrund des Strömungswiderstandes wirken, aufnehmen, so dass der Filterkörper selbst nur eine geringe Stabilität aufweisen muss. Dadurch kann bei der Wahl des Filtermaterials, aus welchem der Filterkörper gefertigt wird, auf möglichst gute Filtereigenschaften geachtet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass der Einsatz mit der Innenzarge verbunden ist. Dadurch können die Kräfte, welche beispielsweise durch ein Gehäuse der Filtereinrichtung auf das Ringfilterelement über die Axialdichtung übertragen werden, von der Innenzarge aufgenommen werden, so dass die Belastung des Filterkörpers reduziert ist.
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Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die erste Endscheibe einen ringförmigen Axialabstützbereich aufweist. Dadurch kann das Ringfilterelement sich beispielsweise an einem Boden der Filtereinrichtung abstützen und somit sicher in dem Filter der Filtereinrichtung gehalten sein.
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Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass die zweite Endscheibe einen ringförmigen Abstützbereich aufweist. Dadurch kann das Ringfilterelement beispielsweise an einem Deckel der Filtereinrichtung anliegen und sich dadurch in seiner Lage stabilisieren.
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Eine günstige Lösung sieht vor, dass die ringförmigen Axialabstützbereiche durch PUR-Schaum gebildet sein. Dadurch ist eine Schwingungsentkopplung und ein Längsausgleich möglich.
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Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch eine Filtereinrichtung mit einem Ringfilterelement gemäß der vorstehenden Beschreibung und einem Gehäuse gelöst, wobei das Gehäuse einen Stützkörper aufweist, welcher die zweite Öffnung des Ringfilterelements durchgreift. Dadurch kann der Stützkörper das Ringfilterelement in dem Gehäuse stabilisieren. Ferner übertragen sich die Vorteile des Ringfilterelements auf die Filtereinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass der Stützkörper die erste Öffnung und die zweite Öffnung durchgreift. Dadurch kann die Stabilisierungswirkung des Stützkörpers besonders günstig ausgenutzt werden.
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Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass der Stützkörper mit einem Greifabschnitt, beispielsweise einem Dorn, in eine am Deckel ausgebildete Gegenstruktur greift. Auf diese Weise wird der Stützkörper selber durch den Deckel des Gehäuses stabilisiert, wodurch die Gesamtstabilität der Filtereinrichtung erhöht wird.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Axialdichtung einen Reinluftbereich von einem Rohluftbereich trennt, und dass die Axialdichtung an dem Deckel anliegt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Filtereinrichtung mit einem darin eingesetzten Ringfilterelement.
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Eine in 1 dargestellte Filtereinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Fluideinlass 14 und einem Fluidauslass 16 und einem Deckel 18, welcher eine Filterelementaustauschöffnung 20 verschließt. In dem Gehäuse 12 der Filtereinrichtung 10 ist ein Ringfilterelement 22 angeordnet, welches einen Rohluftbereich 24 von einem Reinluftbereich 26 der Filtereinrichtung 10 fluidisch trennt.
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Das Gehäuse 12 der Filtereinrichtung 10 weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Filterraum auf, welcher von einer Zylinderwand 28 des Gehäuses 12 radial umschlossen wird und durch einen Boden 30 des Gehäuses 12 und durch den dem Boden 30 gegenüberliegenden Deckel 18 in axialer Richtung begrenzt wird.
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Der Fluideinlass 14 bewirkt eine fluidische Verbindung durch die Zylinderwand 28 in das Gehäuse 12 der Filtereinrichtung 10, insbesondere zu dem Rohluftbereich 24. Der Fluidauslass 16 ist durch eine Öffnung in dem Boden 30 gebildet und bewirkt somit eine fluidische Verbindung von dem Reinluftbereich 26 nach außen.
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Das Gehäuse 12 weist ferner einen Stützkörper 32 auf, welcher sich von dem Boden 30 aus in Richtung des Deckels 18 erstreckt. Der Stützkörper 32 ist dabei koaxial zu einer Filterachse 34 der Filtereinrichtung 10 angeordnet und weist eine kegelstumpfförmige Außenwand 36 auf, welche Ausnehmungen 38 aufweist, durch welche zu filterndes Medium strömen kann. An seinen dem Deckel zugewandten Ende weist der Stützkörper 32 einen Greifabschnitt 40, beispielsweise einen Dorn, auf, welcher sich in axialer Richtung in Richtung des Deckels 18 erstreckt und in eine Gegenstruktur 42 des Deckels 18 greift. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Greifabschnitt 40 des Stützkörpers 32 an dem Deckel 18, insbesondere an der Gegenstruktur 42 des Deckels 18, anliegt und somit die Steifigkeit des Gehäuses 12 erhöht. Es versteht sich, dass der Greifabschnitt 40 nicht an dem Deckel 18 anliegen muss.
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In das Gehäuse 12 der Filtereinrichtung 10 ist das Ringfilterelement 22 eingesetzt. Das Ringfilterelement 22 weist einen Filterkörper 44 auf, welcher sich von dem Boden 30 bis zu dem Deckel 18 der Filtereinrichtung 10 erstreckt. Dabei umschließt der Filterkörper 44 einen Innenraum 46, welcher teilweise deckungsgleich mit dem Reinluftbereich 26 der Filtereinrichtung 10 ist. An seinem ersten axialen Ende 48, welches dem Boden 30 des Gehäuses 12 zugewandt ist, ist eine erste Endscheibe 50 an dem Filterkörper 44 angebracht. Die erste Endscheibe 50 deckt insbesondere die gesamte axiale ringförmige Stirnfläche des Filterkörpers 44 ab. Vorzugsweise ist die erste Endscheibe 50 aus PUR-Schaum (Polyurethan-Schaum) gebildet.
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Die erste Endscheibe 50 weist eine erste Öffnung 52 auf, welche koaxial zu dem Filterkörper 44 angeordnet ist und durch eine Radialdichtung 54 radial begrenzt wird. Die Radialdichtung 54 ist angrenzend zu dem Filterkörper 44 radial innen an der ersten Endscheibe 50 gebildet und begrenzt die erste Endscheibe 50 radial nach innen.
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Die Radialdichtung 54 kann, wenn das Ringfilterelement 22 in das Gehäuse 12 der Filtereinrichtung 10 eingesetzt ist, grundsätzlich an einer beliebigen gehäuseseitigen Struktur dichtend anliegen, die geometrisch komplementär zur ersten Öffnung 52 gestaltet ist, so dass sie in diese zweite Öffnung 52 einführbar ist. Eine derartige, am Gehäuse 12 angeordnete und insbesondere daran integral ausgeformte Struktur kann beispielsweise ein Reinluftstutzen oder eine andere Anschlussgeometrie sein, auf die das Filterelement 22 aufgesteckt werden kann. Im gezeigten Beispiel ist besagte Struktur durch den gehäuseseitigen Stützkörper 32 gebildet. Dementsprechend liegt im Beispiel die Radialdichtung 54 im Einbauzustand an dem Stützkörper 32 an und dichtet somit den radial außerhalb des Ringfilterelements 22 liegenden Rohluftbereich 24 von dem radial innerhalb des Ringfilterelements 22 liegenden Reinluftbereich 26 ab.
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An einem dem ersten axialen Ende 48 gegenüberliegenden zweiten axialen Ende 56 weist das Ringfilterelement 22 eine zweite Endscheibe 58 auf, welche die axiale dem Deckel 18 zugewandte Stirnfläche des Filterkörpers 44 abdeckt. Ein die axiale Fläche des Filterkörpers 44 abdeckende Abdeckbereich 59 der zweiten Endscheibe 58 ist aus PUR-Schaum gebildet. In den PUR-Schaum ist ein Einsatz 60 eingebettet, welcher sich von dem zweiten axialen Ende 56 des Filterkörpers 44 ringförmig axial in Richtung des ersten axialen Endes 48 des Ringfilterelements 22 erstreckt.
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Von dem Abdeckbereich 59, welcher aus PUR-Schaum gebildet ist, erstreckt sich ein Mittelabschnitt 62 axial in Richtung des ersten axialen Endes 48. Vorzugsweise ist der Mittelabschnitt 62 kegelförmig oder zylindrisch ausgebildet. An seinem innenliegenden Ende geht der Mittelabschnitt 62 in einen Dichtabschnitt 64 über, welcher sich von dem Mittelabschnitt 62 ausgehend ringförmig radial nach innen erstreckt. Der Dichtabschnitt 64 umschließt dabei eine zweite Öffnung 66 der zweiten Endscheibe 58.
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An dem Dichtabschnitt 64 ist eine Axialdichtung 68 angeordnet. Insbesondere ist die Axialdichtung 68 an der dem zweiten axialen Ende 56 zugewandten Seite des Dichtabschnitts 64 angeordnet. Im eingebauten Zustand liegt die Axialdichtung 68 an dem Deckel 18 an und dichtet somit den Rohluftbereich 24 von dem Reinluftbereich 26 ab. Die Axialdichtung 68 ist radial nach innen von dem Filterkörper 44 beabstandet. Dadurch sind die Spannungen, welche durch den Deckel 18 auf das Ringfilterelement 22 übertragen werden geringer, insbesondere sind die Spannungen, welche in dem PUR-Schaum der zweiten Endscheibe 58 eingeleitet werden, verringert.
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Der Einsatz 60 ist mit einer Innenzarge 70 verbunden, welche radial innen an dem Filterkörper 44 anliegt und diesen radial von innen abstützt. Die Innenzarge 70 weist Ausnehmungen 72 auf, durch welche zu filterndes Medium durch die Innenzarge 70 strömen kann, so dass die Strömung des zu filternden Mediums durch das Ringfilterelement 22 nicht oder nur gering durch die Innenzarge 70 gestört wird.
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Dadurch, dass der Einsatz 60 mit der Innenzarge 70 verbunden ist, können die Kräfte, welche durch das Gehäuse 12, insbesondere durch den Deckel 18 in das Ringfilterelement 22 eingeleitet werden, durch die Innenzarge 70 aufgenommen werden, so dass der Filterkörper 44 nur geringe Kräfte aufnehmen muss.
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Die Axialdichtung 68 ist in axialer Richtung flexibel, so dass durch die Axialdichtung 68 axialen Längenveränderungen, insbesondere Ausdehnungen und Schrumpfungen, des Ringfilterelements 22 aufgrund von Temperaturschwankungen oder Feuchtigkeitsänderungen ausgleichen kann. Des Weiteren bewirkt die Axialdichtung 68 zusammen mit der Radialdichtung 54 eine Schwingungsentkopplung des Ringfilterelements 22 zu dem Gehäuse 12 der Filtereinrichtung 10. Dadurch kann die Belastung des Ringfilterelements 22 aufgrund von Schwingungen reduziert werden, wodurch die Lebensdauer des Ringfilterelements 22 erhöht werden kann.
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Schließlich können an der ersten und der zweiten Endscheibe 50, 58 jeweils axiale Abstützbereiche vorgesehen sein, mit welchem das Ringfilterelement 22 an dem Gehäuse 12 sich abstützt. Diese müssen nicht dichtend ausgebildet sein, da bereits die Radialdichtung 54 und die Axialdichtung 68 den Rohluftbereich 24 ausreichend von dem Reinluftbereich 26 abtrennen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 00/25016 A [0003]
- US 2013/0247526 A1 [0004]
