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Flüssigkeitsfilter mit mehreren ineinander angeordneten Filterkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeitsfilter mit in einem Gehäuse in Längsrichtung
sich erstreckendem Mittelrohr, auf welchem einzeln auswechselbare Filterkörper ineinander
angeordnet sind, welche nacheinander durchflossen werden, und das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das innenliegende Filter ein metallisches Spaltfilter ist, auf welchem
ein gefältetes Zellulosefilter so aufgesetzt ist, daß sich die innenliegenden Falten
in Berührung mit dem innenliegenden Spaltfilter befindet, und ein zweites metallisches
Spaltfilter radial auswärts des Zellulosefilters angeordnet ist.
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Bei Vorrichtungen, deren Arbeiten von der Verwendung hydraulischer
Antriebsmittel abhängt, wie z. B. zum Antrieb von Flugzeuggestellen und -kühlerklappen
wie auch von anderen aerodynamischen Flächen, muß diese Antriebsflüssigkeit möglichst
fein gefiltert werden, um mechanischeAusfälle durch in ihr vorhandene feste Unreinigkeiten
zu vermeiden. Diese durchlochen, da sie aus scharfen Metallsplittern bestehen, für
diesen Zweck für sich allein in solchen Anlagen benutzte gefältelte, imprägnierte
und oft verhältnismäßig brüchige Filterelemente unter weitgehender Zerstörung oder
Beeinträchtigung feiner Filterwirkung.
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Es sind bereits Filter bekannt, die aus einemHaupt-und Vorfilter
bestehen und iibereinandergezogen sind, sich jedoch nicht einzeln voneinander abheben
lassen, ohne den anderen Teil in Mitleidenschaft zu ziehen.
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Andere Flüssigkeitsfilter bestehen aus inneren und äußeren Sieben
im wesentlichen aus geflochtenem Material, wie z. B. aus Metalldraht, und aus einer
dazwischenliegenden Faser-Filterstoff-Schicht, wie z. B. aus Glasteilchen. Bei anderen
derartig zweclsbedingten Vorrichtungen sind in einem zylindrischen Gehäuse mehrere
Filter übereinander, jedoch nicht konzentrisch angeordnet. Auch ist ein Filtertyp
vorgeschlagen worden, bei dem ein Innenfilter aus einer aus Baumwolle bestehenden
Auffüllung angeordnet ist, in die ein drittes Filter aber unmöglich eingesetzt werden
kann.
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Weiterhin ist ein Flüssigkeitsfilter bekanntgeworden, das mit einem
becherförmig das Feinfilter überdeckenden und unabhängig von diesem herausnehmbaren
Filter versehen ist, wobei sich dieses mit einem Gewebeschlauch überzogene Vorfilter
am unteren Rande abdichtend gegen einen Flansch am Feinfilter legt, während der
Boden des Bechergestelles federnd ausgebildet ist und an einer Schulter des Haltebolzens
für das Feinfilter anliegt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsfilter leichten Gewichtes handelt
es sich nicht um ein Kombination, wie z.B. um eine solche aus zwei konzentrischen
Körpern, sondern vielmehr um gesonderte Filterbauteile in einem gemeinsamen Gehäuse,
wobei
ein Abtrennen oder Herausnehmen eines beliebigen dieser Bauteile ohne Behinderung
oder Störung des anderen erfolgen kann und wobei eine zusätzliche Funktion des einen
Bauteiles als Mittelträger für den Aufbau gegeben ist.
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Zwecks Behebung der bekannten Schwierigkeiten und zwecks Vermeidung
von Durchlochungen durch Splitterwirkungen wird die Aufstellung der in dem erfindungsgemäßen
Flüssigkeitsfilter durch Einbau eines metallischen Spalt- oder Kantenfilters in
Verbindung mit dem gefältelten Zellulosefilter vorgesehenen Schutzanordnungen so
getroffen, daß die Flüssigkeit vor ihrem Durchströmen des Zellulosefilters zuerst
durch das metallische Spaltfilter hindurchtritt, dessen filternde Zwischenräume
oder Lücken auf Grund ihrer geringen Größe die schädlichen Metallsplitter abfangen
und deren Zutritt zum Zelluloseelement und damit dessen Durchlöchern verhindern,
so daß es seine ihm zugedachte Feinfilterung auszuführen vermag.
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Als weitere Sicherheitsmaßnahme wird in der Anlage ein zweites metallisches
Spaltfilter oder Kantenfilter verwendet, das dem von der Flüssigkeit durchströmten
Zellulosefilter gegenüber so angeordnet ist, daß die Flüssigkeit auch durch das
zweite Spaltfilter hindurchströmen muß. Sind daher zufällig Metallsplitter durch
das ersterwähnte Spaltfilter hindurchgegangen und haben diese das Zellulosefilter
gelocht, so werden diese mitsamt den aus diesem herausgerissenen Zellstoffteilchen
aufgefangen und von dem
metallischen zweiten Spaltfilter aufgefangen
und können das Arbeiten der hydraulisch betätigten Vorrichtung nicht mehr stören.
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Das erfindungsgemäße Filter wird aus folgenden Teilen aufgebaut:
aus einem Gehäuse mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung; aus einem in
ihm angeordneten WIittelrohr, das mit einer dieser Öffnungen in Verbindung steht;
aus mehreren im Gehäuse befindlichen rohrförmigen Filterelementen, von denen das
eine Element ein Spaltfilter und ein zweites ein gefälteltes Zellulosefilter ist,
das die Form eines konzentrisch um das rohrförmige Spaltfilter herumliegenden kreisringförmigen
Rohres hat, und aus einer Einrichtung. die den zu filternden Flüssigkeitsstrom nacheinander
durch alle Filterelemente hindurchfördert, ehe der Strom aus dem Filteraufbau heraustritt.
Ein schraubenlinienförmig aufgewulldener oder gelochter Nietallzylinder kann als
Führung oder Abstandstück für die inneren Längsfalten der Zellulosefältelungen dienen.
Bevorzugt können die inneren Fältelungsfalten so angeordnet sein, daß sie unmittelbar
auf der Außenfläche des zweiten Filters oder des inneren Spaltfilters aufliegen,
so daß diese Fläche unmittelbar als eine Führung oder ein Abstandstück für diese
inneren Falten sowie als eine Verstärkung oder als ein Träger für das gesamte gefältete
Zellstoffelement dient. Diese sind dort von besonderem Vorteil, wo das Filtrieren
der hydraulischen Strömung mittel unter hohen Drücken erfolgt. Das Ausschalten des
Federzylinders oder gelochten Zylinders verringert auch wesentlich die Herstellungskosten
des gefältelten Filterelements.
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Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die metallischen
rohrförmigen Spaltfilter konzentrisch dem Zellulosefilter gegenüber angeordnet,
das ebenfalls eine rohrförmige Gesamtform hat, wobei das eine metallische Spaltfilter
auswärts der Außenfläche des gefältelten Zellulosefilters liegt und dessen Innenfalten
unmittelbar an der Außenfläche des metallischen zweiten Spaltfilters oder inneren
Spaltfilters anliegen.
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Die drei konzentrisch angeordneten Filter ergeben durch dreistufige
Filterung eine erhöhte Sicherheit. weil eine größere Xlenge von Festteilchen - oder
Unreinigkeiten beim Durchströmen der hydraulischen Flüssigkeit durch die drei Stufen
entfernt werden, wobei das Durchströmen weniger oft erfolgen muß, als dies bei Vorhandensein
nur einer einzigen Filterstufe sein würde.
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Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung können die metallischen
Spaltfilter entweder von einem Gestell getragene Filterelemente oder selbsttragende
metallische Spaltfilterelemente sein. Als Spaltfilter können jedoch auch andere
geeignete Filtertypen, wie Schraubendraht- oder Scheibenfilter. verwendet werden.
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Jede beliebige Kombination von metallischen Filtern der beschriebenen
Art kann mit dem Zellulosefilter verwendet werden, um das erfindungsgemäße mehrstufige
Filter herzustellen.
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In der Zeichnung ist Fig. 1 ein senkrechter Teilschnitt des erfindungsgemäßen
Filters und Fig. 2 ein Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1.
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Das Filter 10 besteht aus einem hohlen Körper oder Gehäuse 11 und
aus einem hohlen Fuß 12, in den das Gehäuse in der nachstehend beschriebenen Weise
eingeschraubt ist. Das mit dem Fuß 12 vereinigte Gehälse 11 bildet ein Filtergehäuse.
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Der Fuß 12 hat eine nach oben offene Bohrung 13, deren InaenSewiilde
14 den Gewindeabschuitt 15 des Gehäuses 11 aufnimmt. Die Bohrung 13 ragt in dem
Fuß
12 noch unter das untere offene Ende 16 des Gehäuses 11 und bildet eine Kammer 17,
die mit dem Innenraum 18 des Gehäuses 11 in unmittelbarer Verbindung steht. Eine
Einlaßöffnung 19 durchsetzt eine Wand des Fußes 12, steht in unmittelbarer Verbindung
mit der Kammer 17 und dient zur Zuführung der zu filternden Flüssigkeit oder des
zu filternden Strömungsmittels zum Filter 10.
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Ein vorzugsweise mit dem Fuß 12 aus einem Stück bestehendes Mittelrohr
20 erstreckt sich in Längsrichtung der Bohrung 13 und der Kammer 17. Vorzugsweise
liegt dieses Mittelrohr 20 in der Mitte der Kammer 17, so daß die Kammer 17 die
Form eines Ringes hat. Die Bohrung des Mittelrohres 20 bildet in dem Fuß 12 eine
zweite Kammer, die von der Kammer 17 durch die Wände des Mittelrohres 20 getrennt
ist. In der einen Wand des Fußes 12 befindet sich ein Auslaßkanal oder eine Auslaßöffnung
22, die mit der Bohrung oder Kammer 21 unmittelbar in Verbindung steht. Durch dieAuslaßöffnung22
strömt das gefilterte Strömungsmittel aus dem Filter 10 durch den Fuß 12 hindurch
nach außen. In der dargestellten Ausführung fluchten die Einlaßöffnung 19 und die
Auslaßöffnung 22. Die gegenseitige Anordnung dieser Öffnungen kann jedoch den Verwendungsverhältnissen
entsprechend in anderer Weise erfolgen.
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Im Fuß 12 ist ein Ablaßventil 23 angeordnet, das jedoch keinen Teil
der Erfindung bildet und von üblicher Ausführung sein kann. Es ermöglicht ein unmittelbares
Ablassen der Flüssigkeit von dem Einlaß 19 zum Auslaß 22, wenn die Filterelemente
im Filter 10 verstopft sind.
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Das Mittelrohr 20 hat einen Abschnitt24, dessen Außendurchmesser
verkleinert ist und der einen ringförmigen Sitz bildet. Der verkleinerte Abschnitt
24 des Mittelrohres 20 dient alsLager für ein metallisches rohrförmiges Spaltfilter
27.
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Das metallische Spaltfilter 27 besteht aus einer schraubenförmig
gewundenen Spule aus flachem dünhem Metallstreifen, der auf der einen BreitflächeRippen
oder Vorsprünge 27 a (Fig. 2) hat, die den Abstand zwischen benachbarten Wicklungen
des Bandes herstellen und zwischen benachbarten Wicklungen filternde Zwischenräume
27b bilden. Wie bekannt, sind die Rippen 27a mit der glatten Breitseite der benachbarten
Bandwicklung verbunden, so daß die gesamte von dem aufgewundenen Band gebildete
Schraubenlinie ein völlig selbsttragendes rohrförmiges Spaltfilter 27 aus Metall
bildet. Die relative Höhe der Rippen 27a des Bandes und der Abstand zwischen benachbarten
Rippen bestimmt die Größe der filternden Zwischenräume.
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Mit dem einen Ende auf den Abschnitt 24 des Mittelrohres 20 von Fuß
12 ist das Spaltfilter 27 aufgesetzt (Fig. 1), dessen Durchmesser so gewählt ist,
daß sein Ende dicht auf den Abschnitt 24 des Mittelrohres 20 paßt und das Ende unter
Druck aufgeschoben werden kann, um eine sichere Verbindung herzustellen. Eine Kappe
28 (Fig. 1) schließt das obere Ende des Spaltfilters 27 und läßt nur durch dessen
Zwischenräume einen Durchfluß der zu filternden Flüssigkeit zu.
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Ferner ist ein zweites Spaltfilter 30 ähnlich der Ausführung des
Filters 27, jedoch mit einem wesentlich größeren Durchmesser angeordnet. Dieses
zweite Spaltfilter 30 hat Rippen 30 a und Filterräume 30 b.
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Das Bodenende des Filters 30 ist von einer Endkappe 31 geschlossen,
die an dem Bodenende des Filters mittels eines ringförmigen Kranzes 32 befestigt
ist.
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Der Kranz 32 kann an dem unteren Ende des Filters
30
in der in Fig. 1 dargestellten Stellung angeschweißt oder angelötet werden. Der
Flanschabschnitt 34 der Endkappe 31 hat eine Mittelöffnung 33, die gleitend auf
den im Durchmesser kleineren Abschnitt 24 des Mittelrohres 20 paßt, so daß auf dem
Sitz 25 der Flansch 34 der Endkappe aufruht. Diese dient also zum Tragen des konzentrisch
und im Abstand zu dem rohrförmigen Spaltfilter 27 aufgestellten Spaltfilters 30.
Nahe seinem oberen Ende ist, z. B. durch Schweißen oder Löten an der Befestigungsstelle
36, ein Ring 35 befestigt, in dem in einer entsprechenden Vertiefung als Abdichtung
ein O-Ring 37 liegt.
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Von dem Mittelrohr 20 wird ferner ein harzgetränktes gefälteltes.
zwischen den beiden Spaltfiltern 27 und 30 konzentrisch angeordnetes Zellulosefilter
40 abnehmbar getragen. Dieses besteht aus einem mit Phenolformaldehydkunstharz imprägnierten
gefältelten Zellulosematerial, z. B. Papier. und wird nach dem Fälteln in Form eines
rohrförmigen Ringes angeordnet, dessen innere Falten 40a und äußere Falten 40b im
wesentlichen in der Längsrichtung des rohrförmigen Ringes verlaufen, während die
Wandungen oder die Schenkel der Falten zur Achse des rohrförmigen Ringes ungefähr
radial angeordnet sind. Die an den oberen und unteren Enden der Fältelungen des
Ringes vorhandenen offenen Enden der Falten werden von den Endkappen 43 und 44 geschlossen,
die mit den Endkanten der Fältelungen durch Verkleben verbunden sind.
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Die Endkappe 43 hat eine Mittelöffnung 45 mit einem solchen Durchmesser,
daß die Endkappe 43 auf dem im Durchmesser verkleinerten Abschnitt 24 des Mittelrohres
20 gleitbar liegt und in einem Becher 46 ruht, der von der aus einem O-Ring bestehenden
Abdichtung 47 getragen wird, auf dem Mittelrohr gelagert ist und zwischen der unteren
Fläche der Endkappe 43 und der oberen Fläche des Flansches 34 der Endkappe des Spaltfilters
30 liegt.
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Das Spaltfilter27 ist so bemessen und in der Mittelbohrung des gefältelten
Zellulosefilters 40 so aufgestellt, daß dessen Innenfalten 40a unmittelbar an der
Außenfläche des Filters 27 anliegen, dessen Außenfläche auf diese Weise als eine
Führung für die inneren Falten 40a und als eine innere Verstärkung für das gesamte
Zellulosefilter40 dient. Das Spaltfilter 27 erstreckt sich im wesentlichen über
die gesamte Länge des gefältelten Zellulosefilters 40 zwischen den Endkappen 43
und 44 und wird von diesen innerhalb des Filters 40 erhalten. Die Filter 40 und
27 können daher von dem Mittelrohr 20 als eine gemeinsame Einheit gegebenenfalls
aufgesetzt und abgenommen werden.
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Das Filtergehäuse 11 hat eine einwärts gerichtete Ringschulter 51,
die gegen die obere Fläche des Ringes 35 dicht anliegt, wenn das Gehäuse 11 in den
Fuß 12 eingeschraubt wird. Auf diese Weise wird das Filter 30 fest gegen eine Längsverschiebung
auf dem Mittelrohr 20 gehalten.
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Die obere Endkappe 44 des Zellulosefilters 40 paßt in einen im Durchmesser
verkleinerten, in der Mitte befindlichen Abschnitt 53 des Gehäuses 11, der sich
oberhalb der Schulter 51 befindet. Das Zellulosefilter 40 ist daher an seinem oberen
Ende eingemittet und wird daher dem Spaltfilter 30 gegenüber in seiner konzentrischen
Lage gehalten. Die äußeren Falten 40 b der Fältelungen des Filters 40 liegen also
etwa im Abstand 54 von der Innenfläche des Spaltfilters 30. Gewünschtenfalls können
die außenliegenden Falten 40 b auch so bemessen sein, daß sie in Berührung mit der
Innenfläche des Außenfilters 30 liegen.
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Der nahe dem unteren Ende des Gehäuses 11 vorgesehene Abdichtungsring
55 verhütet ein Durchsickern der Flüssigkeit, die in den Fuß 12 über die Öffnung
19 einströmt und in die Gewindeabschnitte 14 und 15 des Fußes 12 und des Gehäuses
11 gelangen könnte. Dessen oberes Ende hat einen Vorsprung 56 zum Ansetzen eines
Schraubenschlüssels, so daß es leicht in den Fuß abgedichtet werden kann.
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Die Filtervorrichtung arbeitet in folgender Weise: Die drei Filter
27, 40 und 30 werden konzentrisch auf dem Mittelrohr 20 des Fußes 12 in der beschriebenen
Weise aufgestellt. Das Gehäuse 11 wird über die jetzt von dem Mittelrohr 20 getragenen
vereinigten Filter gestülpt und fest in das Gewinde des Fußes 12 eingeschraubt.
Die Einlaß öffnung 19 wird mit einer Rohrleitung (nicht dargestellt), die zu dem
Vorrat aus ungereinigter, zu filternder hydraulischer Flüssigkeit führt, und die
Auslaßleitung 22 mit einer Leitung (nicht dargestellt) verbunden, die die gefilterte
Flüssigkeit aus dem Filter 10 zur Verwendung in der hydraulischen Vorrichtung (nicht
dargestellt) leitet.
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Die zu filternde, in die Öffnung 19 einströmende unreine Flüssigkeit
fließt in die Kammer 17 und von dort in die Abschnitte der Kammer 18 des Gehäuses
11, die auf der Außenfläche des metallischen Spaltfilters 30 liegen. Infolge der
Abdichtungen 37 und 47 strömt die in diesen Abschnitten der Kammer 18 befindliche
Flüssigkeit zwangläufig nur durch die Zwischenräume 30 b des äußeren Kantenfilters
30. Nach dem Austritt aus der Innenfläche des Kantenfilters 30 verteilt sie sich
in dem sich zwischen dem außenliegenden Faltkanten 40 b des gefältelten Zellulosefilters
40 und der Innenfläche des metallischen Spaltfilters 30 befindlichen Ringraum 54.
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Beim Durchtritt der Flüssigkeit durch die Öffnungen 30 b des Spaltfilters
30 werden alle in ihr befindlichen großen festen Unreinigkeiten, z. B. Metallsplitter,
abgefangen und auf seiner Außenfläche zurückgehalten, da seine Zwischenräume 30
b so klein sind, daß sie den Durchtritt dieser Metallsplitter mit der Flüssigkeit
verhindern. Beim Erreichen des Raumes 54 ist sie also frei von Metallsplittern und
anderen Unreinigkeiten, die ein Reißen und Beschädigen des gefältelten Zellulosefilters
40 verursachen könnten. Infolge der Endkappen 43 und 44, die ebenfalls als Abdichtungen
wirken, fließt dann die in den Raum 54 eintretende Flüssigkeit durch das gefältelte
Zellulosefilter 40, ehe sie zum innenliegenden metallischen Spaltfilter 27 gelangt.
Bei dem Durchgang durch das gefältelte Zellulosefilter 40, dessen Hohlräume mikroskopisch
klein sind, erfolgt eine sehr feine Filterung, wobei im wesentlichen alle festenUnreinigkeiten,
die bei dem ersten Durchgang durch das außenliegende Spaltfilter 30 nicht abgefangen
wurden, entfernt werden. Infolge der Endkappe 28 und des dichten Paßsitzes vom Filter
27 auf dem Abschnitt 24 des Mittelrohres 20 kann die gefilterte Flüssigkeit oder
das Filtrat das Filter 40 nur durch die Zwischenräume 27 b des innenliegenden metallischen
Spaltfilters verlassen. Das Spaltfilter 27 wirkt als Sicherheitsvorrichtung, und
beim Durchfluß der das Filter 40 verlassenden Flüssigkeit wird diese von allen Metallsplittern,
die zufällig durch das äußere Spaltfilter 30 nicht zurückgehalten wurden und ein
teilweises Einreißen oder Durchlochen des Filters 40 verursacht haben, befreit.
Da die Innenfilter 40 b des Elements 40 unmittelbar an dem Filter 27 anliegen, verstärkt
dieses das Zellulosefilter40 und ermöglicht ihm, der zerreißenden Wirkung zu widerstehen,
die von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten ausgeübt wird. Außerdem
fängt
es alle Zellulosefasern, die von dem Zellulosefilter 40 durch sein teilweises zufälliges
Zerreißen abgerissen worden sind, ab. Nach dem Durchgang durch die Zwischenräume
27 b des Spaltfilters 27 gelangt die Flüssigkeit nach unten in die Bohrung oder
Kammer 21 des Mittelrohres 20 und strömt von dort durch die Öffnung 22 des Fußes
12 ab. Die aus dieser abströmende gefilterte Flüssigkeit ist völlig frei von festen,
für hydraulische Vorrichtungen (nicht dargestellt), denen sie aus der Öffnung 22
zu Arbeitszwecken zufließt, schädlichen Bestandteilen.
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Der Durchgang der Flüssigkeit durch die drei konzentrisch angeordneten
Filter 30, 40 und 27 erfolgt in einem mehrstufigen Arbeitsvorgang, wobei jede Stufe
einem bestimmten Zweck dient. Bei der ersten Stufe führt der Durchgang durch das
außenliegende metallische Spaltfilter 30 zur Befreiung der Flüssigkeit von allen
großen schädlichen Bestandteilen, einschließlich Metallsplitter. In der zweiten
Stufe werden beim anschließenden Durchgang durch das feinfilternde Zellulosefilter
40 alle verlliehenen restlichen Feststoffverunreinigullgell abgefangen. In der dritten
anschließenden Filterungsstufe werden beim Durchgang durch das innenliegende metallische
Filter 27 alle zufällig noch vorhandenen Aletallsplitter oder alle von dem Zellulosefilter
40 abgerissenen Fasern aufgefangen. Bei der dargestellten Ausführung ermöglicht
das Vorhandensein von schützenden metallischen Spaltfiltern auf jeder Seite des
Zellulosefilters 40 auch die Durchführung einer Vmkehrfilterung mit dem Filter 10,
wobei einfach die Verbindungen zu den zugehörenden Öffnungen 19 und 22 umgekehrt
werden. In diesem Falle wird die Öffnung 22 zur Einlaßöffnung und die Öffnung 19
zur Auslaßöffnung.
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Tritt durch die abgefangenen Unreinigkeiten eine erhebliche Verstopfung
der drei Filter 27, 40 oder 30 oder eines Filters auf, daß eine einwandfreie Filterung
behindert wird. dann schraubt man das Gehäuse 11 einfach von seinem Fuß 12 ab und
nimmt alle verstopften Filter zum Reinigen oder zur Auswechslung heraus.
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Gegebenenfalls können weitere Filterungsstufen in einem einzigen
Gehäuse vorgenommen werden, indem die Zahl der metallischen Spaltfilter und der
Zellulosefilter geändert wird, und zwar in beliebiger konzentrischer Anordnung.
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PTENTANSPROCHE: 1. Flüssigkeitsfilter mit in einem Gehäuse in Längsrichtung
sich erstreckendem Mittelrohr, auf welchem einzeln auswechselbare Filterkörper ineinander
angeordnet sind, welche nacheinander durchflossen werden dadurch gekennzeichnet,
daß das
innenliegende Filter (27) ein metallisches Spaltfilter ist, auf welchem ein
gefälteltes Zellulosefilter (40) so aufgesetzt ist, daß sich die innenliegenden
Falten (40 a) in Berührung mit dem innenliegenden Spaltfilter (27) befinden, und
ein zweites metallisches Spaltfilter (30) radial auswärts des Zellulosefilters (40)
angeordnet ist.