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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fluid-Filter der durch den
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.
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Als
Filter, die beispielsweise in Kraftstoff Leitungen in Fahrzeugen
angeordnet sind, werden entweder sogenannte Wegwerf-Filter oder
Filter der gattungsgemäßen Art
mit austauschbaren Filtereinsätzen
verwendet.
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Wegwerf-Filter,
wie beispielsweise in dem Gebrauchsmuster
DE 1 811 831 U beschrieben, müssen komplett
ausgewechselt werden, wenn die geforderte Filterleistung bzw. Durchströmung nach Aufnahme
einer bestimmten Schmutzmenge nicht mehr gewährleistet ist. Solche Filter
besitzen einen Filtereinsatz in einem geschlossenen, nicht teilbaren Gehäuse, wobei
das Gehäuse
lösbar
mit zwei Schlauchleitungen verbunden ist.
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Bei
einem gattungsgemäßen Filter
kann das Filtergehäuse
geöffnet
werden, um nur den Filtereinsatz auszutauschen. Die Leitungen können mit
den Gehäuseteilen
verbunden bleiben und nach Einsetzen eines neuen Filtereinsatzes
wieder dicht miteinander verbunden (geschlossen) werden.
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Die
US 4 477 352 beschreibt
einen solchen gattungsgemäßen Filter,
bei dem die Gehäuseteile miteinander
verschraubt sind. Daher müssen
die Gehäuseteile
zum Öffnen
und Schließen
relativ zueinander verdreht werden, so dass diese Ausführung nur
für flexible
Schlauchleitungen geeignet ist.
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Mittlerweile
werden die Anforderungen an Leitungskomponenten in der Kfz-Industrie
immer höher
(z. B. Temperaturschwankungen von über 100°C, hohe Drücke in Kraftstoff-Einspritzanlagen
usw.), und gleichzeitig müssen
die Kosten immer mehr reduziert werden. Daher werden heute überwiegend
keine Schläuche
mehr eingesetzt, weil diese aufwendig herzustellen und zu montieren
sind, sondern es werden in den meisten Fällen Kunststoff Rohrleitungen (z.
B. aus PA) eingesetzt, die z. B. verschweißt oder aufgedornt werden.
Dies hat zur Folge, dass die Leitungen weniger flexibel sind und
keine Drehung im Anschlussbereich zulassen. Deshalb kann bei solchen
Leitungen ein Schraubfilter z. B. gemäß
US 4 477 352 nicht verwendet werden.
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Bei
einem in der
US 3 622 007 beschriebenen
Filter werden zwei (identisch ausgebildete) Gehäuseteile axial über ein
dichtendes Aufnahmeteil gegeneinander gesetzt und mittels einer
schwenkbaren Drahtfederklammer fixiert. An (beziehungsweise in}
dem wandungsartigen Aufnahmeteil ist ein Filterelement gehalten.
Ein solcher Filter könnte
wegen der allein axialen Fügeverbindung
der Gehäuseteile zwar
für heutige
(Rohr-) Leitungen verwendet werden, hat aber den Nachteil der zwischen
den Gehäuseteilen
anzuordnenden Axialdichtung, die bei angeschlossenen Leitungen einerseits
schwierig zu montieren ist und andererseits auch heutigen Anforderungen
bezüglich
der Dichtheit nicht genügt.
Zudem ist die außen
am Gehäuse
schwenkbar angeordnete Federklammer gegen Berührungen ungeschützt, so dass
ein ungewolltes Lösen
nicht ausgeschlossen ist. Ferner wird zum Verschwenken der Federklammer
ein großer
Freiraum benötigt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fluid-Filter
der genannten Art bezüglich
seiner Herstellbarkeit und seiner Gebrauchseigenschaften zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
enthalten.
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Demnach
sind die Filter-Gehäuseteile
als Steckkupplungsteile ausgebildet, und zwar einerseits als Muffenteil
mit einer Stecker-Aufnahmeöffnung und
andererseits als Steckerteil mit einem in Richtung einer Steckachse
in die Aufnahmeöffnung
des Muffenteils unter radialer Umfangsabdichtung einsteckbaren Steckerschaft.
Dadurch kann vorteilhafterweise das Filtergehäuse rotationsfrei, d. h. ohne relative
Verdrehung der Gehäuseteile
um die Steckachse, ausschließlich
durch axiale Bewegung geöffnet
und geschlossen werden. Dabei wird auf einfache Weise durch die
radiale Umfangsabdichtung eine sehr gute und auch hohe Drücke zulassende
Abdichtung gewährleistet.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung sind hierbei Rastmittel zum selbsttätigen form-
oder kraftformschlüssigen,
aber lösbaren
Verrasten beim axialen Steckverbinden der Gehäuseteile vorgesehen. Dadurch
erfolgt beim Zusammenstecken selbsttätig durch Verrasten eine sichere
Arretierung der Gehäuseteile
gegen Lösen.
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Weitere
Ausgestaltungsmerkmale und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden
noch genauer erläutert
werden.
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Anhand
eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels
soll die Erfindung genauer erläutert
werden. Dabei zeigen:
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1 einen
Halb-Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Fluid-Filters in einer
ersten Ausführung
(Schnittebene entsprechend I-I gemäß 2),
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2 eine
Ausführungsvariante
des Filters in einem Axialschnitt entsprechend der Ebene II-II in 1,
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3 eine
Perspektivansicht des einen Gehäuseteils
(Steckerteils) in der Ausführung
gemäß 2,
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4 eine
teilgeschnittene Draufsicht in Pfeilrichtung IV gemäß 3,
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5 das
Gehäuseteil
gemäß 3 und 4 in
einer teilweise aufgeschnittenen Perspektivansicht,
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6 einen
Axialschnitt des anderen Gehäuseteils
(Muffenteils),
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7 eine
Perspektivansicht eines Filtereinsatzes in einer ersten Ausführungsform,
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8 einen
vergrößerten Axialschnitt
des Filtereinsatzes gemäß 7,
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9 eine
Ansicht in Pfeilrichtung IX gemäß 8,
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10 eine
Perspektivansicht einer zweiten Ausführung eines Filtereinsatzes,
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11 den
Filtereinsatz gemäß 10 im Axialschnitt,
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12 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Hilfswerkzeugs zum
Entnehmen des Filtereinsatzes,
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13 eine
Stirnansicht in Pfeilrichtung XIII gemäß 12,
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14 eine
Ansicht in Pfeilrichtung XIV gemäß 12,
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15 eine
Teilansicht entsprechend 12 während der
Anwendung des Hilfswerkzeuges,
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16 eine
zweite Ausführung
eines Hilfswerkzeuges im Axialschnitt während der Anwendung zum Entnehmen
des Filtereinsatzes,
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17 eine
schematische, bockschaltbildartige Darstellung einer bevorzugten
Verwendung des erfindungsgemäßen Fluid-Filters.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnungen sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 1 oder 2 besteht
ein erfindungsgemäßer Fluid-Filter 1 aus
einem Filtergehäuse 2 und
einem auswechselbaren Filtereinsatz 4. Das Filtergehäuse 2 besteht
seinerseits aus zwei Gehäuseteilen 2a und 2b,
die eine Aufnahmekammer 6 für den Filtereinsatz 4 umschließen und
mediendicht sowie zum Auswechseln des Filtereinsatzes 4 lösbar miteinander
verbunden sind.
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Erfindungsgemäß ist das
eine Gehäuseteil 2a als
Muffenteil 8 mit einer Stecker-Aufnahmeöffnung 10 ausgebildet,
und das andere Gehäuseteil 2b weist
als Steckerteil 12 einen Steckerschaft 14 auf, der
in Richtung einer Steckachse 16 in die Aufnahmeöffnung 10 des
Muffenteils 8 unter radialer Umfangsabdichtung einsteckbar
ist. Somit erfolgt das Schließen
und Öffnen
des Filtergehäuses 2 allein durch
axiale Relativbewegungen der Gehäuseteile 2a, 2b,
indem der Steckerschaft 14 längs der Steckachse 16 in
die Aufnahmeöffnung 10 eingesteckt
beziehungsweise umgekehrt herausgezogen wird. Verdrehungen um die
Steckachse 16 treten somit vorteilhafterweise nicht auf.
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Zur
lösbaren
Arretierung der Gehäuseteile 2a, 2b im
geschlossenen, verbundenen Zustand sind bevorzugt Rastmittel 18 zum
selbsttätigen
form- oder kraftformschlüssigen,
jedoch lösbaren
Verrasten beim axialen Steckverbinden der Gehäuseteile vorgesehen. In der
dargestellten, bevorzugten Ausführungsform
weist hierzu das Steckerteil 12 zwei diametral gegenüberliegende,
sich axial und mit radialem Abstand etwa parallel zu dem Steckerschaft 14 in gleicher
Richtung erstreckende und in radialer Richtung federelastische Rastarme 20 auf,
die im steckverbundenen Zustand mit nasenartigen Rastelementen 22 einen
radial nach außen
vorstehenden Ringbund 24 des Muffenteils 8 formschlüssig rastend
hintergreifen. Zum Lösen
dieser Verrastung sind die Rastarme 20 federelastisch radial
nach außen spreizbar.
Hierzu ist mit Vorteil ein an dem Steckerteil 12 unverlierbar
gehaltertes Löseelement 26 vorgesehen.
Hierzu wird auf die 3 und 4 verwiesen. Demnach
weist das Löseelement 26 zwei
von einem Betätigungsabschnitt 28 ausgehende
Spreizabschnitte 30 auf. Jeder Spreizabschnitt 30 sitzt
radial zwischen einem der Rastarme 20 und dem Steckerteil 12.
Gemäß 4 ist
jeder Spreizabschnitt 30 über einen bogenförmigen Verbindungsabschnitt 32 mit
dem Betätigungsabschnitt 28 verbunden,
wobei jeder Verbindungsabschnitt 32 mit dem Steckerteil 12 derart
zusammenwirkt, dass durch eine in radialer Richtung auf den Betätigungsabschnitt 28 einwirkende
Druckkraft F die Spreizabschnitte 30 zum radialen Spreizen
von innen gegen die Rastarme 20 wirken. Dadurch werden
die Rastarme 20 in Richtung der in 4 eingezeichneten
Pfeile 34 radial gespreizt. Vorsorglich sei noch bemerkt,
dass in 1, 2 und 5 das
Löseelement 26 nicht
dargestellt ist.
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Grundsätzlich kann
die Aufnahmekammer 6 für
den Filtereinsatz 4 an beliebiger Stelle innerhalb der
Gehäuseteile 2a, 2b angeordnet
beziehungsweise gebildet sein. In der bevorzugten Ausführungsform
ist aber vorgesehen, dass die Aufnahmekammer 6 innerhalb
des Muffenteils 8 im Anschluss an den Bereich der Aufnahmeöffnung 10 und
des darin ganz eingesteckten Steckerschaftes 14 angeordnet ist.
Somit liegen die Aufnahmekammer 6 für den Filtereinsatz 4 und
die Aufnahmeöffnung 10 für den Steckerschaft 14 axial
benachbart hintereinander. Gemäß 1 und 2 kann
in einem zwischen dem Filtereinsatz 4 und dem eingesteckten
Steckerschaft 14 verbleibenden Spalt 38 ein zusätzliches
(nicht dargestelltes) Halteelement, z. B. eine Art Sprengring, vorgesehen
sein, um den Filtereinsatz 4 auch im geöffneten Zustand des Filtergehäuses 2 gegen
ungewolltes Herausfallen zu sichern.
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Zur
radialen Umfangsabdichtung ist bevorzugt ein Dichtring (O-Ring) 40 in
einer Ringnut 42 eines der beiden Gehäuseteile 2a oder 2b angeordnet. Damit
ist eine gute Abdichtung gewährleistet,
die einen Einsatz auch bei hohen Drücken und/oder bei kriechfreudigen
und zur Kristallisation neigenden Medien (wie z. B. Harnstoff-Wasser-Lösung) ermöglicht, da sonst bei derartigen
Medien die Gefahr bestehen würde,
dass sich im Dichtungsbereich kristalline Rückstände bilden könnten. Dies
kann durch eine bestimmte radiale Verpressung des Dichtrings 40 mit hoher
Sicherheit vermieden werden. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Dichtring 40 auf dem Außenumfang des Steckerschaftes 14 angeordnet.
Da der Filtereinsatz 4 durch den Bereich der Stecker-Aufnahmeöffnung 10 hindurch
in die Aufnahmekammer 6 einzusetzen ist, hängt der
maximale Außendurchmesser
des Filtereinsatzes 4 (bzw. der Innendurchmesser der Kammer 6)
vom Außendurchmesser
des Dichtringes 40 (bzw. vom Innendurchmesser des Dichtbereichs
in der Stecker-Aufnahmeöffnung 10)
ab; so muss der Außendurchmesser
des Filtereinsatzes kleiner/gleich dem Außendurchmesser des Dichtringes 40 sein.
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Bei
einer ebenfalls möglichen
Variante mit Anordnung des Dichtringes 40 in einer inneren
Ringnut in der Aufnahmeöffnung 10 des
Muffenteils 8 muss der Filtereinsatz 4 mit einem
maximalen Außendurchmesser
kleiner/gleich dem Innendurchmesser des Dichtringes 40 ausgebildet
sein. Dem gegenüber
benötigt
die dargestellte, bevorzugte Ausführung somit einen geringeren
radialen Bauraum.
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Jedes
Gehäuseteil 2a, 2b weist
auf seiner der Aufnahmeöffnung 10 beziehungsweise
dem Steckerschaft 14 axial gegenüberliegenden Seite jeweils einen
Anschlussdorn 44 zum Aufstecken einer nicht dargestellten
Leitung auf. Jeder Anschlussdorn 44 weist ein Dornprofil
mit beispielsweise drei widerhakenartigen Zahnkanten auf, welches
speziell für Kunststoff
Rohrleitungen, insbesondere Kunststoffrohre mit mindestens einer
Lage (Schicht) aus Polyamid (PA), konzipiert ist. Jeder Anschlussdorn 44 kann
sich gleichachsig zur Steckachse 16 erstrecken oder aber
zur Winkelverbindung quer, insbesondere senkrecht zur Steckachse 16,
wie dies beispielhaft bei dem "oberen" Anschlussdorn 44 des
Steckerteils 12 in den 2 bis 4 dargestellt
ist.
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Für die Ausgestaltung
des Filtereinsatzes 4 sind in den 7 bis 9 einerseits
und den 10 und 11 andererseits
zwei verschiedene Ausführungen
beispielhaft dargestellt.
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Bei
der ersten Ausführung
gemäß 7 bis 9 ist
der Filtereinsatz 4 als becherartiges Formteil 45 aus
einem porösen
Sinter-Kunststoff ausgebildet, insbesondere aus einem hydrophoben
Polyethylen (PE). Dieses Filter-Formteil 45 weist zur Vergrößerung seiner
Oberfläche
beziehungsweise seiner wirksamen Filter-Durchsatzfläche eine
in radialer Richtung wellen- oder mäanderförmig verlaufende Umfangswandung 46 auf.
Zudem weist das Formteil 45 einseitig einen Boden 48 auf,
auf dessen Außenseite
Abstandhalter-Ansätze 50 vorgesehen
sein können
(siehe 8). Auf der dem Boden 48 gegenüberliegenden
Seite ist das Filter-Formteil 45 offen ausgebildet.
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Wie
sich den Darstellungen in 1 und 2 entnehmen
läßt, ist
im Übergang
zwischen der Aufnahmekammer 6 und dem Anschlussdorn 44 eine innere
radiale Stufenfläche 52 gebildet
(siehe auch 6), die die Aufnahmekammer 6 zum
Einsetzen des Filtereinsatzes 4 begrenzt. Der Filtereinsatz
beziehungsweise das Formteil 44 kommt mit seinen bevorzugt
vorgesehenen Ansätzen 50 zur
Auflage auf der Stufenfläche 52,
damit ein ungehindertes Abfließen
des gefilterten Fluides gewährleistet
ist. Durch die wellen- oder mäanderförmige Kontur
der Umfangswandung 46 sind innere Aufnahmetaschen 53 als
Schmutzreservoir gebildet. Mit Vorteil ist der Filtereinsatz 4 form-
und/oder materialspezifisch so konzipiert, dass er schon bei einem
Fluid-Druck von 0,5 bar eine Durchflussmenge von 3 bis 5 Liter pro
Stunde gewährleistet.
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Bei
der Alternative gemäß 10 und 11 ist
der Filtereinsatz 4 als ebenfalls becherartiges Filtersieb 54 mit
einem käfigartigen
Träger 56 insbesondere
aus Kunststoff und im Bereich von fensterartigen Wandungsöffnungen
des Trägers 56 gehalterten
Flächensieben 58 vorzugsweise
aus Edelstahl ausgebildet. Dabei kann das Filtersieb 54 ein
von einem Boden 60 ausgehendes, rohrförmiges Schmutzreservoir 62 aufweisen.
Wie in 11 angedeutet ist, kann das
rohrförmige
Schmutzreservoir 62 einen hohlzylindrischen Querschnitt
aufweisen und dadurch in den angrenzenden Anschlussdorn 44 mit radialem
Umfangsabstand hineinragen. Der Außendurchmesser sollte dabei
so bemessen sein, dass ein ausreichender Ringspalt für den Durchfluss
des gefilterten Mediums innerhalb des Anschlussdorns 54 noch
erhalten bleibt.
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In
beiden Ausführungsvarianten
ist der Filtereinsatz 4 in Abhängigkeit von der Fluid-Strömungsrichtung
(vgl. die Pfeile 64 in 1 und 2)
derart orientiert in dem Filtergehäuse 2 angeordnet,
dass das Fluid in den becherartigen Filtereinsatz 4 hineinströmt. Dadurch
wird eine sehr hohe Schmutz-Aufnahmekapazität erreicht.
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Ebenfalls
in beiden Ausführungen
weist der Filtereinsatz 4 auf seiner offenen Einströmseite einen äußeren Ringbund 66 zur
zentrierten Halterung in der Aufnahmekammer 6 auf.
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Gegenstand
der Erfindung ist weiterhin ein Hilfswerkzeug 70 zum Entnehmen
des Filtereinsatzes 4 aus dem Filtergehäuse 2. In einer ersten,
in den 12 bis 15 veranschaulichten
Ausführung
ist das Hilfswerkzeug 70 nach Art einer sogenannten Gegenarmpinzette
mit zwei gekreuzten Armen 72a, 72b ausgebildet,
die an ihren Enden quer nach außen
weisende Greifspitzen 74 aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn sich die Arme 72a, 72b durch eine Öffnung 76 einer
Anlagescheibe 78 erstrecken. Diese Anlagescheibe 78 ist
relativ zu dem einen Arm 72a axial fixiert, insbesondere
fest verbunden, während
der andere Arm 72b innerhalb der Öffnung 76 beweglich
ist. Wie in 15 veranschaulicht ist, wird diese
Pinzette mit den vorderen Greifspitzen 74 in den Filtereinsatz 4 eingeführt, bis
die Anlagescheibe 78 zur Auflage auf dem Öffnungsrand
des Filtereinsatzes 4 gelangt. Dann werden die Greifspitzen 74 durch
Druck auf die Arme 72a, 72b gespreizt, so dass
der Einsatz leicht entnommen werden kann. Die Anlagescheibe 78 begrenzt
dabei durch die Größe der Öffnung 76 die
Spreizbewegung der Arme 72a, b derart, dass im maximal
gespreizten Zustand ein definierter Eingriff der Greifspitzen 74 in
dem Filtereinsatz 4 erreicht wird, d. h. eine zur Entnahme
ausreichende Anpresskraft, jedoch ohne Beschädigung der Wandung der Aufnahmekammer 6.
Zudem wird dabei durch die Anlagescheibe 78 der Filtereinsatz 4 vorteilhafterweise
so deckelartig verschlossen, dass kein Restschmutz austreten und
womöglich
am oder im Filtergehäuse 2 verbleiben
kann.
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Bei
der in 16 veranschaulichten Ausführungsvariante
ist als Hilfswerkzeug 70 eine Zylinderkolbeneinheit 80 vorgesehen,
wobei ein Zylinder 82 dicht mit dem Filter-Gehäuseteil 2a beziehungsweise mit
dem Muffenteil 8 verbindbar ist. Mit einem über eine
Kolbenstange 84 bewegbaren Kolben 86 ist ein Unterdruck
zum Herausziehen (Heraussaugen) des Filtereinsatzes 4 erzeugbar.
Für die
Verbindung des Zylinders 82 mit dem Muffenteil 8 weist
der Zylinder einen Verbindungsabschnitt mit C-förmigem Profil auf, so dass
er seitlich, quer zur Steckachse aufschiebbar ist, um dann den Ringbund 24 zu
umgreifen. Zur Abdichtung ist hierbei eine Axialdichtung 88 vorgesehen.
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In 17 ist
schließlich
eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Fluid-Filters 1 veranschaulicht.
Dabei dient der Filter 1 als Vorfilter – insbesondere von einer Dosiereinheit 96 – für ein Abgas-Additiv
in einer Leitung 90, die einen Tank 92 über eine
Pumpe 94 mit der Dosiereinheit 96 verbindet. Im
konkreten Fall enthält
der Tank 92 eine Harnstoff-Wasser-Lösung, die in der Dosiereinrichtung 96 mit
Luft vermischt und zur Schadstoffreduktion einer Abgasanlage in
einem Kraftfahrzeug zugeführt
wird. Diese Technik ist auch unter dem Begriff "Selective Catalytic Reduction=SCR" bekannt. Hierbei
geht es um eine Reduzierung vor allem von Stickoxiden und Rußpartikeln
im Abgas dieselbetriebener Fahrzeuge. Der Harnstoff ist auch unter
dem Namen AdBlue bekannt.
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Durch
die Erfindung wird eine herstellungs- und kostengünstige Filter-Ausführung erreicht,
die einen sehr einfachen Austausch eines Filtereinsatzes auch bei
Verbindung mit Kunststoff-Rohrleitungen ermöglicht. Der lösbare Verschlussmechanismus
ist einfach aufgebaut und komfortabel in der Handhabung. Die Gehäuseteile
sind auch dann zuverlässig dicht
verschließbar,
wenn am Einsatzort wenig Raum für
das Handling zur Verfügung
stehen sollte. Bei geringem Raumbedarf wird eine hohe Filterleistung
erreicht.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden
Ausführungen.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch
1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch
jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller
insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet,
dass grundsätzlich
praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch
mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal
ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein
erster Formulierungsversuch für
eine Erfindung zu verstehen.