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Die Erfindung betrifft einen Rückspülfilter für flüssige Medien, insbesondere für flüssige Brennstoffe, mit einem einen Filtereinlass, einen Filterauslass und einen Spülanschluss aufweisenden Filtergehäuse, mit einem im Filtergehäuse feststehend angeordneten, von dem zu filternden Medium von innen nach außen durchströmten Filtereinsatz, der mittels wenigstens eines, mindestens zwei Gruppen von schlitzartigen Fenstern aufweisenden Stützkäfigs und mindestens eines am Stützkäfig abgestützten Filtermittels gebildet ist, wobei die Fenster innerhalb jeder Gruppe zueinander parallel ausgerichtet verlaufen und durch zueinander parallele Stege des Stützkäfigs voneinander getrennt sind, und mit einer im Inneren des Filtereinsatzes angeordneten, mittels eines Verstellantriebs im Filtereinsatz um eine Filterlängsachse rotierbaren, mindestens eine Spaltöffnung aufweisenden und sich über die Höhe des Filtereinsatzes erstreckenden Rückspülvorrichtung zum zonenweisen Freispülen des Filtermittels über Spaltöffnung sowie Fenster und zum Abführen von Filterrückständen zum Spülanschluss während eines Rückspülzyklus, wobei vorzugsweise die schlitzartigen Fenster der einen Gruppe versetzt gegenüber denjenigen der anderen Gruppe(n) angeordnet sind und die Fenster der einen Gruppe mit den Stegen der anderen Gruppe(n) in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Erfindung betrifft ferner auch einen Filtereinsatz für einen Rückspülfilter, mit einem Stützkäfig zum Abstützen eines Filtermittels, wobei der Stützkäfig mindestens zwei Gruppen von schlitzartigen Fenstern aufweist, die innerhalb jeder Gruppe zueinander parallel ausgerichtet verlaufen und durch zueinander parallele Stege des Stützkäfigs voneinander getrennt sind, wobei vorzugsweise die schlitzartigen Fenster der einen Gruppe versetzt gegenüber denjenigen der anderen Gruppe(n) angeordnet sind und die Fenster der einen Gruppe mit den Stegen der anderen Gruppe in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Die Erfindung geht aus von einem Rückspülfilter gemäß der
DE 32 35 552 C2 . Die genannte Entgegenhaltung beschreibt bereits den grundsätzlichen Aufbau eines Rückspülfilters mit einem Filtereinsatz, der einen Stützkäfig mit gruppenweise angeordneten Fenstern aufweist, die versetzt zueinander angeordnet sind. Die
DE 32 35 552 C2 beschreibt hierbei eine erste Ausgestaltung, bei welcher sich sämtliche rechteckförmigen Fenster mit ihrer längeren Seite in Umfangsrichtung des Filtereinsatzes beziehungsweise in einer Ebene erstrecken, die senkrecht auf die Filtereinsatzachse steht, und bei welcher die Rückspülvorrichtung als zylindrischer Spülteller ausgebildet ist, der mit einer Schubstange innerhalb des Filtereinsatzes hoch- und herunterbewegt werden kann. Bei einer zweiten Ausgestaltung sind die einzelnen Fenster axial ausgerichtet, d.h. die Längsseite der rechteckförmigen Fenster erstreckt sich parallel zur Längsachse des Filtereinsatzes, und die Spülvorrichtung besteht aus einem rotierbaren Spülarm. Um bei der zuletzt genannten Ausgestaltung mit axial ausgerichteten Fenstern das Filtermittel hinter den unterschiedlichen Fenstergruppen durch Rückspülung zu reinigen, weist der Spülarm mehrere Spaltöffnungen auf, denen jeweils ein eigenes Absperrventil zugeordnet ist, wobei die Absperrventile wechselweise gesteuert werden, damit jeweils einer der Spülkanäle gegenüber dem Spülanschluss gesperrt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Konstruktion des gattungsgemäßen Rückspülfilters zu vereinfachen und im Rückspülzyklus die Rückspülintensität am Filtermittel zu verbessern, insbesondere wenn die zur Verfügung stehende Filterfläche im Filtereinsatz erhöht wird.
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Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird mit der Erfindung für einen gattungsgemäßen Rückspülfilter vorgeschlagen, dass die Rückspüleinrichtung wenigstens zwei voneinander getrennte, höhenversetzt zueinander angeordnete Spülkammern mit zugehöriger Spaltöffnung und eine relativ zu den Spülkammern begrenzt drehbewegliche Hohlwelle aufweist, die im Bereich der ersten Spülkammer einen ersten Radialauslass und im Bereich der zweiten Spülkammer einen zweiten Radialauslass aufweist, der höhenversetzt und umfangsversetzt zum ersten Radialauslass an der Hohlwelle angeordnet ist, wobei die Bewegungsrichtung der Rückspüleinrichtung mittels des Verstellantriebs während des Rückspülzyklus umkehrbar ist, und für beide Bewegungsrichtungen Mitnahmemittel zum Mitbewegen von Spüleinrichtung und Hohlwelle in die jeweilige Bewegungsrichtung nach einer Richtungsumkehr und Relativverdrehung zwischen Hohlwelle und Spülkammer vorgesehen sind. Die Erfindung geht von einer rotierbaren Rückspüleinrichtung aus, wobei für den Rückspülprozess die Ausgestaltung derart getroffen ist, dass die Bewegungsrichtung der Rückspüleinrichtung mittels des Verstellantriebs während des Rückspülzyklus umkehrbar ist beziehungsweise umgekehrt wird. Durch diese Richtungsumkehr sowie den Aufbau einer Rückspüleinrichtung mit einer Hohlwelle und Spülkammern, zwischen denen eine Relativverdrehung bei bzw. nach einer Richtungsumkehr stattfinden kann, wird auf konstruktiv einfache Weise erreicht, dass entweder nur die eine Spülkammer, bzw. eine erste Gruppe von Spülkammern, oder eine andere Spülkammer bzw. eine zweite Gruppe von Spülkammern, aktiv ist, während die jeweils andere(n) Spülkammer(n) inaktiv sind, wobei ferner erfindungsgemäß das Filtermittel aus einem plissierten, vorzugsweise mehrlagigen Filtergewebe oder Filtertuch mit Plissierungsfalten besteht, und sämtliche Stege mit einer Stegfront jeweils in eine Plissierungsfalte einfassen.
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Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung wird die Anordnung derart getroffen, dass die Hohlwelle drehfest mit dem Verstellantrieb gekoppelt ist, wobei vorzugsweise die Kopplung über ein Verzahnungsgetriebe erfolgt. Der Verstellantrieb kann insbesondere eine linearverschiebliche Zahnstange umfassen, die mit einem mit der Rückspüleinrichtung gekoppelten Zahnrad zum Drehen der Rückspüleinrichtung kämmt, wobei der Verstellantrieb vorzugsweise aus einem Pneumatik-Linearantrieb besteht. Gemäß der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung ist dabei das Zahnrad mit der Hohlwelle drehfest verbunden, die dann wiederum die Spülkammern nach einer Richtungsumkehr über die Mitnahmemittel mitnimmt.
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Für einen optimierten Rückspülzyklus kann ferner beim erfindungsgemäßen Rückspülfilter dem Schlammablass ein Spülventil zugeordnet sein, das mittels einer Bewegung des Verstellantriebs, insbesondere der Zahnstange, öffenbar ist. Das Öffnen und Schließen kann entweder derart erfolgen, dass ein Schließen erst bei Rückkehr des Verstellantriebs bzw. der Zahnstange in eine Ausgangsstellung erfolgt, oder die Anordnung kann derart getroffen werden, dass ein Schließen des Spülventils jeweils am Ende jeder Bewegung in die eine oder andere Richtung erfolgt. Durch mechanische Kopplung des Öffnungs- und Schließvorgangs des Spülventils mit der Bewegung des Verstellantriebs bzw. der Zahnstange kann auf einfache Weise sichergestellt sein, dass das Spülventil immer öffnet, wenn die Rückspüleinrichtung einen Rückspülzyklus durchführt, und zugleich geschlossen ist, wenn kein Rückspülzyklus stattfindet und/oder aufgrund der Richtungsumkehr ein geöffnetes Spülventil nicht vorteilhaft ist. Ein Schließen des Spülventils im Umkehrpunkt des Verstellantriebs ermöglicht eine weitere Reduzierung der Spülmenge. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Zahnstange hierzu an ihrer Stirnseite mit einem Schaltnocken oder Schaltfläche zum Betätigen des Spülventils versehen sein. Das Spülventil kann insbesondere gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder mittels der Zahnstange während des Rückspülzyklus in eine Öffnungsstellung bewegbar sein, wodurch die in der Rückstellfeder bei Öffnen des Spülventils aufgebrachte Kraft für ein automatisches Schließen des Spülventils sorgen kann, wenn die Verstelleinrichtung beziehungsweise die Zahnstange in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt.
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Alternativ kann die Zahnstange mit zwei Nockenflächen als Schaltnocken zum Betätigen des Spülventils versehen sein, wobei der erste Schaltnocken zum Betätigen des Spülventils in der Ausgangsstellung der Zahnstange und die zweite Nockenfläche bzw. der zweite Schaltnocken zum Betätigen des Spülventils in der Umkehrstellung der Zahnstange oder des Verstellantriebs dient. Insbesondere bei der Ausgestaltung mit zwei Nockenflächen ist besonders vorteilhaft, wenn beide Enden der Zahnstange jeweils in einer Gleitführung geführt und/oder gelagert sind, die unabhängig von der Schiebestellung eine Abdichtung gegenüber dem vom Medium durchströmbaren Filtergehäuse bewirken, da dann die Bewegung des Spülarms unabhängig vom Betriebsdruck des zu filternden Mediums ist.
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Um eine lange, wartungsfreie Betriebszeit eines Rückspülfilters zu erzielen, ist ferner vorteilhaft, wenn die Spülkammer(n) während eines Rückspülzyklus mittels der Verstelleinrichtung in beide Bewegungsrichtungen um wenigstens 360 Grad verdrehbar ist (sind), und vorzugsweise um mehr als 360 Grad, insbesondere um 360 Grad plus wenigstens die Bogenlänge so vieler Stege und Fenster, dass die Strömung an allen Fenstern während einer 360° Drehung voll ausgebildet ist.
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Weiter vorzugsweise kann jede Spülkammer sowie die zugehörige Spaltöffnung eine Höhe aufweisen, die sich genau oder im Wesentlichen genau über die Höhe jeweils eine Gruppe der versetzt zueinander angeordneten schlitzartigen Fenster erstreckt. Jede Spülkammer hat mithin einen Spülspalt als Einlass, dessen Höhe an die längere Seite der schlitzartigen Fenster im Stützkäfig angepasst ist. Bei einem konstruktiv besonders einfachen Aufbau bestehen die Spülkammern aus gleichartigen, miteinander lösbar verbundenen Kammermodulen, wobei jeweils zwei Kammermodule zu einer Doppelkammer zusammengesetzt sind, wobei vorzugsweise zwischen zwei Kammermodulen einer Doppelkammer eine Trennscheibe positioniert ist. Über die Trennscheiben werden mithin die Spülkammern einer Doppelkammer voneinander separiert. Besonders vorteilhaft ist, wenn sämtliche Kammermodule mittels durchgehender Stangen zu einem Spülkammereinsatz verbunden sind, welcher partiell drehbeweglich an der Hohlwelle gelagert ist. Die Spüleinlässe sämtlicher Spülkammern können bei dieser Ausgestaltung auf einer gemeinsamen Axiallinie liegen, da über die Relativlage von Hohlwelle einerseits und Spülkammereinsatz andererseits aktuell bestimmt wird, welche der Spülkammern über einen Radialauslass in der Hohlwelle an den Spülanschluss angeschlossen ist und welche Spülkammern inaktiv sind.
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Insbesondere vorteilhaft ist, wenn der Filtereinsatz mehrere Untergruppen aufweist, wobei jede Untergruppe jeweils eine Gruppe von ersten Fenstern und eine Gruppe von zweiten Fenstern umfasst, und die Hohlwelle genau zwei umfangsversetzt und höhenversetzt positionierte Radialauslässe aufweist, wobei vorzugsweise der erste Radialauslass der/den obersten Untergruppe(n) und der zweite Radialauslass der/den unteren Untergruppe(n) zugeordnet sind. Falls eine ungerade Anzahl von Untergruppen vorhanden ist, kann dann der obere Radialauslass nur der höher positionierten Gruppe von Fenstern der mittleren Untergruppe und der tiefer positionierte beziehungsweise untere Radialauslass zusätzlich der unteren Gruppe von Fenstern der mittleren Untergruppe zugeordnet sein.
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Gemäß der Erfindung beststeht beim Filtereinsatz im Rückspülfilter das Filtermittel aus einem plissierten, vorzugsweise mehrlagigen Filtergewebe oder Filtertuch mit Plissierungsfalten, und außerdem fassen sämtliche Stege mit einer Stegfront jeweils in eine Plissierungsfalte ein. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Stegfront jedes Stegs bis zum Faltengrund einer Plissierungsfalte erstreckt. Durch diese Ausgestaltung kann das plissierte Filtermittel mittels der Stege des Stützkäfigs fixiert werden, wobei zugleich mittels der in die Plissierungsfalten eintauchenden Stege Blindströmungen von der Seite in die Fenster vermieden werden. Vorzugsweise können jeder Plissierungsfalte jeweils mehrere Fenster unterschiedlichen Gruppen von ersten Fenstern oder von zweiten Fenster zugeordnet sein. Sofern die Stege der nächsten bzw. anderen Gruppe in axialer Verlängerung eines Fensters liegen, werden zugleich auch Blind- oder Bypassströmungen innerhalb einer Plissierungsfalte von oben und/oder von unten effektiv unterbunden. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass während des Rückspülprozesses Fluid über das Fenster und die Spaltöffnung in die Spülkammer hineingezogen wird, wodurch ein Sog auf die Plissierungsfalten des Filtermittels ausgeübt wird und eine zusätzliche Abdichtung des momentan rückgespülten Fensters bewirkt wird. Ferner kann besonders vorteilhaft sein, wenn sich sämtliche Stege radial erstrecken, und vorzugsweise symmetrisch zu einer Radialebene ausgebildet sind, und/oder wenn die Stegfront jedes Stegs als sich zu ihrer freien Stirnfront verjüngende Stegspitze ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Stirnfront gerundet ist und hierdurch an die Rundung der Plissierungsfalte angepasst ist.
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Für einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau sorgt auch, wenn der Stützkäfig modulartig aufgebaut ist und mehrere zueinander gleiche, ringförmige Stegelemente aufweist, die zwischen zwei mit einem Deckelrand eine radiale Abdichtung ermöglichenden Stirndeckeln eingespannt sind, wobei jedes Stegelement vorzugsweise aus Kunststoff besteht und wenigstens einen Basisring aufweist, an dem mehrere umfangsversetzt zueinander positionierte Stege integral angeformt oder befestigt sind, wobei vorzugsweise der Stützkäfig eine geradzahlige Anzahl von Stegelementen aufweist. Gemäß einer Variante können jeweils zwei Stegelemente ein Stegelementpaar bilden, die mit ihren Basisringen aneinanderstoßend zwischen den Stirndeckeln eingespannt sind. Bei dieser Ausgestaltung kann mithin durch Einsatz nur einer Art von Stegelement jeweils eine Untergruppe erzeugt werden, wobei bei zwei Gruppen versetzt positionierter Fensteröffnungen der Fenster entstehen. Eine Gruppe oder Untergruppe kann aber auch vollständig mittels eines Stegelementes als modulartiges Bauteil gebildet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Stege der Stegelemente an ihren freien Stegenden, vorzugsweise abwechselnd, mit integral angeformten Arretierzapfen oder Arretierlöchern versehen sein, und der Basisring kann an einer Stirnseite, ggf. entsprechend abwechselnd, mit Arretierzapfen und Arretierlöchern versehen sein, die im Montagezustand untereinander zusammenwirken, wobei sich die Stegfronten der Stege vorzugsweise nur radial außerhalb des Basisrings erstrecken. Falls sich die Stegfronten der Stege radial außerhalb des Basisrings erstrecken, ist besonders vorteilhaft, wenn die Stegfronten beidseitig nach oben und unten über die Stirnseiten des Basisring vorkragen. Vorzugsweise können dabei die Stegfronten über die mit den Arretierlöchern versehene Stirnseite des Basisrings entsprechend dessen Dicke in Axialrichtung vorkragen, so dass im Montagezustand zweier ineinandergesetzter Stegelemente der Steg der benachbarten Gruppe sich in Axialrichtung bis an das Fenster der nächsten Gruppe heran erstreckt und eine Abstützung der Plissierungsfalte auch im Angrenzungsbereich eines Fensters gewährleistet, um Bypass-Strömungen besonders effektiv zu unterbinden.
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Weiter vorzugsweise können die Stirndeckeln mittels Ankerstangen miteinander verbunden sein, wobei zwischen den Stirndeckeln auch der Stützmantel und das zwischen Stützmantel und Stützkäfig angeordnete Filtermittel angeordnet, insbesondere eingefasst wird.
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Die vorgenannte Aufgabe wird auch durch einen gattungsgemäßen Filtereinsatzes mit einem Stützkäfig zum Abstützen eines Filtermittels, wobei der Stützkäfig mindestens zwei Gruppen von schlitzartigen Fenstern aufweist, die innerhalb jeder Gruppe zueinander parallel ausgerichtet verlaufen und durch zueinander parallele Stege des Stützkäfigs voneinander getrennt sind, dadurch gelöst, dass das Filtermittel aus einem plissierten, vorzugsweise mehrlagigen Filtergewebe oder Filtertuch besteht, und dass sämtliche Stege mit einer Stegfront jeweils in eine Plissierungsfalte einfassen. Durch das Abstützen des plissierten Filtermittels mittels der Stege wird die Rückspülung bereits erheblich verbessert. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn gemäß der insbesondere bevorzugten Ausgestaltung die schlitzartigen Fenster der einen Gruppe versetzt gegenüber denjenigen der anderen Gruppe(n) angeordnet sind und die Fenster der einen Gruppe mit den Stegen der anderen Gruppe(n) in einer gemeinsamen Ebene liegen, da dann mittels der zu einem Fenster benachbart innerhalb derselben Plissierungsfalte angeordneten Stege auch Bypassströmungen und Blindströmungen unterbunden werden können.
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Gemäß einer Ausgestaltung können sämtliche Stege sich radial erstrecken, und vorzugsweise symmetrisch zu einer Radialebene ausgebildet sind, und/oder die Stegfront jedes Stegs kann als sich zu ihrer freien Stirnfront verjüngende Stegspitze ausgebildet sein, wobei vorzugsweise die Stirnfront gerundet ist. Ferner können jeder Plissierungsfalte jeweils mehrere Fenster unterschiedlicher Gruppen von ersten Fenstern oder von zweiten Fenstern zugeordnet sein.
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Weiter vorzugsweise kann der Stützkäfig des Filtereinsatzes modulartig aufgebaut sein und mehrere, zueinander gleiche, ringförmige Stegelemente aufweisen, die zwischen zwei Stirndeckeln eingefasst sind, wobei jedes Stegelement vorzugsweise aus Kunststoff besteht und wenigstens einen Basisring aufweist, an dem mehrere umfangsversetzt zueinander positionierte Stege integral angeformt oder befestigt sind, und wobei vorzugsweise der Stützkäfig eine geradzahlige Anzahl von Stegelementen aufweist. Bei einer Variante können jeweils zwei Stegelemente ein Stegelement-Paar bilden, die mit ihren Basisringen aneinanderstoßend zwischen den Stirndeckeln eingespannt sind. Eine Gruppe oder Untergruppe kann aber auch vollständig mittels eines Stegelementes als modulartiges Bauteil gebildet werden. Insbesondere bei dieser Ausgestaltung ist dann vorteilhaft, wenn jedes Stegelement zwei Basisringe aufweist, an denen mehrere umfangsversetzt zueinander positionierte, die Basisringe miteinander verbindende Stege integral angeformt oder befestigt sind, wobei vorzugsweise jeder Basisring an seiner dem anderen Basisring abgewandt liegenden Stirnseite derart abwechselnd mit Arretierzapfen und Arretierlöchern versehen ist, das jedes Stegelement spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene zwischen beiden Basisringen ausgebildet. Beim Ineinanderstecken zweier gleich aufgebauter Stegelemente entsteht dann automatisch ein Winkelversatz zwischen den Stegen der Stegelemente benachbarter Gruppen
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Weiter vorzugsweise kann können jeder Plissierungsfalte jeweils mehrere übereinander liegende Fenster des Stützkäfigs zugeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Stege der Stegelemente an ihren freien Stegenden abwechselnd mit integral angeformten Arretierzapfen oder Arretierlöcher versehen sind, und der Basisring an einer Stirnseite abwechselnd mit Arretierzapfen und Arretierlöchern versehen ist, die im Montagezustand untereinander zusammenwirken, wobei vorzugsweise sich die Stegfronten der Stege radial außerhalb des Basisrings erstrecken. Sofern sich die Stegfronten der Stege radial außerhalb des Basisrings erstrecken, können die Stegfronten vorzugsweise beidseitig in Axialrichtung nach oben und unten über die Stirnseiten des Basisring oder der Basisringe vorkragen, wobei die Stegfronten vorzugsweise über die mit den Arretierlöchern versehene Stirnseite des Basisrings oder der Basisringe entsprechend dessen Dicke in Axialrichtung vorkragen, wodurch jede Plissierungsfalte jeweils bis unmittelbar an ein Fenster heran mittels der Stege abgestützt wird.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Rückspülfilters ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen
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1 schematisch vereinfacht, teilweise aufgebrochen, einen erfindungsgemäßen Rückspülfilter in perspektivischer Ansicht;
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2 eine Detailansicht der Verstelleinrichtung des Rückspülfilters aus 1;
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3 eine Einzeldarstellung von Hohlwelle nebst Spülkammern mit einem Rückspülfilter nach 1;
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4 die Spüleinrichtung nach 3 in Explosionsdarstellung;
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5 den beim Rückspülfilter nach 1 einsetzbaren Filtereinsatz im Detail in perspektivischer Darstellung;
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6 schematisch den Filtereinsatz aus 5, teilweise aufgebrochen im Rückspülzyklus;
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7 eine Spüleinrichtung mit drei Doppelspülkammern;
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8 eine Spüleinrichtung mit vier Doppelspülkammern;
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9 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Stützkäfigs für einen erfindungsgemäßen Filtereinsatz in Explosionsdarstellung;
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10 in perspektivischer Ansicht ein Stegelement für den Stützkäfig nach 9;
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11 in perspektivischer Ansicht das Stegelement aus 10 um 180° gedreht;
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12 in Seitenansicht drei miteinander verbundene Stegelemente eines Stützkäfigs nach 9 für den erfindungsgemäßen Filtereinsatz;
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13 eine Draufsicht auf ein Stegelement des Stützkäfigs nach 9;
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14 das Stegelement aus 13 mit aufgezogenem plissierten Filtermittel;
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15 schematisch in einer Detailansicht die Strömungssituation im Rückspülzyklus an einem Fenster beim erfindungsgemäßem Filtereinsatz;
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16 schematisch vereinfacht, teilweise aufgebrochen, einen erfindungsgemäßen Rückspülfilter mit einem Stellantrieb gemäß einer zweiten Ausführungsvariante in perspektivischer Ansicht;
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17 eine Horizontalschnitt durch den Stellantrieb im Rückspülfilter aus 16;
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18 die Zahnstange aus 16 mit drei von der Position der Zahnstange abhängigen Schliessstellungen des Spülventil;
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19 in Seitenansicht ein weiteres alternative Ausführungsbeispiel eines aus vier zusammengesteckten Stegelementen gebildeten Stützkäfigs für einen erfindungsgemäßen Filtereinsatz;
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20 ein einzelnes Stegelement nach 19 in Seitenansicht; und
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21 das Stegelement aus 20 in perspektivischer Ansicht.
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In 1 ist insgesamt mit Bezugszeichen 1 ein erfindungsgemäßer Rückspülfilter zum Rückspülen von flüssigen Medien, insbesondere flüssigen Brennstoffen, bezeichnet. Der Rückspülfilter weist ein nur teilweise dargestelltes Filtergehäuse 2 auf, in welchem sämtliche Funktionsteile für den Filtrierbetrieb zum Filtern einer Flüssigkeit angeordnet sind. Die Flüssigkeit strömt über einen Filtereinlass 3 in das Gehäuse 2 des Rückspülfilters 1 ein, tritt durch ein Filtermittel 351 eines in den Figuren insgesamt mit Bezugszeichen 350 bezeichneten Filtereinsatzes 350 hindurch und kann dann als Filtrat über den Filterauslass 3A einer nachgeschalteten Betriebseinrichtung wie beispielsweise einem Motor zugeführt werden. Das zu filternde Medium durchströmt hierbei das Filtermittel 351 des Filtereinsatzes 350 von innen nach außen und kann hierzu insbesondere von unten in den Innenraum des in 5 und 6 im Detail gezeigten Filtereinsatz 350 über Durchtritte 58 eintreten.
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Der Differenzdruck zwischen Filtereinlass 3 und Filterauslass 3A kann mittels eines Differenzdruckanzeigers 4, der seitlich am Filtergehäuse angeflanscht ist, überwacht werden und in Abhängigkeit des Differenzdruckes, und/oder zeitgesteuert, findet eine Reinigung des Filtermittels 351 des Filtereinsatzes 350 mittels einer Rückspülvorrichtung 60 statt, die am Filtergehäuse 2 drehbar gelagert ist und mittels einer insgesamt mit Bezugszeichen 40 bezeichneten Verstelleinrichtung sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden kann. Die Rückspülvorrichtung 60 umfasst, wie noch erläutert werden wird, eine zentrale Hohlwelle 61, deren Hohlraum über ein Kanalsystem im Filtergehäuse 2 an einen Spülanschluss 6 angeschlossen ist, der im reinen Filtrierbetrieb des Rückspülfilters 1, d.h. wenn die Rückspüleinrichtung 60 nicht in Betrieb ist, mittels eines Spülventils 7 abgesperrt ist. Dem Spülventil 7 beziehungsweise dem Spülanschluss 6 kann noch ein Überströmventil zugeordnet sein, welches bei Überschreiten von Druckspitzen gegebenenfalls öffnet.
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Die Verstelleinrichtung 40 besteht beim bevorzugten und in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel eines Rückspülfilters 1 aus einem linearverschieblichen, pneumatisch betätigbaren Kolben-Hubzylinder 41, wobei der Kolben mit einer Zahnstange 42 gekoppelt ist, welche, wie besonders gut 2 erkennen lässt, zwar partiell gerundet ist, aber an einer Flanke mit einer Verzahnungsreihe 43 und an der gegenüberliegenden Flanke mit einer Abflachung 44 versehen ist, während die Oberseite gerundet ist und die Unterseite mit einer Führungsnut 45 versehen ist. Über die Führungsnut 45 führt sich die Zahnstange 42 an einem Führungsstift 11 im Inneren des Filtergehäuses. Die Stirnseite 42A der Zahnstange 42 weist im Übergang zu der Abflachung 44 eine bogenförmige oder als schräge Rampe ausgeführte Nockenfläche 46 auf, mit welcher ein Schaltkopf 7A des Spülventils 7 in Kontakt steht beziehungsweise bei einer Bewegung der Zahnstange 42 in Kontakt gerät. Die Nockenfläche 46 bildet den Schaltnocken für das Spülventil 7, wozu der Schaltkopf 7A als Kugelkopf ausgebildet ist bzw. aus einer Stahlkugel besteht und die Nockenfläche 46 derart gekrümmt ist, dass in der in 2 gezeigten Ausgangsstellung der Zahnstange 42 der Ventilstößel 8 des Spülventils 7 durch die Rückstellkraft einer Feder 9 in Schließstellung vorgespannt ist, während der Ventilstößel 8 seine Öffnungsstellung einnimmt, wenn die Zahnstange 42 derart weit verschoben ist, dass der Schaltkopf 7A an der Abflachung 44 anliegt. Durch diese Maßnahme wird das Bewegen der Rückspülvorrichtung (60, 1) und das Öffnen bzw. Schließen des Spülventils 7 bewegungsgekoppelt, und es wird sichergestellt, dass das Spülventil 7 im Rückspülzyklus, sobald die Zahnstange 42 um ein bestimmtes Maß bewegt wurde, immer geöffnet ist und geöffnet bleibt, bis die Verstelleinrichtung die Zahnstange 42 in ihre in 2 gezeigte Ausgangsstellung zurückbewegt hat.
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Die Verzahnung 43 an der Zahnstange 42 kämmt mit einem Zahnrad 63, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel drehfest mit der Hohlwelle 61 gekoppelt ist. Der Bewegungsweg der Verstelleinrichtung 40 und die Anzahl der Zähne an der Verzahnung 43 der Zahnstange 42 sowie des Zahnrades 63 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Rückspüleinrichtung 60 nach Öffnen des Spülventils 7 noch um mehr als 360 Grad zuerst in die eine Bewegungsrichtung, im gezeigten Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn, und dann nach Umkehrung der Bewegungsrichtung des Pneumatikantriebs der Verstelleinrichtung 40 in die entgegengesetzte Richtung, mithin im Gegenuhrzeigersinn, um wiederum mehr als 360 Grad bewegt werden kann. Da im gezeigten Ausführungsbeispiel, wie noch erläutert werden wird, die Spülkammern 64 der Rückspüleinrichtung 60 um ein bestimmtes Winkelmaß relativ zu der Hohlwelle 61 verdreht werden können, bevor sie in die eine oder andere Bewegungsrichtung über Mitnahmemittel mitbewegt werden, ist der Bewegungsweg der Hohlwelle erheblich größer als 360 Grad. Die Hohlwelle ist vorzugsweise um 360° zuzüglich Bewegungsspiel zwischen Spülkammern und Hohlwelle zuzüglich Verstellweg zum Öffnen beziehungsweise Schließen des Spülventil verdrehbar, wobei ein Zusatzweg vorgesehen ist, damit die Spülkammern 64 bei geöffnetem Spülventil 7 das Filtergewebe 351 in Mitnahmestellung noch um 360 Grad abreinigen können. Die Hohlwelle 61 kann daher vorzugsweise um mehr als 400 Grad je Bewegungsrichtung gedreht werden und/oder die Zahnstange weist mindestens 15 % mehr Zähne auf als das Zahnrad 63.
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Es wird nun zuerst Bezug genommen auf die 3 und 4, in welchen die Rückspülvorrichtung 60 für den Rückspülfilter nach 1 im Detail dargestellt ist. Als zentrales Bauelement weist die Rückspülvorrichtung 60 eine hier aus einem Rohrstück bestehende Hohlwelle 61 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit 2 voneinander getrennten, höhenversetzt zueinander angeordneten Spülkammern 64A sowie 64B versehen ist. Die oberen Spülkammer 64A bildet eine erste Doppelkammer und die untere Spülkammern 64B bildet eine zweite Doppelkammer, wobei jede Doppelkammer aus zueinander identischen, um 180 Grad versetzt zueinander zusammengesetzten Kammermodulen 65 besteht, und jedes Kammermodul 65, wie besonders gut in 4 zu erkennen ist, eine Durchgangsbohrung 66 für den Durchgriff der Hohlwelle 61 und einen einseitig randoffenen Schlitz als Spaltöffnung 67 an einer seitlich gegenüber der Bohrung 66 vorkragenden Stirnseite 65A des Kammermoduls 65 aufweist. Zwei Kammermodule 65 können zu einer Doppelkammer bzw. Spülkammer 64 ineinander gesteckt werden. Zwischen zwei Kammermodulen 65 könnte auch noch eine Trennscheibe 68 angeordnet werden, welche dann sogar die jeweiligen Schlitze bzw. Spaltöffnungen 67 in den einzelnen Kammermodulen 65 außerhalb der Durchgangsbohrung 66 voneinander trennen würde, wodurch vier getrennte Spülkammern entstünden. In der Explosionsdarstellung nach 4 ist nur eines der beiden aus Kammermodulen 65 zusammengesetztes Doppelkammer-Module dargestellt. Die Hohlwelle 61 wiederum ist mit zwei umfangsversetzt zueinander und höhenversetzt zueinander positionierten Radialauslässen 69A, 69B versehen, deren Winkelversatz zueinander im gezeigten Ausführungsbeispiel näherungsweise 26 Grad beträgt, damit der radiale Versatz dafür sorgt, dass nur eines der radial inneren Enden der Schlitze oder Spaltöffnungen 75 von den Radialauslässen 69A, 69B erreicht wird. Der obere Radialauslass 69A hat eine Länge in Axialrichtung der Hohlwelle 61, die an die Länge der Schlitze bzw. Spaltöffnungen 67 einer von zwei Kammermodulen 65 gebildeten oberen Doppelkammer angepasst ist, und der untere Radialauslass 69B entsprechend eine Länge in Axialrichtung, die an die andere Doppelkammer angepasst ist. Das obere Ende der Hohlwelle 61 ist mittels eines Lagerstopfens 70 verschlossen, der mit seinem oberen Abschnitt einen Lagerstumpf 71 zur Lagerung der Hohlwelle 61 am Filtergehäuse bildet und an seiner Unterseite 72 um einen in die Hohlwelle abdichtend einschiebbaren Verschlussstopfen 73 herum mit einem Mitnahmesteg 74 versehen ist, der in zwei umfangsversetzt zueinander liegenden Stirnkanten 74A, 74B endet, die einen Winkelabstand von hier 206°, angepasst an den Winkelversatz der Radialauslässe 69A, 69B, zueinander haben. Der Mitnahmesteg 74 bildet mit den Stirnkanten 74A, 74B Mitnahmeanschläge als Mitnahmemittel, mit welchem bei einer Richtungsumkehr die in Drehrichtung begrenzt beweglich auf der Hohlwelle 61 angeordneten Spülkammern 64A und 64B in die eine oder andere Bewegungsrichtung der Hohlwelle 61 bei einer Rotation der Spüleinrichtung 60 mitgenommen werden. Die Stirnkanten 74A, 74B können hierbei gegebenenfalls gegen die Rückseite 65B der obersten Spülkammer 64A drücken. Alle Spülkammern 64A, 64B beziehungsweise Kammermodule 65 werden mittels durchgehender Stangen beziehungsweise Verschraubungen, welche zugehörige Löcher 79 in den einzelnen Kammermodulen 65 durchfassen, derart zu einem Spülkammereinsatz miteinander verbunden, dass sämtliche Schlitze bzw. Spaltöffnungen 67, wie aus 3 gut zu erkennen ist, entlang einer Axiallinie ausgerichtet verlaufen. Am unteren Ende der Hohlwelle 61 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Klemmring 75 das Zahnrad 63 mit integral angeformten unteren Lagerstumpf 76 drehfest befestigt, wozu die Hohlwelle 61 mit einer Randkerbe 77 für den Durchgriff einer Klemmschraube 78 versehen ist. Während mithin das Zahnrad 63 drehfest mit der Hohlwelle 61 verbunden ist, ist der Spülkammereinsatz relativ zur Hohlwelle 61 begrenzt drehbeweglich, und zwar um dasselbe Maß, um welches die Radialauslässe 69A, 69B umfangsversetzt zueinander liegen, weswegen bei Drehung der Hohlwelle 61 in der einen Richtung, hier bei Drehung im Uhrzeigersinn, der untere Radialauslass 69B und die Schlitze bzw. Spaltöffnungen 67 in der unteren Spülkammer 64B fluchtend zueinander liegen, wodurch sie gegenüber dem Hohlraum der Hohlwelle 61 offen sind, während bei Drehung der Rückspülvorrichtung in Gegenrichtung, hier entgegen dem Uhrzeigersinn, entsprechend der obere Radialauslass 69A fluchtend und damit offen zu den Schlitzen und damit Spaltöffnungen 67 in der oberen Spülkammern 64A liegt. Die Spielpassung zwischen dem Außenumfang der Hohlwelle 61 und der Bohrung 66 in den Kammermodulen 65 ist dabei derart gewählt, dass bei nicht fluchtender Anordnung im Wesentlichen kein Fluid in den winkelversetzt zu den Spaltöffnungen 67 liegenden Radialauslass 69A, 69B übertreten kann. Falls zusätzlich noch eine Trennscheibe zwischen zwei Kammermodulen angeordnet wäre, könnte ein durch Differenzdruck aufgebaute Spülströmung sogar jeweils ausschließlich auf den Wirkbereich eines Kammermoduls 65 konzentriert sein, während er im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils auf eine als Doppelkammer ausgeführte Spülkammer 64A oder 64B wirkt.
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Dieser Aufbau der Rückspülvorrichtung 60 wirkt sich besonders vorteilhaft in Zusammenhang mit dem speziellen Aufbau des Filtereinsatzes 350 und insbesondere eines Stützkäfig 352 für den Filtereinsatz 350 aus, wie er nun insbesondere unter Bezugnahme auf die 9 bis 15 erläutert wird. Der Filtereinsatz 350 weist einen Stützkäfig 352 auf, der derart gestaltet ist, dass über die Höhe des Filtereinsatzes 350 verteilt wiederum vier höhenversetzt übereinander angeordnete Gruppen 353A, 353B, 353C, 353D von schlitzartigen Fenstern 353 entstehen. Zwei benachbarte Fenster 353 einer Gruppe 353A werden jeweils durch zueinander parallele Stege 354 voneinander getrennt. Bezogen auf beispielsweise die Gruppe 353A wechseln sich mithin über den Umfang verteilt immer Fenster 353 und Steg 354 ab. Bei der beispielsweise zur Gruppe 353A höhenversetzt liegenden benachbarten Gruppe 353B wechseln sich ebenfalls Fenster 353 und Stege 354 ab, wobei die Anordnung der Stege 354 in dieser benachbarten Gruppe derart getroffen ist, dass jeweils ein Steg 354 der Gruppe 353B in axialer Verlängerung eines Fensters 353 der benachbarten Gruppen 353A und 353C liegt, und umgekehrt. Dies gilt im gezeigten Ausführungsbeispiel für sämtliche Gruppen.
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Der Stützkäfig 352 und die vier Gruppen 353A bis 353D werden mittels nur drei unterschiedlichen Einzelteilen gebildet, nämlich zwei zueinander gleich aufgebauten Stirndeckeln 391 sowie hier insgesamt acht zueinander identischen Stegelementen 393, wobei jeweils zwei Stegelemente 393 zu einem Paar zusammengesetzt sind, indem sie um 180° versetzt zueinander zusammengefügt werden, wie 9 gut erkennen lässt, um als Stegelementpaar eine der Gruppen 353A bis 353D mit innerhalb der Gruppe durchgehenden Fenstern 353 und Stegen 354 zu bilden. Jedes Stegelement 393 wiederum besteht, wie insbesondere gut aus den 10 und 11 ersichtlich ist, aus Kunststoff mit einem Basisring 394, an dem die einzelnen Stege 354 derart integral angeformt sind, das zwischen zwei Stegen 354 jeweils ein Fenster 353 ausgebildet ist. Die eine der beiden in Axialrichtung weisenden Stirnseiten 381, die in 10 nach oben weist, ist abwechselnd in Radialrichtung innenliegend der Stege 354 mit einem Arretierzapfen 382 und jeweils zwischen zwei Arretierzapfen 382 mit einem Arretierloch 383 versehen. Die Stege 354 wiederum sind, wie 11 gut erkennen lässt, an ihren freien Stegenden abwechselnd mit Arretierzapfen 397 und Arretierlöchern 398 versehen, die im Montagezustand zweier Stegelementen 393, wie beispielsweise aus den 9 und 12 verständlich wird, bezogen auf dieselbe Gruppe mit den Stegenden der Stege 354 des zweiten Stegelementes 393 zusammenwirken, während zwischen benachbarten Gruppen jeweils die Arretierlöchern 383 und Arretierzapfen 382 am Basisring 394 zusammenwirken und ineinander einfassen. Die Arretierlöcher 383 und Arretierzapfen 382 am Basisring 394 jeweils der Stegelemente 393 der äußersten Gruppen 393A, 393D wirken ferner auch mit entsprechenden Zapfen und Löchern an den Stirndeckeln 391 zusammen.
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Wie die 10 bis 13 ferner gut erkennen lassen, erstreckt sich jeder Steg 354 mit einer Stegfront 385 jeweils radial außerhalb des Basisrings 394. Sämtliche Stege 354 erstrecken sich radial bzw. in Radialrichtung und sie sind symmetrisch zu einer Radialebene ausgebildet, welche das Zentrum des Stützkäfig 352 schneidet. Jede Stegfront 385 wiederum verjüngt sich zur freien Stirnfront 386 der Stege 354 und ist als Stegspitze ausgebildet, wobei die Stirnfront 386 gerundet ist. Zugleich erstreckt sich jede Stegfront 385 in Axialrichtung gegenüber den Basisring 394 sowohl nach oben als auch nach unten, wobei die Axiallänge des Stegs 354 bzw. der Stegfront 385, die über die mit den Arretierzapfen 382 bzw. Arretierlöchern 383 versehene Stirnseite 381 des Basisrings 394 in Axialrichtung vorkragt, deutlich kürzer ist als auf der gegenüberliegenden Seite des Basisrings 394, und im Wesentlichen der Dicke des Basisrings 394 in Axialrichtung entspricht. Dies führt dazu, dass im Montagezustand, wie 15 zeigt, sich der Steg 354 der Gruppe 353B immer bis an ein Fenster 353 der benachbarten Gruppen 353A oder 353C heran erstreckt und dieses begrenzt.
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Die Ausgestaltung des Stützkäfig 352 hat besondere Vorteile bei der Verwendung eines plissierten Filtermittels 351. Die 14 zeigt den Filtereinsatz 350 in einer Ansicht entsprechend 13 mit bereits mittels des Stützkäfig 352 abgestütztem Filtermittel 351. Das Filtermittel 351 weist eine Vielzahl von Plissierungsfalten 351' auf, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Plissierungsfalten 351' doppelt so groß ist wie die Anzahl von Stegen 354 eines Stegelementes 393. Jeder Steg 354 taucht hierbei vollständig mit seiner über den Basisring 394 radial nach außen über diesen überstehenden Stegfront 385 in eine der Plissierungsfalten 351' ein und füllt diese Plissierungsfalte 351' an der Innenseite des Filtermittels 351 weitestgehend oder vollständig aus. Aufgrund der wechselnden Anordnung von Fenstern 353 und Stegen 354 zwischen zwei benachbarten Gruppen wird jeweils die Plissierungsfalte 351', die in einer bestimmten Gruppe nicht mittels der Stegfronten 385 der Stege 354 abgestützt wird, dann jedoch in der benachbarten Gruppe von dem dort befindlichen Steg abgestützt, der hierzu in die Plissierungsfalte 351' eintaucht.
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Die sich aufgrund der Gestaltung des Filtereinsatzes 350 ergebende Strömungssituation im Rückspülzyklus ist in 15 angedeutet. Die Schnittansicht in 15 ist derart gelegt, dass der Schnitt durch die Fenster 353 und Stege 354 einer Gruppe gelegt ist, wobei die Stege 354 mit ihren geschnitten dargestellten Stegfronten 385 jeweils in zwei Plissierungsfalten 351' eintauchen, während vor dem Fenster 353 dieser Gruppe eine weitere Plissierungsfalte 351'' liegt, die im Bereich dieser Gruppe nicht mittels eines Steges abgestützt ist, jedoch im Bereich der benachbarten Gruppe bzw. Gruppen mittels der Stegfront 385 des dort befindlichen Stegs 354 abgestützt wird.
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Die Anordnung der Fenster 353, Stege 354 sowie Plissierungsfalten 351' wirkt sich zwar nicht im Filtrierbetrieb, aber im Rückspülbetrieb während eines Rückspülzyklus aus und dies wird nun kurz erläutert. Die 6 zeigt schematisch über die Pfeile beispielhaft zu einem bestimmten Zeitpunkt die Rückspülwirkung während eines Rückspülzyklus. In der Darstellung gemäß 6 bewegt sich die Hohlwelle 61 und damit die Rückspülvorrichtung 60 im Gegenuhrzeigersinn. Eine Rückspülung, d.h. eine Abreinigung der Innenseite des Filtermittels 351, findet im Wirkbereich des einen, einzigen aktiven Fensters 353 vor der zu diesem Zeitpunkt aufgrund der Relativlage zwischen Hohlwelle 61 und Spülvorrichtung 60 aktiven Spülkammer 64B statt. Es wird in 6 momentan nur an einem der Fenster 353 in der unteren Gruppe 353B der oberen Untergruppe rückgespült. Zwar liegen die Spaltöffnungen 75 beider Kammermodule 65 der oberen Spülkammer 64A fluchend mit dem Abschnitt des Radialauslasses 69A der Hohlwelle 61. Da jedoch jeweils der Schlitz bzw. die Spaltöffnung 75 an der Stirnseite der als Doppelkammer ausgeführten oberen Spülkammer 64A partiell oder vollständig vor einem Steg 354 liegt, kann in dieser Drehstellung nur über die momentan freie Fläche der Spülkammer 64A ein Freispülen des Filtermittels 351 stattfinden. Dreht sich allerdings die Hohlwelle 61 weiter in Bewegungsrichtung, wirkt vorübergehend die Spülkammer 64A partiell über die Höhe des Schlitzes bzw. der Spaltöffnung 75 in der oberen Spülkammer 64A. Solange sich die Bewegungsrichtung nicht ändert, liegen die Radialauslässe 69B an der Hohlwelle 61 winkelversetzt zu den Spaltöffnungen 75 der Spülkammer 64B, weswegen in der unteren Untergruppe während der Bewegung der Rückspülvorrichtung in diese Drehrichtung keine Rückspülung stattfindet. Eine Rückspülung findet während des Rückspülzyklus statt, weil, wie unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert, immer dann, wenn die Zahnstange des Verstellantriebs zur Rotation der Rückspülvorrichtung 60 ihre Ausgangslage verlässt, das Rückspülventil geöffnet wird und dadurch der Hohlraum 61' in der Hohlwelle 61 an den Spülauslass angeschlossen ist.
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In der einen Drehrichtung wird mithin mit der oberen Spülkammer 64A im Bereich der oberen Gruppen 353A, 353B von Fenstern 353 ein Freispülen der Falten 351' des Filtermittels 351 bewirkt. Nach einer Richtungsumkehr der Drehrichtung der Rückspülvorrichtung, wozu die Zahnstange des Verstellantriebs (vgl. 1) in Richtung Ausgangstellung zurückgezogen wird, wird die Rückspülung auf die unteren beiden Gruppen 353C, 353D von Fenstern über die unteren Spülkammer 64B verlagert. Zuerst findet dabei eine Relativdrehung zwischen Hohlwelle 61 und Spülvorrichtung 60 statt, indem sich die Hohlwelle in Gegenrichtung bewegt, bis der zweite Anschlag (74B) am Mitnahmemittel (74, 4) in Kontakt mit der zugehörigen Spülkammer 64A der Spülvorrichtung 60 gelangt und dann die Spülvorrichtung 60 mitnimmt.
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Wenn nun über den Spülspalt 75 der nur schematisch in 15 noch angedeuteten Spülkammer 64 eine Rückspülung des Fensters 353 stattfindet, wird das Filtermittel 351 im Bereich der dem Spülzyklus unterliegenden Gruppe an die Außenflanke der in die Plissierungsfalten 351' eintauchenden und als Stegspitzen ausgebildeten Stegfronten 385 herangezogen, wie mit den runden Strichköpfen angedeutet, wodurch eine Bypassströmung über benachbarte Plissierungsfalten 351' effektiv unterbunden wird und nur die unmittelbar vor dem Fenster 353 befindliche Plissierungsfalte 351'' dem Rückspülprozess, wie mit den Pfeilen angedeutet, unterzogen wird. Zugleich verhindern die Stege 354 bzw. Stegfronten 385 im Bereich der benachbarten Gruppen eine Blind- oder Bypassströmung von oben oder unten, da auch dort die Plissierungsfalte 351'' mit einer Stegspitze, nämlich der Stegspitze der Stege der benachbarten Gruppe, abgestützt wird. Jede Stegfront 385 fasst bzw. taucht mit ihrer Stegspitze vollständig in die vor ihr liegende Plissierungsfalte 351' ein und erstreckt sich über die gesamte Tiefe der Plissierungsfalte 351' bis zum Faltengrund der jeweiligen Plissierungsfalte. Über die gerundete Stirnfront 386 ist die Stegspitze bzw. Stegfront 385 an die Kontur der Plissierungsfalte 351' angepasst. Zwischen zwei Stegfronten 385 bzw. Stegen 354 kann sich das Filtermaterial mit seinen Plissierungsfalten zusätzlich noch an der Außenwandung des Basisrings 394 anlegen und dort eine weitere Stütze finden.
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Mit hier nur zwei zueinander unterschiedlichen Elementen kann ein Stützkäfig modulartig aufgebaut werden, wobei problemlos zwischen zwei Stirndeckeln 391 noch weitere Paare von Stegelementen angeordnet werden könnten, um einen axial noch längeren Filtereinsatz mit dann z.B. sechs Gruppen von Fenstern zu erhalten. Für noch längere Baugrößen von Filtereinsätzen könnten entsprechend weitere Stegelemente angeordnet werden, wobei zum Schluss die beiden Stirndeckeln 391 über Ankerstangen (59, 5) derart miteinander verspannt werden, dass der Stützkäfig, das plissierte Filtertuch und der Stützmantel zwischen den Stirndeckeln 391 eingefasst wird. Durch Einfüllen eines Klebers kann die Plissierung des Filtermittels zwischen den Stirndeckeln und dem Stützkäfig radial abgedichtet eingefasst werden. Anstelle einer Klebung könnte auch eine Schweißnaht vorgesehen werden oder es wird eine Dichtnaht angespritzt. Die Ankerstangen (59, 5) dienen der zusätzlichen Stabilität, der Schaffung eines als Ganzes entnehmbaren Einsatzes und der Fixierung des Elementes zwischen den Stirndeckeln, wobei einer der Stirndeckel die Durchdritte (58, 5) integral aufweisen kann. Nach Richtungsumkehr finden im Prinzip dieselben Vorgänge statt wie erläutert, allerdings jeweils im Bereich der unteren Spülkammer 64B.
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Der modulartige Aufbau sowohl des Stützkäfig 352 als auch der Spülvorrichtung 60 ermöglicht, mit denselben Elementen, dann bei größerem Gehäuse, die zur Verfügung stehende Filterfläche durch eine Verlängerung des Stützkäfigs und entsprechend eine längere Ausgestaltung der Rückspülvorrichtung auf relativ einfache Weise zu erhöhen. Die 7 zeigt eine Rückspülvorrichtung 160 mit insgesamt 6 Spülkammern 164, von denen jeweils zwei zu einer Doppelkammer, wie weiter oben beschrieben, zusammengefasst sind, wodurch insgesamt drei Untergruppen, nämlich eine obere Untergruppe, eine mittlere Untergruppe und eine untere Untergruppe entstehen, die jeweils zwei Spülkammern umfassen. Die Hohlwelle 161 ist wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel am oberen Ende mit einem die Mitnahmemittel umfassenden Lagerstopfen 170 und am unteren Ende mit einem Zahnrad 163 und unterem Lagerstumpf 176 versehen. Die Radialauslässe (nicht dargestellt) an der Hohlwelle 161 können derart angeordnet sein, dass einer der beiden Radialauslässe den drei untersten Spülkammern 164 nebst zugehöriger Spaltöffnung 175 zugeordnet ist, während der höher liegende Radialauslass den drei oberen Spülkammern 164 nebst zugehöriger Spaltöffnung 175 zugeordnet ist. Je nach Anordnung der Fenster im Stützkäfig sind dann bei der einen Drehrichtung entweder eine Spülkammer 164 oder zwei Spülkammern 164 im Rückspülzyklus aktiv. Die Radialauslässe an der Hohlwelle könnten auch anders angeordnet sein. So könnte sich der untere Radialauslass über die unteren vier Spülkammern und der obere Radialauslass nur über die oberen beiden Spülkammern erstrecken, wodurch die Spülintensität an den oberen beiden Spülkammern 164, und damit an den am Weitesten vom Spülventil entfernt liegenden Spülkammern, geringfügig gegenüber den anderen Spülkammern erhöht wird.
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Die 8 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Rückspülvorrichtung 260, diesmal mit insgesamt acht Spülkammern 264, deren Spaltöffnung 275 wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel sämtlich auf einer gemeinsamen Axiallinie angeordnet sind. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen ist die Hohlwelle 261 am unteren Ende mit einem Zahnrad 263 und am oberen Ende mit einem Lagerstopfen 270 versehen. Auch könnten wiederum nur zwei Radialauslässe an der Hohlwelle 261 vorgesehen sein, wobei sich jeder Radialauslass über insgesamt vier Spülkammern 264 erstreckt. Natürlich könnten auch vier Radialauslässe vorgesehen sein, wobei jeweils zwei Radialauslässe auf derselben Axiallinie angeordnet sind und die anderen beiden Radialauslässe um den vorgegebenen Winkelversatz versetzt an der Hohlwelle positioniert sind.
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Die 16 bis 18 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Verstelleinrichtung 440 einer Rückspülvorrichtung 460 in einem nur teilweise dargestellten Rückspülfilter 401. Auch hier weist der Rückspülfilter 401 ein das zu filternde Medium im Innern leitendes Filtergehäuse 402 auf, in welchem sämtliche Funktionsteile für den Filtrierbetrieb und den Rückspülbetrieb angeordnet sind und welches hierzu mit einem Filtereinlass, einem Filtratauslass 403A, einem Spülanschluss 406 und einen von dem zu filternden Medium durchströmten Filtereinsatz 450 versehen ist. Die Rückspülvorrichtung 460 weist wiederum eine im Innern des Filtereinsatzes 450 drehbar angeordnete Hohlwelle 461, eine mit der Hohlwelle zwar in beide Drehrichtungen mitnehmbare, jedoch relativ zu dieser begrenzt frei und ohne Mitnahme bewegbare Spülkammer 464 sowie ein drehfest mit der Hohlwelle 461 verbundenes Zahnrad 463 auf, welches mit einer Verzahnung einer Verzahnungsreihe 443 einer Zahnstange 442 kämmt, die Teil der Verstelleinrichtung 440 bildet. Auf die obige Beschreibung wird Bezug genommen.
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Die Zahnstange 442 ist mit einem Schieberkolben 441A einer pneumatisch in beide Richtungen bewegbaren Kolben-Hubzylinder-Anordnung 441 verbunden, wobei der Schieberkolben 441A während seiner gesamten Schiebebewegung in einer Geleitführung 447 geführt und gelagert ist, die den mit dem Kolben-Hubzylinder realisierten und in einem Zusatzgehäuse 402A angeordneten Pneumatikantrieb gegenüber dem Innenraum des eigentlichen Filtergehäuses 402 abdichtet.
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Die Zahnstange 4432 ist an der der Verzahnung 443 gegenüberliegenden Flanke 445 mit zwei voneinander beanstandeten Nockenflächen 446A, 446B versehen, über welche für jeden Umkehrpunkt der Schiebebewegung der Zahnstange 442 erreicht wird, dass das dem Spülauslass 406 zugeordnete Spülventil 407 seine Schließstellung einnimmt, wozu beide Nockenflächen 446A, 446B jeweils aus einer Einbuchtung mit schräger Einlauffläche an der Flanke bestehen. Ferner ist diese Flanke 445 auch mit einer Führungsnut als Axialführung bzw. Verdrehsicherung für die Zahnstange 442 versehen. Das bezogen auf das mit dem Pneumatik-Antrieb gekoppelte Ende der Zahnstange 442 freie, in den 16 und 17 linke Ende der Zahnstange 442 ist hier als ringförmiger Führungskloben 448 mit einem O-Ring als Dichtring ausgebildet, über welchen sich dieses Ende der Zahnstange 442 in einer zugehörigen Aufnahmebohrung 411 im Filtergehäuse 402 führt, wobei mit dem Führungskloben 448 nebst O-Ring eine Gleitführung gebildet wird, die den vom zu filternden Medium durchströmten Innenraum des Rückspülfilters 401 gegenüber dem vor dem Führungskloben befindlichen freien Bohrungsraum der Aufnahmebohrung 411 abdichtet. Die Aufnahmebohrung 411 ist zwar mit einer Schraube 412 stirnseitig in der Gehäusewand des Filtergehäuses 402 verschlossen, in die Aufnahmebohrung mündet allerdings zwischen Führungskloben 448 und der Schraube 412 eine Entlüftungsbohrung, damit der Schiebebewegung der Zahnstange keine vom Betriebsdruck des zu filternden Mediums abhängigen Kräfte entgegenwirken. Eine Entlüftung kann auch über die Schraube 412 erreicht werden.
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Die Wirkungsweise der Zahnstange 442 und des Spülventils 407 sind am besten aus der 18 ersichtlich, in der drei möglichen unterschiedlichen, von der Position der Zahnstange 442 relativ zum Ventil 407 abhängigen Schaltzustände gleichzeitig dargestellt sind. In den beiden äußeren Darstellungen des Spülventils 407 ist dieses geschlossen und es kann kein Fluid aus der Rückspüleinrichtung in den Spülauslass (vergleiche 16 und 17) übertreten. Der Kugelkopf des Ventilstößels 408 taucht jeweils in eine der beiden aus Vertiefungen bestehenden Nockenflächen 446A, 446B ein, weswegen der Ventilsitz im Spülventil 407 geschlossen ist, weil die Feder 409 den Ventilstößel 408 entsprechend vorspannt. Die in 18 linke Position des Spülventils 407 entspricht vorzugsweise der Ruhestellung bzw. Ausgangsstellung im Filtrierbetrieb. Falls nun für die Rückspülung des Filtereinsatzes 450 die Verstelleinrichtung 440 betätigt wird, wird die Zahnstange 442 mittels des Pneumatikantriebs in Pfeilrichtung A bewegt, wodurch sich das Zahnrad 463 im Uhrzeigersinn dreht und hierdurch auch die Hohlwelle (vergleiche 16) im Uhrzeigersinn dreht. Wie unter Bezugnahme auf die vorherige Ausführungsform erläutert, werden hierdurch – im Regelfall nach Überstreichen des Winkelversatzes zwischen den beiden Radialauslässen (bzw. Radialeinlässen) in der Hohlwelle – die im Innern des Filtereinsatzes (450, 16) positionierten Spülkammern (464, 16) in Drehrichtung mitbewegt, wodurch die eine der beiden Gruppen von Fenstern im Filtereinsatz gereinigt bzw. rückgespült wird. Zu Beginn der Schiebebewegung ist das Spülventil 407 noch geschlossen. Sobald der Kopf des Ventilstößels 408 die Schrägfläche am Nocken 446A erreicht, beginnt das Spülventil 407 zu öffnen und es bleibt in dieser Öffnungsstellung, wie in der mittleren Darstellung des Spülventils 407 in 18 gezeigt, bis die Zahnstange 442 annähernd ihre Endstellung entsprechend der rechten Darstellung in 18 erreicht hat. Beim Einlaufen in den Schaltnocken 446B läuft der Ventilstößel 408 mit seinem Kopf entlang der Schrägfläche einem allmählich in die maximale Vertiefung im Schaltnocken 446B ein, wodurch das Spülventil 407 schließt (rechtes Spülventil in 18). Während der Richtungsumkehr bleibt das Spülventil 407 geschlossen, wobei die Zeitdauer über die Kurvengeometrie des Schaltnockens 446B bestimmt werden kann. Nach der Richtungsumkehr bewegt sich die Zahnstange 442 in Pfeilrichtung B, wodurch sich das Zahnrad 463 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Vorzugsweise erst dann, wenn der Winkelversatz der Radialauslässe in der Hohlwelle erneut überstrichen wurde und die Spülkammern wieder in Drehrichtung mitgenommen werden, erreicht der Kopf des Ventilstößels 408 in der Nockenfläche des Schaltnockens 446B eine Position, bei der das Spülventil 407 öffnet. Da die Flanke 445 zwischen beiden Schaltnocken 446A, 446A parallel zur Schieberrichtung ausgerichtet verläuft, behält das Spülventil 407 seine in 18 in der mittleren Darstellung gezeigte Öffnungsstellung bei. Durch das Schließen des Spülventils 407 während der Bewegungsumkehr wird die Verlustmenge während der Rückspülung nochmals reduziert.
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Der in den 16 bis 18 gezeigte Aufbau der Spülvorrichtung nebst Verstelleinrichtung kann bei allen weiter oben beschriebenen Ausgestaltungen des Filtereinsatzes vorteilhaft zur Anwendung kommen. Die 19 bis 21 zeigen einen nochmals modifizierten Aufbau für den Filtereinsatz bzw. den Stützkäfig 452 für den Filtereinsatz. Der Stützkäfig 452 besteht hier aus vier zueinander identisch ausgebildeten Stegelementen 493, wobei jedes Stegelement 493 den aus den 20 und 21 gezeigten Aufbau hat. Jedes Stegelement 493 weist zwei Basisringe 494 auf, an deren radialen Außenseiten zueinander parallel und umfangsversetzt Stege 454 angefordert bzw. angeordnet sind. Falls das Stegelement aus einem Gussteil aus Kunststoff (oder Metall) besteht, können sämtliche Stege 454 integral an den beiden Basisringen 494 ausgebildet sein. Die Stegelemente könnten jedoch auch aus separat gefertigten Ringen und Stegen zusammengesteckt, zusammengeklebt oder zusammengeschweißt werden. Jeweils zwischen zwei Stegen 454 entsteht ein Fenster 453, wobei die Stege 454 zwischen den Basisringen 494, wie 21 gut zeigt, sich bis an den Innenumfang der Basisringe 494 heran erstrecken. Die jeweils dem anderen Basisring 494 abgewandt liegende Stirnseite 481 jedes Basisrings 494 ist abwechselnd mit Arretierzapfen 482 und Arretierlöchern 483 versehen, wobei die Positionierung der Arretierzapfen 482 derart an beiden Stirnflächen 481 getroffen ist, dass die Arretierzapfen 482 in axialer Verlängerung zueinander liegen, und auch die Arretierlöcher 483 in axialer Verlängerung zueinander an beiden Basisringen 494 ausgebildet sind. Jedes Stegelement 493 ist mithin spiegelsymmetrisch zu einer gedachten Mittelebene zwischen beiden Basisringen 494. Ferner ragen sämtliche Stege 454 mit einem Überstand über die mit den Arretierlöchern 483 und Arretierzapfen 482 versehenen Stirnflächen 481 in Axialrichtung hinaus, und zwar hier um ein Maß entsprechend der Dicke (in Axialrichtung) der Basisring 494. Ein solcher Aufbau jedes Stegelementes 493 führt bei mehreren zusammengestecktem Stegelementen 493, wie aus 19 ersichtlich, automatisch dazu, dass die Fenster 453 bei einem dieser Stegelemente 493 in axialer Verlängerung eines Steges 454 am benachbarten Stegelement 493 liegen, wodurch der Winkelversatz der Fenster 453 der einen Gruppe relativ zu den Fenstern 453 der benachbarten Gruppe erreicht wird. Das in den 20 und 21 gezeigte Stegelement 493 hat eine der Anzahl der Stege 454 entsprechende Anzahl von Arretierlöchern 483 und Arretierzapfen 482; es könnten jedoch beispielsweise auch weniger zusammenwirkenden Arretierungsmittel vorgesehen werden.
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Ein plissiertes Filtermittel wird dann zumindest an einer Seite, bei den mittleren Stegelementen 493 auch zu beiden Seiten eines Fensters 453 jeweils von einem Steg 454 abgestützt, wobei die jeweiligen Stegfronten 485 der Stege 454 in den Faltengrund des plissierten Filtermittels (nicht gezeigt) eintauchen. Es versteht sich, dass auch die Stegelemente 493 am Stützkäfig 452 vorzugsweise zwischen Stirndeckeln eingefasst oder angeordnet werden.
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Für den Fachmann ergeben sich aus der vorherigen Beschreibung zahlreiche Modifikationen, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen sollen. Anstelle der gezeigten Ausgestaltung kann die Zahnstange mit zwei Nockenflächen als Schaltnocken zum Betätigen des Spülventils versehen sein, wobei der erste Schaltnocken zum Betätigen des Spülventils in der Ausgangsstellung der Zahnstange und die zweite Nockenfläche zum Betätigen des Spülventils in der Umkehrstellung der Zahnstange oder des Verstellantriebs dient. Die Nockenflächen können jeweils aus Ausnehmungen bestehen, in die ein Kopf des Spülventils zum Schließen eintaucht. Ferner könnte die Zahnstange auch an ihrem freien, dem Antrieb abgewandt liegenden Ende in einer Führung am Gehäuse geführt sein, insbesondere abgedichtet geführt sein, so dass die Bewegung der Zahnstange und insbesondere des Zahnstangenkopfes betriebsdruckunabhängig ist. Der Filtereinsatz mit dem beschriebenen Aufbau des Stützkäfigs und dem plissierten Filtergewebe ist auch bei anderen Arten von Rückspülfiltern ggf. verwendbar und nicht auf die Verwendung mit dem in den Figuren dargestellten Rückspülfilter beschränkt. Das Filtermittel kann ein- oder mehrlagig sein. Die Anzahl der Fenster, der Winkelversatz der Radialauslässe und damit die notwendige begrenzte Drehbeweglichkeit zwischen Hohlwelle und Spülkammern können variieren. Der Stützkäfig kann nur zwei oder vier Stegelemente enthalten, die zwischen zwei Stirndeckeln angeordnet sind. Durch Übereinanderstapeln mehrerer Stegelemente kann dann eine Anpassung an unterschiedliche Filterflächen und Baulängen des Filtereinsatzes und der Rückspülvorrichtung erfolgen. Jeweils ein Stegelement kann auch ein Modul bilden, das integral zwei Basisringe hat und dann vollständig zur Erzeugung einer Gruppe bzw. Untergruppe dient, wobei durch ein winkelversetztes Zusammenfügen dieser Module entsprechend der Versatz der Stege und Fenster von einer zur nächsten Gruppe erreicht werden kann. Anstelle mittels Arretierzapfen und Arretierlöchern können die einzelnen Stegelemente auch über andere Verbindungsmittel aneinander fixiert werden. Die Anordnung eines plissierten Filtergewebes derart, dass jeweils in jede Falte zumindest partiell ein Steg eintaucht, bildet die bevorzugte Ausgestaltung. Die Funktionsweise wird jedoch allenfalls verschlechtert, sofern die Anzahl von Falten und Stegen unterschiedlich ist. So können insbesondere mehr Plissierungsfalten vorhanden sein als Stege mit in die Plissierungsfalten eintauchenden Stegfronten. Es könne mithin jeweils zwischen zwei Stegen auch zwei, drei oder mehr Plissierungsfalten vor einem Fenster liegen, wobei nicht alle Plissierungsfalten durch eine Stegfront eines Stegs in der oder den benachbarten Gruppe(n) abgestützt sind. Es wäre auch möglich, die Mitnahmemittel und das Zahnrad drehfest mit den Spülkammern zu koppeln und dann die Hohlwelle als passives Element mitzunehmen. Die Abdichtung des Stützkäfigs und des Filtermittels zwischen den Stirndeckeln kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen.
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Die Figuren zeigen jeweils die insbesondere bevorzugte Ausgestaltung eines Filtereinsatzes, bei welchem die schlitzartigen Fenster der einen Gruppe versetzt gegenüber denjenigen der anderen Gruppe(n) angeordnet sind und die Fenster der einen Gruppe mit den Stegen der anderen Gruppe(n) in einer gemeinsamen Ebene liegen. Bei einem Filtereinsatz mit plissiertem Filtermittel ist jedoch schon vorteilhaft, wenn sämtliche Stege mit einer Stegfront jeweils in eine Plissierungsfalte einfassen, selbst wenn sämtliche Fenster in axialer Verlängerung zueinander bzw. in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Solche und weitere Modifikationen sollen in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen. Ferner stellen die gezeigten Ausführungsbeispiele nur bevorzugte Ausgestaltungen dar, ohne den Schutzbereich hierauf zu beschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3235552 C2 [0002, 0002]
