DE2528932A1

DE2528932A1 - Filteranordnung

Info

Publication number: DE2528932A1
Application number: DE19752528932
Authority: DE
Inventors: John Arnold Junck; Eugene Earl Latimer
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1975-06-28
Publication date: 1976-02-19
Also published as: JPS5120164A; DE2528932C2; BR7503795A; GB1465027A; US3928201A; FR2281150A1; CA1036951A; FR2281150B1; BE828462A; JPS5839563B2

Description

CATERPILLARTRACTORCO., Peoria, Illinois 61629, U.S.A.

Filteranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filteranordnung und insbesondere auf eine Filteranordung, die ein Umgehungsventil aufweist, und ferner auf eine Filterbefestigung und eine Umgehungsventilanordnung.

Hydraulische Kreise und ölschmiersysteme verwenden im allgemeinen Filter, um aus dem Strömungsmittel Verunreinigungen zu entfernen. Weil eine fortlaufende Versorgung mit Strömungsmittel erforderlich ist und um die Zerstörung des Filterelements zu verhindern, was die Verunreinigung des Strömungsmittels zur Folge hätte, werden diese Filteranordnungen mit einem Umgehungsventil ausgestattet. Das Umgehungsventil ist derart ausgelegt, daß es sich dann öffnet, wenn der Filter derart verstopft wird, daß ein vorbestimmter Druckanstieg im Strömungsmittelkreis auftritt. Das öffnen des Ventils gestattet

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dein Strömungsmittel, das Filterelement zu umgehen und den Versorgungsanforderungen des Systems gerecht zu werden.

Filteranordnungen dieser Bauart sind bekannt und sie weisen zu einem großen Prozentsatz elastische spiralförmige Federn und/oder bewegliche Ventilelernente auf, die sich nach innen gegenüber der zylindrischen Mittelbohrung des Filterelements erstrecken {vergleiche beispielsweise U.S. Patente 3 235 085, 3 184 062, 3 221 88O, 3 426 9OO, 3 o85 688, 3 556 3OO, 3 572 5O8 und 3 628 661). Ein derartiges System macht eine außerordentlich sorgfältige Konstruktion und Herstellung der verwendeten Ventilteile erforderlich, von denen viele Gußteile sind, was die Gesamtkosten der Vorrichtung erhöht.

Im U.S. Patent 3 313 418 ist (vergleiche Fig. 4) eine Vorrichtung dargestellt, welche die Verwendung von elastischen Federn und/oder Ventilelementen verhindert, die in das Filterelement eindringen. Die verwendete Konstruktion ist in ihrem Aufbau aber noch immer verhältnismäßig kompliziert und verwendet insbesondere ein verhältnismäßig kompliziertes Prallglied mit zahlreichen Schlitzen und darin ausgebildeten Kanälen, welches zusammen mit dem tatsächlichen beweglichen Ventilelement verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Filteranordnung vorzusehen, die ein druckempfindliches Umgehungsventil sowie zugehörige Konstruktionselemente aufweist,

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die sich nicht innerhalb der Bohrung des Filterelements der Anordnung befinden. Die Erfindung sieht ferner vor, daß eine Filteranordnung, die das eben genannte Ziel erreicht, in ihrem Aufbau äußerst einfach und in der Konstruktion sowie dem Bau billig ist, und wobei die Verwendung von Gießteilen weitgehend vermieden wird. Ferner sieht die Erfindung eine Filteranordnung vor, die nicht nur die oben genannten Ziele erreicht, sondern auch die einfache Installation der Filteranordnung gewährleistet.

Die Erfindung sieht ganz allgemein eine Filteranordnung vor, die eine Gehäuse aufweist, welches ein Gehäuseteil und einen Enddeckel besitzt, sowie eine Strömungsmitteleinlaßvorrichtung und eine Strömungsmittelauslaßvorrichtung umfaßt. Ein ringförmiges Filterelement ist dabei innerhalb des Gehäuses benachbart zum Enddeckel angeordnet. Ferner sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung Strömungsmittel-Lenkmittel vorgesehen, um das Strömungsmittel von der Strömungsmitteleinlaßvorrichtung durch das Filterelement zu lenken. Den Strömungsmittel-Lenkmitteln sind Ventilmittel zugeordnet und weisen ein Ventilelement auf, welches in eine erste Stellung vom Filterelement weg bewegbar ist, so daß die Strömungsmittel-Lenkmittel Strömungsmittel von der Strömungsmitteleinlaßvorrichtung durch das Filterelement lenken. Das Ventilelement ist aus der ersten Stellung heraus zum Filterelement hin bewegbar, um zu gestatten, daß Strömungsmittel von der ersten Strömungsmitteleinlaßvorrichtung zur Strömungsmittelauslaßvorrichtung unter Umgehung des Filterelements strömt. Ferner sieht die Erfindung elastische Mittel zwischen dem Ventilelement und dem Filtertragelement vor, wobei das Ventilelement dadurch in die erste Stellung vorgespannt ist und zum Filterelement hin entgegen der elastischen Wirkung bewegbar ist, und wobei die Ventilmittel dem Strömungsmitteldruck des Strömungsmittels ausgesetzt sind, welches durch die Strömungsmitteleinlaßvorrichtung dem Filterelement zugeführt wird, so daß sich das Ventilelement auf das Filterelement dann zubewegt, wenn sich ein erhöhter Strömungsmitteldruck

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im Filterelement aufbaut.

Weitere Vorteile, Ziele, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung; die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Filteranordnung.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Filterhalterungs- und Umgehungsventilanordnung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Filteranordnung 10 kann ein geeignetes Gehäuse 12, welches einen Teil eines Strömungsmittelreservoirs oder Tanks bildet, umfassen oder daran befestigt sein. Das Gehäuse 12 weist eine obere Wand 14 auf, in der eine kreisförmige öffnung 16 zur Aufnahme der Filteranordnung ausgebildet ist. Ein Enddeckel 18 besitzt eine Ringnut 20, die eine Dichtung 22 aufnimmt, um mit der oberen Wand 14 um die öffnung 16 herum einen Dichtungseingriff vorzusehen. Ein Befestigungsbügel 24 ist einstückig in irgendeiner geeigneten, nicht gezeigten Weise an der Innenseite des Gehäuseteils 12 befestigt und besitzt einen Kanal 26, der sich durch den Bügel hindurcherstreckt und mit dem Innenraum des Filters in Verbindung steht. Ein Einlaßrohr oder eine Leitung 28 ist einstückig mit der unteren Seite des Bügels 24 ausgebildet und weist einen sich nach oben erstreckenden Teil (oberen Leitungsteil) 30 auf, der einstückig mit der oberen Seite des Bügels 24 ausgebildet ist und mit dem Einlaßrohr 28 über Kanal 26 in Verbindung steht. Am oberen Ende des oberen Leitungsteils 30 ist ein sich verjüngender Sitz 32 ausgebildet. Ein langgestreckter Bolzen 34 erstreckt sich durch eine Mittelöffnung 36 im Deckel 18 und ist am Befestigungsbügel 24 festgeschraubt, um den Deckel 18 an seinem Platz festzulegen.

Innerhalb des Gehäuseteils 12 ist gegen Enddeckel 18 und einem unteren noch zu beschreibenden elastischen oder schwimmenden Tragglied ein ringförmiges Filterelement 38 befestigt. Das Filterelement 38 ist rohrförmig und besitzt eine rohrförmige Mittelbohrung 40, der Strömungsmittel zugeführt wird. Strömungs-

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mittel-Lenkmittel sind in der Form eines langgestreckten rohrförmigen Trag- und Leitungsgliedes 42 vorgesehen, welches den oberen Leitungsteil 30 und das Filterelement 38 verbindet und sich in die Bohrung 40 des Filterelements 38 hineinerstrecken und mit dieser in Verbindung stehen. Dieses rohrförmige Glied 42 lenkt das Strömungsmittel von der Einlaßleitung 28 und dem oberen Leitungsteil 30 durch das Filterelement 38, und vom Filterelement 38 nach aussen und zurück in den Tank (Gehäuse 12). Die Strömungsmittelausgangsvorrichtung der Filteranordnung steht somit direkt mit dem Tank (Gehäuse 12) in Verbindung.

Eine Umgehungsventilanordnung 44 weist ein ringförmiges Ventilsitzglied 46 auf, welches um das untere Ende des Rohrgliedes 42 herum angeordnet ist und einen Ventilsitz 48 bildende Mittel aufweist; die Ümgehungsventilanordnung 44 weist ferner ein im wesentlichen rohrförmiges Ventilelement 50 auf, welches um das rohrförmige Glied 42 herum angeordnet ist und dara-i entlang gleitet. Das rohrförmige Glied 42 bildet einen sich erweiternden Teil 52 an seinem unteren Ende, der den sich verjüngenden Sitz 32 - der das Ende des oberen Leitungsteils bildet, welches dem Filterelement 38 am nächsten gegenüberliegt - umgibt und in ringförmigem Dichtkontakt damit steht.

Ein napfförmiges Glied 54 ist innerhalb des Rohrglieds 42 benachbart, jedoch in der Höhe mit Abstand gegenüber dem Erweiterungsteil 52 angeordnet. Eine mittig angeordnete öffnung 56 und eine Vielzahl von Kanälen 58 erstreckt sich durch das napfförmige Glied 54, wobei der Bolzen 34 durch die Mittelöffnung 56 verläuft. Eine Vielzahl von Durchlässen 60 ist im Flanschteil des napfförmigen Glieds 54 und in der Wand des Rohrglieds 42 ausgebildet. Ein Splint 62 ist drehbar in einer öffnung im Bolzen 34 unterhalb des napfförmigen Gliedes 54 angeordnet, wobei die Funktion eines solchen Splints 62 vollständig dem erwähnten U.S. Patent 3 556 300 entnommen werden kann. Ein zylindrisches Gefäß 64 besitzt eine Bodenwand oder einen nach innen gerichteten Flansch

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mit einer mittig darin angeordneten Öffnung 68. Der Flansch ist gleitend auf dem Sitzglied 46 angeordnet, das für einen Abdichteingriff mit der Aussenseite des Erweiterungsteils 52 geeignet ist. Eine Vielzahl von Öffnungen 70 erstreckt sich durch Wand 72 des Gehäuses 64.

Das Ventilsitzglied 46 wird vom unteren Erweiterungsteil 52 des Rohrglieds 42 getragen. Das Ventilelement 50 bildet einen Erweiterungsteil 74, der in einem Ringrand 76 endet, der zum Dichtungseingriff mit dem Sitz 48 dient. Ein ringförmiges Tragglied 78 ist gleitend um Rohrglied 42 herum angeordnet und besitzt einen axialen und höhenmäßigen Abstand gegenüber dem Ventilelement 50. Das Tragglied 78 weist eine Innennabe und einen sich radial erstreckenden Tragflansch 80 auf. Der sich erstreckende Flansch 80 ist durch eine Nut 82 in innere und äussere Dichtoberflächen 84 und 86 getrennt, die für einen Dichtungseingriff mit dem Ende des Filterelements 38 geeignet sind. Eine Vielzahl von Ablaßöffnungen 88 verbindet die Nut ; 82 mit dem Reservoir. Auf diese Weise wird der Aufbau eines Drucks zwischen den TragT und Dichtoberflächen (im folgenden auch Ringteile genannt) 84 und 86, wobei dieser Druck das Bestreben haben würde, diese Oberflächen vom unteren Ende des Filterelements 38 wegzudrücken, verhindert. Die durch diese beiden Oberflächen vorgesehene breite Tragfläche trägt das Filterelement ohne dieses zu beschädigen. Die Nut 82 und die öffnungen 88 definieren Druckablaßmittel für die Tragfläche oder das Tragglied. Die durch die inneren und äußeren Tragoberflächen definierte Tragfläche oder Tragzone kann 50% oder mehr der Zone des Filterelementendes ausmachen, wenn die Filteranordnung in einem Hochdrucksystem verwendet wird. Dies würde verhindern, daß das Filterelement durch ein Federglied 94 zerstört oder beschädigt wird. Innerhalb einer im Rohrglied 42 ausgebildeten Ringnut 92 ist ein Schnappring -90 eingesetzt, um das Ringtragglied 78 am Rohrglied 42 zu halten.

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Eine Schraubenfeder 94 ist um das Rohrglied 42 herum angeordnet und liegt zwischen dem Filterelement 38 und dem Ventilelement 5O, und steht mit dem Tragglied 78 und dem Ventilelement 50 in Berührung. Die Feder 94 drückt das Ventilelement 50 elastisch in eine erste oder geschlossene in der Zeichnung dargestellte Stellung, d.h. vom Filterelement 38 weg und in Dichtungsbeziehung mit dem Sitz 48 und die vergrößerten Ringteile 84 und 86 des Tragflanschs 80 in Dichteingriff mit dem Filterelement, wobei diese Elemente in diese Stellungen vorgespannt sind.

Die oberen Tragmittel für das obere Ende des Filterelements sind in ihrem Aufbau ähnlich wie die unteren Tragmittel, um eine angemessene Halterung und auch die Abdichtung des Filterendes zu bewirken. Die oberen Tragmittel sind im Deckel 18 ausgebildet und umfassen innere und äußere ringförmige Tragoberflächen 96 und 98, die durch eine Ringnut 100 getrennt sind. Eine Vielzahl von Schlitzen 102 ist die Tragoberfläche 98 durchsetzend ausgebildet, um Ablaßmittel zur Belüftung der Nut 100 vorzusehen. Dies verhindert einen Druckaufbau über die gesamte obere Stirnfläche des Dichtungselements hinweg.

Wenn sich die Anordnung 10 im Betrieb befindet, so sind die Bestandteile in der gezeigten Weise zusammengebaut. Strömungsmittel von einem (nicht gezeigten) hydraulischen System wird über Einlaßrohr oder Leitung 28, Kanal 26, Kanäle 58 im napfförmigen Glied 54, Rohrglied 42 in das Filterelement 38 geleitet, wobei dies alles dann erfolgen kann, wenn sich das Ventilelement 50 in seiner ersten oder geschlossenen in der Zeichnung dargestellten Stellung befindet, d.h. wenn das Filterelement 50 in der Richtung vom Filterelement 38 weg angeordnet ist.

Das in die Anordnung 10 eintretende Strömungsmittel wird auch durch die Kanäle 60 dem Ventilelement 50 und Ventilsitzglied zugeführt, um sie diesem Strömungsmitteldruck auszusetzen. Das Strömungsmittel übt eine nach oben gerichtete Kraft auf das

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Ventilelement 50 aus. Unter normalen Bedingungen reicht der Strömungsmitteldruck nicht aus, um das Ventilelement 50 aus seiner Berührung mit dem Sitzglied 46 herauszubewegen. Wenn jedoch der Filter mit aus dem Strömungsmittel herausgefilterten Teilchen verstopft werden sollte, so baut sich im Filter 38 ein Strömungsmitteldruck auf. Wegen dieses Druckaufbaus wird auf das Ventilelement 50 eine nach oben gerichtete Kraft ausgeübt, die ausreicht, um das Ventilelement 50 aus der ersten Stellung heraus zum Filterelement 38 hin zu bewegen, und zwar entgegen der Elastizität der Feder 94, wodurch das Ventilelement 50 aus seinem Sitz am Sitzglied 46 herausgebracht wird und das Strömungsmittel nun am Filterelement 38 vorbeiströmen kann und direkt zum Tank über Öffnungen 70 im Gefäß 64 zurückkehrt.

Zum Zwecke des Ersetzens des Filterelements 38 wird der Bolzen 34 aus dem Bügel 24 herausgeschraubt und herausgezogen. Das Filterelement 38 und die Umgehungsventilanordnung 44 werden auf dem Bolzen 34 bei dessen Herausziehen gehalLon, und zwar durch den Eingriff zwischen dem napfförmigen Glied 54 und dem Splint 62. Wenn die Anordnung aus dem Tank herausgezogen ist, so richtet der Mechaniker den Splint 62 mit nicht gezeigten Schlitzen im napfförmigen Glied 54 aus .und zieht die Unujehungsventilanordnung 44 vom Ende des Bolzens herunter. Das Filterelement 38 kann dann frei vom Bolzen 34 entfernt werden. Die Umgehungsventilanordnung 44 wird in einem zusammengebauten Zustand auf dem ROhrglied 42 durch den Schnappring 90 gehalten. Zur Installation eines neuen Elements 38 werden die oben erwähnten Schritte umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Filteranordnung ist äußerst einfach im Aufbau und trotzdem im Gebrauch überaus wirkungsvoll. Die Umgehungsventilbestandteile und andere zugehörige Bauteile können aus Blech bestehen, wodurch Komplikationen und hohe Kosten von Gußteilen auf diesem Gebiet vermieden werden. Die Anordnung ist direkt mit einem Strömungsmitteltank oder Reservoir verbünden und eliminiert das Erfordernis eines gesonderten Filtergehäuses. Zudem leitet der Erweiterungsteil

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die Filterhalterungs- und Umgehungsanordnung in ihren Platz beim Installieren, was diese Installierung sehr bequem macht.

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Claims

ANSPRÜCHE

Filteranordnung mit einem Gehäuse, welches eine Öffnung zur Aufnahme eines die öffnung umschließenden Filterelementdeckels sowie Strömungsmitteleinlaß- oder Auslaßvorrichtungen aufweist, und wobei innerhalb des Gehäuses ein ringförmiges Filterelement befestigt ist, welches mit einem Ende mit dem Enddeckel in Eingriff steht, gekennzeichnet durch

ein Leitungsglied (42) , um das Strömungsmittel vom Strömungsmitteleinlaß durch das Filterelement zu lenken, durch eine an einem Ende befestigte Ventilanordnung (44), die ein Ventilelement (50) aufweist, welches in eine erste vom Filterelement abgelegene Stellung bewegbar ist, so daß das Strömungsmittel vom Strömungsmitteleinlaß durch das Filterelement fließt, und wobei das Ventil-, element (50) aus der ersten Stellung weg zum Filterelement hin bewegt werden kann, um zu gestatten, daß Strömungsmittel vom Strömungsmitteleinlaß zum Strömungsmittelauslaß unter Umgehung des Filterelements läuft, durch ein ringförmiges Tragglied (78), das eine auf dem Leitungsglied (42) befestigte Dichtung aufweist, um mit dem anderen Ende des Filterelements in Eingriff zu kommen, und durch zwischen dem Ventilelement und den ringförmigen Tragmitteln und Dichtglied (78) liegende elastische Federmittel (94) , wobei das Ventilelement auf diese Weise in eine erste Stellung vorspannbar und auf das Filterelement zu entgegen der Elastizität der elastischen Federmittel bewegbar ist, und wobei die Ventilanordnung dem Strömungsmitteldruck des Strömungsmittels ausgesetzt ist, welches durch den Strömungsmitteleinlaß dem Filterelement zugeführt wird, so daß das Ventilelement sich auf das Filterelement zu bewegt, wenn sich im Filterelement ein erhöhter Druck aufbaut.

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2. Filteranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Strömungsmittelrückhaltetank, der den Gehäusekörper und den Enddeckel umfaßt.
3. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Tragglied (78) eine Innennabe (79) aufweist, welche gleitend auf dem Leitungsglied befestigt ist, und wobei sich von der Nabe aus ein Flansch (80) radial nach außen erstreckt und wobei eine Ringnut (82) die eine Seite des Flansches in innere und äußere Ringtragoberflächen (84, 86) unterteilt, die mit dem anderen Ende des Filterelements in Eingriff stehen.
4. Filteranordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel zum Ventilieren der Nut (82).
5. Filteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventiliermittel eine öffnung (88) aufweisen, welche die Nut mit der anderen Seite des Flanschs verbindet.
6. Filteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragoberflächen (84, 86) mehr als 50% der Fläche des Filterelementendes bedecken.
7. Filteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Enddeckel (18) eine Ringnut aufweist, welche innere und äußere Ringtragoberflächen definiert, die mit dem erwähnten einen Ende des Filterelements in Eingriff stehen.
8. Filteranordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Schlitzen, die in der erwähnten äußeren ringförmigen Tragoberfläche ausgebildet sind, um die Ringnut zu ventilieren.

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9. Filteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Enddeckel (18) eine Ringnut aufweist, welche innere und äussere ringförmige Tragoberflächen bildet, die mit dem erwähnten einen Ende des Filterelements in Eingriff stehen, und daß eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Schlitzen sich über die erwähnte äußere ringförmige Tragoberfläche erstreckt, um diese Nut zu ventilieren.
10. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein ringförmiges Ventilsitzglied (46), welches um das untere Ende von Rohrglied (42) herum angeordnet ist und einen Ventilsitz (48) aufweist.
11. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (50) gleitend auf dem Rohrglied (42) angeordnet ist.
12. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Glied (42) einen Erweiterungsteil (52) bildet, der mit dem sich verjüngenden Sitz (32) des oberen Leitungsteils (30) in Dichtungseingriff steht.
13. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein napfförmiges Glied (54) innerhalb des Rohrglieds(42) benachbart aber mit Abstand gegenüber dem Erweiterungsteil (52) am Rohrglied (42) befestigt ist.
14. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Vielzahl von Kanälen (58) durch das napfförmige Glied (54) erstreckt.

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15. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche/ gekennzeichnet durch ein zylindrisches Gefäß (64), welches mit einem Flansch (66) gleitend auf einem Sitzglied (46) aufsitzt.
16. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsitzglied (46) vom Erweiterungsteil (52) des Rohrglieds(42) getragen ist.
17. Filteranordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (50) einen Erweiterungsteil (74) bildet, der in einem ringförmigen Rand (76) endet, der mit dem Sitz (48) in Eingriff kommen kann.
18. Filterelement nach einem oder mehreren der vorher-, gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraubenfeder (94) um das Rohrglied (42) herum angeordnet ist und zwischen dem Filterelement (38) und dem Ventilelement (50) liegt und mit dem Tragglied (78) und dem Ventilelement (50) in Berührung steht.
19. Filterelement, insbesondere nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsglied (42) langgestreckt ist.

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