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Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Luftreiniger. In einer besonders
vorteilhaften Anwendung betrifft sie Luftreiniger zum Reinigen von
Motorverbrennungsansaugluft für
Verbrennungsmotoren. Die Erfindung betrifft insbesondere ein bevorzugtes
Deckelelement zur Anwendung in einer Luftreinigeranordnung.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren
sind generell in Maschinen vorgesehen, wobei Luftreiniger angeordnet und
positioniert sind, um Luft zu filtern, wenn sie zur Verbrennung
aus der Umgebung in den Motorluftansaugstutzen geführt wird;
oder um Luft für
einige andere Zwecke zu filtern, zum Beispiel zur Kompression. Es
ist eine große
Auswahl von Luftreinigersystemen bekannt. In vielen dieser Systeme
ist ein Teil des Luftreinigers, der das Filtermedium umfasst, als
ein Wartungsteil zum Herausnehmen und Instandsetzen oder Ersetzen
aufgebaut und angeordnet. Im allgemeinen ist der Ersatz periodisch
notwendig, da das Filtermedium als Folge der Filterfunktion mit
der Zeit mit partikelförmigem
Material verschlossen wird.
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Während des
Austauschs ist es wichtig, die Integrität des Filterelementes zu gewährleisten
und das neue Element so zu installieren, dass eine geeignete Dichtung
erzeugt wird, um den Schutz des Motors vor den Motorluftansaugstutzen
erreichender ungefilterter Umgebungsluft zu gewährleisten.
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DE-A1-197 12 679 offenbart
einen seit vielen Jahren allgemein bekannten und in vielen Varianten vorliegenden
Luftreiniger. Der Luftreiniger hat an einem seiner axialen Enden
ein Gehäuse
mit einem Auslassrohr für
die Reinluft. Sein anderes axiales Ende kann mit Hilfe eines Deckels
verschlossen sein. Innerhalb des Gehäuses ist ein zylindrisches
Filterelement angeordnet, das eine in Kontakt mit dem Deckel stehende
geschlossene Endkappe und eine offene Endkappe an seinem anderen
axialen Ende besitzt. An der offenen Endkappe ist eine Dichtung vorgesehen,
um den Innenraum des Filterelementes gegen das Auslassrohr abzudichten.
Bei Luftreinigern dieser Art kann es passieren, dass aus Versehen
ein Filterelement eingesetzt wird, das eine unzureichende Länge besitzt.
In solch einem Fall und nach dem Einsetzen des Elementes und nach
dem Schließen des
Deckels wäre
der Deckel nicht mehr in Kontakt mit der geschlossenen Endkappe
des Filterelementes, wodurch diese Dichtung gefährdet wäre.
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Aus
US-A-5,800,581 ist
ein Luftreiniger bekannt, der ein Gehäuse umfasst, das durch einen
Gehäusedeckel
verschlossen ist und in dem eine Filteranordnung angeordnet ist.
Das Gehäuse
ist mit einem Auslassrohr für
die gereinigte Luft versehen. Die Filteranordnung umfasst ein Primärfilterelement
und ein Sicherheitselement. Im Betrieb des Luftreinigers ist das
Sicherheitselement koaxial innerhalb des Primärelementes befestigt, um zusätzliches
Filterleistungsvermögen
für den
Fall vorzusehen, dass Partikel nicht durch das Primärelement
entfernt werden. Um das Einsetzen eines unterdimensionierten Primärelementes
in das Gehäuse
zu verhindern, ist ein Ende des Primärelementes permanent am Deckel befestigt,
während
das andere Ende mit einer Dichtung versehen ist, um beim Einsetzen
in das Gehäuse
mit einer das Luftauslassrohr umgebenden Dichtungsfläche dichtend
ineinander zu greifen. Wenn das Primärelement ersetzt werden muss,
wird es zusammen mit dem Deckel ersetzt. Wenn jedoch das Luftreinigergehäuse an einer
Stelle einer Maschine angeordnet ist, die schwer zugänglich ist,
kann das Auffinden der Dichtungsfläche beschwerlich sein und könnte sogar
die Dichtung an dem anderen Ende des Primärelementes beschädigt werden.
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Es
ist wünschenswert,
dass der Luftreiniger so konstruiert ist, dass das Filterelement
sicher und in einer bequemen Art und Weise ausgebaut und ersetzt
werden kann; und es ist außerdem
zu bevorzugen, dass der Luftreiniger so ist, dass das Filterelement
in relativ kostengünstiger
Art und Weise einfach hergestellt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
durch die Erfindung vorgesehene Lösung ist in Anspruch 1 gezeigt,
wobei sich weitere Ansprüche
mit vorteilhaften Optionen befassen.
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Insbesondere
ist eine einstückige
Deckel- und Filterelementkonstruktion vorgesehen, d. h. ein Deckelelement
oder eine Deckelanordnung, die in einer Luftreinigeranordung anwendbar
ist. Die einstückige
Deckel- und Elementkonstruktion umfasst eine Filterelementkonstruktion,
die nicht lösbar
an ein Deckelwandelement angeschlossen ist (befestigt ist). Vorzugsweise
wird für
das Deckelement eine Verbundanordnung verwendet, einschließlich einer
vorgeformten Ummantelungskonstruktion, die an einem vorgeformten
Außenwandelement
befestigt ist. Gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist ein bevorzugtes Verfahren zur Montage solch eines
Deckelelementes vorgesehen. Außerdem
ist eine bevorzugte Luftreinigeranordnung, umfassend ein bevorzugtes Deckelement,
vorgesehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Luftreinigeranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Seitenansicht der in 1 gezeigten
Anordnung mit im Schnitt gezeigten Teilen, um innere Details sichtbar
zu machen;
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3 ist
eine Seitenansicht einer Komponente der in den 1 und 2 gezeigten
Anordnung, wobei ein Teil der Komponente in 3 im Schnitt
dargestellt ist, um innere Details sichtbar zu machen;
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4 ist
eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht
eines Teils der in 3 dargestellten Komponente;
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5 ist
eine Seitenansicht einer Hauptkörperelementkomponente
der in den 1 und 2 dargestellten
Anordnung;
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6 ist
eine seitliche Schnittansicht eines Außenwandelementes oder einer
Außenwandkomponente,
die zum Montieren der in 3 dargestellten Komponente geeignet
ist;
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6A ist
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Teils des Stumpfes der in 6 dargestellten Komponente;
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7 ist
eine Seitenansicht eines Ummantelungselementes oder einer Ummantelungskomponente,
die zum Montieren der Komponente der 3 anwendbar
ist; in 7 einschließlich eines im Schnitt dargestellten
Teiles;
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7A ist
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Fragmentes des in 7 dargestellten Ummantelungselementes;
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8 ist
eine Seitenansicht einer Verbundkomponente, die durch Verbinden
der in den 6 und 7 dargestellten
Komponenten während
eines Herstellungsschrittes der in 3 dargestellten Komponente
mittels eines bevorzugten Verfahrens ausgebildet wird; in 8 ist
ein Teil der Verbundkomponente im Schnitt dargestellt;
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9 ist
eine Schnittansicht einer Mediumkonstruktion, umfassend eine Kombination
eines Trägers
und Filtermediums, die bei der Bildung der in 3 dargestellten
Filterelementkomponente anwendbar ist;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten erfindungsgemäßen Deckelelementes
oder Wartungsteils; und
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11 ist
eine alternative perspektivische Ansicht des in 10 dargestellten
Wartungsteils.
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Ausführliche Beschreibung
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A. Die gesamte Anordnung
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Die
Aufmerksamkeit wird zuerst auf die 1 und 2 gelenkt.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Luftreiniger oder eine Luftreinigeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
Luftreinigeranordnung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Luftströmungseinlass 3 und
einer Luftströmungsöffnung 4.
Während
der Anwendung strömt die
zu filternde Luft: (a) durch den Einlass in das Gehäuse 2 3;
(b) durch eine Filteranordnung (siehe 2), die
innerhalb der Anordnung 1 angeordnet ist; und (c) die gefilterte
Luft tritt dann durch die Luftströmungsöffnung 4 aus der Luftreinigeranordnung 1 aus.
Die gefilterte Luft wird dann durch geeignete Rohranordnungen, nicht
gezeigt, zu einem Luftansaugstutzen des Motors oder einer ähnlichen
Anordnung geführt.
Das Gehäuse 2 umfasst
ein Hauptkörperelement
oder einen Körper 6,
eine Wartungs- oder/und Zugangskomponente oder einen Deckel 7. Der
Zugangsdeckel 7 ist am Hauptkörper 6 lösbar befestigt.
Während
der Anwendung wird der Deckel 7 regelmäßig zur Wartung entfernt.
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Die
Aufmerksamkeit wird nun auf
2 gerichtet,
die eine Seitenansicht der in
1 dargestellten
Anordnung ist, wobei Teile zur Darstellung von internen Einzelheiten
im Schnitt gezeigt sind. Bezugnehmend auf
2 umfasst
die Reinigeranordnung
1 eine innen aufgenommene Filtermediumanordnung
9.
Die Filtermediumanordnung
9 umfasst eine Mediumkonstruktion
10,
die so angeordnet ist, dass durch den Einlass
3 in die
Anordnung
1 eintretende Luft während des Betriebes die Mediumkonstruktion
10 passiert,
bevor sie durch die Luftströmungsöffnung
4 austreten
kann; die Luftströmungsöffnung
4 ist
in der gezeigten Ausführungsform
der Auslass
5. Für
die gezeigte besondere Anordnung ist die Mediumkonstruktion
10 als
eine zylindrische Mediumlängenausdehnung
11 ausgerichtet,
die einen offenen Innenraum
12 begrenzt und so ausgerichtet,
dass sie die Öffnung
4 umgibt.
Die dargestellte zylindrische Mediumlängenausdehnung
11 ist
eine Längenausdehnung
aus Faltenmedium
14 ähnlich
der in dem
US-Patent 5,938,804 bei
25,
30 in
3 beschriebenen
und gezeigten. Es können
alternative Mediumanordnungen verwendet werden, einschließlich nicht gefalteten
Systemen, wie sie zum Beispiel im
US-Patent
5,762,669 beschrieben sind. Andere Merkmale der Filtermediumanordnung
9 werden
unten in Verbindung mit der Beschreibung der
3 erläutert.
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Immer
noch bezugnehmend auf die
1 und
2 ist
der Deckel
7, wie oben angegeben, lösbar am Hauptkörper
6 in
abdeckender Beziehung zum offenen Ende
8 des Körpers
6 befestigt.
Eine Vielzahl von Anordnungen kann zum Befestigen des Deckels
7 am
Hauptkörper
6 verwendet
werden. Eine gezeigte besondere Befestigungsanordnung ist eine Dreh-
oder Rotationsverriegelungsanordnung, die eine Fuß- und Halteranordnung
verwendet, zum Beispiel in Übereinstimmung
mit der Offenbarung des
US-Patentes
6,051,042 , das durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Insbesondere ist eine verwendete Anordnung, die generell den
5–
7 aus
dem
US-Patent 6,051,042 entspricht,
darges tellt. Es wird jedoch angemerkt, dass der Deckel
7 auf
vielfache alternative Art und Weise am Hauptkörper
6 befestigt werden
kann, einschließlich über die
Mitte gehender Verschlussanordnungen, wie zum Beispiel im
US-Patent 6,022,055 offenbart,
das durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist; oder Kunststoffverschlussanordnungen,
wie sie zum Beispiel im
US-Patent
5,730,769 offenbart sind, das durch Bezugnahme hierin aufgenommen
ist. Ein Vorteil der Drehverriegelungsanordnung vom Typ der
5–
7 des
US-Patentes 6,051,042 ist
die günstige
Herstellung und Einfachheit der Montage.
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Bevor
wir uns der ausführlichen
Erläuterung der
Filtermediumanordnung 9 zuwenden, werden drei zusätzliche
Merkmale der gesamten Reinigeranordnung 1 erläutert. Diese
sind: (1) Anwendung einer Einlassrampen/zyklon- oder schraubenförmigen Strömungsanordnung;
(2) Anwendung einer Staubabsaugeranordnung; und (3) Anwendung einer
Anordnung zum Erleichtern der Befestigung der Luftreinigeranordnung 1 an
der Maschine.
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Bezugnehmend
auf
1 wird angemerkt, dass: der Einlass
3 im
runden Gehäuse
2 tangential ausgerichtet
ist, und dass das Gehäuse
2 eine
Innenrampe
16 umfasst, deren äußere Merkmale in den
1 und
2 dargestellt
sind. Unmittelbar innen von der Stelle, wo der tangentiale Einlass
mit dem Gehäuse
2 in
Verbindung steht, umfasst der Hauptkörper
6 eine Einlassummantelung
18,
2.
Infolge der Ummantelung
18, der internen Rampe
16 und
der tangentialen Ausrichtung des Luftströmungseinlasses
3 wird
die Luft, wenn Luft in das Gehäuse
2 eintritt,
in eine zyklon- oder schraubenförmige
Strömung um
die zylindrische Längenausdehnung
des Mediums
11 herumgeführt.
Diese Art der zyklonischen oder schraubenförmigen Strömungsanordnung wurde vorher
in Kunststoffluftreinigern verwendet, beispielsweise denjenigen
der durch Bezugnahme hierin aufgenommenen
US-Patente 6,051,042 ; und
5,545,241 . Die schraubenförmige Strömung hilft,
größere Partikel
aus dem Luftstrom abzuscheiden, bevor die Luft in das Medium
11 strömt.
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Die
Luftreinigeranordnung
1 umfasst ein Absaugventilsystem
20,
2,
das ein Ejektorrohr oder -auslass
21 und ein Absaug- oder
Klappenventil
22 umfasst. Das Absaugventilsystem
20 der
Luftreinigeranordnung
1 ist an dem abnehmbaren Deckel
7 angeordnet.
Im allgemeinen wird sich teilchenförmiges Material, das nicht
am Medium
11 aufgefangen wird, in die Richtung des Ventils
22 bewegen.
Das Ventil
22 kann aufklappen und den Staub in die Umgebung ausstoßen. Solche
Absaugventilsysteme werden in Verbindung mit einer Vielzahl von
Luftreinigern verwendet und die in den durch Bezugnahme hierin aufgenommenen
US-Patenten 6,051,042 und
5,545,241 dargestellten
Ventile können
in Verbindung mit der vorliegenden Luftreinigeranordnung
1 verwendet werden.
Es wird angemerkt, dass sich für
die in den
1 und
2 dargestellte
besondere Ausführungsform
eine Mittelachse
23 des Rohres
21 in einem Winkel
von ungefähr
45° in Bezug
auf eine Mittelachse
19 des Luftreinigers
4 erstreckt.
Alternative Gestaltungen sind anwendbar. Der 45°-Winkel erlaubt es jedoch, den
Luftreiniger
1 mit sich entweder horizontal oder vertikal
erstreckender Mittelachse
19 zu befestigen, während das
Absaugrohr
21 immer noch nach unten zeigt.
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Bezugnehmend
auf
1 umfasst die Außenfläche
24 der Luftreinigeranordnung
1 Befestigungskerben
25.
Diese Kerben
25 können
verwendet werden, um ein Befestigungsband zu beziffern und den Luftreiniger
1 an
einem Fahrzeug oder einem anderen Gerät, an dem er verwendet werden
kann, zu befestigen. Solch ein Befestigungssystem ist zum Beispiel
in dem durch Bezugnahme hierin aufgenommenen
US-Patent 5,545,241 beschrieben. Das
Befestigungsbandsystem des
US-Patentes
5,545,241 kann geeignet dimensioniert für erfindungsgemäße Luftreinigeranordnungen
1 gemäß der vorliegenden Erfindung
benutzt werden.
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Andere
Merkmale an der Kunststoffluftreinigeranordnung
1 sorgen
für bevorzugtes
attraktives Aussehen und sind Gegenstand verschiedener, gleichzeitig
verfolgter Designrechte. Außerdem
kann solch eine Markierung wie ein Wirbel
100 (
11) aufgebracht
werden und dazu dienen, Donaldson Company, Inc., Bloomington, MN
USA, den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, als die Quelle anzugeben.
Solch ein Wirbel ist in dem durch Bezugnahme hierin aufgenommenen
US-Patent 6,051,042 gezeigt.
Andere Markierungen, wie strukturelle Oberflächengestaltungsmerkmale
28,
29,
10 und
11,
können
zur Verbesserung des unterscheidbaren Aussehens des Luftreinigers
genutzt werden.
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B. Der Deckel 7 und die Filtermediumanordnung 9
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Die
Aufmerksamkeit wird nun auf 3 gerichtet.
In 3 ist ein Ersatzteildeckelelement (Ersatzteil)
oder eine Filterelementanordnung 30 dargestellt. Das Deckelelement
oder die Filterelementanordnung 30 würden regelmäßig aus der Luftreinigeranordnung 1 herausgenommen
und entweder durch eine neue Ersatzteilanordnung 30 ersetzt
werden oder wieder aufgearbeitet. Somit ist die Ersatzteilanordnung 30 ein
Ersatzteil oder ein Wartungsteil; während der Hauptkörper 6 des
Gehäuses 2 im
Allgemeinen in seiner Position an dem betreffenden Motor oder Gerät bleiben
würde.
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Die
Ersatzteilanordnung 30 umfasst eine Innenseite 31 und
umfasst vorzugsweise zwei grundsätzliche
Komponenten: die Deckelanordnung oder den Deckel 7; und
die Filtermediumanordnung 9. In der gezeigten bevorzugten
Anordnung ist die Filtermediumanordnung 9 nicht lösbar an
dem Deckel 7 befestigt; das heißt, die Mediumanordnung 9 ist
in dem Deckelelement 7 oder der Anordnung 30 nicht lösbar befestigt.
In diesem Zusammenhang ist mit „nicht lösbar befestigt" gemeint, dass die
Filtermediumanordnung 9 am Deckel 7 in einer Art
und Weise befestigt ist, dass sie während der normalen Anwendung
nicht getrennt werden würde.
in der Tat würde eine
Handlung zur Trennung der Filtermediumanordnung 9 vom Deckel
bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform im Allgemeinen den
Bruch oder die dauerhafte Beschädigung
eines Teiles der Ersatzteilanordnung 30 umfassen oder erfordern.
Eine bevorzugte Lösung
für eine
Verbindung der Filtermediumanordnung 9 am oder im Deckel 7 wird
unten ausführlicher
beschrieben.
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Der
Deckel
7 hat außerdem
im Allgemeinen folgende Merkmale, um die Filtermediumanordnung
9 daran
zu befestigen: Der Deckel
7 umfasst eine Gehäuseaußenwand
32,
die ein Lippenteil
33 umfasst, das während der Anwendung mit einem
Teil des Hauptkörpers
6 ineinander
greift, wenn die Ersatzteilanordnung
30 zur Anwendung angeordnet
ist. der Deckel
7 umfasst außerdem eine Innendichtungsmulde
35,
die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie einen Rand
36 des
Hauptkörpers
6 (
5)
zum Ausbilden einer Staub- und Wetterdichtung aufnimmt, wenn die
Ersatzteilanordnung
30 zur Anwendung angeordnet ist, siehe
2.
Solch eine Staub- und Wetterdichtung ist zum Beispiel in dem durch
Bezugnahme hierin aufgenommenen
US-Patent 6,051,042 beschrieben.
Die Dichtungsmulde
35 ist vorzugsweise 6 bis 10 mm tief
und ihr Eingang
37 ist mindestens 10 mm vom offenen Rand
13 des
Deckels
7 festgelegt. Vorzugsweise ist der Hauptkörper
6 so
dimensioniert, dass der Rand
36 entweder den Boden der
Innendichtungsmulde
35 erreicht oder sich mindestens 5
mm in die Mulde
35 erstreckt, wenn das Deckelelement
7 am
Körper
6 montiert
ist.
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Die
Ersatzteilanordnung 30 umfasst vorzugsweise außerdem eine
Innenummantelung 38, die die Filtermediumanordnung 9 vollständig umgibt. Die
bevorzugte Innenummantelung 38 erstreckt sich über eine
axiale Strecke entlang der Filtermediumanordnung 9, d.
h. die Richtung der Ausdehnung A (4), über eine
Strecke von mindestens 30 mm, vorzugsweise 40 mm bis 45 mm und typischerweise und
vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 50 mm.
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Für die dargestellte
besondere Ausführungsform
umfasst der Deckel
7 außerdem ein Teil einer Drehverriegelungsanordnung
39.
Für die
gezeigte Ausführungsform
sind insbesondere mehrere Füße (für die Fußanordnung)
40,
6,
so ausgerichtet, dass eine richtige Verbindung zu Halterungen oder Nasen
41 am
Hauptkörper
6 (
5)
während
der Drehverriegelungsbefestigung gewährleistet ist, wiederum vorzugsweise
in Übereinstimmung
mit den allgemeinen Lehren des hierin durch Bezugnahme aufgenommenen
US-Patents 6,051,042 . Der
Eingriff zwischen den Füßen
40 und
Nasen
41 ist in
2 dargestellt. Es wird angemerkt,
dass entweder die Fußanordnung
40 oder
die Halterungsanordnung
41 einer Fuß- und Halterungsanordnung
an den Deckeln angeordnet sein können
mit einem Begleitelement am Körper
6.
Die Aufmerksamkeit wird auf
6 gerichtet,
aus der ersichtlich ist, dass der Drehverriegelungsmechanismus
39 mindestens
einen Vorsprung, eine Raste oder einen Wulst
102 an einem
Flansch
104 umfasst, die/der zum Fuß
40 zeigt. Die Raste
oder der Wulst
102 ist so positioniert, dass sie/er mit
einer entsprechenden Aussparung oder einem entsprechenden Schlitz
in einer ausgewählten Halterung
41 am
Hauptkörper
6 fluchtet.
Dieses ist im
US-Patent 6,051,042 in
den
5–
7 beschrieben,
wobei die Raste oder der Wulst in dem '042er Patent mit
114 dargestellt
ist, ausgerichtet mit der entsprechenden Aussparung oder dem entsprechenden
Schlitz
112. In der vorliegenden Offenbarung hat die Raste
oder der Wulst
102 eine solche Größe und Form, dass sie/er zum
Reibungseingriff oder Widerstand gegen Entriegelungsdrehung bei
der Arretierung mindestens teilweise in den entsprechenden Schlitz
in der Halterung
41 ragt. Die bevorzugte Raste oder der
bevorzugte Wulst
102 ist in Form eines gewölbten Vorsprunges
dargestellt. In der vorliegenden Offenbarung gibt es mindestens
eine Raste oder einen Wulst
102, nicht mehr als fünf und vorzugsweise
drei Rasten
102.
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In
einigen bevorzugten Ausführungsformen erzeugt
die Filtermediumanordnung
9 beim Verriegeln des Deckels
7 mit
der Drehverriegelungsanordnung am Körper
6 eine Federkraft,
die gegen das Gehäuse
2 wirkt.
Diese Federkraft unterstützt
das Verriegeln des Drehverriegelungsmechanismus
39 in seiner
verriegelten Anordnung. Die Wirkung der Federkraft zum Unterstützen des
Festhaltens der Verriegelungsanordnung ist in dem hierin durch Bezugnahme
aufgenommenen
US-Patent 5,755,842 beschrieben.
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Wie
oben ebenfalls angegeben wurde, umfasst die bevorzugte Ersatzteilanordnung 30 ein
Absaugventilsystem 20.
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Bezugnehmend
auf 3 umfasst der bevorzugte Deckel 7 außerdem eine
mittige Luftströmungsöffnung 43,
einschließlich
eines Auslassrohres 44, das von dieser axial nach Außen vorsteht; und
eines nach Innen vorstehenden mittigen Stumpfes 45, der
vorzugsweise eine durchgehende Wand umfasst, die die Öffnung 43 umgibt
und zur Innenseite 31 des Deckels 7 um einen Abstand
von mindestens 8 mm, typischerweise 8 mm bis 12 mm und vorzugsweise
nicht mehr als 18 mm vorsteht. Der dargestellte Stumpf 45 umfasst
optional mehrere Rippen 110 (4), die
axial von der Wand des Stumpfes 45 vorstehen. Die Aufmerksamkeit
wird auf 6A gerichtet. Wie zu sehen ist,
erstreckt sich die Rippe 110 vorzugsweise über die
gesamte Länge
des Stumpfes 45, wobei ein Endteil eine Abschrägung 112 besitzt. In
bevorzugten Ausführungsformen
gibt es mindestens zwei Rippen 110, und vorzugsweise vier
Rippen 110, die gleichmäßig um 90° voneinander
beabstandet sind. Während
der Montage werden diese Rippen 110 benutzt, um das Positionieren
und Zentrieren einer Längenausdehnung
des Mediums 87, das einen Innenträger 50 besitzt, zu
unterstützen.
Dieses wird unten ausführlicher
beschrieben.
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Der
bevorzugte Deckel 7 umfasst außerdem eine Schulter 46 im
Inneren, die hilft, die Filtermediumanordnung 9 im Deckel 7 zu
stützen
und zu halten. insbesondere greift die Schulter 46 mit
einer Eingriffrippe 106 (4) an einer
inneren Einbettungsschalen- oder Ummantelungskonstruktion 75 (7) ineinander.
Dieses wird unten ausführlicher
beschrieben.
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Im
Allgemeinen umfasst die Filtermediumanordnung 9 eine Mediumpackung 48,
die einen so angeordneten Filtermediumbereich 49 umfasst,
dass er einen Innenträger 50 umgibt.
Für die
dargestellte besondere Anordnung umfasst der Filtermediumbereich 49 eine
zylindrische Längenausdehnung
aus Faltenfiltermedium 14, die einen offenen Innenraum 12 begrenzt.
Der Innenträger 50 ist
so positioniert, dass mindestens ein Teil von ihm den innersten
Rand 52 des Filtermediumbereiches 49 trägt. Bei
der dargestellten besonderen Anordnung erfolgt das Halten in zwei
beabstandeten Bereichen 53 und 54, vorzugsweise
mit sich dazwischen erstreckender Längenausdehnung 55 nicht
gestützten
Mediums über einen
Bereich von mindestens 60 mm, typischerweise 80 mm bis 100 mm.
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Für die dargestellte
besondere Anordnung umfasst der Innenträger
50 ein geräuschunterdrückendes
oder Resonatorelement
56,
9, das bestimmte
Merkmale umfasst, die im wesentlichen mit jenen des in
US-Patent 5,112,372 dargestellten
geräuschunterdrückenden
Elementes übereinstimmen, dessen
vollständige
Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Im Allgemeinen
umfasst das geräuschunterdrückende Element
56 einen Schalldämpfer
56a.
Der Schalldämpfer
56a umfasst einen
Schalltrichterabschnitt
57, eine Verengung
58 und
einen divergierenden Wandabschnitt
98. Der Schalltrichterabschnitt
57 hat
eine größere Querschnittsfläche als
die der Verengung
58. Der divergierende Wandabschnitt
58 vergrößert sich
allmählich
in der Querschnittsfläche
von der Verengung
58 bis in die Nähe des Auslasses
5,
das heißt
den Bereich
54, um eine Geräuschdämpfungsanordnung vorzusehen.
Das geräuschunterdrückende Element
56 der gegenwärtigen Anordnung
1 weicht
von der Anordnung des
US 5,112,372 in
Bezug auf die speziellen Merkmale ab, die sich darauf beziehen,
wie das Element
56 mit dem Medium
49 ineinander
greift, und auch wie es mit dem Rest der Luftreinigeranordnung
1 ineinander
greift. Einzelheiten in Bezug auf die Merkmale, die diese Teile
des geräuschunterdrückenden
Elementes
56 betreffen, werden unten in Verbindung mit
der Beschreibung der Anordnung dargelegt.
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Bezugnehmend
auf 3 umfasst die Filteranordnung 9 außerdem eine
geschlossene Endkappe 59. Die Merkmale der geschlossenen
Endkappe 59 umfassen eine axiale Außenfläche 60, die erhöhte Stoßdämpfer oder
Druckstoßdämpfer 61 besitzt;
und einen ringförmigen
Außenrand 62.
Vorzugsweise besteht die Endkappe 59 aus Urethan. Insbesondere besteht
die Endkappe 59 aus einem weichen Urethanschaum, der eine „Formteil"-Dichte von 14–22 lbs/ft3 (226–355
kg/m3) besitzt. Viele Zusammensetzungen
und Materialarten sind anwendbar. Ein Beispiel für eine Zusammensetzung ist
wie folgt: Das Polyurethan umfasst ein Material, hergestellt aus Elastofoam®-36070R-Harz
und Elastofoam®-13050U-Isozyanat,
das exklusiv durch BASF Corporation, Wyandotte, Michigan 48192,
an den Rechtsnachfolger Donaldson verkauft wird.
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Die
Materialien sollten in einem Mischungsverhältnis von 100 Gewichtsteilen
Elastofoam®-36070R-Harz
zu 45,5 Gewichtsteilen Elastofoam®-13050U-Isozyanat gemischt
werden. Die relative Dichte des Harzes ist 1,04 (8,7 lbs/Gallon)
und für
das Isozyanat ist sie 1,20 (10 lbs/Gallon). Die Materialien werden
typischerweise mit einem hochdynamischen Schwerkraftmischer vermischt.
Die Komponententemperaturen sollten 70–95°F (21–35°C) betragen. Die Formentemperaturen
sollten 115–135°F (46–57°C) betragen.
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Das
Harzmaterial hat die folgende Beschreibung:
- (a)
Durchschnittliches Molekulargewicht
1) Basispolyetherpolyol
= 500–15.000
2)
Diole = 0–10.000
3)
Triole = 50–15.000
- (b) Durchschnittliche Funktionalität
1) Gesamtsystem = 1,5–3,2
- (c) Hydroxylzahl
1) Gesamtsysteme = 100–300
- (d) Katalysatoren
1) Amine = Luftprodukte 0,1–3,0 PPH
- (e) Oberflächenaktive
Stoffe
1) Gesamtsystem = 0,1–2,0 PPH
- (f) Wasser
1) Gesamtsystem = 0,2–0,5%
- (g) Pigmente/Farben
1) Gesamtsystem = 1–5% Ruß
- (h) Treibmittel
1) Wasser.
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Die
I3050U-Isocyanatbeschreibung ist wie folgt:
- (a)
NCO- Gehalt = 22,4–23,4
Masseprozent
- (b) Viskosität,
cps bei 25°C
= 600–800
- (c) Dichte = 1,21 g/cm3 bei 25°C
- (d) Siedebeginn- 190°C
bei 5 mm Hg
- (e) Dampfdruck = 0,0002 Hg bei 25°C
- (f) Aussehen- farblose Flüssigkeit
- (g) Flammpunkt (geschlossene Densky-Martins-Schale) = 200°C.
-
Das
Polyurethan sollte für
72 Stunden bei 65–85°F (18–29°C) gehärtet werden
oder für
fünf Stunden
bei 190 +/– 1,8°F (88 +/– 1°C) forciert
gehärtet
werden. Eine Regenerierung von mindestens 30 Minuten sollte erlaubt
werden. Die Druckdurchbiegung sollte bei Raumtemperatur (70°F (21°C)) eine 25%ige
Durchbiegung vom Mittelwert 10 + 4/–3 lbs. per square inch (69
+27/–21
kPa) sein. Nach siebentägiger
Wärmealterung
bei 158 +/– 1,8°F (70°C +/– 1°C) sollte
die Änderung
in Bezug auf die ursprünglichen
Durchbiegungswerte +/– 20%
sein und eine Regenerierung von mindestens 16, jedoch nicht mehr als
96 Stunden zugelassen werden. Für
die Druckverformung sollte das Polyurethan die folgenden maximalen
Durchschnittswerte, nach 22stündigen
Wärmealtern
bei den bei 50% Durchbiegung spezifizierten Temperaturen erfüllen: nach
22stündigem
Wärmealtern
bei 158 +/– 1,8°F (70 +/– 1°C) maximal 10%;
nach 22stündigem
Wärmealtern
bei 180° +/– 1,8°F (82° +/– 1°C) maximal
25%. Die Zugfestigkeit sollte im Durchschnitt mindestens 100 psi
(620 kPa) sein. Die Reißfestigkeit
sollte mindestens 15 lb/in. sein.
-
In
bevorzugten Anordnungen umfasst die Filteranordnung 9 außerdem keine
Außenverkleidung.
-
C. Herstellung und Zusammenbau einer bevorzugten Anordnung 1
-
Die
bevorzugte Anordnung 1 kann vollkommen metallfrei hergestellt
werden. In solch einer Anwendung würde der Hauptkörper 6 der
bevorzugten Anordnung 1 aus einem durch Spritzgießen hergestellten
Kunststoffformteil bestehen, vorzugsweise einem aus Polypropylen
geformten Teil, zum Beispiel glasfaserverstärktem Polypropylen. Unter Anwendung
von im Handel erhältlichen
glasfaserverstärkten Polypropylenen
kann solch ein Teil dauerhaft, leichtgewichtig und relativ preiswert
gemacht werden. Durch solche Techniken können verschiedene, in den 1, 2 und 5 dargestellte,
Gehäusemerkmale
für die
bevorzugte Anordnung leicht ausgebildet werden.
-
Die
Ersatzteilanordnung 30 für typische bevorzugte Ausführungsformen
hat andererseits eine Verbundkonstruktion. Zum Beispiel, und bezugnehmend
auf 3 wäre
die Außenwand 32 des
Deckels 7 vorzugsweise ein Spritzgussteil aus einem ähnlichen
oder identischen Kunststoff wie dem für den Hauptkörper 6 verwendeten.
Die Ummantelung 38 würde
andererseits vorzugsweise aus ABS-Kunststoff (d. h. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymer)
bestehen, hergestellt durch Spritzgießen. Ein Vorteil für diesen
Systemtyp besteht darin, dass er wie unten beschrieben das Befestigen
der Ummantelung 38 am Einbettungsmaterial während des
Zusammenbaus erleichtert.
-
Ein
bevorzugtes Einbettungsmaterial für erfindungsgemäße Ersatzteilanordnungen 30 ist
ein solches, das gut am ABS-Material haftet oder sich gut mit diesem
verbindet, jedoch nicht notwendigerweise Polypropylen-Material.
Durch Anwendung der beschriebenen Anordnung kann ein relativ preiswertes
Polypropylenmaterial für
den Großteil
des Deckels 7 verwendet werden, d. h. die Außengehäusewand 32,
während
gleichzeitig ein teureres ABS-Material für die Ummantelung 38 verwendet
werden kann, wo Vergussmaterialhaftung wichtiger ist.
-
Im
Allgemeinen besteht das Absaugventil 22 aus einem gummiartigen
Material, zum Beispiel Neoprenkautschuk; und der Innenträger 50, 3,
besteht aus Po lypropylenkunststoff (nicht verstärkt). Wie zuvor angegeben wurde,
besteht die Endkappe 59 vorzugsweise aus weichem, kompressibien
Urethan. Typischerweise wird das Medium 11 ein Faltenmedium
sein, bestehend aus Zellulosefasern oder einer Zusammensetzung von
Zellulose- und Synthetikfasern oder sogar aus einem vollständig synthetischen
Fasersystem, wobei das Vergussmaterial 68, 3 und 4,
vorzugsweise aus einem Harturethan besteht, zum Beispiel Urethan,
das einen Härtemesser
von mindestens 30 Shore-D-Härte hat. Ein anwendbares Urethan
umfasst BASF WUC 36082-Harz und I-3050-Isozyanat. Wenn Synthetikfasern
für das
Medium 11 verwendet werden, werden vorzugsweise Polyesterfasern
ausgewählt.
-
Die
Anordnung wird beim Anschauen der 6–9 offensichtlich.
-
Zuerst
bezugnehmend auf 6 ist eine vorgefertigte oder
vorgeformte Außenwandkonstruktion 70 dargestellt,
die schließlich
die Gehäusewand 32 im
fertigen Deckel 7 bilden würde. In diesem Zusammenhang
ist mit „vorgeformt" oder „vorgefertigt" gemeint, dass das
Teil 70 vor der Anwendung zum Erzeugen des Rests des Ersatzteiles 70 (durch
Zusammenbau) erzeugt werden würde.
Neben den Merkmalen, die hauptsächlich
oben beschrieben sind, umfasst die Außenwandkonstruktion 70 Heizstiele,
die beispielhaft bei 71 dargestellt sind. Heizstiele 71 sorgen
für den
Eingriff mit anderen Komponenten, wie unten beschrieben. Es wird
erwartet, dass die Außenwandkonstruktion 70 meistens
mindestens zwei und typischerweise drei oder vier Heizstiele 71 um eine
mittige Achse 72 radial beabstandet angeordnet umfassen
würde,
wobei jede so angeordnet wäre, dass
sie sich im wesentlich parallel zur Achse 72 erstreckt
und sich vom Wandabschnitt 73 eine Strecke von mindestens
4 mm, typischerweise 5 bis 8 mm, und vorzugsweise nicht mehr als
9 mm nach innen erstreckt. Die Arbeitsweise der Heizstiele wird
unten ausführlicher
beschrieben. Ein typischer Heizstiel würde einen Außendurchmesser
von ungefähr
6 mm und einen Innendurchmesser von ungefähr 3 mm haben.
-
Eine
zweite vorgefertigte Komponente, die zum Erzeugen von bevorzugten
Ersatzteilen 30 in erfindungsgemäßen Anordnungen anwendbar ist,
ist mit dem Bezugszeichen 75 in 7 dargestellt
und umfasst die innere Einbettungsschale oder Ummantelungskonstruktion.
Die innere Einbettungsschale 75 umfasst einen Boden 76 und
eine Außenwand oder
Ummantelung 77. Die Außenwand
oder Ummantelung 77 bildet in der fertiggestellten Anordnung die
Innenummantelung 38 (2, 3).
Die innere Einbettungsschale 75 umfasst auch eine mittige
Bodenöffnung 78,
die so dimensioniert ist, dass sie das innere Luftströmungsende 45 der
Außenwandkonstruktion 70 während des
Zusammenbaus umgibt. Des weiteren umfasst die vorliegende innere
Einbettungsschale 75 radial beabstandete Öffnungen 81, die
so dimensioniert und positioniert sind, dass sie während des
Zusammenbaus über
den Wärmestielen 71 sitzen.
-
Während des
Aufbaus sind die vorgeformten Teile 70 und 75 wie
in 8 angegeben eingebettet, um eine Anordnung 80 zu
bilden. Im Allgemeinen ist die innere Einbettungsschale 75 durch
Deformieren der Wärmestiele 71,
zum Beispiel durch Wärmeverformung
mit einem erwärmten
Element, befestigt. Aus 8 ist ersichtlich, dass die
Einbettungsschale 75 einen Innenrand 82 umfasst,
der die mittige Bodenöffnung 78 umgibt,
der axial nach innen vorsteht, um zwischen dem Rand 82 und
dem Außenwandabschnitt 84 einen
Zwischenraum 83 zu erzeugen. Die Ummantelung 77 umfasst
außerdem
mindestens eine radiale Wasserabflussöffnung 85 (7),
um das Ablaufen des Wassers von der Innenseite der Ummantelung zu
erlauben, sollte sich während
der Benutzung etwas ansammeln. In bevorzugten Konstruktionen sind
die Wärmestiele 71 in
der Außenwandkonstruktion 70 (6)
ungleichmäßig beabstandet,
um eine einzige Ausrichtung der Einbettungsschale 75 in
Bezug auf das Absaugventil 20 zu gewährleisten. Es wird bevorzugt,
dass die Wasserabflussöffnung 85 in
Bezug auf das Absaugventil 20 ausgerichtet ist, so dass,
wenn Wasser von der Innenseite der Ummantelung 77 abläuft, es
durch Schwerkraft abläuft
und in das Absaugventil 20 tropfen kann. Dadurch, dass
die Stiele 71 ungleichmäßig angeordnet
sind, können
sie nur in einer einzigen Ausrichtung in den Öffnungen 81 in dem
vorgeformten Teil 75 stecken. Auf diese Weise wird gewährleistet,
dass die Wasserabflussöffnung 85 in
der richtigen, benachbarten Ausrichtung in Bezug auf das Absaugventil 20 ist,
von dem eine Außenwand
bei 21 in den 6 und 8 gezeigt
ist.
-
Weiter
wird die Aufmerksamkeit auf 7A gerichtet.
Die Außenwand
oder Ummantelung 77 der Schale 75 ist im Schnitt
und vergrößert dargestellt. Es
ist zu sehen, dass sich bei 106 ein Vorsprung oder eine
Rippe befindet, die sich von den restlichen Teilen der Außenwand
oder Ummantelung 77 erstreckt oder von diesen vorsteht.
Dieser Vorsprung 106 greift mit der Schulter 46 des
Deckels 7 durch Presspassung ineinander (siehe 4).
Das Material in der Schulter 46 verformt sich, um den Flansch,
die Rippe oder den Vorsprung 106 aufzunehmen. Dieser Eingriff
stellt einen weiteren Dichtungsbereich 108 (4)
zur Verfügung,
und hilft zu gewährleisten, dass
keine verunreinigte Luft das Auslassrohr passieren kann ohne zuerst
durch das Filtermedium 14 hindurchzugehen.
-
Die
Aufmerksamkeit wird nun auf
9 gerichtet.
9 stellt
eine zylindrische Längenausdehnung
aus Medium
87 dar (das in der fertigen Anordnung
1 die
Mediumlängenausdehnung
11 bildet),
zur Montage an einem Innenträger
50 befestigt.
Der Innenträger
50 umfasst
einen Endabschnitt
89 mit radial daran angeordneten radialen
Harzströmungsöffnungen
90.
(Solch ein Endabschnitt
89 ist ein Merkmal, das bei dem
Innenträger
der im
US-Patent 5,112,372 dargestellten
Anordnung nicht zu finden ist). Der dargestellte bevorzugte Endabschnitt
89 stellt
verschiedene Funktionen zur Verfügung.
Erstens besitzt der Endabschnitt einen ausreichend großen Außendurchmesser,
um die Mediumlängenausdehnung
87 zu
tragen und mit dieser direkt in Kontakt zu stehen. Zweitens erlauben
die radialen Strömungsöffnungen
90,
wie unten beschrieben das radiale Fließen des Einbettungsharzmateriales
durch das Ende
89 während
des Zusammenbaus. Der Innendurchmesser des Endabschnittes
89 ist
außerdem
ausreichend groß,
so dass die Anordnung während
des Zusammenbaus auf dem Stumpf
45 aufsitzen kann. Vorzugsweise
sind die relativen Größen des
Stumpfes
45 und des Endabschnittes
89 derart, dass
der Endabschnitt
89 mit dem Stumpf
45 etwas ineinander
greift ohne dass für
den Zusammenbau ein signifikanter Druck notwendig ist.
-
Es
wird angemerkt, dass während
eines Montagevorgangs ein entfernbares Sicherheitsband verwendet
werden kann, um die Längenausdehnung des
Mediums 87 um den Innenträger 50 herum zu befestigen,
da in der bevorzugten Anordnung kein Außenmediumträger vorgesehen ist. Zum Beispiel könnte ein
in Phantomlinie bei 91 (9) dargestelltes
Gummiband für
diesen Zweck verwendet werden, wobei das Gummiband nach einem späteren Montageschritt
entfernt wird.
-
Während eines
Montageprozesses wird jeder der folgenden zwei Schritte durchgeführt:
- (1) Die geschlossene Endkappe 59 wird
an das Ende 92 des Mediums 87 und Trägers 50 angeformt;
und
- (2) Das Ende 93 der zylindrischen Länge des Mediums 87 und
des Trägers 50 werden
an der Anordnung, 8, angegossen.
-
Die
bestimmte Reihenfolge dieser zwei Schritte ist nicht entscheidend.
Zu Zwecken der folgenden Erläuterung
wird angenommen, dass der zuerst ausgeführte Schritt das Vorsehen der
geschlossenen Endkappe 59 ist.
-
Die
geschlossene Endkappe 59 kann durch konventionelle Formteilherstellungsverfahren
hergestellt werden. Im allgemeinen wird dieses durchgeführt, indem
das Ende 92 in einer Form, die ein ungehärtetes Endkappenmaterial
enthält,
positioniert und der Formgebungsvorgang und das Aushärten zugelassen
wird. Anwendbare Materialien für
die Endkappe umfassen zum Beispiel wie oben beschrieben weichen
Urethanschaum. Natürlich
können
alternative Endkappenmaterialien und -konfigurationen verwendet
werden.
-
Um
das Ende 93 an der Anordnung 80 zu befestigen,
wird ein einziger Einbettungsvorgang angewandt. Damit dieses erfolgt,
wird das Ende 93 über den
Stumpf 45 und in dem Bereich 96, 8,
angeordnet. Insbesondere wird die durch den Träger 50 begrenzte Öffnung 115 mit
Hilfe der Rippen 110 (6A) über dem
Stumpf geführt
und zentriert. Die geneigte oder angewinkelte Abschrägung 112 hilft, die
Längenausdehnung
des Mediums 87 über
dem Stumpf zu führen.
Sobald die Längenausdehnung des
Mediums 87 sich in Position befindet, helfen die Rippen 110,
die Längenausdehnung
des Mediums 87 vom Stumpf 45 wegzuhalten, so dass
das Harz zwischen die Längenausdehnung
des Mediums 87 und den Träger 50 fließen kann,
um eine gute, sichere Verbindung zu erhalten. In 4 ist
die Rippe 110 in Phantomlinie dargestellt und ist üblicherweise
optional. Vor diesem Vorgang wird typischerweise ein Anfangsvergussharz
innerhalb des Bereiches 96 bis in eine geeignete Tiefe
angeordnet. Das Harz würde im
Bereich 96 durch die Schale 75 und den Stumpf 45 gehalten
werden. Es würde
außerdem
in den Raum 83 geflossen. Wenn das Einsetzen des Endes 93 erfolgt,
fließt
das Material auch in das Medium 11 und zwischen die Falten;
und durch Öffnungen 90 im Abschnitt 89.
Das Ergebnis nach dem Aushärten
der Vergussmasse ist ein Endkappen/Deckelverbundwerkstoff 69 und
ist in den 3 und 4 dargestellt,
und ist eine sichere Verbindung der verschiedenen Komponenten miteinander
in einer permanenten oder nicht lösbaren Beziehung.
-
Die
sichere Verbindung bildet eine permanente, nicht lösbare Dichtung 120 (4)
zwischen dem Stumpf 45 des Auslassrohres 44 und
dem Medium 87; und zwischen dem Endbereich 96 der
Anordnung 80 und dem Medium 87. Diese Anordnung
kann dadurch vorteilhaft sein, dass durch die permanente nicht lösbare Dichtung 120 die
Integrität
der Dichtung 120 beibehalten wird. Es ist nicht erforderlich,
dass der Nutzer das Medium an dem Auslassrohr richtig befestigt,
um die Dichtung zu bilden (wie in einigen bekannten Anordnungen).
-
Nach
diesem Zusammenbau, oder wenn gewünscht davor, kann das Ventil 22 am
Auslass 21 eingesetzt werden, und die Deckelanordnung 7 ist zum
Positionieren am Körper 6 zur
Luftreinigeranwendung fertig.
-
Von
Zeit zu Zeit, wenn die Mediumanordnung 10 abgenutzt, beschädigt oder
verstopft wird, kann die Deckelanordnung 7 einfach durch
eine andere Ersatzdeckelanordnung ersetzt werden. Es wird erwartet,
dass solch ein Ersatz durch eine Ersatzteilanordnung 30 erfolgen
würde,
die im Aufbau der entfernten ähnlich
oder gleich wäre.
-
Es
wird verständlich
sein, dass während
der Wartung eines Luftreinigers, der ein Ersatzteil entsprechend
den hierin beschriebenen Prinzipien umfasst, zu keiner Zeit eine
Dichtung zwischen der Reinluftseite der Filtermediumanordnung 9 und
irgendeinem Teil des Luftreinigergehäuses 2 gelöst wird.
Die Mediumkonstruktion ist stattdessen nicht lösbar in dem Gehäusedeckel 7 befestigt,
und die Dichtung wird während
der Lebensdauer aufrecht erhalten. Somit müssen bei den bevorzugten Anordnungen
gemäß der vorliegenden
Offenbarung keine speziellen Messungen durchgeführt werden, um eine entfernbare
und wiederherstellbare Dichtung zwischen dem Luftfiltermedium und
dem Luftreiniger sicherzustellen.
-
Dieses
ist vorteilhaft, weil es ein sichereres Dichtungssystem in einer
relativ komfortablen und kostengünstigen
Art und Weise gewährleistet.