DE1181496B - Jettable auxiliary thrust nozzle for ramjet engines - Google Patents
Jettable auxiliary thrust nozzle for ramjet enginesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Internat. KL: F 02 k Boarding school KL: F 02 k
Deutsche Kl.: 46 g -2/06 German class: 46 g -2/06
Nummer: 1181496 Number: 1181496
Aktenzeichen: N 20766 Ia/46 g File number: N 20766 Ia / 46 g
Anmeldetag: 2. November 1961Filing date: November 2, 1961
Auslegetag: 12. November 1964Opening day: November 12, 1964
Die Erfindung betrifft eine abwerfbare Hilsschubdüse für Staustrahltriebwerke, mit der das Triebwerk bei großen Geschwindigkeiten leichter gezündet werden kann oder gegebenenfalls die Turbopumpen für die Speisung am inneren Lufteintritt leichter gestartet werden können.The invention relates to a throwable auxiliary push nozzle for ramjet engines, with which the engine is more easily ignited at high speeds can or, if necessary, the turbo pumps for the feed at the inner air inlet started more easily can be.
Die als Antriebe für Flugkörper dienenden Staustrahltriebwerke können entweder bei niedrigen Geschwindigkeiten gezündet werden, während sie noch von einem Hilfsantrieb beschleunigt werden, oder bei hoher Geschwindigkeit, nachdem sie sich von diesem getrennt haben.The ramjet engines used as propulsion systems for missiles can either operate at low speeds be ignited while they are still being accelerated by an auxiliary drive, or at high speed after parting with this one.
Im letzteren Falle (Zündung bei hoher Geschwindigkeit) müssen die Luftdurchtrittsgeschwindigkeiten im Triebwerk heruntergesetzt werden, um zünden zu können, und man hat ein Interesse daran, in dem kalten Triebwerk einen hohen Druck aufrechtzuerhalten, um der Gefahr zu begegnen, daß der Zentralkörper im Augenblick des Zündens Feuer fängt. Ein abwerfbarer Auslaß ist daher unerläßlich, und darüber hinaus muß die Zeit für das Abwerfen extrem kurz sein, denn das Triebwerk hat unter diesen Betriebsbedingungen nur einen kleinen Schub.In the latter case (ignition at high speed) the air passage speeds must be lowered in the engine in order to be able to ignite, and one has an interest in the cold engine to maintain a high pressure in order to counter the risk of the Central body catches fire at the moment of ignition. A throwable outlet is therefore essential, and, moreover, the time for dropping must be extremely short, because the engine has under these Operating conditions only a small boost.
Im ersteren Falle (Zündung bei niedriger Geschwindigkeit) muß man in Fällen, wo die Brennstoffversorgung durch eine Turbopumpe geschieht, für deren Turbine die Luftzufuhr im Inneren des Staustrahltriebwerkes liegt — und dies ist der häufigste Fall —, den Auslaßquerschnitt verringern.In the former case (ignition at low speed) one must in cases where the fuel supply happens by a turbo pump, for whose turbine the air supply inside the ramjet engine lies - and this is the most common case - reduce the outlet cross-section.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine abwerfbare Hilfsschubdüse für Staustrahltriebwerke aus einem bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Werkstoff, die folgenden Anforderungen genügen soll:The invention therefore relates to a throwable auxiliary thrust nozzle for ramjet engines a material that melts at low temperatures, meet the following requirements target:
Sie muß hinreichend widerstandsfähig sein, um den bei gezündetem Motor auftretenden mechanischen Beanspruchungen standzuhalten; wenn der Motor zündet, wird sie abgeworfen mit einer Zeitverzögerung, die vorher einstellbar ist und bis auf mindestens eine Sekunde abnehmen kann; zu ihrer Befestigung darf nach Möglichkeit kein zur Brennkammer gehöriges Bauteil benötigt werden, das zum Entstehen eines Bruches und als Folge dessen zu einem Leck führen könnte; das Abwerfen darf nicht zu einem Erlöschen der Verbrennung führen und die Hauptdüse nicht beschädigen.It must be sufficiently robust to withstand the mechanical effects that occur when the engine is ignited To withstand stress; when the engine ignites, it is ejected with a time delay, which can be set beforehand and can decrease to at least one second; to their If possible, no component belonging to the combustion chamber may be required that is part of the If a rupture occurs, which could lead to a leak as a result; discarding is not allowed cause the combustion to go out and do not damage the main jet.
Die Erfindung schlägt eine kegelstumpfförmige Hilfsschubdüse vor, die innerhalb des konvergenten
Teiles der Hauptdüse angeordnet und befestigt ist und deren Mantel Sollbruchlinien aufweist, längs
deren der Werkstoff nach dem Zünden des Triebwerkes durch Erhitzen zuerst zerstört wird, und die
Abwerfbare Hilfsschubdüse für
StaustrahltriebwerkeThe invention proposes a frustoconical auxiliary thrust nozzle, which is arranged and fastened within the convergent part of the main nozzle and whose jacket has predetermined breaking lines, along which the material is first destroyed by heating after the engine has been ignited, and the discardable auxiliary thrust nozzle for
Ramjet engines
Anmelder:Applicant:
NORD-AVIATIONNORTH AVIATION
Societe Nationale de ConstructionsSociete Nationale de Constructions
Aeronautiques, ParisAeronautiques, Paris
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. G. Schliebs, Patentanwalt,Dipl.-Ing. G. Schliebs, patent attorney,
Darmstadt, Ludwig-Büchner-Str. 14Darmstadt, Ludwig-Büchner-Str. 14th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Maurice Ravel, Morsang-sur-Orge,Maurice Ravel, Morsang-sur-Orge,
Seine-et-Oise (Frankreich) .Seine-et-Oise (France).
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 23. Februar 1961 (853 662)France 23 February 1961 (853 662)
Mantelteile begrenzen, die vor dem Schmelzen abgeworfen werden. Als Werkstoffe eignen sich Magnesium- oder Aluminiumlegierungen oder thermoplastische Kunststoffe.Limit shell parts that are thrown off before melting. Magnesium- or aluminum alloys or thermoplastics.
Die Erfindung bringt gegenüber der an sich bekannten Verwendung abwerfbarer Triebwerkteile aus einem bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Werkstoff den Vorteil, daß mir vorbestimmte Sollbruchstellen an einer Hilfsschubdüse aufgetrennt werden müssen, um sie gefahrlos für die Schubdüse des Strahltriebwerkes in kleine Teile zerlegt abwerfen zu können, ohne deren Aufschmelzung abwarten zu müssen.The invention brings out over the known use of ejectable engine parts a material that melts at low temperatures has the advantage that I have predetermined breaking points must be separated at an auxiliary thrust nozzle in order to make them safe for the thrust nozzle the jet engine dismantled into small parts without having to wait for them to melt.
Die für die einzelnen Phasen des Abwurfes benötigte Zeit kann von vornherein durch Ausbildung und Anordnung der Sollbruchlinien eingestellt werden.The time required for the individual phases of the drop can be determined from the outset by training and arrangement of the predetermined breaking lines can be set.
Die Sollbruchlinien können aus Reihen runder oder beliebig gestalteter, untereinander gleicher Löcher bestehen, die in gleichmäßigen Abständen voneinander stehen. Die Lochreihe kann längs einer solchen Umfangslinie des Düsenmantels angeordnet sein, daß das abgetrennte Mundstück den davorliegenden Querschnitt der Hauptdüse frei passieren kann. Statt dessen können auch mehrere Lochreihen gleichmäßig am Umfang verteilt längs der Kegelmantellinien angeordnet sein.The predetermined breaking lines can consist of rows of round holes or holes of any shape that are identical to one another exist, which are evenly spaced from each other. The row of holes can be along a be arranged such a circumference of the nozzle jacket that the severed mouthpiece the preceding Cross section of the main nozzle can pass freely. Instead, several rows of holes can be used be distributed evenly on the circumference along the surface lines of the cone.
Damit sich der Abwurf der Hilfsschubdüse wie vorgesehen abwickeln kann, ist ihrer Befestigung inSo that the discharge of the auxiliary thrust nozzle can unwind as intended, its attachment is in
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der Hauptschubdüse des Staustrahltriebwerkes be- rere Halter 9, mit denen die beiden Düsen an ihrenthe main thrust nozzle of the ramjet engine berere holders 9 with which the two nozzles on their
sonderes Augenmerk zu schenken. Für die Ver- aufeinanderliegenden Flächen zusammengehaltenpay special attention. For the overlapping surfaces held together
bindung der beiden Düsenkörper bieten sich ver- sind. Wie in F i g. 1 ist ein Kranz runder Löcherconnection of the two nozzle bodies is possible. As in Fig. 1 is a wreath of round holes
schiedene Möglichkeiten. vorgesehen.different options. intended.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfprm der 5 Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterErfindung sind die beiden Düsen an Zylindermantel- scheidet sich von dem nach F i g. 2 nur insofern, flächen miteinander durch Schrauben verbunden, und als die Halter 9 durch Bolzen 10 ersetzt sind. Auf der zylindrische Teil der Hilfsdüse wird durch einen das eine Bolzenende ist ein Gewinde geschnitten, an ihren Kegelmantel angesetzten kurzen Kragen ge- Mit ihm und geeigneten Schraubenmuttern 11 könbildet. ίο nen die Bolzen in ihrer Länge einstellbar an der Nach einer anderen vorteilhaften Ausbildung der Hilfsdüse 2 festgeschraubt werden, während sie sich Erfindung liegen die beiden Düsen mit mindestens mit ihrem anderen Ende an der Innenwand des sich einem Teil ihrer Kegelmantelflächen aneinander an. konisch erweiternden Teiles der Hauptdüse 1 ab-Bei Verwendung eines Venturirohres als Hauptdüse stützen.According to a preferred embodiment of FIG. 5, the embodiment according to FIG. 3 under the invention If the two nozzles are on the cylinder jacket, this differs from that according to FIG. 2 only to the extent that surfaces are connected to one another by screws, and when the holders 9 are replaced by bolts 10. on the cylindrical part of the auxiliary nozzle is cut through one end of the bolt is a thread, short collar attached to its cone shell. According to another advantageous embodiment of the auxiliary nozzle 2, the length of the bolts can be adjusted to be screwed tight while they are moving Invention, the two nozzles are at least with their other end on the inner wall of the itself part of their conical surfaces to one another. conically widening part of the main nozzle 1 from-Bei Support the use of a venturi as the main jet.
liegen sie mit ihren vor deren Hals liegenden Kegel- 15 In F i g. 4 ist die Schubdüse 1 nur einfach konflächen aneinander und werden durch hinter dem vergent. Die Hilfsdüse ist aus zwei Kegelstümpfen Hals liegende und gleichmäßig am Umfang verteilte zusammengesetzt: Der eine Teil 12 hat die Konizität Halter zusammengehalten. Statt dieser Halter können der Hauptdüse und legt sich von innen gegen deren sie auch durch in ihrer Länge einstellbare Schrauben- Kegelstumpfmantel an, der andere Teil 13 ist stärker bolzen verbunden werden. 20 konisch als der benachbarte Teil der Hauptdüse und Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung mündet in den Austrittsquerschnitt 4, der in der werden aus der nun folgenden Beschreibung einiger gleichen Ebene liegt wie die Austrittsöffnung 14 der Ausführungsbeispiele hervorgehen, die in der Zeich- Hauptdüse. An der Hilfsdüse sind abgebogene Lapnung in perspektivischer Ansicht dargestellt sind. Es pen 9 α befestigt, die sich über den Rand der Ausbedeutet 25 trittsöffnung 14 legen und die beiden Düsen zu-they lie with their cones in front of their necks. 4, the thrust nozzle 1 is only simply confronting each other and is through behind the vergent. The auxiliary nozzle is composed of two truncated cones lying on the neck and evenly distributed around the circumference: One part 12 has the conicity holder held together. Instead of this holder, the main nozzle and lays itself from the inside against which they are also connected by means of adjustable screw truncated cone jacket, the other part 13 is stronger bolts. 20 conical as the adjacent part of the main nozzle and further details and advantages of the invention opens into the outlet cross section 4, which is located in the following description of some of the same plane as the outlet opening 14 of the exemplary embodiments which emerge in the drawing main nozzle. At the auxiliary nozzle, bent laps are shown in a perspective view. There pen 9 α attached, which lay over the edge of the interpreted 25 outlet opening 14 and the two nozzles to-
Fig. 1 eine abwerfbare Hilfsdüse für ein Venturi- sammenspannen.1 shows a throw-off auxiliary nozzle for clamping a Venturi.
rohr, Am Mantel der Hilfsdüse ist ein Kranz von Durch-pipe, on the jacket of the auxiliary nozzle is a ring of through
F ig. la eine Variante zu Fig. 1, brüchen 15 angebracht. Er liegt in einem gegenüberFig. la a variant of Fig. 1, breaks 15 attached. He lies in one opposite
F i g. 2 und 3 andere Ausführungen für ein der Austrittsöffnung 14 engeren Querschnitt, damitF i g. 2 and 3 other designs for a cross-section that is narrower for the outlet opening 14, so that
Venturirohr, 30 der abgestoßene Mantelteil jenen auch passierenVenturi tube, 30 the repelled shell part that also pass
F i g. 4 eine Ausführung mit in einer Querschnitts- kann.F i g. 4 an embodiment with in a cross-sectional can.
ebene liegender Sollbruchlinie für eine gleichmäßig Es sei noch bemerkt, daß der Austrittsquerschnitt 4flat predetermined breaking line for a uniform It should also be noted that the exit cross-section 4
konvergente Hilfsdüse, der Hilfsdüse auch in Strömungsrichtung vor derconvergent auxiliary nozzle, the auxiliary nozzle also in the direction of flow in front of the
Fig. 5 eine Abwandlung zu Fig. 3 mit längs Austrittsöffnung 14 der Hauptdüse liegen kann. Mantellinien des kegelstumpfförmigen Düsenmantels 35 Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 entspricht verlaufenden Sollbruchlinien. dem nach F i g. 3. Der einzige Unterschied besteht In allen Figuren sind aus Gründen einer ein- darin, daß an Stelle des einen Kranzes 8 kreisfacheren Darstellung die Querschnitte der beiden förmiger Löcher mehrere Streifen 16 kreisförmiger Düsen kreisförmig gezeichnet. Dies soll keine Ein- Löcher gleichmäßig auf den Umfang verteilt längs schränkung bedeuten, vielmehr können die Quer- 40 Mantellinien des die Hilfsdüse 2 bildenden Kegelschnitte jede Form haben, die für den Einbau des stumpfes angebracht sind. Die in ihrer Länge ein-Staustrahltriebwerkes in ein Flugzeug oder einen stellbaren Bolzen 10 spannen die beiden Düsen wie-Flugkörper geeignet ist. der gegeneinander.FIG. 5 shows a modification of FIG. 3 with the outlet opening 14 of the main nozzle extending along its length. Surface lines of the frustoconical nozzle jacket 35 The embodiment according to FIG. 5 corresponds running predetermined breaking lines. according to FIG. 3. The only difference is In all figures, for the sake of one, one is that instead of one ring, 8 is more circular Representation of the cross-sections of the two shaped holes, several strips 16 of circular shape Nozzles drawn in a circle. This is not supposed to be any one-holes evenly distributed along the circumference Rather, the transverse surface lines of the conic sections forming the auxiliary nozzle 2 can mean restriction have any shape appropriate for the installation of the stump. The length of a ramjet engine The two nozzles clamp into an aircraft or an adjustable bolt 10 like missiles suitable is. against each other.
In F i g. 1 besteht die abwerfbare Hilfsdüse 2 aus In allen Ausführungsbeispielen besteht die eineinem Kegelstumpf, der in das ganze konvergente 45 gesetzte Düse aus einer Magnesiumlegierung oder Stück der eigentlichen Schubdüse 1 eingesetzt ist. Sie irgendeiner anderen Legierung oder einem Werkstoff mündet auf der Austrittsseite in einen Querschnitt 4, mit hinreichend niedrigem Schmelzpunkt. Ihr hinter der kleiner als derjenige des Halses 5 der Hauptdüse dem Düsenhals 5 liegender Teil bzw. der Teil 13 in ist, und setzt sich auf der Anströmseite in einen der Ausführung nach F i g. 4 ist durch den Kragen kurzen zylindrischen Kragen 6 fort, der sich gegen 50 17 so kräftig versteift, daß er die durch den Strahl die Innenwand eines zylindrischen Teiles der Haupt- hervorgerufenen Vibrationen aushalten kann. Ihr an düse anlegt. Schrauben 7 verbinden die beiden Du- der Innenfläche der Hauptdüse anliegender Teil muß sen 1 und 2 miteinander. hinreichend fest sein, um den Drücken, denen er aus-In Fig. 1, the ejectable auxiliary nozzle 2 consists of In all the exemplary embodiments, there is one Truncated cone, the nozzle placed in the whole convergent 45 made of a magnesium alloy or Piece of the actual thrust nozzle 1 is used. Any other alloy or material opens on the outlet side in a cross section 4, with a sufficiently low melting point. Your behind the smaller than that of the neck 5 of the main nozzle the nozzle neck 5 lying part or the part 13 in is, and sits on the upstream side in one of the designs according to FIG. 4 is through the collar short cylindrical collar 6 continues, which stiffens against 50 17 so strongly that it is through the beam the inner wall of a cylindrical part can withstand the main vibrations caused. Her on nozzle applied. Screws 7 connect the two ducts - the part must adjoin the inner surface of the main nozzle sen 1 and 2 together. be sufficiently firm to withstand the pressures
Hinter dem Hals 5 ist die Hilfsdüse 2 mit einem gesetzt ist, widerstehen zu können. Kranz runder, untereinander gleicher Löcher 8 55 Die Wirkungsweise der abwerfbaren Düse 2 ergibt gleichmäßig besetzt. sich schon aus der Betrachtung der Zeichnung: In In Fig. la ist die Hilfsdüse wie in Fig. 1 mit Fig. 1 bis 3 lassen die Brenngase, sobald das Stau-Schrauben 7 an der Hauptdüse 1 befestigt. Letztere strahltriebwerk gezündet hat, den Werkstoff schmelist aber zu beiden Seiten der Befestigungsstelle zen, und zwar zuerst am Kranz der Löcher 8, durch zylindrisch, und beide Düsen sind an ihren Zylinder- 60 die sie hindurchtreten. Dabei schmilzt das zwischen mantelstücken miteinander verbunden. den Löchern stehengebliebene Material weg, und der In F i g. 2 fehlt der zylindrische Kragen an der in Strömungsrichtung dahinterliegende Teil der Düse Hilfsdüse, und sie legt sich nicht mehr gegen den wird so augenblicklich im ganzen abgestoßen. Das ganzen konischen Mantelteil der Hauptdüse an, Abstoßen setzt sich dann über den Rest der einsondern nur gegen den an den Hals S anschließenden 65 gesetzten Düse fort, indem Teilchen und Bruchstücke Teil. Die Austrittsöffnung 4 ist unverändert. Hinter von dem Gasstrahl mitgerissen werden. In F i g. 4 dem Hals sitzen, gleichmäßig um die gemeinsame verläuft der Vorgang in gleicher Weise wie in den Achse x-x' der beiden Düsen 1 und 2 verteilt, meh- Fig. 1 bis 3.Behind the neck 5 is the auxiliary nozzle 2 with a set to be able to resist. Circle of round, mutually identical holes 8 55 The mode of operation of the ejectable nozzle 2 results in evenly occupied. can already be seen from the consideration of the drawing: In FIG. 1 a, the auxiliary nozzle is as in FIG. 1 with FIGS. The latter has ignited the jet engine, but the material is melted on both sides of the fastening point, namely first at the rim of the holes 8, through cylindrical, and both nozzles are on their cylinders 60 which they pass through. In the process, the bonded between pieces of jacket melts. material left behind from the holes, and the in FIG. 2 there is no cylindrical collar on the part of the nozzle that is behind it in the direction of flow, and it no longer rests against the nozzle as a whole. The entire conical shell part of the main nozzle, repelling then continues over the remainder of the nozzle, which is set apart only against the 65 adjoining the neck S, in which particles and fragments part. The outlet opening 4 is unchanged. Be carried away behind by the gas jet. In Fig. 4 sit on the neck, evenly around the joint, the process proceeds in the same way as distributed in the axis xx 'of the two nozzles 1 and 2, meh- Fig. 1 to 3.
In F i g. 5 vollzieht sich der Abwurf in einem einzigen Augenblick, weil die Lochreihen 16 über die ganze Länge des Düsenmantels reichen. Um die durch den Verstärkungskragen 17 bedingte größere Dicke auszugleichen und zu erreichen, daß die für die Abtrennung der Teile benötigte Zeit längs der ganzen Lochreihe gleich ist, sind die auf diesem Kragen liegenden Löcher anders ausgebildet als auf dem übrigen Teil der Düse.In Fig. 5 takes place in a single instant because the rows of holes 16 over the the entire length of the nozzle jacket is sufficient. To the caused by the reinforcing collar 17 larger To compensate for the thickness and to achieve that the time required for the separation of the parts along the Whole row of holes is the same, the holes on this collar are designed differently than on the rest of the nozzle.
Folgendes ist zu beachten: Die Zeit, die für das Auftrennen der Düse 2 längs der Lochreihen 8 oder 15 unter der Einwirkung der heißen Gase erforderlich ist, hängt einerseits von der Gestalt und den Abmessungen der Löcher im einzelnen ab, zum anderen von dem Abstand zweier benachbarter Löcher voneinander und von der Stärke des zwischen ihnen stehengebliebenen Materials. Natürlich ist diese Zeit gleichermaßen eine Funktion der Temperatur im Bereich der Hilfsdüse.The following should be noted: The time required for the opening of the nozzle 2 along the rows of holes 8 or 15 under the action of the hot gases depends on the one hand on the shape and dimensions of the individual holes, and on the other hand on the distance between them adjacent holes from each other and the thickness of the material left between them. Of course, this time is also a function of the temperature in the area of the auxiliary nozzle.
Die Abwurfzeit ist bei der Ausführungsform nach F i g. 1 größer als bei der Ausführung nach F i g. 2 bis 4 und nach F i g. 5, weil das vor dem Düsenhals liegende Teil viel größer ist. Diese Abwurfzeit kann mit einem guten Arbeiten des Triebwerkes unvereinbar sein.The release time is in the embodiment according to FIG. 1 larger than in the embodiment according to FIG. 2 to 4 and after FIG. 5, because the part in front of the nozzle throat is much larger. This release time can be incompatible with good engine operation.
Die Befestigungsschrauben 7 in F i g. 1 können in gewissen Fällen das Entstehen von Lecks begünstigen oder zu Brüchen an den benachbarten Teilen der Hauptdüse Anlaß geben. Diese Gefahren treten bei der Verwendung von Haltern 9 oder 9 a oder von Bolzen 10 nicht auf, weil der im Innern des Staustrahltriebwerkes herrschende Druck den vor dem Düsenhals 5 liegenden Teil der abwerfbaren Hilfsdüse 2 — bzw. den Teil 12 in F i g. 4 — gegen den konvergenten Teil der Hauptdüse 1 drückt und die Befestigungsmittel 9 und 10 im wesentlichen nur zur Zentrierung der beiden Düsen ineinander dienen.The fastening screws 7 in FIG. 1 can in certain cases promote the occurrence of leaks or give rise to breaks in the adjacent parts of the main nozzle. These dangers do not occur with the use of brackets 9 or 9 a or bolts 10 because the pressure prevailing inside the ramjet pressure to ahead of the nozzle throat 5 of the releasable auxiliary nozzle 2 - g and the part 12 in F i. 4 - presses against the convergent part of the main nozzle 1 and the fastening means 9 and 10 essentially only serve to center the two nozzles in one another.
Unter Berücksichtigung dessen kann die Erfindung in Einzelheiten der Ausführungsbeispiele abgewandelt werden.With this in mind, the invention can be modified in details of the exemplary embodiments.
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---|---|
GB933672A (en) | 1963-08-08 |
FR1289601A (en) | 1962-04-06 |
US3184916A (en) | 1965-05-25 |
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