DE2134964A1 - Vorrichtung zum Abdichten eines um laufenden Teiles gegen einen nicht dreh baren Teil - Google Patents
Vorrichtung zum Abdichten eines um laufenden Teiles gegen einen nicht dreh baren TeilInfo
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12. Juli 1971
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Vorrichtung zum Abdichten eines umlaufenden Teiles gegen einen nicht drehbaren Teil.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten eines umlaufenden Teiles gegen einen nicht drehbaren Teil an einer
zwei Räume voneinander trennenden Wand.
Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, mit der es möglich ist, eine absolute Dichtigkeit an der Stelle
des Durchtritts einer umlaufenden Welle durch eine zwei Räume voneinander trennende Wand zu erzielen. Ein derartiges Problem
liegt beispielsweise bei einem Verdichter vor, bei dem das strömende Arbeitsmedium schädlich ist.
Es ist bereits bekannt, derartige Abdiehtvorrichtungen mit
einem umlaufenden, ebene Abschlußflächen aufv/e is enden Dichtflansch
an dem umlaufenden Teil und einem nicht drehbaren, ebene Abcchlußflächen aufweisenden Dichtring zu versehen,
auf den Rückstellmittel in Richtung auf den umlaufenden Dichtflansch wirken. Ferner sind voneinander unabhängige
Zuführungsrillen im nicht drehbaren Dichtring vorgesehen, welche auf einem Kreisumfang angeordnet und jeweils über eine
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Drosselstelle mit einer Druckmittelquelle verbunden sind. Der von den einander gegenüberliegenden Flächen des umlaufenden
Teiles und des feststehenden Teiles begrenzte Raum wird von dem strömenden Dichtungsmedium erfüllt, welches die
Abdichtung zwischen diesen beiden Flächen bewirkt.
Die bekannten Vorrichtungen dieser Art sind mit dem Nachteil belastet, daß sie zur Erzielung der Dichtigkeit eine bedeutende
strömende Menge des Dichtungsmediums erfordern, da der Abstand zwischen-den einander gegenüberliegenden Flächen dos
umlaufenden Teiles und des feststehenden Teiles einen gegebenen hohen Wert haben muß, um die mechanischen Unvollkomnenheiten
der Vorrichtung zu berücksichtigen, insbesondere die fehlerhafte Gleichachsigkeit und Ebenheit zwischen dem umlaufenden
und den feststehenden Teil sowie die fehlerhafte senkrechte
Lage dieser Teile gegenüber der Drehachse des umlaufenden Teils.
Da die Durchströmmenge des Dichtungsmediuras der dritten Potenz
des Abstands zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des umlaufenden und des feststehenden Teils proportional ist,
ist es wünschenswert, diesen Abstand auf den kleinsten zulässigen V/ert herabzusetzen.
Ferner sollten Einrichtungen vorgesehen v/erden, mit denen es möglich ist, wenigstens einen Teil des Dichtungsmediums wiedor
im Kreislauf zurückzuführen, damit sich das Dichtungsmediun nicht mit der Atmosphäre in dem einen oder anderen der beiden
Räume mischen kann, was sonst eine periodische Reinigung dieser Atmosphären erforderlich machen würde.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Vorrichtung, bei der die zur Herstellung der Abdichtung erforderliche
strömende Menge an Dichtungsmedium wesentlich herabgesetzt ist.
Ferner soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Verbrauch an Dichtungsmedium, d. n. der Teil der strömenden Menge des
Dichtungsinediuras, welcher nicht mehr in den Kreislauf zurück-
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geführt werden kann, äußerst gering sein, um damit das
Problem der Reinigung der Atmosphären, mit denen sich das Dichtungsrnedium mischen kann, wesentlich zu vereinfachen
oder überhaupt zu "beseitigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der nicht drehbare Dichtring in allen Richtungen gegenüber dem
nicht drehbaren Teil frei beweglich und mit diesen durch eine oder mehrere verformbare Dichtwände verbunden ist.
Durch diese Ausbildung erhält der nicht drehbare Dichtungsring kugelgelenkartige ireiheitsgrade gegenüber dem nicht
drehbaren Teil, so daß der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des Ringes und des Flansches
konstant und von den mechanischen Unvollkommenheiten unabhängig gemacht v/erden kann, welche von der fehlerhaften
Gleichachsirkeit und Ebenheit des unlaufenden Flansches
und des nicht drehbaren Ringes und von der fehlerhaften senkrechten Lage dieser Teile im Bezug auf die Achse des
umlaufenden Teiles herrühren können. Nan kann diesem Abstand. Werte geben, welche kleiner als die Verbiegung des umlaufenden
Flansches sind. Hierdurch wird die für die Kernteilung der Abdichtung erforderliche I'icnge an strömenden Dichtungs«
medium sehr gering gehalten.
Ger.äß einem weiteren Merkmal der Erfindung, welches die
Herabsetzung des Verbrauchs an Dichtungsmedium bezweckt
weist der nicht drehbare Dichtring wenigstens eine kontinuierliche ringförmige Abführungsnut auf, welche mit den
Druck steuernde Vorrichtungen verbunden ist, die in dieser Nut einen Druck aufrechterhalten, welcher erheblich kleiner
als der in den Rillen herrschende Druck und etwas größer als der Druck ist, v/elcher in dem in Bezug auf die Rillen
auf der Seite der ringförmigen Hut liegenden Raum herrscht.
Infolge diecc?r Ausbildung kann ein wesentlicher Teil des
Dicihtungsnediurns wieder in den Kreislauf zurückgeführt
v/erden, so cir.ß Cer eigentliche Verbrauch an Dichtungsmedium sehr gering ist,'
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Bei gleichzeitiger Anwendung der beiden oben genannten Merkmale erhält man eine besonders zweckmäßige Dichtungsvorrichtmig,
da einerseits die zur Herstellung der Abdichtung erforderliche
Menge des strömenden Dichtungsmediums gering ist und andererseits ein vicsentlicher Teil dieser an sich geringeren I-ionge
wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird, so daß ,sich der Verbrauch an Dichtungsmedium wesentlich herabsetzen läßt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeiclinun§nnähor
erläutert werden. Diese zeigaiin
Fig. 1 einen halben Axialsclmitt durch eine erste Ausführung
sform gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Teilansicht im Schnitt längs der Linie ΙΪ-ΙΪ
der Fig. 1;
Fig. 3 einen halben Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform
gemäß der Erfindung;
Fig. k eine- Schnitteilansicht längs der Linie IV-IV dor
Fig. 3;
Fig. 5 einen halben Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform
gemäß dor Erfindung;
Fig. 6 einen Teilschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5;
und in
und in
Fig. 7 einen halben Axialschnitt durch eine weiteren Aut>führungsform
gemäß der Erfindung.
Fig. 1 bis 6 zeigen eine Vorrichtung zur Abdichtung einer umlaufenden
"Jolle 1 und einer feststehenden Wand 2, sowie oijicn
umlaufenden ebenen zii der Achse X-X der umlaufenden Wolle 1
gleichachsig!! Dichtflansch 3, der mit der Welle 1 fest verbuiKlc?n
ist. Auf einem nicht drehbaren, ebene ,Stirnflächen aufweisende*?!
Dichtring l\ wirken in Richtung auf den umlaufenden Dichtfl-'x-ir.' Ί
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drei elastische Rückstellmittel. Der Dichtring 4 weist Zuführungsrillen
5 auf, v/eiche auf einem Kreisumfang liegen
und je über eine Drosselstelle 11 mit einer Quelle 20 für ein strömendes Dichtungsmedium verbunden sind.
Dieses Dichtungsmedium ist zweckmäßig ein Gas, z. B. Helium, Stickstoff oder Wasserstoff.
Die Zuführungsrillen 5 sind, wie aus Fig. 2, 4 und 6 hervorgeht,
sichelförmig, wobei die Drosselstelle 11 jeweils in der Nähe der Mitte einer jeden Rille angeordnet ist.
Der nicht drehbare Dichtring 4 ist in allen Richtungen bezüglich der Wand 2 frei beweglich und mit dieser durch eine oder mehrere
verformbare dichte Wände verbunden.
Bei den in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine einzige, durch einen zylindrischen Balgen 6 gebildete
verformbare, dichte Wand vorgesehen.
Die Eigenelastizität dieses zylindrischen Balgens 6 bildet einen Teil der elastischen Rückstellmittel, welche auf den Dichtring
4 in Richtung auf den umlaufenden Dichtflansch 3 wirken. Der andere Teil ist gebildet von gleichmäßig auf einem Kreisumfang
verteilten, zwischen dem Dichtring 4 und der Wand 2 angeordneten Federn 7.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. 1, 3 und 5.
Es sind hier jedoch zwei verformbare, gleichachsig angeordnete, dichte Wände vorgesehen, welche durch zwei zylindrische Balgen
8 und 9 gebildet sind. Das Dichtmedium wird auf die Zuführungsrillen 5 des Dichtringes 4 über den durch die beiden Balgen
8 und 9 begrenzten Ringraum 10 verteilt, welcher mit der Quelle 20 für ein Dichtungsmedium verbunden ist.
Zwecki-iänsig sind die beiden Balgen 8 und 9 so ausgebildet u.id
angeordnet, .daß der Druck des Dichtung: ediums im Ringraum 10
auf den Dichtring 4 eine Kraft in Richtung auf den umlaufenden
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Dichtflansch 3 ausübt.
Die Rückstellmittel sind dann durch die Eigenelastizität der beiden Balgen 8 und 9 und durch die Kraft gebildet, -welche
durch den Druck des im Ringraum 10 befindlichen Dichtungsmediums ausgeübt wird.
Selbstverständlich können die verformbaren dichten Wände anstatt
aus zylindrischen Balgen auch aus konischen Balgen bestehen.
Der nicht drehbare Dichtring 4 v/eist ferner wenigstens eine durchgehende Ringnut 21 für die Abführung des Dichtungsnediuas
auf, welche mit einer den Druckjsteuernden Vorrichtung, beif
spielsweise einem Ventil 22 o. dgl. verbunden ist, mit dem in der Nut 21 ein Druck aufrechterhalten werden kann, welcher
erheblich kleiner als der in den Rillen 5 herrschende Druck und etwas größer als der Druck in dem Raum ist, welche im Bezug
auf die Rillen 5 auf der Seite der ringförmigen Nut 21 liegt.
Biegsame Leitungen 12 verbinden den Dichtring 4 mit der Quelle 20 für das Dichtungsmedium und mit der den Druck steuernden
Vorrichtung 22.
Die zwischen der Ringnut 21 und dem ihr benachbarten Raun strömende Menge an Dichtungsmedium ist dann gering gegenüber
, der zwischen den Zuführungsrillen 5 und der Abführungsringnut 21 strömenden Menge an Dichtungsmedium.
Bei der In Figo 1 und 2 dargestellten Äsasführungsforin wird
di©. äb£üianmgspisigaut 21 τοπ &©n Zuführungsrillen 5 umgeben.
Diese AusfüferuBgsform eignet sich besonders, -wenn das in dem
RaiiBi A "befindliche Medium schädlich ist und den Raun B nicht
■verunreinigen darf β
Bsi ci®:r in Figo 3 und 4 dargestelltes imst\&mim,s5£orm ungibt
die ÄMvhTWägsTlngnut 21 die ZisflilmnigisrilXen. 5e Diese AusfuhiiiiigsfoEH
ist "bssondsro dann geeignet^ -wsnn das Ik dom
Rstia B befindliche Medium schädlich ist im& don Raum Λ nicht
vsr-nnreinigen darf β
' 1ö|g§4/nS1 BAD
Boi der in Fig.5 und 6 dasestellten Ausführungsform sind
zv;ei Abführungsringnuten 21 vorgesehen, welche beiderseits dor Zuführungsnuten 5 liegen. Diene Ausführungsform ist besonders
geeignet, wenn sich die in den Raunen'Λ und B befindlichen
Medien nicht miteinander mischen sollen.
Bei allen Ausführungsforneii sind die den Druck .steuernden
Vorrichtungen 22 und die Quelle 20 für das Diclrtungsmedium
miteinander verbunden, um das Dichtungsnedium in den Kreislauf
zurückfüliren zu können.
Mit der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung ist es möglich,
selbst boi hohen Drehzc 'ilen einen kleineren Abstand zwischen
üan umlauf enden Dichtflc.nscb und den nicht drehbaren Dichtring
zu erhalten, -welcher ein Drittel des Wertes der Durchbiegung des umlauf enden Dichtflanschcs erreichen kann, so daß
mit einer äußerst geringen strömenden Kenrjo an Dichtirngsl.iodium
gearbeitet werden kanu.
Beispielsweise konnte nit einer Dichtungsvorriclitiuig mit
einem umlaufenden Dichtflansch, dessen mittlerer Durchmesser 100 mm und dessen Drehzahl 3000 U/min betrug, bei einer
Verbieguni.-; des Dichtflansches von h'j j.\ ein Trennabstand von
nur 15/-1 erzielt werden. Bei einer üblichen Dichtungsvorricktung
und unter Beibehaltung dor gleichen Betriebssicherhoit
müßte dagegen der iiTonnab stand gleich der Verbiegung
von 45 /α zuzüglicli der 15/λ sein, d. h. 60/.ι betragen. Da
der Trennabstand viermal so groß ist, vürde in diesem Falle die ausstrl3mende Ilenge an Dj-cljtungsmcdiura das Vierundsechsigfache
betragen.
Unter diesen -Bedingungen ist bei einer üblichen Vorrichtung
zur Herstellung einer Abdichtung, wenn die Drücke in den durch
die Uand 2 getrennten Räumen 1 mm bzw. 760 mm Hg betragen,
eine Menge an strömenden Dichtungsmittel in der Größen-Ordnung von 6 bis 7 · 10 g/s erforderlich.
Wenn die Vorrichtung mit einer kugelgclenkartigen Lagerung
des nicht drehbaren Rings hergestellt ist, beträgt dagegen der Verbrauch an Dichtungsmedium nur 10"^ g/s. Diese
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g
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an Dichtungsmedium ist Jedoch verloren und mischt sich mit
der in einem der beiden Räume vorhandenen Atmosphäre, so daß
diese periodisch gereinigt werden müssen. Bei einer mit einer oder mehreren ringförmigen Abfülirungsnuten in dem nicht drehbaren Dichtring ausgebildeten Vorrichtung v/erden dagegen 99 '/. der strömenden Menge an Dichtungsmediun mittels der ringförmigen Abführungsnuten zurückgewonnen, so daß nur 1 CA dieser Menge verloren geht und sich mit der in einem der beiden Räu:..e
vorhandenen Atmosphäre mischen kann. Der Verbrauch an Dichtung ,··<medium liegt dann bei 10""-' g/s und das Problem der periodischen Reinigung der Atmosphäre, der eine so geringe Menge an Dichtungsmedium beigemischt ist, entfällt gänzlich oder ist wenigstens erheblich weniger dringend.
der in einem der beiden Räume vorhandenen Atmosphäre, so daß
diese periodisch gereinigt werden müssen. Bei einer mit einer oder mehreren ringförmigen Abfülirungsnuten in dem nicht drehbaren Dichtring ausgebildeten Vorrichtung v/erden dagegen 99 '/. der strömenden Menge an Dichtungsmediun mittels der ringförmigen Abführungsnuten zurückgewonnen, so daß nur 1 CA dieser Menge verloren geht und sich mit der in einem der beiden Räu:..e
vorhandenen Atmosphäre mischen kann. Der Verbrauch an Dichtung ,··<medium liegt dann bei 10""-' g/s und das Problem der periodischen Reinigung der Atmosphäre, der eine so geringe Menge an Dichtungsmedium beigemischt ist, entfällt gänzlich oder ist wenigstens erheblich weniger dringend.
Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung stellt nicht nur
eine absolute Dichtigkeit an der Durchtrittsstelle der unlaufenden Welle her, sondern ist auch in ihrer Anwendung sehr wirtschaftlich. Der Aufbau der Dichtungsvorrichtung bleibt nämlich einfach, da keine genaue Lage des umlaufenden Dichtflanschos
gegenüber dem nicht drehbaren Dichtring hergestellt zu werden braucht.
eine absolute Dichtigkeit an der Durchtrittsstelle der unlaufenden Welle her, sondern ist auch in ihrer Anwendung sehr wirtschaftlich. Der Aufbau der Dichtungsvorrichtung bleibt nämlich einfach, da keine genaue Lage des umlaufenden Dichtflanschos
gegenüber dem nicht drehbaren Dichtring hergestellt zu werden braucht.
Schliesslich besteht, wenn zwei konzentrische, verfornbnre
Wände vorgesehen sind, ein gewisser Regelbereich für die Kraft, welche auf den nicht drehbaren Dichtring in Richtung auf den
umlaufenden Dichtflansch wirkt, welcher durch Veränderung dor. Zuführungsdrucks des Dichtungsmediums erzielbar ist.
Wände vorgesehen sind, ein gewisser Regelbereich für die Kraft, welche auf den nicht drehbaren Dichtring in Richtung auf den
umlaufenden Dichtflansch wirkt, welcher durch Veränderung dor. Zuführungsdrucks des Dichtungsmediums erzielbar ist.
-Patentansprüche:-
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Claims (13)
1. Vorrichtung zum Abdichten eines umlaufenden Teiles gegen
einen nicht drehbaren Teil an einer zwei Räume voneinander trennenden Wand mit einem umlaufenden, ebene Abschlußflächen
aufweisenden Dichtflansch an dem umlaufenden Teil und einen nicht drehbaren, ebene Abschlußflächen aufweisenden
Dichtring, auf den Rückstellmittel in Richtung auf den umlaufenden Dichtflansch wirken, sowie mit voneinander
unabhängigen Zuführungsrillen im nicht drehbaren Dichtring, welche auf einem Kreisumfang angeordnet
und jeweils über eine Drosselstelle mit einer Druckmittelquelle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der nicht drehbare Dichtring (4) in allen Richtungen gegenüber dem nicht drehbaren Teil (2) frei beweglich und
mit diesem durch eine oder mehrere verformbare dichte Wände (6, 8, 9) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der nicht drehbare Dichtring (4)
wenigstens eine kontinuierliche ringförmige Abführungsnut (21) aufweist, welche mit den" Druck steuernde Vorrichtungen
(22) verbunden ist, die in dieser Nut (21) einen Druck aufrechterhalten, v/elcher erheblich kleiner
als der in den Rillen (5·)!-herrschende Druck und etwas größer als der Druck ist, - v/elcher in dem in Bezug auf die
Rillen (5) auf der Seite der ringförmigen Nut (21) liegenden Raum herrscht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ze
i c h η e t , daß das Dichtungsmedium ein Gas, ζ. Β. Helium, Stickstoff oder Wasserstoff ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Rillen (5) sichelförmig
und die Drosselstellen (11) Λη der Ilähe der Mitte
der Rillen angeordnet sind. ·
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5. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, g e k
e η η ζ e ic h η e t durch eine einzige, durch einen Balgen (6) gebildete, verformbare dichte V.rand.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e 1: e η η -zeichnet
, daß der Balgen (6) einen Teil eier
auf den nicht drehbaren Dichtring (4) in Richtung auf den umlaufenden Dichtflansch (3) wirkenden elastischen Rückstellmittel bildet, während zwischen den
Dichtring (4) und der Wand (2) gleichmäßig verteilte
Federn (7) den anderen Teil der elastischen Rückstellmittel bilden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Mg 4, gokennzeichnet
durch zwei verformbare dichte, gleichachsig angeordnete und durch zwei Balgen (8 bzw. 9)
gebildete liände, die den mit dem Dichtungsnediun· beaufschlagten
und in die Zuführungsrillen (5) ausmündenden Raum (10) begrenzen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Balgen (8, 9)
so ausgebildet und angeordnet sind, daß der Druck des Dichtungsmediums in dem Raum (10) auf den Dichtring (A)
eine Kraft in Richtung auf den umlaufenden Dichtflansch
(3) ausübt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Rückstellmittel,
welche auf den Dichtring (4) eine Kraft in Richtung auf den Dichtflansch (3) ausüben, durch die Eigenelastizität
der beiden Balgen (8, 9) und durch die von dem Druck des in dem Raum (10) befindlichen Ilediums erzeugte Kraft
gebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die ringförmige Abführungsnut
(21) von den Zuführungsrillen (5) umgeben ist.
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11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 Ms 9, dadurch gekennzeichnet , daß die
ringförmige Abführungsnut (21) die ZufUhrungsrillen (5) umgibt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch zvrcd beiderseits
der Zuführungsrillen (5) angeordnete, ringförmige Abfmirungsnuten (21).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß
die den Druck steuernden Mittel (22) und die Quelle (20) für das Dichtungsncdium miteinander verbunden
sind.
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BAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7026081A FR2098520A5 (de) | 1970-07-15 | 1970-07-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2134964A1 true DE2134964A1 (de) | 1972-01-20 |
Family
ID=9058711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19712134964 Pending DE2134964A1 (de) | 1970-07-15 | 1971-07-13 | Vorrichtung zum Abdichten eines um laufenden Teiles gegen einen nicht dreh baren Teil |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE2134964A1 (de) |
| FR (1) | FR2098520A5 (de) |
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- 1970-07-15 FR FR7026081A patent/FR2098520A5/fr not_active Expired
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- 1971-07-13 DE DE19712134964 patent/DE2134964A1/de active Pending
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