DE3511607A1 - Luftkompressor - Google Patents
LuftkompressorInfo
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Description
351 1607 D"8000 MÜNCHEN 90
LUCAS INDUSTRIES - , . - ^ , . SCHWEIGERSTRASSE 2
lA-59 238 telefon: (089) 66 20 ji
29.03.1985 TELEx^24070
telefax: via (089) 2 71 60 63 (in)
Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftkompressor, der vorzugsweise an luftbetätigten Fahrzeugbremseinrichtungen
einsetzbar ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In Fig. 1 der GB-Patentanmeldung Nr. 8215732 ist ein gattungsgemäßer
Kompressor dargestellt, der eine Kupplung aufweist, mittels der, wenn eine Kompression erforderlich
ist, ein Antrieb von einer Antriebseinrichtung auf ein Kompressionsglied übertragen wird. Die Kupplung wird
normalerweise über eine Federanordnung eingerückt gehalten und ist über eine Einrichtung, die auf den vom Kompressor
erzeugten Druck anspricht, lösbar, um den Antrieb des Kompressionsgliedes zu unterbrechen, wenn der Druck
einen vorbestimmten Wert erreicht. Bei einer derartigen Anordnung ist es wünschenswert, daß die Federanordnung in
vorbestimmter Weise vorgespannt ist, damit die Kupplung über einen Bereich von Arbeitsbedingungen zufriedenstellend
arbeitet. Aufgrund von Herstellungstoleranzen in den übrigen Kupplungsbauteilen ist es in der Praxis oft
schwierig, die gewünschte Vorspannung der Federanordnung mit dem gewünschten Grad an Genauigkeit zu erreichen. Es
ist bereits vorgeschlagen worden, Paßscheiben zur Aufnahme übermäßiger Toleranzen vorzusehen, doch führt dies infolge
der für den Einbau der Scheiben benötigten Zeit zu höheren Kosten.
- t - 59
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zusammenbau einer solchen Kupplung zu erleichtern.
Die Aufgabe ist bei einem Lufkompressor der eingangs beschriebenen
Gattung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung eine Lamellenkupplung mit aufeinanderfolgenden Antriebsund
Abtriebslamellen, von denen die Antriebslamellen drehbar mit einer treibenden Welle verbunden sind und das
hohle Kupplungsglied in Längsrichtung geschlitzt ist, um Finger zu bilden, deren freie Endabschnitte durch das
Endglied miteinander verbunden sind. Die Abtriebslamellen sind zum Drehen mit dem Gehäuse durch zwischen die Finger
eingesetzte Ansätze verbunden.
Vorzugsweise ist die Kupplung durch öl geschmiert, das
unter Druck durch Bohrungen in der mit dem Kompressionsglied verbundenen Kurbelwelle zugeführt wird. Dabei kann
öl in das die Kurbelwelle umgebende Kurbelgehäuse lecken. Um ein übermäßiges Ansammeln von öl in dem Kurbelgehäuse
zu verhindern, ist dessen Inneres mit einer weiteren Umhüllung, wie beispielsweise einem Kupplungsgehäuse, durch
einen Kanal verbunden. Das Austrittsende des Kanals in dieses Gehäuse liegt höher als der vorbestimmte zulässige
ölstand in dem Kurbelgehäuse, wobei während des Betriebs durch den in dem Kurbelgehäuse wirkenden Druck öl daraus
über den Kanal in das Kupplungsgehäuse gedrängt wird.
In einer vorteilhaften Anordnung ist der Kanal in einander entsprechenden Wänden des Kurbelgehäuses und des
Kupplungsgehäuses ausgebildet und hat einen in das Kupplungsgehäuse nach oben steigenden Abschnitt, der an
einem überlauf endet, von dem aus das Öl des Kurbelgehäuses in das Kupplungsgehäuse läuft.
Fig. | 1 |
Fig. | 2 |
Fig. | 3 |
Fig. | 4 |
Fig. | 5 |
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten
erläutert. Es zeigt:
einen Längsschnitt durch einen Luftkompressor, einen Teil des Kompressors nach Fig. 1 in vergrößerter
perspektivischer Darstellung, einen teilweisen Längsschnitt des Kompressors nach Fig. 1 in einem anderen Betriebszustand,
eine teilweise geschnittene Endansicht des Kompressors nach Fig. 1 und
einen unvollständigen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des Kompressors.
Der in Fig. 1 dargestellte Kompressor ist vorzugsweise für eine druckluftbetätigte Fahrzeugbremseinrichtung, von
der ein Teil schematisch dargestellt ist, vorgesehen. Der Kompressor weist ein Gehäuse 1 mit einem Zylinder 2 und
einen Kolben 3 auf. Der Kolben 3 ist über eine Pleuelstange 4 mit einer Kurbelwelle 5 verbunden, die über Lager 6
im Gehäuse 1 gelagert ist. Wie durch Pfeile gekennzeichnet, tritt während des Ladehubes des Kolbens 3 Luft über
einen Einlaßkanal 7 in den Zylinder 2 und verläßt diesen über einen Auslaßkanal 8, wobei die Luftströmung durch
die Kanäle in herkömmlicher Weise, z.B. durch ein Zungenventil, gesteuert wird. Das Gehäuse 1 hat einen im wesentlichen
zylindrischen Abschnitt IA, der ein Kupplungsgehäuse bildet.
Die Kurbelwelle 5 hat eine kegelförmige Verlängerung 9, die von einer hohlen mit einem Innenkegel versehenen Nabe
10 eines ersten Kupplungsgliedes 11, das Teil einer Kupplung 12 ist, aufgenommen wird. Über die Kupplung 12 wird
die Kurbelwelle 5 von einer treibenden Welle 13 angetrieben, die über ein Lager 14 in einer Endkappe 15 des Gehäuses
1 gelagert ist. Das erste Kupplungsglied 11 ist
auf der kegelförmigen Verlängerung 9 der Kurbelwelle 5 durch einen Bolzen 16 festgehalten und gegenüber der
treibenden Welle 13 über ein Lager 17 abgestützt.
Die Kupplung 12 ist eine Lamellenkupplung, die trocken oder in einem ölbad laufen kann und eine Vielzahl von
Antriebslamellen 18 aufweist, die von einem mit der Kurbelwelle 5 drehbaren hohlen Kupplungsglied 20 umgeben
sind. Die Antriebslamellen 18 sind an der treibenden Welle 13 über Nuten 19 befestigt, so daß sie drehfest und
axial verschiebbar mit der treibenden Welle 13 verbunden sind. Die Kupplung 12 weist weiter eine Vielzahl von Abtriebslamellen
21 auf, die im Wechsel mit den Antriebslamellen 18 angeordnet und drehfest, aber axial verschiebbar,
mit dem hohlen Kupplungsglied 20 verbunden sind.
Der die Kupplungslamellen 18 und 21 umgebende Bereich des Kupplungsgliedes 20 ist gemäß Fig. 2 von einer Vielzahl
axialer Finger 22 gebildet. Radiale Vorsprünge 21A der Abtriebslamellen 21 ragen in die zwischen benachbarten
Fingern 22 gebildeten Zwischenräume, um die drehfeste Verbindung zwischen den Abtriebslamellen 21 und dem Kupplungsglied
20 herzustellen. Die freien Endabschnitte der Finger 22 sind miteinander durch einen sich in axialer
Richtung erstreckenden ringförmigen Flansch 23 eines Endgliedes 24 verbunden, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
festgeschweißt ist, um die Kupplungslamellen 18 und 21 innerhalb des Kupplungsgliedes 20 zu
halten und um sie wirksam abzuschließen. Der Klarheit der Darstellung wegen sind in Fig. 2 nicht die Antriebslamellen
18 sondern nur die Abtriebslamellen 21 dargestellt.
Die Kupplungslamellen 18,21 sind normalerweise von einer TeHerfederanordnung 25 in drehmomentübertragendem Eingriff
mit den Kupplungsgliedern 11 und 20 gehalten. Die
Tellerfederanordnung 25 wirkt zwischen der von den Kupplungslamellen
18, 21 entfernt liegenden Seite des Kupplungsgliedes 11 und der gegenüberliegenden inneren Fläche
einer sich radial erstreckenden Wand 26 des Kupplungsgliedes 20.
Im Gehäuse 1 ist eine Kammer 28 zur verschiebbaren Aufnahme eines Kolbens 29 ausgebildet, der über eine Schubplatte
30 auf die äußere Fläche der Wand 26 des Kupplungsgliedes 20 wirkt. Die Schubplatte 30 ist über einen Hülsenabschnitt
32 auf einer Zwischennabe 31 des Kupplungsgliedes 11 befestigt und für eine drehfeste Verbindung
mit dem Kupplungsglied 20 mit diesem durch Niete 33 verbunden. Ein Lufteinlaßkanal 34 der Kammer 28 ist über ein
Regelventil 36 mit einem Behälter 37 verbunden, der mit dem Auslaßkanal 8 des Kompressors in Verbindung steht.
Der Behälter ist normalerweise über eine Leitung A mit einer oder mehreren nicht dargestellten Bremsbetätigungsvorrichtungen
einer Fahrzeugbremseinrichtung in herkömmlicher Weise verbunden.
Um eine korrekte Wirkungsweise der Kupplung zu erreichen, ist es erwünscht, die Tellerfederanordnung 25 so genau
wie möglich vorzuspannen; einer der Hauptvorteile der Erfindung besteht darin, daß dies in einfacher und bequemer
Weise genauer als zuvor während des Zusammenbaus der Kupplungsteile geschehen kann. In einer ersten Stufe des
Zusammenbaus wird der Kolben 29 so in die Kammer 28 eingesetzt, daß eine Zunge 29A des Kolbens in eine entsprechend
ausgebildete Vertiefung 29B des Gehäuses eingreift, damit während des Betriebs ein Drehen des Kolbens 29 verhindert
ist.
Eine Untergruppe wird zusammengebaut, indem zuerst in das hohle Kupplungsglied 20, an dem die Schubplatte 30 befestigt
worden ist, die Tellerfederanordnung 25 und das
Kupplungsglied 11, in das das Lager 17 mit Preßsitz eingebaut ist, eingesetzt werden. Anschließend werden die
Kupplungslamellen 18 und 21, gefolgt von dem Endglied 24, eingesetzt. Die Vorspannung der Tellerfederanordnung 25
kann nun durch das Aufbringen einer entsprechenden Kraft auf das Endglied 24 eingestellt werden, worauf, während
diese Kraft noch einwirkt, das Endglied 24 auf Dauer, z.B. durch Verschweißen mit dem Kupplungsglied 20, verbunden
wird.
In einfacher und kostengünstiger Weise wird somit eine vollständig abgeschlossene und genau vorgespannte Kupplungsanordnung
hergestellt. Diese komplette Baugruppe wird im folgenden in das Kupplungsgehäuse IA eingesetzt,
wobei die Nabe 10 über die kegelförmige Verlängerung 9 geschoben und mit dieser über den Bolzen 16 verbunden
wird. Die Endmontage erfolgt durch das Hinzufügen der treibenden Welle 13, die durch die Kupplungslamellen
geführt wird, damit die Antriebslamellen 18 mit den Nuten 19 in Eingriff kommen und damit die Verbindung mit dem
Lager 17 hergestellt wird. Anschließend werden das Lager 14 und die Endkappe 15 eingebaut. Falls erwünscht, können
die treibende Welle 13, das Lager 14 und die Endkappe 15 vor ihrem endgültigen Einbau zu einer Baugruppe zusammengebaut
werden.
Während des Betriebs wird die treibende Welle 13 durch einen Antrieb, wie beispielsweise einen Fahrzeugmotor, in
den der Kompressor eingebaut ist, ständig angetrieben. Die Kammer 28 ist anfänglich drucklos und die Teller federanordnung
25 hält die KupplungslameIlen 18 und 21 in
festem Eingriff. Dadurch wird das Antriebsmoment von der treibenden Welle 13 über das erste Kupplungsglied 11 auf
die Verlängerung 9 der Kurbelwelle 5 übertragen, sodaß der hin- und hergehende Kolben 3 den Behälter 37 lädt.
Wenn der Druck im Behälter 37 einen vorgegebenen Wert
erreicht, läßt das auf den Behälterdruck ansprechende Regelventil 36 den Behälterdruck in der Kammer 28 wirken.
Die Fläche des Kolbens 29 ist in bezug auf den aufgebrachten Luftdruck und die Kraft der Federanordnung 25 so
gewählt, daß der auf den Kolben 29 wirkende Behälterdruck eine Kraft erzeugt, die groß genug ist, um die Kraft der
Federanordnung 25 zu überwinden, wodurch das Kupplungsglied 20 gegen die Wirkung der Federanordnung 25 zum Lösen
der Kupplung nach links bewegt wird. Dadurch wird die Antriebsverbindung zwischen der treibenden Welle 13 und
dem Kolben 3 des Kompressors unterbrochen, so daß ein weiteres Laden des Behälters 37 solange verhindert wird,
bis dies aufgrund der Betriebsbedingungen wieder notwendig wird.
Ein wichtiges Merkmal dieser Ausführung ist, daß die infolge der Betätigung des Kolbens 29 entstehende Axialkraft
zum Lösen der Kupplung über das Kupplungsglied 11, den Bolzen 16 und die Verlängerung 9 der Kurbelwelle auf
das benachbarte Kurbelwellenlager 6 übertragen wird, so daß die Lager 14,17 der treibenden Welle 13 von dieser
Axialkraft nicht belastet werden und deshalb, wie dargestellt, einfache Hochschulterkugellager eingesetzt werden
können. Da die Kurbelwelle 5 kurz nach dem Lösen der Kupplung aufhört zu drehen, wird das axial belastete Kurbelwellenlager
6 während dieser Belastung nicht über einen beachtlichen Zeitraum gedreht.
Durch Benutzen der Bremseinrichtung wird der Druck in dem Behälter 37 fortschreitend abgebaut, bis er schließlich
einen vorbestimmten Wert erreicht, bei dem das Regelventil 36 die Kammer 28 vom Behälter 37 trennt. Dadurch kann
der Druck in der Kammer 28 absinken, so daß die vom Kolben 29 im Sinne des Lösens der Kupplung ausgeübte Kraft
vermindert wird, um der Tellerfederanordnung 25 zu ermög-
·ΑΟ·
lichen, wieder die Kraft zum Betätigen der Kupplung auszuüben .
Während des normalen Betriebs eines Fahrzeugs, in dem die Einrichtung eingebaut ist, wird der Arbeitszyklus wiederholt,
um den Druck in dem Behälter 37 in einem Bereich zwischen einem gewünschten maximalen und minimalen Druck
zu halten.
Um den Verschleiß der Schubplatte 30 gering zu halten, ist in einem oberen Bereich des Kurbelwellenansatzes 9
eine Abflachung vorgesehen, durch die ein Spalt gebildet ist, der mit einer Ölbohrung 41 der Kurbelwelle 5 in Verbindung
steht, damit öl unter Druck dem tragenden Bereich der Schubplatte zugeführt werden kann, wodurch sich für
diese ein Polstereffekt ergibt, wenn die von dem Kolben 29 ausgeübte Kraft übertragen wird.
Geschmiert wird die Kupplung von einen öleinlaß 40 aus
über Bohrungen 41 in der Kurbelwelle 5, durch die auch das Kurbellager 42 des Kompressors geschmiert wird.
Unvermeidlich leckt Schmiermittel aus dem Kurbellager 42 in das Kurbelgehäuse 43; falls dies übermäßig geschieht,
kann öl von dem Kurbellager 42 auf den Kolben 3 spritzen und hinter die Kolbenringe 3A in den Zylinder 2 lecken.
Dies ist unerwünscht, da dadurch die Druckluft mit öl verschmutzt werden kann.
Um diese Verschmutzung geringzuhalten, sind in dem Gehäuse 1 des Kompressors und dessen Bereich IA Kanäle vorgesehen,
die während des Betriebs des Kompressors in dem Kurbelgehäuse 43 angesammeltes öl in eine in dem Bereich
IA des Gehäuses gebildete Kupplungskammer 44 weiterleiten.
Im Gehäuse 1 ist eine Vertiefung 45 ausgebildet, die sich quer dazu erstreckt und von deren Enden sich Kanäle
AA-
in Längsrichtung durch das Gehäuse 1 erstrecken, die dann aufwärts in jede Seite des Kupplungsgehäuses IA an gewünschte
Stellen der Kupplungskainmer 44 verlaufen. In Fig. 1 und 3 ist die untere Fläche 46A eines Kanals 46
gezeigt und aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß diese Längskanäle 46 teilweise durch innere Flansche 47 der Breiche
IA begrenzt sind, die einen Überlauf bilden. Wenn das öl
in den Kanälen 46 über die oberen Kanten der Flansche 47 steigt, fließt es in die Kupplungskainmer 44, von wo es
über Schlitze 48 in den vorderen Bereich des Kupplungsgehäuses IA in den ölsumpf des Motors ablaufen kann.
Wenn der Kompressor einige Zeit stillsteht, kann sich öl in dem Kurbelgehäuse 43 sammeln, bis es eine vorgegebene
Höhle erreicht, die durch die Linie B-B in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Aus im folgenden dargelegten Gründen verläuft
diese Linie unter einem Winkel von 4° bezüglich der treibenden Welle 13 und liegt in der Ebene des durch den
Flansch 47 gebildeten Überlaufs. Weiteres in den Kurbelkasten 43 eintretendes öl läuft einfach über den Überlauf
ab, wodurch der gezeigte ölstand im Kurbelgehäuse erhalten bleibt. Wenn der Kolben 3 des Kompressors sich zu
bewegen beginnt, kann anfänglich während einiger Umdrehungen der Kurbelwelle 5 öl spritzen, aber durch den in
dem Kurbelgehäuse aufgebauten Druck wird angesammeltes öl schnell durch die Kanäle 46 und über den Überlauf in die
Kupplungskammer 44 verdrängt. Das Kurbelgehäuse bleibt dann, wie in Fig. 3 dargestellt, im wesentlichen frei von
übermäßigen ölansammlungen, bis der Kolben 3 wieder zur Ruhe kommt.
Es ist manchmal erforderlich, den Kompressor derart einzubauen, daß dessen Drehachse um etwa 4° gekippt ist, wodurch
die treibende Welle 13 dann etwas höher liegt als die Kurbelwelle 5. Um sicherzugehen, daß bei derart ge-
kipptem Einbau sich öl nicht bis zu einem überhöhtem
ölstand im Kurbelgehäuse 43 ansammelt, sind die Kanäle so angeordnet, daß der ölstand einen erwünschten Maximalwert
in der um 4° gekippten Stellung nicht überschreitet. Falls der Kompressor so eingebaut wird, daß die Drehachse
horizontal verläuft, ist der ölstand im Kurbelgehäuse während des Ruhezustandes automatisch geringer und innerhalb
der gewünschten Grenzen.
Die Kanäle können jede geeignete Form aufweisen und wie gezeigt innerhalb der Wände des Gehäuses 1 und dessen
Bereich IA ausgebildet sein oder außerhalb davon verlaufen, indem eine oder mehrere Rohre vorgesehen werden.
Als Kupplung kann auch eine in einem Ölbad laufende Kupplung verwendet werden und Einzelheiten des Kompressors
selbst können entsprechend den Anforderungen verändert werden.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist dem in Fig. 1 dargestellten im wesentlichen ähnlich; der Hauptunterschied
liegt in der Art der Verbindung des Kupplungsgliedes 11 mit der Verlängerung 9 der Kurbelwelle. Bei
dieser Ausführungsform ist die Verlängerung 9 nicht kegelförmig,
sondern mit einem Keil 9A versehen, der mit einer ringförmigen Nabe 10 des Kupplungsgliedes 11 in
Eingriff ist, damit dieses drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist. Der vom Kolben 29 ausgeübte Axialschub
wird nicht mehr von dem benachbarten Lager 6 des Kompressors aufgenommen, sondern von den Lagern 14 und 17 der
treibenden Welle 13.
Die Lager 14 und 17 sind deshalb Kegelrollenlager, die besser als die in Fig. 1 gezeigten Lager zur Aufnahme des
Axialschubes geeignet sind. Der Lufteinlaßkanal 34 wird während des Betriebs mit einer Einrichtung ähnlich der in
Fig. 1 gezeigten verbunden; der Betrieb des Kompressors
•-/3-
ist wie zuvor beschrieben. Weiterhin ist, wie zuvor beschrieben, die Kupplung umschlossen und eine dauerhafte
Vorspannung auf die Tellerfederanordnung 25 vorgesehen.
Alle Ausfuhrungsformen der Erfindung einschließlich der
in Fig. 5 dargestellten können, wenn sie mit einer ölgeschmierten Kupplung versehen sind, die in Zusammenhang
mit den Fig. 1 bis 4 beschriebene Anordnung zum Ableiten des Öls aus dem Kurbelbehäuse aufweisen.
Claims (7)
1. Luftkompressor, bei dem mindestens ein Kompressionsglied (3) von einer treibenden Welle (13) über eine
Kupplung (12) antreibbar ist, die von einer vorgespannten Federanordnung (25) normalerweise eingerückt gehalten
ist,
dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplung (12) und die Federanordnung (25) in
einem hohlen Kupplungsglied (20) angeordnet sind, das ein Endglied (24) aufweist, dessen Lage durch die Vorspannung
der Federanordnung (25) bestimmt ist. ψ
2. Luftkompressor nach Anspruch 1, dessen Kupplung (12) eine Lamellenkupplung ist,
dadurch gekennzeichnet , daß das hohle Kupplungsglied (20) sich in Längsrichtung
erstreckende Schlitze aufweist, die Finger (22) bilden, deren freie Endabschnitte über das Endglied (24) miteinander
verbunden sind.
3. Luftkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Ansätze (21A) der Abtriebslamellen (21) zwischen die
Finger (22) eingesetzt sind, wodurch die AbtriebslameIlen
(21) mit dem hohlen Kupplungsglied (20) zu gemeinsamer Drehung verbunden sind.
4. Luftkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kupplung (12) durch einen Kolben (29), der auf den Ausgangsdruck des Kompressors anspricht, lösbar ist,
um den Antrieb zu dem Kompressorglied (3) zu unterbrechen, wenn der Druck einen vorbestimmten Wert erreicht.
5. Luftkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ,
daß der Kolben (29) so angeordnet ist, daß eine durch den Druck hervorgerufene Axialkraft von einem Lager (6) zum
Unterstützen einer Kurbelwelle (5), die mit dem Kompressionsglied (3) in Verbindung steht, aufgenommen wird.
6. Luftkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (12) durch Drucköl geschmiert wird über
Bohrungen in der Kurbelwelle (5), wobei Gehäuse (43, A4), in denen die Kurbelwelle (5) bzw. die Kupplung (12) aufgenommen
sind, über einen Kanal miteinander verbunden sind, dessen kupplungsseitiges Ende eine Höhe aufweist,
die höher ist als ein vorbestimmter zulässiger ölstand im Kurbelgehäuse (43), und daß der im Kurbelgehäuse (43)
wirkende Druck während des Betriebs des Kompressors so wirkt, daß öl aus dem Kurbelgehäuse (43) über den Kanal
in das Kupplungsgehäuse (44) verdrängt wird.
7. Luftkompressor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet ,
daß der Kanal in einander entsprechenden Wänden des Kurbelgehäuses (43) und des Kupplungsgehäuses (44) ausgebildet
ist und einen Abschnitt aufweist, der senkrecht in das Kupplungsgehäuse (44) steigt und an einem überlauf
(47) endet, über den öl aus dem Kurbelgehäuse (43) in das Kupplungsgehäuse (44) läuft.
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Owner name: GRAU GIRLING LTD., BLACKBURN, GB |
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