DE676668C - Power brake control for three-phase motors with temporary DC excitation to drive lifting machines - Google Patents
Power brake control for three-phase motors with temporary DC excitation to drive lifting machinesInfo
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Description
Kraftbremssteuerung für Drehstrommotoren mit zeitweiliger Gleichstromerregung zum Antrieb von Lasthebemaschinen Für viele Zwecke wird von einem elektromotorischen Antrieb eine Drehzahlregelung im Bereich der niedrigen Drehzahlen verlangt und gefordert, daß der Motor bei diesen niedrigen Drehzahlen mit positivem und wahlweise auch mit negativem Drehmoment belastet werden soll.Power brake control for three-phase motors with temporary DC excitation for driving lifting machines For many purposes it is powered by an electric motor Drive requires and requires speed control in the range of low speeds, that the engine at these low speeds with positive and optionally also with negative torque should be loaded.
Man hat in diesen Fällen vielfach die Leonardsteuerung angewendet, da sie eine .verlustlose und genaue Drehzahlregelung ermöglicht. Da diese Schaltung aber sehr teuer ist, wurden vielfach Kompromißlösungen angewendet, z. B. wurde außer einem Hauptmotor ein besonderer Hilfsmotor vorgesehen, der mit einem Antrieb ausgerüstet ist, um die verlangten niedrigen Geschwindigkeiten abzugeben. Ferner verwendete man polumschaltbare Motoren, wenn das Verhälfnis der hohen Geschwindigkeit zu der niedrigen Geschwindigkeit den Wert i : ¢ nicht überschritt. Es wurden auch Regulierbremsen und die sogenannte Tippschaltung mit absatzweiser kurzzeitiger Einschaltung eines Motors angewendet. Diese Lösungen entsprechen jedoch im allgemeinen um so weniger der Wirkung der Leonardschaltung, je billiger sie sind. -Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, bei der zwei etwa gleich große Motoren verwendet werden, um zwei oder mehrere Geschwindigkeiten zu erreichen, wobei bei den während des Laufes vorzunehmenden Umschaltungen von einer Geschwindigkeitsstufe auf die andere mindestens ein Motor dauernd am Netz angeschlossen bleibt. Hierbei kann die Unterbringung in engen Maschinenräumen auf Schwierigkeiten stoßen, zumal da dieser Zweimotorensatz eine erhebliche Länge besitzt. Für die Kaskadenschaltung werden zwei Schleifringläufer benötigt. Die Schaltung der Läuferwiderstände und der Ständer erfordert eine verhältnismäßig große Zahl von Schaltgeräten. Der Übergang von schnell auf langsam muß durch Einfallen der mechanischen Bremse erreicht werden, was infolge erhöhter mechanischer Abnutzung der Bremse nachteilig ist. In neuzeitlichen Anlagen wird es jedoch meist als vorteilhafter angesehen, eine elektrische Bremsung vorzusehen, während die mechanische Bremse zweckmäßig nur als Haltebremse benutzt wird. Eine elektrische Bremsung in der Weise vorzunehmen, daß die Gleichstromerregung zur Erzeugung bremsender Momente benutzt wird, ist bekannt.In these cases, the Leonard control has been used many times, because it enables a lossless and precise speed control. Because this circuit but is very expensive, compromise solutions have often been used, e.g. B. was except a main engine is provided with a special auxiliary engine equipped with a drive is to deliver the required low speeds. Also used one pole-changing motors when the ratio of the high speed to the low speed did not exceed the value i: ¢. There were also regulating brakes and the so-called tapping circuit with intermittent, brief activation of a Motors applied. In general, however, these solutions are all the less consistent the effect of the Leonard circuit, the cheaper they are. -Further is an arrangement known where two motors of approximately the same size are used to power two or more To achieve speeds, with those to be made during the run Switching from one speed level to the other at least one motor remains permanently connected to the network. This can be done in narrow engine rooms encounter difficulties, especially since this twin-engine set is a considerable length owns. Two slip ring rotors are required for the cascade connection. The circuit the rotor resistors and the stator require a relatively large number of switching devices. The transition from fast to slow must be achieved by the mechanical brake can be achieved, which is due to increased mechanical wear the brake is disadvantageous. In modern systems, however, it is usually considered to be more advantageous considered to provide electrical braking while the mechanical brake is expediently only used as a holding brake. An electric braking in the way make that the DC excitation is used to generate braking moments is known.
Erfindungsgemäß läßt sich eine in ihrer Wirkung der Leonardschaltung ähnliche Kraftbremsschaltung für Drehstrommotoren mit zeitweiliger Gleichstromerregung zum Antrieb von Lasthebemaschinen dadurch schaffen, daß zur Erzielung geringer Einfahrgeschwindigkeit für das Stillsetzen der Last eine Umschaltung des Drehstrommotors vöel Drehstrom auf eine Einrichtung erfolgt, die das Gleichstromfeld im Ständer des Motors mit einer Drehzahl in Umlauf versetzt, :lie der für das Einfahren gewünschten Geschwindigkeit des Motors entspricht.According to the invention, a Leonard circuit can be used in its effect Similar power brake circuit for three-phase motors with temporary DC excitation to the Create drive of lifting machines in that to achieve lower retraction speed for stopping the load a switchover of the Three-phase motor vöel three-phase current takes place on a device, which the direct current field Rotated at a speed in the stator of the motor,: le der for the retraction corresponds to the desired speed of the motor.
Das an sich feststehende Gleichstromfeld kann mit sehr einfachen Mitteln, z. B. durch ein entsprechendes Schaltgerät, das nur sehr klein zu sein braucht, in drehende Bewegung versetzt werden. Es entspricht dann bei einem zweipoligen Motor die Umlaufgeschwindigkeit des Feldes genau der Umlaufgeschwindigkeit der Umschaltvorrichtung. Bei Motoren mit höheren Polzahlen wird die Umlaufgeschwindigkeit des Feldes im Verhältnis der Polpaarzahl niedriger, es besteht die Beziehung Umlaufgeschwindigkeit Bei einer sechspoligen Maschine z. B. xnuß also der Kominutator dreimal schneller gedreht «=erden, als das Feld umläuft. Mit der Drehzahl des Kommutators hat man daher die Beherrschung der Umlaufgeschwindigkeit des Feldes nach Belieben in der Hand.The constant direct current field can with very simple means, such. B. be set in rotating motion by a corresponding switching device, which only needs to be very small. In the case of a two-pole motor, the speed of rotation of the field corresponds exactly to the speed of rotation of the switching device. In the case of motors with a higher number of poles, the speed of rotation of the field is lower in relation to the number of pole pairs; the relationship is the speed of rotation In a six-pole machine, for. B. So the comminutator must be turned three times faster than the field rotates. With the speed of the commutator, you can control the speed of rotation of the field at will.
Der Läufer des Motors hat nun, solange er Arbeit abgeben muß, eine Drehzahl, die etwas geringer als die des Feldes ist, und zwar ist der Schlupf zwischen der Drehzahl des Läufers und der des Feldes so@ groß, daß die durch den Schlupf erzeugte Läuferspannung einen Strom von solcher Stärke hervorbringen kann, daß das erforderliche motorische Drehmoment aufgebracht wird. Der Widerstand des kurzgeschlossenen Läufers ist sehr klein. Es genügt daher eine sehr kleine Spannung, um erhebliche Läuferströme und damit Drehmomente hervorzurufen.The rotor of the motor now has one as long as it has to give up work Speed, which is slightly less than that of the field, namely the slip between the speed of the rotor and that of the field so @ large that the through the slip The rotor voltage generated can produce a current of such strength that the required motor torque is applied. The resistance of the shorted Runner is very small. A very small voltage is therefore sufficient to generate considerable Cause rotor currents and thus torques.
Die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors bei der Kraftbremsschaltung nach der Erfindung ergibt einerseits sehr niedrige Drehzahlen und liegt andererseits auch sehr flach. Es ergibt sich also eine Kennlinie, wie sie bisher nur mit der Leonardsteuerung oder einem ähnlichen großen Aufwand erreichbar war.The speed-torque characteristic of the motor in the power brake circuit according to the invention on the one hand results in very low speeds and on the other hand lies also very flat. The result is a characteristic curve that was previously only available with the Leonard control or a similar large effort was achievable.
Es ist zwar bereits im Schrifttum eine Anordnung bekanntgeworden, bei welcher das Ständerdrehfeld eines Drehstrommotors durch Gleichstrom über einen Kommutator erregt wird, der mit dem Motor mechanisch gekuppelt ist. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand handelt es sich hier aber um die Aufgabe, das Abkippen der Maschine bei hoher Drehzahl infolge zu großer Last zu verhüten. Bei der Kraftbremsschaltung nach der Erfindung dagegen wird die Einrichtung, die das Gleichstromfeld im Ständer des Motors in Umlauf versetzt, erst beim Einfahren zur Wirkung gebracht, also: bei einer Drehzahl, .die- so klein ist, daß ein Kippen überhaupt nicht in Betracht kommt. Auch ist beim Erfindungsgegenstand die für die bekannte Einrichtung wesentliche mechanische Kupplung zwischen dem Motor und dem Kommutator nicht erforderlich.An arrangement has already become known in the literature, in which the stator rotating field of a three-phase motor is generated by direct current through a Commutator is excited, which is mechanically coupled to the motor. In contrast the subject matter of the invention, however, is the task of tipping to prevent the machine at high speed due to excessive load. With the power brake circuit according to the invention, however, the device that the direct current field in the stator of the motor set in rotation, only brought into effect when running in, i.e.: at a speed, .die- is so small that tilting is out of the question. The subject matter of the invention is also essential for the known device mechanical coupling between the motor and the commutator is not required.
Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Kraftbremsschaltung nach der Erfindung sollen die Abbildungen dienen.For a more detailed explanation of the operation of the power brake circuit according to the invention, the illustrations are intended to serve.
Die Abb. r bis 12 stellen dar, wie das Drehfeld in einer in Stern geschalteten Ständerwicklung eines Drehstrommotors erregt wird. Die jeweiligen Anschlußpunkte der Gleichstromquelle sind in den Abbildungen mit -!-und- gekennzeichnet und die jeweilige Lage des Magnetfeldes mit einem gestrichelten Pfeil. Die Abb. 13 zeigt die Abwicklung einer Schaltwalze, mit welcher die Verbindungen der Abb. z bis 12 aufeinanderfolgend mit beliebiger Geschwindigkeit hergestellt werden können, indem die Schaltwalze mit verschiedener Geschwindigkeit gedreht wird. Die Lage des Magnetfeldes ändert sich dabei von 30° zu 30° Schaltwinkel. Abb. 14 zeigt die Ausführung bei Dreieckschaltung des Motorständers. Um beim Unterbrechen der Gleichstromregelung an den Hämmern der Schaltwalze Feuererscheinungen zu vermeiden, kann man parallel zu den Unterbrechungsstellen Kondensatoren und Dämpfungswiderstände einschalten, wie in den Abb. 13 und 14 angedeutet ist.Figs. R to 12 show how the rotating field in a star switched stator winding of a three-phase motor is excited. The respective connection points of the direct current source are marked in the figures with -! - and - and the respective position of the magnetic field with a dashed arrow. Fig. 13 shows the development of a shift drum with which the connections in Figs. z to 12 can be made by sequentially at any speed the shift drum is rotated at different speeds. The location of the magnetic field changes from 30 ° to 30 ° switching angle. Fig. 14 shows the execution at Delta connection of the motor stand. To when interrupting the DC current regulation At the same time, one can avoid fire phenomena on the hammers of the shift drum switch on capacitors and damping resistors at the interruption points, as indicated in Figs. 13 and 14.
Bei negativem Motormoment tritt bei einer Drehzahlsteigerung über diejenige des Drehfeldes eine starke Bremswirkung auf, die einen weiteren Drehzahlanstieg verhindert.If the engine torque is negative, if the engine speed increases that of the rotating field has a strong braking effect, that of a further increase in speed prevented.
Die für die Erregung erforderliche Gleichspannung beträgt bei Stillstand und ganz niedrigen Drehzahlen nur einige Prozent von der Nennspannung der Wicklung. In dem Maße jedoch, in dem die Drehzahl des Motors gesteigert wird, muß auch die Gleichstromspannung erhöht werden, da der Scheinwiderstand der Wicklung wächst. Will man den Motor mit konstantem Drehmoment bei allen Drehzahlen betreiben, so muß man, wie bei der Leonardschaltung, eine mit der Drehzahl proportional steigende Spannung und daher auch elektrische Leistung zuführen.The DC voltage required for excitation is at standstill and very low speeds only a few percent of the nominal voltage of the winding. However, as the engine speed is increased, so must the DC voltage can be increased as the impedance of the winding increases. If you want to run the engine with constant torque at all speeds, then one must, as with the Leonard circuit, one that increases proportionally with the speed Supply voltage and therefore also electrical power.
Erfolgt der Antrieb der Umschalteinrichtung für den Ständer durch einen kleinen Hilfsmotor und soll das Drehmoment konstant sein, so kann man entsprechend den Stellungen des Drehzahlregelwiderstandes für den Hilfsmotor Kontakte schließen, die die Gleichstromerregung des Gleichstrommotors an desto höhere Spannungen legen, je höher die Drehzahl eingestellt ist. Zu diesem Zwecke kann der Gleichstrom z. B. einer Batterie mit Anzapfungen entnommen werden. Um die Batterie zu schonen, kann nach erfolgtem Hochfahren der Motor auf ,das Drehstromnetz umgeschaltet werden.If the switching device for the stand is driven by a small auxiliary motor and if the torque is to be constant, one can accordingly the positions of the speed control resistor for the auxiliary motor close contacts, which apply the DC excitation of the DC motor to the higher voltages, the higher the speed is set. To this end can he Direct current z. B. be taken from a battery with taps. To the battery To conserve, the motor can be switched to the three-phase network after it has started up will.
Wenn nur sehr niedrige Drehzahlen erreicht werden sollen, was bei den meisten Anwendungen der Erfindung der Fall sein wird, so erübrigt es sich, eine Regulierung der Gleichspannung vorzusehen. Dadurch ergibt sich beim Stillstand des Motors eine größere Stromaufnahme, was jedoch mit Rücksicht auf das größere, aus dem Ruhezustand erforderliche Anfahrinornent erwünscht ist.If only very low speeds are to be achieved, what about will be the case for most applications of the invention, there is no need for one Provision for regulation of the DC voltage. This results in when the Motor consumes a greater amount of current, but this is in view of the greater The starting point required for the idle state is desired.
Der Hilfsmotor, welcher den Kommutator oder die. Umschalteinrichtung antreibt, wird bei Steuerungen, bei denen vor dein Stillsetzen verzögert werden soll, z. B. bei Aufzügen, auf eine Drehzahl eingestellt, die der Einfahrgeschwindigkeit entspricht. Bei Steuerungen, bei denen verlustlos angefahren werden soll, wird der Hilfsmotor durch Widerstandsregelung von o bis auf die volle Drehzahl gebracht. Anstatt einen durch einen Hilfsmotor angetriebenen Kommutator oder eine Schaltwalze anzuwenden, kann man auch den Ständer des Drehstrommotors über gittergesteuerte Gleichrichter an Drehstrom anschließen und eine Steuervorrichtung für die Gleichrichter vorsehen, welche mit regelbarer Geschwindigkeit die Gitter der Gleichrichter nacheinander an Spannung legt.The auxiliary motor, which the commutator or the. Switching device drives, is used for controls that are delayed before they come to a standstill should, e.g. B. in elevators, set to a speed that corresponds to the retraction speed is equivalent to. For controls that should be approached without loss, the Auxiliary motor brought up to full speed by resistance control from o. Instead of a commutator driven by an auxiliary motor or a shift drum you can also use the stator of the three-phase motor via grid-controlled Connect the rectifier to three-phase current and a control device for the rectifier provide which with adjustable speed the grid of the rectifier one after the other puts on tension.
In Abb. 15 ist als Ausführungsbeispiel die Anwendung der Erfindung für die Feineinstellung eines Aufzuges dargestellt, wobei eine Schaltwalze mit Hilfsmotor Verwendung findet. Abb. 16 stellt ein Ausführungsbeispiel mit Gleichrichtern dar.In Fig. 15 the application of the invention for the fine adjustment of an elevator is shown as an embodiment, wherein a shift drum with an auxiliary motor is used. Fig. 16 shows an embodiment with rectifiers.
In Abb. 15 ist i der Aufzugsmotor, 2 die Schaltwalze für den Motorständer, die durch den Hilfsmotor 3 über eine Übersetzung ins Langsame angetrieben wird. 4 und 5 sind die Hauptschützen, welche durch den Kabinenschalter 6 gesteuert sind. An den Hauptschützen befinden sich die Hilfskontakte 7 und B. g ist ein Feineinstellschütz mit den Kontakten io bis 14. 15 ist der Bündigschalter des Aufzuges, der in der Feineinstellzone durch Rollen im Schacht nach oben oder unten umgelegt wird, je nachdem, ob der Aufzug über oder unter der Bündigstellung steht. 16 ist das Bremsschütz, 17 ein Transformator, welcher über das Gleichrichterviereck i8 die Ständerwicklung des Motors i mit gleichgerichtetem Wechselstrom speist. ig und 2o sind die Umschaltschütze zum Einschalten des Hilfsmotors 3.In Fig. 15 i is the elevator motor, 2 the shift drum for the motor stand, which is driven by the auxiliary motor 3 via a gear ratio. 4 and 5 are the main contactors, which are controlled by the cabin switch 6. Auxiliary contacts 7 and B are located on the main contactors. G is a fine adjustment contactor with contacts io to 14. 15 is the level switch of the elevator, which is turned up or down in the fine adjustment zone by rolling in the shaft, depending on whether the elevator is above or below the flush position. 16 is the brake contactor, 17 a transformer, which feeds the stator winding of the motor i with rectified alternating current via the rectifier square i8. ig and 2o are the changeover contactors for switching on the auxiliary motor 3.
Für das Einfahren des Aufzuges schaltet zunächst der Bündigschalter 15 den Ililfsniotor 3 der Schaltwalze in der für die Feineinstellfahrt erforderlichen Drehrichtung ein. Wird beispielsweise der Bündigschalter auf die obere Stellung umgelegt, dann schließt er mit seinem Kontakt 21 die Erregung des Schützes 2o ein. Der Hilfsmotor 3 dreht um die Schaltwalze 2 mit der für das Einfahren des Aufzuges erforderlichen Geschwindigkeit. Die Einschaltung des Gleichstromes für den Motorständer i erfolgt erst beim Abschalten des Umkehrschützes 4 oder 5 durch das Feineinstellschütz g. Letzteres wird nämlich beim Abfallen des Umkehrschützes durch den Hilfskontakt 7 bzw. 8 eingeschaltet und schließt seine Kontakte io bis 13, während der Kontakt 14 geöffnet wird. Über den Kontakt i o wird der Bremslüfter 16 eingeschaltet und dadurch die nach der Hauptfahrt eingefallene Bremse wieder gelüftet. Über .den Kontakt a i wird der Transformator 17 eingeschaltet und durch die Kontakte 12 und 13 die Gleichspannung an die Schaltwalze 2 und über die Belege der Schaltwalze an die Motorwicklung gelegt.The leveling switch first switches to retract the elevator 15 the Ililfsniotor 3 of the shift drum in the necessary for the fine adjustment Direction of rotation. For example, if the level switch is in the upper position folded over, then it includes the excitation of the contactor 2o with its contact 21. The auxiliary motor 3 rotates around the shift drum 2 with that for the retraction of the elevator required speed. Switching on the direct current for the motor stand i only occurs when reversing contactor 4 or 5 is switched off by the fine adjustment contactor G. The latter is namely when the reversing contactor drops out by the auxiliary contact 7 or 8 switched on and closes its contacts io to 13, while the contact 14 is opened. The brake fan 16 is switched on and via the contact i o as a result, the brake that was applied after the main trip is released again. About .the contact a i the transformer 17 is switched on and through the contacts 12 and 13 the DC voltage to the shift drum 2 and via the documents of the shift drum to the motor winding placed.
Je nachdem, ob nun die Feinstelleinricbtung vor oder hinter der Bündigstellung des Fahrkorbes angesprochen hat, erfolgt durch das mit Gleichstrom erregte Motorfeld entweder eine Bremsung bis -auf die Einfahrgeschwindigkeit oder eine Beschleunigung. In jedem Fall ist die Einfahrgeschwindigkeit durch die Drehzahl der Schaltwalze 2 eindeutig gegeben.Depending on whether the Feinstelleinricbtung has triggered before or after the flush position of the car, is carried out by the excited with DC motor field either a braking up - on the run-in speed or acceleration. In any case, the retraction speed is clearly given by the speed of the shift drum 2.
In Abb. 16 bedeutet 3o die in Stern geschaltete Motorständerwicklung, 31 die Sekundärwicklung eines am Drehstromnetz liegenden Transformators. Jede Phasenwicklung des Transformators ist mit der entsprechenden Motorwicklung über zwei gittergesteuerte Gleichrichter 32, 33 bzw. 34, 35 bzw. 36, 37 verbunden. Der eine davon (32, 34, 36) ist für die eine Stromrichtung, der andere (33, 35, 37) für die entgegengesetzte Stromrichtung durchlässig. Jeder der Gleichrichter läßt den Strom erst durch, wenn eine positive Steuerspannung von gewisser Größe an sein Gitter angelegt wird. Diese Steuerspannung kann mit Hilfe einer geeigneten Schaltvorrichtung in .einer bestimmten Reihenfolge nacheinander an die Gleichrichter gelegt wer- i den. Um die in den Abb. i bis 12 dargestellte Felddrehrichtung zu erreichen, lnuß folgende Reihenfolge eingehalten werden: 32 und 35 und 37, 32 und 37, 32 und 35 und 37, 34 und 37, 34 und 37 und 33, 34 und 33, 34 und 36 und 33, 36 und 33, 36 und 33 und 35, 36 und 35, 36 und 32 und 35, 32 und 35. Die Gleichrichter sind dabei so beschaffen, daß sie bei Fortfall der Gitterspannung den Stromfluß beim ersten Stromnulldurchgang unterbrechen, so daß die nicht an der Gitterspannung liegenden Gleichrichter sofort stromlos werden: Man kann nun die die Gitterspanmung steuernde Schaltvorrichtung ebenfalls mit beliebiger Geschwindigkeit die: Steuerspannung umschalten lassen und dadurch die Drehzahl des Motors regeln.In Fig. 16, 3o means the star-connected motor stator winding, 31 the secondary winding of a transformer connected to the three-phase network. Every phase winding the transformer is connected to the corresponding motor winding via two grid-controlled Rectifiers 32, 33 or 34, 35 or 36, 37 are connected. One of them (32, 34, 36) is for one current direction, the other (33, 35, 37) for the opposite direction Direction of current permeable. Each of the rectifiers only lets the current through if a positive control voltage of a certain magnitude is applied to its grid. These With the help of a suitable switching device, the control voltage can be set in a certain Order one after the other to the rectifiers. In order to achieve the in Fig. To achieve the direction of rotation of the field shown in i to 12, the following sequence must be observed become: 32 and 35 and 37, 32 and 37, 32 and 35 and 37, 34 and 37, 34 and 37 and 33, 34 and 33, 34 and 36 and 33, 36 and 33, 36 and 33 and 35, 36 and 35, 36 and 32 and 35, 32 and 35. The rectifiers are designed in such a way that if they fail the grid voltage determines the current flow at the first current zero crossing interrupt, so that the rectifiers not connected to the grid voltage are immediately de-energized: The switching device that controls the grid voltage can now also be used with any desired Speed: let the control voltage switch and thereby the speed of the Regulate the motor.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DES118120D DE676668C (en) | 1935-04-30 | 1935-04-30 | Power brake control for three-phase motors with temporary DC excitation to drive lifting machines |
Applications Claiming Priority (1)
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DES118120D DE676668C (en) | 1935-04-30 | 1935-04-30 | Power brake control for three-phase motors with temporary DC excitation to drive lifting machines |
Publications (1)
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DE676668C true DE676668C (en) | 1939-06-09 |
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Country Status (1)
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DE (1) | DE676668C (en) |
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1935
- 1935-04-30 DE DES118120D patent/DE676668C/en not_active Expired
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