CH638304A5 - SUPPORT GRID ON BODIES PARTICULAR WITH A REMOTE DISTANCE AND PART OF A HEAT TRANSFER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Stützgitter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die kreiszylindrischen Körper können Rohre oder Stäbe sein. Es sind solche Stützgitter bekannt, die aus gebohrten, ebenen Platten oder aus kreuzweise zwischen Rohrreihen hindurch gesteckten Stäben bestehen. Diese Gitter haben den Nachteil, dass eine Längsumströmung der zylindrischen Körper nicht oder nur mit verhältnismässig grossem Druckabfall möglich ist. The invention relates to a support grid according to the preamble of claim 1. The circular cylindrical body can be tubes or rods. Support grids are known which consist of drilled, flat plates or of bars inserted crosswise between rows of pipes. These grids have the disadvantage that a longitudinal flow around the cylindrical body is not possible or only possible with a relatively large pressure drop.
Weiter sind, z.B. aus der DE-PS 26 42 521, Stützgitter bekannt, die aus miteinander verbundenen Blechstreifen bestehen, von denen ausgebogene Federzungen die Rohre stützen. Diese Gitter haben den Vorteil, dass die gestützten Rohre weitestgehend der kühlenden Wirkung des umströmenden Mediums ausgesetzt sind und dass Schwingungen der Rohre durch Reibung an den Federzungen gedämpft werden. Ein Nachteil besteht aber darin, dass die Rohre bei hohen Erdbebenbelastungen erhebliche Ausschläge quer zur Rohrachse ausführen können. Are further, e.g. from DE-PS 26 42 521, support grid known, which consist of interconnected sheet metal strips, of which bent spring tongues support the tubes. These grids have the advantage that the supported pipes are largely exposed to the cooling effect of the flowing medium and that vibrations of the pipes are dampened by friction on the spring tongues. One disadvantage, however, is that the pipes can cause significant deflections across the pipe axis at high earthquake loads.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Stützgitter zu schaffen, das die Längsumströmung der kreiszylindrischen Körper bei möglichst geringem Druckabfall zulässt und bei Erdstössen diese Körper möglichst starr hält. It is an object of the invention to provide a support grid which allows the longitudinal flow around the circular cylindrical body with the lowest possible pressure drop and keeps these bodies as rigid as possible in the event of earthquakes.
s Dieses Ziel wird durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erfüllt. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Fertigung der Stützgitter sehr einfach und kostengünstig ist und dass der Zusammenbau trotz der erreichbaren hohen Präzision keinerlei Schwierig-lokeiten bereitet. s This goal is achieved by the features according to the characterizing part of claim 1. A particular advantage of this arrangement is that the production of the support grids is very simple and inexpensive and that the assembly does not pose any difficulties despite the high precision that can be achieved.
Bei der Ausführungsform des Stützgitters nach Anspruch 2 bleibt ein grosser Teil der ringförmigen Elemente in der Strömungs-Grenzschicht der kreiszylindrischen Körper, was einen besonders kleinen Druckabfall zur Folge hat. Zudem gewährt diese Konstruktion bei hoher Erdbebenbelastung ein nur kurzhubiges Durchfedern der Gitterstruktur. In the embodiment of the support grid according to claim 2, a large part of the annular elements remains in the flow boundary layer of the circular cylindrical body, which results in a particularly small pressure drop. In addition, this construction only allows the lattice structure to spring through for only a short stroke in the event of high earthquake loads.
Die Massnahme nach Anspruch 3 hilft mit, die als Zentrale zwischen benachbarten kreiszylindrischen Körpern verlaufenden Partien der ringförmigen Elemente zu versteifen. 20 Durch Anspruch 4 können kleine Ungenauigkeiten in der Herstellung der ringförmigen Elemente ausgeglichen werden, sodass sich das Stützgitter mit einer engen Toleranz fertigen lässt. The measure according to claim 3 helps to stiffen the parts of the ring-shaped elements that run as the center between adjacent circular cylindrical bodies. 20 By claim 4, small inaccuracies in the manufacture of the annular elements can be compensated, so that the support grid can be manufactured with a close tolerance.
Die Massnahme nach Anspruch 5 gestattet auch die am 25 Trennschnitt anliegenden kurzen Schenkel der ringförmigen Elemente zur Stützung heranzuziehen. The measure according to claim 5 also allows the short legs of the ring-shaped elements lying against the separating cut to be used for support.
Gemäss Anspruch 6 wird das Stützgitter ohne vermehrten Materialaufwand zusätzlich versteift und gleichzeitig lässt sich das Bewegungsspiel der Körper im Gitter ohne nennens-30 werten zusätzlichen Fertigungsaufwand verringern. According to claim 6, the support grid is additionally stiffened without increased material expenditure and at the same time the movement play of the bodies in the grid can be reduced without any appreciable additional production expenditure.
Durch Anordnung von Durchbrüchen nach Anspruch 7 lässt sich der Wärmeübergang am zylindrischen Körper erhöhen. By arranging breakthroughs according to claim 7, the heat transfer to the cylindrical body can be increased.
35 Die Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10 sind arbeitssparend und ergeben Stützgitter, die hohen Forderungen an Genauigkeit und Steifheit bei geringem Druckabfall genügen. 35 The method according to claims 8 to 10 are labor-saving and give support grids that meet high demands for accuracy and rigidity with a low pressure drop.
Die Erfindung wird nun an einem in mehreren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: 40 Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager, bei dem die kreiszylindrischen Körper durch Rohre in regulärversetzter Anordnung dargestellt sind und die ringförmigen Elemente dementsprechend zwischen jeweils drei der Rohre liegen, The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment shown in several figures. 1 shows a cross section through a heat exchanger, in which the circular-cylindrical bodies are represented by pipes in a regularly offset arrangement and the ring-shaped elements accordingly lie between three of the pipes,
45 Fig. 2 ein ringförmiges Element nach Fig. 1 in vergrösser-tem Massstab, in Draufsicht, 45 FIG. 2 shows an annular element according to FIG. 1 on an enlarged scale, in plan view,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch an einem Rohr anliegenden Teil eines ringförmigen Elements, 3 shows a longitudinal section through part of an annular element which bears against a tube,
Fig. 4a bis 4d Stufen der Fertigung eines ringförmigen 50 Elements in nicht massstäblicher Darstellung, 4a to 4d stages of the manufacture of an annular 50 element in a non-scale representation,
Fig. 5 im Grundriss einen Teil einer Montageplatte mit zwei Gitterrändern zum Zusammenbau eines Stützgitters, Fig. 6 eine Anschlusspartie eines Stützgitters an einem äusseren Gitterrand, in Draufsicht, 5 shows in plan a part of a mounting plate with two grid edges for assembling a support grid, FIG. 6 shows a connection part of a support grid on an outer grid edge, in a top view,
55 Fig. 7 Schnitt durch die Randpartie VII-VII von Fig. 6, Fig. 8 Ansicht eines ringförmigen Elements mit Durchbrüchen, 55 FIG. 7 section through the edge section VII-VII of FIG. 6, FIG. 8 view of an annular element with openings,
Fig. 9 Querschnitt durch ein ringförmiges Element mit Durchbrüchen nach Fig. 8, 9 cross section through an annular element with openings according to FIG. 8,
60 Fig. 10 Querschnitt durch einen Wärmeübertrager, bei dem die kreiszylindrischen Körper durch auf einem Quadratnetz angeordnete Rohre dargestellt sind und die ringförmigen Elemente dementsprechend zwischen jeweils vier Rohren liegen und 60 Fig. 10 cross section through a heat exchanger, in which the circular cylindrical bodies are represented by tubes arranged on a square network and the annular elements are accordingly between four tubes and
Fig. 11 Querschnitt durch einen Wärmeübertrager mit versetzt angeordneten Rohren, wobei Stützsicken jeweils im Bereich einer Kante der ringförmigen Elemente angeordnet sind. 11 shows a cross section through a heat exchanger with staggered tubes, support beads each being arranged in the region of an edge of the annular elements.
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3 3rd
638 304 638 304
Jedes in Fig. 1 zwischen drei Rohren 1 angeordnete ringförmige Element 2 besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus drei konkaven Partien 4, drei ebenen Partien 5 und sechs dazwischen befindlichen, abgerundeten Kanten 6. In den konkaven Partien 4 sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, je zwei flache Sicken 8 vorgesehen, die dem benachbarten Rohr z.B. ebene Flächen 10 zuwenden. Each annular element 2 arranged between three tubes 1 in FIG. 1 consists, as shown in FIG. 2, of three concave parts 4, three flat parts 5 and six rounded edges 6 located in between. In the concave parts 4, as shown in FIG 3 can be seen, two flat beads 8 are provided, for example, the adjacent tube facing flat surfaces 10.
Jedes ringförmige Element 2 weist in der Mitte einer der ebenen Partien 5 einen Trennschnitt 12 auf. Die ringförmigen Elemente sind so bemessen, dass sich jeweils die Nachbarelemente in den ebenen Partien 5 berühren, während die ebenen Flächen 10 der Sicken 8 an den Rohren anliegen oder von ihnen einen tolerierten Abstand aufweisen. Benachbarte, ringförmige Elemente sind jeweils im Bereich der ebenen Partien 5 miteinander verbunden, vorzugsweise verschweisst. Die Verschweissung kann ausschliesslich an den oberen und unteren Kanten stattfinden oder durch Punkt- oder Rollen-schweissung, sei es in einem oder mehreren Punkten. Anstelle der beiden Sickenreihen kann auch nur eine einzige solche Sickenreihe vorgesehen sein, beispielsweise in halber Höhe des ringförmigen Elementes. Es kann auch ganz auf solche Sicken verzichtet werden, sodass die ringförmigen Elemente mit mehr oder weniger grossen Bereichen ihrer konkaven Flächen an den Rohren anliegen. Each annular element 2 has a separating cut 12 in the middle of one of the flat parts 5. The ring-shaped elements are dimensioned such that the neighboring elements in the flat parts 5 touch each other, while the flat surfaces 10 of the beads 8 rest against the pipes or are at a tolerated distance from them. Adjacent, ring-shaped elements are connected to one another in the area of the flat portions 5, preferably welded. The welding can only take place on the upper and lower edges or by spot or roller welding, be it in one or more points. Instead of the two rows of beads, only one such row of beads can be provided, for example halfway up the annular element. Such beads can also be dispensed with entirely, so that the ring-shaped elements lie on the tubes with more or less large areas of their concave surfaces.
Die Sicken 8 versteifen die ringförmigen Elemente. Zudem bringen sie den Vorteil, dass die Stützstellen für die Rohre sich bei der Fertigung exakt einstellen lassen. The beads 8 stiffen the annular elements. They also have the advantage that the support points for the pipes can be set precisely during production.
Fig. 4 zeigt an einem Beispiel mit zwei Sickenreihen in vier Verfahrensschritten a bis d die Herstellung eines ringförmigen Elements 2 gemäss Fig. 2. 4 shows the production of an annular element 2 according to FIG. 2 using an example with two rows of beads in four method steps a to d.
An einem ebenen Blechstreifen 13 (Fig. 4a) werden in einem Pressvorgang drei konkave Flächen 14 mit je zwei Sicken 8 ausgepresst und im Bereich der Enden zwei schmale Flächen abgekantet (Fig. 4b). Im nächsten Schritt wird das vor-gepresste Werkstück längs zweier Kanten 15 abgekantet (Fig. 4c), und im letzten Schritt schliesslich wird das Werkstück zum ringförmigen Element abgebogen, indem es längs den Parallelen 16 abgekantet wird (Fig. 4d). Three concave surfaces 14, each with two beads 8, are pressed out on a flat sheet metal strip 13 (FIG. 4a) and two narrow surfaces are bent in the area of the ends (FIG. 4b). In the next step, the pre-pressed workpiece is folded along two edges 15 (FIG. 4c), and finally in the last step the workpiece is bent into an annular element by being folded along the parallel 16 (FIG. 4d).
Gemäss Fig. 5 sind auf einem Teil einer Montageplatte 20 35 Dorne 22, nach oben ragend, in versetzter Anordnung über einen Sektor mit 60° Zentriwinkel verteilt. Beiderseits dieses Sektors sind je zwei weitere Dorne 22' vorgesehen. Überdies sind auf der Montageplatte 20 drei Anschläge 23 derart angeordnet, dass zwischen diesen Anschlägen und benachbarten Dornen 22 ein kreisförmiger, äusserer Gitterrand 25 gesteckt werden kann. In gleicher Weise sind auf der andern Seite der Dornanordnung zwei Anschläge 24 vorhanden, die zusammen mit benachbarten Dornen 22 einen ebenfalls einsteckbaren, kreisförmigen, inneren Gitterrand 26 halten. Zwischen jeweils drei Dorne 22 werden ringförmige Elemente 2 bis auf die Montageplatte eingesteckt, und zwar so, dass von benachbarten Elementen sich nie zwei ebene, geschlitzte Partien 5 berühren. Sind alle Zwickelräume zwischen den Dornen 22 gefüllt, so werden die benachbarten Elemente am Rande oder mindestens in ihrer oberen Hälfte zusammenge-schweisst. Ist auf diese Art ein 60°-Sektor mindestens einseitig zusammengeschweisst, so wird er von der Montageplatte abgehoben, um 60" verschwenkt und wieder auf die Montageplatte abgesetzt, wobei die beiden entsprechenden Dorne 22' als Passstifte dienen. Daraufhin werden die Zwischenräume zwischen den Dornen 22 des 60°-Sektors wiederum mit ringförmigen Elementen aufgefüllt und diese gegenseitig sowie mit den Elementen des ersten Sektors verschweisst. Nach fünfmaligem Umstecken ist ein vollständiges Gitter in Form eines Kreisrings entstanden. Falls zuerst nur die oberen Seiten der Elemente verschweisst worden sind, wird das Stützgitter gewendet und nacheinander sechsmal auf die Montageplatte gesteckt und die zweite Seite sektorweise geschweisst. According to FIG. 5, 35 mandrels 22, projecting upwards, are distributed on a part of a mounting plate 20 in a staggered arrangement over a sector with a 60 ° central angle. Two further mandrels 22 'are provided on each side of this sector. In addition, three stops 23 are arranged on the mounting plate 20 in such a way that a circular outer grid edge 25 can be inserted between these stops and adjacent mandrels 22. In the same way, there are two stops 24 on the other side of the mandrel arrangement, which together with adjacent mandrels 22 hold a circular inner grid edge 26 which can also be inserted. Between three mandrels 22, annular elements 2 are inserted down to the mounting plate, in such a way that two flat, slotted parts 5 never touch each other from adjacent elements. If all gusset spaces between the mandrels 22 are filled, the adjacent elements are welded together at the edge or at least in their upper half. If a 60 ° sector is welded together on at least one side in this way, it is lifted off the mounting plate, pivoted by 60 "and placed back on the mounting plate, the two corresponding mandrels 22 'serving as dowel pins. Thereupon, the spaces between the mandrels become 22 of the 60 ° sector are filled with ring-shaped elements and welded to each other and to the elements of the first sector. After repositioning five times, a complete grid in the form of a circular ring is created. If only the upper sides of the elements have been welded first, this will be Support grid turned and put six times in succession on the mounting plate and the second side welded by sector.
Beim sektorweisen Aufbauen oder auch erst nach dem Schliessen des Kreisringes lässt sich das Stützgitter, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, durch Füllstücke 30 mit dem äusseren Gitterrand 25 verbinden; gleiches gilt für den inneren Gittersrand 26. Zu diesem Zwecke werden die Gitterränder 25 und 26 innen, vorzugsweise beidseitig, mit Ausdrehungen 32 versehen, so dass die Füllstücke 30 einerseits an die Schulter 33 dieser Ausdrehungen und andererseits an die Schmalseiten der Sicken 8 angelegt werden können. Die Verbindung der io Füllstücke 30 erfolgt beispielsweise durch zwei Schweiss-nähte 34. When building up in sectors or only after the circular ring has been closed, the supporting grid, as shown in FIGS. 6 and 7, can be connected to the outer grid edge 25 by fillers 30; the same applies to the inner grid edge 26. For this purpose, the grid edges 25 and 26 are provided with recesses 32 on the inside, preferably on both sides, so that the filler pieces 30 can be placed on the shoulder 33 of these recesses on the one hand and on the narrow sides of the beads 8 on the other hand . The io filler pieces 30 are connected, for example, by two weld seams 34.
Um den Wärmeübergang an den kreiszylindrischen Körpern zu erhöhen, können die ringförmigen Elemente, vorzugsweise in den konkaven Partien zwischen den Sicken, mit is Durchbrüchen 40 versehen sein, wie dies in Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Es stellt sich dabei eine Kühlmittelströmung im Bereich dieser Durchbrüche und gegebenenfalls im dazwischen befindlichen Stegbereich 41 ein. In order to increase the heat transfer on the circular cylindrical bodies, the annular elements, preferably in the concave parts between the beads, can be provided with openings 40, as shown in FIGS. 8 and 9. This results in a coolant flow in the area of these openings and possibly in the web area 41 located between them.
Um die Strömung zwischen den konkaven Partien der 20 ringförmigen Elemente 2 und der zylindrischen Körper 1 zu verstärken, kann es zweckmässig sein, die Sicken nur über einen Teil der Breite der konkaven Partien 4 verlaufen zu lassen, wie dies mit 8' in Fig. 8 dargestellt ist. Ein gewisser Nachteil dieser Massnahme ist darin zu sehen, dass das ring-25 förmige Element dabei an Steifigkeit verliert. In order to increase the flow between the concave parts of the 20 annular elements 2 and the cylindrical body 1, it may be expedient to let the beads run only over a part of the width of the concave parts 4, as is shown by 8 'in FIG. 8 is shown. A certain disadvantage of this measure is that the ring-25-shaped element loses rigidity.
Bei dem Stützgitter gemäss Fig. 10 mit quadratischer Anordnung der kreiszylindrischen Körper 1 sind die Trennschnitte 12 in den ringförmigen Elementen 2 abwechslungsweise in verschiedenen Richtungen orientiert. Damit gewinnt 30 das Stützgitter in beiden Hauptrichtungen dasselbe Kraft-Dehnungs-Verhalten und zudem können Fertigungsungenau-igkeiten an den Elementen bei der Montage kompensiert werden. 10 with a square arrangement of the circular cylindrical body 1, the separating cuts 12 in the ring-shaped elements 2 are alternately oriented in different directions. The support grid thus gains the same force-elongation behavior in both main directions, and in addition, manufacturing inaccuracies on the elements can be compensated for during assembly.
Um die Steifigkeit des Stützgitters bei gleicher Material-35 stärke der ringförmigen Elemente zu erhöhen, können die stützenden Stellen der Sicken 8 in den Bereich nahe den ebenen Partien 5 gelegt werden, wie dies im Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 gezeigt ist. Bei den ringförmigen Elementen, die hier mit 2' bezeichnet sind, ist jeweils beidseits der ebenen Par-io tien 5 mit Trennschnitt eine schmale Sicke 8" vorgesehen, deren Berührungslinien 50 nahe an der Berührungsebene E zwischen den beiden benachbarten Elementen liegen. Die dritte Sicke 8'" der selben Sickenreihe liegt im Ausführungsbeispiel an einer der beiden Kanten 16 der dem Trennschnitt gegen-45 überliegenden konkaven Partie 4. In order to increase the rigidity of the support grid with the same material thickness of the annular elements, the supporting points of the beads 8 can be placed in the area near the flat parts 5, as is shown in the exemplary embodiment according to FIG. 11. In the case of the ring-shaped elements, which are denoted here by 2 ′, a narrow bead 8 ″ is provided on both sides of the plane par-io tien 5 with separating cut, the contact lines 50 of which lie close to the contact plane E between the two adjacent elements. The third bead In the exemplary embodiment, 8 ′ ″ of the same row of beads lies on one of the two edges 16 of the concave section 4 lying opposite the separating cut.
Weisen die ringförmigen Elemente, entsprechend Fig. 3, zwei Sickenreihen auf, so kann es zweckmässig sein, die Sik-ken 8'" in beiden Reihen an der selben Kante 16 anzuordnen, so Dies bedingt jedoch, dass jeweils beim Verbinden zweier ebener Partien 5, denen je eine Sicke 8"' benachbart ist, die einander entgegengesetzt gerichtet sind, diese Sicken mit leichtem Druck an den zugehörigen Dornen 22 zur Anlage gebracht werden. Diesem Zweck kann eine Schweisszange dienen, de-55 ren beide die eben genannten Partien 5 erfassende Backen mit Federelementen versehen sind, die einander entgegengesetzt wirken und sich innen an die betreffende Sicke 8'" anpressen. If the ring-shaped elements have two rows of beads, corresponding to FIG. 3, it may be expedient to arrange the beads 8 ′ ″ in both rows on the same edge 16. However, this means that each time two flat parts 5 are connected, , which are each adjacent a bead 8 "', which are directed opposite to each other, these beads are brought into contact with the associated mandrels 22 with slight pressure. For this purpose, welding tongs can be used, the two jaws of which grip the parts 5 just mentioned are provided with spring elements which act counter to one another and press against the relevant bead 8 '' on the inside.
Diese Komplikation kann vermieden werden, wenn die obere Sicke 8'" gegenüber der unteren Sicke 8'" jedes ringför-60 migen Elementes symmetrisch versetzt angeordnet wird, d.h. an jeder Kante 16 eine Sicke. Dadurch bringen die Sicken 8'" bei passender Dimensionierung durch leichte elastische Torsion die ringförmigen Elemente selbsttätig an den zugehörigen Dornen zur Anlage, so dass mit einer gewöhnlichen 65 Schweisszange gearbeitet werden kann. Im Gegensatz zum zuvor erwähnten Beispiel, bedingt diese Ausführung, dass von den ringförmigen Elementen nicht nur eine, sondern zwei spiegelbildliche Formen hergestellt werden müssen. This complication can be avoided if the upper bead 8 '"is symmetrically offset from the lower bead 8'" of each annular element, i.e. a bead on each edge 16. Thus, the beads 8 '", with the appropriate dimensioning by means of slight elastic torsion, automatically bring the ring-shaped elements into contact with the associated mandrels, so that it can be used with a normal 65 welding gun. In contrast to the example mentioned above, this embodiment requires that the ring-shaped elements not only one, but two mirror-image shapes must be produced.
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Wird auf das Anbringen von Sicken 8,8', 8" und 8"' ganz verzichtet, so ist es empfehlenswert, die den kreiszylindrischen Körpern zugewendeten, nach einem Kreisbogen verlaufenden Ränder der konkaven Partien 4 materialabhebend oder plastisch zu brechen, einerseits um die kreiszylindrischen Körper vor scharfen Kantenpressungen zu schützen und andererseits um ein Einhaken dieser Kanten im Material der kreiszylindrischen Körper zu vermeiden, so dass bei Wärmedehnungen If the attachment of beads 8, 8 ', 8 "and 8"' is dispensed with entirely, it is advisable to break the edges of the concave parts 4, which face the circular-cylindrical bodies and follow a circular arc, in a material-lifting or plastic manner, on the one hand to break the circular-cylindrical ones Protect the body from sharp edge pressures and on the other hand to avoid hooking these edges in the material of the circular cylindrical body, so that thermal expansion
Relativverschiebungen der kreiszylindrischen Körper in den Stützgittern ohne das Auftreten hoher Reibungskräfte möglich ist. Hohe Reibungskräfte hätten nämlich ein Durchbiegen der Stützgitter zur Folge; ein solches Durchbiegen würde san benachbarten Stellen wiederum die Reibungskräfte ver-grössern und könnte damit schliesslich zu einer Zerstörung führen. Relative displacements of the circular cylindrical body in the support grids is possible without the occurrence of high frictional forces. High friction forces would cause the support grids to bend; Such a deflection would in turn increase the frictional forces in neighboring places and could ultimately lead to destruction.
C C.
2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |