CH644946A5 - Vorrichtung zur thermischen regenerativbehandlung einer gasstroemung. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur ther- die Abdichtberührung mit der Oberseite der Luke unterbremischen Regenerativbehandlung einer Gasströmung mit zu- 55 chen könnten, ausdehnen oder zusammenziehen kann, mindestens einem Wärmetauscherabschnitt, der auf einer Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Seite mit einer Gasströmungsquelle und auf der anderen Seite Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher mit einer Hochtemperaturkammer in Verbindung zu stehen erläutert.
bestimmt ist und der eine Vielzahl von darin angeordneten In der Zeichnung zeigen:
Wärmetauscher-Festkörpern aufweist und auf seiner Ober- 60 Fig. 1 eine teilweise bruchstückhafte Draufsicht auf eine seite durch eine im allgemeinen horizontale Wand begrenzt Ausführungsform der Einlassleitung der Lukentür des Wärist. metauscherabschnittes und eines Teils der in der Mitte ange-
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Ver- ordneten Veraschungs- oder Verbrennungs-Kammer;
aschung und nach dem thermischen Regenerativverfahren ar- Fig. 2 eine bruchstückhafte Schnittansicht entlang der Li-
beitende Einäscherungs- oder Müllverbrennungsöfen mit ei- « nie 2-2 nach Fig. 1 in der angezeigten Richtung;
nem Wärmetauscherbett aus einzelnen getrennten Festkör- Fig. 3 eine bruchstückhafte Schnittansicht eines Teils der pern, die sich über eine gewisse Zeitperiode verschieben und Vorrichtung nach Fig. 2 entlang der Schnittlinien 3-3;
absinken können. Fig. 4 eine bruchstückhafte Schnittansicht entlang der
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Schnittlinien 4-4 nach Fig. 1 in der angezeigten Richtung. nungszone angeordnet sind. Ein derartiger Kanal oder eine In den Figuren 1 bis 4 ist ein Teil der nach dem Regenera- derartige Leitung ist bei 17 in Figur 2 gezeigt. Diese Leitung tivverfahren arbeitenden thermischen Oxydationsvorrichtung 17 weist einen Flansch 17a auf, der mit Hilfe von Schrauben gezeigt, die allgemein gemäss der US-Patentschrift 3 895 918 18 mit der Oberseite des Wärmetauscherabschnittes veraufgebaut ist. Beim Gegenstand dieses Patentes sind drei 5 schraubt ist. Haltemuttern sind auf die unteren Enden der Wärmetauscher-Kammern unter einem gegenseitigen Schrauben 18 aufgeschraubt. Zwischen der Leitung 17 und Winkelabstand von 120° um eine in der Mitte angeordnete dem Einlass an die Luftkammer 6, die ausserhalb des Wärme-Hochtemperatur-Verbrennungskammer herum angeordnet tauscherbettes 7 angeordnet ist, befindet sich ein Plattenventil sind. Jede Kammer schliesst eine grosse Anzahl von Wärme 23, an dessen Durchmesser eine drehbare Welle 23 befestigt haltenden keramischen Elementen oder «Steinen» ein, die in io ist.
einem Bett festgehalten sind, das teilweise durch äussere und - Es ist zu erkennen, dass die Luke 10a einen allgemein innere perforierte Wände, Gitter, Jalousien oder dergleichen rechtwinkligen Querschnitt aufweist und von der Oberseite je-umgrenzt ist, durch die aufeinanderfolgend ein Abgas von ei- des Wärmetauscherabschnittes aus nach oben vorspringt, wo-nem externen industriellen Verfahren zur in der Mitte ange- bei diese Wärmetauscherabschnitte an die in der Mitte angeordneten Verbrennungskammer hindurch geleitet wird. 15 ordnete Verbrennungskammer oder Zone 9 angrenzen und
Gemäss Figur 1 ist die zylindrische Wand der in der Mitte mit dieser in Verbindung stehen. Die unteren Oberflächen der angeordneten Verbrennungskammer durch einen ersten oder inneren und äusseren Wandteile der Luke sind nach aussen in inneren feuerfesten Teil 11 gebildet, an den eine zweite feuer- zueinander entgegengesetzten Richtungen abgewinkelt, und feste Wand 30 und ein äusserer metallischer Mantelteil 32 an- zwar entlang der Winkel x und y (Figur 2). Eine Luke mit der-
grenzen. 20 artigen abgewinkelten unteren Oberflächen IIa und 1 lb ist
Der Wärmetauschervorgang wird innerhalb des Raumes vorgesehen, weil festgestellt wurde, dass die wärmetauschen-
durchgeführt, der durch die nichtparallelen vertikalen Metall- den Keramikelemente 7 nach dem anfänglichen Einbringen wände 12a und 12b umgrenzt ist, die über einen gekrümmten zwischen die inneren und äusseren perforierten Haltewände 8
Teil 12c miteinander verbunden sind. Diese Wände sind mit und 5 jedes Wärmetauscherbettes sich nach einer gewissen Be-
zwei Schichten aus feuerfesten Materialien 45 bzw. 21 ausge- 25 triebsperiode nach unten hin absetzen. Dieses Absetzen wird kleidet, die die gleichen sein können, wie die feuerfesten Mate- durch den Druck der Luft oder der Abgasströmung durch die rialien der Wände 30 und 11 der in der Mitte angeordneten Keramikelemente sowie durch die wiederkehrenden Zyklen
Verbrennungskammer. Die Schichten 21 und 30 sind aus ei- der Zusammenziehung und Ausdehnung hervorgerufen, die nem eine geringe Dichte aufweisenden feuerfesten Material sich auf Grund der Temperaturänderungen in dem Bett in hergestellt, das auf die Innenflächen der Metallwände 12 und 30 Abhängigkeit davon ergeben, ob dieses in der Einlass- oder
32 aufgesprüht ist. Die inneren Schichten 11 und 21 sind aus Auslassbetriebsweise betrieben wird. Dieses Absetzen kann einem harten und dichten feuerfesten Material hergestellt. beispielsweise eine hügelförmige Form der Steine 7 hervorru-
Das zu reinigende Abgas von dem industriellen Verfahren fen, wobei die Oberseite des Hügels niedriger liegt, als der ur-
wird über die Einlassleitung 17 eingeleitet und bewegt sich sprünglich höchste Pegel der Steine. Wenn keine Luke vorge-
dann links (Figur 2) durch die Luftkammer 6, durch die per- 35 sehen wäre, würde es auf Grund der Formen der Steine forierte äussere Haltewand 5, durch die keramischen Wärme- schwierig sein, mehr Steine einzubringen, um den Raum um tauscherelemente 7 und durch die innere perforierte Wand 8 die Spitze des Hügels aufzufüllen. Es ist weiterhin schwierig,
in die in der Mitte angeordnete Kammer 9. Der Wärme- die Spitze des Hügels dadurch einzuebnen, dass die Steine in tauscherabschnitt 10 weist einen sich nach oben erstreckenden Horizontalrichtung zur Seite gedrückt werden.
Lukenteil 10a auf, der durch einen Lukendeckel 20 abgedeckt 40 Das Absetzen der Steine führt daher zu einem Verlust an ist. Die Luke 10a steht mit dem Raum in Verbindung, in den thermischem Wirkungsgrad des Systems, wenn keine Mass-die Wärme haltenden Steine 7 von oben aus eingebracht wer- nahmen gefunden werden, um den Freiraum zwischen der den. Der Lukendeckel 20 ist so befestigt, dass er in eine offene Oberfläche der Steine in dem Bett aufzufüllen. Dies ergibt Stellung verschwenkt wird, wenn Handgriffe 24 nach oben sich daraus, dass der Teil der eine relativ niedrige Temperatur gezogen werden. An der Oberseite des Deckels 20 sind starre 45 aufweisenden Abgasströmung, der durch Wärmetauscher Träger oder Stäbe 22 befestigt, deren rechte Enden nach un- hindurchläuft, ohne auf die Steine aufzutreffen, in die in der ten gekrümmt und mit Schlitzen 22a versehen sind, durch die Mitte angeordnete Verbrennungskammer mit einer Tempera-Schwenkzapfen 54 hindurchgeführt sind. Diese Zapfen laufen tur eintritt, die zu niedrig ist, damit sich die wirkungsvollste weiterhin durch Öffnungen in Haltearmen 29, die an der rech- Verbrennung der unerwünschten organischen Bestandteile er-ten Seite der Luke 10a befestigt sind. Die an der Oberseite des so gibt. In gleicher Weise strömt am Ausgangs-Wärmetauscher-Lukendeckels befestigten Handgriffe 24 ermöglichen ein Ver- bett ein Teil der in der Mittelzone erhitzten Luft, die üblicherschwenken des Lukendeckels nach oben, wenn dieser Luken- weise Keramikelemente durchlaufen würde, an diesen Kera-deckel 20 nicht durch verschwenkbare Haltebolzen 41 ver- mikelementen durch den Freiraum vorbei so dass sich ein schraubt und nach unten hin verspannt ist. Die oberen mit Verlust an Regenerativwärme ergibt, die durch den Auslass Gewinde versehenen Enden der Haltebolzen 41 laufen durch 55 abströmt. Das Vorbeiströmen an dem Auslassbett aus Kera-gegabelte horizontale Laschen 28 hindurch und werden an ih- mikelementen bedeutet weiterhin, dass ungewöhnlich heisse rem Platz festgelegt, dass die Mutter-Unterlegscheiben-Kom- Luft direkt zu dem Abgas- und Austrittssystem gelangt. Dies binationen 55 festgeschraubt werden, wie dies ausführlicher hat nachteilige Auswirkungen auf die Ventile, Kanäle und in Figur 4 gezeigt ist. Die unteren Enden der Haltebolzen 41 Leitungen, Gebläse und feuerfesten Auskleidungen, so dass sind an horizontalen Vorsprüngen 43 befestigt, die von seit- eo sich grössere Ausfallzeiten und höhere Wartungskosten liehen kanalförmigen Bauteilen 44 der Luke aus nach aussen ergeben.
vorspringen. Es ergibt sich hierbei nicht nur insgesamt ein Wärmever-
Bei der aus der vorstehend genannten US-Patentschrift lust, sondern es kann auch eine unerwünschte Emission von bekannten, nach dem Regenerativverfahren arbeitenden ther- unvollständig verbrannten oder veraschten Schadgasen in die mischen Oxydationsvorrichtung war ein allgemein kreisring- 65 Atmosphäre ergeben.
förmiger Einlasskanal vorgesehen, der über nach unten ver- Um den Wärmetauscherwirkungsgrad des Systems auf laufende Kanäle mit den Wärmetauscherabschnitten in Ver- dem Anfangswert zu halten, ist die nach oben vorspringende bindung stand, die um die in der Mitte angeordnete Verbren- Luke 10a vorgesehen, so dass sie zu Anfang mit Steinen oder
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Keramikelementen bis zu einer Höhe aufgefüllt werden kann, stehen kann. Diese Dichtung ist in rechtwinkliger Form ange-
die höher als der Rest des Wärmetauscherabschnittes 10, und ordnet und mit Hilfe eines metallischen Haltestreifens 48 mit oberhalb des Pegels liegt, der sich nach dem Absenken oder rechtwinkliger Form befestigt, der seinerseits durch Blech-
Absetzen ergibt. Damit weiterhin ein Auffüllen der Räume schrauben 47 befestigt ist, die durch Löcher in der Boden-
oberhalb der Böschungen des Stapels von Steinen nach dessen 5 platte 50 sowie in dem Befestigungsflanschansatz der Dich-
Absetzen möglich ist, sind die nach aussen abgewinkelten tung hindurchlaufen. Es wurde ursprünglich angenommen,
vorderen und hinteren unteren Oberflächen IIa und IIb der dass diese Platte aus sehr starkem Metallblech bestehen müss-
Luke 10a vorgesehen, die es den sich in der Luke infolge des te, doch wurde nach einigen Versuchen erfindungsgemäss
Absetzens nach unten bewegenden Steinen ermöglichen, die festgestellt, dass wenn die untere Platte während der Heizzy-
Böschungen in natürlicher Weise aufzufüllen. Diese abgewin- i0 klusphase sich nicht wölben oder «nachgeben» konnte, ihre kelten oder unter einem Winkel verlaufenden Oberflächen er- geometrische Integrität zerstört wurde, so dass sie sich seitlich möglichen weiterhin ein leichteres Einbringen zusätzlicher ausdehnte und die Abdichtung unterbrochen wurde. Es
Steine, um den Raum oberhalb der Böschungen aufzufüllen. wurde entsprechend festgestellt, dass ein dünneres Stahlblech,
Zunächst wurden die Oberflächen IIa und 1 lb so ausgebil- beispielsweise korrosionsbeständiges Stahlblech mit einer det, dass die Winkel x und y gegenüber der Vertikalen gross 15 Stärke von beispielsweise 1,2 mm (US gauge 18) bessere Ei-
waren, doch wurden erfindungsgemäss nach näherer Betrach- genschaften aufweist. Dadurch, dass die untere Platte 50
tung des Problems diese Winkel auf zumindestens ungefähr dünn und flexibel bzw. biegsam ausgebildet ist, kann eine
30° verkleinert. Bei der bevorzugten Ausführungsform ge- Ausdehnung der Platte auf Grund der Heizzyklusphase eine mäss Figur 2 hat der Winkel y einen Wert von 36°, und der gewisse Wölbung oder Verbiegung des Mittelteils hervorru-
Winkel der Oberfläche IIa gegenüber der Vertikalen hat un- 20 fen, ohne dass die Dichtung und die zugehörigen Teile seitlich gefähr den gleichen Wert. verschoben werden. Daher bleibt die Abdichtung bestehen, so
Es wurde festgestellt, dass zum Verschliessen der Luke 10a dass keine schädlichen Industrieabgase aus dem Wärmetau-
am oberen Ende ein Deckel erforderlich sein würde, der eine scherabschnitt 10 austreten können.
gute Abdichtung ergibt, ein relativ geringes Gewicht aufweist, Um die Gefahr des Vorbeiströmens von Abgasen an dem um dem Bedienungspersonal ein leichtes und sicheres Hantie- 25 Wärmetauscherbett durch den Freiraum oberhalb der Oberren zu ermöglichen, und hohen Temperaturen widerstehen fläche der Steine 7 weiter zu verringern, kann eine metallische kann, und zwar sowohl für den Schutz des Bedienungsperso- Prallplatte 38 vorgesehen sein. Die Prallplatte 38 weist einen nals als auch unter Berücksichtigung der sich wiederholenden oberen umgebogenen Abschnitt 38d und Kerben 40 auf, die Zyklen der Ausdehnung und Zusammenziehung. Zunächst in den Seitenteilen 38a und 38c ausgebildet sind, die mit der wurde der Lukendeckel 20 grundsätzlich aus einem dicken ge- 30 Hinterfläche 38b verbunden sind. Diese Kerben stehen mit gossenen feuerfesten Material hergestellt, das von einem rela- horizontalen Stiften 53 in Eingriff, die in den feuerfesten tiv starkwandigen Metallmantel umgeben war. Schliesslich Schichten 21 eingebettet sind. Die Prallplatte 38 erstreckt sich wurde jedoch festgestellt, dass ein ein geringeres Gewicht auf- über die Länge der Luke nach unten, wobei ihre Unterkante weisender Deckel nicht nur vollständig ausreichend sein angenähert in der gleichen Höhenlage liegt, wie die Spitze der würde, sondern tatsächlich bessere Ergebnisse erzielen lässt. 35 Schultern, die an den unteren Enden der abgewinkelten Ober-So kann das feuerfeste Material 52 (Figur 4) einplattenförmi- flächen IIa und 1 lb ausgebildet sind. Diese Prallplatte dient ges Material mit einer Stärke von etwa 76 mm sein, wie z.B. dazu, das Vorbeiströmen irgendwelcher Austritts- oder Ab-Karborund LO-CON mit einem Gewicht von 96,1 kg/m3 gase an den Keramiksteinen in der Luke zu verhindern, wenn (61b/ft3) sein. ein Freiraum oberhalb dieser Keramiksteine entsteht. Dies
Die Oberseite und die Seitenflächen der Metallteile umge- 40 trägt dazu bei, dass sichergestellt wird, dass die Gasströmung ben den Lukendeckel 20 und bestehen beispielsweise aus die gewünschte richtige Verweilzeit in den Wärmetauscherwarmgewalztem Stahl mit einer Stärke von beispielsweise 2 betten aufweist.
mm (US gauge 14). Die untere Fläche des Lukendeckels be- Die Verwendung einer Luke, die sich von dem Wärmesteht aus einer Metallplatte 50, die das feuerfeste Material 52 tauscherabschnitt aus nach oben erstreckt und untere vorne festhält und die ihrerseits mit Hilfe von Schrauben 49 befe- 45 und hinten angeordnete, nach aussen abgewinkelte Oberflä-stigt ist, die an der oberen Fläche angeschweisst sind und auf chen aufweist, hat sich als äusserst wirkungsvoll für die Auf-deren untere Gewindeteile Muttern 51 aufgeschraubt sind. rechterhaltung des thermischen Wirkungsgrades des beschrie-Versteifungsstege 20b sind mit Abstand voneinander zwi- benen, nach dem Regenerativverfahren arbeitenden Verbrenschen der Oberseite und der Unterseite des Lukendeckels an- nungs- oder Veraschungssystems herausgestellt. Dadurch, geordnet. 50 dass die Luke durch einen leichten wärmeisolierten Deckel Die wirksame Abdichtung des Lukendeckels gegenüber verschlossen wird, dessen untere Dichtungsoberfläche bieg-den Oberkanten der Luke 10a wird mit Hilfe einer Dichtung sam ist, kann ein optimaler Wirkungsgrad ohne nennenswer-42 erzielt, die den aus Figur 4 erkennbaren «kaulquappenför- tes Austreten von schädlichen oder anderen Gasen aus dem migen» Querschnitt aufweist und Temperaturen von 760 °C Wärmetauscherabschnitt erzielt werden.
aushalten kann und beispielsweise aus elastischem Asbest be- 55
C
2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Vorrichtung zur thermischen Regenerativbehandlung die eine Vielzahl von Wärmetauscher-Kammern oder -Ab-einer Gasströmung mit zumindest einem Wärmetauscherab- schnitten aufweisen, die um eine in der Mitte angeordnete schnitt, der auf einer Seite mit einer Gasströmungsquelle und Hochtemperatur-Verbrennungszone herum angeordnet sind auf der anderen Seite mit einer Hochtemperaturkammer in 5 und mit dieser in Verbindung stehen. Jeder Wärmetauscher-Verbindung zu bringen bestimmt ist und der eine Vielzahl von abschnitt weist eine Vielzahl von festen getrennten Wärme-darin angeordneten Wärmetausch-Festkörpern aufweist und tauscherelementen wie z.B. sattelförmige Keramikelemente auf seiner Oberseite durch eine im allgemeinen horizontale auf, die durch die eine sehr hohe Temperatur aufweisende Wand begrenzt ist, gekennzeichnet durch eine sich von der Gasströmung von der in der Mitte angeordneten Zone erhitzt Wand aus nach oben erstreckende Luke (10a) mit Seitenwän- 10werden, wenn die Gasströmung von der in der Mitte angeord-den (1 la, 1 lb), die in Richtung auf ihre unteren Enden derart neten Zone ausgeht, und die abgekühlt werden, wenn die nach aussen geneigt sind, dass sie Winkel (x, y) von zumindest Gasströmung durch diese Elemente in die in der Mitte ange-30° gegenüber der Vertikalen bilden, und einen Lukendeckel ordnete Zone verläuft. Üblicherweise weist jeder Wärme-(20) mit einem biegsamen unteren Teil (50), der mit der Ober- tauscherabschnitt eine allgemein horizontale obere Wand auf. kante der Luke (10a) in Berührung kommt und auf die hohe isEs wurde festgestellt, dass sich nach dem ursprünglichen EinTemperatur in dem Wärmetauscherabschnitt ohne wesent- laden der keramischen Elemente in die Wärmetauscherab-liche seitliche Bewegung des unteren Teils anspricht, so dass schnitte nach einer gewissen Zeitperiode ein Absetzen oder dieser eine Dichtberührung mit der Oberkante der Luke (10a) Absinken der Elemente auf Grund der Gasströmung und der aufrechterhält. Ausdehnungs-Zusammenziehungs-Wirkungen der Heiz- und
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 2oKühlzyklen ergab. Dies führt dazu, dass sich ein Freiraum net, dass der Lukendeckel (20) so befestigt ist, dass er durch über der Oberseite des Stapels von Elementen ergab, so dass Verschwenken geöffnet oder geschlossen werden kann. Einlass- oder Auslassgase den Stapel von Elementen durch
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- diesen Freiraum hindurch umgehen konnten. Entsprechend net, dass die Winkel (x, y) der Seitenwände zur Vertikalen im wurden Abgase von dem industriellen Verfahren unvollstän-Bereich von 30° bis 50° liegen. 25 dig verascht und Gase von dem mittleren Bereich wurden mit
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- unnormal hohen Temperaturen durch die Ventile und Aus-durch gekennzeichnet, dass der Lukendeckel (20) einen Bo- lasskanäle an die Umgebungsatmosphäre abgegeben.
denteil (50) aufweist, der aus einem relativ dünnen biegsamen Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrich-
Metall besteht, an dem eine wärmebeständige zusammen- tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Bildung drückbare Dichtung (42) befestigt ist, und dass das dünne fle- 30 irgendeines Freiraumes oberhalb des Stapels von Wärme-
xible Material sich unter Hochtemperaturbedingungen ver- tauscherelementen verhindert oder beseitigt, über die die Einformen kann, ohne dass die Dichtung (42) in einem derartigen lass- oder Auslassgase diesen Stapel von Elementen umgehen
Ausmass bewegt wird, dass die Abdichtung unterbrochen können. Auf diese Weise sollen unerwünschte Schäden an den wird. Auslassventilen, Auslasskanälen und anderen Teilen der Vor-
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch ge- 3srichtung vermieden werden, durch die unnormal heisse Abkennzeichnet, dass die Seitenwände (11) der Luke (10a) aus gase nach Durchlaufen des Freiraumes strömen könnten, feuerfestem Material bestehen. Gleichzeitig soll die Emission von unvollständig veraschten
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Abgasen von industriellen Verfahren an die Umgebungsatnet, dass die Luke (10a) mit dem Wärmeaustauscherabschnitt mosphäre verhindert werden.
(10) in Verbindung steht. 40 Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.
net, dass die Deckwand und die Seitenwände des Lukendek- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der kels (20) aus Metall bestehen, und innerhalb dieser Metall- Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen,
wände ein Isoliermaterial angeordnet ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist eine von der all-
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- 45 gemein horizontalen oberen Wand des Wärmetauscherab-net, dass der untere Teil des Lukendeckels (20) aus einem rela- schnittes nach oben hin vorspringende Luke auf, die an ihren tiv dünnen biegsamen Metall, einer zusammendrückbaren unteren Enden mit nach aussen abgewinkelten Oberflächen wärmebeständigen Dichtung (42), die benachbart zur unteren versehen ist, die einen Winkel von zumindestens 30° gegen-Oberfläche des unteren Teils angeordnet ist, und einen Me- über der Vertikalen bilden. Diese Luke ist von einem Luken-tallhaltestreifen (48) aufgebaut ist, der unterhalb der Dich- so deckel überdeckt, der einen unteren Teil aufweist, der zweck-tung (42) angeordnet ist. mässig mit der Oberseite der Luke in Eingriff steht und ausreichend flexibel ist, damit er sich in Abhängigkeit von den
Hochtemperaturänderungen ohne seitliche Bewegungen, die
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PL | Patent ceased |