CN101235907A - 恒温控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种恒温控制阀。该恒温控制阀包括阀体,该阀体具有沿纵轴延伸的阀室,其中阀室由第一端壁和从第一端壁起沿纵向延伸且平行于纵轴的侧壁界定。侧壁还围绕纵轴沿圆周方向延伸以便沿圆周方向界定阀室。该恒温控制阀还包括控制总成,该控制总成具有第一门盖装置和第二门盖装置。根据本发明,第二门盖装置由界定阀板组成,该界定阀板在沿圆周方向基本上平行于侧壁的第一部分的第一阀板延伸上,具有少于在第二开口位置处的侧壁的最小圆周的一半的第一阀板尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机冷却系统的恒温控制阀。该恒温控制阀包括阀体,该阀体具有沿纵轴延伸的阀室,其中阀室由第一端壁与从第一端壁起沿纵向延伸且平行于纵轴的侧壁界定。侧壁还围绕纵轴沿圆周方向延伸以便沿圆周方向界定阀室。该阀体包括:位于第一端壁中的第一开口,位于侧壁第一部分中的第二开口,及位于第一端壁对面的阀体的一部分中的第三开口。
该恒温控制阀还包括至少部分地位于阀室内的控制总成。该控制总成包括第一门盖装置和第二门盖装置,且控制总成适用于在第一端部位置和第二端部位置之间进行调节。在第一端部位置中,定位第一门盖装置以便阻碍在第一开口与阀室之间的流体连通,并定位第二门盖装置以便允许在第二开口与阀室之间的流体连通,及在第二端部位置中,定位第二门盖装置以便阻碍在第二开口与阀室之间的流体连通,并定位第一门盖装置以便允许在第一开口与阀室之间的流体连通。控制总成包括适用于在两个端部位置之间控制该控制总成的温度敏感控制器。
背景技术
现有的内燃发动机通常具有用于调节发动机温度的冷却系统。该冷却系统一般包括通过发动机的至少一根导管,通过此导管,允许如水这样的冷却工质流过并吸收至少一些发动机产生的热量。因此,离开运行中的发动机的冷却工质的温度一般高于进入发动机的冷却工质的温度。冷却工质通过发动机之后,一般就被导入到散热器,在散热器中通过热交换器降低冷却工质的温度。
然而,内燃发动机一般具有工作温度范围,在此范围内内燃发动机工作效率最高。因此,在发动机起动时,通常期望将发动机温度尽可能快地加热到上述范围。为实现此目标,在开始阶段使冷却工质绕过散热器,且离开发动机的加热的冷却工质因此流回到发动机。取决于离开发动机的冷却工质的温度,阀基本上确定冷却工质是否应该流向散热器,流回到发动机,或二者的结合。这些类型的阀通常称为恒温控制阀,且一般包括取决于冷却工质的温度控制冷却工质流量的温度敏感开关。
在美国专利6,244,516B1中公开了一种恒温控制阀的示例,该恒温控制阀具有管状的阀体及用于移动所述管状阀体的温度敏感开关。此外,在美国专利6,742,716B1中公开了一种恒温控制阀的示例,该恒温控制阀具有温度敏感开关以及阀门电动装置。
然而,依然存在对改进的恒温控制阀的需要,特别是在汽车内燃发动机领域,在此领域,发动机每个部件的重量和尺寸都是非常重要的。
发明内容
本发明的第一个目标是提供一种恒温控制阀,该恒温控制阀提供适当高的流量的冷却工质通过该恒温控制阀,特别是流向散热器。
本发明的第二个目标是提供一种紧凑型恒温控制阀。
本发明的第三个目标是提供一种重量轻的恒温控制阀。
本发明的第四个目标是提供一种具有可以是整体部件的阀体的恒温控制阀。
本发明的第五个目标是为了减少恒温控制阀的成本,使恒温控制阀阀体的材料用量最小化。
上述目标中的至少一个通过如所附权利要求1所述的恒温控制阀实现。
因此,本发明涉及一种用于内燃发动机冷却系统的恒温控制阀。该恒温控制阀包括阀体,该阀体具有沿纵轴延伸的阀室,其中阀室由第一端壁与从第一端壁起沿纵向延伸且平行于纵轴的侧壁界定。侧壁还围绕纵轴沿圆周方向延伸以便沿圆周方向界定阀室。该阀体包括:位于第一端壁中的第一开口,位于侧壁第一部分中的第二开口,及位于第一端壁对面的阀体的一部分中的第三开口。
该恒温控制阀还包括至少部分地位于阀室内的控制总成。该控制总成包括第一门盖装置和第二门盖装置,且控制总成适用于在第一端部位置和第二端部位置之间进行调节。在第一端部位置中,定位第一门盖装置以便阻碍在第一开口与阀室之间的流体连通,并定位第二门盖装置以便允许在第二开口与阀室之间的流体连通,及在第二端部位置中,定位第二门盖装置以便阻碍在第二开口与阀室之间的流体连通,并定位第一门盖装置以便允许在第一开口与阀室之间的流体连通。控制总成还包括适用于在两个端部位置之间控制该控制总成的温度敏感控制器。
根据本发明,第二门盖装置由界定阀板构成,该界定阀板具有基本上平行于沿圆周方向的侧壁的第一部分的第一阀板延伸。该界定阀板在第一阀板延伸上具有的第一阀板尺寸小于在第二开口位置处的侧壁的最小圆周的一半。
如本文中所用的表述“界定阀板”,涉及到一种结构构件,该结构构件在纵向和圆周方向上的延伸在一条或几条边缘上限定并终止和/或过渡到一个或几个带凸缘的部分,每个带凸缘的部分具有基本上不同于邻近带凸缘部分的结构构件延伸的延伸。
使用按照本发明的恒温控制阀,可以获得一种紧凑型恒温控制阀。此外,由于第二门盖装置的设计及因此设计的控制总成,该控制总成可以优选地制造为随后连接到阀体的单独的部件。
根据本发明的一个优选实施例,第二开口具有沿着圆周方向的第一开口尺寸且第一阀板尺寸少于2倍的,优选地少于1.5倍的第一开口尺寸。
确保关于第二开口的界定阀板的尺寸不要无必要地大,意味着用于第二门盖装置的材料保持在最小值,使控制总成轻且足够紧凑。
根据本发明的又一个实施例,侧壁的第一部分沿圆周方向具有基本上平的延伸。这方便了界定阀板相对于侧壁第一部分的移动,以及确保第二开口的适合的密封,在控制总成位于第二端部位置时,该第二开口基本上是旁通开口(bypass opening)。
根据本发明的另一个实施例,侧壁的第一部分具有沿圆周方向上的第一部分尺寸,且第一阀板尺寸大于0.8倍的,优选地大于0.9倍的第一部分尺寸。因此,可以通过侧壁的第一部分的界定方便地引导界定阀板。这可以确保界定阀板合适的移位。
根据本发明的又一个实施例,侧壁的第一部分具有多条边。为方便界定阀板的移位,边中的至少一条基本上沿平行于纵向的方向延伸。
根据本发明的另一个实施例,边中的至少一条定位于第一端壁远处的第二开口一侧上的侧壁的第一部分中。当控制总成在第二端部位置时,为改进第二开口的覆盖,边基本上沿平行于圆周方向的方向延伸。
根据本发明的又一个实施例,第二开口具有沿纵向上的第二开口尺寸,且沿纵向的第二阀板尺寸少于3倍的,优选地少于2倍的第二开口尺寸。这确保界定阀板的尺寸尽可能小。
根据本发明的又一个实施例,控制总成还包括连接在界定阀板上的支撑构件。当控制总成在两个端部位置之间调节时,为防止界定阀板弯曲,该支撑构件位于基本上正对于界定阀板的阀室的位置。
根据本发明的又一个实施例,支撑构件和界定阀板是通过横杆相互连接的。优选地,为方便生产和安装,支撑构件、界定阀板和横杆形成整体部件。
根据本发明的又一个实施例,控制总成适用于在两个端部位置之间连续调节。因此,第一流体可以流向散热器而第二流体流回发动机,这允许在受控制的方式下将发动机加热到上述工作温度范围。
根据本发明的另一个实施例,控制总成还包括当温度敏感控制器在非激活(inactive)状态下时确保控制总成在第一端部位置的弹性装置。此外,温度敏感控制器优选地包括热膨胀蜡。
根据本发明的另一个实施例,控制总成通过紧固装置连接到阀体上,该紧固装置通过至少一个悬臂连接到阀体上。
根据本发明的又一个实施例,阀体包括第四开口,适用于容纳传感器,优选地为温度传感器。
根据本发明的另一个实施例,阀体是整体部件。因此,阀体容易制造且重量轻体积小。
本发明的第二方面涉及到一种内燃发动机的冷却系统,包括根据本发明的恒温控制阀。
本发明的第三方面涉及到一种内燃发动机,包括所述的冷却系统。
本发明的第四方面涉及到一种车辆,包括所述的内燃发动机。
参考附图,本发明在下文中将通过非限制的示例进一步说明。
附图说明
图1示出本发明的一个实施例的截面透视图;
图2示出本发明的一个实施例的局部截面图;
图3示出本发明的又一个实施例的局部截面图;
图4示出本发明的一个实施例的局部截面图;
图5示出本发明恒温控制阀阀体的实施的截面透视图;
图6示出本发明的一个优选实施例的截面透视图;
图7示出本发明图6实施例的截面透视图,其中控制总成相比较于图6在另一个位置上;
图8示出图6与图7实施例的端视图。
具体实施方式
本发明在下文中将通过实施例说明,然而应该理解包括的实施例是为了说明本发明的原理而不是限制本发明的范围,本发明的范围由所附的权利要求书限定。
图1示出本发明恒温控制阀10的实施例的横截面。恒温控制阀10用于内燃发动机的冷却系统(未示出)中。该恒温控制阀10包括具有沿纵轴延伸的阀室14的阀体12。阀体优选地可以用坚固耐热材料制造,如金属,且可以是整体部件。阀室14由第一端壁16与从第一端壁16起沿纵向L延伸且平行于纵轴的侧壁18界定。侧壁18还围绕纵轴沿圆周方向延伸以便沿圆周方向界定阀室14。阀体还包括:位于第一端壁16中的第一开口20,位于侧壁18的第一部分24中的第二开口22,及位于第一端壁16对面的阀体12的一部分的第三开口26。在图1示出的实施例中,纵向上基本上是直线形的,但例如也可能提供在纵向上具有曲率的阀体12。
如图1所示,阀10还包括至少部分地位于阀室14中的控制总成28。控制总成28包括第一门盖装置30和第二门盖装置32,且该控制总成适用于在第一端部位置与第二端部位置之间调节。在如图1所示的第一端部位置中,定位第一门盖装置30以便阻碍在第一开口20与阀室14之间的流体连通,并定位第二门盖装置32以便允许在第二开口22与阀室14之间的流体连通。在图1中未示出的第二端部位置中,定位第二门盖装置32以便阻碍在第二开口22与阀室14之间的流体连通,并定位第一门盖装置30以便允许在第一开口20与阀室14之间的流体连通。控制总成28包括在图1中示意性地描述的温度敏感控制器34,温度敏感控制器34适用于在两个端部位置之间控制该控制总成28。
在图1公开的恒温控制阀10的一般应用中,第一开口20连接到散热器(未示出),第二开口22连接到发动机冷却工质入口(未示出),而第三开口26连接到发动机冷却工质出口(未示出)。因此通过第三开口26进入恒温控制阀中的冷却工质,取决于其温度将通过第一开口20流向散热器,通过第二开口流向发动机,或二者的组合。
在图1中,第一门盖装置30和第二门盖装置32是连接在控制总成28中的单独的零件。然而,第一门盖装置30和第二门盖装置32当然可能形成整体部件。此外,在图1中,当控制总成28在第一端部位置时,为改进第一开口20的密封性,第一门盖装置30具有密封垫31。然而,在一些应用中,密封垫31可能位于阀体12中或在一些例子中被省略。显然,本发明的恒温控制阀的一些实施例可以包括在第二门盖装置32和侧壁18的第一部分24之间的密封垫(未示出)。
如图1所示,第二门盖装置32由界定阀板36构成,界定阀板36具有基本上平行于侧壁18的第一部分24沿圆周方向的延伸的第一阀板延伸。此外,界定阀板36在第一阀板延伸上具有小于位于第二开口22位置处的侧壁18的最小圆周的一半的第一阀板尺寸。
如图1所示,阀板36由两条纵向边缘界定,由于是横截面视图,两条边缘仅有一条示出,且一条沿圆周方向上延伸的边缘在图1中位于第二开口22附近。此外,阀板36由位于最靠近第一端壁16的界定阀板36的一部分处的带凸缘的部分限定。显然,为了使界定阀板36沿纵向和沿圆周方向界定,该界定阀板36可以用多种方式设计且可能包括附加的或较少的边缘或带凸缘的部分。完全作为举例,界定阀板36可能具有半圆形(未示出)并因此仅通过一条边缘和一个带凸缘的部分来界定。
如图2和图3所示,取决于应用,侧壁18的第一部分24可以用多种方式设计。图2示出了本发明的优选实施例,其中侧壁18的第一部分24具有沿圆周方向基本上平的延伸。然而,如图3所示,第一部分24也可具有圆弧形状。
当控制总成28位于第二端部位置时,只要界定阀板36适用于阻碍在阀室与第二开口之间的流体连通,取决于阀体12及第二开口22的设计,第一阀板尺寸可以在一些实施例中优选地小于在第二开口22位置上的侧壁18的最小圆周的一半。界定阀板36像这样的实施是可能的,其中第一阀板尺寸小于0.3倍,且在一些例子中甚至小于0.2倍的位于第二开口22位置上的侧壁18的最小圆周。
然而,图2和图3都示出界定阀板36的优选实施例,也就是其中的第二开口22沿圆周方向具有第一开口尺寸d开口1,且第一阀板尺寸d阀板1小于2倍的,优选地小于1.5倍的第一开口尺寸d开口1。图2还示出了界定阀板36及侧壁18的第一部分24的优选实施例,其中侧壁18的第一部分24具有在圆周方向上的第一部分尺寸d部分1,且第一阀板尺寸d阀板1大于0.8倍的,优选地大于0.9倍的第一部分尺寸d部分1。在图2示出的实施例中,第一阀板尺寸d阀板1约为0.95倍的第一部分尺寸d部分1。
此外,图4示出界定阀板36的又一个优选实施例,也就是其中第二开口22具有沿纵向L的第二开口尺寸d开口2,且沿纵向L的第二阀板尺寸d阀板2小于3倍的,优选地小于2倍的第二开口尺寸d开口2。在图4示出的界定阀板36的实施例中,第二阀板尺寸d阀板2约为1.4倍的第二开口尺寸d开口2。
图5描述了本发明恒温控制阀10的阀体12的优选实施例的横截面。如图5所示,侧壁18的第一部分24具有许多边38和边40,且至少有一条边38基本上沿平行于纵向L的方向延伸。如图5所示,边38由两个沿纵向延伸的突起42、44组成,其中最接近第二开口22的第一突起42比第二突起44低。因此,当界定阀板36(在图5中未示出)在其端部位置之间移动时,第一突起42设置用于减少摩擦,且设置第二突起44以便确保界定阀板36在纵向L上移动。
图5还示出阀体12的优选实施例,也就是当控制总成28在所述第二端部位置时,为改进第二开口的覆盖,至少一条边40基本上沿平行于圆周方向的方向延伸。因此,当定位界定阀板36以便阻碍阀室14与第二开口22之间的流体连通时,通过边40可以获得改进的第二开口的密封。
图6示出控制总成28的优选实施例,特别是温度敏感控制器34的优选实施例。如图6所示,控制总成28包括弹性装置46,该弹性装置在图6示出为在固位装置48与门盖装置30、32之间伸缩的螺旋弹簧。弹性装置46的作用是当温度敏感控制器34是在非激活状态时,确保控制总成28在第一端部位置,例如,对于低温下的冷却工质。
又如图6所示,温度敏感控制器34包括管状构件50,至少部份地位于管状构件50中的轴52,及位于轴52与管状构件50之间的空间中的热膨胀蜡54。优选地,控制总成28通过紧固装置56连接到阀体12上,该紧固装置56通过至少一个悬臂58连接到阀体12上。在图6控制总成28的实施例中,紧固装置56通过三个悬臂58连接到阀体12上,其中两个已经示出。此外,在图6中控制总成28的轴52通过轴体57连接到紧固装置56。在图6中示出的控制总成是优选的,因为整个控制总成可以通过第三开口26插入,这允许阀体12作为整体部件制造,例如通过铸造的方式制造。
当图6中示出的恒温控制阀10在使用中时,冷却工质将从第三开口26流入阀室14,并因此围绕管状构件50。若冷却工质温度较低,在管状构件50中的热膨胀蜡54将保持在固态且控制总成28将保持在第一端部位置,因此允许冷却工质通过第二开口22流出,然后流向发动机冷却工质入口。
然而,当流过阀室14的冷却工质温度上升时,热膨胀蜡54将开始融化并导致热膨胀蜡54的热膨胀。因此,热膨胀蜡54将轴52推出管状构件50,但由于轴52是连接在紧固装置56上的,因而管状构件50移向第三开口26,即基本上在纵向延伸L方向上移动。因为第一门盖装置30和第二门盖装置32是连接到管状构件50上的,所以他们将朝向第三开口26移位。
当通过第三开口26进入到阀室的冷却工质的具有的温度高于阈值时,热膨胀蜡54的热膨胀将达到上限且控制总成如图7所示位于第二端部位置,其中冷却工质允许从第三开口26流向第一开口20,且随后流向散热器(未示出)。换言之,第二开口22沿轴向,即纵向密封。然而,在冷却工质温度达到上述温度阈值之前,控制总成位于在两个端部位置之间的位置,因此允许冷却工质通过第一开口20和第二开口22,即温度敏感控制器34可以控制控制总成28以便在两个端部位置之间可以连续调节。
图6示出控制总成28的优选实施例,其中控制总成28还包括连接到界定阀板36的支撑构件60。支撑构件位于阀室14上基本上正对于界定阀板36的位置,以防止在控制总成在两个端部位置之间调节时,界定阀板36发生弯曲。优选地,支撑构件60和界定阀板36通过横杆62相互连接。当控制总成28在第二端部位置时,设计在图6中公开的横杆62以便允许合适的流量流向第一开口20。图6还示出支撑构件60,界定阀板36和横杆62形成整体部件。可选择地,第一门盖装置可以包括在此整体部件中。
图6还示出阀体12还包括第四开口64,适用于容纳传感器66,在图6的实施例中是温度传感器。传感器66的位置的设定根据本发明界定阀板36的设计确定。
最后,图8示出从第三开口26的方向看本发明图6和图7的实施例的端视图。
在所附的权利要求范围内的进一步的对本发明的修改是容易获得的。例如,响应于温度传感器66测量的温度,温度敏感控制器34可以包括适用于调节控制总成28的阀门电动装置。
Claims (19)
1.一种用于内燃发动机冷却系统的恒温控制阀(10),所述恒温控制阀(10)包括阀体(12),所述阀体(12)具有沿纵轴延伸的阀室(14),所述阀室(14)由第一端壁(16)与从第一端壁(16)起沿纵向(L)方向延伸且平行于所述纵轴的侧壁(18)界定,所述侧壁(18)还围绕所述纵轴沿圆周方向延伸以便沿圆周方向界定所述阀室(14),所述阀体(12)还包括:位于所述第一端壁(16)中的第一开口(20),位于所述侧壁(18)的第一部分(24)中的第二开口(22),及位于所述第一端壁(16)对面的所述阀体(12)的一部分中的第三开口(26),
所述恒温控制阀(10)还包括至少部份地位于所述阀室(14)中的控制总成(28),所述控制总成(28)包括第一门盖装置(30)和第二门盖装置(32),所述控制总成(28)适用于在第一端部位置与第二端部位置之间调节,在所述第一端部位置中,定位所述第一门盖装置(30)以便阻碍在所述第一开口(20)与所述阀室(14)之间的流体连通,并定位第二门盖装置(32)以便允许在所述第二开口(22)与所述阀室(14)之间的流体连通,及在所述第二端部位置中,定位所述第二门盖装置(32)以便阻碍在所述第二开口(22)与所述阀室(14)之间的流体连通,并定位所述第一门盖装置(30)以便允许在所述第一开口(20)与所述阀室(14)之间的流体连通,所述控制总成(28)还包括适用于在所述两个端部位置之间控制所述控制总成(28)的温度敏感控制器(34),
其特征在于,所述第二门盖装置(32)由界定阀板(36)组成,所述界定阀板(36)具有基本上平行于沿所述圆周方向上的所述侧壁(18)的所述第一部分(24)的第一阀板延伸,所述界定阀板(36)在所述第一阀板延伸上具有小于在所述第二开口(22)的所述位置处的所述侧壁(18)的最小圆周的一半的第一阀板尺寸(d阀板1)。
2.如权利要求1所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述第二开口(22)具有沿所述圆周方向的第一开口尺寸(d开口1),且所述第一阀板尺寸(d阀板1)小于2倍的,优选地小于1.5倍的所述第一开口尺寸(d开口1)。
3.如权利要求1或2所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述侧壁(18)的所述第一部分(24)沿所述圆周方向具有基本上为平的延伸。
4.如权利要求3所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述侧壁(18)的所述第一部分(24)具有沿所述圆周方向上的第一部分尺寸(d部分1),且第一阀板尺寸(d阀板1)大于0.8倍的,优选地大于0.9倍的所述第一部分尺寸(d部分1)。
5.如权利要求1至4中任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述侧壁(18)的所述第一部分(24)具有多条边(38,40),为方便所述界定阀板(36)的移位,所述边(38,40)中的至少一条基本上平行于所述纵向(L)延伸。
6.如权利要求5所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述边(38,40)中的至少一条(40)位于所述第一端壁(16)远处的所述第二开口(22)一侧的所述侧壁(18)的所述第一部分(24)中,当所述控制总成(28)在所述第二端部位置时,为改进所述第二开口(22)的覆盖,所述边(40)基本上沿平行于所述圆周方向延伸。
7.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述第二开口(22)具有沿所述纵向的第二开口尺寸(d开口2),且在所述纵向上的第二阀板尺寸(d阀板2)小于3倍的,优选地小于2倍的所述第二开口尺寸(d开口2)。
8.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述控制总成(28)还包括连接到所述界定阀板(36)的支撑构件(60),当所述控制总成(28)在所述两个端部位置之间调节时,为防止所述界定阀板(36)弯曲,所述支撑构件(60)位于所述阀室(14)基本上正对于所述界定阀板(36)的位置。
9.如权利要求8所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述支撑构件(60)和所述界定阀板(36)通过横杆(62)相互连接。
10.如权利要求9所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述支撑构件(60),所述界定阀板(36)和所述横杆(62)形成整体部件。
11.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述控制总成(28)适用于在所述两个端部位置之间连续调节。
12.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述控制总成还包括弹性装置(46)以确保当所述温度敏感控制器(34)在非激活状态时,所述控制总成(28)在所述第一端部位置。
13.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述温度敏感控制器(34)包括热膨胀蜡(54)。
14.如上述权利要求的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述控制总成(28)通过紧固装置(56)连接到所述阀体(12)上,所述紧固装置(56)通过至少一个悬臂(58)连接到所述阀体(12)。
15.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述阀体(12)包括第四开口(64),所述第四开口(64)适用于容纳传感器(66),优选地为温度传感器。
16.如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10),其特征在于,所述阀体(12)是整体部件。
17.一种内燃发动机的冷却系统,其特征在于,包括如上述权利要求中的任何一个所述的恒温控制阀(10)。
18.一种内燃发动机,其特征在于,包括如权利要求17所述的冷却系统。
19.一种车辆,其特征在于,包括如权利要求18所述的内燃发动机。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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