CN102046755B - 用于将初级燃烧用空气定向地导入焦炉组的气体空间的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将初级空气定向地导入焦炉室中的装置，其中，初级空气通过焦炉室顶被导入焦炉组的气体空间中并且在进入焦炉室的气体空间时侧向偏转，使得初级空气被更好地分配。本发明还涉及一种用于将初级空气在进入焦炉室之后将其侧向偏转的方法，由此，初级空气在焦炉室中被更好地分配。
Description
本发明涉及一种用于将初级燃烧用空气导入“无回收型”或“热回收型”的焦炉的焦化室的装置，其中，初级燃烧用空气通过一个或多个进气孔被导入焦炉顶中，并且一个或多个进气孔设有装置，通过这些装置可以将初级空气在位于焦饼上方的气体空间中更好地分配。本发明还涉及一种用于运行焦炉或焦炉组的方法，其中，用于焦化的初级燃烧用空气通过每个炉室顶中的一个或多个进气孔在炉的上方被导入位于焦饼上方的充有气体的空间中，在那里借助初级空气部分燃烧焦化气，并且初级空气通过引导气流的装置以小于90°的角度流向焦饼。
由炭或含炭材料制造焦炭通常在“无回收(Non-Recovery)型”或“热回收(Heat-Recovery)型”的焦炉中进行。在“无回收型”或“热回收型”焦炉中，炭被加热到高的温度并且产生的气体借助低于化学计量的量的所谓的初级空气燃烧。借助初级空气的燃烧通常是不充分的并且在焦饼上方的充有气体的空间中进行。从该充有气体的空间导出的不完全燃烧的焦化气在所谓的“下导管”中被导入到焦化室下方的次级空气气垫中，在那儿所谓的次级空气流流入并且不完全燃烧的焦化气被完全燃烧。以这种方式实现了整个焦饼的热量的均匀分配。在热回收型中，由燃烧产生的热量附加地被用于产生能量。
初级空气通常通过焦炉室顶中的孔被导入燃烧室中。通常这些孔被设计得可使初级空气垂直于焦饼且在没有进一步分配的情况下进入充气的焦炉室中。为了使初级空气进一步进入，也可以在焦炉门上方的焦炉壁上设置用于另外的初级空气进入的孔。通过这一过程使足够的初级空气进入室中，以致焦化气可以燃烧到这样的程度，即在焦化室上方的气体空间中产生足够的热量。
WO2006128612A1给出了一种用于该通风技术的例子。焦炉的焦化室在顶中具有多个进气孔，通过这些进气孔在焦化期间产生的焦化气均匀地与所期望的用于部分燃烧焦化气的初级空气量进行接触。在炉上方用于初级空气的各进气孔可以单独通过一个空气导入系统联合，并且每个单独的炉室的空气导入系统可以连接到一个用于许多炉室的共同的空气导入系统上。为了在焦化期间改变初级空气的量，在空气导入系统和各个炉室的空气导入装置之间各设置一个控制机构。通过这种方式实现了初级空气分配的显著均化。
但是这种技术的缺点在于需要大量的孔来达到初级空气的均匀分配。出于这个原因，如果可以用少得多的数量的、用于初级空气的孔来达到初级空气在焦饼上方的气体空间中的均匀分配则是有利的。
因此，本发明的任务是提供一种初级燃烧用空气的导入系统，该导入系统只需在顶区域中设置较少数量的孔，但却实现了初级燃烧用空气的均匀分配。
本发明通过用于初级燃烧用空气的分配系统解决了该任务，所述分配系统可使初级燃烧用空气通过焦炉顶中的孔进入，并且这些孔具有分配系统，该分配系统将流入的初级空气以倾斜的角度导入焦饼上方的气体空间中。由此，可以更好地分配初级空气。以倾斜角度实现的初级空气的分配可以在一个孔也可在多个孔中进行。空气向焦炉室的气体空间中的分配可以在一个或多个或在所有的侧向的水平方向上进行。
尤其要求保护的是一种用于将用于燃烧焦化气的初级燃烧用空气导入“无回收型”或“热回收型”的焦炉的焦化室的装置，其中，在每个焦炉的顶中这样设置一个或多个用于初级空气的进气孔，在焦化室上方为每个焦炉单独通过一个空气输入系统供给初级空气，使得在燃烧期间产生的焦化气被导入到位于焦饼上方的充有气体的空间中，焦化气在该充有气体的空间中与初级空气进行接触，并且该装置的特征在于，在顶的底侧上的所述一个或多个孔具有带有导气装置的进气端，该导气装置相对于垂直于顶的垂线具有向孔外侧定向的流出角，该流出角大于0°。
初级空气向侧向方向的分配既可以通过位于用于初级空气的位于焦炉室顶的孔中的具有导气装置的进气端，也可以通过孔本身进行。在这种情况下，孔的侧壁相对于垂直于顶的垂线具有向孔外侧定向的角，该角大于0°并且是张角。在本发明的一种优选的实施方式中，由孔的侧壁相对于垂直于焦炉室顶的垂线构成的角大于0°且小于20°。该向外部定向的角既可以直接被构造有恒定的倾斜，也可以构成有错位(Versatz)。
孔可以是任意形状。它们可以在上面上被覆盖，以保护它们免受天气影响。有利的是，孔可以在炉顶的上面上构成为管。这些管可被关闭，以保护焦炉内部不受天气影响。这例如可以是简单的盖，但也可以是活门或滑阀。这些管也可以构成为U型管。为了更好地调节或增大初级空气流，可以为管安装鼓风机。
导气装置可以是任意形状。它们可以构造在碟或盘形状的进气端，其具有多个通道作为孔。在一种优选的实施方式中，盘是圆的并且包括2至6个孔。盘可以设有镰刀形的孔或缝槽或凹口以便更好地引导空气。但通道也可以被构造成涡轮形或星形的。用于导入燃烧用空气的装置可以由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。但它们原则上可以由任何适合于将空气导入高温的气体空间内的材料构成。
导气装置可以任意制造。因此它们可以直接被加工在焦炉顶中。例如可以制造具有特殊的通道作为孔或引导元件的盘并且将其置入为其所设置的在焦炉顶中的孔中。这例如可以借助陶瓷胶、砂浆或水泥来进行。接下来进行耐高温的固定。孔也可以在导气装置的上游或下游配备鼓风机以改善初级空气的进入。导气装置还可以通过开口销、销钉或其它适合的固定装置固定在用于导入初级空气的孔中。
也可以将导气装置构造成可更换的，使得其在运行中断期间可以被嵌入或更换。一种对此适合的实施方式是具有导气通道的盘，这些进气端可以根据需要通过开口销或利用适合的砂浆嵌入。为了实现特别有效的流入，导气装置由通道构成，这些通道的长度和直径之间的比值大于0.8且小于10。在一种特别优选的实施方式中，导气装置由这样的通道构成，这些通道的长度和直径之间的比值大于3。
导气装置还可以包括涡旋元件，以便使流入的初级空气定向或对其施加涡旋。涡旋元件例如可以由耐高温钢构成或由砖砌成。但是它们也可以包括提高气体速度的元件。这例如可以是文丘里元件或收缩部，通过它们可以提高流入的初级空气的切向速度分量。由此，可以实现初级空气在焦化室的气体空间中与焦化气更好的均匀混合。
为了更好地将初级空气导入到焦饼上方的气体空间中，焦炉室门上方的焦炉室壁或者炉门本身也可以包括用于流入初级空气的孔。DE1020 07042502给出了一种焦炉室组的例子，该焦炉室组的焦炉室在焦炉室壁中包含喷嘴形的孔，用于更好地导入初级空气。这些孔也可以设有导气装置。如果喷嘴是直线地定向的并且不设有导气装置，那么空气平行地流向焦饼且在焦炉室的气体空间中较差地分配。如果焦炉室壁中的孔具有导气装置，这些导气装置相对于垂直于在焦炉门上方的正面的封闭的焦炉壁的垂线具有向孔外侧定向的、大于0°的角，那么初级空气则以大于0°的角定向地、而不是平行地流到焦饼上并且由此可以更好地分配在焦炉室的气体空间中。这些装置也可以构造得和焦炉顶中的导气装置一样。焦炉室门上方的正面的封闭的焦炉室壁和焦炉室门本身都可以包括这种导气装置。
也可能的是，焦炉室门上方的孔和焦炉室门中的孔都设有向外定向的张角，该张角相对于垂直于位于焦炉门上方的正面的封闭的焦炉壁的垂线具有向孔外侧定向的、大于0°的角。由此，流入的初级空气以大于0°的角定向地、而不是平行地流到焦饼上并且由此可以更好地分配在焦炉室的气体空间中。焦炉室壁和焦炉室门都可以具有一个或多个设有本发明的张角或本发明的导气装置的孔。
还要求保护一种用于将用于燃烧焦化气的燃烧用空气导入“无回收型”或“热回收型”焦炉的焦化室中的方法，其中，初级空气通过每个焦炉的顶中的一个或多个具有或不具有带有导气装置的进气端的一个或多个进气孔在焦炉室的上方流入，将在燃烧期间产生的焦化气导入位于焦饼上方的充有气体的空间内，焦化气在该充有气体的空间中与初级空气进行接触，并且该方法的特征在于，所述初级空气通过引导气流的装置以小于90°且大于0°的角度流向焦饼。
用于将初级空气导入到焦化室的气体空间中的方法可以在所有典型且特别适合实施焦化的条件下进行。典型的用于进行焦化的条件为900℃至1550℃的温度之间。也可以使用任意原料来进行焦化。因此可优选使用无烟煤，但也可使用褐煤、木炭或生物材料。
正面的封闭的焦炭壁中的孔也可配备导气装置。在这种情况下，该方法也包括通过在焦炉室门上方的焦炉室壁中的孔导入初级空气，这使得更好地分配初级空气。
本发明的装置和本发明的方法具有使初级空气在焦炉组的气体空间中均匀地分配的优点。本发明的装置还可以以较低的费用安装在现有的初级空气装置中并且对高温和化学影响不敏感。
下面将借助7个附图来说明本发明的装置，这些附图仅仅是用于构造本发明装置的实施例。
图1示出了焦炉组(1)的侧视图。焦炉顶(2)位于焦炉组的上面上。在焦炉顶(2)中存在具有倾斜的流出角(2a)的孔(3)，初级空气(4)通过该孔流入焦炉中。孔具有进气端(entry ports)(5)，气流通过进气端从侧向被导入焦炉室的气体空间(6)中。由于斜坡，气流倾斜定向地朝侧向方向流出，使得气流更好地在气体空间中分配。焦炉室上面上的孔在上侧设有U型管形的覆盖件(7)，其可保护孔不受天气影响。U型管包括用于调节气流的活门(8)。在此还可看到焦炉室门(10)上方的、侧面的焦炉室壁(9)，焦炉室门在后面具有用于焦炉室(11)的开口以及用于焦炉室门(10a)的运动机构。焦炉室壁(9)也包括用于将初级空气导入焦化室的气体空间中的孔(12)。孔引导初级空气(4)进入焦饼(13)上方的气体空间中。在此还可看到次级空气气垫(14)和用于调节次级空气流的孔(15)，
图2示出了焦炉组(1)的侧视图。焦炉顶(2)位于焦炉组的上面上。具有倾斜的张角(2a)的孔(3)位于焦炉顶(2)中，初级空气(4)通过该孔流入焦炉(1)中。孔(3)有斜坡，其用作导气装置并且将初级空气流(4)朝侧向方向偏转。由此更好地分配了初级空气(4)。焦炉室上面上的孔(3)在上侧设有管(7)，该管包含作为覆盖件的活门(7a)，通过它们可以保护孔不受天气影响。在此还可看到侧面的焦炉室壁，该焦炉室壁在此设计成焦炉室门(10)。焦炉室壁(10)也包括用于将初级空气(4)导入焦化室(6)的气体空间中的孔(12)。该孔引导初级空气(4)进入焦饼(13)上方的气体空间(6)中。该孔具有向外定向的张角，使得初级空气定向地(12a)、而非平行地流向焦饼。在此还可看到次级空气气垫(14)和用于调节次级空气流的孔(15)。
图3示出了具有孔的焦炉室的顶(2)，初级空气(4a)通过孔流入焦炉中。这些孔(3)也具有进气端(5)，进气端用作导气装置并且引导初级空气流(4)通过孔(5a)。由此，初级空气在侧向方向(4)上流入焦炉室(6)的气体空间中。在此，孔也被U型管(7)覆盖，U型管保护孔不受天气影响。U型管包括活门(8)，通过活门来调节或阻断初级空气流(4)。在此，还可看到焦炉顶(2)和焦炉室壁(9)，它们由砌起的墙壁组成。在焦炉壁上装有开口销(5b)，开口销将进气端或导气元件(5)保持在孔(5a)中。
图4也示出了具有孔的焦炉室的顶(2)，初级空气(4a)通过该孔流入焦炉中。这些孔(3)也具有进气端(5)，进气端用作导气装置并且引导初级空气流(4)通过孔(5a)。U型管形的孔(7)在内部具有涡旋元件(7b)。流入的初级空气(4a)通过涡旋元件(7b)被施以涡旋，使得初级空气可以更好地分配在焦炉室的气体空间(6)中。在这里也示出了孔中用作导气元件(5a)的进气端(5)和用于固定涡旋元件的开口销(5b)。
图5也示出了具有孔的焦炉室的顶(2)，初级空气(4a)通过孔流入焦炉中。U型管形的覆盖件(7)在内部具有文丘里元件(7c)，通过该文丘里元件可以提高流入的空气(4a)的切向速度。取代进气端，孔在内部具有涡旋元件(5c)，这些涡旋元件与墙体固定连接并且给流入的空气施以涡旋。由此流入的空气被更好地在焦炉室的气体空间(6)中分配。
图6示出盘(5)，其作为进气端设置到焦炉顶中的孔(3)中。将该盘放入允许初级空气(4)进入焦炉的孔(3)中。盘(5)可以是拱形的或平面的。在一种典型的实施方式中，盘(5)具有焦炉顶(2)的厚度并且由此配合入孔(3)中。盘(5)可以由陶瓷、二氧化硅或耐火砖制成。盘借助陶瓷浆或接合剂嵌入孔中。在此，盘(5)具有6个圆孔(5a)，它们侧向向外定向。还可以看到穿过盘内部的管道(5d)。在焦炉运行时，初级空气(4)通过这些孔流入焦炉室的气体空间(6)中。初级空气(4)通过管道的定向形式侧向向外地流动。
图7示出了盘(5)的侧视图。在此显示了盘(5)的整个厚度。还可看到用于从焦炉顶取出的钩子(5e)。
图8示出了相同的盘(5)，代替圆孔该盘设有用于引导初级空气(4)的缝槽。
图9示出了焦炉室的顶(2)，用于初级空气(4)的进气端穿过该顶。该进气端(5)在朝向焦炉室的出口具有斜度(2a)，从孔中流出的气体通过该斜度向侧向地导入焦炉室(1)的气体空间(6)中。在此，斜度(2a)产生于孔中的收缩处(5g)下方并且相对于穿过顶的垂线具有大于0°的角度。
图10示出了焦炉室的顶(2)，用于初级空气(4)的进气端(3)穿过该顶。该进气端(3)在朝向焦炉室(1)的出口具有斜度(2a)，从孔(3)中流出的气体(4)通过该斜度侧向地导入焦炉室(1)的气体空间(6)中。在此，斜度(2a)产生于孔(3)中的加宽处(5h)下方并且相对于穿过顶的垂线具有大于0°的角度。
图11示出了具有孔(5a)的进气端(5)，其通道的长度和通道的直径是规定的。有利的是，长度和直径之间的比值大于0.8且小于10。特别有利的是，长度和直径之间的比值大于3。
附图标记列表
1 焦炉
2 焦炉室的顶
2a 相对于焦炉室顶中的垂直的垂线的倾斜角度
3 焦炉室顶中的孔
4 初级空气流
4a 从外部定向地流入的初级空气
5 孔中的进气端
5a 导气装置
5b 用于固定进气端的开口销
5c 孔中的涡旋元件
5d 导气装置的内壁
5e 用于取出进气端的钩子
5f 进气端中的缝槽
5g 孔中的收缩处
5h 孔中的加宽处
6 焦炉室的气体空间
7 作为初级空气孔的覆盖件的U型管
7a 作为具有活门的覆盖件的管
7b U型管中的涡旋元件
7c U型管中用于产生文丘里作用的收缩处
8 用于初级空气的孔的调节活门
9 侧面的焦炉壁
10 焦炉室门
10a 用于焦炉室门的悬挂装置
11 焦炉室门的孔
12 焦炉室壁中的用于导入初级空气的喷嘴形孔
12a 通过喷嘴形孔定向地流入的初级空气
13 焦饼
14 次级空气气垫
15 用于次级空气气垫的调节活门
Claims (26)
1.一种具有导气装置的焦炉(1)，该导气装置用于将用于燃烧焦化气的初级燃烧用空气(4)导入“无回收型”或“热回收型”焦炉的焦化室内，其中：
在每个焦炉(1)的顶(2)中这样设置一个或多个用于初级燃烧用空气(4)的进气孔(3)，在焦化室上方为每个焦炉(1)单独通过一个空气输入系统供给初级燃烧用空气，使得在燃烧期间产生的焦化气被导入到位于焦饼(13)上方的充有气体的空间(6)中，焦化气在该充有气体的空间中与初级燃烧用空气(4)进行接触，其特征在于，
在顶(2)的底侧上存在多个进气孔(3)，这些孔中的至少一个相对于垂直于顶的垂线具有向孔外侧定向的流出角(2a)，该角大于0°并且是张角；或者
在顶(2)的底侧上的所述一个或多个进气孔(3)具有带有导气装置的进气端(5)，该导气装置相对于垂直于顶的垂线具有向孔外侧定向的流出角(2a)，该流出角大于0°。
2.根据权利要求1所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，所述位于顶(2)中的进气孔(3)具有在顶(2)的上面上的U型管形的覆盖件(7)。
3.根据权利要求2所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，所述U型管形的覆盖件(7)具有活门(8)或能调节进入的初级燃烧用空气(4)流的调节装置。
4.根据权利要求1至3之一所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，一个或多个具有导气装置的进气端(5)位于处在焦炉室门(10)上方的正面的封闭的焦炉壁(9)中或位于焦炉室门(10)中，所述导气装置中的至少一个相对于垂直于处在焦炉室门(10)上方的正面的封闭的焦炉壁(9)的垂线具有向孔外侧定向的角(12a)，该角大于0°。
5.根据权利要求1至3之一所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，多个进气孔位于处在焦炉室门(10)上方的正面的封闭的焦炉壁(9)中或位于焦炉室门(10)中，所述进气孔中的至少一个相对于垂直于处在焦炉室门上方的正面的封闭的焦炉壁(9)的垂线具有向孔外侧定向的角(12a)，该角大于0°。
6.根据权利要求4所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，多个进气孔位于处在焦炉室门(10)上方的正面的封闭的焦炉壁(9)中或位于焦炉室门(10)中，所述进气孔中的至少一个相对于垂直于处在焦炉室门(10)上方的正面的封闭的焦炉壁(9)的垂线具有向孔外侧定向的角(12a)，该角大于0°。
7.根据权利要求1至3和6之一所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，所述导气装置由通道构成，所述通道的长度和直径的比值大于0.8且小于10。
8.根据权利要求4所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，所述导气装置由通道构成，所述通道的长度和直径的比值大于0.8且小于10。
9.根据权利要求5所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，所述导气装置由通道构成，所述通道的长度和直径的比值大于0.8且小于10。
10.根据权利要求7所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，所述导气装置由通道构成，所述通道的长度与直径的比值大于3。
11.根据权利要求1至3、6和8至10之一所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，在导气装置中存在涡旋元件(5c)或文丘里元件(7c)，所述涡旋元件或文丘里元件扩宽气流或提高切向速度分量。
12.根据权利要求4所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，在导气装置中存在涡旋元件(5c)或文丘里元件(7c)，所述涡旋元件或文丘里元件扩宽气流或提高切向速度分量。
13.根据权利要求5所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，在导气装置中存在涡旋元件(5c)或文丘里元件(7c)，所述涡旋元件或文丘里元件扩宽气流或提高切向速度分量。
14.根据权利要求7所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，在导气装置中存在涡旋元件(5c)或文丘里元件(7c)，所述涡旋元件或文丘里元件扩宽气流或提高切向速度分量。
15.根据权利要求1至3、6、8至10和12至14之一所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，鼓风机位于导气装置中用于导入初级燃烧用空气。
16.根据权利要求4所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，鼓风机位于导气装置中用于导入初级燃烧用空气。
17.根据权利要求5所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，鼓风机位于导气装置中用于导入初级燃烧用空气。
18.根据权利要求7所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，鼓风机位于导气装置中用于导入初级燃烧用空气。
19.根据权利要求11所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，鼓风机位于导气装置中用于导入初级燃烧用空气。
20.根据权利要求1至3、6、8至10、12至14和16至19之一所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，具有通道作为用于导入燃烧用空气的导气装置的进气端(5)由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。
21.根据权利要求4所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，具有通道作为用于导入燃烧用空气的导气装置的进气端(5)由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。
22.根据权利要求5所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，具有通道作为用于导入燃烧用空气的导气装置的进气端(5)由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。
23.根据权利要求7所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，具有通道作为用于导入燃烧用空气的导气装置的进气端(5)由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。
24.根据权利要求11所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，具有通道作为用于导入燃烧用空气的导气装置的进气端(5)由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。
25.根据权利要求15所述的具有导气装置的焦炉(1)，其特征在于，具有通道作为用于导入燃烧用空气的导气装置的进气端(5)由耐高热钢、陶瓷、二氧化硅或耐火砖或这些结构元件的组合构成。
26.用于将用于燃烧焦化气的燃烧用空气(4a)导入“无回收型”或“热回收型”焦炉(1)的焦化室的方法，其中，初级燃烧用空气通过每个焦炉(1)的顶(2)中的一个或多个具有或不具有带有导气装置的进气端的进气孔在焦炉室的上方流入，将在燃烧期间产生的焦化气导入位于焦饼(13)上方的充有气体的空间(6)内，焦化气在该充有气体的空间中与初级燃烧用空气(4)进行接触，其特征在于，所述初级燃烧用空气(4)通过引导气流的装置以小于90°且大于0°的角度流向焦饼(13)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Borussia Dortmund Applicant after: ThyssenKrupp Uhde GmbH Address before: Borussia Dortmund Applicant before: Krupp Uhde GmbH |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: KRUPP UHDE GMBH TO: THYSSENKRUPP UHDE GMBH |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |