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Die Erfindung bezieht sich auf einen Spritzpistolensprühkopf zum Verspritzen bzw. Zerstäuben von zumindest einem Material, insbesondere von einem niedrig viskosen und/oder abrasiven Material und/oder selbsthärtenden Mehrkomponentenstoff, umfassend ein Gehäuse, in dem eine zu einem Ventilsitz verstellbare und in Richtung des Ventilsitzes über ein Druckelement wie Druckfeder kraftbeaufschlagte Ventilnadel axial verstellbar ist, die von einer Führungsbuchse geführt aufgenommen ist, sowie ein von dem Gehäuse ausgehender Materialzuführungsanschluss.
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Aus der
EP-B-0 404 795 ist eine Dosierpistole bekannt, die es ermöglicht, dass Verschleißteile problemlos ausgetauscht werden können. Allerdings ist es hierzu erforderlich, dass mehrere Bauteile der Spritzpistole auseinander geschraubt werden müssen.
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Die Materialzuführung erfolgt üblicherweise über einen Druckschlauch. Dieser kann bei einem Einsatz der Spritzpistole mit Roboter ggfs. zu einer Behinderung führen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Spritzpistolensprühkopf der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine hohe Servicefreundlichkeit gegeben ist, insbesondere, um eine problemlose und schnelle Austauschbarkeit von Verschleißteilen, speziell der Elastomere zu ermöglichen.
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Ferner soll eine überaus einfache und störungsfreie Überwachung der Stellung der Ventilnadel ermöglicht werden, um Rückschlüsse auf die Funktion sicherzustellen.
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Nach einem weiteren Aspekt soll ein problemloser Einsatz für Handhabungseinrichtungen gegeben sein.
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Zur Lösung zumindest einiger dieser Aspekte sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass die Ventilnadel oder ein mit diesem verbundenes Element das Gehäuse ventilabgewandt durchsetzt und dass der das Ventilgehäuse durchsetzende Abschnitt der Ventilnadel bzw. das Element auf einen stromlos arbeitenden Signalgeber derart ausgerichtet ist, dass dieser bei von dem Ventilsitz abgehobener Ventilnadel ein Signal erzeugt.
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Vorzugsweise ist der Signalgeber ein Magnetventil, insbesondere ein 3-Wege-Ventil.
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Ferner ist das Magnetventil mit Druckluft beaufschlagt, um in Abhängigkeit von der Stellung des Ventils ein Signal zu erzeugen bzw. zu unterbrechen.
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Abweichend von bekannten Lösungen erfolgt keine vollelektronische Überwachung. Vielmehr wird die für den Betrieb des Systems, das die Spritzpistole bzw. den Sprühkopf einschließt, notwendige Druckluft benutzt, um eine Überwachung zu ermöglichen. Dabei besteht die Möglichkeit, bereits im Einsatz befindliche Spritzpistolen mit einem entsprechenden Signalgeber nachzurüsten.
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Das Element bzw. der aus dem Gehäuse vorstehende Abschnitt der Ventilnadel bewirkt durch Annäherung an den Signalgeber ein Schalten, bei Verwendung eines Magnetventils ein Umschalten dieses. Vorteil der entsprechenden Anordnung ist es, dass das explosionsartige Öffnen der Spritzpistole nicht körperlich von der Ventilnadel abgegriffen wird, so dass der Signalgeber keine Schlagwirkung absorbieren muss, die bei mechanisch betätigtem Schalter auftritt.
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Wird durch Öffnen des Ventils der Signalgeber betätigt, wird ein Signal erzeugt, das anzeigt, dass über die Spritzpistole Material abgegeben wird. Sollte gleichzeitig ein weiteres Steuersignal vorliegen, das angibt, dass die Spritzpistole nicht druckbeaufschlagt ist, wird in diesem Fall ein Fehlersignal generiert, da die Ventilnadel an dem Ventilsitz dichtend anliegen müsste. Umgekehrt wird dann, wenn trotz Druckbeaufschlagung ein Abheben der Ventilnadel nicht signalisiert wird, gleichfalls ein Fehlersignal erzeugt.
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Es erfolgt eine spannungsfreie Überprüfung mit dem Signalgeber, wobei bevorzugterweise das Gehäuse aus nichtmetallischen Teilen wie Aluminium, die Ventilnadel jedoch aus Metall bestehen, um Störeinflüsse auf den Signalgeber wie Magnetventil zu minimieren.
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Eigenerfinderisch ist vorgesehen, dass das Gehäuse über den Materialzuführungsanschluss über ein Rohr mit einer Dosiereinrichtung oder Hochdruckpumpe verbunden ist. Dabei kann die Verbindung zwischen dem Rohr und dem Materialzuführungsanschluss über eine Winkel-Verschraubung erfolgen. Somit ist ein problemloses Ausrichten des Gehäuses und ein Einstellen auf eine gewünschte Spritzstellung möglich.
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Die erfindungsgemäße Spritzpistole ist insbesondere für einen Einsatz geeignet, bei dem mittels Handhabungseinrichtungen wie Roboter Spritzarbeiten durchgeführt werden.
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Der Spritzpistole ist in der Regel ein Druckübersetzer mit Druckluftmotor und angeflanschtem Verdrängungskolben vorgeschaltet. Wird diesem Motor über ein Steuerventil Druckluft zugeführt, wird der Druck im System über den vorhandenen Materialförderdruck hinaus erhöht. Dieser Druck wirkt auf die in der Spritzpistole axial verschiebbare Ventilnadel, die bei einem festgelegten Druck automatisch öffnet, eine Bohrung freigibt und das Austreten des Materials ermöglicht. Die zur Funktion benötigte Druckluft wird erfindungsgemäß zur Überwachung der Stellung der Ventilnadel benutzt. Das heißt, dass bei erfolgter Ansteuerung mit Druckluft auch das Magnetventil mit Druck beaufschlagt wird. Wird die Ventilnadel vom Ventilsitz abgehoben, erfolgt ein Umschaltvorgang im Magnetventil und hierdurch bedingt kann durch das Magnetventil strömende Druckluft als Kontrollsignal auf ein Kontrollorgan gelenkt werden, um z. B. ein akustisches oder optisches Signal zu generieren. Sofern jedoch ein zusätzliches elektrisches Signal erzeugt werden soll, kann anstelle des Magnetventils auch z. B. ein Luftdruck-Elektroschalter als Signalgeber eingesetzt werden.
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Unabhängig hiervon kann das über das Magnetventil beim Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz erzeugte Druckluftsignal ein Verstärkerglied elektrisch oder pneumatisch betätigen.
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Von Vorteil ist ferner, dass der Signalgeber derart mit dem Gehäuse verbunden ist, dass ein Verschwenken erfolgen kann, um den rückseitigen Bereich des Gehäuses zugänglich zu machen; denn nach einer eigenerfinderischen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse in seinem ventilsitzabgewandten rückseitigen Bereich über eine Überwurfmutter verschließbar ist, die von der Ventilnadel bzw. dem mit diesem verbundenen Element durchsetzt ist, wobei die Überwurfmutter einen Kanal in dem Gehäuse endseitig begrenzt, über den die Ventilnadel und die Buchse aus dem Gehäuse entnehmbar sind.
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Somit bedarf es ausschließlich des Lösens der Überwurfmuter, um Buchse und Ventilnadel und somit auch die Verschleißteile, insbesondere Elastomere wie Abstreifer oder Dichtungsringe zu entfernen und ggfs. auszutauschen.
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Um eine eindeutige Positionierung der Buchse im Gehäuse sicherzustellen ist vorgesehen, dass die Buchse ventilsitzabgewandt einen vorzugsweise umlaufenden Vorsprung wie Bund aufweist, der bei in dem Gehäuse eingesetzter Buchse auf der den Kanal begrenzenden Öffnung aufsitzt.
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Durch diese Maßnahmen kann eine Wartung bzw. ein Austausch von Elementen innerhalb eines Minutenbereichs erfolgen. Dies ist insbesondere bei der Nutzung von Schleif- und Polierpasten mit hohem Verschleiß relevant, um die Stillstandszeit insbesondere bei roboterbetriebenen Produktionsanlagen so kurz wie möglich zu halten.
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Da die Zuführung des Materials über den Materialzuführungsanschluss erfolgt, und sonstige Anschlüsse nicht erforderlich sind, kann ein einfaches Lösen und Abtrennen von der Dosiereinrichtung oder Hochdruckpumpe erfolgen. Da die Spritzpistole nur wenige Bauelemente enthält, nämlich im Wesentlichen die Ventilnadel, die Buchse sowie die die Ventilnadel in Richtung des Ventilsitzes beaufschlagende Druckfeder, ist die Spritzpistole überaus leicht. Somit ist eine einfache Befestigung möglich.
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Die druckabhängig öffnende Spritzpistole muss üblicherweise bei einer Inbetriebnahme entlüftet werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch ermöglicht, dass der über die Rückseite des Gehäuses vorstehende Abschnitt der Ventilnadel bzw. das mit diesem verbundene Element von einem Werkzeug wie Maulschlüssel erfassbar ist, um durch Hebeln die Ventilnadel entgegen der Federkraft vom Ventilsitz abzuheben. Dies ist ohne großen Kraftaufwand möglich. Um das Werkzeug in Eingriff zu bringen ist vorgesehen, dass zwischen der Rückseite des Gehäuses und dem Element bzw. dem Außenabschnitt der Ventilnadel eine umlaufende Stufe verläuft, in die das Werkzeug eingreift. Hierzu ist vorzugsweise ein Anschlagring vorgesehen, der mit der Ventilnadel verbunden ist. Der Anschlagring bildet folglich das Element.
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Alternativ oder ergänzend besteht die Möglichkeit, eine Entlüftung dadurch zu bewerkstelligen, dass in die Zuführleitung zu der Spritzpistole, also in der Schlauch- oder Rohrverlängerung ein Rückschlagventil eingebaut wird. Mit Hilfe dieses kann durch mehrfaches An- und Ausschalten der Materialzuführung in dem Gehäuse vorhandene Luft sukzessiv so hoch kombiniert werden, dass das Ventil automatisch öffnet und Luftmaterialgemisch austreten kann. Sodann ist der Betriebszustand hergestellt.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1 einen Sprühkopf mit Anschluss und Überwachungsschalter in einer ersten Darstellung,
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2 den Sprühkopf mit Anschluss- und Überwachungsschalter in einer zweiten Darstellung und
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3 den Sprühkopf gemäß 1 und 2 in auseinander gezogener Darstellung.
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Den Figuren ist ein Sprühkopf einer Spritzpistole zum Verspritzen bzw. Zerstäuben von zumindest einem Material, insbesondere von einem niedrig viskosen und/oder abrasiven Material und/oder selbsthärtenden Multikomponentenstoff zu entnehmen. Der Sprühkopf wird über einen Anschluss mit einem Druckübersetzer in Form z. B. eines Druckluftmotors wie einfach wirkendem Hubzylinder und angeflanschtem Verdrängerkolben verbunden, um Hochdruck zu erzeugen. Dies wird erreicht, wenn dem Primärkolben über ein Steuerventil Druckluft zugeführt wird. Durch den kleineren Verdrängerkolben wird der im System vorhandene Materialförderdruck um das Mehrfache erhöht. Der erhöhte Druck wird sodann in dem Sprühkopf auf eine Ventilnadel, die bei festgelegter Druckhöhe automatisch öffnet und das Austreten des Materials ermöglicht, übertragen. Insoweit wird auf eine Technik verwiesen, wie diese der
EP-B-0 404 795 zu entnehmen ist.
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Erfindungsgemäß wird der Sprühkopf vom Druckluftmotor und Verdrängerkolben getrennt, d. h. dem Sprühkopf wird das unter Druck stehende Material z. B. über einen Schlauch oder ein Rohr zugeführt, um sodann dieses zerstäuben bzw. verspritzen zu können.
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In den Figuren ist der von dem Druckluftmotor getrennte Sprühkopf 10 dargestellt, der entsprechend der 3 einen Basiskörper 12 mit in diesen einsetzbarer Buchse 14 und axial in dieser geführt verschiebbarer Ventilnadel 16 umfasst, die über eine Druckfeder 18 in Richtung eines Ventilsitzes 20 kraftbeaufschlagt ist, die am stirnseitigen Bereich des Basiskörpes 12 von einer auf ein vorderen Außengewinde 22 aufschraubbaren Ventilsitzkappe 22 aufgenommen ist. Auf diese ist eine als Düsenmutter bezeichnete Überwurfmutter 24 aufschraubbar, in der sich eine Düse 26 austauschbar befindet. Rückseitig weist der Basiskörper 12 ein rückseitiges Außengewinde 28 auf, auf den eine zweite Überwurfmutter 30 aufschraubbar ist, die von einem eine ringförmige Vertiefung 32 aufweisenden zylindrischen Element 34 durchsetzt ist, das über eine Schraube wie Imbusschraube 35 mit der Ventilnadel 16 verbunden ist. Die Ventilnadel 16 durchsetzt ein haubenförmiges Deckelelemente 36. Dieses weist einen inneren Absatz auf, der rückseitiges Ende 38 der in den Basiskörper 12 einzusetzenden Buchse 14 umgibt. Beabstandet hierzu weist die Buchse 14 einen umlaufenden ringförmigen Vorsprung oder Wulst 40 auf, der bei in dem Basiskörper 12 eingesetzter Buchse 14 auf dessen rückseitigem Rand 42 aufliegt, der das Außengewinde 28 begrenzt.
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Das Deckelelement 36 wird bei aufgeschraubter zweiter oder rückseitiger Überwurfmutter 30 zwischen dieser und der Buchse 14 fixiert.
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Die Buchse 14 ist folglich in einer kanalförmigen Durchgangsöffnung des Basiskörpers 12 einsetzbar, der stirnseitig von der Ventilnadel 16 überragt wird.
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Des Weiteren wird die Buchse 14 gegenüber der Innenwandung des in dem Basiskörper 12 verlaufenden Kanals über einen O-Ring 44 abgedichtet. Stirnseitig ist in die Buchse 14 ein Nutring 46 eingesetzt, der die Ventilnadel 16 gegenüber der Buchse 14 abdichtet.
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Die Druckfeder 18 ist zum einen an einem in der Ventilnadel 16 fixierten Seegering 48 und zum anderen an dem Deckelelement 36 abgestützt, so dass eine Relativbewegung zu diesem erfolgen kann, und zwar dann, wenn der auf den Stirnbereich der Ventilnadel 16 einwirkende Druck die von der Schraubenfeder 18 hervorgerufene Kraft überwindet, so dass die Ventilnadel 16 von dem Ventilsitz 20 abgehoben wird.
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Durch die diesbezügliche Konstruktion ist zum einen ein einfacher Austausch der Verschleißelemente und zum anderen ein einfaches Entlüften möglich.
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Der einfache Austausch wird dadurch verwirklicht, indem die rückseitige Überwurfmutter 36 von dem Basiskörper 12 abgeschraubt wird, so dass infolgedessen die Einheit Zylinderelement 34, Deckelelement 36, Schraubenfeder 18 und Ventilnadel 16 mit diese umgebendem Abstreifer 50 aus der Buchse 14 herausgezogen werden kann. Diese kann gleichfalls über die gleiche Öffnung entfernt werden. Um dies zu erleichtern, sind im Endabschnitt, also dem Bereich, der über den Rand 42 des Basiskörpers hervorsteht, zwei diametral zueinander verlaufende Öffnungen 52 vorgesehen, in die ein Werkzeug eingreifen kann, um die Buchse 14 herauszuziehen. Somit ist problemlos ein Austausch von Verschleißteilen bzw. eine Überprüfung der Elemente möglich.
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Ein problemloses Entlüften ist dadurch gegeben, dass bei zusammengesetztem Sprühkopf 10 ein Werkzeug in die ringförmige Vertiefung 32 des Endstücks 34 eingreift, so dass sich dieses zum einen an dem äußeren Rand 54 der Überwurfmutter 30 und zum anderen an der Begrenzung der ringförmigen Vertiefung 32 abstützen kann mit der Folge, dass durch Hebelwirkung ein axiales Verstellen der Ventilnadel 16 entgegen der von der Druckfeder 18 erzeugten Kraft erfolgen kann.
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Der Basiskörper 12 weist des Weiteren eine Öffnung 56 auf, die als Materialanschlussöffnung dient und in die entsprechend der 1 und 2 ein Winkelstück 58 einschraubbar ist, von dem ein Rohrelement 60 ausgeht, über das das Material zugeführt wird. Das Winkelstück 58 ist zu dem Sprühkopf 10 verschwenkbar. Hierdurch ist eine gewünschte Ausrichtung des Sprühkopfes 10 und damit der Ventildüse 26 mit der Folge möglich, dass insbesondere ein Einsatz in roboterbetriebenen Produktionsanlagen problemlos erfolgen kann.
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Der Basiskörper 12 sowie die weiteren mit diesem verschraubbaren Elemente sollten aus Nichtmetall wie Aluminium bestehen und ggfs. mit einem Hart-Coatierungsschutz versehen sein. Demgegenüber besteht die Ventilnadel 16 oder zumindest das Endelement 34 bzw. das dieses mit der Ventilnadel 16 verbindbare Schraubelement 35 aus Metall, um berührungslos einen Näherungsschalter zu betätigen, der in Verlängerung der Ventilnadel 16 im rückseitigen Bereich des Sprühkopfes 10 anordbar ist, wie sich aus der 2 ergibt. Bei dem Näherungsschalter handelt es sich bevorzugterweise um ein Magnetventil 62, das mit der für den Betrieb des Sprühkopfs 10 erforderlichen Druckluft beaufschlagbar ist.
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Wird die Ventilnadel 16 zu dem Ventilsitz 20 beabstandet, so nähert sich das Endelement 34 mit der Imbusschraube 35 in einem Umfang dem Magnetventil 62, dass dieses umschaltet mit der Folge, dass durch das Magnetventil 62 Druckluft strömt, durch die ein Signal generiert werden kann. Somit ist problemlos eine Überwachung der Stellung der Ventilnadel 16 möglich. Da eine unmittelbare mechanische Betätigung des Signalgebers in Form des Magnetventils 62 nicht erfolgt, sondern ein berührungsloses Betätigen, wird die schlagartige Bewegung der Ventilnadel 16 beim Abheben vom Ventilsitz 20 körperlich nicht übertragen.
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Die Druckluftversorgung des Magnetventils 62 erfolgt mit Hilfe der Steuerluft, die üblicherweise den Druckübersetzer in Intervallen ansteuert. Dies bedeutet, dass mit erfolgter Einstellung mit Druckluft auch das Magnetventil 62 „scharf” gemacht wird. Der beim Umschaltvorgang freigegebene Druckluftkanal kann als Kontrollsignal direkt auf ein Kontrollorgan gelenkt werden, das frei gewählt werden kann, z. B. akustisch über ein Horn oder eine Sirene oder optisch über eine Signalanzeige. Sollte ungeachtet dessen ein elektrisches Signal gewünscht werden, kann dieses mit einem handelsüblichen Luftdruck-/Elektroschalter realisiert werden. Zusätzlich kann das Druckluftsignal auch ein Verstärkerglied elektrisch oder pneumatisch betätigen.
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Wie sich aus einem Vergleich der 1 und 2 zeigt, geht das Magnetventil 62 von einer Halterung 64 aus, die mit dem Basiskörper 12 verbunden und zu diesem verschwenkbar ist. Somit kann ein problemloses Öffnen des Sprühkopfes 10 über die Rückseite in zuvor beschriebener Art erfolgen, um z. B. verschlissene Bauelemente, wie die Dichtungen, auszutauschen. Die 1 zeigt gleichfalls, dass das Rohr 60 über das Winkelstück 58 in gewünschter Stellung zur Längsachse des Basiskörpers 10 ausrichtbar ist.
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Das Rohr 60 ist mit einer Dosiereinrichtung bzw. Hochdruckpumpe verbunden. Anstelle eines Rohrs 60 kann selbstverständlich auch ein Hochdruckschlauch verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0404795 B [0002, 0030]
