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Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung zum Abdichten von Rohrflanschen jeweiliger Abgasrohre eines Kraftwagens, mit einer Dichtringkomponente, welche bei Ausübung einer Kraft auf die Rohrflansche dichtend zwischen diesen eingeklemmt ist.
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Derartige Dichtvorrichtungen werden beispielsweise verwendet, um Rohrenden gasdicht miteinander zu verbinden und damit beispielsweise ein Austreten von schädlichen Abgasemissionen aus einem Abgastrakt eines Kraftwagens an die Umgebung zumindest weitgehend zu unterbinden. So ist es beispielsweise bekannt, an sogenannten Abgasrückführstrecken beispielsweise Rohrschellen einzusetzen, um Abgasrückführkühler (AGR-Kühler) mit jeweiligen Leitungselementen zu verbinden. Eine derartige Dichtvorrichtung ist in den 1a und 1b in einer Perspektivansicht auf eine Abgasrückführstrecke mit einem AGR-Kühler 90 beziehungsweise einer ausschnittsweisen Schnittansicht eines in 1a gestrichelt dargestellten Bereiches X dargestellt. Hierbei wird eine Rohrschelle 80 verwendet, um jeweilige Flansche 82, 84 von axial zueinander fluchtend angeordneten Rohrenden 86, 88 dichtend aufeinander zu pressen. Das Rohrende 88 ist dabei dem AGR-Kühler 90 zugeordnet und mündet in denselben.
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Ein weiteres Beispiel für eine Dichtvorrichtung ist aus der
DE 10 2008 045 786 A1 bekannt. Hierbei wird eine V-Band-Schelle angezogen, um einen Stützring in Richtung einer Dichtung aus einer Graphitpackung zu bewegen, wobei die Dichtung infolge des Anziehens der V-Band-Schelle und der daraus folgenden Bewegung des Stützrings zwischen jeweiligen Rohrstücken eingeklemmt wird. Der Stützring wird bei dessen Bewegung kraftübertragend auf eines der Rohrstücke sowie auf einen tulpenförmigen Endbereich des anderen Rohrstücks gedrückt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders einfach herstellbar ist und auch bei thermisch hochbeanspruchten Rohrflanschen eine zuverlässige Dichtwirkung erzeugt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dichtvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Dichtvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders einfach herstellbar ist und auch bei thermisch hochbeanspruchten Rohrflanschen eine zuverlässige Dichtwirkung erzeugt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dichtringkomponente bei Ausübung der Kraft zwischen den jeweiligen Rohrflanschen unter Ausbildung einer schwimmenden Lagerung eingeklemmt ist. Durch die schwimmende Lagerung ist die Dichtringkomponente zwischen den Rohrflanschen zumindest bereichsweise beispielsweise in axialer Richtung der Rohrflansche und damit relativ zu diesen Rohrflanschen kippbar, um beispielsweise thermische Ausdehnungen zu kompensieren und dadurch auch bei hohen thermischen Belastungen einen zuverlässigen Dichtsitz zu bilden. Unter dem Begriff „dichtend” ist dabei insbesondere eine Dichtheit gegenüber einem Abgasaustritt zu verstehen, wobei jeweilige Kontaktflächen der Dichtringkomponente dichtend an den jeweiligen Rohrflanschen bei Ausübung der Kraft anliegen können. Mit anderen Worten können die jeweiligen Kontaktflächen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Dichtringkomponente mit jeweiligen Flanschflächen der Rohrflansche korrespondieren, das heißt mit den jeweiligen Flanschflächen der Rohrflansche unter Ausübung der Kraft dichtend in Anlage sein. Die Kraft kann beispielsweise mittels eines Klemmelements, welches als V-Band-Schelle ausgebildet sein kann, auf die Rohrflansche ausgeübt werden. Die Dichtringkomponente kann beispielsweise als sogenannter Marmon-Flansch ausgebildet sein. Dieser Marmon-Flansch kann an den jeweiligen Kontaktflächen beispielsweise sphärisch gewölbt sein und mit den komplementär ausgebildeten (komplementär gewölbten) Flanschflächen den Dichtsitz bilden. Bei einer etwaigen Wärmedehnung, zu welcher es bei einer Durchströmung der Rohrflansche mit heißem Abgas kommen kann, kann die Dichtringkomponente an deren Kontaktflächen relativ und unter Aufrechterhaltung des Dichtsitzes zu den Rohrflanschen beispielsweise kippen und dabei an den mit den Kontaktflächen korrespondierenden Flanschflächen der Rohrflansche abgleiten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtringkomponente wenigstens eine sphärisch gewölbte Kontaktfläche auf, an welcher die Dichtringkomponente bei Ausübung der Kraft dichtend mit wenigstens einem der Rohrflansche in Anlage ist. Dies ist von Vorteil, da durch die sphärische Wölbung der Kontaktfläche ein relatives Kippen der Dichtringkomponente zu den Rohrflanschen infolge einer Temperaturdehnung der Dichtvorrichtung ermöglicht ist, ohne dass dabei der Dichtsitz zwischen der Dichtringkomponente und dem jeweiligen Rohrflansch durchlässig für eine Abgasströmung wird. Mit anderen Worten kann also mittels der sphärisch gewölbten Kontaktfläche eine ausgeprägte Relativbewegung zwischen der Dichtringkomponente und den jeweiligen Rohrflanschen ermöglicht und dabei eine gute Dichtheit gegenüber einem Austreten von Abgas aufrechterhalten werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an wenigstens einer zwischen einer Innenringfläche der Dichtringkomponente und einem Außendurchmesser der Dichtringkomponente angeordneten Aufnahmenut zumindest ein Dichtringelement formschlüssig gehalten. Dies ist von Vorteil, da mittels des Dichtringelements eine zusätzliche Abdichtung geschaffen werden kann, sodass eine Gasdichtheit auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn beispielsweise der Dichtsitz zwischen den Kontaktflächen der Dichtringkomponente und den dazu korrespondierenden Flanschflächen beispielsweise undicht werden sollte. Durch das formschlüssige Halten ist in vorteilhafter Weise ein besonders einfaches und werkzeugloses Austauschen des Dichtringelements möglich, ohne dass beispielsweise, wie bei einem kraftschlüssigen Halten, beispielsweise ein die Dichtringkomponente kraftschlüssig haltendes Halteelement mittels eines Werkzeugs gelöst werden muss.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Dichtringelement einen Rundquerschnitt oder einen Rechteckquerschnitt auf. Weist das Dichtringelement einen Rundquerschnitt auf, so kann das Dichtringelement beispielsweise als sogenannter O-Ring ausgestaltet sein und ist dementsprechend besonders kostengünstig in der Anschaffung. Ein Rechteckquerschnitt des Dichtringelements ermöglicht hingegen in vorteilhafter Weise ein besonders tiefes Einführen in die dafür vorgesehene Aufnahmenut und dabei ein besonders zuverlässiges Halten auch bei starken, beispielsweise betriebsbedingten Vibrationen der Abgasrohre.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Dichtringkomponente einen Abstandsring und wenigstens einen an dem Abstandsring aufgenommenen Dichtzylinder, welcher bei Ausübung der Kraft mit den jeweiligen Rohrflanschen dichtend in Anlage ist. Mittels des Abstandsrings kann vermieden werden, dass der empfindliche Dichtzylinder bei dessen bestimmungsgemäßen Gebrauch in Kontakt mit jeweiligen Flanschenenden der jeweiligen Rohrflansche kommt, und dadurch beispielsweise infolge von betriebsbedingten Vibrationen einem erhöhten Verschleiß an jeweiligen Kanten der Flanschenden unterliegt. Der Dichtzylinder kann werkzeuglos und zerstörungsfrei von dem Abstandsring lösbar sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Dichtzylinder auf einer Innenseite des Abstandsrings an diesem aufgenommen. Dies ist von Vorteil, da dadurch eine besonders großflächige Anlage des Dichtzylinders an dem Abstandsring und somit ein besonders sicheres Halten des Dichtzylinders an dem Abstandsring ermöglicht ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1a eine Perspektivansicht auf eine Abgasrückführstrecke mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Dichtvorrichtung;
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1b eine ausschnittsweise Schnittansicht eines in 1a gestrichelten dargestellten Bereichs X, wobei jeweilige Flansche jeweiliger Rohrenden mit einer Rohrschelle unter Ausübung einer Klemmkraft dichtend aufeinandergedrückt sind;
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2 eine Perspektivansicht einer Abgasrückführstrecke eines Kraftwagens, wobei ein Abgaskühler an dessen jeweiligen Endbereichen mit jeweiligen Abgasrohren verbunden ist und wobei ein Austreten von Abgas an der Verbindungsstelle der Abgasrohre mit dem Abgaskühler mittels jeweiliger, für die Erfindung beispielhafter Dichtvorrichtungen abgedichtet ist;
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3a eine Explosionsansicht einer für die Erfindung beispielhaften Ausführungsform einer Dichtvorrichtung, wobei eine Dichtringkomponente einander gegenüberliegende, sphärisch gewölbte Kontaktflächen aufweist, an welchen die Dichtringkomponente mit jeweiligen Rohrflanschen unter Ausbildung eines Dichtsitzes in Anlage bringbar ist;
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3b eine Schnittansicht eines Zusammenbaus der Dichtringkomponente sowie der jeweiligen Rohrflansche;
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4a eine weitere Explosionsansicht auf eine weitere für die Erfindung beispielhafte Ausführungsform der Dichtringkomponente, wobei in jeweiligen Aufnahmenuten der Dichtringkomponente ein Dichtringelement mit einem Rundquerschnitt formschlüssig gehalten ist;
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4b eine Schnittansicht eines Zusammenbaus der in 4a gezeigten Dichtringkomponente sowie der jeweiligen Rohrflansche;
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5a eine weitere Explosionsansicht einer weiteren, für die Erfindung beispielhaften Ausführungsform einer Dichtringkomponente, welche vorliegend jeweilige, einander gegenüberliegende rechteckige Aufnahmenuten aufweist, an welchen jeweilige Dichtringelemente mit einem Rechteckquerschnitt formschlüssig gehalten sind;
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5b eine Schnittansicht eines Zusammenbaus der in 5a gezeigten Dichtringkomponente sowie der jeweiligen Rohrflansche;
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6a eine weitere Explosionsansicht einer weiteren für die Erfindung beispielhaften Ausführungsform der Dichtringkomponente, wobei die Dichtringkomponente einen Abstandsring und einen auf einer Innenseite des Abstandsrings an diesem aufgenommenen Dichtzylinder aufweist;
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6b eine weitere Explosionsansicht, wobei der Abstandsring und der Dichtzylinder zerstörungsfrei voneinander gelöst sind; und
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6c eine Schnittansicht eines Zusammenbaus der in 6a gezeigten Dichtringkomponente sowie der jeweiligen Rohrflansche.
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Während in den 1a und 1b eine aus dem Stand der Technik bekannte Dichtvorrichtung dargestellt ist, zeigen die 2 bis 6c eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung.
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Hierzu zeigt 2 einen Teilbereich einer Abgasrückführstrecke eines hier lediglich schematisch angedeuteten Kraftwagens 100. In der Abgasrückführstrecke ist ein Abgaskühler 98 vorgesehen, welcher an dessen jeweiligen Endbereichen durch jeweils eine Dichtvorrichtung 10 dichtend mit jeweiligen abgasführenden Rohren der Abgasrückführstrecke verbunden ist.
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3a bis 6c zeigen verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung 10 in einer Explosionsdarstellung beziehungsweise einer Schnittdarstellung. Die Dichtvorrichtung 10 dient zum Abdichten von Rohrflanschen 22, 32 jeweiliger Abgasrohre 20, 30 des Kraftwagens 100. Dabei kann eines der Abgasrohre 20, 30 mit dem in 2 gezeigten Abgaskühler gasdicht verbunden und dabei beispielsweise verschweißt sein. Die Dichtvorrichtung 10 umfasst vorliegend eine Dichtringkomponente 40, welche bei Ausübung einer Kraft F auf die Rohrflansche 22, 32 dichtend zwischen den Rohrflanschen 22, 32 eingeklemmt ist. In den vorliegenden, in den 3a bis 6c gezeigten Ausführungsbeispielen entspricht der Rohrflansch 32 einem Abgaskühler-Rohrflansch, wonach der Rohrflansch 32 dementsprechend unter Vermittlung des Abgasrohrs 30 mit dem Abgaskühler 98 verbunden ist. Die Dichtringkomponente 40 ist vorliegend als sogenannter Marmon-Flansch ausgebildet und dichtet somit besonders gut in dessen Anlage an den Rohrflanschen 22, 32 ab.
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Zum Ausüben der Kraft F ist vorliegend ein Klemmelement 12 vorgesehen, welches hier beispielhaft als sogenannte V-Band-Schelle ausgebildet ist. Mittels des Klemmelements 12 sind die jeweiligen Rohrflansche 22, 32 der Abgasrohre 20, 30 somit unter Ausübung der Kraft F gegen die Dichtringkomponente 40 drückbar und dadurch die Dichtringkomponente 40 zwischen den Rohrflanschen 22, 32 einklemmbar. Das Ausüben der Kraft F mittels des Klemmelements 12 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich in 3b gezeigt. Bei dem dichtenden Einklemmen der Dichtringkomponente 40 zwischen den beiden Rohrflanschen 22, 32 werden jeweilige, ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich in 3b gezeigte Dichtsitze 14, 16 zwischen der Dichtringkomponente 40 und dem Rohrflansch 22 beziehungsweise dem Rohrflansch 32 gebildet. Der Dichtsitz 14 zwischen der Dichtringkomponente und dem Rohrflansch 22 ist durch ein Aufeinanderdrücken einer vorliegend sphärisch gewölbten Kontaktfläche 42 der Dichtringkomponente 40 auf eine dazu komplementäre Flanschfläche 24 des Rohrflansches 22 infolge der Kraft F gebildet. Der Dichtsitz 16 hingegen ist durch Aufeinanderdrücken einer der sphärisch gewölbten Kontaktfläche 42 gegenüberliegenden, weiteren sphärisch gewölbten Kontaktfläche 44 der Dichtringkomponente 40 auf eine weitere, zu der sphärisch gewölbten Kontaktfläche 44 komplementäre Flanschfläche 34 des Rohrflansches 32 infolge der Kraft F gebildet. Mit anderen Worten weist die Dichtringkomponente 40 die beiden einander gegenüberliegenden, sphärisch gewölbten Kontaktflächen 42, 44 auf, an welchen die Dichtringkomponente 40 bei Ausübung der Kraft F durch das Klemmelement 12 mit den jeweiligen, zu den Kontaktflächen 42, 44 komplementären Flanschflächen 24, 34 der jeweiligen Rohrflansche 22, 32 dichtend in Anlage ist.
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Die Dichtringkomponente 40 ist bei Ausübung der Kraft F zwischen den jeweiligen Rohrflanschen 22, 32 dabei unter Ausbildung einer schwimmenden Lagerung eingeklemmt. Die schwimmende Lagerung ermöglicht beispielsweise ein Bewegen zumindest eines Teilbereichs der Dichtringkomponente 40, beispielsweise durch Verschwenken der Dichtringkomponente 40 in einer in 3b gezeigten axialen Erstreckungsrichtung Z der Abgasrohre 20, 30. Dadurch können etwaige thermisch bedingte Längenveränderungen beispielsweise der Abgasrohre 20, 30 unter Aufrechterhaltung der jeweiligen Dichtsitze 14, 16 ermöglicht werden.
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4a und 5a zeigen jeweils weitere beispielhafte Ausführungsformen der Dichtringkomponente 40, wobei zwischen einer Innenringfläche 1 der Dichtringkomponente 40 und einem Außendurchmesser A der Dichtringkomponente 40 jeweils zwei einander gegenüberliegende Aufnahmenuten 46, 48 angeordnet sind, in welchen jeweils ein Dichtringelement 50, 52 formschlüssig gehalten ist. In 4a weisen die jeweiligen Dichtringelemente 50, 52 jeweils einen Rundquerschnitt 54 auf, was insbesondere in der in 4b gezeigten Schnittdarstellung erkennbar ist.
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In 5a weisen die jeweiligen Dichtringelemente 50, 52 einen Rechteckquerschnitt 56 auf, was insbesondere in der Schnittdarstellung in 5b gezeigt ist. Die Aufnahmenuten 46, 48 sind an die jeweilige Kontur (Rundquerschnitt 54 oder Rechteckquerschnitt 56) angepasst. In den 6a bis 6c ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform gezeigt, in welcher die Dichtringkomponente 40 einen Abstandsring 58 und wenigstens einen auf einer Innenseite 59 des Abstandsrings 58 an diesem aufgenommenen Dichtzylinder 60 umfasst, welcher bei Ausübung der Kraft F mit den jeweiligen Rohrflanschen 22, 32 dichtend in Anlage ist. 6b verdeutlicht hierzu, dass der Dichtzylinder 60 zerstörungsfrei und werkzeuglos von dem Abstandsring 58 lösbar ist. Dadurch kann ein besonders aufwandsarmes Austauschen des Dichtzylinders 60 im Falle einer etwaigen Beschädigung des Dichtzylinders 60 erfolgen.
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Die Rohrflansche 22, 32 sind vorliegend als geformte Blechflansche ausgebildet, welche im Vergleich zu massiven, spanend bearbeiteten und angeschweißten Stahlflanschen kostengünstig, jedoch weicher und in der Tolerierung ungenauer sind, was deren Positionierung und Abdichtung, besonders im Abgasbereich von Verbrennungsmotoren erschwert. Die geformten Flansche (Rohrflansche 22, 32) können mittels der schwimmend gelagerten Dichtringkomponente 40, welche auch als Zwischenflansch bezeichnet werden kann, auch bei hoher thermischer Beanspruchung unter Ausbildung der jeweiligen Dichtsitze 14, 16 durch Ausüben der Kraft F und damit Anpressen mittels des Klemmelements 12 (V-Band-Schelle) abgedichtet und dabei positioniert werden. Die Dichtvorrichtung 10 ist kostengünstig, besonders einfach in der Montage, bietet einen besonders guten Toleranzausgleich sowie eine hohe Steifigkeit, Zuverlässigkeit und Druck-Pulsationsbeständigkeit, wodurch nicht nur bei hohen Abgastemperaturen eine hohe Dichtheit erzielt werden kann, sondern auch bei hohen Abgasdrücken beziehungsweise Druckschwankungen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dichtvorrichtung
- 12
- Klemmelement
- 14
- Dichtsitz
- 16
- Dichtsitz
- 20
- Abgasrohr
- 22
- Rohrflansch
- 24
- Flanschfläche
- 30
- Abgasrohr
- 32
- Rohrflansch
- 34
- Flanschfläche
- 40
- Dichtringkomponente
- 42
- Sphärisch gewölbte Kontaktfläche
- 44
- Sphärisch gewölbte Kontaktfläche
- 46
- Aufnahmenut
- 48
- Aufnahmenut
- 50
- Dichtringelement
- 52
- Dichtringelement
- 54
- Rundquerschnitt
- 56
- Rechteckquerschnitt
- 58
- Abstandsring
- 59
- Innenseite
- 60
- Dichtzylinder
- 80
- Rohrschelle
- 82
- Flansch
- 84
- Flansch
- 86
- Rohrende
- 88
- Rohrende
- 90
- AGR-Kühler
- 98
- Abgaskühler
- 100
- Kraftwagen
- A
- Außendurchmesser
- F
- Kraft
- I
- Innenringfläche
- Z
- Axiale Erstreckungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008045786 A1 [0003]
