DE102017129754A1 - heat exchangers - Google Patents
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Abstract
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist mit einer ersten Kanaleinheit (U), die eine Mehrzahl von Rippen (31a, 31a') umfasst und einen Hinweg (Gr), einen Umkehrweg (Ur) und einen Rückweg (Cr) zur Führung eines ersten Fluids ausbildet, einem Außengehäuse (10), das ein Aufnahmeteil (11) zur Aufnahme der von einem Ende eingeführten ersten Kanaleinheit aufweist und in Zusammenwirkung mit der ersten Kanaleinheit einen Fließkanal (R2) zur Führung eines zweiten Fluids ausbildet, und einer Gehäuseabdeckung (20), die einen Eingang (21a) und einen Ausgang (22a) für das erste Fluid abgrenzt und mit einem Öffnungsteil (12) des Außengehäuses verbunden ist, versehen, wobei die erste Kanaleinheit im Umkehrweg ein Ausrichtungsteil (53) zum Ausrichten des in den Rückweg einströmenden ersten Fluids auf eine relativ innere Seite aufweist. Dadurch wird das erste Fluid auf eine relativ innere Seite des Rückwegs ausgerichtet, wodurch ermöglicht wird, dass die Strömung des ersten Fluids im Rückweg gleichmäßig ausgeglichen wird und das Leistungsvermögen zum Austausch von Wärme zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid verbessert wird.The heat exchanger according to the invention is provided with a first passage unit (U) comprising a plurality of fins (31a, 31a ') forming a passageway (Gr), a return passageway (Ur) and a return passage (Cr) for guiding a first fluid An outer housing (10) having a receiving portion (11) for receiving the first channel unit inserted from one end and forming, in cooperation with the first channel unit, a flow channel (R2) for guiding a second fluid and a housing cover (20) having an entrance (21a) and an outlet (22a) for the first fluid is delimited and connected to an opening part (12) of the outer housing, wherein the first channel unit in Umkehrweg an alignment part (53) for aligning the incoming in the return path of the first fluid to a has relatively inner side. Thereby, the first fluid is aligned with a relatively inner side of the return path, thereby allowing the flow of the first fluid in the return path to be evenly balanced and the capability of exchanging heat between the first and second fluids to be improved.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen einem ersten und einem zweiten Fluid.The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between a first and a second fluid.
Stand der TechnikState of the art
Als ein herkömmlicher Wärmetauscher ist der Wärmetauscher gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-88010 bekannt, der ein Außenrohr, eine Mehrzahl von innerhalb des Außenrohrs angeordneten Wärmeübertragungsrohren, einen Einlass- und einen Auslassstutzen zum Ein- und Auslass von Kühlwasser, welche mit dem Außenrohr verbunden sind, ein Flanschteil mit einer Trennplatte zur Abtrennung des Eingangs vom Ausgang für Abgas und dgl. aufweist und der an einem Abgasrückführungssystem eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.As a conventional heat exchanger, the heat exchanger according to Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2013-88010 is known, which includes an outer tube, a plurality of heat transfer tubes disposed inside the outer tube, inlet and outlet ports for the inlet and outlet of cooling water connected to the outer tube are, a flange having a partition plate for separating the input from the outlet for exhaust gas and the like., Which is used in an exhaust gas recirculation system of a motor vehicle.
An diesem Wärmetauscher ist das Außenrohr aus einem oberen Außengehäuse, einem unteren Außengehäuse und einem hinteren Abdeckungsteil aufgebaut. Das obere Außengehäuse, das untere Außengehäuse und das hintere Abdeckungsteil sind jeweils aus einem rostfreien Stahlblech durch Pressbearbeitung ausgebildet.At this heat exchanger, the outer tube is composed of an upper outer case, a lower outer case, and a rear cover member. The upper outer casing, the lower outer casing and the rear cover member are each formed of a stainless steel sheet by press working.
Das Wärmeübertragungsrohr ist aus einem oberen Rahmen, einem unteren Rahmen und einer Mehrzahl von aus mehreren Bauteilen zusammengesetzten Wärmeabgaberippen aufgebaut. Der obere Rahmen, der untere Rahmen und die Wärmeabgaberippen sind jeweils aus einem rostfreien Stahlblech durch Pressbearbeitung ausgebildet.The heat transfer tube is constructed of an upper frame, a lower frame, and a plurality of heat release ribs composed of a plurality of components. The upper frame, the lower frame and the heat release ribs are each formed of a stainless steel sheet by press working.
Am obigen Wärmetauscher fließt vom Einlassstutzen einströmendes Kühlwasser durch eine zwischen dem Außenrohr und den mehreren Wärmeübertragungsrohren gebildete Spalte und tritt vom Auslassstutzen aus. Vom Eingang in einen Fließkanal einströmendes Abgas strömt durch einen linearen Hinweg, wird in einem U-förmigen Bereich um 180 Grad umgekehrt, strömt durch einen linearen Rückweg und tritt vom Ausgang aus.At the above heat exchanger, cooling water flowing from the inlet port flows through a gap formed between the outer tube and the plurality of heat transfer tubes and exits from the outlet port. Exhaust gas flowing from the inlet into a flow channel flows through a linear pathway, is reversed 180 degrees in a U-shaped region, flows through a linear return path, and exits the exit.
Im U-förmigen Bereich strömt Abgas entlang einer äußeren Innenwandfläche, weshalb umgekehrtes Abgas im Rückweg weitgehend zu einer relativ äußeren Seite versetzt strömt. Da daher Abgas im Rückweg ungleichmäßig verteilt strömt, kann keine effektive Abkühlung des Abgases erfolgen.In the U-shaped region, exhaust gas flows along an outer inner wall surface, for which reason reverse exhaust gas in the return path flows largely offset to a relatively outer side. Since exhaust gas therefore flows unevenly distributed in the return path, no effective cooling of the exhaust gas can take place.
Des Weiteren sind das Außenrohr und die Wärmeübertragungsrohre jeweils durch eine Zusammensetzung von drei Bauteilen aufgebaut, die jeweils aus einem rostfreien Stahlblech durch Pressbearbeitung ausgebildet sind, weshalb die Anzahl von Bauteilen groß und der Herstellungsprozess kompliziert ist, was hohe Kosten verursacht.Further, the outer tube and the heat transfer tubes are each constituted by a composition of three components each formed of a stainless steel sheet by press working, therefore, the number of components is large and the manufacturing process is complicated, which involves a high cost.
An den die Wärmeübertragungsrohren ausbildenden Wärmeabgaberippen sind Ein- und Ausbuchtungen in voneinander abwechselnder Art durch Pressbearbeitung geformt, weshalb eine Verkleinerung des Abstands der Ein- und Ausbuchtungen, nämlich der Rippen, schwierig ist, was eine Verbesserung des Wärmeaustauschvermögens einschränkt.On the heat transfer fins forming the heat transfer tubes, lobes and lobes are formed in an alternating manner by press working, therefore, a reduction in the pitch of the lobes, namely, the fins, is difficult, which restricts an improvement in heat exchange capability.
Übersicht der ErfindungOverview of the invention
Durch die vorliegende Erfindung werden die obigen Probleme des Stands der Technik gelöst, und es wird ein Wärmetauscher bereitgestellt, durch den das Wärmeaustauschvermögen verbessert werden kann.By the present invention, the above problems of the prior art are solved, and a heat exchanger is provided by which the heat exchanging capability can be improved.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist so aufgebaut, dass der Wärmetauscher mit einer ersten Kanaleinheit, die eine Mehrzahl von Rippen umfasst und einen Fließkanal zur Führung eines ersten Fluids durch einen Hinweg, einen Umkehrweg und einen Rückweg ausbildet, einem Außengehäuse, das ein Aufnahmeteil zur Aufnahme der von einem Ende eingeführten ersten Kanaleinheit aufweist und in Zusammenwirkung mit der ersten Kanaleinheit einen Fließkanal zur Führung eines zweiten Fluids ausbildet, und einer Gehäuseabdeckung versehen ist, die einen Eingang und einen Ausgang für das erste Fluid abgrenzt und mit einem Öffnungsteil des Außengehäuses verbunden ist, wobei die erste Kanaleinheit im Umkehrweg ein Ausrichtungsteil zum Ausrichten des in den Rückweg einströmenden ersten Fluids auf einer relativ inneren Seite aufweist.The heat exchanger according to the invention is constructed so that the heat exchanger having a first channel unit comprising a plurality of ribs and a flow channel for guiding a first fluid by a way, a return path and a return path, an outer housing having a receiving part for receiving the a first channel unit inserted into one end and forming, in cooperation with the first channel unit, a flow channel for guiding a second fluid, and a housing cover defining an inlet and an outlet for the first fluid and connected to an opening part of the outer housing, wherein the first channel unit in the return path has an alignment part for aligning the first fluid flowing into the return path on a relatively inner side.
Dabei kann das Ausrichtungsteil als Wandwulst, der von einer Innenwandfläche des Umkehrwegs in Richtung zum Rückweg vorsteht, ausgebildet sein.In this case, the alignment part may be formed as a wall bead, which projects from an inner wall surface of the reversing path in the direction of the return path.
Der Wandwulst kann in der Art eines Furchenrückens, der sich über eine Breitenrichtung des Umkehrwegs erstreckt, ausgebildet sein.The wall bead may be formed in the manner of a ridge spine extending across a width direction of the reverse path.
Das Außengehäuse kann eine Einführungsöffnung, die zur Einführung des zweiten Fluids in einer Nähe des Öffnungsteils vorgesehen ist, und eine Abführungsöffnung, die zur Abführung des zweiten Fluids in einer Nähe eines Verschlussteils auf der dem Öffnungsteil abgewandten Seite vorgesehen ist, aufweisen.The outer casing may include an introduction port provided for introducing the second fluid in a vicinity of the opening part, and a discharge port provided for discharging the second fluid in a vicinity of a shutter part on the side facing away from the opening part.
Die erste Kanaleinheit kann ein Kanalteil mit den mehreren Rippen, das den Hinweg und den Rückweg linear abgrenzt, ein Kopfstück, das eine Öffnung des Kanalteils abdeckt und den Umkehrweg ausbildet, und ein Flanschteil mit einer Trennwand zum Abtrennen der anderen Öffnung des Kanalteils in den Hinweg und den Rückweg umfassen.The first channel unit may include a channel member having the plurality of ribs linearly defining the way and the return, a header covering an opening of the channel member, and the return path forms, and a flange with a partition wall for separating the other opening of the channel part in the way and the way back include.
Das Außengehäuse kann ein um das Öffnungsteil herum ausgebildetes Gehäuseflanschteil aufweisen, an dem das Flanschteil anliegt und verbunden wird.The outer housing may have a Gehäuseflanschteil formed around the opening part around, on which the flange abuts and is connected.
Die Gehäuseabdeckung kann ein Abdeckungsflanschteil aufweisen, der unter Zwischenschaltung des Flanschteils mit dem Gehäuseflansch verbunden wird.The housing cover may comprise a cover flange part, which is connected to the housing flange with the interposition of the flange.
Das Kopfstück kann derart ausgebildet sein, dass darin das Kanalteil einpassbar ist.The head piece can be designed such that the channel part can be fitted therein.
Das Kanalteil kann derart ausgebildet sein, dass zwei Kanalhälften, an denen die mehreren Rippen im Schnitt kammartig angeformt sind, aneinander anliegen.The channel part may be formed such that two channel halves, on which the plurality of ribs are integrally formed in a comb-like manner, abut each other.
Die erste Kanaleinheit kann eine Mehrzahl der Kanalteile und ein zwischen diesen mehreren Kanalteilen zwischengelegtes Abstandsstück umfassen, welches somit den Fließkanal für das zweite Fluid abgrenzt.The first channel unit may include a plurality of the channel portions and a spacer interposed between these plurality of channel portions, thus defining the second fluid flow channel.
Die Gehäuseabdeckung kann einen sich in ein dem Eingang für das erste Fluid benachbarten Bereich steil erweiterndes Abstufungsteil umfassen.The housing cover may include a step portion steeply widening in an area adjacent to the inlet for the first fluid.
Die Kanalfläche des Hinwegs kann größer festgelegt sein als die Kanalfläche des Rückwegs.The channel area of the outward path can be set larger than the channel area of the return path.
Die erste Kanaleinheit kann aus einem Aluminiumwerkstoff ausgebildet sein.The first channel unit may be formed of an aluminum material.
Durch einen Wärmetauscher nach dem obigen Aufbau kann eine Verbesserung des Wärmeaustauschvermögens erreicht werden.By a heat exchanger according to the above structure, an improvement in the heat exchange capability can be achieved.
Figurenlistelist of figures
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1 ist eine Schrägansicht der äußeren Erscheinung des Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.1 Fig. 11 is an oblique view of the external appearance of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention. -
2 ist eine Explosionsschrägansicht des Wärmetauschers gemäß1 .2 is an exploded oblique view of the heat exchanger according to1 , -
3 ist eine Explosionsschrägansicht der im Wärmetauscher gemäß1 eingebauten ersten Kanaleinheit.3 is an exploded oblique view of the heat exchanger according to1 built-in first channel unit. -
4 ist eine Schnittdarstellung zum Zeigen des Fließkanals für das erste Fluid und des Fließkanals für das zweite Fluid im Wärmetauscher gemäß1 .4 FIG. 12 is a sectional view showing the flow passage for the first fluid and the flow passage for the second fluid in the heat exchanger according to FIG1 , -
5 ist eine Schnittdarstellung zum Zeigen des zwischen zwei in der ersten Kanaleinheit eingebauten Kanalteilen führenden Fließkanals für das zweite Fluid im Wärmetauscher gemäß1 .5 is a sectional view for showing the flow channel for the second fluid in the heat exchanger according to leading between two channel parts installed in the first channel unit1 , -
6 ist eine schematische Ansicht zum Zeigen der Wirkungsweise des im Umkehrweg der ersten Kanaleinheit ausgebildeten Ausrichtungsteils (Wandwulst).6 Fig. 12 is a schematic view showing the operation of the alignment part (wall bead) formed in the return path of the first channel unit. -
7A ist eine Vorderansicht der Gehäuseabdeckung am Wärmetauscher gemäß1 .7A is a front view of the housing cover on the heat exchanger according to1 , -
7B ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie E1-E1 in7A .7B is a sectional view taken along the line E1-E1 in7A , -
8A ist eine Schrägansicht des in der ersten Kanaleinheit eingebauten Kanalteils in einem Zustand bevor die zwei Kanalhälften, an denen eine Mehrzahl von Rippen angeformt sind, gegeneinander angestellt wurden.8A Fig. 13 is an oblique view of the channel part installed in the first channel unit in a state before the two channel halves on which a plurality of ribs are formed are opposed to each other. -
8B ist eine Schrägansicht des in der ersten Kanaleinheit eingebauten Kanalteils in einem Zustand, in dem zwei Kanalhälften gegeneinander angestellt und miteinander verbunden sind.8B is an oblique view of the built-in in the first channel unit channel portion in a state in which two channel halves are made against each other and connected to each other. -
9 ist eine Vorderansicht des in8B dargestellten Kanalteils.9 is a front view of the in8B shown channel part. -
10 ist eine Schnittdarstellung zum Zeigen eines Zustandes, in dem die erste Kanaleinheit, die zwei Kanalteile gemäß9 umfasst, im Außengehäuse eingelegt ist.10 Fig. 10 is a sectional view showing a state in which the first channel unit, the two channel parts according to9 includes, is inserted in the outer housing.
Ausführungsbeispiel der ErfindungEmbodiment of the invention
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetauscher M ein Außengehäuse
In der ersten Kanaleinheit U ist ein Fließkanal R1 zur Führung eines ersten Fluids ausgebildet, der aus einem sich in Längsrichtungen L erstreckenden linearen Hinweg Gr, einem Umkehrweg Ur und einem sich in Längsrichtungen L erstreckenden linearen Rückweg Cr besteht.In the first channel unit U, a flow channel R1 is designed to guide a first fluid, which consists of a linear pathway Gr extending in longitudinal directions L, a return path Ur and a linear return path Cr extending in longitudinal directions L.
Das Außengehäuse
Das Aufnahmeteil
Das Öffnungsteil
Das Verschlussteil
Das Gehäuseflanschteil
Der Einführungsstutzen
Der Abführungsstutzen
Da sich in obiger Ausführung die Einführungsöffnung
Dadurch kann das Leistungsvermögen zum Austausch von Wärme zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid erhöht werden. Wenn z. B. das erste Fluid ein warmes Fluid und das zweite Fluid ein kaltes Fluid ist, kann das erste Fluid effektiv abgekühlt werden.Thereby, the capacity for exchanging heat between the first and the second fluid can be increased. If z. For example, if the first fluid is a warm fluid and the second fluid is a cold fluid, the first fluid can be effectively cooled.
Die Vertiefungsnut
Die Vertiefungsnut
Die Gehäuseabdeckung
Die Gehäuseabdeckung
Der Eingangskanal
Der Ausgangskanal
Die Trennwand
Das Abdeckungsflanschteil
Das Abstufungsteil
Strömt das erste Fluid durch den Eingang
Die beiden Kanalteile
Das Kanalteil
Die Kanalhälfte
Wird die Kanalhälfte
In den mehreren Rippen
Dadurch dass die zwei Kanalhälften
Aus
Das Kanalteil
Wie aus
Das Abstandsstück
Das Kopfstück
Das Außenrandteil
Die Wandfläche
Der Wandwulst
Der Wandwulst
Der Wandwulst
Durch das als Ausrichtungsteil wirkenden Wandwulst
Insbesondere wenn der Wandwulst
Wenn das erste Fluid Abgas von einer Brennkraftmaschine und das zweite Fluid Kühlwasser ist, kann Abgas effektiv abgekühlt werden.When the first fluid is exhaust gas from an internal combustion engine and the second fluid is cooling water, exhaust gas may be effectively cooled.
Das Kopfstück
Das Flanschteil
Das Flanschteil
Die Trennwand
Die Trennwand
Gemäß dieser Ausführung ist an der ersten Kanaleinheit U die Kanalfläche des Hinwegs Gr größer festgelegt als die Kanalfläche des Rückwegs Cr.According to this embodiment, at the first channel unit U, the channel area of the outward path Gr is set larger than the channel area of the return path Cr.
Wenn z. B. das erste Fluid ein warmes Fluid ist und das zweite Fluid ein kaltes Fluid ist, wird dann durch den obigen Aufbau das Volumen des die erste Kanaleinheit U durchströmenden ersten Fluids durch Wärmeaustausch mit dem zweiten Fluid verkleinert, wodurch der Druckverlust reduziert wird und zugleich das Wärmeaustauschvermögen verbessert werden kann.If z. If, for example, the first fluid is a warm fluid and the second fluid is a cold fluid, then the volume of the first fluid flowing through the first passage unit U is reduced by heat exchange with the second fluid, thereby reducing the pressure loss and at the same time the first fluid Heat exchange capacity can be improved.
Nachstehend wird der Zusammenbau der ersten Kanaleinheit U erläutert.Next, the assembly of the first channel unit U will be explained.
Die beiden Kanalteile
Daraufhin wird das Abstandsstück
Anschließend wird lediglich durch das Verbinden des Flanschteils
Nachstehend wird der Zusammenbau des Wärmetauschers M erläutert.Hereinafter, the assembly of the heat exchanger M will be explained.
Das Außengehäuse
Daraufhin wird die erste Kanaleinheit U durch das Öffnungsteil
Anschließend wird die Gehäuseabdeckung
In diesem Zustand werden Bolzen durch die jeweiligen Durchgangsbohrungen
Dadurch wird die erste Kanaleinheit U an einer bestimmten Position innerhalb des Außengehäuses
Auf die Weise sind eine Reduzierung der Bauteilanzahl, eine Vereinfachung des Aufbaus und des Herstellungsprozesses od. dgl. erreichbar, während der Wärmetauscher M folglich leicht herstellbar ist.In this way, a reduction in the number of components, a simplification of the structure and the manufacturing process od. Like. Can be achieved while the heat exchanger M is therefore easy to produce.
Durch den Aufbau, dass die erste Kanaleinheit U im Außengehäuse
Nachstehend wird die Wirkungsweise des im obigen Aufbau ausgebildeten Wärmetauschers M erläutert.The operation of the heat exchanger M constructed in the above structure will be explained below.
Das zweite Fluid wird durch die Einführungsöffnung
Das erste Fluid strömt vom Eingang
Dabei treten Wirbel durch das Abstufungsteil
Anschließend durchströmt das erste Fluid den Hinweg Gr und erreicht den Umkehrweg Ur, wobei das erste Fluid um 180 Grad gedreht wird und in den Rückweg Cr einströmt.Subsequently, the first fluid flows through the route Gr and reaches the reversal path Ur, wherein the first fluid is rotated by 180 degrees and flows into the return path Cr.
In diesem Bereich des Umkehrwegs Ur wird das erste Fluid durch den Wandwulst
Danach durchströmt das erste Fluid den Rückweg Cr und den Ausgangskanal
Durch diesen Strömungsverlauf kann das Leistungsvermögen zum Austausch von Wärme zwischen dem ersten und dem zweiten Fluid verbessert werden, wobei, wenn das erste Fluid ein warmes Fluid ist und das zweite Fluid ein kaltes Fluid ist, das erste Fluid effektiv abgekühlt werden kann.By virtue of this flow pattern, the ability to exchange heat between the first and second fluids can be improved, wherein if the first fluid is a warm fluid and the second fluid is a cold fluid, the first fluid can be effectively cooled.
Wenn der vorliegende Wärmetauscher M an einem Abgasrückführungssystem einer Brennkraftmaschine verwendet wird, kann Abgas als erstes Fluid durch Kühlwasser als zweites Fluid effektiv abgekühlt werden.When the present heat exchanger M is used on an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine, exhaust gas as the first fluid can be effectively cooled by cooling water as the second fluid.
Durch das oben erläuterte Ausführungsbeispiel wurde als im Bereich des Umkehrwegs Ur auszubildendes Ausrichtungsteil der von der Innenwandfläche des Umkehrwegs Ur vorstehende Wandwulst
Die Ausführung, dass als die erste Kanaleinheit U ausbildendes Kanalteil zwei Kanalteile
Der Aufbau, dass das Außengehäuse
Die Ausführung, dass als erstes Fluid ein warmes Fluid und als zweites Fluid ein kaltes Fluid verwendet wird, wurde gezeigt. Dennoch lässt sich die Erfindung nicht darauf beschränken. Umgekehrt, kann auch ein kaltes Fluid als erstes Fluid und ein warmes Fluid als zweites Fluid verwendet werden.The design of using a warm fluid as first fluid and a cold fluid as second fluid has been shown. Nevertheless, the invention can not be limited thereto. Conversely, a cold fluid may also be used as the first fluid and a warm fluid as the second fluid.
Die Verwendung von Abgas als erstes Fluid und von Kühlwasser als zweites Fluid wurde gezeigt. Dennoch lässt sich die Erfindung nicht darauf beschränken, und auch andere Fluide können verwendet werden.The use of exhaust gas as the first fluid and of cooling water as the second fluid has been shown. However, the invention can not be so limited, and other fluids may be used.
Wie oben erläutert, können die Probleme des Stands der Technik durch den erfindungsgemäßen Wärmetauscher gelöst werden, und zugleich kann das Wärmeaustauschvermögen verbessert werden. Daher ist die Erfindung selbstverständlich an einem Abgasrückführungssystem einer Brennkraftmaschine und sogar an anderen Wärmetauschern od. dgl. verwendbar.As explained above, the problems of the prior art can be solved by the heat exchanger according to the invention, and at the same time the heat exchange capacity can be improved. Therefore, the invention is of course od at an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine and even other heat exchangers. Like. Usable.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |