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Die Erfindung betrifft ein Kippsegmentlager mit Kippsegmenten, die relativ zu einem Gehäusekörper kippbar sind.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 216 395 A1 ist ein Kippsegmentlager mit einer Hülse mit mehreren Kippsegmenten und mit einem Rahmen bekannt, in welchem die Kippsegmente aufgenommen sind, wobei jeweils ein Federelement zwischen der Innenseite der Hülse und dem zugeordneten Kippsegment vorgesehen ist, wobei das Federelement mit dem Rahmen verbunden oder als separates Bauteil zwischen der Innenseite der Hülse und dem Rahmen angeordnet ist, wobei der Rahmen wenigstens einen Halterungsabschnitt aufweist zum Halten des zugeordneten Kippsegments in dem Rahmen, wobei das jeweilige Kippsegment derart durch den wenigstens einen Halterungsabschnitt in dem Rahmen gehalten wird, wobei das Kippsegment ein Spiel in radialer Richtung und vorzugsweise zusätzlich in Umfangsrichtung aufweist, um ein Kippen des Kippsegments in Umfangsrichtung zu erlauben. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 221 020 A1 ist ein Kippsegmentlagersystem bekannt, aufweisend: Eine äußere Hülse; ein Kippsegmentlager mit einer Hülse, welche in der äußeren Hülse derart aufgenommen ist, dass die Längsachse der Hülse des Kippsegmentlagers zu der Längsachse der äußeren Hülse versetzt angeordnet ist; eine Exzentereinrichtung, welche mit der Hülse des Kippsegmentlagers derart gekoppelt ist, die Hülse des Kippsegmentlagers entlang des Innenumfangs der äußeren Hülse zu bewegen und zu positionieren. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2016 221 044 A1 ist ein Kippsegmentlager bekannt, aufweisend: Eine Hülse; mehrere Stabelemente; mehrere Kippsegmentpaare, welche in der Hülse angeordnet sind; wobei ein jeweiliges Kippsegmentpaar ein erstes Kippsegment mit einer ersten Durchgangsöffnung und ein zweites Kippsegment mit einer zweiten Durchgangsöffnung aufweist, wobei ein Stabelement durch die erste und zweite Durchgangsöffnung hindurchgeführt und mit der Hülse verbunden ist, wobei die Hülse einen ersten Halteadapter und einen zweiten Halteadapter aufweist, wobei der erste Halteadapter mit einem ersten Ende der Hülse und der zweite Halteadapter mit einem zweiten Ende der Hülse verbunden ist und wobei wenigstens einer der Halteadapter vorzugsweise an der Hülse zusätzlich zentriert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kippsegmentlager mit Kippsegmenten, die relativ zu einem Gehäusekörper kippbar sind, im Hinblick auf die Funktion und/oder die Lebensdauer des Kippsegmentlagers zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Kippsegmentlager mit Kippsegmenten, die relativ zu einem Gehäusekörper kippbar sind, dadurch gelöst, dass zwischen den Kippsegmenten und dem Gehäusekörper ein Einlegeteil so angeordnet ist, dass ein thermischer Widerstand zwischen den Kippsegmenten und dem Gehäusekörper reduziert wird. Das Einlegeteil ist einteilig oder mehrteilig ausgeführt. Der Gehäusekörper ist zum Beispiel als Ringkörper ausgeführt. Der Gehäusekörper hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels. Die Kippsegmente sind zum Beispiel durch Verbindungsstege einstückig mit dem Gehäusekörper verbunden. Dabei sind die Verbindungsstege allerdings so klein ausgeführt, dass sich die Kippsegmente relativ zu dem Gehäusekörper bewegen können, um die Funktion des Kippsegmentlagers sicherzustellen. Durch das Einlegeteil wird vorteilhaft eine temperaturbedingte Spaltänderung eines Spalts zwischen einer Welle und dem Kippsegment reduziert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil mit einer Temperiereinrichtung kombiniert ist. Durch eine Temperierung des Einlegeteils kann die Temperatur des Kippsegmentlagers gezielt geregelt werden, wodurch insbesondere der Spalt zwischen der Welle und dem Kippsegmentlager günstig beeinflusst werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung mindestens einen Temperierkanal in dem Einlegeteil umfasst. Der Temperierkanal dient vorteilhaft zum Durchführen eines Temperiermediums. Mit Hilfe des durch den Temperierkanal hindurchgeführten Temperiermediums ist es möglich, die Temperatur des Kippsegmentlagers im Betrieb, insbesondere des Gehäusekörpers des Kippsegmentlagers im Betrieb, zu beeinflussen, vorzugsweise mit dem Ziel, die Bildung eines Spalts zwischen der Welle und den Kippsegmenten zu steuern und/oder zu regeln. Wenn die Temperierung als Kühlung ausgeführt ist, kann zudem ein unerwünschtes Überschreiten einer maximal zulässigen Werkstofftemperatur verhindert werden. Wenn eine mit dem Kippsegmentlager ausgestattete Maschine in einem kalten Zustand angefahren werden soll, kann zudem ein Erwärmen des Kippsegmentlagers mit Hilfe der Temperiereinrichtung vorteilhaft sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung mindestens ein Heizelement in oder an dem Einlegeteil umfasst. Das Heizelement ist zum Beispiel in das Einlegeteil integriert. Das Heizelement kann aber auch als Heizfolie ausgeführt sein. Die Heizfolie ist zum Beispiel in radialer Richtung zwischen dem Einlegeteil und dem Gehäusekörper angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil Zwischenelemente umfasst, die in radialer Richtung mit einem radialen Spiel zwischen den Kippsegmenten und dem Gehäusekörper angeordnet sind. Durch das radiale Spiel wird die Funktion der Kippsegmente im Betrieb des Kippsegmentlagers aufrechterhalten.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente als Zwischensegmente ausgeführt sind, die in Umfangsrichtung überlappend zu den Kippsegmenten angeordnet und durch einen Ringkörper miteinander verbunden sind. Die Zwischensegmente erstrecken sich in Umfangsrichtung vorteilhaft zwischen Verbindungsstegen, welche die Kippsegmente mit dem Gehäusekörper verbinden. Die Kippsegmente sind durch den Ringkörper vorteilhaft einstückig miteinander verbunden. An dem Ringkörper sind, vorzugsweise radial außen, Befestigungsaugen ausgebildet, die dazu dienen, den Ringkörper an einem Gehäuse des Kippsegmentlagers zu fixieren.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung zwischen zwei Zwischenelementen jeweils ein Verbindungssteg angeordnet ist, der eines der Kippsegmente kippbar mit dem Gehäusekörper verbindet. Die Verbindung zwischen dem Kippsegment und dem Gehäusekörper ist vorteilhaft als einstückige Verbindung ausgeführt. Die Verbindungsstege sind vorteilhaft so gering dimensioniert, dass die gewünschte Kippbewegung des jeweiligen Kippsegments relativ zu dem Gehäusekörper ermöglicht wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Spalt zwischen den Kippsegmenten und dem Einlegeteil einerseits groß genug ist, um ein Verkippen der Kippsegmente im Betrieb des Kippsegmentlagers zu ermöglichen, und andererseits klein genug ist, um eine Wärmeübertragung zwischen den Kippsegmenten und dem Einlegeteil zu ermöglichen. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine hohe Funktionalität in Verbindung mit einer langen Lebensdauer des Kippsegmentlagers sichergestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kippsegmentlagers ist dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Spalt zwischen dem Einlegeteil und dem Gehäusekörper einerseits groß genug ist, um ein Verformen des Gehäusekörpers im Betrieb des Kippsegmentlagers zu ermöglichen, und andererseits klein genug ist, um eine Wärmeübertragung zwischen dem Einlegeteil und dem Gehäusekörper zu ermöglichen. Dadurch wird die Funktionalität des Kippsegmentlagers weiter erhöht, insbesondere gleichzeitig verbunden mit einer längeren Lebensdauer.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Einlegeteil, ein Kippsegment, ein Zwischenelement, ein Zwischensegment, eine Temperiereinrichtung, ein Heizelement und/oder einen Gehäusekörper für ein vorab beschriebenes Kippsegmentlager. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines vorab beschriebenen Kippsegmentlagers.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Kippsegmentlagers.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Einlegeteils;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Gehäusekörpers mit drei Kippsegmenten;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Kippsegmentlagers mit dem Gehäusekörper und den Kippsegmenten aus 2 zusammen mit dem Einlegeteil aus 1;
- 4 eine Schnittansicht des Kippsegmentlagers aus 3 mit einer zentral angeordneten Welle;
- 5 das Kippsegmentlager mit der Welle aus 4 mit durch Pfeile angedeuteten Wärmepfaden;
- 6 die Ansicht eines ersten Schnitts durch das Kippsegmentlager aus den 4 und 5 mit einem durch Pfeile angedeuteten Wärmepfad;
- 7 die Darstellung eines zweiten Schnitts durch das Kippsegmentlager aus den 4 und 5 mit einem weiteren durch Pfeile angedeuteten Wärmepfad;
- 8 das Kippsegmentlager aus 4 mit einer gestrichelt angedeuteten verformten Außenkontur des Gehäusekörpers;
- 9 eine weitere Schnittansicht durch das Kippsegmentlager aus 4 mit einer Temperiereinrichtung, die einen Temperierkanal in dem Einlegeteil umfasst;
- 10 eine ähnliche Darstellung wie in 9 mit einer Temperiereinrichtung, die ein Heizelement in dem Einlegeteil und eine Heizfolie zwischen dem Einlegeteil und dem Gehäusekörper umfasst; und
- 11 einen Verdichter mit einer Welle, die mit Hilfe von zwei Kippsegmentlagern gelagert ist, wie sie in den 4 und 5 dargestellt sind.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Einlegeteil 10, das zur Darstellung eines Kippsegmentlagers 30 dient, wie es in 3 dargestellt ist, perspektivisch dargestellt. Das Einlegeteil 10 umfasst einen Ringkörper 8, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe aufweist. Von dem Ringkörper 8 gehen radial innen drei Zwischenelemente 11 bis 13 aus, die als Zwischensegmente ausgeführt sind. Die Zwischenelemente oder Zwischensegmente 11 bis 13 haben im Wesentlichen die Gestalt von flächigen Kreisbögen. Die Zwischenelemente oder Zwischensegmente 11 bis 13 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet.
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Radial außerhalb von Abständen zwischen den Zwischenelementen 11 bis 13 in Umfangsrichtung sind an dem Ringkörper 8 Befestigungsaugen 14 bis 16 ausgebildet. Jedes Befestigungsauge 14 bis 16 ist einem Abstand in Umfangsrichtung zwischen zwei Zwischenelementen 13, 11; 11, 12; 12, 13 zugeordnet.
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Die Befestigungsaugen 14 bis 16 umfassen jeweils ein Durchgangsloch, das zum Durchführen eines Befestigungsmittels, wie einer Befestigungsschraube, dient. Mit mehreren Befestigungsmitteln kann das Einlegeteil 10 an einem (in 1 nicht dargestellten) Gehäuse des Kippsegmentlagers 30 befestigt werden. Der Ringkörper 8 weist radial außerhalb der Zwischenelemente 11 bis 13 und in Umfangsrichtung jeweils zwischen zwei Befestigungsaugen 14, 15; 15, 16; 16, 14 Ausnehmungen 17, 18, 19 auf.
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In 2 ist ein Gehäusekörper 20 perspektivisch dargestellt, der zusammen mit dem Einlegeteil 10 aus 1 zur Darstellung des Kippsegmentlagers 30 in 3 dient. Der Gehäusekörper 20 ist als Außenring ausgeführt. Radial innen sind dem Gehäusekörper 20 drei Kippsegmente 21, 22 und 23 zugeordnet.
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Die Kippsegmente 21 bis 23 sind durch jeweils einen Verbindungssteg 24, 25, 26 einstückig mit dem Gehäusekörper 20 verbunden. Die Verbindungsstege 24 bis 26 sind so angeordnet und ausgeführt, dass sich die Kippsegmente 21 bis 23 in an sich bekannter Art und Weise relativ zu dem Gehäusekörper 20 bewegen, insbesondere verkippen, können.
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Radial außen sind an dem Gehäusekörper 20 Befestigungsaugen 27, 28 und 29 ausgebildet. Die Befestigungsaugen 27 bis 29 sind jeweils radial außerhalb von Abständen angeordnet, die jeweils zwischen zwei Kippsegmenten 21, 22; 22, 23; 23, 21 in Umfangsrichtung vorgesehen sind.
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Die Befestigungsaugen 27 bis 29 umfassen jeweils ein Durchgangsloch, das zum Durchführen eines Befestigungsmittels, wie eine Befestigungsschraube, dient. Mit mehreren Befestigungsmitteln kann der Gehäusekörper 20 an einem in 2 nicht dargestellten Gehäuse des Kippsegmentlagers befestigt werden.
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In 3 ist das Einlegeteil 10 aus 1 zur Darstellung des Kippsegmentlagers 30 mit dem Gehäusekörper 20 aus 2 kombiniert. Im zusammengebauten Zustand sieht man, dass die Zwischenelemente 11 bis 13 des Einlegeteils 10 radial außerhalb der Kippsegmente 21 bis 23 angeordnet sind.
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Dabei ist vorteilhaft zwischen dem jeweiligen Kippsegment 21 bis 23 und dem Zwischenelement 11 bis 13 des Einlegeteils 10 ein ausreichend großer Spalt vorhanden, damit das Kippsegment 21 bis 23 im Betrieb des Kippsegmentlagers 30 verkippen kann. Der Spalt ist allerdings so gering, damit ein Wärmeübertrag zwischen den Kippsegmenten 21 bis 23 und den Zwischenelementen 11 bis 13 des Einlegeteils 10 stattfindet.
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Darüber hinaus ist zwischen dem Gehäusekörper 20 und dem Einlegeteil 10, insbesondere den Zwischenelementen 11 bis 13 des Einlegeteils 10, ein ausreichend großer Spalt vorhanden, damit sich der als Außenring ausgeführte Gehäusekörper 20 verformen kann, wie in 8 durch eine gestrichelt angedeutete verformte Kontur 55 angedeutet ist. Der Spalt muss allerdings so gering sein, dass ein gewünschter Wärmeübertrag zwischen dem Einlegeteil 10, insbesondere zwischen den Zwischenelementen 11 bis 13 des Einlegeteils 10, und dem Gehäusekörper 20 stattfinden kann.
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In 4 ist das Kippsegmentlager 30 aus 3 im Schnitt durch eine Welle 40 dargestellt. Zwischen der Welle 40 und den Kippsegmenten 21 bis 23 ist ein Lagerspalt ausgebildet, in welchem im Betrieb des Kippsegmentlagers 30 Wärme entsteht.
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In 5 ist durch Kreisbögen die Wärmeentwicklung 41 in dem Spalt zwischen der Welle 40 und dem Kippsegmenten 21 bis 23 angedeutet. Darüber hinaus sind in 5 durch eine Vielzahl von Pfeilen Wärmepfade 42 über die Kippsegmente, das Einlegeteil, den Gehäusekörper bis hin zu den Befestigungsaugen 27 bis 29 angedeutet.
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In 6 ist die Ansicht eines Schnitts durch eine Schraube 45 angedeutet. Die Schraube 45 ist durch das Befestigungsauge 27 hindurchgeführt und zur Befestigung des Gehäusekörpers 20 in ein entsprechendes Gewindesackloch eines Gehäuses 49 des Kippsegmentlagers eingeschraubt. Durch Pfeile 46 bis 48 ist ein Wärmepfad in 6 angedeutet.
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In 7 ist ein ähnlicher Schnitt durch eine Schraube 50 dargestellt. Die Schraube 50 ist durch das Befestigungsauge 14 des Einlegeteils 10 hindurchgeführt. Die Schraube ist in ein Gewindesackloch des Gehäuses 49 eingeschraubt, um das Einlegeteil 10 an dem Gehäuseteil 49 zu befestigen. Durch Pfeile 51 bis 53 ist in 7 ein Wärmepfad angedeutet.
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In 8 ist durch eine gestrichelte verformte Kontur 55 angedeutet, wie sich der als Außenring ausgeführte Gehäusekörper 20 des Kippsegmentlagers 30 im Betrieb verformt. Durch das Einlegeteil 10 wird die Erwärmung des Außenrings beziehungsweise Gehäusekörpers 20 begünstigt, wodurch sich dieser stärker verformt und somit die Kippsegmente stärker verschiebt.
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In 9 ist anhand eines ähnlichen Ausschnitts wie in 6 angedeutet, dass das Einlegeteil 10 mit einer Temperiereinrichtung 60 kombiniert sein kann. Die Temperiereinrichtung 60 umfasst einen Temperierkanal 61, der sich durch das Einlegeteil 10 hindurch erstreckt.
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Durch Pfeile 62 bis 64 ist in 9 angedeutet, dass zum Temperieren ein Temperiermedium durch den Temperierkanal 61 strömt. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur des Kippsegmentlagers 30 und des Außenrings beziehungsweise Gehäusekörpers 20 zu beeinflussen, mit dem Ziel, den Welle-Kippsegment-Spalt zu steuern oder zu regeln. Wenn die Temperierung als Kühlung ausgeführt ist, kann zudem ein Überschreiten der maximal zulässigen Werkstofftemperatur vermieden werden.
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Wenn eine mit dem Kippsegmentlager 30 ausgestattete Maschine im kalten Zustand angefahren wird, kann ein Erwärmen des Kippsegmentlagers 30 vorteilhaft sein.
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In 10 ist angedeutet, dass die Temperiereinrichtung 60 auch eine Heizfolie 66 und/oder Heizelemente 67 umfassen kann. Mit der Heizfolie 66 und/oder den Heizelementen 67 ist es auf einfache Art und Weise möglich, das Einlegeteil 10 zu erwärmen.
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In 11 ist beispielhaft ein Verdichter 70 schematisch dargestellt. Der Verdichter 70 umfasst ein Verdichterrad 71, das mit Hilfe einer Welle 72 drehbar gelagert ist. Die drehbare Lagerung umfasst ein Axiallager 73 und zwei Kippsegmentlager 74, 75. Zwischen den beiden Kippsegmentlagern 74, 75 ist ein Motor 76 angedeutet, der zum Antrieb der Welle 72 mit dem Verdichterrad 71 dient. Die Kippsegmentlager 74, 75 sind so oder so ähnlich wie das Kippsegmentlager 30 in den 1 bis 10 ausgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016216395 A1 [0002]
- DE 102016221020 A1 [0002]
- DE 102016221044 A1 [0002]
