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Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für Druckluft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Radgetriebe mit einer derartigen Drehdurchführung.
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Drehdurchführungen für Druckluft werden benötigt, wenn an Fahrzeugen mit Rädern deren Reifen während der Fahrt mit Druckluft versorgbar sein sollen. Derartige Drehdurchführungen weisen einen mit dem Rad rotierenden Ringkörper auf, der an einer rahmenfesten Anlage anliegt. Zwischen der rahmenfesten Anlage und dem sich drehenden Ringkörper ist eine Ringkammer ausbildet, die einen an dem rotierenden Ringkörper gebildeten Druckluftausgang hat, der mit dem umlaufenden Ventil des Rades verbunden ist.
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In der Druckschrift
DE 199 50 191 C1 ist eine Drehdurchführung offenbart, deren Ringkammer im rahmenfesten Anlageteil gebildet ist, und die (einseitig) vom rotierenden Ringkörper verschlossen ist. Die Strömungsrichtung der Luft im Übergang von der Ringkammer zum Ringkörper ist axial. Eine Luftdichtung ist radial innerhalb der Ringkammer angeordnet, während die andere Luftdichtung radial außerhalb der Ringkammer angeordnet ist. Dabei sind die elastischen Spannrichtungen der beiden Luftdichtungen axial ausgerichtet.
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Nachteilig an derartigen Drehdurchführung für Druckluft ist der hohe Bauraumbedarf in radialer Richtung.
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In den Druckschriften
DE 20 2010 008 453 U1 ist eine Drehdurchführung offenbart, deren Ringkammer ebenfalls im rahmenfesten Anlageteil gebildet ist, wobei der Ringkörper (Rotorkörper) am Außenumfang der Ringkammer angeordnet ist. Die Strömungsrichtung der Luft im Übergang von der Ringkammer zum Ringkörper ist radial.
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Die beiden Luftdichtungen sind axial benachbart zur Ringkammer angeordnet. Dabei sind die elastischen Spannrichtungen der beiden Luftdichtungen axial ausgerichtet.
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In den Druckschriften
DE 10 2013 223 512 A1 ist eine doppelte Drehdurchführung offenbart, die zwei Ringkammern (Ringnuten) im rahmenfesten Anlageteil (inneres Ringelement) gebildet ist, an dessen Außenumfang der Ringkörper (äußeres Ringelement) angeordnet ist. Die Strömungsrichtung der Luft im Übergang von den Ringkammern zum Ringkörper ist radial. Die drei Luftdichtungen sind axial benachbart zu den Ringkammern angeordnet. Dabei sind die elastischen Spannrichtungen der drei Luftdichtungen radial ausgerichtet.
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Nachteilig an den beiden letztgenannten Drehdurchführungen für Druckluft ist der hohe Bauraumbedarf in axialer Richtung.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Drehdurchführung für Druckluft und ein Radgetriebe mit einer derartigen Drehdurchführung zu schaffen, deren Bauraumbedarf minimiert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehdurchführung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Radgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Die beanspruchte Drehdurchführung für Druckluft weist einen um eine Mittelachse rotierbaren Ringkörper und ein rahmenfestes Anlageteil auf. Von dem Ringkörper und dem Anlageteil ist eine Ringkammer begrenzt. An dem Ringkörper ist ein mit der Ringkammer verbundener Druckluftausgang gebildet, der mit einem Reifen verbindbar ist. Zur Abdichtung der mit Druckluft beaufschlagten Ringkammer ist zwischen dem Anlageteil und dem Ringkörper beidseitig der Ringkammer eine jeweilige Luftdichtung vorgesehen. Erfindungsgemäß hat eine Richtung einer elastischen Spannung der ersten Luftdichtung eine axiale Komponente oder die gesamte Richtung ist axial. Eine Richtung einer elastischen Spannung der zweiten Luftdichtung hat eine radiale Komponente oder sie ist gesamt radial. Der Bauraumbedarf der Drehdurchführung in axialer Richtung bzw. in radialer Richtung gegenüber dem Stand der Technik wird verringert. Damit lässt sich die Drehdurchführung insgesamt kompakt gestalten.
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Fertigungstechnisch einfach ist es, wenn das Anlageteil eine radiale Stufe hat, in der der Ringkörper angeordnet ist. Dabei bildet die radiale Stufe eine erste Anlage, die axial benachbart zur ersten Luftdichtung angeordnet ist, und eine zweite Anlage, die radial innerhalb der zweiten Luftdichtung angeordnet ist.
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Vorzugsweise weist das Anlageteil radial innerhalb der ersten Anlage einen Drucklufteingang auf.
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Die Luftdichtungen weisen vorzugsweise jeweils einen Dichtring aus Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder einen O-Ring aus einem Elastomer Werkstoff auf. Der O-Ring erzeugt die elastische Spannung in Richtung gegen die jeweilige Anlage und dichtet zum Dichtring ab.
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Die Drehdurchführung lässt sich noch kompakter gestalten, wenn die Ringkammer und/oder die erste Luftdichtung und/oder die zweite Luftdichtung im Ringkörper gebildet oder aufgenommen sind/ist. Besonders kompakt lässt sich die Drehdurchführung gestalten, wenn die Ringkammer und die beiden Luftdichtungen im Ringkörper gebildet bzw. aufgenommen sind.
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Vorzugsweise ist im Ringkörper ein schräger Druckluftkanal vorgesehen, der die Ringkammer mit dem Druckluftausgang verbindet. Ein Anstellwinkel des Druckluftkanals zur Mittelachse beträgt dann mehr als 0 und weniger als 90 Grad, vorzugsweise zwischen 35 und 55 Grad.
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Besonders kompakt lässt sich die Drehdurchführung gestalten, wenn der schräge Druckluftkanal unmittelbar zwischen den beiden Luftdichtungen angeordnet ist.
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Axial besonders kurz baut die Drehdurchführung, wenn die zweite Luftdichtung radial innerhalb des Druckluftausgangs angeordnet ist.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Anlageteil, vorzugsweise einem daran gebildeten Flansch, und dem Ringkörper eine Gleitringdichtung vorgesehen, die einen ersten und einen zweiten metallischen Dichtring aufweist, die von einem jeweiligen elastischen Ring - z.B. O-Ring - gegeneinander gespannt sind. Der erste elastische Ring stützt sich an dem Anlageteil, vorzugsweise dem Flansch, ab, während sich der zweite elastische Ring an dem Ringkörper abstützt. Der erste metallische Dichtring ist rahmenfest, während der zweite metallische Dichtring rotierbar ist. Damit ist die erfindungsgemäße Drehdurchführung zu einer Dichtungsanordnung weitergebildet, die Vorteile bei großem Durchmesser der Drehdurchführung bzw. Dichtungsanordnung hat, da die Gleitringdichtung trotz höher Umlaufgeschwindigkeiten hohe Verschleißfestigkeit und Dichtheit bietet.
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Vorzugsweise sind der erste elastische Ring und der erste metallische Dichtring zumindest abschnittsweise in eine Nut des Anlageteils eingesetzt, während der zweite elastische Ring und der zweite metallische Dichtring zumindest abschnittsweise in eine Nut des Ringkörpers eingesetzt sind. Damit ist die zur Dichtungsanordnung weitergebildete Drehdurchführung axial platzsparend.
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Um axial kurz zu bauen ist die Gleitringdichtung unmittelbar benachbart zur Drehdurchführung, vorzugsweise zu ihrem Druckluftausgang, angeordnet.
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Darüber hinaus wird es bevorzugt, wenn der Ringkörper von Durchgangsausnehmungen oder Drucktaschen in axialer Richtung durchsetzt ist, die am Innenumfang der Gleitringdichtung münden. Dadurch ist die Gleitringdichtung mit Schmiermittel versorgbar.
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Die Versorgung des Gleitringdichtung mit Schmiermittel ist optimiert, wenn die Durchgangsausnehmungen kreisbogenförmige Langlöcher sind.
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Wenn die erste Luftdichtung und/oder die erste Anlage der Drehdurchführung radial innerhalb der Gleitringdichtung angeordnet ist, ist die zur Dichtungsanordnung weitergebildete Drehdurchführung axial platzsparend.
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Bei einer konkreten axial sehr platzsparenden Ausgestaltung sind die erste Luftdichtung und die Ringkammer radial innerhalb des zweiten metallischen Dichtringes der Gleitringdichtung angeordnet.
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Die Gleitringdichtung ist vorzugsweise asymmetrisch. Dazu können die beiden elastischen Ringe und/oder die beiden metallischen Dichtringe ungleich sein. Der erste elastische Ring kann auch radial innerhalb des ersten metallischen Dichtrings angeordnet sein, während der zweite elastische Ring radial außerhalb des zweiten metallischen Dichtrings angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Radgetriebe ist insbesondere für einen Einzelradantrieb ausgelegt und weist eine vorbeschriebene Drehdurchführung auf.
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Wenn das Radgetriebe ein Planetengetriebe ist, wird an dessen Außenumfang wegen dessen großem Durchmessers die Verwendung der vorbeschriebenen Dichtungsanordnung bevorzugt, also die Verwendung der Drehdurchführung mit der Gleitringdichtung.
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Die erfindungsgemäße Drehdruckführung und das erfindungsgemäße Radgetriebe und insbesondere deren axial platzsparenden Weiterbildungen eignen sich für Fahrantriebe von mobile Arbeitsmaschinen, wobei sich die Mittelachse der Drehdurchführung quer zur mobilen Arbeitsmaschine erstreckt. Die mobile Arbeitsmaschine kann z.B. ein Feldhäcksler oder eine Feldspritze sein.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung für Druckluft ist in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen
- 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung für Druckluft gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer Weiterbildung zur Dichtungsanordnung in einer geschnittenen Darstellung,
- 2 einen Ringkörper der Drehdurchführung aus 1 in einer Ansicht,
- 3 den Ringkörper aus den 1 und 2 in einer geschnittenen Darstellung und
- 4 einen Ausschnitt des Ringkörpers der Drehdurchführung aus den vorhergehenden Figuren in einer geschnittenen Darstellung.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung für Druckluft gemäß dem Ausführungsbeispiel, die zusammen mit einer Gleitringdichtung 1 zu einer Dichtungsanordnung weitergebildet ist. Diese Dichtungsanordnung ist am Außenumfang eines Planetengetriebes angeordnet, von dem in 1 nur ein als Gehäuse 2 teilweise dargestellt ist. Das Gehäuse 2 hat einen etwa kreiszylindrischen Hauptabschnitt 2a und einen einstückig damit gebildeten Flansch 2b.
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(Nicht gezeigte) Zahnräder des Planetengetriebes sind innerhalb (in 1 unterhalb) des Hauptabschnitts 2a des Gehäuses 2 angeordnet. Eine Mittelachse des Planetengetriebes verläuft weit unterhalb der 1 waagerecht entlang der Zeichenebene. Daher ist diese Mittelachse nur in den 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 4 dargestellt.
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Am Außenumfang des Hauptabschnitts 2a des Gehäuses 2 ist über ein Wälzlager 6 eine rotierende Felgenaufnahme 8 mittels eines Wälzlagers 6 rotierbar gelagert, an die (in 1 rechts) eine (nicht gezeigte) Felge angesetzt wird.
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Die erfindungsgemäße Drehdurchführung hat einen mit der Felgenaufnahme 8 umlaufenden Druckluftausgang 10, der über eine nicht gezeigte weitere Leitung mit einem (nicht gezeigten) Ventil der Felge verbunden ist. Damit eignet sich die in 1 gezeigte Dichtungsanordnung mit dem konzentrisch darin aufgenommenen Planetengetriebe und einem dieses antreibenden (nicht gezeigten) Hydromotor als Einzelradantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine, z. B. einen Feldhäcksler oder eine Feldspritze.
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Die Drehdurchführung hat einen Ringkörper 12, der in eine Stufe des Gehäuses 2 eingesetzt ist, die am Außenumfang des Hauptabschnitts 2a des Gehäuses und axial benachbart zum Flansch 2b des Gehäuses 2 gebildet ist. Dabei rotiert der Ringkörper 12 mit seinem Druckluftausgang 10 gegenüber dem Gehäuse 2, das mit der mobilen Arbeitsmaschine fest verbunden ist und daher rahmenfest ist.
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Der Ringkörper 12 verbindet einen rahmenfesten Drucklufteingang 14 mit seinem rotierenden Druckluftausgang 10. Dazu hat der Ringkörper 12 eine an seinem Innenumfang vollumfänglich gebildete Ausnehmung, die zusammen mit der Stufe des Gehäuses 2 eine Ringkammer 16 bildet. Diese hat beim gezeigten Ausführungsbeispiel etwa rechteckigen Querschnitt, wobei eine der beiden langen Seiten und eine der beiden kurzen Seiten von dem Ringkörper 12 gebildet und begrenzt sind, während die andere kurze Seite und die andere lange Seite von der Stufe des Gehäuses 2 gebildet und begrenzt sind.
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In axialer Richtung (in 1 von links nach rechts) verläuft durch den Flansch 2b des Gehäuses 2 der Drucklufteingang 14, die in einer der kurzen Seiten des rechteckigen Querschnitts der Ringkammer 16 mündet. Ausgangsseitig strömt die Druckluft aus der Ringkammer 16 über einen schrägen Druckluftkanal 18 zum Druckluftausgang 10.
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Der Drucklufteingang 14, der schräge Druckluftkanal 18 und der Druckluftausgang 10 sind jeweils als Bohrung ausgebildet. Radial unmittelbar außerhalb der Ringkammer 16 und axial unmittelbar benachbart zur Ringkammer 16 gegenüber dem Drucklufteingang 14 ist jeweils eine Luftdichtung 24, 26 vorgesehen. Beide Luftdichtungen 24, 26 sind in einer jeweiligen Nut des Ringkörpers 12 aufgenommen.
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Die Luftdichtungen 24, 26 weisen jeweils einen Dichtring 12 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) und einen O-Ring 22 aus einem Elastomer Werkstoff auf. Der O-Ring 22 erzeugt eine elastische Spannung in Richtung gegen eine jeweilige Anlage des Gehäuses 2 und dichtet zum Dichtring 20 ab.
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Die in 1 linke Luftdichtung 24 wird als erste Luftdichtung 24 bezeichnet. Ihre elastische Spannung ist in axialer Richtung (in 1 nach links) gegen die erste Anlage, die an dem Flansch 2b des Gehäuses 2 gebildet ist. Die (in 1 rechte) Luftdichtung 26 hat ihre elastische Spannung in Richtung gegen den Außenumfang des Hauptabschnitts 2a des Gehäuses 2 (in 1 nach unten). Zwischen den beiden Luftdichtungen 24, 26 verläuft der schräge Druckluftkanal 18.
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Radial außerhalb der ersten Luftdichtung 24 ist die Gleitringdichtung 1 vorgesehen. Sie hat zwei aneinander anliegende metallische Dichtringe 28, 30, wobei der erste metallische Dichtring 28 in eine Nut des Flansches 2b des rahmenfesten Gehäuses 2 eingesetzt ist, während der zweite metallische Dichtring 30 in eine Nut 32 des Ringkörpers 12 der Drehdurchführung eingesetzt ist. Dabei werden die beiden metallischen Dichtringe 28, 30 über einen jeweiligen O-Ring gegeneinander gespannt.
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2 zeigt in einer Ansicht mit Blickrichtung entlang der Mittelachse 4 die Seite des rotierenden Ringkörpers 12 der Drehdurchführung, die an der rotierenden Felgenaufnahme 8 (vgl. 1) anliegt. Es ist dargestellt, dass der Ringkörper 12 in axialer Richtung entlang der Mittelachse 4 von drei ungleichmäßig am Umfang verteilten kreisbogenförmigen Durchgangsausnehmungen 34 durchsetzt ist.
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3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-A aus 2 durch den gesamten Ringkörper 12 der Drehdurchführung. Dabei entspricht der in 3 obere Schnittbereich demjenigen aus 1, während der in 3 untere Schnittbereich eine der Durchgangsausnehmungen 34 zeigt. Die Durchgangsausnehmungen 34 ermöglichen es einem Schmiermittel (von der in 3 rechten Seite nach links) in Richtung zur Nut 32 zu gelangen, in die der zweite metallische Dichtring 30 und der zweite O-Ring der Gleitringdichtung 1 eingesetzt sind. Damit kann Schmiermittel in den radial innerhalb des zweiten metallischen Dichtrings 30 gebildeten Raum der Nut 32 und von dort in den Anlagebereich zwischen die beiden metallischen Dichtringe 28, 30 (vgl. 1) gelangen, um diese bei ihrer vergleichsweise hohen Relativgeschwindigkeit zu schmieren und gegeneinander abzudichten.
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4 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie B-B aus 2 durch den Ringkörper 12 der Drehdurchführung. In dieser Schnittebene B-B ist weder eine als Druckluftausgang 10 dienende radiale Bohrung, noch eine als Schmiermitteldurchtritt dienende kreisbogenförmige Durchgangsausnehmung 34, so dass lediglich die am Ringkörper 12 umlaufenden Formen dargestellt sind. Dazu gehört die Nut 32 für die Gleitringdichtung 1, und die Ringkammer 16, die an ihrer radial inneren Seite durch eine gestrichelte Linie begrenzt dargestellt ist. Weiterhin sind die beiden Nuten 38, 40 zu erkennen, in die die beiden Luftdichtungen 24, 26 eingesetzt sind.
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Schließlich ist an der der Felgenaufnahme 8 zugewandten (in 4 rechten) Seite eine Ausnehmung 42 dargestellt, in die das Wälzlager 6 teilweise eingesetzt ist. Auch dieses konstruktive Merkmal dient der Komprimierung des Radgetriebes (vgl. 1) entlang seiner Mittelachse 4 (vgl. 3).
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Offenbart sind eine Drehdurchführung für Druckluft und eine Weiterbildung als Dichtungsanordnung mit einer Gleitringdichtung und eine Weiterbildung als Radgetriebe, die axial kurz bauen, da die Ringkammer der Drehdurchführung einerseits eine Luftdichtung aufweist, die radial außerhalb der Ringkammer ist, und andererseits eine Luftdichtung aufweist, die axial benachbart zur Ringkammer ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gleitringdichtung
- 2
- Anlageteil / Gehäuse
- 2a
- Hauptabschnitt
- 2b
- Flansch
- 4
- Mittelachse
- 6
- Wälzlager
- 8
- Felgenaufnahme
- 10
- Druckluftausgang
- 12
- Ringkörper
- 14
- Drucklufteingang
- 16
- Ringkammer
- 18
- schräger Druckluftkanal
- 20
- Dichtring
- 22
- O-Ring
- 24
- erste Luftdichtung
- 26
- zweite Luftdichtung
- 28
- erster metallischer Dichtring
- 30
- zweiter metallischer Dichtring
- 32
- Nut
- 34
- Durchgangsausnehmung
- 36
- Strömungspfad der Druckluft
- 38
- erste Nut
- 40
- zweite Nut
- 42
- Ausnehmung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19950191 C1 [0003]
- DE 202010008453 U1 [0005]
- DE 102013223512 A1 [0007]
