DE1077317B - Arrangement for direct voltage control of rectifier systems with transducers - Google Patents
Arrangement for direct voltage control of rectifier systems with transducersInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Bei Gleichrichteranlagen wird häufig eine stufenlose Veränderbarkeit der Gleichspannung verlangt. Während man bei Gleichrichtern mit Gasentladungsgefäßen, die mit Steuergittern ausgerüstet sind, eine einfache Methode zur stufenlosen Steuerung der Gleichspannung zur Verfügung hat, ist man bei Gleichrichtern mit Halbleiterventilen auf eine stufenlose Veränderung der speisenden Wechselspannung angewiesen, z. B. mittels eines Stelltransformators, was jedoch nur bei kleinen und mittleren Leistungen durchführbar ist und zudem einen großen Aufwand erfordert.Continuous variability of the DC voltage is often required in rectifier systems. While for rectifiers with gas discharge vessels equipped with control grids, a simple one Method for stepless control of the DC voltage is available, one is with rectifiers with semiconductor valves dependent on a stepless change of the feeding AC voltage, z. B. by means of a variable transformer, but this is only for small and medium powers is feasible and also requires a great deal of effort.
Eine andere Möglichkeit zur stufenlosen Veränderung der speisenden Wechselspannung des Gleichrichters ist durch eine Verwendung· von Transduktoren z. B. nach Art der spannungsgesteuerten Magnetverstärker mit Rücklaufsteuerung bekanntgeworden, die in die Ventilleitungen eingeschaltet werden. Werden diese Transduktoren, die während der Stromflußdauer der zugehörigen Halbleiterventile in der magnetischen Sättigung arbeiten, nach Verlöschen des Ventilstromes, also· während der Sperrdauer der Ventile durch eine Halbwellen-Steuerspannung, die an eine als Steuerwicklung dienende Spannungswicklung des Transduktors angeschlossen ist, ganz oder teilweise ummagnetisiert, so erfolgt der Wiedereintritt in die Sättigung, als die volle Stromleitfähigkeit des Transduktors um eine bestimmte, veränderbare Zeit verspätet. Diese Verzögerungszeit des Stromeinsatzes jedes Halbleiterventils ist bestimmt durch die Proportionalität der Spannungszeitfläche der Steuerspannung der an der Arbeitswicklung des Transduktors vor Einsetzen des Stromes auftretenden Spannungszeitfläche der Arbeitsspannung. Sie ermöglicht eine veränderbare Herabsetzung der mittleren Gleichspannung, ähnlich wie sie bei den gittergesteuerten Gasentladungsgleichrichtern infolge der Zündverzögerung eintritt. Es ergibt sich also eine Transduktorsteuerung ähnlich einer Sättigungswinkelsteuerung. Bei voller Ummagnetisierung von beispielsweise positiver zu negativer Sättigung ergibt sich die größte Verzögerung des Stromeinsatzes innerhalb der Periode und damit die größte Verminderung der mittleren Gleichspannung, während bei fehlender Ummagnetisierung eine Verzögerung Null und damit die höchste Gleichspannung eintritt, die der Vollaussteuerung des Gleichrichters entspricht.Another possibility for stepless change of the feeding AC voltage of the rectifier is by using · transducers z. B. on the type of voltage-controlled magnetic amplifier became known with return control, which are switched on in the valve lines. Will these transducers, which during the current flow duration of the associated semiconductor valves in the magnetic Saturation work after the valve current has been extinguished, i.e. · during the blocking period of the valves by a half-wave control voltage applied to a voltage winding of the Transductor is connected, completely or partially remagnetized, then re-entry takes place in the Saturation, when the full current conductivity of the transducer is delayed by a certain, changeable time. This delay time for the use of current of each semiconductor valve is determined by the proportionality the voltage-time area of the control voltage on the working winding of the transducer voltage-time area of the working voltage occurring before the onset of the current. It enables one Variable reduction of the mean DC voltage, similar to the grid-controlled gas discharge rectifier occurs as a result of the ignition delay. This results in a transducer control similar to a saturation angle control. With full magnetization reversal from, for example, positive negative saturation results in the greatest delay in the use of electricity within the period and thus the greatest reduction in the mean DC voltage, while in the absence of magnetization reversal a delay of zero and thus the highest DC voltage occurs that the full scale of the Rectifier corresponds.
Diese Schaltung setzt indessen voraus, daß jedem Halbleiterventil ein Transduktor zugeordnet ist, sie erfordert daher für einen sechspulsigen Gleichrichter sechs Transduktoren. Die Arbeitswicklung jedes Transduktors wird dabei von einem Halbwellenstrom durchflossen, was bedeutet, daß die Transduktoren strommäßig nicht voll ausgenutzt sind.However, this circuit assumes that a transductor is assigned to each semiconductor valve, they therefore requires six transducers for a six-pulse rectifier. The job development each A half-wave current flows through the transducer, which means that the transductors are not fully utilized in terms of electricity.
Anordnung zur GleichspannungssteuerungArrangement for DC voltage control
von Gleichrichteranlagenof rectifier systems
mit Transduktorenwith transducers
Anmelder:Applicant:
Brown, Boveri & Qe. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22Brown, Boveri & Qe. Aktiengesellschaft, Mannheim-Käfertal, Boveristr. 22nd
Karl-Werner Kanngießer, Mannheim, ist als Erfinder genannt wordenKarl-Werner Kanngießer, Mannheim, has been named as the inventor
Eine volle Ausnutzung der Transduktoren läßt sich nach einer weiter bekanntgewordenen Anordnung erreichen, wenn diese in die Wechselstromzuleitungen der Gleichrichterschaltung eingeschaltet werden. Das führt aber nur bei solchen Gleichrichterschaltungen zum Erfolg, deren Wechselströme Stromlücken enthalten, in denen also die Ummagnetisierung der Transduktoren mittels der Steuerspannung vorgenommen werden kann. Solche Schaltungen sind beispielsweise die Drehstrombrückenschaltung oder die 2 · 3-Phasen-Schaltung mit zweiphasiger Saugdrossel. Bei der Anordnung der Transduktoren in den Drehstromzuleitungen dieser Schaltungen sind an Stelle von bisher sechs nur noch drei Transduktoren erforderlich. Bei dieser sogenannten Dreidrosselschaltung führen die Transduktoren Vollwellen-Wechselströme, sie sind damit strommäßig voll ausgenutzt. Die Wechselströme setzen sidi, wenn man von dem Überlappungs- oder Kommutierungswinkel der Ventilströme absieht, aus einer positiven und einer negativen Halbwelle je von der Stromfluß dauer von 120° el. zusammen, so daß für den Steuereingriff der Steuerspannung etwa 60° el. zur Verfügung steht, in der die Ummagnetisierung des Transduktors von positiver zu negativer Sättigung oder umgekehrt vor sich gehen muß. Die Spannungssteuerung der Transduktoren muß in diesem Falle durch eine Wechselspannung erfolgen, deren Phasenlage so zu wählen ist, daß jeweils eine Ummagnetisierung der Transduktoren in Richtung der folgenden Arbeitsstromhalbwelle erreichtA full utilization of the transducers can be achieved according to an arrangement that has become more common, when these are switched into the AC leads of the rectifier circuit. That but only leads to success with rectifier circuits whose alternating currents contain current gaps, in which the magnetic reversal of the transducers is carried out by means of the control voltage can be. Such circuits are, for example, the three-phase bridge circuit or the 2 · 3-phase circuit with two-phase suction throttle. When arranging the transducers in the three-phase supply lines these circuits are in place of the previous six, only three transducers are required. In this so-called three-throttle circuit If the transducers carry full-wave alternating currents, they are fully utilized in terms of current. the Alternating currents occur when one is aware of the overlap or commutation angle of the valve currents apart from a positive and a negative Half-wave depending on the current flow duration of 120 ° el. Together, so that for the control intervention of the control voltage about 60 ° el. is available, in which the magnetization reversal of the transductor from positive to negative saturation or vice versa. The voltage control of the transducers must be done in this case by an alternating voltage, the phase position is to be chosen so that each a reversal of magnetization of the transducers in the direction of the following working current half-wave is achieved
909 759/184909 759/184
I 077 317I 077 317
3 43 4
wird. Werden für die Spannungssteuerung der Trans- oder als magnetisch wirkender Frequenzwandler aus-will. Are the trans- or magnetically acting frequency converters used for voltage control?
duktoren drei um 120° el. gegeneinander verschobene geführt sein.ductors three by 120 ° el. against each other be guided.
Wechselspannungen der Netzfrequenz verwendet, so In Fig. 2 sind die Wechselströme iw in den Phasen R, kann nur ein kleiner Ausschnitt der Spannungszeit- S, T und die Steuerwechselspannung u$t der dreifläche wirksam werden. Hat der gegebene Ausschnitt 5 fachen Netzfrequenz punktiert eingetragen wiederder Spannung eine Spannungszeitfläche, die zur vollen gegeben. Man erkennt, daß zu jedem Zeitpunkt einer Ummagnetisierung von positiver zu negativer Sätti- der Transduktoren nicht stromführend und demgung erforderlich ist, so liegt der Zustand eines voll zufolge ungesättigt ist, so daß dieser imstande ist, die ausgesteuerten Gleichrichters vor. Ist indessen die Spannungszeitfläche der Steuerwechselspannung aufwirksame Spannungszeitfläche der Steuerspannung io zunehmen und damit die Steuerung zu ermöglichen, kleiner, so kann das Einsetzen des Ventilstromes erst Die gezeichneten Strom- und Spannungsverläufe beum so viel später erfolgen, bis die in der Arbeitswick- ziehen sich auf den voll ausgesteuerten Zustand, in lung des Transduktors wirkende Spannung die Um- dem die Ventilströme unverzögert einsetzen. Die von magnetisierung bis zur Sättigung zu Ende geführt den Transduktoren aufgenommenen Spannungszeithat. Damit tritt wieder die vorhin beschriebene, der 15 flächen der Steuerwechselspannung sind schraffiert Gleichspannungssteuerung dienende Verspätung des gekennzeichnet.AC voltages of the mains frequency are used, so in Fig. 2 the alternating currents i w are in the phases R, only a small section of the voltage time S, T and the control alternating voltage u $ t of the triple surface can be effective. If the given section has 5 times the mains frequency dotted again, the voltage has a voltage-time area that is given to the full. It can be seen that at any point in time a magnetization reversal from positive to negative saturation the transducers are not current-carrying and demgung is necessary, so the state of one is fully unsaturated, so that it is able to use the modulated rectifier. If, however, the voltage-time area of the alternating control voltage and the voltage-time area of the control voltage io increase and thus enable the control to be smaller, the onset of the valve current can only take place so much later that the current and voltage curves drawn are carried out so much later that they affect the work winding fully modulated state, voltage acting in the development of the transducer, which in turn causes the valve currents to set in without delay. The voltage time absorbed by the transducers from magnetization to saturation has been completed. The previously described delay occurs again, the 15 areas of the AC control voltage are marked with hatched DC voltage control delay.
Stromeinsatzes der Ventilströme ein. Nur erfolgt sie Die Steuerung durch Änderung der Amplitude der
hier so, daß bei höchster Steuerwechselspannung eine Steuerspannung kann durch Beeinflussung der Gene-Vollaussteuerung
des Gleichrichters, also die höchste ratorerregung, die Steuerung durch Änderung der
Gleichspannung, bei fehlender Steuerwechselspannung 20 Phasenlage der Spannung kann mit Anwendung einer
dagegen die stärkste Verminderung der Gleichspan- Phasenschiebeeinrichtung erfolgen,
nung eintritt. Die erstere Steuerung durch AmplitudenänderungCurrent input of the valve currents. Only it takes place the control by changing the amplitude of the here so that with the highest alternating control voltage a control voltage can by influencing the genes full modulation of the rectifier, so the highest rator excitation, the control by changing the direct voltage, with missing control alternating voltage 20 phase position of the voltage can with In contrast, the strongest reduction in the DC phase shifting device can be used,
entry occurs. The former control by changing the amplitude
An dieser Gleichspannungssteuerung ist noch nach- der Steuerspannung ist in Fig. 3, die letztere Steueteilig, daß sie drei phasenverschobene Wechselspan- rung durch Änderung der Phasenlage der Steuerspannungen erfordert, von denen nur ein kleiner Ausschnitt 25 nung in Fig. 4 weiter veranschaulicht. Die Steuerihrer Halbwellen ausgenutzt ist. wechselspannung ist wieder mit ust, der in der Ar-The control voltage in FIG. 3, the latter part of the control, that it requires three phase-shifted alternating voltages by changing the phase position of the control voltages, of which only a small section is further illustrated in FIG. The control of its half-waves is used. AC voltage is again with u st , which in the work
Deshalb werden nach der Erfindung in Anordnun- beitswicklung der Transduktoren fließende Wechselgen zur Gleichspannungssteuerung von sechspulsigen strom ist mit iw bezeichnet. Die Sperrspannung des-Gleichrichteranlagen mit in den Dreiphasenzuleitun- jenigen Ventils, das mit Erscheinen der positiven gen eingeschalteten Transduktoren und mit einer 30 Halbwelle des Wechselstromes iw stromführend wird, Gleichrichterschaltung, deren Wechselströme Strom- ist in Fig. 3 mit der Bezeichnung uSp eingetragen, sie lücken enthalten, die Transduktoren mit in Reihe ge- hat auch für Fig. 4 denselben Verlauf. In den Figuren schalteten Steuerwicklungen versehen, die an eine der sind zwei Steuerzustände dargestellt, deren Strom-Steuerung dienende Wechselspannung dreifacher Netz- und Spannungsverlauf mit α und b gekennzeichnet frequenz angeschlossen sind, so daß eine steuerbare 35 sind.Therefore, according to the invention, alternating genes flowing in the arrangement winding of the transducers are used for direct voltage control of six-pulse current is denoted by i w. The reverse voltage of the rectifier system with the valve in the three-phase supply lines, which becomes live with the appearance of the positive transducers and with a half-wave of the alternating current i w , rectifier circuit whose alternating currents are current i s ti n Fig. 3 with the designation u Sp entered, they contain gaps, the transducers with in series also has the same course for FIG. 4. In the figures, switched control windings are provided, which are connected to one of the two control states, whose current control serving alternating voltage triple mains and voltage curve with α and b frequency are connected, so that a controllable 35 are.
Ummagnetisierung der Transduktoren während der Die nach α verlaufende Steuerwechselspannung uSt Magnetization reversal of the transducers during the The alternating control voltage u St, which runs according to α
Stromlücken eintritt. mit der größten Amplitude bzw. mit der Phasenver-There is a power gap. with the greatest amplitude or with the phase difference
Die Gleichspannungssteuerung erfordert somit nur Schiebung Null hat eine (senkrecht schraffierte) Spannoch eine einzige Steuerwechselspannung, deren Halb- nungszeitfläche, der gerade die volle Ummagnetisiewellen innerhalb der Stromlücken voll ausnutzbar 40 rung der Transduktoren von positiver zu negativer sind. Die steuerbare Ummagnetisierung setzt wieder Sättigung oder umgekehrt entspricht. Unter ihrer Einvoraus, daß die wirksame Spannungszeitfläche der wirkung fließen die unter α dargestellten Wechsel-Steuerspannung veränderbar ist, was entweder durch ströme iw. The DC voltage control thus only requires shift zero has a (vertically hatched) voltage but a single control AC voltage, the halving time area of which the full magnetic reversal waves within the current gaps can be fully exploited from positive to negative. The controllable magnetic reversal resets saturation or vice versa. Assuming that the effective voltage-time area of the effect flow, the alternating control voltage shown under α can be changed, which can either be achieved by currents i w .
Änderung der Amplitude oder Änderung der Phasen- Nimmt man in Fig. 3 an, daß sich die AmplitudeChange in amplitude or change in phase If one assumes in Fig. 3 that the amplitude
lage der Steuerwechselspannung oder beides mög- 45 ^eT Steuerspannung verkleinert, so daß an Stelle derposition of the AC control voltage or both possible 45 ^ eT control voltage reduced so that instead of the
lieh ist. Wechselspannung α die Wechselspannung b wirksamis borrowed. AC voltage α the AC voltage b effective
Da während der Verzögerungszeit des Stromein- wird, so tritt eine Verzögerung des Stromeinsatzes satzes der Ventilströme die der Arbeitswicklung der der Ventile ein, so daß die Wechselstromhalbwellen Transduktoren aufgedrückte Spannung des Haupt- jetzt ebenfalls dem Verlauf b folgen. Für die Umstromkreises wirksam ist, an die die Spannung der 5° magnetisierung steht nunmehr die waagerecht schraf-Spannungswicklüng des Transduktors infolge der fierte Spannungszeitfläche bereit. Von dieser wird magnetischen Kopplung gebunden ist, und da wäh- aber nur der positive Flächenanteil wirksam. Bei rend der Überlappungszeit der Ventilströme ebenfalls Nulldurchgang dieser Spannung ist die Sättigung des Spannungsbindungen anderer Art vorliegen, ist ge- Transduktors noch nicht erreicht, so daß der Transmäßeiner Weiterbildung der Erfindung in dem Strom- 55 duktor in dem Wechselstromkreis noch mit einer kreis der Transduktoren eine Drosselspule vorgesehen, hohen Induktivität wirksam ist, wodurch die Entdie die jeweils anfallenden Differenzspannungen auf- stehung eines Arbeitsstromes noch für einige Zeit nehmen kann und dadurch den Steuerwechselstrom verhindert wird. Inzwischen hat sich indessen die begrenzt. negative Sperrspannung uSp in eine positive SpannungSince the current is applied during the delay time, there is a delay in the current application rate of the valve currents in the working winding of the valves, so that the alternating current half-wave transducers applied voltage of the main now also follow curve b. For the current circuit to which the voltage of the 5 ° magnetization is effective, the horizontal schraf voltage winding of the transductor is now available as a result of the fiert voltage-time area. Magnetic coupling is bound by this, and since, however, only the positive surface portion is effective. At the end of the overlap time of the valve currents also zero crossing of this voltage, the saturation of the voltage bonds of another type is present, the transductor has not yet been reached, so that the transmission of the invention in the current 55 duct in the alternating current circuit still with a circle of transducers Choke coil provided, high inductance is effective, whereby the Entdie can take the respectively occurring differential voltages build-up of an operating current for some time and thereby the alternating control current is prevented. In the meantime, however, that has been limited. negative reverse voltage u Sp into a positive voltage
Ein Beispiel einer solchen Anordnung, angewendet 6o umgewandelt, die nunmehr über das in dieser Rich-An example of such an arrangement, applied 6o converted, which now has the
auf einen Gleichrichter in der Drehstrombrücken- tung leitende Ventil an der Arbeitswicklung desA valve on the working winding of the which conducts a rectifier in the three-phase bridge
schaltung ist in Fig. 1 dargestellt. Auf der Wechsel- Transduktors liegt. Diese Spannung ist es, die die voncircuit is shown in FIG. On the interchangeable transductor lies. It is this tension that creates that of
stromseite der Brückenschaltung 1 sind die drei Trans- der S teuer spannung begonnene UmmagnetisierungThe current side of the bridge circuit 1 is the three transducers which have started to reverse the magnetization
duktoren 2 angeordnet, deren in Reihe geschaltete des Transduktors bis zur Sättigung zu Ende führt. Steuerwicklungen durch den Steuerumformer 3 mit 65 Dies soll nach Ablauf des Verzögerungswinkels αarranged ductors 2, the series-connected transductor leads to saturation to the end. Control windings through the control converter 3 with 6 5 This should after the delay angle α
einer S teuer spannung der dreifachen Netzfrequenz vollzogen sein.An expensive voltage of three times the line frequency must be completed.
gespeist werden. Der synchron betriebene Steuer- Da während der Verzögerungszeit die an derbe fed. The synchronously operated control because during the delay time the
umformer mit dem Frequenzverhältnis 1 :3 kann ent- Steuerwicklung des Transduktors auftretende Span-converter with a frequency ratio of 1: 3 can develop
weder als rotierender Umformer, der beispielsweise nung sich der an der, Arbeitswicklung liegenden positiven aus einem Motor M und einem Generator G besteht, 7° Sperrspannung uSv angleichen muß, nimmt die Vor-Neither as a rotating converter, which, for example, has to adjust the positive voltage connected to the working winding consisting of a motor M and a generator G , 7 ° reverse voltage u Sv, does the
schaltdrossel des Steuerkreises die Differenzspannung zwischen S teuer spannung und positiver Sperrspannung, letztere im Windungsverhältnis der Wicklungen übersetzt, auf, bis das Ventil seinen in der Figur mit b gekennzeichneten Arbeitsstrom aufgenommen hat und der Transduktor gesättigt ist.Switching throttle of the control circuit, the difference voltage between S expensive voltage and positive reverse voltage, the latter translated in the turns ratio of the windings, until the valve has absorbed its working current marked in the figure with b and the transducer is saturated.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei phasenverschobener Steuerspannung b nach Fig. 4, Hier ist die am Ende der negativen Halbwelle b des Wechselstromes iw einsetzende negative Steuerspannung noch unwirksam, weil sie der Ummagnetisierung entgegenwirkt. Erst mit dem positiven Teil der Steuerspannung setzt die Ummagnetisierung ein, und auch diese Steuerspannung ist wieder unwirksam, wenn die Sperrspannung iigp positiv wird, an der Arbeitswicklung des Transduktors erscheint und sich als weiter ummagnetisierende Spannung durchsetzt, bis wieder die Sättigung erreicht ist. In diesem Augenblick findet der Einsatz des mit b gekennzeichneten Stromes statt.The situation is similar with a phase-shifted control voltage b according to FIG. 4. Here the negative control voltage starting at the end of the negative half-wave b of the alternating current i w is still ineffective because it counteracts the reversal of magnetization. The magnetization reversal only begins with the positive part of the control voltage, and this control voltage is also ineffective again when the reverse voltage iigp becomes positive, appears on the working winding of the transducer and prevails as a further magnetizing voltage until saturation is reached again. At this moment the current marked with b begins to operate.
Das geschilderte Steuerverfahren kann auch dann Anwendung finden, wenn aus konstruktiven Gründen die Transduktoren nicht mit Spannungswicklungen versehen sind, die Ummagnetisierung also ausschließlich über die Arbeitswicklungen erfolgen muß. In diesem Falle läßt sich nach einer Weiterentwicklung der Erfindung die gleiche Steuerung erzielen, indem man die Transduktoren mit der Sekundärwicklung je eines Einphasentransformators verbindet und die Primärwicklungen der drei Transformatoren in Reihe geschaltet an die Steuerwechselspannung der dreifachen Netzfrequenz anschließt.The control method described can also be used if for design reasons the transducers are not provided with voltage windings, i.e. only magnetization reversal must be done about the work developments. In this case, after a further development of the Invention achieve the same control by connecting the transducers to the secondary winding one each Single-phase transformer connects and the primary windings of the three transformers are connected in series connects to the AC control voltage of three times the mains frequency.
Die Anwendung der Erfindung ist weiterhin nicht auf Gleichrichter mit Halbleiterventilen und ungesteuerten Entladungsgefäßen beschränkt, sondern auch bei Kontaktumfo>rrneranlagen, bei denen die Drosseln zur Erzeugung der Stromstufe zusätzlich zur Spannungssteuerung herangezogen werden, möglich.The application of the invention is also not to rectifiers with semiconductor valves and uncontrolled Discharge vessels are limited, but also in the case of contact converter systems in which the chokes can be used to generate the current level in addition to voltage control.
Claims (4)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEB50177A DE1077317B (en) | 1958-08-30 | 1958-08-30 | Arrangement for direct voltage control of rectifier systems with transducers |
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FR802855A FR1235746A (en) | 1958-08-30 | 1959-08-14 | Device for adjusting the direct voltage in installations of semiconductor valve rectifiers |
BE582109A BE582109A (en) | 1958-08-30 | 1959-08-28 | Device for the adjustment of direct voltage in rectifier installations equipped with semiconductor valves. |
Applications Claiming Priority (1)
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DEB50177A DE1077317B (en) | 1958-08-30 | 1958-08-30 | Arrangement for direct voltage control of rectifier systems with transducers |
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DE1077317B true DE1077317B (en) | 1960-03-10 |
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Family Applications (1)
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- 1959-08-14 FR FR802855A patent/FR1235746A/en not_active Expired
- 1959-08-28 BE BE582109A patent/BE582109A/en unknown
Also Published As
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CH371836A (en) | 1963-09-15 |
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