DE1078146B - Waermetauscher mit in einer Reihe nebeneinander angeordneten und ueber einen gemeinsamen mit Leitvorrichtungen versehenen Verteiler- bzw. Sammelkanal verbundenen Elementen - Google Patents
Waermetauscher mit in einer Reihe nebeneinander angeordneten und ueber einen gemeinsamen mit Leitvorrichtungen versehenen Verteiler- bzw. Sammelkanal verbundenen ElementenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere Kühler oder Heizkörper mit in einer Reihe
nebeneinander angeordneten, jeweils über einen gemeinsamen Verteiler- bzw. Sammelkanal mit dem
Ein- und Auslaß des Wärmetauschers verbundenen gleichartigen, von einer wärmetauschenden Flüssigkeit
durchflossenen Wärmetauscherelementen, zwischen dessen Ein- und Auslaß sich für die die einzelnen
Elemente durchfließenden Flüssigkeitsanteile unterschiedlich lange Strömungswege ergeben und in
dessen Verteiler und/oder Sammelkanal mindestens eine Leitvorrichtung für die Flüssigkeit vorgesehen,
z. B. eingesetzt ist, während ein mit der Flüssigkeit die Wärme tauschendes Medium den Wärmetauscher
umgibt.
Wärmetauscher dieser Art können als Heiz- oder Kühlkörper verwendet werden, wobei ein Wärmetausch
zwischen der den Wärmetauscher durchfließenden Flüssigkeit und dem den Wärmetauscher umgebenden
Medium stattfindet. Damit die unterschiedlich langen Strömungswege solcher Wärmetauscher nicht
zu einer ungleichmäßigen Durchströmung der einzelnen Wärmetauscherelemente und dadurch zu einer
ungleichmäßigen Wärmeübertragung und einer nur unvollkommenen Ausnutzung der einzelnen Elemente
führen können, hat man bereits den Verteiler- und/ oder Sammelkanal umgehende oder in diese einfügbare
Rohre oder ähnliche Leitvorrichtungen vorgeschlagen, die z. B. aus entweder neben- oder ineinander
angeordneten Rohren (gegenüber dem Verteiler- bzw. Sammelkanal entsprechend kleineren Querschnitts)
bestehen und von der Ein- bzw. Auslaßöffnung aus verschieden weit in den entsprechenden Kanal
hineinragen. Auf diese Weise wird der Verteilerbzw. Sammelkanal im Bereich der Ein- oder Auslaß-Öffnung
des Wärmetauschers in verschiedene, durch die Leitvorrichtung voneinander getrennte, gegebenenfalls
an einzelnen Stellen durch Querbohrungen der Rohre miteinander in Verbindung stehende Kanäle
aufgeteilt, deren anderseitige Öffnungen an unterschiedlichen Stellen des Verteiler- bzw. Sammelkanals
liegen, so daß die Flüssigkeit einzelnen Stellen dieses Kanals — und damit einzelnen Gruppen der Wärmetauscherelemente
— bevorzugt zugeführt wird. Nachteilig ist jedoch bei allen diesen bekannten Leitvorrichtungen,
daß sie keine genaue, stufenlos veränderte Flüssigkeitsabzweigung nach bzw. von den einzelnen
Wärmetauscherelementen zulassen und zumeist auch, daß sie der Flüssigkeit mit ihren verhältnismäßig
großen Wandflächen einen unerwünscht großen Strömungswiderstand entgegensetzen, der insbesondere
bei der einfachsten und am weitesten verbreiteten Flüssigkeitsumwälzung durch Thermosyphonwirkung
eine starke Behinderung darstellt, ganz abgesehen von Wärmetauscher mit in einer Reihe
nebeneinander angeordneten
und über einen gemeinsamen
nebeneinander angeordneten
und über einen gemeinsamen
mit Leitvorrichtungen versehenen
Verteiler- bzw. Sammelkanal
verbundenen Elementen
Anmelder:
August Lepper Transformatorenwerk,
Honnef/Rhein
Honnef/Rhein
Dr.-Ing. Wilhelm Lepper, Honnef/Rhein,
und Dr. tedin. Josef Ratzke, Bad Godesberg,
sind als Erfinder genannt worden
dem verhältnismäßig großen Materialaufwand für die verschiedenen Abzweigleitungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu beheben und die Leitvorrichtungen
so zu vervollkommnen, daß sie trotz einer einfachen Herstellbarkeit und eines nur geringen Materialaufwandes
bei minimalen S trömungs widerständen eine besonders günstige Flüssigkeitsführung ergeben.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Leitvorrichtung
etwa zungenförmig gestaltet ist und nach ihrem der Ein- bzw. Auslaßöffnung des Kanals gegenüberliegenden
Ende hin eine im wesentlichen stetig abnehmende — entsprechend der Querschnittsform der Leitvorrichtung
gegebenenfalls auch entlang einem Bogen gemessene — Breite aufweist. Durch eine solche stetige
Abnahme der Breite der Leitvorrichtung kann die Flüssigkeit den einzelnen Wärmetauscherelementen
entsprechend dem stetig zunehmenden Spaltquerschnitt in einer genauen Zuteilung zugeführt werden,,
wodurch sich eine sehr günstige S trömungs verteilung mit denkbar einfachen Mitteln ergibt.
In den meisten Fällen wird gemeinsam mit der Breite auch der Querschnitt der zungenförmigen Leitvorrichtung
abnehmen. Anderseits kann es auch erwünscht sein, einzelne Wärmetauscherelemente aus
irgendwelchen Gründen besonders bevorzugt durchströmen zu lassen, in welchen Fällen die Leitvorrich-
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tung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung im Bereich ihres freien Endes mit Durchbrüchen versehen
sein kann. Besonders einfach ist es, wenn die zungenförmige Leitvorrichtung aus einer im wesentlichen
blattförmigen Zunge besteht, die über ihren Querschnitt entweder eben oder auch schwach gewölbt
sein kann. Solche blattförmigen Zungen kann man dann zweckmäßig nach ihrem die kleinere Breite aufweisenden
Ende hin schräg nach den Wärmetauscherelementen zu geneigt anordnen, wodurch der im Bereich
der Leitvorrichtung zu den Wärmetauscherelementen hin abströmenden bzw. von diesen kommenden
Flüssigkeitsmenge besonders günstig Rechnung getragen wird.
Während man bei den üblichen Raumheizkörpern in der Regel mit einer einzigen blattförmigen Zunge
auskommen wird, kann es bei größeren Heizkörpern oder sonstigen Wärmetauschern auch zweckmäßig
sein, in einem einzigen Verteiler- bzw. Sammelkanal mehrere solcher Zungen anzuordnen, die dann jedoch
zur wirksamen Herabsetzung des Strömungswiderstandes in bei Leitblechen an sich bekannter Weise
gegeneinander versetzt angeordnet werden, wodurch der Gesamtquerschnitt des Verteiler- bzw. Sammelkanals
durch die Zungen an kaum einer Stelle mehr ag verringert wird als bei der Verwendung nur einer einzigen
Zunge.
In besonders einfacher Weise läßt sich eine gleichmäßige oder gewollt ungleichmäßige Verteilung der
Flüssigkeit auf die einzelnen nebeneinander angeordneten Elemente eines Wärmetauschers erzwingen,
wenn man als Leitvorrichtung ein durch einen Längsschnitt geöffnetes Rohr verwendet, dessen lichte Anschnittweite
sich mit zunehmender Entfernung von dem Einlaß bzw. Auslaß des Wärmetauschers im
wesentlichen stetig vergrößert. Ein solches seitlich angeschnittenes oder geschlitztes Rohr kann unmittelbar
in den als Rohr ausgeführten Verteiler- bzw. Sammelkanal eingeschoben werden, so daß es dicht an der
Innenwand des Kanals anliegt. Dann bestimmt die jeweilige Anschnitt- oder Schlitzweite des Rohres den
Durchfluß querschnitt, über den die Flüssigkeit den einzelnen Wärmetauscherelementen zufließen kann,
was noch den weiteren Vorteil mit sich bringt, daß das Rohr in diesem Falle zugleich als Träger der einzelnen
Wärmetauscherelemente ausnutzbar ist.
Im Bereich der letzten Elemente der Reihe kann das die Leitvorrichtung bildende Rohr schräg abgeschnitten
sein, so daß für den Durchfluß querschnitt der volle Umfang des Kanals zur Verfügung steht.
Diese letzte Ausführung ist besonders zweckmäßig bei Wärmetauschern, die aus einzelnen unmittelbar
miteinander verflanschten Gliederelementen bestehen.
Bei gleichem Innendurchmesser sämtlicher Flanschverbindungen läßt sich ein solches Rohr auch nachträglich
in einen zusammengebauten und bereits angeschlossenen Wärmetauscher von dem durch einen Abschlußdeckel
oder durch eine Abschlußplatte geschlossenen Flansch des letzten Gliederelementes aus in den
Kanal einführen.
In der Zeichnung ist die Erfindung an dem Beispiel eines Wärmetauschers veranschaulicht, der zum Kühlen
des Kühlmittels eines Transformators bestimmt ist und der mit seinem Einlaß und Auslaß unmittelbar
an Öffnungen oder Anschlußstutzen des Transformatorkessels angeflanscht ist; es zeigt
Fig. 1 einen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildeten, an einen Transformatorkessel anfianschbaren
Wärmetauscher in einem schematisch gehaltenen senkrechten Teillängsschnitt. ' ■
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Wärmetauscher gemäß Fig. 1 nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen waagerechten Längsschnitt durch den Wärmetauscher gemäß Fig. 1 nach der Linie IH-III
der Fig. 1,
Fig. 4 einen dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Wärmetauscher in einem der Fig. 1 entsprechenden
Teillängsschnitt,
Fig. 5 den Wärmetauscher gemäß Fig. 4 in einem senkrechten Querschnitt nach der Linie V-V der
der Fig. 3,
Fig. 6 eine gegenüber den Fig. 1 bis 5 abgewandelte Einzelheit des Wärmetauschers in einem Teilquerschnitt,
Fig. 7 einen dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden Wärmetauscher in einem der Fig. 1 entsprechenden
Teillängsschnitt,
Fig. 8 ein in den Wärmetauscher gemäß Fig. 7 eingesetztes geschlitztes Rohr in einem Querschnitt nach
der Linie VIII-VIII der Fig. 7,
Fig. 9 dasselbe Rohr in einem Querschnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 7,
Fig. 10 dasselbe Rohr in einer Ansicht von unten.
Der in den Fig. 1 bis 3 (verkürzt) dargestellte, zum Anflanschen an einen nicht dargestellten Transformatorkessel
bestimmte Wärmetauscher 1 besteht aus einer Reihe gleichartiger, parallel zueinander angeordneter
Wärmetauscherelemente 2, die in bekannter Weise aus je zwei an ihren Rändern miteinander verschweißten
Blechschalen gebildet sind, aber auch einzelne Gruppen parallel geschalteter Rohre sein können.
Die Wärmetauscherelemente 2 sind einerseits über einen gemeinsamen Verteilerkanal 3 und anderseits
über einen gemeinsamen Sammelkanal 4 in den Umlaufkreis der Transformatorkühlflüssigkeit geschaltet,
deren Flußrichtung durch die Pfeile 5 und 6 bezeichnet ist.
In Richtung des Pfeiles 5 strömt die warme Kühlflüssigkeit,
z. B. Öl, in den Einlaß 7 des Verteilerkanals 3 ein, um sich auf die einzelnen Wärmetauscherelemente
2 zu verteilen und anschließend über den Sammelkanal 4 durch den Abfluß 8 in Richtung
des Pfeiles 6 wieder in den Transformatorkessel zurückzuströmen. Der Umlauf der Kühlflüssigkeit erfolgt
allein durch temperaturbedingte Schweredifferenzen, die bei der Abkühlung des zunächst warmen
Kühlmittels in den Wärmetauscherelementen 2 auftreten. Beim Strömen des Kühlmittels durch den Verteilerkanal
3, die Wärmetauscherelemente 2 und den Sammelkanal 4 wird dem Kühlmittel durch die Umgebungsluft,
die den gesamten Wärmetauscher 1 umspült, Wärme entzogen. Ein weiterer Teil der Wärme
wird als Wärmestrahlung abgegeben,
Wenn keine besonderen Maßnahmen vorgesehen werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit
auf die einzelnen Wärmetauscherelemente 2 zu erzwingen, wird der größere Teil der Kühlflüssigkeit
durch die in der Nahe des Einlasses 7 und des Abflusses 8 liegenden Wärmetauscherelemente 2 fließen,
während die in größerer Entfernung von dem Ein- und Auslaß angeordneten Wärmetauscherelemente
nur von geringen Mengen der Flüssigkeit durchströmt werden.
Um eine solche ungleichmäßige Verteilung und damit eine tmgenügende Ausnutzung des Wärmetauschers
zu vermeiden, ist erfindungsgemäß in dem gemeinsamen Verteilerkanal 3 des Wärmetauschers 1
eine Leitvorrichtung in Form eines geraden, zungenartig ausgebildeten Blechstreifens 12 eingebaut, der
in den Verteilerkanal 3 von dem Einlaß 7 her einge-
schoben ist und in seiner gesamten Länge relativ zu der Mittellinie des Verteilerkanals 3 leicht nach unten
geneigt verläuft Durch diese geneigte und nach ihrem der Έϊη- bzw. Auslaßöfiinung des Verteiler- bzw.
Sammelkanals 3 bzw. 4 gegenüberliegenden Ende hin eine stetig abnehmende Breite aufweisende Leitvorrichtung
werden in dem Verteilerkanal 3 zwei teilweise gegeneinander abgegrenzte Strömungswege 13
und 14 für die Kühlflüssigkeit geschaffen, von denen der sich allmählich verengende Strömungsweg 14 der
Zufuhr des Kühlmittels zu der Gruppe der ersten vier Wärmetauscherelemente 2 dient, während der sich
allmählich erweiternde Strömungsweg 13 das Kühlmittel für die Gruppe der letzten drei Elemente 2'
führt.
Um die Verteilung des Kühlmittels auf die einzelnen Elemente 2 des Wärmetauschers 1 noch gleichmäßiger
zu gestalten, sind im Bereich des Endes des Blechstreifens 12 zwei Durchbrüche 15 und 16 vorgesehen,
durch die hindurch ein Teil des oberhalb des Blechstreifens 12 fließenden Kühlmittels in die letzten
Wärmetauscherelemente der ersten Gruppe abströmen kann.
Es dürfte klar sein, daß man durch Wahl des Querschnittes derartiger Durchbrüche die Verteilung der
Kühlflüssigkeit auf die einzelnen Wärmetauscherelemente in beliebiger Weise verändern kann.
Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Verteilerkanal 3 eines Wärmetauschers, der im übrigen in
ähnlicher Weise ausgeführt ist wie der Wärmetauscher gemäß den Fig. 1 bis 3, enthält zwei Leitvorrichtungen
17 und 18, die gegeneinander in der Flußrichtung der Kühlflüssigkeit versetzt oder gestaffelt
sind. Diese Staffelung hat den Zweck, das Kühlmittel —· noch genauer als beim ersten Ausführungsbeispiel
— auf drei Gruppen von Wärmetauscherelementen, nämlich auf die Elemente 2, 2'
und 2" zu verteilen, ohne dabei aber etwa die Wandreibung im vorderen Teil des Verteilerkanals 3
heraufsetzen zu müssen.
Die Fig. 6 soll zeigen, daß die Leitvorrichtung im Inneren des Verteilerkanals 3 oder des Sammelkanals
4 ganz unterschiedliche Querschnittsformen haben kann. Sie kann z. B. auch als rinnenförmig gebogene
Zunge 25 ausgebildet sein.
Die Fig. 7 zeigt eine besondere Ausführungsform der Leitvorrichtung, die es gestattet, eine sehr feine
Abstufung der jeweils durch die Einzelgliederelemente 27 fließenden Kühlflüssigkeitsmengen zu erzielen.
Der Wärmetauscher besteht in diesem Falle aus einer Reihe von Einzelelementen 27, die durch
ihre Flansche 28 in der Weise miteinander verbunden sind, daß durch die Stutzen der Flansche ein gemeinsamer,
geradliniger und zylindrischer Verteilerkanal gebildet wird, aus dem die Kühlflüssigkeit über die
ringförmig diesen Kanal umfassenden offenen Enden der einzelnen Wärmetauscherelemente in diese Elemente
abfließen kann.
Der zusammengebaute Wärmetauscher ist unmittelbar an die Kesselwand 32 eines Transformatorkessels
od. dgl. angeflanscht.
Als Leitvorrichtung für die Kühlflüssigkeit dient das Rohr 33, das durch einen Längsanschnitt 34 in
der Weise seitlich geschlitzt oder geöffnet ist (vgl. Fig. 10), daß sich die lichte Anschnittweite mit zunehmender
Entfernung von dem am Einlaß liegenden Ende des Rohres vergrößert. Das Rohr 33 läßt sich
in den Verteilerkanal so weit einschieben, daß die engste Stelle 35 seines Anschnittes 34 über dem ersten
Wärmetauscherelement 27' liegt und nur einen verhältnismäßig engen Durchflußquerschnitt für die
durch dieses erste Element fließende Kühlflüssigkeit freigibt.
Bei den weiter entfernt von dem Einlaß des Wärmetauschers liegenden Wärmetauscherelementen
werden die freigegebenen Durchflußquerschnitte zunehmend größer.
Die Fig. 8 zeigt die den engsten Querschnitt bestimmende Anschnittweite a; die Fig. 9 den bereits
wesentlich vergrößerten Durchfluß querschnitt, der durch die Anschnittweite b gegeben ist. Bei dem
letzten Element 27" ist keine Drosselung seines Durchflußquerschnitts mehr vorhanden, da das Ende
des Rohres 33, das in einer Zunge 36 ausläuft, nicht mehr bis zu diesem Element reicht.
Der Verteilerkanal des Wärmetauschers ist an seinem äußeren Ende durch einen Abschlußdeckel 37
verschlossen. Nach Abnehmen dieses Deckels 37 kann man das Rohr 33 in axialer Richtung in dem
Verteilerkanal 3 verschieben, um gegebenenfalls die Verteilung der Kühlflüssigkeit auf die einzelnen
Gliederelemente des Wärmetauschers zu verändern.
Es dürfte klar sein, daß durch unterschiedliche Form der Begrenzung des Anschnitts 34 des Rohres
33 eine ungleiche, bestimmten Betriebsbedingungen angepaßte Verteilung der Kühlflüssigkeit auf die einzelnen
Elemente erreicht werden kann.
Sämtliche Verteilervorrichtungen, die in der Zeichnung
jeweils nur in den Verteilerkanälen der Wärmetauscher angeordnet sind, können auch in den Sammelkanälen
oder nur in diesen vorgesehen werden. Eine Änderung in der Wirkungsweise ergibt sich dadurch
nicht.
Ferner dürfte es für den Fachmann klar sein, daß die an dem Beispiel eines Kühlers für einen Transformator
beschriebene und erläuterte Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt
ist, sondern auch bei vielen anderen Wärmetauschern für ganz unterschiedliche Zwecke mit dem gleichen
vorteilhaften Erfolg anwendbar ist.
Claims (9)
1. Wärmetauscher, insbesondere Kühler oder Heizkörper mit in einer Reihe nebeneinander angeordneten,
jeweils über einen gemeinsamen Verteiler- bzw. Sammelkanal mit dem Ein- und Auslaß
des Wärmetauschers verbundenen gleichartigen, von einer wärmetauschenden Flüssigkeit durchflossenen
Wärmetauscherelementen, zwischen dessen Ein- und Auslaß sich für die die einzelnen
Elemente durchfließenden Flüssigkeitsanteile unterschiedlich lange Strömungswege ergeben und in
dessen Verteiler- und/oder Sammelkanal mindestens eine Leitvorrichtung für die Flüssigkeit vorgesehen,
z. B. eingesetzt ist, während ein mit der Flüssigkeit die Wärme tauschendes Medium den
Wärmetauscher umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung etwa zungenförmig gestaltet
ist und nach ihrem der Ein- bzw. Auslaßöffnung des Verteiler- bzw. Sammelkanals (3
bzw. 4) gegenüberliegenden Ende hin eine im wesentlichen stetig abnehmende — entsprechend
der Querschnittsform der Leitvorrichtung gegebenenfalls
auch entlang einem Bogen gemessene — Breite aufweist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (33) nach
ihrem die kleinere Breite aufweisenden Ende hin einen im wesentlichen stetig abnehmenden Querschnitt
aufweist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung aus einer im wesentlichen blattförmigen Zunge
(12) besteht.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (12) im Querschnitt
geradlinig verläuft.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (25) im Querschnitt
schwach gewölbt verläuft.
6. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (12)
im Verteiler- bzw. Sammelkanal (3 bzw. 4) nach nach ihrem die kleinere Breite aufweisenden Ende
hin schräg nach den Wärmetauscherelementen (2, 2") zu geneigt verläuft.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung
(Zunge 12) im Bereich ihres die kleinere Breite aufweisenden Endes mit Durchbrüchen (15, 16)
versehen ist.
8. Wärmetauscher nach den Ansprüchen 3 bis 7,. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zungen (18)
in bei Leitblechen an sich bekannter Weise in Richtung der Strömung der Flüssigkeit gegeneinander
versetzt angeordnet sind.
9. Wärmetauscher nach Anspruch 1, insbesondere aus miteinander verflanschten Gliedern zusammengesetzter
Wärmetauscher, dessen Verteiler- bzw. Sammelkanal durch die Flanschverbindungen der Glieder gebildet ist und einen rohrförmigen
Querschnitt hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung ein durch einen
Längsanschnitt geöffnetes Rohr ist, dessen lichte Anschnittweite sich mit zunehmender Entfernung
von dem Einlaß bzw. Auslaß des Wärmetauschers im wesentlichen stetig vergrößert.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 943 948, 733 220;
französische Patentschrift Nr. 1 128 148;
USA.-Patentschrift Nr. 2 098 830.
Deutsche Patentschriften Nr. 943 948, 733 220;
französische Patentschrift Nr. 1 128 148;
USA.-Patentschrift Nr. 2 098 830.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEL26087A DE1078146B (de) | 1956-10-27 | 1956-10-27 | Waermetauscher mit in einer Reihe nebeneinander angeordneten und ueber einen gemeinsamen mit Leitvorrichtungen versehenen Verteiler- bzw. Sammelkanal verbundenen Elementen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1078146B true DE1078146B (de) | 1960-03-24 |
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ID=7263665
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Country Status (1)
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