DE1451272A1 - Einrichtung zum Steuern und Regeln des Durchsatzes von Masseteilchen sowie eines diese nach dem Gegenstromprinzip durchstroemenden gasfoermigen Mediums fuer Waermeaustauscher u.dgl. - Google Patents
Einrichtung zum Steuern und Regeln des Durchsatzes von Masseteilchen sowie eines diese nach dem Gegenstromprinzip durchstroemenden gasfoermigen Mediums fuer Waermeaustauscher u.dgl.Info
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Description
Einrichtung zum Steuern und Regeln des Durchsatzes von Masseteilchen
sowie eines diese nach dem Gegenstromprinzip durchströmenden gasförmigen Mediums für Wärmeaustauscher u. dgl.
In dem Patent (Anmeldung S 84 482 Ia 17 f) ist eine Einrichtung zum
Steuern und Regeln des Durchsatzes von feinkörnigen Teilchen (Masseteilchen) sowie eines diese im Gegenstrom durchfließenden gasförmigen
Mediums für Wärmeaustauscher, chemische Anlagen für Reaktionen
o. dgl. angegeben, die sich dadurch auszeichnet, daß auf der unteren
Seite einer Masseteilchenschicht ein Bett von Wirheikanälen
mit Durchtrittsöffnungen vorhanden ist, in denen hei Unterbrechung
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der Gasströmung durch die oberhalb der Kanäle liegende Teilchenschicht
die Teilchen gegen das Abfließen durch im Bereich der Durchtrittskanäle angeordnete Austrittsöffnungen infolge gegenseitiger
Reibung festgehalten werden, jedoch beim Auftreten einer Gasströmung die Masseteilchen gelockert oder aufgewirbelt werden und infolgedessen
ein Abfließen durch die Durchtrittskanäle ermöglicht wird.
Eine derartige Anordnung hat, wie in dem Patent (Anmeldung S 84 482
Ia 17f) erläutert, zur Polge, daß die Kennlinie des Masseteilchendurchsatzes
abhängig von dem Gasmengendurchsatz in ihrem ausnutzbaren stabilen Bereich einen fallenden Verlauf hat, d. h. mit zunehmendem
Gasmengenstrom verringert sich der Durchsatz der Teilchen. Wendet
man entsprechend ausgebildete Durchsatzregeleinrichtungen bei den Wärmeaustausch ermöglichenden Apparaten, z. B. Wärmeaustauschern
und dergl. an, so ermöglicht die vorerwähnte Anordnung ohne weiteres
beim Vorhandensein von kleineren Temperaturdifferenzen Δ t innerhalb
der Teilchenschicht, ferner bei Ausströmung durch ein heißes Medium auch bei großen Temperaturdifferenzen Δ t eine stabilisierende
Selbstregelung des Masseteilchenstromes und des Gasdurchsatzes bei etwa eintretenden örtlichen Änderungen der Schichtdicke oder anderen
Störungen. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß jedoch die selbstregelnde Wirkung der im Hauptpatent angegebenen Anordnung mit
fallender Kennlinie (Teilchenstrom als Punktion des Gasmengenstromes)
unter gewissen Bedingungen gestört sein kann. Dies gilt für den Fall,
daß heißere Teilchen durch ein kälteres gasförmiges Medium angeströmt werden. Treten bei einer solchen Betriebsweise Änderungen der
Schichtdicke, beispielsweise eine Verringerung der Masseteilchenschicht, ein, so spielt die Änderung der Gaserwärmung in der Masseteilchenschicht
eine erhebliche Rolle. Beispielsweise wird bei
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Schichtdickenverringerung der Strömungswiderstand herabgesetzt
und der Gasdurchsatz vermehrt. Dementsprechend ergibt sich eine stärkere Masseteilchenabktthlung. Infolge der Volumenminderung des
Gases wird nun der Strömungswiderstand örtlich weiter vermindert.
Mit weiter ansteigender Gasmenge wird so allmählich der Masseteilchendurchsatz
an dieser Stelle immer geringer und die Arbeitsweise völlig gestört.
Die Erfindung behandelt die Aufgabe, die Regeleinrichtung nach dem
Hauptpatent so auszugestalten, daß eine Änderung der Kennlinie (Masseteilchenstrom als Punktion des Gasstromes) erzielt, z. B.
eine steigende Kennlinie statt einer fallenden herbeigeführt wird.
Hierdurch können auch für den angedeuteten Fall, d. h. für die
Durchströmung einer wärmeren Teilchenschicht durch einen kälteren
um eine große Temperaturdifferenz anzuwärmenden Gasstrom, stabile Betriebsverhältnisse geschaffen werden.
Die angedeutete Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem der Masseteilchenschicht nachgeschalteten Bett unterhalb
von sich bildenden Schiittkeilen der Masseteilchen besondere DurchbrUche (Gaskanäle)zur Masseteilchenauflockerung und neben
den genannten Schiittkeilen Hauptabströmkanäle für die Masseteilchenableitung und das der Teilchenzone zugeleitete Gas vorgesehen sind,
die gegebenenfalls einen definierten Strömungswiderstand bilden ■ und durch welche beim Auftreten einer Gasströmung durch die Gaskanäle
bzw. Masseteilchenschüttkeile die Masseteilchen abströmen oder abrieseln können.
■■■■■■■■■'■■■■■■ _ 3 _ ' "■ " >
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Eine solche Anordnung gibt die Möglichkeit, die Kennlinie (Masseteilchenstrom
als !Punktion des Gasmengen stromes) zu verändern.
Die Erfindung läßt sich in einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß zur Schüttkeilbildung in dem unterhalb der Masseteilchenschicht
liegenden Bett auf den der Masseteilchenführung dienenden Wandteilen Vorsprttnge zur Schiittkeilbildung vorhanden sind, welche Durchbrüche
(Gaskanäle) aufweisen, und daß diese Vorspriinge an die Hauptabströmkanäle
angrenzende Überfallkanten aufweisen.
Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die erstrebte
Kleinhaltung des Durchsatzes vom Masseteilchen dadurch begünstigen, daß die die Sehüttkeile tragendes Wandteilvorsprünge nach
den Hauptabströmkanälen zu ansteigend ausgebildet und mit Abströmrinnen
versehen sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung läßt sich dadurch erzielen,
daß die Hauptabströmkanäle mit einer Einrichtung zur Drosselung versehen sind. Zu diesem Zwecke können in den Hauptabströmkanälen eine
Drosselung bewirkende Einbauten aus versetzt gegeneinander angeordneten geneigten Leitwandteilen angeordnet werden.
Pig. 1 und 2 der Zeichnung geben verschiedene Schnitte durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Wirbelkammerbett für die Durchsatzregelung
einer Masseteilchenschicht für einen Wärmeaustauscher wieder.
Die Pig. 3 und 4 veranschaulichen in Einzelheiten im Schnitt bzw. Ansicht die Ausbildung der die Masseteilchenströmung und -ableitung
begrenzenden Wandteile. Pig. 3a und Pig. 4a zeigen eine etwas abgefederte Anordung. _^_ 908819/0217
In Pig. 5 ist die Kennlinie einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Einrichtung wiedergegeben, die die abgeströmte Teilchenmenge M^ abhängig
von der durchströmenden Gasmenge Mg darstellt.
Pig. 6 veranschaulicht schließlich die Anwendung der Erfindung bei einem Regenerator, der zur Vorwärmung der Verbrennungsluft für einen
Ofen unter Ausnutzung der Abgaswärme dieses Ofens dient·
In dem Ausführungsbeispiel der Pig. 1 und 2 bedeutet 1 eine Masseteilchenschicht,
die von einem gasförmigen Medium, z. E. einem kälteren Gas angeströmt wird, welches durch die heißen Teilchen der
Schicht 1 aufgewärmt werden soll. Im unteren Teil 3er Masseteilchenschicht, der durch ein Zuführungskanalsystem 5 die Teilchen in gleich
mäßiger Verteilung zuströmen, ist das Bett 6 vorhanden, das den Durchtritt von Gas und Masseteilchen ermöglichen soll. Dieses besteht
im wesentlichen aus einer Anzahl in Parallelanordnung vorgesehener Wandteile 6a aus Metall oder Kunststoff oder anderem Material
und zwischen den Teilen 6a angeordneten, für das Gas durchlässigen, den MasseteilchenBtrom jedoch nicht durchlassenden Zwischenwandteilen
8. Diese Zwischenwandteile 8 können vorzugsweise wie bei einer Jalousie aus einzelnen horizontal verlaufenden geneigten
Leisten gebildet sein. Durch die Jalousiewände 8 werden die zwischen den parallel angeordneten Wandteilen 6a gebildeten Zwischenräumen
in zwei Kammern 7 und 10 unterteilt. In die Kammer 7 können über entsprechend abgebogene Teile der Wände 6a aus der Masseteilchenschicht
1 Teilströme von Masseteilchen eintreten. Die Wandteile 6a
weisen an ihrer unteren Seite abgebogene und gegebenenfalls ansteigende Abströmvorsprünge 6a.| auf, die unterhalb der Jalousiewandkörper
8 liegen und in die Gaskammern 10 hineinragen und die BiI- · dung von Masseteilchenschüttkeilen 7a ermöglichen. In den Abströmvorsprüngen
6a.. der Wandteile 6a sind öffenungen (Gasdurchbrüche 9)
eines begrenzten Querschnittes vorgesehen, der so bemessen wird, daß er bequem von Verunreinigungen freigehalten werden kann,
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jedosa äaB meter Uisstäaden aiiefe, eis Magsetelioheiscliirehtiltt noch
möglich 1st α Dan Durchbrüchea 9 in ä®n äie Masseteilcftes umlenkenden
Torspriagea Ss11 können aus üem unterhalte liegendes Härmen 11 Gas«
ströme zufließen 9 die im Bereich der vorspringenden Seile 6a^ der
Wandteile 6a die Masseteilchensehüttlreil© 7s durchströmen. Beben den
mit des Kanälen 9 in VerbindUHg stehenden Raumes 11 liegen die Hauptabströmkaiiäle
12O Diese münden neben den vorspringenden Teilen 6a^
der Wandteile 6a in die von Masseteilchen freien Gaskammern 10 des
Wirbelbettes ein. In öea Kanälen 12 sind in der ESlienrichtung versetzte
j, an den Begrenzungswänden geneigt angeordnete ieitwandkörper
12a vorgesehen, die so angeordnet SiBd9 daß in den Kanälen 12 eine
mehr oder weniger große Drosselung der durch die Kanäle 12 von unten
in die Gaskammern 10 eintretenden Gasströme erreicht wird.
Die Pig. 3 und 4 geben im einzelnen noch gesaiaer die Ausbildung der
die Masseteilchenlenkung bewirkendes WaaäteiliOrsprünge Sa1 mit den
Gaskanälen 9 wieder« Wi© die genannten Figuren erkennen lassen, weisen
die Yorspriinge Sa4 a.s iteeia an den Hauptabströmkanal 12 angrenzenüeia
Ende Abströmrinnen 6a..q neben erhöhten Wandteilen im Bereich
der Überströmkante auf. Hierdurch wird eine Dosierung der Masseteilchenströmung erreicht.
Wie der Querschnitt der Pig. 2 im einzelnen veranschaulicht, ist das
aus den Teilen 6a und 8 gebildete Bett auch durch Querwände 13 senkrecht zu der Zeichenebene der Fig. 1 in Kammern unterteilt. Dieser
Unterteilung entspricht auch die Ausbildung der Begrenzungswandteile 14 für die Kanäle 12.
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folgenden soll die Wirkungswelse der erfindungsgemäßem Ein- .
richtung zur Durchsatzregelung näher erläutert werden.
IB fig. 1 ist bei dem linken Teil des dargestellten Bettes 6 davon
ausgegangen, daß eine Druckdifferenz zwischen den Räumen unterhalb und oberhalb der Zone 1 nicht vorhanden ist. Infolgedessen tritt we
der eine Gasströmung noch eine Masseteilchenströmung auf. Infolge
der r¨lohen Lage des WandvorSprunges 6a^ und des unteren Teiles
der Begrenzungswand 8 ergibt sich, daß bei Einstellung der Masse
teilehen entsprechend ihrem SchUttwinkel die Masseteilchen nicht
über die Kante des VorSprunges 6a., in den Kanal 12 gelangen können.
Infolge gegenseitiger Reibung der Masseteilchen aneinander bzw. an den Wandteil 6a- wird eine Masseteilchenströmung trotz des Vorhandenseins
der Durohbrttöhe 9 in den vorspringenden Wandteilen 6a.j verhindert.
Wird nun durch Herbeiführung einer Druckdifferenz an der Teilchen- echicht 1 eine Gasströmung ermöglicht, so kann das Gas einerseits
durch die Räume 11 sowie Kanäle 9 die auf den WandvorSprüngen 6a^
ruhenden Maseeteliehenschüttkeile 7a, andererseits durch die Haupt-
abströmkanäle 12 in die Gaskammern 10 eintreten, von wo dann das
Gae in der durch Pfeile angedeuteten Weise durch die Schlitze der gasdurchlässigen Wandteile 8 in die Teliehenschicht 1 einströmt.
Die Teilgasströme, welche über die Räume 11 und die Kanäle 9 der
Wandvorsprünge Oa1 die auf letzteren ruhenden Masseteilchen durchströmen,
bewirken nun eine Auflockerung der Teilchen der Schüttkeile 7a auf den Wandvorsprüngen. Infolgedessen ändert sich der Schutt-·
winkel der Maeseteilchen, so daß sie über den äußersten Rand der Rinne 6a1Q fallen. Unter Umständen werden bei einer stärkeren Gasströmung
die Masseteilchen auch hochgetragen. Nunmehr können die Masseteilchen nach Einleitung der Bewegung über die vorspringende
Kante bzw. Rinne der Wandteile 6a^ in die Kanäle 12 abströmen.
Kleinere Teilströme können unter Umständen auch durch die Durchlaßöffnungen
9 und die Räume 11 abgeführt werden. QG0 319/0217
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Wie Versuche gezeigt haben, ermöglicht es die erfindungsgemäß
auegebildete, im vorstehenden näher erläuterte Einrichtung der Kennlinie - wie Kurve B in Pig. 5 zeigt - ein verändertes Verhalten
zu geben, und zwar derart, daß die abströmende Teilchenmenge in Abhängigkeit von dem Mengenstrom nicht mehr abfällt sondern ansteigt.
Dies hat zur Folge, daß bei Einführen eines kalten Gases und stärkerer Anwärmung desselben in der heißen Masseteilchenschicht auch
bei etwaigen örtlichen Änderungen der Teilchenschicht keine Störungen
im Betriebe möglich sind, sondern im Gegenteil auch bei dieser Art der Temperaturverteilung eine selbstregelnde Wirkung
erzielt wird. Denn wenn z. B. im Falle einer Schichtdickenänderung durch Verringerung des Druckabfalles eine Erhöhung des Gasmengenstromes
eintritt, so muß dieses bei steigender Kennlinie auch eine Erhöhung des Teilchenstromes zur Folge haben. Damit aber rutschen
mehr heiße Masseteilchen nach, der Luftwiderstand erhöht sich entsprechend, und so kann eine Störung der Wärmeaustauschbedingungen
vermieden werden. Die Erfindung gibt die Möglichkeit, bei mit Masseteilchen als Wärmeträger arbeitenden Wärmeaustauschvorrichtungen
zur Gaserhitzung und dergl. mit Regelung des Teilchendurchsatzes durch Änderung der Gasströmung entsprechend dem Hauptpatent
die Durchsatzkennlinie zu beeinflussen, um durch Herbeiführung einer mit zunehmendem Durchsatz ansteigenden Kennlinie eine Stabilisierung
der Durchströmung der Masseteilchenschicht, wenn diese von
einer in größerem Maße anzuwärmenden kälteren Gasmenge durchströmt wird, zu erzielen. Bei Ausführung eines entsprechenden, nach dem
Zweikammerprinzip arbeitenden Regenerators würde sich in diesem
Falle ergeben, daß die zum Aufheizen der Masseteilchen durch ein heißes Gas dienende Regeneratorkammer entsprechend den Angaben des
Hauptpatentes, dagegen die andere Regeneratorkammer, in die ein kaltes gasförmiges Medium durch die in der anderen Regenerator-
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kammer erhitzten Masseteilchen aufgewärmt wird, in der im vorstehenden erläuterten Weise ausgebildet wird.
-3*
In Fig. 6 der Zeichnung ist "beispielsweise eine entsprechende Ofenanlage
wiedergegeben, in der die Abwärme einer Industrieanlage, beispielsweise eines Glasofens, dazu benutzt wird, einen Gasstrom
z.B. Luft für die Anlage vorzuwärmen. Bei einer derartigen Anordnung werden beide Kammern I und II eines Regenerators von dem
gleichen Masseteilchenstrom und der gleichen oder wenig verschiedenen
Gasmenge durchströmt. In Fig. 6 bedeutet 30 den Glasofen, 31 eine z« B. elektrische Heizanlage für die Luft. Letztere wird
durch den Verdichter 32 zugeführt. Zur Vorwärmung der Luft dient das Regeneratorsystem 33. Im Primärteil I wird durch die Abgase
des Ofens 30 ein im Kreislauf geführter Masseteilchenstrom aufgeheizt.
Dabei wird.den heißen Abgasen des Ofens 30 durch die kühleren Masseteilchen die Abgaswärme entzogen. Die von der Regeneratorkammer
I über die Leitung 34 der Regeneratorkammer II zuströmenden aufgeheizten Masseteilchen werden sodann in letzterer dazu
benutzt* um die von dem Verdichter 32 der Heizanlage 31 zugeführte
Kaltluft vorzuwärmen.
35 bedeuten in dieser Figur Kanäle für die Luftführung. 36 ein Umleitkanal
system, durch welches die in der Regeneratorkammer II abgekühlten Masseteilchen durch Verwendung einer Fördereinrichtung 37»
beispielsweise eines Schneckenförderer, dem Regeneratorsystem I wieder zugeführt werden. Die Regeneratorkammer I ist entsprechend
den Angaben des Hauptpatentes so ausgeführt, daß sie die in der Fig. 5 gestrichelt eingetragene Schaulinie G aufweist. Die Durchsatzregeleinrichtung
der Regeneratorkammer II ist entsprechend dem oben erläuterten Erfindungsvorschlag gemäß Fig. 1 und 2 ausgebildet,
wodurdi sich die schon erläuterte Kennlinie B ergibt.
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Y ' ' .'.'.. ' ' '■ J' PLA 64/iOO3
Selbstverständlich können Einzelheiten des beschriebenen Beispiele
geändert werden. So zeigen beispielsweise die figuren 3a und 4a
eine veränderte Ausbildung der die Sehiittkeile Ja tragenden Vorspringe
6a^ „ Letztere sind dabei im wesentlichen ohne Steigung ausgeführt
und durch Querwandteile 6ag mit des Austrittsschlitzen
6a, begrenzt. Diese Anordnung gibt die Möglichkeit, bei kleinem
Durchsatz günstige Kennlinien zu erzielen.
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Claims (8)
1. Einrichtung sum Steuern und Regeln des Durchsatzes von fein
körnigen Teilen sowie eines diese im Gegenstrom durchfließenden Mediums, insb. Gases, nach Patent (Anmeldung S 84 482), bei der
auf der unteren Seite einer Masseteilchenschicht ein Bett mit
Durchtrittekanälen vorhanden ist, in denen bei Unterbrechung
der Gasströmung durch die oberhalb der Kanäle liegende Teilchenschioht
die feilchen infolge gegenseitiger Reibung festgehalten werden, jedoch beim Auftreten einer Gasströmung ein Abströmen
durch die Durchtrittekanäle ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem der Masseteilchenschicht (1) nachgeschalteten Bett (6) unterhalb von sich bildenden Schüttkeilen (7a)
der Masseteilchen besondere Gaskanäle (9) zur Masseteilchenauflockerung und neben den genannten Schüttkeilen (7a) Hauptabströmkanäle
(12) für die Masseteilchenableitung und das der Teilchenzone zugeleitete Gas vorgesehen sind, durch welche beim
Auftreten einer Gasströmung durch die Gaskanäle (9) bzw. Masseteilchen
schüttkeile (7a) die Masseteilchen abrieseln können.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schttttkeilbildung in dem unterhalb der Masseteilchenschicht
(1) liegenden Bett (6) auf den der Masseteilchenführung dienenden Wandteilen (6a) VorSprünge (6a^) zur Bildung von Schüttkeilen
(7a) vorhanden sind, welche Gaskanäle aufweisen, und daß die Vorsprünge (6a..) an die Hauptabströmkanäle (12) angrenzende
Überfallkanten aufweisen.
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3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Schiittkeile (7a) tragenden Wandteilvorsprünge (6a.j) nach
den Hauptabströmkanälen (12) zu ansteigend ausgebildet und mit Abströmrinnen (Oa^0) versehen sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptabströmkanäle (12) mit einer Einrichtung zur Drosselung versehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß in den
Hauptabströmkanälen (12) eine Drosselung bewirkende Einbauten (12a) aus versetzt gegeneinander angeordneten, schrägen Leitwandteilen
angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß das unterhalb der Masseteilchenschicht (1) liegende, die Durchsatzregelung durch Änderung der Gasströmung ermöglichende
Bett (6) durch die Wandteile (6a) für die Masseteilchenführung mit Wandvorsprüngen (6a..) sowie zwischen den genannten
Wandteilen angeordnete gasdurchlässige Wandteile (8) gebildet
wird, welche einerseits die Masseteilchenkanäle (7) oberhalb der Wandteilvorsprünge (Oa1), andererseits Gasräume (10) oberhalb
der Hauptabströmkanäle begrenzen.
7. Die Anwendung einer Einrichtung nach Anspruch 1 mit ansteigender
Kennlinie in der zur Aufheizung eines kalten Gases dienenden Kammer eines mit umgewälzten Masseteilchen arbeitenden Zweikammerregenerators,
in dessen zweiter Kammer der Teilchendurchsatz mittels einer Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent mit abfallender
Regelkennlinie geregelt wird.
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8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Schttttkeile (7a) tragenden, vorzugsweise horizontalen
Wandteilvorsprlinge (6a.j) durch Querwände (6a2) mit Abströmschlitzen
(6a,) Degrenzt sind.
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Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES0084482 | 1963-03-30 | ||
| DES0089051 | 1964-01-14 | ||
| DES0089849 | 1964-03-05 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1451272A1 true DE1451272A1 (de) | 1969-05-08 |
| DE1451272B2 DE1451272B2 (de) | 1973-02-15 |
| DE1451272C DE1451272C (de) | 1973-09-06 |
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ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1055811A (de) | 1967-01-18 |
| CH421162A (de) | 1966-09-30 |
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| DE1451272B2 (de) | 1973-02-15 |
| DE1451265B2 (de) | 1970-02-05 |
| NL6403098A (de) | 1964-10-01 |
| SE307150B (de) | 1968-12-23 |
| US3305939A (en) | 1967-02-28 |
| DE1451273A1 (de) | 1968-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |