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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regeneration eines mit einem
brennbaren Lösungsmittel beaufschlagten Adsorbers, wobei
die Vorrichtung eine Vakuumpumpe, durch die der Adsorber mit einem
Unterdruck beaufschlagbar ist, und eine Heizeinrichtung aufweist.
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Die
EP 0 521 239 beschreibt
eine Vorrichtung zur Rückgewinnung eines in einem Adsorber adsorbierten
nicht-brennbaren Lösungsmittel, bei der der Adsorber auf
eine Temperatur, die unter der Zersetzungstemperatur des Lösungsmittels
liegt, erhitzt wird, dann der Adsorberraum gegenüber der
Umgebung abgeschlossen und ein hoher Unterdruck an den Adsorberraum
angelegt wird. Zumindest während eines Teils des Anliegens
des hohen Unterdrucks an den Adsorberraum wird die Temperatur des
Adsorbers über die Zersetzungstemperatur des Lösungsmittels
(bei normalem Luftdruck) erhöht. Dann wird das desorbierte
Lösungsmittel aus dem Adsorberraum abgezogen und wird durch
Abkühlen bei geeignetem Druck kondensiert.
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Die
EP 0 381 942 beschreibt
eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von in einem Adsorber
adsorbierten Perchloräthylen, also eines nicht-brennbaren
Lösungsmittels, bei dem der Adsorber auf eine Temperatur,
die unter der Zersetzungstemperatur des Perchloräthylens
liegt, erhitzt wird, dann der Adsorberraum gegenüber der
Umgebung abgeschlossen und von der Abluftseite her entlüftet
wird. Danach wird ein hoher Unterdruck von unter 10 mbar an den abgeschlossenen
Adsorberraum angelegt, wobei durch den Unterdruck das Perchloräthylen
desorbiert wird. Das desorbierte Perchloräthylen wird dann
abgezogen und in einen Kühlraum transportiert, wo es bei
mindestens einer Temperatur, bei welcher das Perchloräthylen
kondensiert, und bei einem Druck, der über dem vorgenannten
Unterdruck liegt, abgekühlt wird.
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Die
DE 30 48 649 beschreibt
eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von an Aktivkohle adsorbierten
chlorierten und/oder fluorierten Kohlenwasserstoffen, bei der die
mit den vorgenannten Halogenwasserstoffen beladene Aktivkohle mit
Heißluft, deren Temperatur unter dem Zersetzungspunkt,
jedoch über dem Siedepunkt des jeweiligen Halogenkohlenwasserstoffs
liegt, durchströmt wird. Die abströmende Luft
wird unter den Siedepunkt des jeweiligen Halogenkohlenwasserstoffs
abgekühlt, so dass eine Kondensation desselben erfolgt.
Die abgekühlte Luft wird wieder erhitzt und erneut über
die Aktivkohle geleitet, wobei dieser Kreislauf solange durchgeführt wird,
bis die von der Aktivkohle abströmende Heißluft weitgehend
vom jeweiligen Halogenkohlenwasserstoff frei ist und die von der
Heißluft erhitzte Aktivkohle wird abgekühlt.
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Sämtliche
vorgenannte Vorrichtungen betreffen also lediglich nicht-brennbare
Lösungsmittel. Insbesondere in der industriellen Teilereinigung
werden jedoch häufig oder sogar überwiegend brennbare
Lösungsmittel zur Reinigung der in einer Teilereinigungsanlage
aufgenommenen Teile eingesetzt. Die aus der Teilereinigungsanlage
abgezogene, das zur Teilreinigung verwendete Lösungsmittel
enthaltende Abluft wird dann zu einem Adsorber, in der Regel Aktivkohle,
geführt und darin zumindest teilweise gereinigt und strömt
dann ins Freie. Nach einer gewissen Zeit kann der Adsorber kein
weiteres Lösungsmittel mehr aufnehmen und muss daher regeneriert
werden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen,
die in einfacher Art und Weise die Regeneration eines mit einem
brennbaren Lösungsmittel beladenen Adsorbers ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch diese erfindungsgemäße Vorrichtung
dadurch gelöst, dass zur Regeneration des Adsorbes die
Heizeinrichtung diesen zumindest auf oder über eine Temperatur,
die ca. 15°K unter dem Flammpunkt des zu desorbierenden, brennbaren
Lösungsmittels liegt, aufheizt, und dass die Vakuumpumpe
der Vorrichtung den Adsorber mit einem Unterdruck, der kleiner als
200 mbar, vorzugsweise kleiner als 150 mbar, weiter vorzugsweise
kleiner als 100 mbar, beträgt, beaufschlagt.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird
in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass auch ein mit einem
brennbaren Lösungsmittel beladener Adsorber in einfacher
Art und Weise regeneriert werden kann. Indem nun erfindungsgemäß vorgesehen ist,
dass der Adsorber mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, der insbesondere
kleiner als 200 mbar, vorzugsweise kleiner als 150 mbar und weiter
vorzugsweise kleiner als 100 mbar ist, bevor der Adsorber auf eine
Temperatur über dem Flammpunkt des zu desorbierenden Lösungsmittels
erhitzt wird, wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass
nach einem Erhitzen des Adsorbers ü ber den Flammpunkt des
brennbaren Lösungsmittels der Regenerationsprozess nicht
in einer explosionsgesicherten Umgebung durchgeführt werden
muss, da gewährleistet ist, dass auch bei einem eventuellen
Entzünden des desorbierten Lösungsmittels ein
Explosionsdruck unter einer sicherheitsrelevanten Grenze liegt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind den Ausführungsbeispielen
zu entnehmen, die im anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben
werden. Es zeigen:
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1:
ein Prinzipschema eines ersten Ausführungsbeispiels,
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2:
ein Prinzipschema eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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3:
ein Prinzipschema eines dritten Ausführungsbeispiels, und
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4:
ein Prinzipschema eines vierten Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer allgemein
mit 1 bezeichneten Vorrichtung zur Regeneration eines mit
einem brennbaren Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch
beladenen Adsorbers B2 dargestellt, wobei das Lösungsmittel
oder das Lösungsmittelgemisch enthaltende Abluft aus einer
an und für sich bekannten und daher nicht mehr näher
beschriebenen industriellen Teile-Reinigungsanlage B1 abgezogen wird.
Diese Teile-Reinigungsanlage ist z. B. eine Teile-Reinigungskammer
oder ein Teile-Reinigungsgehäuse, in dem die zu reinigenden
Teile mit dem brennbaren Lösungsmittel beaufschlagt werden.
Im folgenden soll im Sinne einer prägnanteren Formulierung
lediglich von „Lösungsmittel" gesprochen werden.
Dem Fachmann ist klar ersichtlich, dass unter diesem Begriff natürlich
auch ein „Lösungsmittelgemisch" verstanden werden
soll.
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Nach
dem oder während des Reinigungsvorgangs wird Abluft, die
das brennbare Lösungsmittel enthält, aus der industriellen
Teile-Reinigungsanlage B1 abgezogen, indem ein Ventil V1 geöffnet
wird, so dass das brennbare Lösungsmittel aus der Teile-Reinigungsanlage
B1 über eine Leitung L zu der Vorrichtung 1 zur
Regeneration des Adsorbers B2 strömt. Dem Ventil V1 nachgeschaltet
ist ein erster Kondensator K1, dem eine Vakuumpumpe VC und ein zweiter
Kondensator K2 folgen. An einem Verzweigungspunkt Z der Leitung
L spaltet sich diese in zwei Leitungen L1 und L2 auf, die jeweils
durch ein Ventil V3 bzw. V4 absperrbar sind. Die erste Leitung L1
führt zu einem Eingang B2' des Adsorbers B2. Ein Ausgang B2''
des Adsorbers B2 ist über den ausgangsseitigen Teil der
Leitung L1 mit einem Ventil V5 verbunden, dessen Öffnen
bewirkt, dass die den Adsorber B2 verlassende Abluft aus der Vorrichtung 1 abgeführt werden
kann. An einem zweiten Verzweigungspunkt Z2 geht von der Leitung
L1 eine Rückstromleitung L3 ab, welche in die Leitung L
mündet und über ein Ventil V2 absperrbar ist.
Die zweite Leitung L2 dient während des Erhitzens des Adsorbers
B2 zur Abführung überschüssiger Luft.
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Zur
Reinigung der aus der industriellen Teile-Reinigungsanlage B1 abgeführten
Abluft wird das Ventil V1 geöffnet, so dass die das brennbare
Lösungsmittel enthaltende Abluft zu den Kondensatoren K1
und K2 gelangt und das Lösungsmittel dort größtenteils
auskondensiert. Das auskondensierte Lösungsmittel wird
dann über eine Rückführleitung R wiederum
der Teile-Reinigungsanlage B1 und somit dem Reinigungsprozess zugeführt.
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Bei
geöffnetem Ventil V3 strömt die – nun
in der Regel durch die vorstehend beschriebene Auskondensation einen
geringen Anteil des brennbaren Lösungsmittels enthaltende – Abluft
zum Adsorber B2, in dem das Lösungsmittel adsorbiert und
dann über den ausgangsseitigen Teil der Leitung L1 durch das
geöffnete Ventil V5 aus der Vorrichtung 1 abgeführt
wird. Die Adsorption des brennbaren Lösungsmittels im Adsorber
B2 führt nun dazu, dass dieser nach einer gewissen Betriebsdauer
kein weiteres Lösungsmittel mehr aufnehmen kann und daher
regeneriert werden muss.
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Hierzu
wird das Ventil V1 geschlossen, so dass keine weitere das brennbare
Lösungsmittel enthaltende Abluft aus der industriellen
Teile-Reinigungsanlage B1 in die Vorrichtung 1 nachströmen kann.
Die Ventile V3, und V5 sind bzw. werden geschlossen. Der Adsorber
B2 wird durch eine Heizeinrichtung H2 auf eine Temperatur erhitzt,
die unter dem Flammpunkt des brennbaren Lösungsmittels liegt.
Bevorzugt wird hierbei ein Aufheizen des Adsorbers B2 auf eine Temperatur,
die ca. um 15 K unter dem Flammpunkt des brennbaren Lösungsmittels liegt.
Durch die Erwärmung des Adsorbers B2 erfolgt eine Desorption
des in ihm gebundenen Lösungsmittels. Die aus dem Adsorber
B2 austretende Abluft wird dann erforderlichenfalls über
die Rückstromleitung 3 bei geöffnetem
Ventil V2 zu den Kondensatoren K1 und K2 zurückgeführt
und das in der Abluft noch enthaltene brennbare Lösungsmittel
wird dort wiederum entsprechend auskondensiert. Danach strömt
diese Abluft bei geöffnetem Ventil V3 wieder zum Adsorber
B2 zurück, so dass ein entsprechender Kreislauf ausgebildet
wird.
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Während
zumindest eines Teils des Erwärmungsvorgangs des Adsorbers
B2 durch die Heizeinrichtung H2 oder zumindest dann, wenn der Adsorber
B2 auf die vorgenannte Temperatur unter dem Flammpunkt des brennbaren
Lösungsmittels erhitzt wurde, wird durch die Vakuumpumpe
VC ein Unterdruck erzeugt, mit dem der Adsorber B2 beaufschlagt wird.
Das Anlegen eines Unterdrucks an den Adsorber B2 bewirkt aber, dass
der Flammpunkt des Lösungsmittels sinkt. Unter dem Flammpunkt
des Lösungsmittels wird hier die niedrigste Temperatur
eines Lösungsmittels bei Atmosphärendruck verstanden,
bei der das Gemisch aus Lösungsmitteldampf und Luft nach
einem Standardverfahren, z. B. nach den Verfahren gemäß DIN51755,
DIN51758 oder DIN53213, entzündet werden kann. Der am Adsorber B2
anliegende Unterdruck bewirkt aber gleichzeitig, dass sich die Desorption
des brennbaren Lösungsmittels im Adsorber B2 verbessert.
Indem nun vorgesehen ist, dass der Druck im Adsorber B2 kleiner
als 200 mbar, vorzugsweise kleiner als 150 mbar ist, insbesondere
100 mbar oder weniger beträgt, wird erreicht, dass auch
bei einem eventuellen Entzünden des brennbaren Lösungsmittels
der dabei entstehende Explosionsdruck nicht größer
ist als der ursprüngliche Druck in der Vorrichtung 1,
da im Falle einer Explosion eines organischen Lösungsmittels
der dabei entstehende Druck nicht viel höher als das etwa
achtfache des ursprünglichen Drucks in der Vorrichtung 1 ist.
Die beschriebene Vorgangsweise erlaubt es daher in vorteilhafter
Art und Weise, die Regeneration des mit dem brennbaren Lösungsmittel
beladenen Adsorbers B2 auch in einer nicht-explosionsgeschützten
Umgebung durchzuführen, da auch im Falle einer Explosion
des organischen Lösungsmittels keine Drücke über
Normal-Druck (1000 mbar) entstehen.
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Nachdem
nun der Adsorber B2 wie vorstehend beschrieben mit dem Unterdruck
beaufschlagt wurde, wird ein weiteres Aufheizen des Adsorbers B2 auf
eine Temperatur, die über der vorgenannten Temperatur von
ca. 15°K unter dem Flammpunkt oder sogar über
dem Flammpunkt des brennbaren Lösungsmittel liegt, durchgeführt,
wobei bevorzugt wird, dass nach dem Erhitzen des Adsorbers B2 auf
diese Temperatur dieser weiter evakuiert wird. Eine derartige Vorgangsweise
besitzt den Vorteil einer noch besseren Desorption des im Adsorber
B2 adsorbierten Lösungsmittels.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur
Durchführung des beschriebenen Verfahrens dargestellt,
wobei einander entsprechende Bauteile und mit den gleichen Bezugsziffern
versehen und nicht mehr beschrieben werden. Der wesentliche Unterschied
zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
besteht nun in der Art und Weise, wie der Adsorber B2 beheizt wird: Während
beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, dass der
Adsorber B2 unmittelbar durch die Heizeinrichtung H2 beaufschlagt
wird, ist beim zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen,
dass der Adsorber B2 indirekt beheizt wird. Hierzu ist der Ausgang
B2'' des Adsorbers B2 und dessen Eingang B2' über eine
Heizleitung H miteinander verbunden. Dies wird bei dem beschriebenen
zweiten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass aus
der Rückstromleitung 3 an einem Verzweigungspunkt
Z3 eine Heizleitung H abzweigt, welche durch ein Ventil V6 absperrbar
ist. In der Heizleitung H sind eine Gaspumpe G1 und eine Heizeinrichtung
H1 angeordnet. Die durch die Gaspumpe G1 angesaugte, aus dem Ausgang B2"
des Adsorbers B2 austretende Abluft wird von der Heizeinrichtung
H1 erwärmt und wird dann dem Eingang B2' des Adsorbers
B2 zugeführt. Dieser Heizungskreislauf wird solange durchgeführt,
bis der Adsorber B2 auf die entsprechende Temperatur aufgeheizt
ist.
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Natürlich
ist es auch möglich, dass die Vorrichtung 1 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der
Heizeinrichtung H1 noch die aus den ersten Ausführungsbeispiel
bereits bekannte Heizeinrichtung H2 aufweist, so dass das Aufheizen des
Adsorbers durch die kombinierte Wirkung der beiden Heizeinrichtungen
H1 und H2 erfolgt.
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Das
Evakuieren des Adsorbers B2 erfolgt bereits wiederum während
zuminderst eines Teils des Aufheizvorgangs des Adsorbers B2 bis
auf eine Temperatur kleiner als 15°K unter dem Flammpunkt
des brennbaren Lösungsmittels oder zumindest dann, wenn
diese Temperatur erreicht ist. Nachdem wiederum – wie beim
ersten Ausführungsbeispiel – ein Unterdruck von
200 mbar oder kleiner, vorzugsweise 150 mbar oder kleiner, weiter
vorzugsweise 100 mbar oder kleiner erreicht wurde, wird dann durch
ein weiteres Heizen durch die Heizeinrichtung H1 oder durch die
Heizeinrichtung H1 und H2 die Temperatur des Adsorbers B2 über
den vorgenannten Wert von ca. 15°K unter dem Flammpunkt
oder sogar über den Flammpunkt des Lösungsmittels
gebracht wird, wodurch wiederum die Desorption des im Adsorbers
B2 adsorbierten Lösungsmittels verbessert wird.
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In 3 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 dargestellt,
das seinem Grundaufbau und seiner grundlegenden Funktion nach demjenigen
des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, so dass einander
entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und
nicht mehr näher beschrieben werden. Der Unterschied zwischen
dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel besteht nun
darin, dass eine Inertisierung des Adsorbers B2 während
des Regenerationsvorgangs vorgesehen ist. Hierzu ist ein ein entsprechendes
Inertgas oder Inertgasgemisch enthaltener Behälter B3 vorgesehen,
der über ein Ventil V7 an die Rückstromleitung 3 anschließbar
ist. Zum Inertisieren der Vorrichtung 1 wird bei geschlossenem
Ventil V2 das Ventil V7 geöffnet, so dass das Inertgas
in die Rückstromleitung 3 strömt. Der
Adsorber B2 ist in dem durch die geschlossenen Ventile V2, V3 und
V5 begrenzten Leitungsbereich daher von Inertgas umgeben. Dann wird – wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben – der
Adsorber B2 mit Unterdruck beaufschlagt und durch die Heizeinrichtung
H2 auf mindestens eine Temperatur, die ca. 15°K unter dem
Flammpunkt des Lösungsmittels oder darüber liegt,
erhitzt.
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In 4 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches seinem
Grundaufbau und seiner grundlegenden Funktion nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
entspricht, so dass also hier einander entsprechende Bauteile mit
gleichen Bezugsziffern versehen und nicht mehr näher beschrieben
werden. Der wesentliche Unterschied zwischen dem zweiten und dem
vierten Ausführungsbeispiel ist nun, dass auch hier – wie
im dritten Ausführungsbeispiel – eine Inertisierung
der Vorrichtung 1 durchgeführt wird, indem wiederum
der Behälter B3 vorgesehen ist, der ein Inertgas oder Inertgasgemisch
enthält, welches nach einem Öffnen des Ventils
V7 in dem durch die geschlossene Ventile V2, V3 und V5 begrenzten
Leitungsbereich strömt und dadurch den Adsorber B2 inertisiert.
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Bei
all den vorgenannten Ausführungsbeispielen kann vorgesehen
sein, dass die abgesaugte oder in dem entsprechenden Kreislauf geführte,
das desorbierte, brennbare Lösungsmittel enthaltene Abluft über
eine durch die Kondensatoren K1 und K2 ausgebildete Kältefalle
geleitet wird, in der das Lösungsmittel auskonden siert
und über die Rückführleitung R der industriellen
Teile-Reinigungsanlage B1 zur Wiederverwendung zugeführt
wird.
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Vorzugsweise
ist dann vorgesehen, dass die Kältefalle über
ein Kälteaggregat gekühlt wird und die Heizung
des Adsorbers B2 zumindest teilweise über das verdichtete
Kältemittel des Kälteaggregats – also nach
dem Prinzip einer Wärmepumpe – erfolgt.
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Vorzugsweise
kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Abluft nach dem Durchlaufen
der Kältefalle über einen weiteren Adsorber, der
vorzugsweise ebenfalls regenerierbar ausgebildet ist, geführt wird.
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Durch
die beschriebenen Vorgangsweisen ist es in vorteilhafter Art und
Weise möglich, dass im Adsorber B2 adsorbierte, brennbare
Lösungsmittel einfach zu desorbieren und dadurch den Adsorber
B2 zu regenerieren. Durch die Beaufschlagung des Adsorbers B2 mit
einem Unterdruck wird erreicht, dass auch bei einem Erhitzen des
Adsorbers B2 über eine Temperatur, die ca. 15°K
unter dem Flammpunkt oder sogar über dem Flammpunkt des
brennbaren Lösungsmittels liegt, der Regenerationsprozess
nicht in einer explosionsgesicherten Umgebung durchgeführt
werden muss, da bei einem Unterdruck von kleiner als 200 mbar, vorzugsweise
kleiner als 150 mbar, vorzugsweise kleiner als 100 mbar, gewährt
ist, dass auch bei einem Entzünden des desorbierten Lösungsmittels
ein Explosionsdruck unterhalb einer sicherheitsrelevanten Grenze
liegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0521239 [0002]
- - EP 0381942 [0003]
- - DE 3048649 [0004]