DE2235359A1 - VACUUM SWITCH - Google Patents
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Description
VakuumschalterVacuum switch
Die Erfindung "betrifft einen Vakuumschalter mit einem evakuierten Gehäuse, das ein Paar voneinander trennbarer scheibenförmiger SchaltkQntakte enthält, von denen einer an einem zentralen elektrisch leitfähigen Halteteil befestigt ist, das von einer Spule koaxial umgeben ist, welche elektrisch parallel zum zentralen Halteteil am Schaltkontakt anliegt.The invention "relates to a vacuum switch with a evacuated housing containing a pair of separable disk-shaped switch contacts, one of which is attached to a central electrically conductive holding part which is coaxially surrounded by a coil, which is electrically parallel to the central holding part on the switching contact.
Ein derartiger Vakuumschalter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 590 356 bekannt. Dabei ist das zentrale Halteteil ein rohrförmiges Bauteil, das im wesentlichen nur einer mechanischen Befestigung des Äugehörigen Schaltkontaktes dient. Die dazu elektrisch parallel angeordnete Spule in Form einer schraubenlin-ienfönnigen leitenden Wicklung soll eine niedrigere elektrische Impedanz haben als das rohrförmige Bauteil, so daß der den Vakuumschalter durchsetzende elektrische Strom stets überwiegend durch die Spule fließt. Zweck dieser bekannten Anordnung ist es, mittels des durch die.schraubenlinienförmige Wicklung fließenden Stromes ein magnetisches Spulenfeld hervorzurufen, dessen Streufeld an der dem Schaltkontakt zugewandten Stirnseite der Wicklung auf einen Abschaltlichtbogen einwirkt, um eine Rotation des Abschaltlichtbogens auf der Kontaktfläche der Sehaltkontakte zu verursachen.Such a vacuum switch is from the German Offenlegungsschrift 1 590 356 known. Here is the central one Retaining part is a tubular component which essentially only has a mechanical fastening of the associated switching contact serves. The electrically parallel arranged coil in the form of a helical conductive coil Winding should have a lower electrical impedance than the tubular component, so that the vacuum switch penetrating electric current always predominantly flows through the coil. The purpose of this known arrangement is to by means of the helical winding flowing current to cause a magnetic coil field, the stray field of which is facing the switching contact Front side of the winding acts on a cut-off arc to rotate the cut-off arc to cause on the contact surface of the hold contacts.
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Bei dem geschilderten bekannten Vakuumschalter wird die ■schr.aubenlinienförmige leitende Wicklung sowohl im geschlossenen Zustand der Schaltkontakte als auch während des gesamten Abschaltvorganges von weitaus größten Teil des elektrischer. Stromes durchflossen. Dadurch hat der Vakuumschalter eine sehr hohe Sigeninduktivität, was bereits sein Betriebsverhalten im geschlossenen Zustand der Schaltkontakte »beeinträchtigt. Besonders schädlich v/irkt sich die hohe Induktivität wahrend des Abschalt ens aus, vreil dabei hohe Gegen spannungen induziert v/erden, welche zu Wiederzündungen nach dem Erlöschen des Abschaltlicht "bogens führen.In the known vacuum switch described above, the helical conductive winding is both closed and closed State of the switching contacts as well as during the entire switch-off process of by far the largest part of the electrical. Current flowing through it. As a result, the Vacuum switch a very high self inductance what its operating behavior when the switch contacts are closed »already impaired. Particularly harmful Does the high inductance affect during switch-off off, vreil high counter voltages are induced in the process, which lead to re-ignition after the switch-off light goes out "arc lead.
Man könnte'grundsätzlich bei einem Vakuumschalter ohne störende Erhöhung der Induktivität den Hochstromlichtbogen von inneren Elektronenbezirken nach au?en durch magnetische Mittel verlagern und eine kreisförmige Bewegung des Bogens auf den Elektroden erzielen, in dem die Elektroden eine Spirfilform erhalten, wegen der der Strom in den Elektroden tangential zum Umfang der Schaltelektrode fließt (nan vergleiche beispielsweise die deutsche Patentschrift 1 038 132). Die dazu benötigte Formgebung der Schaltelektroden bereitet jedoch erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten. Außerdem hat sich gezeigt, daß der Hochstromlichtbogen nicht über die gesamte Kontaktfläche der spiralförmigen Schaltelektroden rotiert, sondern im wesentlichen nur auf einen der einzelnen Segmente solcher Elektroden verläuft. >You could basically do without a vacuum switch disruptive increase in inductance causes the high-current arc from the inner electron districts to the outside move magnetic means and achieve a circular movement of the arc on the electrodes, in which the electrodes are given a spiral shape, because of the Current flows in the electrodes tangential to the circumference of the switching electrode (nan compare, for example, the German patent specification 1 038 132). However, the shaping of the switching electrodes required for this is considerable manufacturing difficulties. It has also been shown that the high-current arc does not cover the entire Contact surface of the spiral switching electrodes rotates, but essentially only on one of the individual segments such electrodes runs. >
Me Aufgate der Erfindung besteht darin, eine Vakuumschaltröhre zu schaffen, in der trotz einfacher Kontaktgeonetrie und geringer Eigeninduktivität eine gleichmäßige Rotation des Abscha-ltlichtbogens auf der aktiven SlektrodenoberflächeOne aspect of the invention consists in creating a vacuum interrupter in which, in spite of simple contact geometry and low self-inductance, a uniform rotation of the cut-off arc on the active slectrode surface
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gewährleistet ist, um eine gleichmäßige thermische Belastung· der Kontaktflächen zu erreichen. Ζψ? Lösung dieser Aufgabe wird bei einein Vakuumschalter der eingangs genannten Art nach.ίer Erfindung vorgeschlagen, daß das zentrale Halteteil im \Tergle:ich zur Spule einen hohen elektrischen Leitwert hat und .die Spule am Schaltkontakt in Bereiche einmündet, die. von einem mittleren Bereich des Schaltkontaktes äurc3: eine ringförmige Quersehnittsverengung bis Querschnittsunterbrechung abgesetzt sind. is guaranteed in order to achieve a uniform thermal load · of the contact surfaces. Ζψ? Solution to this problem is proposed in a vacuum switch of the type mentioned according to the invention that the central holding part in the \ T ergle: I have a high electrical conductivity to the coil and .the coil opens into areas on the switching contact. from a central area of the switching contact aurc3: an annular cross-sectional constriction until the cross-sectional interruption are separated.
Die Erfindung beruht auf der neuartigen Überlegung, nur hinter einem Kontakt eine Spule anzuordnen u.nd damit ein magnetisches Blasfeld für eine Rotation des Abschaltliehtbogeiis von VakuumschaIterη wesentlich zu verstärken und zwar einerseits durch Induktion von Wirbelströmen im der Spule gegenüberliegenden Schaltkpntakt und andererseits durch Anbringung einer Quersehnittsverengung im zur Spule gehörenden Kontakt, die die Abschirmung des Feldes verringert. In diesem Falle ist· eine verhältnismäßig' strom- und damit, induktivitätsarine Spulenanordnung zur Erzeugung des Blasfeläes völlig ausreichend. Aufgrund der Maßnahme, im Gegensatz zur deutschen Offenlesung sschrift 1 590 356 das zentrale Halteteil als Leiter mit hohem elektrischen Leitv/ert auszustatten, fließt im geschlossenen Zustand eines erfindungsgenäßen Vakuumsehalters der Schaltstron zum größten Teil durch das als Stromzuführung wirkende, vorzugsweise in an sieh bekannter V/eise als massiver Metallstab ausgebildete zentrale Halte teil. Beim Abschalten, wird der Strom immer noch überwiegend über das zentrale Halteteil geleitet, solange der Abschaltlichtbogen in einem mittleren Bereich des Schaltkontaktes brennt. In Folge der in der Lütte der Elektroden angebrachten Vertiefung kann der Bogen nur exzentrisch zünden. Dadurch fließt der den Bogen speisende Strom in den Elektroden zum Teil in radialer Richtung. Der radiale Strom baut ein tangent iales, Magnetfeld auf, das auf · den. Bogen eine radiale, nach außen gerichtete Kraft, ausübt.The invention is based on the novel idea to arrange only behind a contact a coil so u.nd a magnetic blowout field for rotation of the Abschaltliehtbogeiis of VakuumschaIterη to significantly increase on the one hand by the induction of eddy currents in the coil opposite Schaltkpntakt and on the other hand, by mounting a Quersehnittsverengung in the contact belonging to the coil, which reduces the shielding of the field. In this case, a coil arrangement with a relatively low current and thus low inductance is completely sufficient for generating the blown area. Due to the measure, in contrast to the German Offenlesung sschrift 1 590 356, to equip the central holding part as a conductor with a high electrical Leitv / ert, the switching current flows in the closed state of a vacuum holder according to the invention for the most part through the V, which acts as a power supply, preferably in a well-known V Central holding part designed as a solid metal rod. When switching off, the current is still mainly conducted via the central holding part as long as the switch-off arc burns in a central area of the switching contact. As a result of the indentation made in the electrode tube, the arc can only ignite eccentrically. As a result, the current feeding the arc partly flows in the electrodes in a radial direction. The radial current builds up a tangential magnetic field that acts on the. Arc exerts a radial, outward force.
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Durch diese wird der Bogen nach außen 'bewegt. Durch die Spule fließt ein größerer Abschaltstroin erst, wenn der Abschaltlichtbogen, wie oben erläutert, über die ringförmige Querschnitt&verengung des SchaItkontakt es hinaus nach außen bewegt v/orden ist. Die BOgenrotation wird dann sprunghaft verstärkt, so daß es zu keiner partiellen Überhitzung der Kontaktflächen kommt und das Schaltrohr den hohen Strom sicher abschaltet. This moves the bow outwards. A larger switch-off current only flows through the coil when the switch-off arc, as explained above, has moved outward beyond the annular cross-section and narrowing of the switch contact. The arc rotation is then increased by leaps and bounds so that there is no partial overheating of the contact surfaces and the switching tube safely switches off the high current.
Ein erfindungsgemäßer Vakuumschalter hat den zusätzlichen Vorteil,, daß die Anordnung d*er Spule in weiten Grenzen , frei gewählt werden kann. Hit besonderem Vorteil besteht die Spule aus vier um 90° gegeneinander versetzte Spulensegmente, die vom zentralen Halteteil ausgehend viertelkreisförmig zur Rückseite des Schaltkontaktes verlaufen.A vacuum switch according to the invention has the additional Advantage, that the arrangement of the coil within wide limits, can be freely chosen. As a particular advantage, the coil consists of four coil segments offset from one another by 90 °, which run from the central holding part in a quarter circle to the rear of the switch contact.
Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend nit weiteren Merkmalen näher erläutert werden.
Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigt:With reference to the figures of the drawing, the invention is to be explained in more detail below with further features. Corresponding parts are provided with the same reference numerals.
It shows:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vakuumschalters, Figure 1 is a longitudinal section through a simplified embodiment a vacuum switch according to the invention,
Figur 2 eine vergrößert dargestellte Anordnung der beiden Schaltkontakte mit Stromzuführung des erfindungsgemäßen Vakuumschalters der Figur 1 und Figur 3 die Anordnung der Figur 2 in Blickrichtung des Pfeiles III der Figur 2.FIG. 2 shows an enlarged arrangement of the two Switching contacts with power supply of the vacuum switch according to the invention of Figure 1 and FIG. 3 shows the arrangement of FIG. 2 in the direction of the arrow III in FIG. 2.
Der auf wesentliche Teile vereinfachte Vakuumschalter hat ein evakuiertes Gehäuse, das aus einem zylindrischen Isolierkörper 1 aus Glas oder Keramik und zwei die Stirnseiten des Isolierkörpers 1 vakuumeicht verschli'eiBenden metallischenThe vacuum switch, which has been simplified in terms of essential parts, has a evacuated housing, which consists of a cylindrical insulating body 1 made of glass or ceramic and two the end faces of the Insulating body 1 vacuum-tightly sealed metallic
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Endplatten 2 und 22 "besteht. Innerhalb dieses vakuumdichten Gehäuses sind einander gegenüberstehend zwei trennbare scheibenförmige Sehaltkontakte 4 und 5 angeordnet, von denen einer an einem feststehenden massiven Halteteil 7 und der aweite an einem beweglichen massiven Halteteil 6 befestigt ist, Das bewegliche Halteteil 6 ist mit einem Hetallbalg 8 verbunden, der den Vakuumsehalter zwischen dem beweglichen Halteteil 6 und der Endplatte 22 hermetisch abdichtet. Üblicherweise sind in Vakuumschaltröhre^ Abschirmungen 3, 51, 32 zum Schutz des Isolierkörper-s vor einen niederschlag von Iletallpartikelchen vorgesehen; die beim Abschalten aus den »3 ehaltelektroden 4 und 5 verdampfen oder, herausgerissen werden können.End plates 2 and 22 ". Inside this vacuum-seal Housing two separable disc-shaped Sehaltkontakte 4 and 5 are arranged opposite one another, of which one on a fixed solid holding part 7 and the aweit attached to a movable solid holding part 6 is, The movable holding part 6 is connected to a Hetallbalg 8, the vacuum holder between the movable Holding part 6 and the end plate 22 hermetically seals. Usually are in vacuum interrupter ^ shields 3, 51, 32 for Protection of the insulator against precipitation of metal particles intended; when switching off from the »3 maintenance electrodes 4 and 5 evaporate or can be torn out.
Wie atis den !Figuren 2 und 3 näher'ersichtlich, sind die Schaltkontakte 4 und 5 eines erfindungsgemäßen Vakuumschalter tellerförmige Scheiben mit einer an sich bekannten zentralen Vertiefung 9 in der Kontaktfläche. Der Schaltkontakt kann dabei aus jedem geeigneten 7/erkstoff gefertigt sein. Die Schaltkontakte 4 und 5 sind jeweils an ihrer Rückseite an einem zentralen Halteteil 6 bzw. 7 befestigt, beispielsweise angelötet. Die bevorzugt aus einem massiven Metallstab be- . stehenden Halteteile 6, 7 bilden gleichzeitig eine zentrale Stromzuführung für die Schaltkontakte 4 und 5. Elektrisch parallel zu dieser zentralen Stromzuführung ist bei einem .t der beiden Schaltkontakte eine Spule 10 angeordnet, die im Vergleich zum Halteteil 6 einen höheren elektrischen Yfiderstand haben soll und am Sehaltkontakt in Bereiche einmündet, die vom mittleren Bereich des Sehaltkontaktes 5 mit der Vertiefung durch eine ringförmige Querschnittsverengung 11 abgesetzt sind; die Querschnittsverengung 11 kann, wie mit gestrichelten Linien angedeutet, auch bis zu finer völligen Querschnittsunterbrechung des Schaltkontaktes 5 ausgestaltet sein.As can be seen in more detail in FIGS. 2 and 3, the switching contacts 4 and 5 of a vacuum switch according to the invention are plate-shaped disks with a known central recess 9 in the contact surface. The switching contact can be made of any suitable material. The switching contacts 4 and 5 are each fastened on their rear side to a central holding part 6 and 7, for example soldered on. The preferred loading of a solid metal rod. standing holding parts 6, 7 simultaneously form a central power supply for the switching contacts 4 and 5. Electrical parallel to this central power supply is in one. t of the two switching contacts a coil 10 is arranged, which should have a higher electrical resistance compared to the holding part 6 and opens at the holding contact in areas that are set off from the central region of the holding contact 5 with the recess by an annular cross-sectional constriction 11; the cross-sectional constriction 11 can, as indicated by dashed lines, also be designed up to a complete cross-sectional interruption of the switching contact 5.
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D-ie Spule 10 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier urn 90° versetzte Spulensegnente 12, die im Raun hinter dem Schaltkontakt 5 vom Haltestab 6 weg viertelkreisförmig zur Rückseite des Schaltkontaktes 5 hin verlaufen. Nach Durchlaufen des Yjerte!kreises in einer ?Joene parallel zur S-bene des Schal+-kontakt es sinö. die S pul en se griente 1? jeweils axial nach unten abgewinkelt, u:n an nußeren Rand der Querschnittsverengung 11 an Schaltkontakt anzusetzen. Die Querschnittsverengung 11, die, wie bereits ausgeführt, bis zu einer Querschnittsunter"brechung gehen kann, hat zur Folge, daß der durch die Spule 1.0 fließende ITebenstrora solange gering bleibt, bis· ein (wegen der zentralen Vertiefung exzentrisch gezündeter) Abschaltlichtbogeri vo'.n mittleren Bereich der Kontaktfläche aufgrund des tangential en Llagnetfeldes von in den Schaltkontakten fließenden radialer:. Stromkomponenten (Schleife) radial nach außen über die Quersehnittsverejigung 11 hinaus bewegt wird. ITach Überqueren der Querschnittsverengung durch den Abschaltlichtbogen fließt der Abschältstrora zwar .jet'/.τ. in höherem i.Iaß über die Spule 10, jedoch ist deren Induktivität infolge der Parallelschaltung von vier Spulensegmenten in Viertelv/indunren so klein, um nicht störend in Erscheinung zu treten.The coil 10 in the illustrated embodiment consists of four coil segments 12 offset by 90 °, which run in the space behind the switch contact 5 away from the holding rod 6 in a quarter circle to the rear of the switch contact 5. After going through the Yjerte! Circle in a? Joene parallel to the S-plane of the Schal + -kontakt es sinö. the pul en se griente 1? each angled axially downwards, u: n to attach to the outer edge of the cross-sectional constriction 11 at the switching contact. The cross-sectional constriction 11, which, as already stated, can go as far as a cross-sectional interruption, has the consequence that the side current flowing through the coil 1.0 remains low until a cut-off arc (which is eccentrically ignited because of the central recess). In the middle area of the contact surface due to the tangential Llagnetfeldes in the switching contacts flowing radial: current components (loop) is moved radially outward beyond the cross-sectional constriction 11. After crossing the cross-sectional constriction by the cut-off arc, the cut-off current flows .jet '/ .τ . in a higher i.Iaß over the coil 10, but its inductance is so small, due to the parallel connection of four coil segments in quarter volt, that it does not appear disruptive.
Wenn sich nun der Abschaltlichtbogen außerhalb der Querschnittsverengung 11 befindet und der größte Teil des Stromes über die Spule 10 fließt, erzeugt diese einen axialen magnetischen V/echsäfluß, wie er in Figur 2 durch die ch.irchgezogenen Pfeile 13 angedeutet ist, der in dem Schaltkontakt kreisförmige konzentrische Wircelströnie induziert, wie in Figur 2 durch einen gestrichelten Pfeil 14 angedeutet ist. Diese erzeugen an der dem anderen Schaltkontakt zugewandten Seite des Schaltkontaktes 4 .radiale Magnetfelder, weiche die radialen Komponenten des von der Spule 10 erzeugten Feldes verstärken. Gleichzeitig werden auch im Schältkontakt 5If the cut-off arc is outside the narrowing of the cross-section 11 is located and most of the current flows through the coil 10, this generates an axial magnetic V / echsäfluß, as shown in Figure 2 by the ch Arrows 13 is indicated, which induces circular concentric eddy currents in the switching contact, as in Figure 2 is indicated by a dashed arrow 14. These generate on the one facing the other switch contact Side of the switch contact 4 .radial magnetic fields, soft amplify the radial components of the field generated by the coil 10. At the same time, the switching contact 5
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BADBATH
«'irbelströme hervorgerufen, wie in Figur. 2 wiederum durch einen gestrichelten Pfeil 14 angedeutet ist, die eine Konzentration den Feldes in der Querschnittaverengung oder Querschnittsunt er "brechung 11 bewirken. Durch diese kann dann das Feld durchtreten, da in der Qiierschnittsunterbrechung 11 keine Abschirmung der L'agnetfelder auftritt. Das durchtretende ■ Feld weist-eine radiale Streukomponentö auf, die wie oben erwähnt, durch "«Virbelströme verstärkt wird und auf den Abschaltlichtbogen eine tanp-entiale Kraft ausübt und ihnzum .Rotieren bringt. Die Konzentration des Magnetfeldes auf die durch die ringförmige Querschnittsverengung 11 gebildete Hut kann noch durch Einsatz eines Ringes'aus hochperioeablen Material, beispielsweise Eisen, verstärkt werden. Im übrigen gleichen die von der Spule 10 induzierten Wirbels tr ö'ine die Induktivität der Spule 10 teilweise wieder aus, so daß insgesamt die Induktivität des Vakuumsehalters kaum größer als bei einem Vakuumochalter ohne eingebaute Spulenordnung ist. Der Grund dafür, weshalb die S-pule 10 keine nennenswerte Induktivität zu haben braucht, liegt darin, daß für die Erzeugung eines magnetischen Blasfeldes nicht nur eine radiale magnetische Streufeldkomponente, sondern über den Umweg der Induktion von Y/irbel strömen in dem gegenüberliegenden Schaltkontakt das gesamte axiale Magnetfeld der Spule ausgenutzt wird. Außerdem wird durch die ringförmige Querschnittsverengung oder -unterbrechung ein ungeschwächtes Durchtreten des magnetischen Feldes von der Spule 10 in den Schaltkontaktspalt erreicht und damit das wirksame Blasfeld verstärkt."'' Eddy currents caused, as in figure. 2 in turn by a dashed arrow 14 is indicated, which is a concentration Field in the cross-section narrowing or cross-section sub He "cause refraction 11. Through this then the field pass through, since in the cross-sectional interruption 11 no Shielding of the magnetic fields occurs. The passing ■ Field has a radial scattering component that is as above mentioned, is intensified by "" virbel currents and on the Switch-off arc exerts a tanp-ential force and causes it to .Rotating brings. The concentration of the magnetic field on that formed by the annular cross-sectional constriction 11 Hut can also be made from high perioeablen through the use of a ring Material, such as iron, are reinforced. Otherwise, the vortices induced by the coil 10 are the same Inductance of the coil 10 partially off again, so that overall the inductance of the vacuum holder is hardly greater than with a vacuum switch without built-in coil order. The reason why the coil 10 is not worth mentioning Need to have inductance is that for the generation of a magnetic blown field not only a radial one magnetic stray field component, but via the detour of the induction of Y / irbel flow in the opposite Switching contact uses the entire axial magnetic field of the coil will. In addition, the annular cross-sectional constriction or interruption ensures that the passage is not weakened of the magnetic field from the coil 10 into the switching contact gap reached and thus strengthened the effective blowing field.
6 Patentansprüche
3 Figuren6 claims
3 figures
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Claims (6)
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| JP8258773A JPS5319104B2 (en) | 1972-07-19 | 1973-07-19 |
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Publications (3)
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Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1251539B2 (en) † | 2001-04-19 | 2010-06-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vacuum valve |
| WO2015135008A1 (en) | 2014-03-11 | 2015-09-17 | Rosendahl Nextrom Gmbh | Device for conveying elongate objects |
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| US9902562B2 (en) | 2014-03-11 | 2018-02-27 | Rosendahl Nextrom Gmbh | Device for conveying elongate objects |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2193244A1 (en) | 1974-02-15 |
| US3852555A (en) | 1974-12-03 |
| JPS4944267A (en) | 1974-04-25 |
| JPS5319104B2 (en) | 1978-06-19 |
| FR2193244B1 (en) | 1977-02-18 |
| GB1425641A (en) | 1976-02-18 |
| CA985724A (en) | 1976-03-16 |
| DE2235359B2 (en) | 1977-07-07 |
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