DE2802125A1 - Multi-screw homogenising extruder - with intermeshing disc section to restrict axial flow - Google Patents
Multi-screw homogenising extruder - with intermeshing disc section to restrict axial flowInfo
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Abstract
Description
Beschreibung description
Schneckenmaschine zum Bearbeiten von festen, flüssigen und zähviskosen Materialien Die Erfindung betrifft eine Schneckenmaschine zum Bearbeiten von festen, flüssigen und zähviskosen Materialien, welche in einem Gehäuse mindestens zwei ineinandergreifende und gleichsinnig antreibbare Wellen besitzt, deren jede in axialer Richtung hintereinander mehrere Scheibenabschnitte besitzt, die einen von einem zur Wellenachse konzentrischen Kreis abweichenden Querschnitt aufweisen, wobei die Scheibenabschnitte der einen Welle denjenigen der anderen Welle zumindest ungefähr gegenüberstehen und in einem Gehäusehohlraum umlaufen, dessen Querschnitt im Bereich der Scheibenabschnitte der Form zweier sich überlappender, zu den Wellenachsen konzentrischer Kreise entspricht. Screw machine for processing solid, liquid and viscous ones Materials The invention relates to a screw machine for processing solid, liquid and viscous materials, which in a housing at least two interlocking and has shafts that can be driven in the same direction, each one behind the other in the axial direction has multiple disk sections, one of which is concentric to the shaft axis Circle having a different cross-section, the disc sections of the one Wave are at least roughly opposite those of the other wave and in one Circumferential housing cavity, the cross section of which is in the region of the disk sections Corresponds to the shape of two overlapping circles concentric to the shaft axes.
Derartige Schneckenmaschinen werden vor allem zum Homogenisieren verwandt, worunter im folgenden alle Vorgänge verstanden werden sollen, durch die die Makro- oder Mikrostruktur von Ein- oder Mehrkomponentenmassen vergleichmäßigt wird, insbesondere also die Vorgänge Nischen, Kneten, Dispergieren, Emulgieren, Plastifizieren und dergleichen mehr.Such screw machines are mainly used for homogenizing, which in the following should be understood to mean all processes through which the macro- or the microstructure of single or multi-component compounds is evened out, in particular i.e. the processes of niching, kneading, dispersing, emulsifying, plasticizing and the like more.
Es sind schon Schneckenmaschinen zur Ver- und Bearbeitung von Kunststoffen und anderen Materialien bekannt, die mehrere miteinander kämmende, gleich- oder gegensinnig angetriebene Schnec]nwellen aufweisen. Jede dieser Schneckenwellen besitzt mindestens zwei der Förderung des zu verarbeitenden materials dienende SchnecIenabschnitte, zwischen denen die Welle in axialer Richtung hintereinander mehrere Scheibenabschnitte besitzt, deren Querschnitt von einem zur Wellenachse konzentrischen Kreis abweicht und zwischen denen Zwischenringscheiben angeordnet sind, durch die verhindert wird, daß die Scheibenabschnitte der miteinander kämmenden Schneckenwellen infolge ungleichmäßiger Temperaturverhältnisse oder Fertigungsungenauigkeiten aneinander reiben. Der Radius dieser Zwischenringscheiben entspricht dem Radius der Scheibenabschnitte an der Stelle ihrer geringsten Erhebung.There are already screw machines for processing plastics and other materials known that several intermeshing, equal or have oppositely driven screw shafts. Each of these worm shafts has at least two sections of the snow used to convey the material to be processed, between which the shaft in the axial direction one behind the other several disk sections owns, whose cross-section is concentric to the shaft axis Circle differs and between which intermediate ring disks are arranged through the it is prevented that the disk sections of the intermeshing screw shafts due to uneven temperature conditions or manufacturing inaccuracies rub. The radius of these intermediate ring disks corresponds to the radius of the disk sections at the point of their lowest elevation.
Da nun der Querschnitt des Gehäusehohlraums entsprechend dem größten Außendurchmesser der Wellen crewählt werden muß, dichten die Wellen im Bereich der Scheibenabschnitte und der Zwischenringscheiben den Gehäusehohlraum in axialer Richtung nicht so ab, wie dies im Bereich der Schneckenabschnitte der Wellen der Fall ist; infolgedessen wird ein Teil des zu verarbeitenden .-laterials längs der zellen vorgeschoben, ohne durch jeden der Gereiche geführt zu werden, in denen die Wellen miteinander kämmen. Die bekannten Schneckenmaschinen der in Rede stehenden Art weisen also den Nachteil auf, daß nicht jedes Materialteilchen den gleichen Beanspruchungen ausgesetzt wird. Außerdem ist ihr Homogenisierungseffekt nicht optimal, denn bei Schneckenmaschinen mit mehreren miteinander kämmenden, gleichsinnig angetriebenen Wellen sind gerade die Bereiche gegenseitiger Auskämmung der Wellen besonders verfahrensaktiv, denn hier steigt das Geschwindigkeitsgefälle auf das Doppelte des für den übrigen Wellenumfang geltenden Wert an, und gleichzeitig erfahren die 4aterialteilchen dort eine große Umlenkung. Die auf die Materialteilchen einwirkenden dynamischen kräfte sind aber proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit, und Viskositäts-und Druckkräfto verändern sich @roportional mit der Geschwindigkeit.Since now the cross section of the housing cavity corresponds to the largest The outer diameter of the shafts must be selected, the shafts seal in the area of the Disk sections and the intermediate ring disks the housing cavity in the axial direction not as it is the case in the area of the screw sections of the shafts; as a result, part of the material to be processed is advanced along the cells, without being led through each of the realms in which the waves coexist comb. The known screw machines of the type in question have the The disadvantage that not every material particle is exposed to the same stresses will. In addition, their homogenizing effect is not optimal, because with screw machines with several intermeshing shafts driven in the same direction are straight the areas of mutual combing out of the waves are particularly procedural, because here the speed gradient increases to double that for the rest of the shaft circumference valid value, and at the same time the material particles experience a large one there Redirection. However, the dynamic forces acting on the material particles are proportional to the square of the speed, and viscosity and pressure forces change @proportional with the speed.
Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenmaschine der eingangs crwähnten Art zu schaffen, bei der an mindestens einer vorgegelsenen Stelle tIaterialverschiebungen in Längsrichtung einer Welle mit einfachen Mitteln verhindert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgem&'ß dadurch gelöst, daß mindestens zwischen zwei einander benachbarten Scheibenabschnitten der einen Welle ein erster, zur Wellenachse konzentrischer Kreisring vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser nur geringfügig kleiner als der Durchmesser des zu dieser Welle konzentrischen Querschnittskreises des Gehäusehohlraums an der Stelle dieses Kreisrings ist und daß auf der anderen Welle, dem ersten Kreisring gegenüberliegend, ein zweiter, zur -Iellenachse konzentrischer Kreisring vorgesehen ist, dessen Außendurchmesser gleich der Differenz zwischen dem doppelten Abstand der Wellenachsen und dem Außendurchmesser des ersten Kreisrings bzw. geringfügig kleiner ist. Bei der Lösung der gestellten Aufgabe ging der Erfinder also von dem Grundgedanken aus, den Gehäusehohlraum außerhalb der Auskämmbereiche der Wellen zwischen deren Scheibenabschnitten in axialer Richtung abzudichten und Elemente in die Schneckenmaschine einzubauen, die im Bereich der Scheibenabschnitte unter anderem eine axiale Förderung des zu verarbeitenden @aterials außerhalb der Auskäranbereiche vermeiden und so bewirken, daß praktisch jedes -laterialteilchen möglichst viele oder alle zwischen den Scheibenabschnitten liegenden Auskämmbereiche durchlc.uft.The invention was therefore based on the object of a screw machine of the type mentioned at the beginning at least one Pre-set point for material shifts in the longitudinal direction of a wave with simple Funds can be prevented. This object is achieved according to the invention solved that at least between two adjacent disc sections of the a shaft a first circular ring concentric to the shaft axis is provided, its outer diameter is only slightly smaller than the diameter of the to this Shaft concentric cross-sectional circle of the housing cavity at the point of this Is a circular ring and that on the other shaft, opposite the first circular ring, a second circular ring which is concentric to the shaft axis is provided, the outer diameter of which equal to the difference between twice the distance between the shaft axes and the outer diameter of the first annulus or is slightly smaller. In solving the posed The inventor's task was based on the basic idea of having the housing cavity outside the combing areas of the waves between their disk sections in the axial direction to seal and to install elements in the screw machine that are in the area of the Disc sections, among other things, an axial conveyance of the material to be processed Avoid outside the Auskäranbereich and so cause practically every -materialpartikel as many or all of the combing areas as possible between the disc sections durchlc.uft.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich also u.a. erreichen, daß IIaterialien besser homogenisiert werden, denn an allen Stellen, an denen die großen, ersten Kreisringe vorgesehen sind, kann man durch diese einen Vorschub der tlaterialteilchen in axialer Richtung außerhalb des Auskämmbereichs verhindern, da die Materialteilchen dort in den Bereich der dem großen Kreisring gegenüberliegenden Welle überwechseln müssen, um in axialer Richtung vorgeschoben werden zu können, d.h.The measure according to the invention can thus achieve, among other things, that materials are better homogenized, because in all places where the large, first circular rings are provided, you can feed the through this prevent material particles in the axial direction outside the combing area, because the material particles there in the area of the opposite of the large circular ring Need to change the shaft in order to be able to be advanced in the axial direction, i.e.
die Materialteilchen müssen dort zwangsweise den Ausk-mnbereich durchlaufen.the material particles must necessarily pass through the Ausk-mnbereich there.
Natürlich kann man den großen Kreisring auch etwas kleiner machen und ggf. den Durchmesser des kleinen Kreisrings entsprechend verändern, wenn man auf einen optimalen Effekt verzichtet. Des weiteren versteht es sich von selbst, daß es sich bei den Scheibenabschnitten und den Kreisringen nicht uri separate Teile handeln muß, und schließlich müssen sich die Scheibenabschnitte der Wellen nicht unbedingt exakt gegenüberstehen, sondern können in axialer Richtung etwas gegeneinander versetzt sein, sofern man ihre Abstände und ihre Dicken so wählt, daß verhindert wird, daß sie deshalb aneinander reiben.Of course, you can also make the large circular ring a little smaller and if necessary change the diameter of the small annulus accordingly if you waived an optimal effect. Furthermore, it goes without saying that there are no separate parts in the case of the disc sections and the circular rings must act, and finally the disk sections of the shafts do not have to must be exactly opposite, but can be somewhat opposite to each other in the axial direction be offset, provided that their spacing and their thicknesses are chosen in such a way that prevents them that they therefore rub against each other.
Erwähnenswert ist schließlich, daß, wenn es sich bei den Kreisringen um separate Teile handelt, diese mit einer Kernwelle nicht drehfest verbunden sein müssen, da es ja nur auf ihren Sperreffekt ankommt.Finally, it is worth mentioning that when it comes to the circular rings are separate parts, these are not rotatably connected to a core shaft have to, since it all depends on their blocking effect.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine befinden sich zwischen allen Scheibenabschnitten Kreisringe, so daß sich diese Ausführungsform dadurch auszeichnet, daß zwischen mehr als zwei aufeinanderfolgenden Scheibenabschnitten jeder Welle jeweils ein erster oder zweiter Kreisring vorgesehen ist und daß auf jeder Welle erste und zweite Kreisringe abwechseln aufeinanderfolgen. Es müssen dann praktisch alle Haterialteilchen sämtliche Auskämmbereiche zwischen den Scheibenabschnitten durchlaufen.In a preferred embodiment of the screw machine according to the invention there are circular rings between all disc sections, so that this embodiment characterized in that between more than two successive disc sections each shaft a first or second circular ring is provided and that on first and second circular rings alternate one after the other on each wave. To have to then practically all material particles all combing areas between the disc sections run through.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung und der beiliegenden zeichnerischen Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten, zweiwelligen Schneckenmaschine; es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch die maschine, wobei die Schneckenwellen nicht geschnitten wurden, und Figur Schnitte durch die Schneckenmaschine gemäß den 2-10 Linien 2-2 bis 10-10 in Figur 1.Further features, advantages and details of the invention result from the appended claims and / or the following description and the accompanying drawing of an embodiment of an inventive trained, twin-shaft screw machine; They show: FIG. 1 a longitudinal section through the machine without cutting the worm shafts, and figure Sections through the screw machine according to 2-10 lines 2-2 to 10-10 in Figure 1.
Die Figur 1 zeigt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Maschinengehäuse, welches eine Einfüllöffnung 12 für das zu verarbeitende Material und eine Auslaßöffnung 14 für das bearbeitete Material aufweist. In einem Hohlraum 16 des Maschinengehäuses 10 sind zwei Schneckenwellen 18 und 20 angeordnet, die mit Achsstummeln 22 und 24 in einer Stirnwand 10a des Maschinengehäuses drehbar gelagert sind und durch die letztere hindurchgreifen, um überein Getriebe 26 und eine Kupplung 28 von einem Motor 30 gleichsinnig angetrieben werden zu können.FIG. 1 shows a machine housing designated as a whole by 10, which has a filling opening 12 for the material to be processed and an outlet opening 14 for the processed material. In a cavity 16 of the machine housing 10, two worm shafts 18 and 20 are arranged with stub axles 22 and 24 are rotatably mounted in an end wall 10a of the machine housing and through the the latter reach through to a transmission 26 and a clutch 28 of a Motor 30 can be driven in the same direction.
Erfindungsgemäß nehmen bei jeder Schneckenwelle jeweils zwei Schneckenabschnitte 18a und 18c bzw. 20a und 20c ein Paket 18b bzw. 20b von Scheibenabschnitten zwischen sich auf, deren Querschnitt lediglich die eine Forderung zu erfüllen hat, daß er nämlich von einen zur jeweiligen Wellenachse konzentrischen Kreis abweicht. Bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform besitzen die Scheibenabschnitte einen ovalen, eiförmigen Querschnitt, und die in Achsrichtung der jeweiligen Schneckenwelle hintereinander angeordneten Scheibenabschnitte sind drehwinkelmäßig so gegeneinander versetzt, daß auch sie einen Fördereffekt bewirken, der mit dem Fördereffekt der Schneckenabschnitte gleichgerichtet ist. Vorteilhafterweise wird man die Scheibenabsehnitte und einen das jeweilige Paket von Scheibenabschnitten durchsetzenden Kernwellenabschnitt der jeweiligen Schneckern.jelle so ausbilden, daß die Scheibenabschnitte auf den Kernwellenabschnitt verdrehbar und diesem gegenüber feststellbar sind, rrie dies in der DT-OS 25 50 969 beschrieben ist. Durch entsprechende Wahl der Winkellage der verschiedenen Scheibenabschnitte relativ zueinander und zu den benachbarten Schneckenabschnitten lassen sich die Verweilzeit des zu verar beitenden :aterials im Bereich der Iiomogenisicrzonc, die von den Pal;eten 18b und 20b gebildet wird, und die in dieser liomogenisierzone in das zu bearbeitende Material eingeleitete Energie verändern und vorbestimmen.According to the invention, each worm shaft has two worm sections 18a and 18c or 20a and 20c, a packet 18b and 20b of disk sections between on whose cross-section only has to meet the one requirement that he namely deviates from a circle concentric to the respective shaft axis. at In the preferred embodiment shown, the disc sections have a oval, egg-shaped cross-section, and in the axial direction of the respective worm shaft Disc sections arranged one behind the other are angularly so opposite to one another offset that they also bring about a promotional effect that corresponds to the promotional effect of the Screw sections is rectified. Advantageously, one becomes the disc profile and a core shaft section penetrating the respective packet of disk sections of the respective Schneckern.jelle so that the slice sections on the Core shaft section can be rotated and locked against this, rrie this in DT-OS 25 50 969 is described. By choosing the right angle of the various disc sections relative to one another and to the neighboring ones Screw sections can be used to determine the dwell time of the material to be processed in the area of Iiomogenisicrzonc that of the pallets 18b and 20b is formed, and in this liomogenisierzone in the material to be processed change and predetermine introduced energy.
Erfindungsgemäß ist ferner zwischen den Scheibenabschnitten jeweils ein großer oder ein kleiner, scheibenförmiger Kreisring 32 bzw. 34 angeordnet, und zwar steht einem großen Kreisring 32 auf der einen Schneckenwelle ein kleiner Kreisring 34 auf der anderen Schneckenwelle gegenüber, und auf jeder Schneckenwelle folgen große und kleine Kreisringe 32 bzw. 34 abwechselnd aufeinander. Die großen Kreisringe 32 dienen dazu, denjenigen Teil des Gehäusehohlraums 16, in dem sich die jeweilige Schneckes zelle 13 bzw. 20 befindet, in axialer Richtung abzuteilen bzw. abzudichten, so daß der Strom des zu bearbeitenden Ilaterials längs der jeweiligen Schneckenwelle nicht über einen solchen großen Kreisring hinaus vorgeschoben werden kann, sondern auf die jeweils andere Schneckenwelle übergeben werden muß.According to the invention is also between each of the disk sections a large or a small, disc-shaped circular ring 32 or 34 is arranged, and although there is a large circular ring 32 on one worm shaft, a small circular ring 34 on the other worm shaft opposite, and follow on each worm shaft large and small circular rings 32 and 34 alternately on one another. The big circular rings 32 serve that part of the housing cavity 16 in which the respective Screw cell 13 or 20 is to be divided or sealed in the axial direction, so that the flow of the material to be processed along the respective worm shaft cannot be advanced beyond such a large circular ring, but must be transferred to the other worm shaft.
Um dies zu erreichen, besitzt der Gehäusehohlraum 16 einen Querschnitt, der der Form zweier sich überlappender und zu den Achsen der Schneckenwellen 18 und 20 konzentrischer Kreise 16a und 16b entspricht, wie dies die Figur@n 2 - 10 erkonnen lassen, und der Radius der großen Kreisringe 32 ist nur geringfügig kleiner als der Radius der Querschnittskreise 16a und 16b -gleiche Radien für die Querschnittskreise vorausgesetzt, was jedoch nicht unbedingt der Fall sein muß.To achieve this, the housing cavity 16 has a cross section that of the shape of two overlapping and to the axes of the screw shafts 18 and 20 corresponds to concentric circles 16a and 16b, as shown in FIGS. 2-10 can be recognized, and the radius of the large circular rings 32 is only slightly smaller as the radius of the cross-sectional circles 16a and 16b - the same radii for the cross-sectional circles provided, but this does not necessarily have to be the case.
Aufgrund der vorstehenden Erläuterungen wird verständlich, daß der angestrebte Erfolg auch dadurch erreicht werden könnte, daß anstelle der großen Kreisringe Trennwände am aschinengehäuse befestigt werden die ungefähr die Form der großen ireisringe aufweisen und eine Aussparung besitzen, durch die die jeweilige Schneckenwelle hindurchtritt. Diese Aussparung könnte z.B. U-föraige und in Richtung auf die joweils andere Schnec:enwelle randoffen sein, so daß die Trennwände von der Seite her auf die jeweilige Schneckenwelle aufgeschoben werden könnten.Based on the above explanations, it will be understood that the Desired success could also be achieved by replacing the large Circular rings partition walls are attached to the machine housing which roughly match the shape of the large ireisringe and have a recess through which the respective Worm shaft passes through. This recess could e.g. U-shaped and in the direction on each other Schnec: enwelle be open-edged so that the Partition walls are pushed onto the respective worm shaft from the side could.
Wie sich aus der Figur 1 ohne weiteres ergibt, gelangt das zu verarbeitende Material zunächst auf den Scheibenabschnitt 181 der Schneckenwelle 13, entlang welcher es sich jedoch wegen des zwischen den Scheibenabschnitten 181 und 182 bei findlichen großen Kreisrings 32 nicht weiter in Richtung auf die Auslaßöffnung 14 fördern läßt. Das Ilaterial wird deshalb auf den Scheibenabschnitt 201 der Schneckenwelle 20 übergeben und passiert dabei den Auskärninbereich der beiden Schneckenwellen 13 und 20, gelangt dann auf den Scheibenabschnitt 20, wird wegen des großen Kreisrings 32 zwischen den Scheibenabschnitten 202 und 203 wieder auf die Schneckenwelle 18 übergeben, nämlich auf deren Scheibenabschnitt 182, wobei wiederum der Aus]:ämmbereich passiert werden muß, usf.As can be readily seen from FIG. 1, the product to be processed arrives Material first on the disk portion 181 of the worm shaft 13, along which However, it is because of the sensitive between the disk sections 181 and 182 large annulus 32 can not promote further in the direction of the outlet opening 14. The material is therefore transferred to the disk section 201 of the worm shaft 20 and passes the Auskärninbereich the two screw shafts 13 and 20, arrives then on the disk portion 20, because of the large annulus 32 between the disk sections 202 and 203 transferred back to the worm shaft 18, namely on its disk section 182, where again the Aus]: ämmbbereich must be passed, etc.
Aus den Figuren 2-6 ergibt sich auch, daß bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine der Abstand A zwischen den Achsen 18' und 20' der Schneckenwellen 18 und 20 gleich der SuMme der Werte R und r ist, wobei R den Abstand der höchsten Erhebung 21 der Scheibenabschnitte von der zugehörigen Wellenachse und der Wert r den Abstand der geringsten Erhebung der Scheibenabschnitte von der zugehörigen Wellenachse sowie die Radien der großen und kleinen Kreisringe 32 bzw. 34 bedeuten.From Figures 2-6 it can also be seen that in the preferred embodiment the screw machine according to the invention, the distance A between the axes 18 'and 20 'of the screw shafts 18 and 20 is equal to the sum of the values R and r, where R is the distance between the highest elevation 21 of the disk sections and the associated one Shaft axis and the value r the distance between the smallest elevation of the disc sections from the associated shaft axis and the radii of the large and small circular rings 32 and 34 respectively.
Schließlich liegt es auf der Hand, daß der Grundgedanke der Erfindung nicht nur auf zweiwellige Schneckenmaschinen angewandt werden kann, sondern auch auf Schneckenmaschinen mit mehr als zwei miteinander kämmenden und gleichsinnig antreibbaren Wellen.Finally, it is obvious that the basic idea of the invention can not only be applied to twin-screw screw machines, but also on screw machines with more than two intermeshing and in the same direction drivable shafts.
Mit den erfindungsgemäßen Kreisringen lassen sich natürlich auch Gassperren errichten.Gas barriers can of course also be used with the circular rings according to the invention erect.
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Claims (5)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2802125A DE2802125B2 (en) | 1978-01-19 | 1978-01-19 | Screw machine for processing solid, liquid and viscous materials |
| US06/004,491 US4236833A (en) | 1978-01-19 | 1979-01-18 | Screw machine for processing materials of solid, pasty and liquid consistency |
| JP402479A JPS54149068A (en) | 1978-01-19 | 1979-01-19 | Screw machine for treating material of solid* pasteelike and liquid concentration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2802125A DE2802125B2 (en) | 1978-01-19 | 1978-01-19 | Screw machine for processing solid, liquid and viscous materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2802125A1 true DE2802125A1 (en) | 1979-07-26 |
| DE2802125B2 DE2802125B2 (en) | 1980-07-17 |
Family
ID=6029805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2802125A Ceased DE2802125B2 (en) | 1978-01-19 | 1978-01-19 | Screw machine for processing solid, liquid and viscous materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2802125B2 (en) |
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Also Published As
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|---|---|
| DE2802125B2 (en) | 1980-07-17 |
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