DE29516570U1 - Vane motor - Google Patents
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Abstract
Description
FlügelzellenmotorVane motor
Die Erfindung betrifft einen Flügelzellenmotor, der in offenen oder in geschlossenen hydraulischen Systemen einsetzbar ist, wobei er vorwiegend für das Betreiben von langsamlaufenden Mechanismen der Getriebetechnik bestimmt ist.The invention relates to a vane motor which can be used in open or closed hydraulic systems, whereby it is primarily intended for the operation of slow-running mechanisms in transmission technology.
Bekannt sind Flügelzellenmotoren mit im Rotor angeordneten Lamellen, die in einhubiger, zweihubiger und mehrhubiger Ausfuhrung unterschieden werden.Vane motors with vanes arranged in the rotor are well known and are available in single-stroke, double-stroke and multi-stroke versions.
Während die einhubigen Motoren den Vorteil aufweisen das Schluckvolumen einstellen zu können, sind die anderen Bauarten als Konstantmotoren im Einsatz. Sie sind allerdings bevorzugt hinsichtlich des Anlaufverhaltens im niedrigen Drehzahlbereich auch bei größeren Massenträgheitsmomenten.While the single-stroke motors have the advantage of being able to adjust the displacement, the other types are used as constant displacement motors. However, they are preferred in terms of starting behavior in the low speed range, even with larger mass moments of inertia.
Nach der Druckschrift DE 31 20 350 Al ist eine Lösung eines Motors bekannt, dessen verschiebbare Lamellen so gelagert sind, daß Druckausgleich erfolgt um die Reibung und damit den Verschleiß zu minimieren. Dieser Druckausgleich ist allerdings ausschließlich auf die Kurvenringbahn beschränkt und berücksichtigt den Einfluß der seitlichen Dichtflächen nicht.According to the publication DE 31 20 350 Al, a solution for an engine is known, whose movable lamellae are mounted in such a way that pressure equalization takes place in order to minimize friction and thus wear. This pressure equalization is, however, limited exclusively to the cam ring track and does not take into account the influence of the lateral sealing surfaces.
Nach der Druckschrift DE 36 14 349 Al sind mit Fasen ausgebildete Lamellen bekannt. Bekannt sind überdies mit Fasen ausgebildete Lamellen, die einen hydrodynamischen Schmierfilm bewirken innerhalb dessen die Flügel schwimmen. Auch hierdurch ist eine fertigungsbedingte Spaltbildung nicht zu vermeiden, so daß Fluid über diese Spalten abströmt; dieser Abstrom wächst mit dem Verschleiß und mindert den volumetrischen Wirkungsgrad der Motors.According to the publication DE 36 14 349 Al, lamellae with bevels are known. Also known are lamellae with bevels that create a hydrodynamic lubricating film within which the blades float. This also means that gaps caused by manufacturing cannot be avoided, so that fluid flows out through these gaps; this flow increases with wear and reduces the volumetric efficiency of the engine.
In der Druckschrift DE 42 36 564 Al sind zugleich auch paarige Lamellen mit einem inneren Kanalsystem zur Reibkraftreduktion in der Kurvenringbahn ausgeführt. Der dazu erforderliche Druckentlastungskanal ist in seiner Herstellung aufwendig.In the publication DE 42 36 564 Al, paired lamellas with an internal channel system for reducing frictional forces in the curved ring track are also designed. The pressure relief channel required for this is complex to manufacture.
Bekannt sind auch Motoren nach der Druckschrift DE 31 48 000 Al, die in Aussparung geführte kippbar gefederte Lamellen in monolithischer Ausführung enthalten. Diese sind für höhere Drücke ungeeignet und zudem weisen sie einen hohen Reibungsverschleiß auf. Der zwischen den Lamellen entstehende Verdrängungsraum wird nicht ausreichend dichtungssicher zueinander abgegrenzt.Also known are motors according to the publication DE 31 48 000 Al, which contain monolithic, tiltable, spring-loaded slats guided in recesses. These are unsuitable for higher pressures and also exhibit high levels of frictional wear. The displacement space created between the slats is not sufficiently sealed off from one another.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flügelzellenmotor zu entwickeln, der die im Stand der Technik aufgezeigten Nachteile in der Weise verändert, daß der Flügelzellenmotor ein gutes Anlaufverhalten bei geringem Ungleichförmigkeitsgrad aufweist, einfach in der Fertigung ist, für hohe Drücke einsetzbar ist, einen gleichbleibenden Wirkungsgrad besitzt und daß die fluidaufnehmenden Räume des Motors zueinander dichtungssicher abgegrenzt sind.The object of the invention is to develop a vane cell motor which changes the disadvantages shown in the prior art in such a way that the vane cell motor has good starting behavior with a low degree of non-uniformity, is easy to manufacture, can be used for high pressures, has a constant efficiency and that the fluid-absorbing spaces of the motor are separated from one another in a seal-safe manner.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Psteirtanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, the object is achieved by the features specified in claim 1. Preferred developments of the invention emerge from the subclaims.
Die Vorteile der Erfindung sind dadurch charakterisiert, daß der Flügelzellenmotor einfach in der Herstellung ist. Die geometrische Anordnung der Lamellen, ihre Ausführung und ihre Führung läßt eine kompakte Bauweise zu, die den Flügelzellenmotor für höhere Drücke einsetzbar macht, stets einen gleichbleibenden volumetrischen Wirkungsgrad verleiht, wobei die fluidaufnehmenden Räume zueinander dichtungssicher abgegrenzt werden.The advantages of the invention are characterized by the fact that the vane motor is easy to manufacture. The geometric arrangement of the vanes, their design and their guidance allows a compact design, which makes the vane motor usable for higher pressures, always provides a constant volumetric efficiency, whereby the fluid-receiving spaces are separated from each other in a seal-proof manner.
Weiterhin besitzt der Flügelzellenmotor ein gutes Anlaufverhalten bei geringem Ungleichfb'rmigkeitsverhalten.Furthermore, the vane motor has good starting characteristics with low unevenness.
Die Erfindung wird nachstehendThe invention is described below
- mit Figur 1, die den Flügelzellenmotor im Schnitt A-A darstellt,- with Figure 1, which shows the vane motor in section A-A,
- mit Figur 2, die den Kurvenverlauf und die jeweiligen Stellung der Lamellen- with Figure 2, which shows the curve and the respective position of the slats
beinhaltet,contains,
· I· I
- mit Figur 3, die die geometrische Anordnung, Halterung und Führung der
Lamellen und die Spaltausführung ausweist,- with Figure 3, which shows the geometric arrangement, mounting and guidance of the
Slats and the gap design,
- mit Figur 4, die Zu- und Ablaufbohrungen des Druck- und Ablaufanschlusses
zeigt,- with Figure 4, the inlet and outlet holes of the pressure and drain connection
shows,
- mit Figur 5, die das Außengehäuse mit Fluidanschlüsse darstellt,- with Figure 5, which shows the outer casing with fluid connections,
- mit Figur 6, die das Außengehäuse mit Fluidanschlüsse im Schnitt E-E zeigt,
erläutert.- with Figure 6, which shows the outer casing with fluid connections in section EE,
explained.
Nach Figur 1 wird ein Rotor 1 des Flügelzellenmotor in einem rechten Außengehäuse 2 und einem linken Außengehäuse 3 gelagert und trägt zugleich eine Doppellamelle 4, die in einer Aussparung 5 geführt wird. Nach Figur 2 ist diese Doppellamelle 4 fünf mal gleichmäßig verteilt am Umfang des Rotors 1 vorhanden.According to Figure 1, a rotor 1 of the vane cell motor is mounted in a right outer housing 2 and a left outer housing 3 and also carries a double lamella 4 which is guided in a recess 5. According to Figure 2, this double lamella 4 is present five times evenly distributed around the circumference of the rotor 1.
Um die axialen Kräfte aufnehmen zu können, sind in dem rechten Außengehäuse 2 und linken Außengehäuse 3 Gleitlagerscheiben 6 vorgesehen, die über Stirnflächensektoren 7 die axialen Kräfte des Rotors 1 übertragen.In order to be able to absorb the axial forces, plain bearing disks 6 are provided in the right outer housing 2 and left outer housing 3, which transmit the axial forces of the rotor 1 via end face sectors 7.
Die Ebene eines Stirnflächensektors 7 ist zugleich auch die Ebene für eine Innenwandung 8 des rechten Außengehäuses 2 und linken Außengehäuses 3, durch die ein Kammerraum 9 für die Doppellamelle 4 gebildet wird.The plane of an end face sector 7 is also the plane for an inner wall 8 of the right outer housing 2 and left outer housing 3, through which a chamber space 9 for the double lamella 4 is formed.
Die im Kammerraum 9 geführte Doppellamelle 4 wird gegenüber der Innenwandung 8 auf Passung gehalten und gegenüber einer Aussparungsinnenwandung 10 mit einem Abstand von 4 % der Breite der Doppellamelle 4, so daß ein Spalt 11 entsteht. Weiterhin ist nach Figur 1 bis Figur 6 zu entnehmen, daß die Doppellamelle 4 mit Druckfedern 12 und Schenkelfedern 13 ausgerüstet ist, die jede Einzellamelle einer Paarung in eine definierte Richtung verschieben.The double lamella 4 guided in the chamber space 9 is held in place against the inner wall 8 and against a recess inner wall 10 at a distance of 4% of the width of the double lamella 4, so that a gap 11 is created. Furthermore, it can be seen from Figure 1 to Figure 6 that the double lamella 4 is equipped with compression springs 12 and leg springs 13, which move each individual lamella of a pair in a defined direction.
Hierbei verschiebt die Druckfeder 12 die Doppellamelle 4 in radiale Richtung zu einem Zweikurvenring 14 und die Schenkelfeder 13 die jeweiligen EinzellamellenThe compression spring 12 moves the double lamella 4 in the radial direction to a two-curve ring 14 and the leg spring 13 moves the respective individual lamellas
der Doppellamelle 4, jeweils entgegengesetzt, in Richtung auf die Innenwandung 8 des rechten Außengehäuses 2 und linken Außengehäuses 3.the double lamella 4, each in opposite directions, in the direction of the inner wall 8 of the right outer housing 2 and left outer housing 3.
Diese durch die Federn 12; 13 gegebene Vororientierung der Ortslage der Einzellamellen ergibt, daß zwischen den Doppellamellen 4 Verdrängungsräume 15 entstehen, die in Abhängigkeit von der Lagezuordnung zu einem Zulauf 16 bzw. zu einem Ablauf 17 zulauf- oder ablaufdruckorientiert sind.This pre-orientation of the location of the individual lamellae provided by the springs 12; 13 results in displacement spaces 15 being created between the double lamellae 4, which are oriented towards the inlet or outlet pressure depending on the position assignment to an inlet 16 or to an outlet 17.
Wird diesem System ein unter Druck stehendes Fluid zugeführt, verstärkt sich die Dichtwirkung, weil der Fluidstrom über den Spalt 11 unter die Doppellamelle 4 bzw. über einem Passungsspalt 18 hinter die Doppellamelle 4 strömt und der Betriebsdruck des Systems die Anpressung der durch die Federn 12; 13 vorgegebenen Kräfte erhöht.If a pressurized fluid is supplied to this system, the sealing effect is increased because the fluid flow flows through the gap 11 under the double lamella 4 or through a fitting gap 18 behind the double lamella 4 and the operating pressure of the system increases the contact pressure of the forces specified by the springs 12; 13.
Um diese Anpassung zu gunsten der Haltbarkeit der Doppellamelle 4 einerseits und zur Verbesserung des mechanischen Wirkungsgrades zum anderen zu begünstigen, ist in der Doppellamelle 4 ein Kanal 19 vorgesehen.In order to facilitate this adaptation in favor of the durability of the double slat 4 on the one hand and to improve the mechanical efficiency on the other hand, a channel 19 is provided in the double slat 4.
In dem Kanal 19 sind zugleich auch die Schenkelfedern 13 in Führungsbolzen 20 gelagert. Durch die Reibkräfte einer Stirnfläche 21 an der Innenwandung 8 werden die Reibkräfte an einer Radialdichtfläche 22 reduziert zu gunsten einer verbesserten Dichtung an den Innenwandungen 8 des rechten Außengehäuses 2 und linken Außengehäuses 3.At the same time, the leg springs 13 are also mounted in guide bolts 20 in the channel 19. Due to the frictional forces of an end face 21 on the inner wall 8, the frictional forces on a radial sealing surface 22 are reduced in favor of an improved seal on the inner walls 8 of the right outer housing 2 and left outer housing 3.
Zur Verbesserung des Zustromes des Fluides sind an einer Längsseite 23 der Doppellamelle 4 Kerben 24 vorgesehen. In einem Kurvenhügel 25 münden der Zulauf 16 und Ablauf 17 über eine Ausnehmung 26 in den jeweiligen Verdrängungsraum 15. Über eine Zulaufbohrung 27 bzw. über eine Ablaufbohrung 28 ist der Zulauf 16 bzw. Ablauf 17 mit einem Druckanschluß 29 bzw. einem Ablaufanschluß 30 verbunden.To improve the inflow of the fluid, notches 24 are provided on a long side 23 of the double lamella 4. In a curve hill 25, the inlet 16 and outlet 17 open into the respective displacement chamber 15 via a recess 26. The inlet 16 and outlet 17 are connected to a pressure connection 29 and an outlet connection 30 via an inlet bore 27 and an outlet bore 28.
Unabhängig von diesen für die Rotation erforderlichen Druckanschluß 29 und Ablaufanschluß 30 ermöglicht der Flügelzellenmotor den Anschluß eines zusätzlichen Verbrauchers. Ein Verbraucherdruckanschluß 31 und ein Verbraucherablaufanschluß 32 ist über eine Kammer 33 verbunden. Eine Kammerbohrung 34 und eine Bohrung 35 ist mit einem Rotordruckanschluß 36 und einem Rotorablaufanschluß 37 verbunden.Independently of these pressure connection 29 and drain connection 30 required for rotation, the vane motor allows the connection of an additional consumer. A consumer pressure connection 31 and a consumer drain connection 32 are connected via a chamber 33. A chamber bore 34 and a bore 35 are connected to a rotor pressure connection 36 and a rotor drain connection 37.
Das rechte Außengehäuse 2 und linke Außengehäuse 3 werden durch Gehäuseschrauben 38 gehalten. Der Flügelzellenmotor wird über eine Gehäusedichtung 39 und einer Wellendichtung 40 abgedichtet. Zur Lagestabilisierung der Druckfedern 12 sind Bolzen 41 vorgesehen.The right outer housing 2 and left outer housing 3 are held by housing screws 38. The vane motor is sealed by a housing seal 39 and a shaft seal 40. Bolts 41 are provided to stabilize the position of the compression springs 12.
Die Funktion des Flügelzellenmotors ist dadurch charakterisiert, daß die gefederten Doppellamellen 4 in mindestens 5 Doppellamellenpaarungen im Rotor 1 gelagert werden und gleichmäßig über den 360° Bogen verteilt angeordnet werden. Zwischen den Doppellamellen 4 befindet sich -in Verbindung mit dem linken und rechten Außengehäuse 2; 3- ein Verdrängungsraum 15, der in Abhängigkeit von der Lagezuordnung zum Druckkanalsystem 16; 29; 31; 36 bzw. zum Abflußkanalsystem 17; 28; 30; 32; 37 druckbeaufschlagt ist oder ablaufdruckorientiert ist. Die Zu- und Abführung des Fluides erfolgt über gegeneinander abgegrenzte Kanäle 19 und Bohrungen 34; 35, indem durch den Zweikurvenring 14 zwei Druck- und zwei Ablaufzonen vorhanden sind.The function of the vane motor is characterized by the fact that the spring-loaded double lamellae 4 are mounted in at least 5 double lamella pairs in the rotor 1 and are evenly distributed over the 360° arc. Between the double lamellae 4 - in connection with the left and right outer housing 2; 3 - there is a displacement chamber 15, which is pressurized or discharge pressure-oriented depending on the position assignment to the pressure channel system 16; 29; 31; 36 or to the discharge channel system 17; 28; 30; 32; 37. The fluid is supplied and discharged via channels 19 and holes 34; 35 that are separated from one another, in that two pressure and two discharge zones are present through the two-curve ring 14.
Infolge der zwei Kurven des Zweikurvenringes 14 werden die Doppellamellen 4 ablauf- oder zulauforientiert gesteuert, wodurch die rotierende Bewegung des Rotors 1 entsteht. Die Doppellamellen 4 werden in Aussparungen 5 geführt, die im Rotor 1 vorgesehen sind.As a result of the two curves of the two-curve ring 14, the double slats 4 are controlled in an outflow or inflow-oriented manner, which creates the rotating movement of the rotor 1. The double slats 4 are guided in recesses 5 that are provided in the rotor 1.
Jede der einzelnen Lamellen wird durch die Federn 12; 13 gegen die Dichtflächen gegenüber dem benachbarten Raum gedrückt. Hierbei sind die Druckfedern 12 radial ausgerichtet wirksam, während die Schenkelfedern 13 die Lamellen gegeneinander verschieben. Diese Aussparung 5 wird gegenüber der Breite derEach of the individual slats is pressed by the springs 12; 13 against the sealing surfaces opposite the adjacent space. The compression springs 12 are radially aligned, while the leg springs 13 move the slats against each other. This recess 5 is compared to the width of the
I ··
Doppellamelle 4 um mindestens 4 % größer gehalten, so daß jede Einzellamelle in dieser Aussparung 5 kippen kann.Double slat 4 is kept at least 4% larger so that each individual slat can tilt in this recess 5.
Der Spalt 11, der hierdurch entsteht, dient dem Zustrom des Fluides und hat das Ziel, die Doppellamellen 4 gegen die innere Gleitbahn des Zweikurvenringes 14 zu drücken und zugleich auch gegen die inneren Wandungen der Außengehäuse 2; 3, um eine Abdichtung gegenüber dem jeweils benachbarten Verdrängungsraum zu gewährleisten. Die Einzellamellen werden hierbei radial nach außen und zugleich auch koaxial gegen die innere Wand der Aussparung 5 gedrückt, die gegenüber dem Verdrängungsraum liegt, in dem der Betriebsdruck des Systems herrscht.The gap 11 that is created in this way serves the inflow of the fluid and has the aim of pressing the double lamellae 4 against the inner slideway of the two-curve ring 14 and at the same time against the inner walls of the outer housing 2; 3 in order to ensure a seal against the adjacent displacement chamber. The individual lamellae are pressed radially outwards and at the same time coaxially against the inner wall of the recess 5, which is opposite the displacement chamber in which the operating pressure of the system prevails.
Zur Reduzierung der Reibung am Zweikurvenring 14 ist die Doppellamelle 4 mit einem Kanal 19 versehen, der sich durch paarige Anordnung der Einzellamellen ergibt. Hierbei gilt: „die Dichtfläche der Doppellamelle 4 wird um den Betrag reduziert, den die statische Belastung auf die Einzellamelle zuläßt (33 % der Gesamtfläche)". Hierdurch wird die Reibkraft reduziert und der mechanische Wirkungsgrad verbessert.To reduce the friction on the two-curve ring 14, the double plate 4 is provided with a channel 19, which is created by arranging the individual plates in pairs. The following applies here: "The sealing surface of the double plate 4 is reduced by the amount that the static load on the individual plate allows (33% of the total area)". This reduces the friction force and improves the mechanical efficiency.
Zugleich ermöglicht die Doppellamelle 4 in gefederter Ausführung die seitliche Spaltströmung zu minimieren. Hierbei werden die Einzellamellen durch eine Schenkelfeder 13 gegeneinander verschoben, so daß ein Passungsspalt 18 entsteht, in dem der Betriebsdruck wirkt.At the same time, the double lamella 4 in a spring-loaded design enables the lateral gap flow to be minimized. The individual lamellas are displaced against each other by a leg spring 13, so that a fitting gap 18 is created, in which the operating pressure acts.
Bei dieser Vororientierung der Ortslage der Einzellamelle der jeweiligen Paarung entsteht in Verbindung mit dem Betriebsdruck eine Dichtungspaarung zwischen der inneren Gehäusewandung und inneren Gleitbahn einerseits und den Gleitflächen der Einzellamelle zum anderen.With this pre-orientation of the location of the individual lamella of the respective pairing, in conjunction with the operating pressure, a sealing pairing is created between the inner housing wall and inner sliding track on the one hand and the sliding surfaces of the individual lamella on the other.
Die gegeneinander verschobenen Einzellamellen sind auf diese Weise an der dichtungsstabilen Funktion des Rotors 1 beteiligt und ermöglicht auch im Fall des Verschleißes an den inneren Gleitbahnen die Kompensation der Verschleißverluste.The individual lamellae, which are displaced against one another, are thus involved in the sealing-stable function of the rotor 1 and also enable the compensation of wear losses in the event of wear on the inner slideways.
Die Minderung der reibungsbedingten Spaltverluste wirkt zu gunsten des volumetrischen Wirkungsgrades.The reduction of friction-related gap losses benefits the volumetric efficiency.
Um den Zustrom des Fluides in die Kammer 33 für die Lamellen zu verbessern, werden die Lamellen an den unteren Stirnkanten mit Kerben 24 versehen. Da die Einzellamellen zugleich auch Träger der Federelemente 12; 13 sind, werden im Falle der radial wirkenden Druckfedern 12 Führungsbolzen 20 vorgesehen, um das Ausknicken zu verhindern. Die gegenseitige Verschiebung der Einzellamellen einer Paarung erfolgt durch Schenkelfedern 13, die in der Einzellamelle gelagert sind.In order to improve the flow of fluid into the chamber 33 for the lamellae, the lamellae are provided with notches 24 on the lower front edges. Since the individual lamellae are also the supports of the spring elements 12; 13, guide bolts 20 are provided in the case of the radially acting compression springs 12 in order to prevent buckling. The mutual displacement of the individual lamellae of a pair is carried out by leg springs 13, which are mounted in the individual lamellae.
Neben diesen Wirkungen der Minderung der Reibungsverluste und der Verbesserung der Dichtung zwischen den Verdrängungsräumen der jeweiligen Doppellamellen 4 bewirkt die gefederte Doppellamellenausführung eine Verbesserung des drehmomentenaktiven Überdeckungsgrades.In addition to these effects of reducing friction losses and improving the seal between the displacement spaces of the respective double lamellae 4, the spring-loaded double lamella design improves the torque-active overlap ratio.
Begründet ist es dadurch, daß die ablauforientierte Kurvenführung jeweils nur eine Hälfte der Lamellenpaarung radial nach innen verschiebt, so daß die Rückwirkung des ablauforientierten Druckverlustes auf den Verdrängungsraum, der die Drehung bewirkt, über den Drehwinkel hin vermieden ist, den die Stärke einer Einzellamelle ausmacht.The reason for this is that the flow-oriented curve guide only shifts one half of the lamella pair radially inwards, so that the effect of the flow-oriented pressure loss on the displacement chamber, which causes the rotation, is avoided beyond the angle of rotation that constitutes the thickness of an individual lamella.
Der Flügelzellenmotor ermöglicht den Anschluß von zusätzlichen Verbrauchern. Über den Rotor 1 wird zu dem Zwecke ein Verbraucherdruckanschluß 31 und Verbraucherdruckanschluß 32 vorgesehen der im rechten Außengehäuse 2 mündet. Er muß aus dem Grunde mit zwei gesondert steuerbaren Druckleitungen 29; 30 versehen werden, um den Zusatzverbraucher unabhängig von der Drehbewegung steuern zu können.The vane cell motor enables the connection of additional consumers. For this purpose, a consumer pressure connection 31 and consumer pressure connection 32 are provided above the rotor 1, which opens into the right-hand outer housing 2. For this reason, it must be provided with two separately controllable pressure lines 29; 30 in order to be able to control the additional consumer independently of the rotary movement.
Der Verbraucher ist an die Drehbewegung des Flügelzellenmotors gebunden.The consumer is bound to the rotary movement of the vane motor.
Verwendete BezugszeichenReference symbols used
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ATE197492T1 (en) | 2000-11-11 |
EP0769622B1 (en) | 2000-11-08 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19960208 |
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R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19960301 |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19981126 |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20011204 |
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R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20031006 |
|
R071 | Expiry of right |