DE29701752U1 - Flow divider for dividing a liquid flow - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Mengenteiler zur gleichmäßigen Aufteilung eines Flüssigkeitsstroms, insbesondere eines Wasser- oder Abwasserstroms, in Teilströme gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.The invention relates to a flow divider for the uniform division of a liquid flow, in particular a water or waste water flow, into partial flows according to the preamble of claim 1.
Derartige Mengenteiler dienen der Sicherstellung einer möglichst gleichmäßigen Aufteilung eines Flüssigkeitsstroms in mehrere Teilströme. Gleichzeitig soll ein solcher Apparat möglichst auch das Auftreten von Überlasten verhindern. Mengenteiler werden insbesondere in der Wasser- und Abwasseraufbereitung benötigt. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Mengenteiler, der insbesondere für kleine und mittlere Strömungsmengen geeignet sein soll.Such flow dividers serve to ensure that a liquid flow is divided as evenly as possible into several partial flows. At the same time, such a device should also prevent the occurrence of overloads as far as possible. Flow dividers are required in particular in water and wastewater treatment. The present invention concerns a flow divider that is particularly suitable for small and medium flow quantities.
in der Verfahrenstechnik sind zahlreiche Vorrichtungen zur Mengenaufteilung von Fluidströmen bekannt, die sich grundsätzlich in druckbelastete und drucklose Vorrichtungen aufgliedern lassen. Die einfachste Form eines druckbelasteten Mengenteilers für einen Flüssigkeitsstrom stellt ein Rohrverteiler mit mehreren Ablaufabgängen dar. Die Verteilung über solche Rohrverteiler, die auch als Strömungsteiler bezeichnet werden, ist aber sehr stark abhängig vom Druckabfall an den aufeinanderfolgenden Abgängen und von den häufig unterschiedlichen Strömungswiderständen infolge unterschiedlicher Rohrleitungslängen und diverser Einbauten in den Ablaufleitungen. Um eine gleichmäßige Mengenteilung zu gewährleisten, ist bei solchen Apparaten der Einsatz von elektrischen oder pneumatischen Steilantriebschiebern notwendig, die mit MID-Geräten (magnetischinduktiver Durchflußmesser) verkuppelt sind. Dies ist mit einem erheblichen apparativen Aufwand verbunden und daher in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig.In process engineering, numerous devices are known for the distribution of fluid flows, which can basically be divided into pressure-loaded and pressureless devices. The simplest form of a pressure-loaded flow divider for a liquid flow is a pipe distributor with several outlets. However, the distribution via such pipe distributors, which are also referred to as flow dividers, is very dependent on the pressure drop at the successive outlets and on the often different flow resistances due to different pipe lengths and various fittings in the outlet lines. In order to ensure a uniform distribution of the quantity, such devices require the use of electric or pneumatic adjustable drive valves that are coupled to MID devices (magnetic inductive flow meters). This involves considerable equipment expenditure and is therefore disadvantageous from an economic point of view.
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Die in der Wasser- und Abwassertechnik meistens verwendeten Mengenteiler arbeiten nach dem Prinzip einer drucklosen Strömungsaufteilung an einem Überlaufwehr. Die Aufteilung erfolgt proportional über die festgelegte Länge des Wehrs und die Überfallhöhe im Verteilerkasten einer solchen Vorrichtung. Ein Überangebot an zulaufender Flüssigkeitsmenge wird dabei durch das Einstellen der Überfallhöhe auf die Verteilungskammer aufgeteilt, ohne daß dadurch die Überlastung verhindert werden könnte. Selbstverständlich wäre es aber auch hierbei möglich, den erhöhten Zufluß durch den Einsatz von MID-Geräten und Stellantriebschiebern im Zulauf zum Mengenteiler zu begrenzen. Das würde aber wiederum die unerwünscht hohen Kosten für solche Zusatzgeräte nach sich ziehen. Hinzu kommt als weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Mengenteiler, daß sie für Verschlammungen besonders anfällig sind, wie sie im praktischen Betrieb in der Abwassertechnik häufig anzutreffen sind.The flow dividers most commonly used in water and wastewater technology work on the principle of pressureless flow distribution at an overflow weir. The distribution is carried out proportionally over the specified length of the weir and the overflow head in the distribution box of such a device. An excess of incoming liquid is distributed to the distribution chamber by adjusting the overflow head, without this preventing overloading. Of course, it would also be possible to limit the increased inflow by using MID devices and actuator slides in the inlet to the flow divider. However, this would in turn result in the undesirably high costs for such additional devices. Another significant disadvantage of these well-known flow dividers is that they are particularly susceptible to silting, which is often encountered in practical operation in wastewater technology.
Im Abwasser entstehen sehr oft Ablagerungen durch biologische Vorgänge (z.B.Deposits in wastewater are often formed by biological processes (e.g.
Algenbildung), die durch Sonnenbestrahlung stark gefördert werden. Der sich bildende Bewuchs kann sich mitsamt den Feststoffteilchen des Abwassers auf dem Überlaufwehr absetzen und zu einer starken Ungleichmäßigkeit der Verteilung führen. Dieser Absetzvorgang wird durch das große Volumen des Mengenteilers, das für eine Beruhigung der Wassermenge unbedingt erforderlich ist, sowie durch niedrige Strömungsgeschwindigkeiten an dem Überlaufwehr begünstigt. Es ist dann erforderlich, den Mengenteiler von Zeit zu Zeit durch eine manuelle Reinigung von Ablagerungen zu befreien. Dies erhöht die Betriebskosten einer solchen Anlage in unerwünschter Weise.Algae formation) which is strongly promoted by solar radiation. The resulting growth can settle on the overflow weir together with the solid particles of the wastewater and lead to a strong uneven distribution. This settling process is promoted by the large volume of the flow divider, which is absolutely necessary for calming the water volume, as well as by low flow speeds at the overflow weir. It is then necessary to free the flow divider from time to time by manually cleaning it. This increases the operating costs of such a system in an undesirable way.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Mengenteiler so zu verbessern, daß er bei möglichst niedrigen Herstell- und Betriebskosten eine gleichmäßige Aufteilung eines Flüssigkeitsstroms in Teilströme gewährleistet, auch wenn schlammhaltige Flüssigkeiten zu behandeln sind. Die Entstehung von unzulässigen Übermengen in den aus dem Mengenteiler abgeleiteten Teilströmen soll zuverlässig verhindert werden.The aim of the present invention is to improve a generic flow divider so that it ensures an even division of a liquid flow into partial flows at the lowest possible manufacturing and operating costs, even when liquids containing sludge are to be treated. The formation of unacceptable excess quantities in the partial flows derived from the flow divider should be reliably prevented.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Mengenteiler mit den im Schutzanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 15.This object is achieved according to the invention by a flow divider with the characterizing features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention arise from the subclaims 2 to 15.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mengenteilers näher erläutert. Es zeigen:The present invention is explained in more detail below using the embodiment of a flow divider according to the invention shown in the drawing. They show:
Fig. 1 einen Mengenteiler in Vorderansicht,Fig. 1 a flow divider in front view,
Fig. 2 den Mengenteiler gemäß Fig. 1 in Seitenansicht undFig. 2 the flow divider according to Fig. 1 in side view and
Fig. 3 den Mengenteiler gemäß Fig. 1 in Draufsicht.Fig. 3 shows the flow divider according to Fig. 1 in plan view.
Der erfindungsgemäße Mengenteiler weist einen als Aufstaurohr 3 ausgebildeten und mit einer Längsachse vertikal stehenden Behälter mit dem Durchmesser D auf. An der unteren Stirnseite des Aufstaurohrs 3 ist ein Zulaufstutzen 1 angeschlossen, an den eine nicht dargestellte Zulaufleitung angeflanscht werden kann. Der Durchmesser des Zulaufstutzens ist wesentlich kleiner als der Durchmesser D des Aufstaurohrs 3. Daher ist eine konusförmige Erweiterung in Form eines Eingangstrichters 2 vorgesehen, der den Übergangsbereich vom Durchmesser des Zulaufstutzens 1 auf den Durchmesser D bildet. Die obere Stirnseite des Aufstaurohrs 3 ist durch einen Deckel 5 (Blindflansch) verschlossen. Unterhalb dieses Deckels 5 ist am oberen Ende des Aufstaurohrs 3 seitlich ein Überlaufstutzen 6 herausgeführt, an den eine nicht dargestellte Rückführleitung für überlaufende Flüssigkeit angeflanscht werden kann. In einem mittleren Bereich des Aufstaurohrs 3 ist ein behälterartiger Ansatz in Form eines Verteilungsrohres 7 angeordnet, dessen Längsachse horizontal ausgerichtet ist, also in einem rechten Winkel zur Längsachse des Aufstaurohrs 3 steht. Dieses Verteilungsrohr 7 weist vorzugsweise denselben Durchmesser D auf wie das Aufstaurohr 3. Das Verteilungsrohr 7 ist zum Aufstaurohr 3 offen und an seinem nicht dargestellten freien Ende durch einen Deckel dicht verschlossen. Oberhalb des Übergangs in das Verteilungsrohr 7 und unterhalb der Unterkante des Überlaufsstutzens 6 ist eine Dämpfungsprallpiatte 4 vorgesehen, die vom Deckel 5 mittels einer Stange gehalten wird und sich quer zur Längsachse des Aufstaurohrs 3 erstreckt. Der Durchmesser der Dämpfungsprallpiatte 4 ist kleiner als der Durchmesser D. Zu beiden Seiten des Verteilungsrohrs 7 gehen etwa in halber Höhe des Verteilungsrohrs 7, also in 3-Uhr- und 9-Uhr-Stellung horizontal verlaufende Verteilungsabgänge 8 heraus, die sich paarweise einander gegenüberliegen; sie könnten beispielsweise auch gegeneinander versetzt gegenüberliegend angeordnet sein. Diese Verteilungsabgänge 8 sind jeweils mit Abstand voneinander über die axialeThe flow divider according to the invention has a container with a diameter D, designed as a dam pipe 3 and with a vertical longitudinal axis. An inlet nozzle 1 is connected to the lower end of the dam pipe 3, to which an inlet line (not shown) can be flanged. The diameter of the inlet nozzle is significantly smaller than the diameter D of the dam pipe 3. Therefore, a conical extension in the form of an inlet funnel 2 is provided, which forms the transition area from the diameter of the inlet nozzle 1 to the diameter D. The upper end of the dam pipe 3 is closed by a cover 5 (blind flange). Below this cover 5, an overflow nozzle 6 is led out at the side at the upper end of the dam pipe 3, to which an inlet line (not shown) for overflowing liquid can be flanged. In a central area of the damming pipe 3, a container-like attachment in the form of a distribution pipe 7 is arranged, the longitudinal axis of which is aligned horizontally, i.e. at a right angle to the longitudinal axis of the damming pipe 3. This distribution pipe 7 preferably has the same diameter D as the damming pipe 3. The distribution pipe 7 is open to the damming pipe 3 and is tightly closed at its free end (not shown) by a cover. Above the transition to the distribution pipe 7 and below the lower edge of the overflow nozzle 6, a damping baffle plate 4 is provided, which is held by the cover 5 by means of a rod and extends transversely to the longitudinal axis of the damming pipe 3. The diameter of the damping baffle plate 4 is smaller than the diameter D. On both sides of the distribution pipe 7, approximately halfway up the distribution pipe 7, i.e. in the 3 o'clock and 9 o'clock positions, horizontally running distribution outlets 8 emerge, which are arranged opposite one another in pairs; they could, for example, also be arranged offset from one another. These distribution outlets 8 are each spaced apart from one another across the axial
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Länge des Verteilungsrohrs 7 gleichmäßig verteilt. Die Verteilungsabgänge 8 bilden jeweils den Anfang eines Abflußrohres 10. Im horizontalen Anfangsteil eines jeden Abflußrohres 10 ist eine Feinregelklappe 9 zur Mengenregelung eingeschaltet. Nach einem kurzen horizontalen ersten Teilstück verläuft das Abflußrohr 10 jeweils in einem kurzen vertikalen Teilstück, das seinerseits wieder in ein zweites horizontales Teilstück übergeht. In dem zweiten horizontalen Teilstück ist jeweils unter Beachtung der erforderlichen Strom-Beruhigungsstrecke ein Durchflußanzeiger 11 angeordnet. Der Durchmesser der Abflußrohre 10 ist mit d bezeichnet und ist erheblich kleiner als der Durchmesser D des Aufstaurohres 3 und des Verteilungsrohres 7. Die Querschnittsfläche, d.h. der freie Durchtrittsquerschnitt, des Aufstaurohres 3 und des Verteiiungsrohres 7 sollten erheblich, vorzugsweise um mindestens 50 % größer sein als die Summe der Querschnittsflächen aller angeschlossenen Abflußrohre 10. Im Krümmungsbereich, der den Übergang von dem ersten horizontalen Teilstück eines Abflußrohres 10 in das vertikale Teilstück bildet, ist jeweils ein Entlüftungsrohr 12 angeordnet, das vertikal nach oben verläuft und mindestens bis etwas über die Unterkante des Überlaufstutzens 6 reicht.The distribution outlets 8 each form the beginning of a drain pipe 10. In the horizontal beginning of each drain pipe 10, a fine control valve 9 is inserted to regulate the flow. After a short horizontal first section, the drain pipe 10 runs in a short vertical section, which in turn merges into a second horizontal section. In the second horizontal section, a flow indicator 11 is arranged, taking into account the required flow calming section. The diameter of the drain pipes 10 is designated d and is considerably smaller than the diameter D of the damming pipe 3 and the distribution pipe 7. The cross-sectional area, i.e. the free passage cross-section, of the damming pipe 3 and the distribution pipe 7 should be considerably, preferably at least 50% larger than the sum of the cross-sectional areas of all connected drain pipes 10. In the bend area, which forms the transition from the first horizontal section of a drain pipe 10 to the vertical section, a vent pipe 12 is arranged, which runs vertically upwards and reaches at least slightly above the lower edge of the overflow nozzle 6.
Am Beispiel einer Abwasserbehandlungsanlage wird die Funktion des erfindungsgemäßen Aufstau-Mengenteilers im folgenden näher beschrieben.The function of the inventive backflow divider is described in more detail below using the example of a wastewater treatment plant.
Das zugeführte Abwasser strömt, wie dies in Fig. 1 und Fig. 2 durch einen entsprechenden Pfeil dargestellt ist, von unten über den Zulaufstutzen 1 und den Eingangstrichter 2 in das Aufstaurohr 3 und das Verteilungsrohr 7 ein. Die Bemessung der Durchmesser D sollte so gewählt sein, daß die Strömungsgeschwindigkeit insbesondere im Verteilungsrohr 7 im unteren laminaren Bereich von etwa 0,1 bis 0,2 m/sec liegt. Das einströmende Abwasser wird sich in dem vertikalen Aufstaurohr 3 aufstauen, beruhigen und ggf. entlüften, wobei ein Teil des Abwassers sofort über die Verteilungsabgänge 8 des Verteilungsrohres 7 abgeleitet wird. Durch eine entsprechende Regelung der Feinregelklappen 9 läßt sich ein Gleichgewicht zwischen der Zulauf- und der Ablaufmenge einrichten, wobei der Niveaustand im Aufstaurohr 3 unmittelbar unter dem Überlaufrohr 6 einzustellen ist. Die in Fig. 1 eingezeichnete Stauhöhe H, die von der Längsachse der horizontalen Verteilungsabgänge 8 aus gemessen wird, kann je nach dem momentanen Abwasserdurchsatz schwanken, bleibt jedoch als Druckhöhe für alle Verteilungsabgänge 8 gleich. Dadurch wird bei der konstanten Einstellung der Feinregelklappen 9 die Voraussetzung für eine völligThe supplied waste water flows, as shown in Fig. 1 and Fig. 2 by a corresponding arrow, from below via the inlet nozzle 1 and the inlet funnel 2 into the retention pipe 3 and the distribution pipe 7. The dimensioning of the diameter D should be selected so that the flow speed, particularly in the distribution pipe 7, is in the lower laminar range of about 0.1 to 0.2 m/sec. The inflowing waste water will accumulate in the vertical retention pipe 3, calm down and, if necessary, vent, with part of the waste water being immediately discharged via the distribution outlets 8 of the distribution pipe 7. By appropriately regulating the fine control valves 9, a balance can be established between the inflow and outflow quantities, whereby the level in the retention pipe 3 should be set directly below the overflow pipe 6. The damming height H shown in Fig. 1, which is measured from the longitudinal axis of the horizontal distribution outlets 8, can vary depending on the current wastewater flow rate, but remains the same as a pressure head for all distribution outlets 8. This creates the prerequisite for a completely
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gleichmäßige Aufteilung erzielt. Ein Überangebot an Zulaufmenge wird sich auf die Aufstauhöhe H auswirken, so daß die Übermenge selbsttätig über den Überlaufstutzen 6 im freien Gefälle abgeleitet werden kann. Für eine Sicherstellung einer gleichmäßigen Mengenteilung der durch die Abflußrohre 10 abgeleiteten Teilströme ist es darüber hinaus zweckmäßig, die senkrechten Teilstücke der Abflußrohre 10 im Hinblick auf ihren Durchmesser d und die in Fig. 1 eingezeichnete Stauhöhe h (gemessen von der Längsachse des zweiten horizontalen Teilstücks des Abflußrohres 10) so zu dimensionieren, daß bei maximalem Abwasserdurchsatz ein Luftpolster unterhalb der Feinregelklappe 9 entsteht. Dies führt dazu, daß die im Regelfall unterschiedlichen Strömungswiderstände in den Abflußrohren 10 keinen Einfluß auf die Mengenteilung haben. Zur Einstellung und Kontrolle der Teilströme in den Abflußrohren 10 dienen die Durchflußanzeiger 11.even distribution is achieved. An excess supply of inflow will affect the reservoir height H, so that the excess can be automatically drained off via the overflow nozzle 6 in free fall. To ensure an even distribution of the partial flows drained off through the drain pipes 10, it is also advisable to dimension the vertical sections of the drain pipes 10 in terms of their diameter d and the reservoir height h shown in Fig. 1 (measured from the longitudinal axis of the second horizontal section of the drain pipe 10) in such a way that an air cushion is created below the fine control flap 9 at maximum wastewater throughput. This means that the flow resistances in the drain pipes 10, which are usually different, have no influence on the distribution of the quantities. The flow indicators 11 are used to adjust and control the partial flows in the drain pipes 10.
Für die Auslegung des erfindungsgemäßen Mengenteilers können folgende Beziehungen verwendet werden:The following relationships can be used to design the flow divider according to the invention:
&igr;
V = &phgr;&egr;&Agr; V2gH mit V = &igr;
V = φεαΔ V2gH with V =
V2 V2
nn
Cp2A2 %Cp 2 A 2 %
Darin bedeuten:This means:
Vges - gesamter Volumenstrom im Zulauf zum MengenteilerVges - total volume flow in the inlet to the flow divider
V - erforderlicher Volumenstrom im Ablauf der AbgängeV - required volume flow in the outlet of the outlets
&eegr; - Zahl der Abgänge&eegr; - Number of departures
&phgr; - Wasser-Reibungswert = 0,97φ - water friction value = 0.97
&egr; - Einschnürzahl für scharfkantige Öffnungen = 0,62ε - constriction number for sharp-edged openings = 0.62
A - freier Querschnitt der FeinregelklappeA - free cross-section of the fine control flap
H - erforderliche Aufstauhöhe im AufstaurohrH - required damming height in the damming pipe
h - erforderliche Aufstauhöhe im Abflußrohrh - required accumulation height in the drain pipe
g - Fallbeschleunigung = 9,81 m/s2 g - acceleration due to gravity = 9.81 m/s 2
&Dgr;&Igr;&iacgr;&ogr;&eegr;&kgr;* - Druckverluste im Durchflußanzeiger&Dgr;&Igr;&iacgr;&ogr;&eegr;&kgr;* - Pressure losses in the flow indicator
AhRohr - Druckverluste im AbflußrohrAh Pipe - Pressure losses in the drain pipe
• ··
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Der erfindungsgemäße Aufstau-Mengenteiler ist weitgehend unempfindlich gegen Verschlammung und Biobewuchs. Das Volumen und die Innenfläche des Mengenteilers ist im Vergleich zu den bekannten drucklosen Überlaufwehr-Mengenteilern wesentlich kleiner. Die Ausströmung an den Feinregelklappen 9 liegt im turbulenten Strömungsgeschwindigkeitsbereich, so daß eine Ablagerung an der Klappenscheibe der Feinregelklappen 9 jeweils verhindert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für ein breites Spektrum von Mengendurchsätzen und eine größere Anzahl von Verteilungsabgängen, also Teilströmen einsetzbar. Durch eine Drosselung bzw. eine Erweiterung des freien Querschnitts an den Feinregelklappen 9 läßt sich flexibel die erforderliche Durchsatzmenge bei maximalem Niveaustand immer wieder einstellen.The impoundment flow divider according to the invention is largely insensitive to silting and biological growth. The volume and the inner surface of the flow divider are significantly smaller in comparison to the known pressureless overflow weir flow dividers. The outflow at the fine control flaps 9 is in the turbulent flow velocity range, so that deposits on the flap disc of the fine control flaps 9 are prevented. The device according to the invention can be used for a wide range of flow rates and a large number of distribution outlets, i.e. partial flows. By throttling or expanding the free cross section at the fine control flaps 9, the required flow rate can be flexibly adjusted again and again at the maximum level.
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet,1. A flow divider for the uniform division of a liquid flow, in particular a water or waste water flow, into partial flows, with an inlet nozzle (1) for the connection of a liquid supply line, further with an overflow nozzle (6) for the connection of an overflow line and with a distributor vessel to which a plurality of drain pipes (10) are connected for the discharge of the partial flows,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,2. Flow divider according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Flow divider according to claim 2,
characterized,
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|---|---|---|---|---|
| CN110217500A (en) * | 2019-07-18 | 2019-09-10 | 中车长江车辆有限公司 | Concentrate tapping equipment, gas phase pipeline arranging structure and tank container |
-
1997
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Cited By (2)
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| CN110217500A (en) * | 2019-07-18 | 2019-09-10 | 中车长江车辆有限公司 | Concentrate tapping equipment, gas phase pipeline arranging structure and tank container |
| CN110217500B (en) * | 2019-07-18 | 2024-03-26 | 中车长江车辆有限公司 | Centralized discharging device, gas phase pipeline arrangement structure and tank container |
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Legal Events
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| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970430 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20000310 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VODAFONE AG, DE Free format text: FORMER OWNER: MANNESMANN AG, 40213 DUESSELDORF, DE Effective date: 20020917 |
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20030801 |