DE3611987C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belüftung,
insbesondere zur Steuerung der Temperatur eines Raumes, bei
dem die Drehzahl eines Lüftermotors durch einen
Taktimpulsgenerator mit veränderlicher niedriger
Taktfrequenz und/oder Pulsbreite gesteuert wird.
Derartige Verfahren können, insbesondere
Temperatursteuerung, fakultativ dort angewendet werden, wo
die Temperatur des Raumes höher liegt als die Temperatur der
Luft in der Umgebung außerhalb des Raumes. Dort ist eine
Temperatursteuerung im wesentlichen durch die Belüftung des
Raumes mit der kälteren Umgebungsluft möglich. Derartige
Verfahren weisen gegenüber der analogen Steuerung der
Drehzahl des Lüftermotors den Vorteil geringer
Verlustleistung auf. Gegenüber der getakteten Ansteuerung
des Lüftermotors mit hoher Frequenz ist der erforderliche
Schaltungsaufwand verringert, insbesondere weil keine
Maßnahmen zur Hochfrequenzentstörung der Vorrichtung zur
Durchführung derartiger Vefahren erforderlich sind.
Aus der DE-PS 23 20 531 ist ein derartiges Verfahren
bekannt, bei dem zur Geräuschminderung des Lüfters der
Lüftermotor durch einen Taktimpulsgenerator mit niedriger
und fest vorgegebener Taktfrequenz gesteuert wird, wobei der
Lüftermotor jedoch nicht vollständig ausschaltbar ist.
Weiterhin erfolgt die Steuerung des Lüftermotors mit
rechteckförmigen Taktimpulsen.
Das vorbekannte Verfahren hat jedoch Nachteile. Einerseits
ist das vorbekannte Verfahren in den Fällen nicht anwendbar,
in denen zur Belüftung von Räumen die vollständige
Abschaltung des Lüftermotors erforderlich ist. Dies ist
z. B. der Fall bei der Steuerung der Temperatur von
Motorräumen mit luftgekühlten Verbrennungsmotoren, bei denen
insbesondere nach dem Kaltstart des Verbrennungsmotors im
Winter zur schnellen Aufheizung des Motorraums jede unnötige
Luftbewegung im Motorraum zu vermeiden ist. Andererseits ist
insbesondere bei niedrigen Drehzahlen des Lüftermotors nahe
dem Stillstand die Geräuschentwicklung des Lüfters aufgrund
der Steuerung mit niedriger Taktfrequenz sehr vernehmlich
als Brummen hörbar und kann als störend empfunden werden.
Dieser Nachteil wird umso deutlicher, je größer die
Luftförderleistung des verwendeten Lüfters ist und je näher
sich die wahrnehmende Person bei dem geräuschentwickelnden
Lüfter befindet. Besonders nahe beim Lüfter befindet sich
der Hörer z. B. im Innenraum eines Kraftfahrzeugs.
Die Erfindung hat die Aufgabe, auf einfache Weise die
Geräuschentwicklung des Lüfters weiter zu mindern.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Diese erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil,
daß beim Anlauf des Lüftermotors aus dem Stillstand der
Lüftermotor für eine vorgegebene Zeitdauer kontinuierlich
mit der vollen Steuerspannung versorgt wird. Das heißt, in
dieser Zeitdauer erhöht der Lüftermotor ohne Unterbrechung
der Stromversorgung seine Drehzahl, so daß in diesem
Zeitraum eine Geräuschentwicklung des Lüfters aufgrund der
niederfrequent getakteten Ansteuerung ausgeschlossen ist.
Erfindungsgemäß ist die Zeitdauer so lang gewählt, daß der
Lüftermotor nach Ablauf der Zeitdauer eine vorgegebene
Mindestdrehzahl erreicht hat, die dann nach dem Einsetzen
der Funktion des Taktimpulsgenerators durch die folgenden
Taktimpulse aufrechterhalten werden kann. Durch diese
Maßnahme wird die besonders deutlich hörbare
Geräuschentwicklung des Lüfters bei niedrigen Drehzahlen des
Lüftermotors, insbesondere beim Anlauf des Lüftermotors,
stark vermindert.
Diese erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil,
daß die Taktimpulse anders als beim Vorbekannten nicht
Rechteckform aufweisen, sondern bei Anschrägung der Flanken
der Taktimpulse die Taktimpulse trapezähnliche Form
aufweisen. Dadurch wird beim Auftreten eines Taktimpulses
die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs in der
Erregerwicklung des Lüftermotors verringert. Dies hat eine
Verringerung der Stromänderung in der Erregerwicklung zur
Folge, so daß das Lüfterrad des Lüftermotors wesentlich
geringeren Beschleunigungen ausgesetzt ist als beim
Vorbekannten. Dies senkt die Geräuschentwicklung des Lüfters
bei Ansteuerung des Lüftermotors mit Taktimpulsen niedriger
Frequenz während der gesamten Betriebsdauer des Lüfters
merklich, wie Versuche gezeigt haben. Die Erzeugung von
Taktimpulsen mit angeschrägten Flanken ist häufig einfacher
und kostengünstiger möglich als die Erzeugung von
rechteckförmigen Taktimpulsen beim vorbekannten Verfahren.
Es ist besonders vorteilhaft, die Mindestdrehzahl in etwa
gleich der Drehzahl des Lüftermotors bei der niedrigsten
Taktfrequenz und/oder der geringsten Impulsbreite des
Taktimpulsgenerators zu wählen, weil so ein gleitender und
für den Bediener unmerklicher Übergang vom Anlauf des
Lüftermotors mit kontinuierlich anliegender Steuerspannung
zum Aufrechterhalten der Drehzahl des Lüftermotors mit
Steuerung des Lüftermotors durch die Taktimpulse des
Taktimpulsgenerators gewährleistet ist.
Es ist besonders vorteilhaft, die Flanken der Taktimpulse
insbesondere linear anzuschrägen, so daß sich trapezförmige
Taktimpulse ergeben, und bei jedem Taktimpuls die Anstiegs-
und/oder Abfallzeit der Flanken abhängig von den
elektromechanischen Eigenschaften des Lüftermotors zu
wählen. Dadurch kann sowohl die Geräuschentwicklung des
Lüfters merklich gemindert werden, und die in dem
Taktimpulsgenerator entstehende Verlustleistung kann durch
die Anschrägung der Taktimpulsflanken gering gehalten
werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 grobschematisch eine Vorrichtung zur Durchführung
der erfindungsgemäßen Verfahren und
Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Verlauf der
Steuerspannung am Ausgang des Taktimpulsgenerators
abhängig von der Zeit dargestellt ist.
In der Fig. 1 ist mit dem negativen Pol einer
elektrischen Stromquelle (B), die als Batterie eines
Kraftfahrzeugs ausgebildet sein kann, die erste
Anschlußklemme eines Lüftermotors (M), ein
Taktimpulsgenerator (T) und die Reihenschaltung eines als
Einstellpotentiometer ausgebildeten Sollwertgebers (P)
und eines Temperaturfühlers (F) leitend verbunden. Der
temperaturfühlerseitige Anschluß der Reihenschaltung ist
ebenso wie der Taktimpulsgenerator (T) und eine als
Treiberschaltung aufgebaute Endstufe (E) über den Schalter
(S) ein- und ausschaltbar mit dem positiven Pol der
Fahrzeugbatterie (B) leitend verbunden. Bei dem Schalter
(S) kann es sich z. B. um den Zündanlaßschalter eines
Kraftfahrzeugs handeln, so daß beim Einschalten der
Zündung des Kraftfahrzeugs der Schalter (S) geschlossen
wird und die gesamte Vorrichtung mit Strom aus der
Stromquelle (B) versorgt wird. Die Endstufe (E) ist auch
mit der zweiten Anschlußklemme des Lüftermotors (M)
leitend verbunden. Der Mittelabgriff der Reihenschaltung
von Sollwertgeber (P) und Temperaturfühler (F) ist mit
dem Taktimpulsgenerator (T) leitend verbunden. Der
Schaltzustand der Endstufe (E) ist durch den
Taktimpulsgenerator (T) über die Taktimpulsleitung (I)
steuerbar.
Die beschriebene Vorrichtung dient zur Regelung der
Temperatur eines wassergekühlten Verbrennungsmotors. Das
heißt, zur Funktion der beschriebenen Vorrichtung sind
weitere Teile erforderlich, die vorbekannt sind und in
der Fig. 1 nicht dargestellt sind. So ist auf der Welle
des Lüftermotors (M) ein Lüfterrad angeordnet und
befestigt. Der gesamte Lüfter, bestehend aus Lüftermotor
(M) und Lüfterrad, ist vor oder hinter einem
Wärmetauscher angeordnet, der Teil des wassergekühlten
Verbrennungsmotors ist. Der Raum, dessen Temperatur
geregelt werden soll, ist der vom Motorkühlwasser
durchflossene Kühlraum des Verbrennungsmotors. Abhängig
von der Drehzahl des Lüftermotors (M) und damit der durch
das Lüfterrad geförderten Luftmenge kann der
Wärmetausch des Motorkühlwassers mit der durch den
Wärmetauscher strömenden Luft beeinflußt werden. Der
Temperaturfühler (F) ist vorzugsweise derart im
Kühlkreislauf angeordnet, daß sein Widerstandswert ein
Maß für die Temperatur des Motorkühlwassers darstellt.
Mit dem Potentiometer (P) ist die Drehzahl des
Lüftermotors (M) bei gegebener Motorkühlwassertemperatur
voreinstellbar.
Die Funktion der Vorrichtung nach der Fig. 1 zur
Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren wird nun
anhand von Fig. 2 näher erläutert: Mit dem Schließen
des Schalters (S) wird der Stromkreis, bestehend aus der
Batterie (B), dem Sollwertpotentiometer (P), dem
Temperaturfühler (F) und dem Schalter (S), geschlossen.
Zugleich werden der Taktimpulsgenerator (T) und die
Endstufe (E) mit dem positiven Pol der Stromquelle (B)
leitend verbunden. Das Einstellpotentiometer (P) und der
Temperaturfühler (F) bilden in der dargestellten
Reihenschaltung einen Spannungsteiler. Das Potential am
Mittelabgriff des Spannungsteilers, der sich zwischen dem
Sollwertgeber (P) und dem Temperaturfühler (F) befindet,
ist von den elektrischen Widerstandswerten von
Sollwertgeber (P) und Temperaturfühler (F) abhängig.
Vor dem Start des Verbrennungsmotors weist der
Verbrennungsmotor eine Kühlwassertemperatur auf, die
geringer ist als ein vorgegebener zulässiger Wert.
Entsprechend sei der Widerstandswert des als NTC-
Widerstand ausgebildeten Temperaturfühlers (F) groß, so
daß vom Spannungsabgriff der Spannungsteilerschaltung ein
niedriges Potential am Taktimpulsgenerator (T) anliegt.
Der Taktimpulsgenerator erzeugt Taktimpulse mit einer
festen Frequenz von etwa 25 Hz, deren Pulsbreite direkt
dem Potential am Mittelabgriff des Spannungsteilers
proportional ist. Unterhalb eines vorgegebenen Potentials
am Eingang des Taktimpulsgenerators (T) werden die
Taktimpulse vollständig unterdrückt, so daß der
Lüftermotor (M) gar nicht angesteuert wird.
Vor dem Start des Kraftfahrzeugverbrennungsmotors sei das
Potential am Eingang der Taktimpulsgeneratorschaltung (T)
so gering, daß die Erzeugung vom Taktimpulsen vollständig
unterdrückt wird. Das heißt, es werden über die
Taktimpulsleitung (I) keine Taktimpulse zur Endstufe (E)
weitergeleitet, so daß die Endstufe (E), die im
wesentlichen als Leistungsschalter ausgebildet ist, die
zweite Anschlußklemme des Lüftermotors (M) von der
positiven Versorgungsspannung der Batterie (B) trennt.
Mit dem Anlassen des Verbrennungsmotors erzeugt der
Verbrennungsmotor Wärme, die an das Motorkühlwasser des
Verbrennungsmotors abgegeben wird und zur Aufheizung des
Motorkühlwassers führt. Durch die Erwärmung des
Motorkühlwassers wird auch der Temperaturfühler (F)
erwärmt, und der Widerstandswert des Temperaturfühlers
(F) sinkt, so daß sich das Potential am Mittelabgriff
des Spannungsteilers in Richtung auf die positive
Versorgungsspannung der Batterie (B) erhöht.
Bei einer vorgegebenen Temperatur, die vom Widerstandswert
des Sollwertgebers (P), vom Widerstandswert des
Temperaturfühlers (F) und von der Vorgabe des
Potentialschwellwertes im Taktimpulsgenerator (T)
abhängig ist, überschreitet das Potential am
Mittelabgriff des Spannungsteilers den vorgegebenen
Potentialschwellwert, und der Taktimpulsgenerator (T)
erzeugt Taktimpulse, die über die Taktimpulsleitung (I)
der Endstufe (E) zugeführt werden. Die Endstufe (E)
stellt im Rhythmus der Taktimpulse die elektrische
leitende Verbindung von der zweiten Anschlußklemme des
Lüftermotors (M) zum positiven Pol der Batterie (B) her,
so daß der Lüftermotor (M) anläuft.
Der zeitliche Spannungsverlauf der Taktimpulse, die der
Endstufe (E) zugeführt werden, ist in der Fig. 2
dargestellt. Der erste Taktimpuls (1) wird beim Anlauf
des Lüftermotors (M) aus dem Stillstand auf etwa das
Vierfache der Taktperiode (TP) des Taktimpulsgenerators
(T) verlängert, um eine schnelle Drehzahlerhöhung des
Lüftermotors (M) auf eine vorgegebene Mindestdrehzahl
ohne Geräuschentwicklung durch das Takten mit niedriger
Frequenz zu gewährleisten. Der erste Taktimpuls (1)
weist also bei einer festen Taktfrequenz von 25 Hz des
Taktimpulsgenerators (T) eine Zeitdauer von etwa 150 ms
auf.
Nachdem der Lüftermotor (M) die Mindestdrehzahl erreicht
hat, die vorteilhaft in etwa gleich der Drehzahl des
Lüftermotors bei der geringsten Impulsbreite des
Taktimpulsgenerators ist, ist die Verlängerung des
ersten Taktimpulses (1) auf die vorgegebene Zeitdauer
beendet. Nach Ablauf dieser vorgegebenen Zeitdauer setzt
die Steuerung des Lüftermotors (M) durch das normale
Takten der Versorgungsspannung mit vorgegebener Frequenz
von etwa 25 Hz ein, wie dies mit den folgenden
Taktimpulsen (2) in der Fig. 2 dargestellt ist.
Wie ebenfalls aus der Fig. 2 erkennbar, weisen sowohl
der erste Taktimpuls (1) als auch die folgenden
Taktimpulse (2) an der Anstiegsflanke (3) und der
Abfallflanke (4) Abschrägungen auf, die linear ausgebildet
sind und so die Trapezform der Taktimpulse bewirken. Die
Anstiegs- und/oder Abfallzeit der Flanken (3, 4) ist
abhängig von den elektro-mechanischen Eigenschaften des
Lüftermotors (M) ungefähr 4 ms gewählt, um die im
Taktgenerator entstehende Verlustleistung gering zu halten.
Dabei ist die Verminderung der Geräuschentwicklung des
Lüfters, wie Versuche gezeigt haben, sehr deutlich.
Mit weiterhin steigender Temperatur des Motorkühlwassers
steigt auch die Temperatur des Temperaturfühlers (F), so daß
das Potential am Mittelabgriff des Spannungsteilers
weiterhin vergrößert wird. Dadurch wird auch die Pulsbreite
der Taktimpulse auf Kosten der Pulspausen verlängert, so daß
am Lüftermotor im Mittel eine größere Spannung anliegt und
das Lüfterrad schneller gedreht wird. Dadurch wird der
Luftdurchsatz durch den Kühlwasserwärmetauscher erhöht und
das Kühlwasser im Wärmetauscher stärker abgekühlt.
Bei einer vorgegebenen Grenztemperatur des Motorkühlwassers,
die im wesentlichen durch den Widerstandswert des
Sollwertgebers (P) einstellbar ist, stellt sich zwischen der
Wärmeerzeugung des Verbrennungsmotors und dem Wärmetauscher
des Motorkühlwassers in Wärmetauscher mit der Umgebungsluft
ein dynamisches Gleichgewicht ein, so daß die Temperatur des
Motorkühlwassers auf diese vorgegebene Temperatur geregelt
wird. Diesem dynamischen Gleichgewicht entspricht ein
vorgegebenes Pulspausenverhältnis der Taktimpulse bzw. einer
vorgegebenen Pulsbreite.
Mit Abschalten des Verbrennungsmotors setzt sich die
Wärmeentwicklung des Verbrennungsmotors aus. Der Lüftermotor
(M) wird noch solange mit geringer werdender Pulsbreite
angesteuert, solange sich die Temperatur des
Motorkühlwassers nicht unter den vorgegebenen Grenzwert
abgekühlt hat.
Die erfindungsgemäßen Verfahren haben insbesondere den
Vorteil, daß die Geräuschentwicklung des Lüftermotors bei
Anwendung derartiger Verfahren gegenüber dem Vorbekannten
wesentlich gemindert wird. Dies ist insbesondere im
Kraftfahrzeug wichtig, weil der räumliche Abstand des
Lüftermotors (M) im Motorraum des Kraftfahrzeugs von
Fahrzeuginsassen im Innenraum des Kraftfahrzeugs sehr
gering ist. Wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, ist
insbesondere die Anwendung beider erfindungsgemäßer
Lösungen bei Durchführung der gattungsgemäßen Verfahren
vorteilhaft, denn auch während des Betriebs des
Kraftfahrzeugmotors während der Fahrt des Kraftfahrzeugs
ist es möglich, daß, z. B. aufgrund extrem niedriger
Außentemperaturen und geringer Belastung des
Kraftfahrzeugmotors, die vollständige Abschaltung des
Lüftermotors (M) duch den Taktimpulsgenerator (T) erfolgt
und bei steigender Belastung des Kraftfahrzeugmotors der
Lüftermotor (M) aufgrund der größeren Wärmeentwicklung
des Kraftfahrzeugmotors wieder eingeschaltet wird. Das
heißt, die besonders starke Geräuschentwicklung des
Lüftermotors (M) bei dessen Anlauf kann nicht nur einmal
beim Anlassen des Verbrennungsmotors störend sein,
sondern sie kann ständig stören, wenn der Lüftermotor (M)
wieder eingeschaltet wird.
Die Vorrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen
Verfahren sind einfach und kostengünstig herstellbar. Zum
Beispiel ist die Verlängerung des ersten Taktimpulses
durch ein einfaches zusätzliches Zeitglied möglich. Die
Erzeugung von Taktimpulsen mit abgeschrägten Flanken oder
von trapezförmigen Taktimpulsen ist häufig einfacher als
die Erzeugung exakt rechteckförmiger Taktimpulse, wie
dies beim Vorbekannten vorgesehen ist.
Selbstverständlich sind die erfindungsgemäßen Verfahren
auch zur Steuerung der Temperatur anderer Räume verwendbar.
So können die erfindunggemäßen Verfahren auch bei
Vorrichtungen zur Innenraumtemperaturregelung von
Kraftfahrzeugen angewendet werden, bei denen der
Luftdurchsatz durch den Kraftfahrzeuginnenraum unter
anderem auch durch die Steuerung der Drehzahl eines
Lüftermotors durch die Taktimpulse eines
Taktimpulsgenerators erfolgen kann. Der Vorteil der
Geräuschminderung wird bei Anwendung der erfindungsgemäßen
Verfahren bei der Innenraumtemperaturregelung besonders
deutlich, weil dort der Abstand der Fahrzeuginsassen
von dem das Geräusch erzeugenden Lüftermotor (M)
besonders gering ist.
Claims (6)
1. Verfahren zur Belüftung, insbesondere zur Steuerung der
Temperatur eines Raumes, bei dem die Drehzahl eines
Lüftermotors durch einen Taktimpulsgenerator mit
veränderlicher niedriger Taktfrequenz und/oder Pulsbreite
gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Anlauf des Lüftermotors (M) aus dem Stillstand der erste Taktimpuls (1) auf eine vorgegebene Zeitdauer verlängert wird, und
daß die Zeitdauer so lang gewählt wird, daß der Lüfter nach Ablauf der Zeitdauer eine vorgegebene Mindestdrehzahl erreicht hat, und
daß die Flanken (3, 4) der Taktimpulse (2) angeschrägt werden.
daß beim Anlauf des Lüftermotors (M) aus dem Stillstand der erste Taktimpuls (1) auf eine vorgegebene Zeitdauer verlängert wird, und
daß die Zeitdauer so lang gewählt wird, daß der Lüfter nach Ablauf der Zeitdauer eine vorgegebene Mindestdrehzahl erreicht hat, und
daß die Flanken (3, 4) der Taktimpulse (2) angeschrägt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mindestdrehzahl in etwa gleich der Drehzahl des
Lüftermotors (M) bei der niedrigsten einstellbaren
Taktfrequenz und/oder der geringsten einstellbaren
Pulsbreite des Taktimpulsgenerators (T) gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zeitdauer etwa viermal so groß wie die Taktperiode
bzw. die mittlere Taktperiode, insbesondere gleich 150 ms
gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flanken (3, 4) der Taktimpulse linear angeschrägt
werden, und daß bei jedem Taktimpuls (2) die Anstiegs-
und/oder Abfallzeit der Flanken (3, 4) abhängig von den
elektro-mechanischen Eigenschaften des Lüftermotors (M),
insbessondere gleich 4 ms gewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Lüftermotors (M)
abhängig von der Raumtemperatur geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz fest gewählt wird,
insbesondere etwa 25 Hz beträgt, und daß die Pulsbreite
insbesondere im Bereich von 10% bis 100% der
Taktperiode veränderlich gewählt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863611987 DE3611987A1 (de) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | Verfahren zur steuerung der temperatur eines raumes |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19863611987 DE3611987A1 (de) | 1986-04-09 | 1986-04-09 | Verfahren zur steuerung der temperatur eines raumes |
Publications (2)
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DE3611987A1 DE3611987A1 (de) | 1987-10-15 |
DE3611987C2 true DE3611987C2 (de) | 1989-04-13 |
Family
ID=6298338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3611987A1 (de) |
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1986
- 1986-04-09 DE DE19863611987 patent/DE3611987A1/de active Granted
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: THIEMANN, HANS-JOACHIM, DIPL.-ING., 4790 PADERBORN, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |