DE3801681C1 - Method for burning gaseous or liquid fuel and burner for carrying out this method - Google Patents
Method for burning gaseous or liquid fuel and burner for carrying out this methodInfo
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- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen gasförmigen oder flüssigen Brennstoffs zur Heißgaser zeugung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a method for burning gaseous or liquid fuel for hot gas Generation with in the preamble of claim 1 specified features.
Außerdem betrifft die Erfindung einen Brenner zur Durch führung dieses Verfahrens.In addition, the invention relates to a burner for through implementation of this procedure.
Ein solcher Brenner ist aus der deutschen Patentschrift 34 30 010 bekannt. Um bei derartigen Brennern eine Ge räuschminderung im Betrieb zu erreichen, werden ver schiedene Maßnahmen ergriffen, beispielsweise das Vor sehen eines Luftführungskanals stromaufwärts der Mehr lochblende. Auf diese Weise kann zwar der Geräuschpe gel im Betrieb deutlich gesenkt werden, andererseits hat sich aber gezeigt, daß dadurch Einbußen der Zünd zuverlässigkeit zu beobachten sind. Es ist notwendig geworden, im Interesse der Zündsicherheit Kompromisse bei der Herabsetzung des Geräuschpegels einzugehen.Such a burner is from the German patent 34 30 010 known. To have a Ge with such burners to achieve noise reduction in operation are ver various measures have been taken, such as the previous one see an air duct upstream of the Mehr pinhole. In this way the noise can gel can be significantly reduced in operation, on the other hand but it has been shown that this reduces the ignition reliability can be observed. It is necessary become compromises in the interest of ignition safety in reducing the noise level.
Es ist bereits bekannt, die Zündfähigkeit dadurch zu verbessern, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Ge misches im Mischrohr unter die Flammenfortpflanzungs geschwindigkeit abgesenkt wird (DE-Z "Öl + Gas feuerung" 3/1980, Seite 110, 112). Dadurch werden aber die Strömungsverhältnisse im Mischrohr so nachhaltig beeinflußt, daß ein normaler Betrieb nicht möglich ist. Es ist daher notwendig, für den Zündvorgang durch eine spezielle Klappe die Strömungsgeschwindigkeit herabzusetzen, die dann nach der Zündung für den nor malen Betrieb wieder geöffnet werden muß. Dies führt zu einem komplizierten und unter Umständen störungs anfälligen Aufbau. Wird die Strömungsgeschwindigkeit ohne Verwendung einer solchen Klappe vermindert, dann ergeben sich einerseits Schwierigkeiten bei der Zünd sicherheit und andererseits Probleme bei einem ruß freien Betrieb des Brenners.It is already known to increase the ignitability improve that the flow rate of Ge mix in the mixing tube under the flame propagation speed is reduced (DE-Z "Oil + Gas firing "3/1980, page 110, 112) the flow conditions in the mixing tube so sustainable affects that normal operation is not possible is. It is therefore necessary to go through for the ignition process a special flap the flow rate reduce, which then after the ignition for the nor paint operation must be opened again. this leads to to a complicated and possibly disturbing fragile structure. Will the flow rate diminished without using such a flap, then on the one hand there are difficulties with the ignition safety and on the other hand problems with soot free operation of the burner.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art und einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens derart zu ver bessern, daß trotz Beibehaltung einer erheblichen Ge räuschminderung die Zündzuverlässigkeit verbessert wer den kann.It is an object of the invention to provide a method of the type described in the introduction and to ver a burner for performing the method improve that despite maintaining a significant Ge noise reduction who improves ignition reliability that can.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren und dem Bren ner erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 2 oder 5 gelöst. This task is the procedure and the Bren ner according to the invention the characterizing features of claims 1 and 2 respectively or 5 solved.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß allein diese Maßnahmen ausreichen, um die Zündzuverlässig keit zu erhöhen, wobei andererseits kaum konstruktive Änderungen am Brenner vorgenommen werden müssen, so daß die Maßnahmen zur Geräuschherabsetzung weitgehend erhalten blei ben. Die Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit in einem wandnahen und winkelmäßig eng begrenzten Bereich stört die Gesamtströmung im Mischrohr kaum, und trotz dem kann in diesem Bereich geringerer Strömungsgeschwin digkeit eine zuverlässige Zündung erreicht werden.It has surprisingly been found that these measures alone are sufficient to make the ignition reliable speed increase, on the other hand hardly constructive Changes to the burner must be made so that measures to reduce noise are largely retained ben. The decrease in flow velocity in an area close to the wall and narrow in terms of angle hardly disturbs the overall flow in the mixing tube, and despite that can lower flow rates in this area reliable ignition can be achieved.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Durch messer der einen Öffnung etwa mindestens 10% kleiner ist als der der übrigen Öffnungen. Um den geringen Verbren nungsluft-Ausfall auszugleichen, der durch den geringeren Querschnitt der einen Öffnung auftritt, können die Quer schnitte der übrigen Öffnungen geringfügig vergrößert werden.It can be provided, for example, that the through one opening is about 10% smaller than that of the other openings. To the low consumption Compensation for air failure due to the lower Cross section of an opening occurs, the cross sections of the other openings slightly enlarged will.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Radialebene der einen Öffnung mit geringerem Querschnitt winkelmäßig gegenüber der Radialebene des Zündbereiches versetzt ist und wenn die Versetzung dem Ablenkwinkel der Ge mischströmung um die Mischrohr-Längsachse entspricht, der zwischen der Mehrlochblende und dem Zündbereich auftritt.It when the radial plane of the an opening with a smaller cross-section angular offset from the radial plane of the ignition area and if the displacement corresponds to the deflection angle of the Ge corresponds to the mixing flow around the longitudinal axis of the mixing tube, the one between the multi-hole aperture and the ignition area occurs.
Es ist beobachtet worden, daß in Brennern der in Rede stehenden Art das Gemisch (die Verbrennungsgase) im Mischrohr nicht genau achsparallel strömt, sondern daß dieser axia len Strömung eine Drehbewegung der Strömung überla gert ist, die sich aufgrund gewisser baulicher Unsym metrien und insbesondere aufgrund nicht rotationssym metrischer Einleitung der Verbrennungsluft in die Vor kammer ergeben kann. Um zu erreichen, daß der winkel mäßig eng begrenzte Bereich geringerer Strömungsge schwindigkeit der Verbrennungsgase im Mischrohr an der Zündvorrichtung des Brenners vorbeiführt, ist es daher vorteilhaft, wenn die beschriebene winkelmäßige Versetzung zwischen der Öffnung geringeren Querschnitts und der Zündvorrichtung vorgenommen wird, da dann die für einen Brenner bestimmter Bauart immer gleiche Dreh bewegung des Verbrennungsgasstromes kompensiert wird.It has been observed that the burner in question the mixture (the combustion gases) in the mixing tube flows exactly axially parallel, but that this axia len flow over a rotational movement of the flow is due to certain structural unsym metrics and especially due to not rotationally symmetrical metric introduction of the combustion air into the pre chamber can result. To achieve the angle moderately narrow range of lower flow areas speed of the combustion gases in the mixing tube the burner igniter, it is therefore advantageous if the described angular Dislocation between the opening of smaller cross section and the ignition device is made, since then the always the same rotation for a burner of a certain design Movement of the combustion gas flow is compensated.
Obwohl bei der zweiten Ausführungsform gemäß Anspruch 5 die radial nach innen versetzte Öffnung denselben Querschnitt hat wie die übrigen Öffnungen der Mehrlochblende, führt diese Maßnahme dazu, daß in dem wandnahen Bereich, in den die Zündvorrichtung reicht, insgesamt über einen winkelmäßig engen Bereich eine geringere Strömungsge schwindigkeit der Verbrennungsgase auftritt, obwohl ins gesamt der Verbrennungs-Durchsatz durch das Mischrohr unverändert bleibt. Da nur eine der Öffnungen im Ge samt-Querschnitt geringfügig versetzt ist, ergibt sich auch keine ernsthafte Störung der Gesamt-Strömungsver hältnisse, wie dies bei Anordnungen zu beobachten sein kann, bei denen jede zweite Öffnungen gegenüber den benachbarten Öffnungen in Richtung auf den zentralen Durchlaß der Mehrlochblende versetzt ist. Eine sol che Anordnung ist beispielsweise der DE-PS 29 18 416 zu entnehmen, bei welcher die Öffnungen der Mehr lochblende nicht mehr auf einem gemeinsamen Kreis um den zentralen Durchlaß angeordnet sind, sondern schon fast eine quadratische Anordnung bilden.Although in the second embodiment according to claim 5 the radially after internally offset opening has the same cross-section like the other openings in the multi-hole aperture this measure means that in the area close to the wall, in which the ignition device reaches, a total of one angularly narrow area a lower flow speed of the combustion gases occurs, although ins total combustion throughput through the mixing tube remains unchanged. Since only one of the openings in the Ge velvet cross-section is slightly offset also no serious disruption to the overall flow rate Ratios, as can be observed with orders can, in which every second opening opposite the neighboring openings towards the central Passage of the multi-hole aperture is offset. A sol che arrangement is for example DE-PS 29 18 416 in which the openings of the More pinhole aperture no longer on a common circle are arranged around the central passage, but almost form a square arrangement.
Wesentlich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß insgesamt eine möglichst geringe Störung der Strömung im Mischrohr über den Gesamtquerschnitt er folgt, daß aber diese geringfügige Störung gezielt dazu führt, daß unmittelbar angrenzend an die Wand und über einen engen Winkelbereich eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit eintritt.It is essential in the context of the present invention that overall a minimal disruption of the Flow in the mixing tube over the entire cross section follows that this minor disturbance is targeted causes immediately adjacent to the wall and a decrease over a narrow angular range the flow velocity occurs.
Es genügt im übrigen eine relativ geringe Versetzung der einen Öffnung in Richtung auf das Zentrum der Mehr lochblende; so kann vorgesehen sein, daß der Teilkreisdurchmesser der versetzten Öffnung um mindestens etwa 3% beispielsweise etwa 10%, kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser al ler übrigen Öffnungen.A relatively small dislocation is sufficient one opening towards the center of the More pinhole; it can be provided that the pitch circle diameter of the offset opening by at least about 3% for example about 10%, is smaller than the pitch circle diameter al remaining openings.
Auch bei dieser Anordnung erweist es sich als vorteil
haft, wenn die Radialebene der einen Öffnung mit ge
ringerem Abstand vom Durchlaß der Mehrlochblende
winkelmäßig gegenüber der Radialebene des Zündbereiches
versetzt ist und wenn die Versetzung dem Ablenkwinkel
der Gemischströmung um die Mischrohrlängsachse ent
spricht, der zwischen der Mehrlochblende und dem Zünd
bereich auftritt.
Even with this arrangement, it proves to be advantageous if the radial plane of the one opening with a smaller distance from the passage of the multi-hole aperture is angularly offset from the radial plane of the ignition area and if the displacement corresponds to the deflection angle of the mixture flow around the longitudinal axis of the mixing tube, which speaks between the Multi-hole aperture and the ignition area occurs.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der nä heren Erläuterung: Es zeigtThe following description of preferred embodiment Forming serves in connection with the drawing of the nä Explanation: It shows
Fig. 1 eine Längsschnitt-Teilansicht eines Brenners, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a burner,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in Fig. 1 and
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 bei einem abgewandelten Ausführungs beispiel eines Brenners. Fig. 3 is a view similar to Fig. 2 in a modified embodiment example of a burner.
Die Erfindung bezieht sich auf Brenner für flüssigen oder gas förmigen Brennstoff und wird nachfolgend am Beispiel eines Blaubrenners erörtert, also eines Brenners, bei dem Öl mit blauer Flamme vollständig verbrannt wird. Die erwünschte Zündverbesserung läßt sich beispielsweise mit den beschriebenen konstruktiven Maßnahmen auch bei Gelbbrennern erzielen.The invention relates to burners for liquid or gas shaped fuel and is shown below using the example of a Blaubrenners discussed, i.e. a burner, at the oil is completely burned with a blue flame. The desired ignition improvement can also be used, for example, with the design measures described Achieve yellow burners.
Der in der Zeichnung dargestellte Brenner umfaßt ein zylin drisches Brennergehäuse 1, das durch eine im folgenden als Mehrlochblende 2 bezeichnete Wand in eine stromaufwärts gelegene Vorkammer 3 und in eine stromabwärts gelegene Brennkammer 4 unterteilt wird. Die Mehrlochblende 2 weist einen zentralen Durchlaß 5 auf, in den eine Düse 6 eingesetzt ist, die mit einer Brennstoffzufuhrleitung 7 verbunden ist. Die Längsachse der Düse 6 fällt mit der Längsachse des Brennergehäuses zusammen.The burner shown in the drawing comprises a cylin drical burner housing 1 , which is divided into a upstream antechamber 3 and a downstream combustion chamber 4 by a wall referred to below as a multi-hole orifice 2 . The multi-hole orifice 2 has a central passage 5 , into which a nozzle 6 is inserted, which is connected to a fuel supply line 7 . The longitudinal axis of the nozzle 6 coincides with the longitudinal axis of the burner housing.
Stromabwärts der Mehrlochblende 2 schließt sich an diese ein zylindrisches Mischrohr 8 an, welches über Umfangs schlitze 9 eine Verbindung zwischen seinem den Mischraum bildenden Innenraum 10 und einem als Rezirkulationsraum dienenden Ringraum 11 bildet, der das Mischrohr 8 konzen trisch umgibt.Downstream of the multi-hole orifice 2 is connected to this a cylindrical mixing tube 8 , which slots 9 forms a connection between its inner space 10 forming the mixing space and a ring chamber 11 serving as a recirculation space, which surrounds the mixing tube 8 concentrically.
Eine Zündeinrichtung 12 ist von der Vorkammer 3 durch die Mehrlochblende 2 hindurchgeführt und endet an einem wand seitigen Fenster 13 des Mischrohres 8. Dabei ist das Ende der Zündeinrichtung 12 etwa auf dem Umfang des Mischrohres 8 angeordnet, also in unmittelbarer Nähe der Wand des Misch rohres 8.An ignition device 12 is guided from the prechamber 3 through the multi-hole diaphragm 2 and ends at a wall-side window 13 of the mixing tube 8 . The end of the ignition device 12 is arranged approximately on the circumference of the mixing tube 8 , ie in the immediate vicinity of the wall of the mixing tube 8 .
Auf einem den zentralen Durchlaß 5 in der Mehrlochblenede 2 konzentrisch umgebenden Teilkreis ist eine Anzahl von Öff nungen 14 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt angeordnet, die eine Verbindung zwischen der Vorkammer 3 und dem vom Mischrohr 8 umgebenen Innenraum 10 in der Brennkammer 4 herstellen. Alle Öffnungen 14 weisen denselben Querschnitt auf, lediglich eine einzige Öffnung 15 hat einen gegenüber den anderen Öffnungen herabgesetzten Durchmesser, so daß der Querschnitt dieser einen Öffnung 15 geringer ist als der Querschnitt der übrigen Öffnungen 14. Diese eine Öffnung 15 mit verringertem Querschnitt liegt in einer Radialebene A, die gegenüber der Radialebene B versetzt ist, in der die Zündeinrichtung 12 endet (Fig. 2). Der Winkel zwischen den beiden Radialebenen A und B ist so groß gewählt, daß die durch die Öffnung 15 mit verringertem Querschnitt einströmende Verbrennungsluft auf dem Strömungsweg zwischen der Mehrlochblende 2 und dem Ende der Zündeinrichtung 12 in Umfangsrichtung eine Bewegung um den Winkel α erfährt, das heißt, daß die durch die Öffnung 15 einströmende Ver brennungsluft beim Erreichen der Zündeinrichtung 12 sich gerade in der Radialebene 8 befindet.On a central passage 5 in the multi-hole baffle 2 concentric surrounding circle is a number of openings Publ 14 each with a circular cross-section arranged, which produce a connection between the prechamber 3 and the interior of the mixing tube 8 surrounded 10 in the combustion chamber 4 . All openings 14 have the same cross section, only a single opening 15 has a reduced diameter compared to the other openings, so that the cross section of this one opening 15 is smaller than the cross section of the other openings 14 . This one opening 15 with a reduced cross-section lies in a radial plane A , which is offset from the radial plane B , in which the ignition device 12 ends ( FIG. 2). The angle between the two radial planes A and B is chosen so large that the combustion air flowing in through the opening 15 with a reduced cross-section experiences a movement by the angle α in the circumferential direction on the flow path between the multi-hole orifice 2 and the end of the ignition device 12 , that is that the combustion air flowing in through the opening 15 when the ignition device 12 is reached is just in the radial plane 8 .
Im Betrieb strömt durch die Düse 6 Brennstoff, beispiels weise Gas oder Öl, in den Innenraum 10. Die Düse kann bei der Verwendung von Öl als Zerstäuberdüse ausgebildet sein. Durch die Öffnungen 14 und 15 wird Verbrennungsluft in den Innenraum 10 des Mischrohres eingeleitet, so daß sich Brennstoff und Verbrennungsluft in dem Innenraum 10 innig vermischen. Durch den geringeren Querschnitt der Öffnung 15 wird dabei durch diese Öffnung 15 etwas weniger Verbren nungsluft in das Mischrohr eingeleitet als durch jede der anderen Öffnungen 14. Dies führt stromabwärts der Öffnung 15 zu einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit, und zwar nur in einem winkelmäßig eng begrenzten und sehr wandnahen Bereich. Dieser Bereich zieht sich wie ein Stromfaden schraubenlinienförmig an der Innenseite des Mischrohres 8 entlang und passiert genau die Ebene 9 an der Stelle, an der die Zünd einrichtung 12 endet. In diesem Bereich ist aufgrund der verringerten Strömungsgeschwindigkeit eine höhere Zuverläs sigkeit der Zündung erreichbar als dies in anderen Quer schnitten des Mischrohres möglich wäre, in denen die Strö mungsgeschwindigkeit höher ist. Da die Strömung insgesamt weitgehend laminar ist, bleibt der Strömungsfaden geringe rer Strömungsgeschwindigkeit auch über den Abstand zwischen Mehrlochblende 2 und Zündeinrichtung 12 im wesentlichen erhalten.In operation, fuel, for example gas or oil, flows through the nozzle 6 into the interior 10 . The nozzle can be designed as an atomizing nozzle when using oil. Combustion air is introduced into the interior 10 of the mixing tube through the openings 14 and 15 , so that fuel and combustion air mix intimately in the interior 10 . Due to the smaller cross section of the opening 15 , a little less combustion air is introduced into the mixing tube through this opening 15 than through each of the other openings 14 . Downstream of the opening 15, this leads to a lower flow velocity, specifically only in an area which is narrow in terms of angle and is very close to the wall. This area runs like a current thread along the inside of the mixing tube 8 and passes exactly the level 9 at the point at which the ignition device 12 ends. In this area, due to the reduced flow rate, a higher reliability of the ignition can be achieved than would be possible in other cross sections of the mixing tube in which the flow rate is higher. Since the flow as a whole is largely laminar, the flow thread of low flow velocity is essentially retained even over the distance between the multi-hole orifice 2 and the ignition device 12 .
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist weit gehend gleich aufgebaut wie das der Fig. 1 oder 2. Ein ander entsprechende Teile tragen daher dieselben Bezugs zeichen. Es unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß eine Öff nung mit geringerem Querschnitt nicht vorgesehen ist, sondern daß alle Öffnungen 14 denselben Querschnitt haben. Eine einzige Öffnung 16 ist aber in Richtung auf den Durchlaß 5 in der Mehrlochblende 2 nach innen versetzt, so daß der Teilkreis durchmesser, auf dem diese eine Öffnung 16 liegt, beispiels weise um mindestens etwa 3% kleiner ist als der Teilkreis durchmesser der übrigen Öffnungen 14. Allein diese Maßnahme führt dazu, daß in dem stromabwärts der Mehrlochblende hinter der Öffnung 16 gelegenen wandnahen Bereich eine geringere Strömungsgeschwindigkeit auftritt als im übrigen Querschnittsbereich, das heißt mit dieser konstruk tiven Maßnahme wird im Ergebnis auch in einem winkelmäßig eng begrenzten, wandnahen Bereich des Mischrohres 8 die Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt. In gleicher Weise wie die Öffnung 15 ist die Öffnung 16 winkelmäßig gegenüber der Ebene B versetzt, in der sich die Zündeinrichtung 12 befindet.The embodiment shown in Fig. 3 is largely constructed the same as that of Fig. 1 or 2. Other corresponding parts therefore have the same reference characters. It differs from the embodiment of FIGS. 1 and 2 only in that an opening with a smaller cross section is not provided, but rather that all openings 14 have the same cross section. A single opening 16 is offset in the direction of the passage 5 in the multi-hole aperture 2 so that the pitch circle diameter on which this opening 16 lies, for example, is at least about 3% smaller than the pitch circle diameter of the other openings 14 . This measure alone leads to a lower flow velocity occurring in the area near the wall downstream of the opening 16 behind the opening 16 than in the rest of the cross-sectional area, that is to say with this constructive measure, the result is also in an angularly narrow area of the mixing tube 8 close to the wall the flow rate is reduced. In the same way as the opening 15 , the opening 16 is angularly offset from the plane B in which the ignition device 12 is located.
Aufgrund der sehr einfachen konstruktiven Maßnahmen wird es auf diese Weise ermöglicht, die Zündzuverlässigkeit des Brenners zu erhöhen, so daß die geräuschmindernden Maß nahmen, die an sich der Zündzuverlässigkeit entgegenlaufen, in vollem Umfange erhalten bleiben können.Because of the very simple constructive measures in this way it enables ignition reliability to increase the burner so that the noise-reducing measure that run counter to the reliability of ignition, can be retained in full.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883801681 DE3801681C1 (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Method for burning gaseous or liquid fuel and burner for carrying out this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883801681 DE3801681C1 (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Method for burning gaseous or liquid fuel and burner for carrying out this method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3801681C1 true DE3801681C1 (en) | 1989-05-18 |
Family
ID=6345713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883801681 Expired DE3801681C1 (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Method for burning gaseous or liquid fuel and burner for carrying out this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3801681C1 (en) |
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- 1988-01-21 DE DE19883801681 patent/DE3801681C1/en not_active Expired
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHE FORSCHUNGSANSTALT FUER LUFT- UND RAUMFAHR |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |