DE4008255C1 - Component for high pressure pumps, compressor etc. - has high tensile strength housing, forming trough-shaped retainer for plastics moulding, open to one side - Google Patents
Component for high pressure pumps, compressor etc. - has high tensile strength housing, forming trough-shaped retainer for plastics moulding, open to one sideInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil von hydraulisch oder pneumatisch insbe sondere bei hohen Drücken arbeitenden Einrichtungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a component of hydraulic or pneumatic in particular facilities operating at high pressures according to the generic term of claim 1.
Bauteile der in Rede stehenden Art sind seit langem bekannt, beispielsweise in Form von Ventilblöcken für Wasserpumpen für Hochdruckreiniger, die re gelmäßig im Bereich von 30 bis 200 bar arbeiten (EP 02 79 910 A2). Das Ge häuse derartiger Bauteile muß also eine druckbedingt hohe Zugfestigkeit auf weisen, es besteht folglich zumeist aus einem besonders zugfesten Metall, beispielsweise aus Messing mit eingefrästen, eingebohrten Strömungskanälen, beispielsweise auch aus einem Gußmetall mit eingeformten Strömungskanälen.Components of the type in question have long been known, for example in the form of valve blocks for water pumps for high pressure cleaners, the right Work regularly in the range from 30 to 200 bar (EP 02 79 910 A2). The Ge Housing such components must therefore have a high tensile strength due to pressure point, it usually consists of a particularly tensile metal, for example made of brass with milled, drilled flow channels, for example also from a cast metal with molded flow channels.
Bei modernen, z. B. mit Glasfasern verstärkten Kunststoffen lassen sich auch schon relativ hohe Zugfestigkeiten erreichen, so daß im Niederdruckbereich Bauteile der in Rede stehenden Art auch aus solchen Kunststoffen mit ent sprechend hoher Zugfestigkeit hergestellt werden können.In modern, e.g. B. with glass fiber reinforced plastics can also already reach relatively high tensile strengths, so that in the low pressure range Components of the type in question also made of such plastics with ent speaking high tensile strength can be produced.
Die bislang bekannten, zuvor erläuterten Bauteile sind in der Herstellung materialbedingt teuer, das gilt auch für Spezialkunststoffe mit hoher Zug festigkeit. Auch bringt das Einbohren bzw. Einfräsen von Strömungskanälen beispielsweise in ein Massiv-Messingteil erheblichen herstellungstechnischen Aufwand und damit erhebliche Kosten mit sich.The previously known, previously explained components are in production Material-related expensive, this also applies to special plastics with high tension strength. Drilling or milling flow channels also brings For example, in a solid brass part considerable manufacturing technology Effort and therefore considerable costs.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das bekannte Bauteil so auszugestalten und weiterzubilden, daß seine Herstellung einfacher wird und bei der Herstellung mit einfacheren Materialien gearbei tet werden kann.The object underlying the present invention is that design and develop known component so that its manufacture becomes simpler and works with simpler materials during production can be tet.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einem Bauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. The task outlined above is for a component with the characteristics of Preamble of claim 1 by the features of the characterizing part solved by claim 1.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein Kunststoff-Formteil beispiels weise aus Polyamid eine für die angestrebten Druckbereiche ausreichende Zugfestigkeit nur dann aufweist, wenn in Richtung der auftretenden Zug kräfte erhebliche Wandstärken vorliegen. Diese sind in solchen Kunststoff- Formteilen häufig nicht zu realisieren. Dieser Tatsache trägt die Lehre Rechnung. Sie hat erkannt, daß die Druckfestigkeit von Kunststoff-Form teilen aus einem Material mit geringerer Zugfestigkeit ausgesprochen hoch ist. Davon ausgehend lehrt die Erfindung, im Kunststoff-Formteil im wesent lichen nur noch Druckspannungen auftreten zu lassen, also auftretende Zug spannungen in das aus Metall oder einem anderen, eine ausreichend hohe Zug festigkeit aufweisenden Material bestehende Gehäuse abzuleiten, d. h. nur in Form von Druckspannungen im Kunststoff-Formteil auftreten zu lassen. Das Gehäuse aus Metall od. dgl. hat bei der Lehre der Erfindung nur noch die Funktion eines das Kunststoff-Formteil abstützenden, das Auftreten von Zugspannungen im Kunststoff-Formteil verhindernden Mantels. Die mitunter kompliziert geformten Strömungskanäle können im Kunststoff-Formteil her stellungstechnisch sehr einfach und kostengünstig ausgebildet werden, ins besondere dann, wenn das Kunststoff-Formteil, wie an sich bekannt, als Spritzgußteil ausgeführt ist.According to the invention it has been recognized that a molded plastic part, for example example made of polyamide sufficient for the desired pressure ranges Has tensile strength only when in the direction of the occurring train forces are considerable wall thicknesses. These are in such plastic Moldings are often not possible. The teaching supports this fact Bill. She recognized that the compressive strength of plastic mold parts made of a material with lower tensile strength extremely high is. Proceeding from this, the invention teaches essentially in the plastic molding lichen only to allow compressive stresses to occur, i.e. occurring tension tensions in the metal or other, a sufficiently high train derive existing material to derive existing housing, d. H. only in Let form of compressive stress occur in the molded plastic part. The Housing made of metal or the like has only that in the teaching of the invention Function of a supporting the plastic molding, the appearance of Tensile stresses in the plastic molded part preventing jacket. Sometimes Completely shaped flow channels can be used in the molded plastic part positionally very simple and inexpensive, ins especially when the plastic molding, as known per se, as Injection molded part is executed.
Dann, wenn zur offenen Seite des als Aufnahme geformten Gehäuses hin aus schließlich ausreichend große Wandstärken des Kunststoff-Formteils zur Ver fügung stehen, kann auf eine zusätzliche Ummantelung an der offenen Sei te verzichtet werden. Dann muß lediglich das Kunststoff-Formteil mit dem Gehäuse fest verbunden, beispielsweise über Schraubenbolzen verschraubt werden. Andernfalls ist die offene Seite des Gehäuses mit einer zusätz lichen Ummantelung, nämlich einem aus Metall oder einem ähnlich zugfesten Werkstoff bestehenden Deckel zu versehen.Then, when to the open side of the housing shaped as a receptacle finally sufficiently large wall thicknesses of the plastic molding for Ver can be placed on an additional sheathing on the open side te are waived. Then only the plastic molding with the Housing firmly connected, for example screwed using bolts will. Otherwise, the open side of the case has an additional one union sheath, namely one made of metal or a similar tensile strength To provide material for the existing lid.
Da im Kunststoff-Formteil Strömungskanäle, Fassungen für Druckschalter od. dgl. sehr einfach und praktisch ohne zusätzliche Kosten eingebracht werden können, kann man bislang ungeahnte Erweiterungen für ein Bauteil der in Re de stehenden Art vornehmen. Ohne großen zusätzlichen Aufwand läßt sich beispielsweise in den Ventilkopf einer Pumpe für einen Wasser-Hochdruck reiniger noch eine Fassung für einen Druckschalter oder Druckanzeiger in tegrieren. Das wannenartige, beispielsweise aus Blech bestehende Gehäuse muß nur in einer Richtung nochmals etwas erweitert werden, gleichzeitig muß das Kunststoff-Formteil entsprechend erweitert werden. Das verursacht aber praktisch keine zusätzlichen Kosten.As flow channels and sockets for pressure switches in the molded plastic part or the like can be introduced very easily and practically at no additional cost can, previously unimagined extensions for a component in Re make the standing type. Without much additional effort for example in the valve head of a pump for a high pressure water cleaner a socket for a pressure switch or pressure indicator in tegrate. The tub-like housing, for example made of sheet metal needs to be expanded a little in one direction only, at the same time the plastic molding can be expanded accordingly. But that causes practically no additional costs.
Insgesamt kann man mit sehr geringen Herstellungskosten hoch druckfeste Bauteile für hydraulische oder pneumatische Anwendungen herstellen, wobei durch die Realisierung der in der Formgebung unter Umständen komplizierten Strömungskanäle im Kunststoff-Formteil allen Vorgaben Rechnung getragen werden kann.Overall, you can be highly pressure-resistant with very low manufacturing costs Manufacture components for hydraulic or pneumatic applications, whereby through the realization of the complicated design Flow channels in the molded plastic part meet all requirements can be.
Weiter bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben, Anspruch 10 beschreibt nochmals in besonderem Maße eine Konstruktion für eine Wasser-Hochdruckpumpe.Further preferred configurations are described in the subclaims. Claim 10 again describes in particular a construction for a high pressure water pump.
Im folgenden wird die Erfindung im übrigen anhand einer lediglich Ausfüh rungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtIn the following, the invention is otherwise based on a mere Ausfüh drawing illustrating examples. In the drawing shows
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten, eine Wasser- Hochdruckpumpe als Beispiel einer hydraulisch arbeitenden Ein richtung, wobei der Pumpenkopf bzw. Ventilkopf ein erfindungsge mäßes Bauteil darstellt, Fig. 1, partly in section, in perspective view, the direction of a water high pressure pump as an example of a hydraulically operated A, wherein the pump head or valve head representing a erfindungsge mäßes component,
Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstelltung ein etwas abgewan deltes Ausführungsbeispiel. Fig. 2 in a Fig. 1 corresponding representation of a somewhat deviated embodiment.
Als ein mögliches Ausführungsbeispiel einer hydraulisch arbeitenden Ein richtung zeigt Fig. 1 eine Wasser-Hochdruckpumpe wie sie beispielsweise für Hochdruckreiniger eingesetzt wird. Eine solche Hochdruckpumpe arbeitet beispielsweise bei einem Nenndruck von 100 bar. An eine hier nur angedeu tete Antriebseinheit 1 ist die eigentliche Hochdruckpumpe 2 angeflanscht. Die Hochdruckpumpe 2 weist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei mit der Antriebseinheit 1 verbundene Pumpeinheiten 3 auf. Die Antriebsein heit 1 ist über ein Antriebselement 4, das hier die Form eines Exzenter nockens hat, und ein mit dem Antriebselement 4 in Eingriff stehendes Kraft übertragungselement 5, das hier als Exzenterkäfig ausgeführt ist, an die Hochdruckpumpe 2 angekuppelt.As one possible embodiment of a hydraulically operating direction A, Fig. 1 is a high-pressure water pump such as is used for example for high-pressure cleaners. Such a high-pressure pump works, for example, at a nominal pressure of 100 bar. The actual high-pressure pump 2 is flanged to a drive unit 1 , which is only indicated here. In the exemplary embodiment shown here, the high-pressure pump 2 has two pump units 3 connected to the drive unit 1 . The Antriebsein unit 1 is coupled via a driving element 4, which here has the form of an eccentric cam, and a standing with the driving member 4 in engagement force transmission element 5 which is here designed as Exzenterkäfig to the high pressure pump. 2
Jede Pumpeinheit 3 weist ein eigenes, langgestreckt-blockartiges Gehäuse 6 mit einem Pumpenarbeitsraum 7, Niederdruck-Einlaßanschluß 8, Hochdruck-Aus laßanschluß 9 und lediglich angedeuteten Ventilen 10 auf. Außerdem ist an ei ner Längsseite des Gehäuses 6 auch noch eine Einführung 11 für einen Pum penkolben 12, der mit dem Kraftübertragungselement 5 verbunden ist, vorge sehen, wobei die Einführung 11 als den Pumpenkolben 12 führender Zylinder ausgestaltet ist. Der Pumpenarbeitsraum 7 ist mit dem Niederdruck-Einlaß anschluß 8 einerseits und dem Hochdruck-Auslaßanschluß 9 andererseits im Gehäuse 6 über einen Strömungskanal 13 verbunden. Die Ventile 10 sind im hier dargestellten Ausführungsbeispiel außerhalb des Gehäuses 6 angeordnet. Das muß aber nicht so sein.Each pump unit 3 has its own elongated block-like housing 6 with a pump work chamber 7 , low-pressure inlet port 8 , high-pressure outlet port 9 and only indicated valves 10 . In addition, on an egg ner longitudinal side of the housing 6 there is also an introduction 11 for a pump piston 12 , which is connected to the force transmission element 5 , provided, the introduction 11 being designed as the pump piston 12 leading cylinder. The pump work space 7 is connected to the low-pressure inlet connection 8 on the one hand and the high-pressure outlet connection 9 on the other hand in the housing 6 via a flow channel 13 . In the exemplary embodiment shown here, the valves 10 are arranged outside the housing 6 . That does not have to be that way.
Bei dem Stand der Technik, von dem die Lehre der Erfindung ausgeht, stellt die Pumpeinheit 3 ein Beispiel für ein Bauteil der in Rede stehenden Art dar. Das Gehäuse 6 besteht dabei aus Metall (Messing), könnte aber auch aus einem anderen Material bestehen, das eine ausreichend hohe Zugfestigkeit für den vorgesehenen Druckbereich aufweist.In the prior art, from which the teaching of the invention is based, the pump unit 3 represents an example of a component of the type in question. The housing 6 consists of metal (brass), but could also consist of another material, which has a sufficiently high tensile strength for the intended pressure range.
Bei der in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Einrichtung hingegen gilt für das Bauteil, nämlich hier die Pumpeinheit 3, daß das aus Metall oder einem anderen, eine ausreichend hohe Zugfestigkeit aufweisenden Ma terial bestehende Gehäuse 6 eine einseitig offene, wannenartige bzw. napf artige, innen im wesentlichen leere Aufnahme 14 bildet, daß in der Auf nahme 14 ein einstückiges oder mehrstückiges, die Aufnahme 14 ausfüllendes Kunststoff-Formteil 15, insbesondere Spritzgußteil, an der Innenseite der Aufnahme 14 jedenfalls in wesentlichen Bereichen eng anliegend, ange ordnet ist, daß die Strömungskanäle 13 im Kunststoff-Formteil 15 einge formt sind, daß das Gehäuse 6 auf der offenen Seite durch das Kunststoff- Formteil 15 selbst oder durch einen aus Metall oder einem anderen, eine ausreichend hohe Zugfestigkeit aufweisenden Material bestehenden Deckel 16 geschlossen ist und daß das Kunststoff-Formteil 15 und/oder der Deckel 16 mit dem Gehäuse 6 zugfest verbunden ist. Im dargestellten Ausführungs beispiel ist der Deckel 16 einfach mit dem Gehäuse 6 am Rande verschweißt, zusätzlich auch noch durch Spannschrauben 17 verschraubt.In the device according to the invention shown in FIG. 1, however, applies to the component, namely here the pump unit 3 , that the housing 6 made of metal or another material having a sufficiently high tensile strength has a one-sided open, trough-like or bowl-like, inside essentially empty receptacle 14 forms that in the acquisition on 14 a one-piece or multi-piece, the receptacle 14 filling plastic molding 15 , in particular injection molded part, closely fitting to the inside of the receptacle 14, at least in essential areas, that the Flow channels 13 are molded in the plastic molded part 15 that the housing 6 is closed on the open side by the plastic molded part 15 itself or by a cover 16 made of metal or another material having a sufficiently high tensile strength and that the plastic -Form part 15 and / or the lid 16 with the housing 6 connected tensile n is. In the illustrated embodiment, the cover 16 is simply welded to the housing 6 on the edge, additionally screwed by clamping screws 17 .
Es liegt auf der Hand, daß das Kunststoff-Formteil 15 trotz der auftreten den hohe Drücke und auch bei relativ hoher Zugfestigkeit bei dieser Anord nung nicht beschädigt wird, da das Kunststoff-Formteil 15 praktisch nur Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird. Zugspannungen treten im Kunststoff- Formteil 15 nur relativ gering auf, nach Ausgleich nicht vermeidbarer, ge ringer Toleranzen werden diese nämlich in das für die Aufnahme solcher Zugspannungen ausgelegte, mantelartige Gehäuse 6 mit Deckel 16 abgelei tet.It is obvious that the plastic molded part 15 is not damaged in spite of the high pressures and even with relatively high tensile strength in this arrangement, since the plastic molded part 15 is practically only subjected to pressure loads. Tensile stresses occur in the plastic molded part 15 only relatively slightly, after compensation for unavoidable, low tolerances, these are in fact designed to accommodate such tensile stresses, jacket-like housing 6 with cover 16 .
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Pumpeinheiten 3 vorgesehen, die gleichartig ausgebildet sind.In the embodiment shown in FIG. 1, two pump units 3 are provided, which are of the same design.
Der Deckel 16 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, flach-plattenförmig ausge führt sein, der Deckel 16 kann aber auch, wie in Fig. 2 für die rechts dargestellte Pumpeinheit 3 angedeutet, selbst wieder wannenartig ausge führt sein, also eine einseitig offene, wannenartige Aufnahme bilden. Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei der links dargestellten Pumpeinheit 3 der Deckel 16 abgenommen und das Kunststoff-Formteil 15 ge schnitten. The lid 16 can, as shown in Fig. 1, be flat-plate-shaped leads, but the lid 16 can also, as indicated in Fig. 2 for the pump unit 3 shown on the right, itself be tub-like out again, so a one-sided open , form a tub-like receptacle. In the embodiment shown in Fig. 2, the cover 16 is removed in the pump unit 3 shown on the left and the plastic molding 15 cuts GE.
Zunächst ist nur gesagt worden, daß die Strömungskanäle 13 im Kunststoff- Formteil 15 eingeformt sein sollen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Aus führungsbeispiel findet sich hierzu nun eine Besonderheit dergestalt, daß nämlich die Strömungskanäle bzw. einige Strömungskanäle 13 im Kunststoff- Formteil 15 in der der Innenseite der Aufnahme 14 zugewandten Oberfläche, also nach außen offen, ausgebildet sind. Bei entsprechend enger Passung des Kunststoff-Formteils 15 in der Aufnahme 14 bedarf es keiner zusätz lichen Dichtungen, ansonsten empfiehlt es sich, daß die nach außen offenen Strömungskanäle 13 über besondere, zwischen dem Kunststoff-Formteil 15 und der Aufnahme 14 liegende Dichtungen, insbesondere O-Ring-Dichtungen, abgedichtet sind.At first, it was only said that the flow channels 13 should be molded in the plastic molding 15 . In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, there is now a special feature such that the flow channels or some flow channels 13 are formed in the plastic molded part 15 in the surface facing the inside of the receptacle 14 , that is to say open to the outside. With a correspondingly close fit of the plastic molded part 15 in the receptacle 14 , no additional seals are required, otherwise it is recommended that the outwardly open flow channels 13 have special seals, in particular O, between the plastic molded part 15 and the receptacle 14 -Ring seals, are sealed.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind einseitig offene Strömungskanäle 13 nicht vorgesehen, der in Längsrichtung des Kunststoff- Formteils 15 verlaufende Strömungskanal 13 befindet sich im inneren des Kunststoff-Formteils 15 und ist durchgehend ausgeführt und außen durch Stopfen 18, die ihrerseits über Dichtungen 19 in den Fassungen im Kunst stoff-Formteil 15 abgedichtet sind, verschlosssen. Hier ist im übrigen zu erkennen, daß die lediglich schematisch angedeuteten Ventile 10 in dem Strömungskanal 13 im Kunststoff-Formteil 15 angeordnet sind, eine weiter erheblich vereinfachte Konstruktion. Die Stopfen 18 bilden dabei gleich zeitig Widerlager für die Ventilfedern der Ventile 10.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, flow channels 13 which are open on one side are not provided, the flow channel 13 running in the longitudinal direction of the plastic molded part 15 is located inside the plastic molded part 15 and is continuous and external by plugs 18 , which in turn have seals 19 are sealed in the sockets in the plastic molding 15 , closed. It can also be seen here that the valves 10 , which are only indicated schematically, are arranged in the flow channel 13 in the plastic molded part 15 , a further considerably simplified construction. The plugs 18 simultaneously form abutments for the valve springs of the valves 10 .
Die erforderlichen Außenanschlüsse 8, 9, 11 können an dem Kunststoff-Form teil 15 bzw. an dem Deckel 16 angebracht bzw. angeformt sein. Dazu gilt in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, daß die Außenanschlüsse 8, 9, 11 als von innen her durch Durchgangsöffnungen 20 im Deckel 16 oder im Gehäuse 6 hindurchgesteckte, innen einen umlaufenden Flansch 21 aufwei sende und damit in das Kunststoff-Formteil 15 eingebettete Stutzen 22 aus geführt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stutzen 22 die Enden eines durchgehenden, dem auftretenden Druck standhaltenden metalli schen Verbindungsrohres 23, von dem in Form eines T-Stückes einerseits der Hochdruckanschluß 24, andererseits der Niederdruckanschluß 25 abzweigt. The required external connections 8 , 9 , 11 can be attached to or molded onto the plastic molded part 15 or on the cover 16 . For this applies in the case shown in Fig. 1 embodiment in that the external terminals 8, 9, 11 and from here through inserted inwardly through through-holes 20 in the cover 16 or the casing 6, inside a circumferential flange 21 aufwei send and thus in the plastic molding 15 embedded nozzle 22 are performed. In the illustrated embodiment, the connecting pieces 22 are the ends of a continuous, pressure-holding metallic connecting pipe 23 , from which in the form of a T-piece on the one hand the high-pressure connection 24 , on the other hand the low-pressure connection 25 branches off.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel gilt eine etwas andere Konstruktion, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Außenanschlüsse 8, 9, 11 als Durchgangsöffnungen 20 im Deckel 16 oder im Gehäuse 6 und dahin ter im Kunststoff-Formteil 15 ausgebildete Einsteckfassungen 16 für von außen her durch die Durchgangsöffnungen 20 eingesteckte Stutzen 22 ausge führt sind. Dabei gilt hier, daß die Einsteckfassungen 26 und/oder die Stutzen 22 mit umlaufenden Dichtungen 27, insbesondere O-Ring-Dichtungen versehen sind.In the embodiment shown in Fig. 2, a slightly different construction applies, which is characterized in that the outer connections 8 , 9 , 11 as through openings 20 in the lid 16 or in the housing 6 and thereafter ter in the plastic molded part 15 trained sockets 16 for externally inserted through the openings 20 stub 22 leads. It applies here that the plug-in sockets 26 and / or the connecting pieces 22 are provided with circumferential seals 27 , in particular O-ring seals.
Entsprechendes wie für die Gestaltung des Niederdruck-Einlaßanschlusses 8 und des Hochdruck-Auslaßanschlusses 9 gilt, wie dargestellt, auch für die Einführung 11 des Pumpenkolbens 12, die ebenfalls ein Mal von innen nach außen gesteckter Stutzen 22 (Fig. 1), das andere Mal als von außen nach innen hineingezogene Einsteckfassung 26 für den Pumpenkolben 12 ausgeführt ist. Auch Mischformen beider zuvor erläuterter Konstruktionen sind natür lich denkbar.The same as for the design of the low-pressure inlet port 8 and the high-pressure outlet port 9 , as shown, also applies to the introduction 11 of the pump piston 12 , which is also plug 22 ( Fig. 1) from the inside out, the other time is designed as a plug-in socket 26 drawn in from the outside for the pump piston 12 . Mixed forms of both constructions explained above are naturally conceivable.
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D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |