DE4341209C1 - Heating system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Heizungssystem, vorzugsweise zur Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie, bei dem die in/an einem Ölbehälter angeordnete Hydropumpe einen Druckölstrom erzeugt, dessen hydraulische Energie über eine Drosselstelle in Wärme umgewandelt wird, welche zur Erwärmung/Aufheizung des als Wärmeträger dienenden Öles genutzt wird.The invention relates to a heating system, preferably for Conversion of electrical energy into thermal energy, in which the arranged in / on an oil tank hydraulic pump a pressure oil flow generates whose hydraulic energy via a throttle point in Heat is converted, which for heating / heating the as Heat transfer oil is used.
Bekannt ist eine Einrichtung zur Umwandlung von kinetischer Energie in Wärmeenergie (DE 29 48 244 A1), bei der vorzugsweise Windkraft und/oder Wasserkraft in Wärme gewandelt werden, wobei diese Nutzwärme für Heizzwecke Verwendung findet. Hierbei wird ein geschlossenes Leitungssystem mit einer inkompressiblen Flüssigkeit als Wärmeträger gefüllt, in welches in Strömungsrichtung hintereinander eine Pumpe für genannte Flüssigkeit sowie ein Leitungswiderstand eingefügt sind, wobei die Pumpe über eine Arbeitswelle durch kinetische Energie getrieben wird.A device for converting kinetic is known Energy in thermal energy (DE 29 48 244 A1), in which preferably Wind power and / or hydropower are converted into heat, whereby this useful heat is used for heating purposes. Here will a closed pipe system with an incompressible liquid filled as a heat transfer medium, in the direction of flow in succession a pump for said liquid and a Line resistance are inserted, the pump via a Working wave is driven by kinetic energy.
Außerdem ist eine Anordnung zur Erzeugung von Reibungswärme bekannt (DE 28 43 399 A1), bei der eine Pumpe Flüssigkeit in einen geschlossenen Kreislauf fördert. Genannte Reibungswärme wird durch ein sogenanntes Äquivalenzrohr, ausgebildet als Einzelrohr, Rohrbündel oder Rohrkanäle in Wärmeplatten, erzeugt, indem der Wärmeträger Öl durch dieses, einen Widerstand bildendes, Äquivalenzrohr gedrückt wird. Genanntes Äquivalenzrohr ist in einem mit Wasser gefüllten Wärmetauscher angeordnet, der in den separaten Heizungskreislauf eingebunden ist. Der geschlossene Kreislauf für den Wärmeträger Öl ist dabei in bekannter Weise mit einem Druckbegrenzungsventil abgesichert.There is also an arrangement for generating frictional heat known (DE 28 43 399 A1), in which a pump liquid into a promotes closed circulation. Frictional heat is called through a so-called equivalence tube, designed as a single tube, Pipe bundles or pipe ducts in hot plates, created by the Heat transfer oil through this, resistance forming equivalence tube is pressed. Equivalent tube is in one with Water-filled heat exchanger arranged in the separate Heating circuit is integrated. The closed cycle for the heat transfer oil is in a known manner with a pressure relief valve secured.
Weiterhin ist eine Anordnung zur Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie bekannt (DE 31 00 810 A1), welche zum Betreiben von Heizungsanlagen in Gebäuden dient. Mittels eines Elektromotors wird eine Pumpe betrieben, die Öl als Wärmeträger in einen Pumpenkreislauf einspeist. In diesem Pumpenkreislauf ist eine Düse derart angeordnet, daß genanntes Öl vor der Düse komprimiert und in Strömungsrichtung hinter dieser Düse einem Wärmetauscher zugeführt wird. Die so erzeugte Kompressionswärme wird dem Öl durch diesen Wärmetauscher entzogen und in Wärmeenergie umgewandelt. There is also an arrangement for converting electrical energy known in thermal energy (DE 31 00 810 A1), which for operating Heating systems used in buildings. By means of an electric motor a pump is operated which uses oil as a heat transfer medium in a pump circuit feeds. There is a nozzle in this pump circuit arranged such that the oil in front of the nozzle is compressed and a heat exchanger downstream of this nozzle is fed. The heat of compression generated in this way becomes oil withdrawn by this heat exchanger and converted into thermal energy.
Schließlich ist ein Heizsystem mit Antriebsvorrichtung und Heizelementen bekannt (DE 36 32 658 A1), die von einem flüssigen Wärmeträger durchströmt werden. Genannte Antriebsvorrichtung, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, betätigt eine Hydraulikpumpe oder ein Hydraulikgetriebe, deren Hydrauliköl als Wärmeträger dient. Bei Verwendung eines Hydraulikgetriebes wird neben der Wärme, erzeugt durch mechanische Verluste in der Verstellpumpe, zusätzlich elektrischer Strom über einen Generator produziert, der vom Verstellmotor des Hydraulikgetriebes angetrieben wird. Der Wärmeträger Öl wird über eine separate Leitung zu einer Heizungsanlage transportiert und mittels Umweltpumpe in den Heizkreislauf eingespeist sowie zum Ölbehälter zurückgeführt.Finally, there is a heating system with a drive device and heating elements known (DE 36 32 658 A1) by a liquid heat transfer medium be flowed through. Said drive device, for example an internal combustion engine, actuates a hydraulic pump or a hydraulic transmission, whose hydraulic oil as a heat transfer medium serves. When using a hydraulic transmission, in addition to the Heat generated by mechanical losses in the variable displacement pump, additionally produces electricity through a generator, which is driven by the adjustment motor of the hydraulic gear. The heat transfer oil becomes a via a separate pipe Heating system transported and in the environmental pump Heating circuit fed and returned to the oil tank.
Die Heizsysteme des bekannten Standes der Technik basieren auf der Erkenntnis, einen Wärmeträger Öl mittels Hydropumpe gegen einen Widerstand zu drücken/fördern, d. h. elektrische oder kinetische Energie über genannten Widerstand in Wärme umzuwandeln und damit das Öl in einem Behälter des hydraulischen Heizsystems zu erwärmen.The heating systems of the known prior art are based on the knowledge of using a heat pump to counter oil using a hydraulic pump to push / promote resistance, d. H. electrical or kinetic Converting energy into heat via resistance and the oil in a container of the hydraulic heating system heat.
Bei Verwendung einer Konstantpumpe, die über eine Druckleitung gegen einen Widerstand arbeitet, ist ein temperaturabhängiger Viskositätsausgleich des Wärmeträgers Öl nicht gegeben, und somit sind Leistungsverluste vorprogrammiert.When using a constant pump via a pressure line working against a resistance is a temperature dependent Viscosity compensation of the heat transfer oil not given, and performance losses are therefore inevitable.
Kaltes Öl mit einer hohen Viskosität erzeugt Leistungsverluste, die sich in einem unzureichenden Wirkungsgrad des Elektromotors, d. h. der eingesetzten Elektroenergie ausdrücken. Mit unvertretbar hohem Aufwand an Ventil- und Meßtechnik wäre es möglich, die temperaturabhängigen Viskositätsunterschiede und damit die Durchlaßmenge am Widerstand in der Druckleitung anzupassen und Leistungsverluste zu kompensieren. Gleiches ist mit dem Einsatz einer Regelpumpe möglich, deren Fördermenge in Abhängigkeit der Viskosität des Wärmeträgers einstellbar ist. Dies erfordert in gleicher Weise einen hohen Kostenaufwand, Störanfälligkeit sowie zu große Abmessungen der Hydropumpe und damit des gesamten Aggregates zur Wärmeerzeugung.Cold oil with a high viscosity causes performance losses, resulting in inadequate efficiency of the electric motor, d. H. express the electrical energy used. With unacceptable high expenditure on valve and measurement technology, it would be possible temperature-dependent viscosity differences and thus the flow rate adapt to the resistance in the pressure line and loss of performance to compensate. The same is with the use a control pump possible, the flow rate depending on the Viscosity of the heat transfer medium is adjustable. This requires in in the same way a high cost, susceptibility to failure as well The hydraulic pump and thus the entire unit are too large for heat generation.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Heizungssystems zur Umwandlung von Elektroenergie in Wärmeenergie, das die Wärmeerzeugung in effektiver Weise und unabhängig von der Viskosität des Wärmeträgers gewährleistet.The object of the invention is therefore to create a heating system to convert electrical energy into thermal energy, the heat generation effectively and independently of the Guaranteed viscosity of the heat transfer medium.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Druckölstrom der Hydropumpe über einen Stromteilpunkt in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt und durch in Zweigleitungen angeordnete Drosselstellen erwärmt wird. According to the invention, this object is achieved in that the Pressure oil flow of the hydraulic pump over a current partial point in at least divided two sub-streams and by arranged in branch lines Throttling points warmed becomes.
Eine derartige Wandlung von hydraulischer Energie in Wärmeenergie vermeidet die hohe Energiedichte, wie dies regelmäßig bei Systemen mit nur einer Drosselstelle auftritt. Mit der erfindungsgemäßen Teilung des Druckölstromes sowie des damit möglichen Einsatzes mehrerer Drosselstellen wird eine gleichmäßige Energieumwandlung gesichert und ein vergleichsweise hoher Wirkungsgrad erreicht. Mehrere Teilströme sichern über ihre jeweiligen Drosselstellen bei gleicher eingesetzter Energiemenge eine wesentlich bessere Wärmenutzung als die bekannten Systeme. Außerdem garantiert die damit mögliche vergleichsweise niedrige Energiedichte eine langfristige Sicherung der chemischen Eigenschaften des Wärmeträgers Öl, da der reduzierte Druck sowie die geringere Temperatur an der Drosselstelle eine Schwärzung bzw. Alterung des Öles durch Ausscheidung von Asphalt weitestgehend vermeidet. Die dadurch mögliche Verlängerung der Einsatzdauer des Wärmeträgers Öl ist von großer wirtschaftlicher sowie umweltpolitischer Bedeutung beim Einsatz derartiger Heizungssysteme.Such a conversion of hydraulic energy into thermal energy avoids the high energy density, as is regularly the case with systems occurs with only one throttle point. With the invention Division of the pressure oil flow and the possible Using multiple throttling points will result in an even energy conversion secured and a comparatively high efficiency reached. Multiple sub-streams secure over their respective Throttling points are essential with the same amount of energy used better use of heat than the known systems. Furthermore guarantees the possible comparatively low energy density long-term assurance of the chemical properties of the heat transfer oil, since the reduced pressure and the lower Temperature at the throttle point a blackening or aging of the Avoid oil as much as possible by excreting asphalt. The thereby possible extension of the service life of the heat transfer medium Oil is of great economic and environmental importance when using such heating systems.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Heizungssystemes wird der Druckölstrom nach dem Stromteilpunkt in zwei Teilströme mit jeweils gleichen Mengenanteilen aufgeteilt, so daß jede Drosselstelle 50% des Ölstromes durchläuft. Damit wird eine starke Viskositätsänderung des Wärmeträgers Öl und daraus resultierende große Druckänderungen vermieden, da der Druckstrom über zwei Drosselstellen gleichmäßig verteilt wird. Durch gleiche Teilung des Volumenstromes auf zwei separate Drosselstellen wird eine Kompensation der Wirkdrücke und damit eine geringere Druckdifferenz erreicht.According to a preferred embodiment of the heating system the pressure oil flow after the flow partial point in two partial flows each divided equal quantities, so that each throttle point 50% of the oil flow passes through. It will be a strong one Change in viscosity of the heat transfer oil and resulting Large pressure changes avoided because the pressure flow over two Throttling points is evenly distributed. By equal division of the volume flow to two separate throttling points becomes one Compensation of the effective pressures and thus a lower pressure difference reached.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Drosselstelle der ersten Zweigleitung als Druckventil in Form eines federbelasteten Kolbenventiles ausgebildet, während die Drosselstelle der zweiten Zweigleitung als Stromstellventil mit nachgeschalteter Druckwaage bzw. als Konstantdrossel realisiert wird. Obwohl die zweite Drosselstelle mit nachgeschalteter Druckwaage einen starken Druckanstieg bei niedrigeren Temperaturen bringen würde, kann dieser durch das direkte Abgleichen der ersten Drosselstelle über den gegen eine Feder wirkenden druckbelasteten Kolben nahezu vollständig abgebaut werden.According to a further embodiment of the invention, the throttle point the first branch line as a pressure valve in the form of a spring-loaded piston valve formed during the throttle the second branch line as a flow control valve with downstream Pressure compensator or as a constant throttle. Although the second throttle point with a downstream pressure compensator bring a sharp increase in pressure at lower temperatures this can be done by directly comparing the first throttle position over the pressure loaded against a spring Pistons are almost completely dismantled.
Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, vom Stromteilpunkt eine weitere Zweigleitung zu einem Druckventil zu führen, welches sich während der Normalarbeit des Tauch-Aggregates ständig in Ruhestellung befindet. Bei schlagartiger Überlastung der Anlage, d. h. bei zu hohem Druckanstieg, öffnet dieses Druckventil, begrenzt den Druck und schützt diese Anlage vor Druckschäden.For safety reasons, it is necessary from the current dividing point to lead another branch line to a pressure valve, which constantly in during the normal work of the diving unit Rest position. If the system is suddenly overloaded, d. H. if the pressure rise is too high, this pressure valve opens, limited the pressure and protects this system from pressure damage.
Als äußerst vorteilhaft hat sich die Anordnung aller benötigten Ventile sowie der sie verbindenden Leitungen in einem kompakten Steuerblock/Ventilblock erwiesen, wodurch Rohrleitungen, Bauraum sowie Montagearbeiten gespart werden. Die gleichmäßige Verkettung aller Ventile durch gleichbleibende Einbaulage untereinander gewährleistet in vorteilhafter Weise die abhängige Funktion dieser Ventile. The arrangement of all required has proven to be extremely advantageous Valves and the lines connecting them in one compact Control block / valve block proven, creating piping, installation space and assembly work can be saved. The even chaining of all valves due to constant installation position with each other ensures the dependent function in an advantageous manner of these valves.
Die zum Einsatz kommende Hydropumpe ist aus praktischen Erwägungen als konstanter Druckölstromerzeuger ausgebildet, da ein konstanter Volumenstrom immer gleiche Funktionswerte allen Gliedern der Anlage sichert. Neben wirtschaftlichen Erwägungen beim Einsatz derartiger Hydropumpen ist auch deren Funktionssicherheit bei wartungsfreiem Betrieb/Dauerbetrieb in erfindungsgemäßen Heizungssystemen von besonderer Bedeutung.The hydraulic pump used is for practical reasons trained as a constant pressure oil flow generator, because a constant Volume flow always the same function values for all links of the system. In addition to economic considerations at The use of such hydraulic pumps is also their functional reliability with maintenance-free operation / continuous operation in the invention Heating systems of particular importance.
Die Hydropumpe, der Elektromotor sowie der Steuerblock/Ventilblock sind als Antriebseinheit ausgebildet und als Tauch- Aggregat im Behälter angeordnet. All diese Funktionsteile im Wärmeträger Öl unterzubringen, sichert einen ausgezeichneten Gesamtwirkungsgrad, da alle auftretenden Energieverluste, wie beispielsweise Reibungswärme und Leckölströme direkt zur guten Wärmebilanz des Wärmeträgers Öl beitragen. Außerdem werden durch diese Anordnung alle Funktionsteile dauerhaft und wartungsfrei geschmiert.The hydraulic pump, the electric motor and the control block / valve block are designed as a drive unit and as a diving Unit arranged in the container. All these functional parts in the Housing heat transfer oil ensures an excellent Overall efficiency, since all occurring energy losses, such as For example, frictional heat and leakage oil flows directly to the good Heat balance of the heat transfer oil contribute. In addition, through this arrangement of all functional parts permanently and maintenance-free lubricated.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die Zeichnungen folgendes darstellen:An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below explained, the drawings showing the following:
Fig. 1 die prinzipielle Ausführung des Heizungssystems, bestehend aus Hydraulik-Aggregat und Wärmetauscher, Fig. 1 shows the basic embodiment of the heating system consisting of hydraulic unit and heat exchanger,
Fig. 2 die schaltungstechnische Anordnung aller Komponenten des Hydraulik-Aggregates. Fig. 2 shows the circuitry arrangement of all components of the hydraulic unit.
Zu Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Heizungssystemes gezeigt, welches einen geschlossenen Behälter 1 für einen flüssigen Wärmeträger 2 aufweist, der als hydraulisches Medium fungiert.To Fig. 1 an embodiment of the heating system is shown which comprises a closed container 1 for a liquid heat carrier 2, which acts as a hydraulic medium.
Eine Antriebseinheit, bestehend aus Elektromotor 3 und Hydropumpe 4 mit vorzugsweise konstantem Hubvolumen, ist als Unteröl- Aggregat ausgebildet und im Behälter 1, ausgebildet als Thermobehälter, auf an sich bekannte Art elastisch befestigt. Genannte Hydropumpe 4 besitzt eine mit Filter 5 versehene Saugleitung 6, während die Druckseite derselben über einen Ventilblock 7 sowie eine Abströmleitung 8 mit dem Wärmeträger 2 verbunden ist bzw. in diesen einbindet.A drive unit, consisting of an electric motor 3 and a hydraulic pump 4 , preferably with a constant displacement, is designed as a sub-oil unit and is elastically fastened in the container 1 , designed as a thermal container, in a manner known per se. The named hydraulic pump 4 has a suction line 6 provided with a filter 5 , while the pressure side thereof is connected to the heat transfer medium 2 via a valve block 7 and an outflow line 8 or integrates into the heat transfer medium 2 .
Der Ventilblock 7 beinhaltet in vorteilhafter Weise die bauliche und schaltungstechnische Anordnung aller notwendigen Ventile zur Realisierung des hydraulischen Kreislaufes. Hierzu führt von der Hydropumpe 4, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Druckleitung 9 zu einem Stromteilpunkt 10, der den Volumenstrom in vorzugsweise mindestens zwei gleich große Teilströme halbiert und über Zweigleitungen 11, 12 an je eine, einen Widerstand bildende, Drosselstelle 13, 14 führt und die hydraulische Energie in Wärme umwandelt. The valve block 7 advantageously contains the structural and circuitry arrangement of all the necessary valves for realizing the hydraulic circuit. For this purpose, from the hydraulic pump 4 , as shown in FIG. 2, a pressure line 9 leads to a partial flow point 10 , which halves the volume flow into preferably at least two partial flows of the same size and via branch lines 11 , 12 to a throttle point 13 forming a resistance, 14 leads and converts the hydraulic energy into heat.
Diese erzeugte Wärmeenergie wird in Form warmen hydraulischen Mediums (Hydrauliköl) über die Abströmleitung 8 dem Inneren des Behälters 1 zugeführt, wodurch die Temperatur des Wärmeträgers 2 erhöht bzw. in der gewünschten Höhe gehalten wird. Von der Drosselstelle 13 führt eine Verbindung 15 zur Abströmleitung 8, welche am Ausgang der anderen Drosselstelle 14 angeschlossen ist. In vorliegendem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die eine Drosselstelle 13 als Druckventil ausgebildet in Form eines federbelasteten Kolbenventiles, welches als Überströmventil arbeitet. Die andere Drosselstelle 14 nach dem Stromteilpunkt 10 ist als Stromstellventil in Form eines Drosselventiles mit nachgeschalteter Druckwaage oder als Konstantdrossel ausgebildet.This generated thermal energy is supplied in the form of warm hydraulic medium (hydraulic oil) via the outflow line 8 to the interior of the container 1 , as a result of which the temperature of the heat transfer medium 2 is increased or kept at the desired level. A connection 15 leads from the throttle point 13 to the outflow line 8 , which is connected to the outlet of the other throttle point 14 . In the present exemplary embodiment according to FIG. 2, one throttle point 13 is designed as a pressure valve in the form of a spring-loaded piston valve, which works as an overflow valve. The other throttle point 14 after the current dividing point 10 is designed as a flow control valve in the form of a throttle valve with a downstream pressure compensator or as a constant throttle.
Aus Sicherheitsgründen führt vom Stromteilpunkt 10 eine weitere Zweigleitung 16 zu einem Druckventil 17, welches bei Überschreiten einer bestimmten Druckhöhe in der Druckleitung 9 in den Behälter 1 absteuert. Um eine Zirkulation des flüssigen Wärmeträgers 2 innerhalb des Behälters 1 im Sinne einer effektiven Erwärmung dieses Öles zu sichern, sind Saugleitung 6 und Abströmleitung 8 des Hydraulik-Aggregates in entgegengesetzter Richtung angeordnet.For safety reasons, a further branch line 16 leads from the current dividing point 10 to a pressure valve 17 which, when a certain pressure level in the pressure line 9 is exceeded, diverts into the container 1 . In order to ensure a circulation of the liquid heat transfer medium 2 within the container 1 in the sense of an effective heating of this oil, suction line 6 and outflow line 8 of the hydraulic unit are arranged in the opposite direction.
Ein für das Heizungssystem notwendiger Wärmetauscher 18 ist mit einem Wärmeträger 19 in Form von Wasser gefüllt, dessen spiralförmiges Heizelement 20 über eine Umwälzpumpe 21 mit dem Inneren des Behälters 1 des Hydraulik-Aggregates verbunden ist. Diese Umwälzpumpe 21 fördert den Wärmeträger 2 in Form von heißem Öl über das Heizelement 20 zurück in den Behälter 1, wodurch warmes Brauchwasser in Form des Wärmeträgers 19 erzeugt wird und für Heizungszwecke zur Verfügung steht. Dieses warme Brauchwasser wird innerhalb eines separaten Kreislaufes in bekannter Weise einer Heizungsanlage, beispielsweise in einem Gebäude, zugeführt.A heat exchanger 18 necessary for the heating system is filled with a heat transfer medium 19 in the form of water, the spiral-shaped heating element 20 of which is connected to the interior of the container 1 of the hydraulic unit via a circulating pump 21 . This circulation pump 21 conveys the heat transfer medium 2 in the form of hot oil via the heating element 20 back into the container 1 , whereby hot service water is generated in the form of the heat transfer medium 19 and is available for heating purposes. This hot service water is fed in a separate circuit in a known manner to a heating system, for example in a building.
BezugszeichenlisteReference list
1 Behälter
2 Wärmeträger
3 Elektromotor
4 Hydropumpe
5 Filter
6 Saugleitung
7 Ventilblock
8 Abströmleitung
9 Druckleitung
10 Stromteilpunkt
11 Zweigleitung
12 Zweigleitung
13 Drosselstelle
14 Drosselstelle
15 Verbindung
16 Zweigleitung
17 Druckventil
18 Wärmetauscher
19 Wärmeträger
20 Heizelement
21 Umwälzpumpe 1 container
2 heat transfer media
3 electric motor
4 hydraulic pump
5 filters
6 suction line
7 valve block
8 discharge line
9 pressure line
10 current dividing point
11 branch line
12 branch line
13 throttling point
14 throttling point
15 connection
16 branch line
17 pressure valve
18 heat exchangers
19 heat transfer medium
20 heating element
21 circulation pump
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE4341209A DE4341209C1 (en) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | Heating system |
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| DE4341209A DE4341209C1 (en) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | Heating system |
Publications (1)
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| DE4341209C1 true DE4341209C1 (en) | 1995-02-16 |
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ID=6504083
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| DE4341209A Expired - Fee Related DE4341209C1 (en) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | Heating system |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE4341209C1 (en) |
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Legal Events
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