DE9101195U1 - Vorrichtung zum Herstellen und Ablösen von Feineis aus Wasser o.dgl. - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Herstellen und Ablösen von Feineis aus Hasser oder dergleichen

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen und Ablösen von Feineis aus Wasser oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Seit Längerer Zeit kennt man aus DBP 16 o1 &ogr;84 eine Vorrichtung zum Herstellen von Feineis aus Wasser oder dergleichen gefrierbaren Flüssigkeiten sowie zum Zerbrechen und Ablösen des Eises auf beziehungsweise von einer zyLindermante I förmigen, um eine zentrale Achse umlaufende und dabei mit einem unteren Bereich in Eis umzuwandelnde Flüssigkeit eintauchende Wärmeübertragungsfläche, wobei eine brüchige, Risse aufweisende oder mindestens zur Rißbildung neigende Eisschicht auf der Wärmeübertragungsfläche gebildet wird. Derartige Vorrichtungen haben sich zum Herstellen von Feineis, insbesondere aus Wasser, in der Praxis gut bewährt. Sie weisen in der Regel eine Verdampf ertrommeL auf, die um eine zentrale Achse umläuft und dabei mit einem unteren Bereich in Eis umzuwandelnde Flüssigkeit eintaucht. Dabei besteht die VerdampfertrommeL im wesentlichen aus einem TrommeLmanteL aus gut wärmeleitendem Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium sowie einem TrommeLkern aus einem anderen Werkstoff, zum Beispiel aus einem Kunststoff wie Polyamid.

Der TrommeLkern weist dabei gewindeartig ausgebildete, radial, nach außen offene Führungen für das Kältemittel auf, die ihrerseits durch den Verdampfermantel, der radial außen den Trommelkern umschließt, abgedeckt werden. Der Bereich des Trommelkerns, der radial nach außen offene Nuten hat, ist seitlich durch eine Dichtung gegenüber dem Verdampfermantel abgeschlossen. Die Dichtung besteht zum Beispiel je aus einer in der Nähe der Stirnseite des Trommelkerns vorgesehenen, nach außen offenen Ringnut, in die ein Dichtring eingelegt ist, der dort den Trommelkern gegen den Verdampfermantel abdichtet. Dadurch wird unerwünschtes Austreten von Kältemittel und in der Regel eine axiale Relativbewegung zwischen Verdampfermantel und Trommelkern vermieden.

l§ Die Qualität der Feineis-Herstellung und das leichte Ablösen dieses Eises werden durch einen schnellen, intensiven Wärmeentzug begünstigt. Dazu tragen bei der eingangs erwähnten Vorrichtung auch die zum Verdampfermantel hin randoffenen Kältemittelführungen bei. Wenn eine solche Verdampfertrommel in den zur Vorrichtung gehörenden Flüssigkeitstrog eintaucht, der mit gefrierbarer Flüssigkeit in vorgegebener Höhe gefüllt ist, kann sich das zum Zerbrechen und leichten Ablösen neigende Feineis auf solchen vorbekannten Vorrichtungen gut bilden.

Derartige Vorrichtungen haben jedoch unter bestimmten Betriebsbedingungen auch noch Nachteile. Beispielsweise kann es durch eine Betriebsstörung vorkommen, daß zu gefrierende Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser in dem zur Vorrichtung gehörenden Trog, in den die Verdampfertrommel eintaucht, fehlt. Das vorübergeh-

oQ ende Fehlen der zu gefrierende Flüssigkeit kann aber auch gewollt herbeigeführt werden, zum Beispiel, um ein Arbeiten der Vorrichtung mit abgestandenem Wasser oder dergleichen zu gefrierender Flüssigkeit zu vermeiden. Beispielsweise kann man beim Stillstand der Vorrichtung im Trog befindliches Wasser a b lassen und bei Wiederinbetriebnahme frisches Wasser in den Trog einfüllen, das dann nach Anlaufen der Vorrichtung in erwünschter Weise wieder zum Herstellen von Feineis usw. von der Ver-

dampfertrommeL angenommen wird. Wenn nun das Kühlen der VerdampfertrommeL auch dann fortgesetzt wird, wenn es an zu gefrierendem Wasser oder dergleichen im Trog fehlt, besteht die Gefahr, daß Kältemittel an der Verdampfertrommel austritt. Die Ursache dafür liegt darin, daß die VerdampfertrommeI aus unterschiedlichen Werkstoffen besteht, was für ein gutes Funktionieren im Normal-Betriebszustand erwünscht ist.

Wenn jedoch keine zu gefrierende Flüssigkeit der VerdampfertrommeL angeboten wird, kommt es zu unterschiedlichen Schrumpfungen bezüglich Verdampfermantel und Trommelkern und die normale axiale Festlegung zwischen VerdampfermanteL einerseits und Trommelkern andererseits reicht nicht mehr mit der notwendigen Sicherheit aus, eine relative Axialverschiebung zwischen Trommelkern und Verdampfermantel zu verhindern. Es wurde festgestellt, daß unter bestimmten Bedingungen auch die vorerwähnten Dichtungen zwichen VerdampfermanteL und Trommelkern eine soLche Relativverschiebung zwischen diesen Teilen nicht mit der notwendigen Sicherheit verhindern können.

Zur Beseitigung dieses Übelstandes hat man auch bereits versucht, daß innenseitig des TrommeImanteIs Seitenanschläge zu schaffen, indem man zum Beispiel eine Ringnut in der Innenseite des TrommeLmanteLs nahe der jeweiligen TrommeIkern-Stirnseite angebracht hat; in diese Ringnut hat man dann einen im Umfangsrichtung verformbaren, im Querschnitt etwa rechteckigen Anschlagring zum Beispiel aus StahL eingebracht. Das Einsetzen dieses Ringes ist jedoch vergleichsweise schwierig und er bietet im speziellen Betrieb bei einer in einen Flüssigkeitstrog eintauchenden VerdampfertrommeL keine befriedigende Betriebsweise. Insbesondere beim Montieren solcher Ringe machen sich die vergleichsweise großen Abmessungen solcher Verdampfertrommein, die gewöhnlich bei 2oo mm Durchmesser und größer liegen, erschwerend bemerkbar.

Der vorbekannte Anschlagring hat aus folgenden Gründen auch keinen ausreichend sicheren Halt in seiner Nut gefunden: Beim Einbringen in seine am Trommelmantel angebrachte Ringnut er-

foLgte zur Montage eine gewisse Verformung des AnschLagringes. Dieser findet dann zwar zunächst einen genügenden HaLt in der Ringnut, Läßt aber verhäLtnismäßig Leicht zu, daß sich zwischen dem Grund der Ringnut und dem AnschLagring Wasser oder dergLeichen zu vereisende FLüssigkeit sammeLt. Beim Arbeiten der Vorrichtung biLdet sich dann nicht nur in erwünschter Weise Feineis auf dem VerdampfermanteL, sondern auch das im Bereich von Ringnut und AnschLagring eingedrungene Wasser gefriert bei den betriebsgemäßen TemperaturverhäLtnissen . Es wurde nun herausgefunden und gehört mit zur Neuerung, daß sich die unerwünschte EisbiLdung im Bereich von Ringnut und AnschLagring mitverstärken kann, insbesondere im Nutengrund. Es kann beispieLsweise durch geLegentLichen StiLLstand der Vorrichtung und t e i L weisem Abtauen von Eis in der Ringnut erfoLgen. Es kann dann wieder zusätzLich Wasser, zum BeispieL aufgrund der KapiLLarwirkung, in den Bereich von Ringnut und AnschLagring zusätzLich hinein geLangen und bei in Betriebnahme der Vorrichtung zur Feineis-Erzeugung eine entsprechend größere Menge von Eis im Nutgrund mit-erzeugt werden. GegebenenfaLLs kann sich sovieL Eis im Nutgrund der Ringnut des TrommeLkerns biLden und dabei den AnschLagring verformen, daß dieser keinen sicheren HaLt mehr in dieser Ringnut hat.

Es besteht daher insbesondere die Aufgabe, bei einer Vorrichtung zum HersteLLen und AbLösen von Feineis der eingangs erwähnten Art, die mit einem VerdampfermanteL und einem darin b e findLichen TrommeLkern ausgerüstete VerdampfertrommeL derart zu gestaLten, daß bei merkbar unters chiedLichen Schrumpfvorgängen von VerdampfermanteL und TrommeLkern, wie sie zum SeispieL bei fehLendem zu gefrierenden FLüssigkeiten und im übrigen weiterarbeitenden VerdampfertrommeL auftreten können, eine sichere axiaLe FestLegung und Abdichtung des TrommeLkerns im VerdampfermanteL aufrechterhaL ten bLeibt, wobei die axiaLen SicherungsanschLäge Leicht hersteLL- und montierbar sowie robust und einfach sein soLLen.

Die erfindunsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer

Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 im wesentlichen darin, daß nahe jeder Stirnseite des Trommelkerns aLs axiaLer SicherungsanschLag für den Trommelkern ein in Umfangsrichtung mit einer Maulöffnung versehener Sicherungsring aus FederstahL vorgesehen ist, der federnd in eine dem Trommelkern benachbarte, an der Innenseite des VerdampfermanteLs vorgesehene, auf den Sicherungsring abgestimmte Ringnut eingreift.
Wenn ein solcher Sicherungsring aus Federstahl in die zugehörige Ringnut eingebracht worden ist, legt er sich federnd an den Nutengrund an und sucht diese Stellung auch dann beizubehalten, wenn zu gefrierendes Wasser oder dergleichen in die Ringut eingedrungen ist und zu Eis gefriert. Insbesondere wenn im Laufe des von Stillstandszeiten unterbrochenen Betriebs der Vorrichtung zum Herstellen von Feineis oder dergleichen zu gefrierende Flüssigkeit zum Beispiel teilweise abtaut und wieder-gefriert, kann der federnde Sicherungsring aufgrund seiner Federkraft praktisch verhindern, daß sich im Nutgrund eine "wachsende" Eisschicht bildet, die mit der Zeit den sicheren Halt des Sicherungsringes in der Ringnut beeinträchtigen könnte. Dazu trägt bei, daß die Ringnut und der darin einzubringende Sicherungsring gegenseite aufeinander abgestimmt sind und im Betriebszustand der Sicherungsring federnd in die Ringnut eingreift. Ferner trägt dazu bei, daß der aus Federstahl bestehende Sicherungsring, der bei der Montage verformt werden muß, beim Eingreifen in die Ringnut sich dort weitest gehend am Nutgrund federnd abstützt und dementsprechend einen guten Halt findet. Durch die Anbringung von zwei Sicherungsringen aus Federstahl wird der Trommelkern gegenüber dem VerdampfermanteL der Vorrichtung sicher gegen unerwünschte axiaLe Verschiebung festgelegt. Dadurch ist ist gewährleistet, daß zum Beispiel auch am Trommelkern vorgesehene Dichtungen zum VerdampfermanteL hin in Funktion bleiben und ein höchst unerwünschtes Austreten von Kältemittel auch dann verhindert wird, wenn es zu nicht vorgesehenen B etriebszuständen, insbesondere zu stärkeren Abkühlungen und unterchied Lichen Schrumpfungen im Bereich des VerdampfermanteLs und des Trommelkerns kommt.
Da der VerdampfermanteL axial festliegt, können auch Beschädi-

gungen, die zum Beispiel, durch seitliches Verschieben des VerdampfermanteLs gegenüber dem in Achsrichtung durch Lager festgelegten Trommelkern sicher vermieden werden.

Gegebenenfalls kann der Sicherungsring Werkzeug-AngriffssteIlen haben, die zum Beispiel von Bohrungen gebildet sind und die Herstellung solcher Angriffsstellen im Bereich der Maulöffnung des Sicherungsringes beziehungsweise entsprechende Verformungen dort sind vergleichsweise leicht herzustellen, wenn der Sieherungsring im Bereich seiner Maulöffnungen und seiner Angriffsstellen ungehärtet sowie vorzugsweise mindestens in seinem Rückenbereich gehärtet ist. Bei einem derart ausgestalteten Sicherungsring kann man gut mit einem HiIfswerkzeug, zum Beispiel einer entsprechenden Zange, die Verformung vornehmen, die das Eindringen des Sicherungsringes in die zugehörige Ringnut erlei chtet.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht jedoch darin, daß der Sicherungsring ein durchgehendes, angriffsste ILenfreies Profil hat. Solche im Seitenorofil - abgesehen von der Maulöffnung praktisch kreisringförmige, im Querschnittsprofil etwa rechteckige Sicherungsringe sind sehr einfach in der Herstellung und ausreichend gut zu montieren. Ihre Federkraft erstreckt sich über den gesamten Umfangs-Ver I auf.

Sicherungsringe der vorbeschriebenen Art lassen sich auch gut mit Durchmessern D in einer Größenordnung von 2oo mm gegebenenfalls auch mit größeren Durchmessern herstellen.

Eine etwas abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 besteht erfindungsgemäß darin, daß nahe den Stirnseite des TrommeIkerns, innenseitig des Verdichtermantels Anschlagklötze, Anschlag stifte oder dergleichen axiale Sicherungsanschläge für den Trommelkern vorgesehen sind.

Diese können ebenfalls ein unerwünschtes axiales Verschieben des Verdampfermantels relativ zum Trommelkern sicher verhindern. Sie sind jedoch insbesondere bezüglich der Anbringung an

den VerdampfermanteL aufwendiger. Deshalb stellt der Sicherungsring gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 die bevorzugte Ausführung der Neuerung dar.

Weitere Merkmale der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie len in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben und teilweise stärker s chemat i s i ert:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt sowie schematisch darge- IQ stellte Vorrichtung zum Herstellen und Ablösen von Feineis,

Fig. 2 in stark verkleinertem Maßstab eine Stirnansicht eines Si cherungsringes,

Fig. 3 eine im Schnitt gehaltene Stirnansicht eines schematisch angedeuteten Flüssigkeitstrogs, in den eine Verdampfertrommel eintaucht,

Fig. 4 eine im Schnitt Teil-Ansicht der Verdampf ertrommeI ähnlich Figur 3 und

Fig. 5 in stark verkleinertem Maßstab eine Seitenansicht eines gegenüber Fig. 2 abgewandelten Sicherungsringes.

Eine Vorrichtung 1 zum Herstellen und Ablösen von Feineis aus Wasser 35 oder dergleichen gefrierbaren Flüssigkeiten weist einen Flüssigkeitstrog 2 (kurz: "Trog 2") und eine darin teilweise eintauchende VerdampfertrommeI 9 auf. Diese hat einen außen von einem Verdampfermantel 3 umschlossenen Trommelkern 4, der auf einer Achse 2o innerhalb der Vorrichtung 1 gelagert ist. Der Verdampfermantel 3 besteht aus einem gut wärmeleiten-

den Werkstoff, vorzugsweise aus Aluminium. Dagegen besteht der TrommeLkern 4 aus einem die Wärme schlecht leitenden Kunststoff, in der Regel aus Polyamid. Diese WerkstoffwahI ist unter anderem vorteilhaft, weil ein Trommelkern 4 aus schlecht wärmeleitendem Werkstoff an seinen Stirnseiten 5 und 6 wenig Kälte nach außen abgibt. Entsprechend den Pfeilen 21 bis 23 wird von einem (nicht gezeigten) Kühlaggregat der Vorrichtung 1 durch Bohrungen 24 und 25 der Achse 2o Kühlmittel in randoffene, gewindeartige Nuten 26 hindurchgeführt, die zusammen mit dem Ver-

IQ dampfermantel 3 am Umfangsbe reich des Trommelkerns 4 die Kältemi t te I füh rung ergeben. Bei einer derartigen, bekannten Vorrichtung 1 ist nun gemäß der Neuerung nahe jeder Stirnseite 5, 6 des Trommelkerns 4 als axialer Sicherungsanschlag für den Trommelkern 4 ein in Umfangsrichtung mit.einer Maulöffnung 11 ver- sehener Sicherungsring 1o aus Federstahl vorgesehen, der federnd in eine den Trommelkern 4 benachbarte, an der Innenseite des VerdampfermanteIs vorgesehene, auf den Sicherungsring 1o abgestimmte Ringnut 7 beziehungsweise 8 eingreift. In Fig. 5 ist dabei eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines solchen Sicherungsringes 1 oa dargestellt. Bis auf seine Maulöffnung 11 hat er - in Seitenansicht gesehen - die Form eines Kreisringes. Im in Figur 5 nicht mehr dargestellten Querschnitt hat er die Form eines Rechteckes, wie zum Beispiel gut aus Figur 3 erkennbar. Die Maulöffnung 11 ermöglicht ein leichtes Zu- sammenbiegen des Sicherungsringes 1o beziehungsweise 1 oa bei dem Einsetzen in die zugehörigen Ringnut 7 oder 8 des Verdampfermantels 3. Aufgrund seiner Abstimmung auf die zugehörige Ringnut 7 bzw. 8 und seinerfedernden Ausbildung sucht sich der Sicherungsring 1o bzw. 1oa so tief wie möglich in den Grund der

QQ Ringnut 7 bzw. 8 einzudrücken. Dies gilt insbesondere auch, wenn sich innerhalb der Ringnut 7 oder 8 Eis bildet, solches wieder auftaut und erneut bildet. Versuche haben gezeigt, daß ein wie vorbeschrieben ausgebildeter Sicherungsring in Verbindung mit der zugehörigen Ringnut 7, 8 sehr betriebssicher ar- beitet. Wegen seiner federnden Ausbildung machen sich auch irgendwelche Verformungen an ihm, die zur Montage nötig sind, nicht nachteilig bemerkbar. Die Ausbildung des Sicherungsringes

1oa nach Fig. 5 hat auch den Vorteil der geometrischen Einfachheit und der einfachen Herste LLbarkeit. In Figur 2 ist eine etwas abgewandelte Ausführungform des Sicherungsringes 1o dargestellt. Bei diesem sind Werkzeug-Angriffsstellen 12 vorgesehen, die zum Beispiel Bohrungen 14 haben. Ein derartig ausgebildeter Sicherungsring gemäß Fig. 2 ist im Bereich seiner Maulöffnung 11 und gegebenenfalls auch der Angriffsstellen 1o für eine Werkzeug ungehärtet sowie vorzugsweise mindestens in seinem Rückenbereich 18 gehärtet. Eine solche Ausbildung des Siche rungsringes 1o hat den Vorteil, daß man an den Werkzeug-An griffsstellen 12, zum Beispiel mit einer entsprechend ausgebildeten Zange, diesen Ring leicht im Sinne eines gegenüber dem normalen Außendurchmesser D (Fig. 2) verkleinern und dann vergleichsweise einfach in die Ringnut 7 oder 8 einsetzen kann.

Die Herstellung ist jedoch etwas aufwendiger und der Sicherungsring 1o nach Fig. 2 ist nicht über seinen gesamten Umfangsbereich gehärtet, um die Angriffsstellen und insbesondere die gegebenenfalls dort angebrachten Bohrungen besser herstellen zu können. Insgesamt stellt die Ausführung des Sicherungs- ringes 1oa nach Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform dar.

Die Ausbildung solcher Sicherungsringe 1o bzw. 1 oa ist besonders vorteilhaft, wenn sie einen vergleichsweise großen Außendurchmesser D von etwa 2oo mm haben, gegebenenfalls auch einen noch größeren Außendurchmesser D (Fig. 2). Solche verhältnismäßig großen Sicherungsringe 1o bzw. 1oa werden nämlich bei Vorrichtungen 1, die häufig derartige Abmessungen vorgeben, vorteiIhafterweise angewendet und es kommen die vorstehend bereits erwähnten Vorteile besonders zum Tragen.

Figur 4 zeigt noch einen Ausschnitt aus dem linken oberen Ende der Verdampfertrommel 9a, die im übrigen ähnlich der Verdampfertrommel 9 gemäß Figur 3 ausgebildet ist. Anstelle eines Sicherungsringes 1o ist bei der Verdampfertrommel 9a deren Trommelkern 4a mit Hilfe von mehreren Anschlagklötzen 3o gegen axiale Relativverschiebung gegenüber dem vom Dampfermantel 3a gesichert. In Figur 4 ist dabei lediglich ein Anschlagklotz 3o

1&ogr;

dargestellt, der mittels einer Schraube 31 innenseitig im Verdampfermantel 3a unmittelbar benachbart zur Stirnseite 6a des TrommeIkerns 4a befestigt ist. Es können beispielsweise an jeder Stirnseite 5 bzw. 6 bzw. 6a des Trommel kernes 4 bzw. 4a drei Anschlagklötze 3o zum axialen Festlegen des TrommeI kernes 4 beziehungsweise 4a gegenüber dem zugehörigen Verdampfermantel 3 vorgesehen sein. Gegebenenfalls können diese Anschlagklötze 3o auch im Bereich einer Ringnut 7 oder 8a einen zusätzlichen Halt finden, wie in Figur 4 angedeutet. Eine einfacher zu handhabende und deshalb bevorzugte Ausführung stellt jedoch der Sicherungsring 1o nach Fig. 2 und 5 und den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gegebenenfalls auch noch Anspruch 3 dar.
Mit 17 sind die Dichtringe (Fig. 3) und mit 36 der Wasserspiegel bezei chnet .

Alle vorbeschriebenen und/oder in den Ansprüchen aufgeführten Einzelmerkmale können je für sich oder in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

- Ansprüche -

Claims (5)

Ansprüche

1. Vorrichtung (1) zum Herstellen und Ablösen von Feineis aus Wasser oder dergleichen gefrierbaren Flüssigkeiten auf beziehungsweise von einer Verdampfertrommel, die abschnittsweise in einen Flüssigkeitstrog (2) eintaucht und einen Verdampfermantel (3) aus gut wärmeleitendem Werkstoff, zum Beispiel Aluminium, sowie einen Trommelkern (4) aus einem anderen Werkstoff aufweist, der mittels Axialsicherungen gegen relatives Verschieben gegenüber seinem Verdampfermantel gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stirnseite (5, 6) des Trommelkerns (4) als Axialsicherung für den Trommelkern (4) ein in Umfangsrichtung mit einer Maulöffnung (11) versehener Sicherungsring (1o) aus Federstahl vorgesehen ist, der federnd in eine dem Trommelkern (4) benachbarte, an der Innenseite des Verdampfermantels (3) vorgesehenen, auf den Sicherungsring abgestimmte Ringnut (7, 8) eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (1oa) ein durchgehendes, angriffsste llenfreies, kreisringförmiges Profil mit ausgesparter Maulöffnung (11) hat (Fig. 5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (1o) Werkzeug-Angriffsstellen (12) hat, die zum Beispiel von Bohrungen (14) gebildet sind, und daß jeder Sicherungsring (1o) im Bereich seiner Maulöffnung (11) und gegebenenfalls der Angriffsstellen (12) ungehärtet sowie vorzugsweise mindestens in seinem Rückenbereich (18) gehärtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D3) des Sicherungsringes (1o,

1oa) im Betriebszustand etwa 2oo mm beträgt, gegebenenfalls dieser Außendurchmesser (D) größer als 2oo mm ist.

5. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe den Stirnseiten (5, 6) des Trommelkerns (4) innenseitig des Verdampfermantels (3) Anschlagklötze (3o) oder dergleichen axiale Sicherungsanschläge für den Trommelkern (4) befestigt sind.

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15 Patentanwalt