EP1505263A1 - Abströmleiteinrichtung im Diffusor einer Strömungsmaschine und Verfahren zur Strömungsablenkung - Google Patents
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- F05D2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05D2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line
Definitions
- the invention relates to a Abströmleit adopted in one Diffuser of a turbomachine with a baffle, the has a leading edge and a trailing edge between where a deflection is provided and the flow medium deflected from a direction of incidence and a method for changing a Abströmleit vibration.
- a gas turbine as an example of a turbomachine is compressed air in the compressor part and heated and then in a combustion chamber with admixture of a Fuel is heated and accelerated.
- a multi-level Turbine connects fluidically to the combustion chamber. Through the multi-stage turbine flows the flow medium, the a mixture of the burned fuel and the compressed one Air is. The movement of the flow medium generates an angular momentum on the rotor and thus eventually leads to a rotation of the rotor. The rotational energy is subsequently by means of a generator into electrical energy transformed.
- the bearing star serves on the one hand for deflecting the flow medium and on the other as a holder for the rotatably mounted rotor.
- the bearing star and especially the baffles rigid and made of the same material.
- Object of the present invention is to provide a Abströmleit boots indicate with the flow losses in one Diffuser can be reduced.
- Another task is to provide a method for changing a Abströmleit adopted in a diffuser to reduce the Specify flow losses.
- the task directed to the outflow device is solved by a Abströmleit adopted in a diffuser a turbomachine with a guide blade, the leading edge and an outflow edge has between them Deflection is provided, which is a flow medium deflects a direction of incidence, wherein the guide sheet in terms of a course of its deflection relative to the direction of incidence is adjustable.
- the task directed towards the method is solved by a method for changing a Abströmleit adopted in a diffuser of a turbomachine with a guide blade, which has a leading edge and a trailing edge between which a deflection surface is provided, the one Flow medium deflects from an incident direction, wherein a Course of the deflection of the guide blade relative to Einfallsichtung is adjustable.
- the advantage is, inter alia, that a flow a flow medium through the Abströmleit raised can be selectively changed and thereby a flow of the Lagersterns is improved.
- Another advantage is that the Abströmleit worn during normal operation can be adjusted.
- Another advantage is that an exhaust gas swirl is reduced and furthermore, for each load condition of the turbine or Operating condition of the turbine improves the flow.
- the guide blade is formed such that the Turning is rotatable.
- the Leitblatt is around a rotation axis rotatably mounted.
- the axis of rotation runs here essentially perpendicular to the direction of incidence. Thereby is the Leitblattaerodynamik changed overall.
- the outer shape of the deflection surface is adjustable educated.
- the Leitblatt comprises a in the Leading edge located front part and one in the trailing edge located rear part.
- the located in the trailing edge Rear part is rotatably mounted about a rotation axis.
- the The axis of rotation is substantially parallel to the trailing edge educated. .
- the rear part is in a further embodiment the invention designed such that the rear part in a flow direction directly from the leading edge to the trailing edge, is moved.
- the length in the direction of flow a respective Leitblattes can thereby individually be changed.
- the Leitblatt be shortened or extended in the flow direction.
- FIG 1 is a perspective view of a Prior art gas turbine 1 can be seen.
- rotor 2 At one rotatably mounted rotor 2 is inter alia an end turbine stage 3, which includes a plurality of blades 4, mounted.
- the one Lower part 5a and an upper part 5b Around the rotor 2 around an outer housing is arranged, the one Lower part 5a and an upper part 5b has.
- the rotor 2 is in order a rotation axis 6 rotatably mounted.
- a flow medium flows in operation parallel to the axis of rotation 6 in the direction the turbine stage 3.
- the diffuser 7 After the diffuser 7 flows the flow medium under a direction of incidence by a So-called bearing star, which also serves as Abströmleit driving 8 referred to as.
- the Abströmleit prepared 8 comprises six guide blades 9. In alternative embodiments are less or more than six guide blades 9 possible.
- the flow medium flows at a varying outflow angle after the turbine stage 3 off.
- the outflow angle hangs from a load attached to the rotor 2.
- the Abströmleit driving 8 comprises a rotor-side end 10 and a stator-side end 11.
- the rotor-side end 10 is formed such that the rotor 2 rotatably supported therein becomes.
- FIG 2 is a perspective view of a Leitblatt 9 to see.
- a flow medium to the guide blade 9.
- the direction of arrival 12th depends on the outflow angle.
- the flow medium hits initially on a leading edge 13, flows around each of a deflection 15 and then flows from a trailing edge 14 out of the gas turbine 1 out.
- the guide blade 9 is formed such that the guide blade 9 with respect to a course of its deflection 15 is adjustable relative to the direction of incidence 12.
- the deflection surface (15) can be rotated be.
- the outer Shape of the deflection surface (15) to be adjustable.
- FIG. 3 shows a cross section of the guide blade 9.
- the viewing direction is in this case substantially perpendicular to the direction of incidence 12 in the direction of the axis of rotation 6.
- the guide blade 9 is in this case mounted rotatably about a rotation axis 16.
- This axis of rotation 16 is substantially perpendicular to the direction of incidence 12.
- the axis of rotation 16 is in this embodiment substantially in the middle of the guide blade 9.
- the axis of rotation 16 can also be attached in an alternative embodiment closer to the leading edge 13 or the trailing edge 14.
- the guide blade 9 is rotated about the axis of rotation 16.
- the guide blade 9 is thereby rotated about the axis of rotation 16 either clockwise 17 or counterclockwise 18.
- a flow medium, which impinges on the guide blade 9 in the direction of arrival 12, can be deflected thereby.
- FIG. 4 shows a second embodiment of the guide blade 9 to see.
- the guide blade 9 comprises in this embodiment a the leading edge 13 comprehensive front part 20 and a Trailing edge 14 comprehensive rear part 19.
- the front part 20 is rigid.
- the front part 20 can also be rotated about a further axis of rotation be stored.
- the rear part 19 is designed such that it is rotatably mounted about a rotation axis 21.
- the rotation axis 21 is in this case in a front region 22 of the rear part 19th appropriate.
- a rear portion 23 is thereby either the Clockwise 17 or counterclockwise 18 movable.
- FIG 5 is a third embodiment of the Leitblattes 9 to see.
- the rear part 19 in the flow direction either to the direction of incidence (represented by the Arrow 24) or against the direction of incidence (by the arrow 25).
- the front part 20 of the Leitblattes 9 can in another alternative embodiment to another Rotary axis are rotatably mounted.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
Es wird eine Abströmleiteinrichtung in einem Diffusor (7) einer
Strömungsmaschine mit mindestens einem Leitblatt (9) vorgestellt, das
eine Anströmkante (13) und eine Abströmkante (14) aufweist zwischen
denen eine Umlenkfläche (15) vorgesehen ist. Die Abströmleiteinrichtung
lenkt ein Strömungsmedium aus einer Einfallsrichtung (12) um, wobei das
mindestens eine Leitblatt hinsichtlich eines Verlaufs seiner
Umlenkfläche (15) relativ zur Einfallsrichtung (12) einstellbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abströmleiteinrichtung in einem
Diffusor einer Strömungsmaschine mit einem Leitblatt, das
eine Anströmkante und eine Abströmkante aufweist, zwischen
denen eine Umlenkfläche vorgesehen ist und die ein Strömungsmedium
aus einer Einfallsrichtung umlenkt sowie ein Verfahren
zur Änderung einer Abströmleiteinrichtung.
In einer Gasturbine als Beispiel einer Strömungsmaschine wird
im Verdichterteil Ansaugluft komprimiert und erwärmt und anschließend
in einer Brennkammer unter Beimischung eines
Brennstoffes stark erhitzt und beschleunigt. Eine mehrstufige
Turbine schließt strömungstechnisch an die Brennkammer an.
Durch die mehrstufige Turbine strömt das Strömungsmedium, das
ein Gemisch aus dem verbrannten Brennstoff und der komprimierten
Luft ist. Die Bewegung des Strömungsmediums erzeugt
einen Drehimpuls auf den Rotor und führt somit schließlich zu
einer Rotation des Rotors. Die Rotationsenergie wird anschließend
mittels eines Generators in elektrische Energie
umgewandelt.
Nach der letzten Stufe der mehrstufigen Turbine strömt das
Strömungsmedium in einem Diffusor an einem Lagerstern, der
mehrere Leitblätter aufweist, vorbei. Der Lagerstern dient
einerseits zur Umlenkung des Strömungsmediums und andererseits
als Halterung für den drehbar gelagerten Rotor. Üblicherweise
werden der Lagerstern und insbesondere die Leitblätter
starr und materialeinheitlich ausgeführt.
In dem Dokument DE 39 42 203 ist eine solche Lagersternanordnung
beschrieben. Die dortige Lagersternanordnung bezieht
sich auf ein Turbinentriebwerk.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abströmleiteinrichtung
anzugeben, mit der Strömungsverluste in einem
Diffusor verringert werden können.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Änderung einer
Abströmleiteinrichtung in einem Diffusor zur Verringerung der
Strömungsverluste anzugeben.
Die auf die Abströmleiteinrichtung gerichtete Aufgabe wird
gelöst durch eine Abströmleiteinrichtung in einem Diffusor
einer Strömungsmaschine mit einem Leitblatt, das eine Anströmkante
und eine Abströmkante aufweist zwischen denen eine
Umlenkfläche vorgesehen ist, die ein Strömungsmedium aus
einer Einfallsrichtung umlenkt, wobei das Leitblatt hinsichtlich
eines Verlaufs seiner Umlenkfläche relativ zur Einfallsrichtung
einstellbar ist.
Die auf das Verfahren hin gerichtete Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zur Änderung einer Abströmleiteinrichtung
in einem Diffusor einer Strömungsmaschine mit einem Leitblatt,
das eine Anströmkante und eine Abströmkante aufweist
zwischen denen eine Umlenkfläche vorgesehen ist, die ein
Strömungsmedium aus einer Einfallsrichtung umlenkt, wobei ein
Verlauf der Umlenkfläche des Leitblattes relativ zur Einfallsichtung
einstellbar ist.
Der Vorteil ist unter anderem darin zu sehen, dass eine Strömung
eines Strömungsmediums durch die Abströmleiteinrichtung
gezielt verändert werden kann und dadurch eine Anströmung des
Lagersterns verbessert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass
die Abströmleiteinrichtung während des bestimmungsgemäßen Betriebes
eingestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Abgasdrall vermindert wird
und des weiteren wird für jeden Lastzustand der Turbine bzw.
Betriebszustand der Turbine die Strömung verbessert.
Vorzugsweise wird das Leitblatt derart ausgebildet, dass die
Umlenkfläche drehbar ist. Insbesondere wird das Leitblatt um
eine Drehachse drehbar gelagert. Die Drehachse verläuft hierbei
im wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung. Dadurch
wird die Leitblattaerodynamik insgesamt verändert.
Vorzugsweise ist die äußere Form der Umlenkfläche einstellbar
ausgebildet. Insbesondere umfasst das Leitblatt ein in der
Anströmkante befindliches Vorderteil und ein in der Abströmkante
befindliches Heckteil. Das in der Abströmkante befindliche
Heckteil ist um eine Drehachse drehbar gelagert. Die
Drehachse ist hierbei im wesentlichen parallel zur Abströmkante
ausgebildet. ,
Dadurch kann das Vorderteil, das in der Regel sehr massiv
ausgeführt ist, starr in den Diffusor eingebaut werden. Das
Heckteil, das drehbar gelagert wird, verbessert durch die
veränderbare Aerodynamik die Anströmung durch die Abströmleiteinrichtung.
Vorzugsweise wird das Heckteil bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung derart ausgebildet, dass das Heckteil
in einer Strömungsrichtung, die von der Anströmkante direkt
zur Abströmkante verläuft, bewegt wird. Die Länge in Strömungsrichtung
eines jeweiligen Leitblattes kann hierdurch individuell
geändert werden. Je nach Anforderung kann das Leitblatt
in Strömungsrichtung verkürzt oder verlängert werden.
Anhand der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
noch näher erläutert.
Dabei zeigen:
- Figur 1
- eine perspektivische Darstellung einer zum Stand der Technik gehörenden Endstufe einer Gasturbine;
- Figur 2
- eine perspektivische Darstellung eines zum Stand der Technik gehörenden Leitblattes einer Abströmleiteinrichtung;
- Figur 3
- eine Querschnittsansicht eines Leitblattes in einer ersten Ausführungsform;
- Figur 4
- eine Querschnittsansicht eines Leitblattes in einer zweiten Ausführungsform;
- Figur 5
- eine Querschnittsansicht eines Leitblattes in einer dritten Ausführungsform.
In Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung einer zum
Stand der Technik gehörenden Gasturbine 1 zu sehen. An einem
drehbar gelagerten Rotor 2 ist unter anderem eine End-Turbinenstufe
3, die mehrere Laufschaufeln 4 umfasst, angebracht.
Um den Rotor 2 herum ist ein Außengehäuse angeordnet, das ein
Unterteil 5a und ein Oberteil 5b aufweist. Der Rotor 2 ist um
eine Rotationsachse 6 drehbar gelagert. Ein Strömungsmedium
strömt im Betrieb parallel zur Rotationsachse 6 in Richtung
der Turbinenstufe 3. Nach der Turbinenstufe 3 strömt das
Strömungsmedium in den Diffusor 7. Nach dem Diffusor 7 strömt
das Strömungsmedium unter einer Einfallsrichtung durch einen
sogenannten Lagerstern, der auch als Abströmleiteinrichtung 8
bezeichnet wird.
Die Abströmleiteinrichtung 8 umfasst sechs Leitblätter 9. In
alternativen Ausführungsformen sind weniger oder mehr als
sechs Leitblätter 9 möglich.
Das Strömungsmedium strömt unter einem variierenden Abströmwinkel
nach der Turbinenstufe 3 aus. Der Abströmwinkel hängt
von einer an dem Rotor 2 anhängenden Last ab.
Die Abströmleiteinrichtung 8 umfasst ein rotorseitiges Ende
10 und ein statorseitiges Ende 11. Das rotorseitige Ende 10
ist derart ausgebildet, dass der Rotor 2 darin drehbar gelagert
wird.
In der Figur 2 ist eine perspektivische Darstellung eines
Leitblattes 9 zu sehen. In einer Einfallsrichtung 12 strömt
ein Strömungsmedium zum Leitblatt 9. Die Einfallsrichtung 12
hängt von dem Abströmwinkel ab. Das Strömungsmedium trifft
zunächst auf eine Anströmkante 13, umströmt jeweils eine Umlenkfläche
15 und strömt anschließend von einer Abströmkante
14 aus der Gasturbine 1 heraus.
Erfindungsgemäß wird das Leitblatt 9 derart ausgebildet, dass
das Leitblatt 9 hinsichtlich eines Verlaufs seiner Umlenkfläche
15 relativ zur Einfallsrichtung 12 einstellbar ist.
Durch diese Ausbildung des Leitblattes 9 werden Verluste, die
durch nichtoptimale Anströmung des Leitblattes 9 infolge des
lastabhängigen variierenden Abströmwinkels hervorgerufen
wird, minimiert.
In einer Ausführungsform kann die Umlenkfläche (15) drehbar
sein. In einer alternativen Ausführungsform kann die äußere
Form der Umlenkfläche (15) einstellbar sein.
Eine erste Ausführungsform ist in Figur 3 dargestellt.
In Figur 3 ist ein Querschnitt des Leitblattes 9 zu sehen. Die Blickrichtung ist hierbei im wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung 12 in Richtung der Rotationsachse 6. Das Leitblatt 9 ist hierbei um eine Drehachse 16 drehbar gelagert. Diese Drehachse 16 ist im wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung 12. Die Drehachse 16 liegt in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in der Mitte des Leitblattes 9. Der Drehachse16 kann aber auch in einer alternativen Ausführungsform näher zur Anströmkante 13 oder zur Abströmkante 14 angebracht werden. Während des Betriebes wird das Leitblatt 9 um die Drehachse 16 gedreht. Das Leitblatt 9 wird hierbei um die Drehachse 16 entweder im Uhrzeigersinn 17 oder entgegen dem Uhrzeigersinn 18 gedreht. Ein Strömungsmedium, das in Einfallsrichtung 12 auf das Leitblatt 9 auftrifft, kann hierdurch umgelenkt werden.
In Figur 3 ist ein Querschnitt des Leitblattes 9 zu sehen. Die Blickrichtung ist hierbei im wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung 12 in Richtung der Rotationsachse 6. Das Leitblatt 9 ist hierbei um eine Drehachse 16 drehbar gelagert. Diese Drehachse 16 ist im wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung 12. Die Drehachse 16 liegt in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in der Mitte des Leitblattes 9. Der Drehachse16 kann aber auch in einer alternativen Ausführungsform näher zur Anströmkante 13 oder zur Abströmkante 14 angebracht werden. Während des Betriebes wird das Leitblatt 9 um die Drehachse 16 gedreht. Das Leitblatt 9 wird hierbei um die Drehachse 16 entweder im Uhrzeigersinn 17 oder entgegen dem Uhrzeigersinn 18 gedreht. Ein Strömungsmedium, das in Einfallsrichtung 12 auf das Leitblatt 9 auftrifft, kann hierdurch umgelenkt werden.
In Figur 4 ist eine zweite Ausführungsform des Leitblattes 9
zu sehen. Das Leitblatt 9 umfasst in dieser Ausführungsform
ein die Anströmkante 13 umfassendes Vorderteil 20 und ein die
Abströmkante 14 umfassendes Heckteil 19. Das Vorderteil 20
ist starr ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform
kann das Vorderteil 20 auch um eine weitere Drehachse drehbar
gelagert werden. Das Heckteil 19 ist derart ausgebildet, dass
es um eine Drehachse 21 drehbar gelagert ist. Die Drehachse
21 ist hierbei in einem vorderen Bereich 22 des Heckteils 19
angebracht. Ein hinterer Bereich 23 ist dadurch entweder dem
Uhrzeigersinn 17 oder entgegen Uhrzeigersinn 18 bewegbar.
In der Figur 5 ist eine dritte Ausführungsform des Leitblattes
9 zu sehen. Hierbei wird das Heckteil 19 in Strömungsrichtung
entweder zur Einfallsrichtung (dargestellt durch den
Pfeil 24) oder entgegen die Einfallsrichtung (durch den Pfeil
25 dargestellt) bewegt. Das Vorderteil 20 des Leitblattes 9
kann in einer alternativen Ausführungsform um eine weitere
Drehachse drehbar gelagert werden.
Claims (15)
- Abströmleiteinrichtung in einem Diffusor (7) einer Strömungsmaschine mit einem Leitblatt (9), das eine Anströmkante (13) und eine Abströmkante (14) aufweist, zwischen denen eine Umlenkfläche (15) vorgesehen ist, die ein Strömungsmedium aus einer Einfallsrichtung (26) umlenkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitblatt (9) hinsichtlich eines Verlaufs seiner Umlenkfläche (15) relativ zur Einfallsrichtung (12) einstellbar ist. - Abströmleiteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umlenkfläche (15) drehbar ausgebildet ist. - Abströmleiteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die äußere Form der Umlenkfläche (15) einstellbar ist. - Abströmleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitblatt (9) um eine Drehachse (16) drehbar ist, wobei die Drehachse (16) im Wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung (12) verläuft. - Abströmleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitblatt (9) ein die Anströmkante (13) umfassendes Vorderteil (20) aufweist und ein die Abströmkante (14) umfassendes Heckteil (19) aufweist, wobei das Heckteil (19) um eine Drehachse (21), die parallel zur Abströmkante (14) liegt, drehbar ist. - Abströmleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Heckteil (19) in einer Strömungsrichtung, die von der Anströmkante (13) direkt zur Abströmkante (14) verläuft, bewegbar ist. - Dampfturbine mit einer Abströmleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
- Gasturbine mit einer Abströmleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
- Turboverdichter mit einer Abströmleiteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
- Verfahren zur Änderung einer Abströmleiteinrichtung in einem Diffusor (7) einer Strömungsmaschine mit einem Leitblatt (9), das eine Anströmkante (13) und eine Abströmkante (14) aufweist zwischen denen eine Umlenkfläche (15) vorgesehen ist, die ein Strömungsmedium aus einer Einfallsrichtung (12) umlenkt, wobei ein Verlauf der Umlenkfläche (15) des Leitblattes (9) relativ zur Einfallsrichtung (12) eingestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umlenkfläche verdreht wird. - Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine äußere Form der Umlenkfläche (15) eingestellt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Leitblatt (9) um eine Drehachse (16), die senkrecht zur Einfallsrichtung (12) verläuft, verdreht wird. - Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abströmkante (14) um eine Drehachse (21) parallel verdreht wird, die im Wesentlichen parallel zur Anström- (13) - oder Abströmkante (14) ist. - Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abströmkante (14) in einer Strömungsrichtung, die von der Anströmkante (13) direkt zur Abströmkante (14) verläuft, bewegt wird.
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|---|---|---|---|
| EP03018164A EP1505263A1 (de) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | Abströmleiteinrichtung im Diffusor einer Strömungsmaschine und Verfahren zur Strömungsablenkung |
| PCT/EP2004/007252 WO2005019604A1 (de) | 2003-08-08 | 2004-07-02 | Abströmleiteinrichtung im diffusor einer strömungsmaschine und verfahren zur strömungsablenkung |
| EP04740600A EP1651842A1 (de) | 2003-08-08 | 2004-07-02 | Abströmleiteinrichtung im diffusor einer strömungsmaschine und verfahren zur strömungsablenkung |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (2)
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| EP04740600A Withdrawn EP1651842A1 (de) | 2003-08-08 | 2004-07-02 | Abströmleiteinrichtung im diffusor einer strömungsmaschine und verfahren zur strömungsablenkung |
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| WO (1) | WO2005019604A1 (de) |
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