EP2230388B1 - Turbine mit Abstützung - Google Patents

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EP2230388B1
EP2230388B1 EP10155209A EP10155209A EP2230388B1 EP 2230388 B1 EP2230388 B1 EP 2230388B1 EP 10155209 A EP10155209 A EP 10155209A EP 10155209 A EP10155209 A EP 10155209A EP 2230388 B1 EP2230388 B1 EP 2230388B1
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EP
European Patent Office
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flange
support
supports
horizontal
lower flange
Prior art date
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EP10155209A
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English (en)
French (fr)
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Armin Busekros
Pascal Prehm
Miroslav Cindric
Dominic Bürgi
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General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05B2260/301—Retaining bolts or nuts

Definitions

  • the present invention relates to the field of turbomachinery. It relates to a turbine with support according to the preamble of claim 1.
  • FIG. 1 One possible configuration of such a supported turbomachine or turbine is in Fig. 1 played.
  • turbine 10 has an outer housing 18 that is divided along a going through the machine axis 17 horizontal parting plane into an upper part 11 and a lower part 12.
  • Upper part 11 and lower part 12 are sealingly connected or screwed together in the parting plane via a horizontal flange 13.
  • On the outer housing 18 along a plurality of vertical supports 14, 15 and 16 are arranged, which engage with the upper end of the outer housing 18 and are supported by the lower end of a (not shown) floor or foundation.
  • the supports 14, 15 and 16 can either completely or partially attack on a separate sprue on the outer housing 18, with the result that the forces acting on the housing and moments are amplified by the larger lever arm.
  • a separate sprue can possibly lead to undesirable larger transport dimensions.
  • the supports 14, 15, 16 can be used as close as possible to the neutral fiber of the housing, where the Flanschverschraubung is located.
  • FIGS. 2 and 3 Two variants of such prior art support are in the FIGS. 2 and 3 shown:
  • the variant according to Fig. 2 is provided with an external thread 23 upper end of a support 19 inserted through a through hole 24 in the lower flange 13b of the horizontal flange 13 and screwed to the lower flange 13b.
  • the upper mounting nut 20 can be screwed onto the support 19, a corresponding opening is provided in the upper flange 13a.
  • a Screwing the two flanges 13a and 13b is not possible at this point.
  • the support 19 is screwed with its external thread 23 into a corresponding threaded bore 25 in the lower flange 13b and countered with a lock nut 22.
  • the publication DE-U-74 15 587 describes a housing for a turbomachine, wherein the outer housing (1) consists essentially of a discharge hood (3, 3 '), outflow (6) and a closed support frame (2), in the region of the supports of the inner housing via inner housing support (8). is rigidly fixed to the machine foundation (7). On the (in several, not only horizontally extending sections divided) separating flange (16, 18, 21 and 26) attacking, separate and rod-shaped supports in the sense of the above-described problem are not provided.
  • the support frame (2) has only a grid of stiffening ribs (12). A possible impairment of the Flanschverschraubung by any supports is not recognizable.
  • GB-A-228 172 discloses the support of a turbine housing employing two pillars (14, 15) with a double T-shaped cross-section to support the housing in the region of the bearing. However, the support does not take place on the actual housing flange, but on a "forward extension 16 of the casing flange" (page 2, lines 18-28). This should also be avoided.
  • the object is solved by the entirety of the features of claim 1.
  • Essential for the solution according to the invention is that one or more of the supports engage with the upper end on the horizontal flange and are part of the Horizontalflanschverschraubung, wherein the horizontal flange comprises an upper flange and a lower flange which are screwed together, the supports used as part of the horizontal screw are each fixed with their upper end in the lower flange so that they are accessible from the top of the lower flange, and for screwing the flanges each have a flange through a through hole in the upper flange in the fixed in the lower flange support is screwed.
  • the support can be moved to a mechanically optimal position, without having to do without a sealing screwing at the local position.
  • the supports used as part of the horizontal screw can be screwed into the lower flange for fixing in the lower flange.
  • the supports are for fixing in the lower flange in such a way to a stop in the lower flange screwed that between the the upper end face of the support and the underside of the upper flange, a sufficient gap remains free.
  • FIG. 1 Another embodiment of the invention is characterized in that the supports used as part of the Horizontalverschraubung are formed as cylindrical rods and for receiving the flange screws at the upper end each have a introduced from the front side, concentric threaded hole.
  • FIG. 4 is in an enlarged section and in one too FIGS. 2 and 3 comparable representation of an embodiment of a support according to the invention with combined support and Flanschverschraubung reproduced.
  • the at the bottom or a foundation supporting support 31 is screwed with a threaded portion attached to the upper end 28 from below so far into the lower flange 13b that the end face of the support 31 with the top of the lower flange 13b approximately flush concludes.
  • a through hole 30 is provided in the lower flange 13b that has a corresponding internal thread in the upper half.
  • a through hole 27 is disposed in the upper flange 13a, through which a flange screw 26 can be inserted therethrough.
  • the length of the flange screw 26 is selected so that it protrudes downwardly from the upper flange 13a considerably, but ends within the lower flange 13b.
  • the flange screw 26 is supported with its screw head at the top of the upper flange 13 a and is screwed with the projecting from the upper flange 13 a downwardly projecting part in a designated (concentric) threaded hole in the support 31. Since the support 31 is in turn screwed into the lower flange 13b, by tightening the flange screw 26, the two flanges 13a and 13b can be pressed sealingly against each other directly in the region of the support 31.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Turbomaschinen. Sie betrifft eine Turbine mit Abstützung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • STAND DER TECHNIK
  • Bei mit thermischen Prozessen arbeitenden Turbomaschinen, wie z.B. Gasturbinen, treten beim Hochfahren am Gehäuse thermische Dehnungen auf, die durch spezielle Abstützungen des Aussengehäuses abgefangen werden (siehe z.B. die DE-U1-78 14 269 oder die EP-A1-0 785 389 oder die US-A-5,542,642 ).
  • Eine mögliche Konfiguration einer derartig abgestützten Turbomaschine bzw. Turbine ist in Fig. 1 wiedergegeben. Die in Fig. 1 gezeigte Turbine 10 weist ein Aussengehäuse 18 auf, dass entlang einer durch die Maschinenachse 17 gehenden horizontalen Trennebene in ein Oberteil 11 und ein Unterteil 12 unterteilt ist. Oberteil 11 und Unterteil 12 sind in der Trennebene über einen Horizontalflansch 13 miteinander dichtend verbunden bzw. verschraubt. Am Aussengehäuse 18 entlang sind verteilt mehrere vertikale Stützen 14, 15 und 16 angeordnet, die mit dem oberen Ende am Aussengehäuse 18 angreifen und sich mit dem unteren Ende an einen (nicht dargestellten) Boden oder Fundament abstützen.
  • Die Stützen 14, 15 und 16 können dabei entweder ganz oder teilweise an einem separaten Anguss am Aussengehäuse 18 angreifen, was zur Folge hat, dass die auf das Gehäuse einwirkenden Kräfte und Momente durch den grösseren Hebelarm verstärkt werden. Darüber hinaus kann ein separater Anguss unter Umständen zu unerwünschten grösseren Transportabmessungen führen.
  • Um dies zu vermeiden, können die Stützen 14, 15, 16 möglichst nahe an die neutrale Faser des Gehäuses herangezogen werden, wo sich die Flanschverschraubung befindet. Dies führt jedoch dazu, dass aus Platzgründen an der Stelle, wo die jeweilige Stütze ansetzt, eine Schraube der Flanschverschraubung weggelassen werden muss. Dies kann zu Problemen bei der Dichtheit der Aussengehäuse führen.
  • Zwei Varianten einer solchen vorbekannten Abstützung sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt: Bei der Variante gemäss Fig. 2 ist das mit einem Aussengewinde 23 versehene obere Ende einer Stütze 19 durch ein Durchgangsloch 24 im unteren Flansch 13b des Horizontalflansches 13 hindurchgesteckt und mit dem Unteren Flansch 13b verschraubt. Dazu dienen eine auf die Stütze 19 aufgeschraubte untere Befestigungsmutter 21 und obere Befestigungsmutter 20. Damit die obere Befestigungsmutter 20 auf die Stütze 19 aufgeschraubt werden kann, ist im oberen Flansch 13a eine entsprechende Öffnung vorgesehen. Eine Verschraubung der beiden Flansche 13a und 13b ist an dieser Stelle nicht möglich. Dies gilt auch bei der Variante gemäss Fig. 3, bei welcher die Stütze 19 mit ihrem Aussengewinde 23 in eine entsprechende Gewindebohrung 25 im unteren Flansch 13b eingeschraubt und mit einer Kontermutter 22 gekontert ist.
  • Die Druckschrift DE-U-74 15 587 beschreibt ein Gehäuse für eine Strömungsmaschine, wobei das Aussengehäuse (1) im wesentlichen aus einer Abströmhaube (3, 3'), Abströmstutzen (6) und einem geschlossenen Tragrahmen (2) besteht, der im Bereich der Auflager des Innengehäuses über Innengehäuseträger (8) am Maschinenfundament (7) starr befestigt ist. Am (in mehrere, nicht nur horizontal verlaufende Abschnitte unterteilten) Trennflansch (16, 18, 21 und 26) angreifende, separate und stabförmige Stützen im Sinne des oben beschriebenen Problems sind nicht vorgesehen. Der Tragrahmen (2) weist lediglich ein Gitter aus Versteifungsrippen (12) auf. Eine mögliche Beeinträchtigung der Flanschverschraubung durch irgendwelche Stützen ist nicht erkennbar.
  • Die bereits weiter oben genannte Druckschrift US-A-5,542,642 offenbart eine Stützstruktur für eine Turbine, bei der (siehe die dortige Fig. 1) zwar separate, stabförmige Stützen (32) vorgesehen sind. Wie aus der Figur klar erkennbar ist, greifen die Stützen (32) mit ihrem oberen Enden an Erweiterungen des Flansches (34) an, die nach aussen gezogen sind und damit ausserhalb der eigentlichen Flanschverschraubung (Bolzen 16) Kräfte einleiten. Genau dies soll jedoch vermieden werden.
  • Die weitere Druckschrift GB-A-228 172 offenbart die Abstützung eines Turbinengehäuses, die zwei Stützen (14, 15) mit einem doppel-T-förmigen Querschnitt einsetzt, um das Gehäuse im Bereich des Lagers abzustützen. Die Abstützung erfolgt jedoch nicht am eigentlichen Gehäuseflansch, sondern an einer "forward extension 16 of the casing flange" (Seite 2, Zeilen 18-28). Auch das soll gerade vermieden werden.
  • Dasselbe gilt auch für die Druckschrift US-A-1,522,190 , bei der am eigentlichen Gehäuse mit seinem Flansch dicke, in axialer Richtung ausladende Arme (21, 22 bzw. 26, 27) angeformt sind, durch die hindurch eine Verbolzung mit dem Sockel mittels Bolzen (24) stattfindet.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Abstützung für eine Turbine mit geteiltem Aussengehäuse anzugeben, welche die Nachteile der bisherigen Abstützungen vermeidet und sich insbesondere durch eine optimale Platzierung der Abstützung ohne Einbussen an der Dichtigkeit der Flanschverbindung auszeichnet.
  • Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich für die erfindungsgemässe Lösung ist, dass eine oder mehrere der Stützen mit dem oberen Ende am Horizontalflansch angreifen und Teil der Horizontalflanschverschraubung sind, wobei der Horizontalflansch einen oberen Flansch und einen unteren Flansch umfasst, die miteinander verschraubt sind, die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen jeweils mit ihrem oberen Ende im unteren Flansch derart fixiert sind, dass sie von der Oberseite des unteren Flansches her zugänglich sind, und zur Verschraubung der Flansche jeweils eine Flanschschraube durch ein Durchgangsloch im oberen Flansch in die im unteren Flansch fixierte Stütze einschraubbar ist.
  • Hierdurch kann die Abstützung in eine mechanisch optimale Position verschoben werden, ohne dass an der dortigen Position auf eine dichtende Verschraubung verzichtet werden muss.
  • Insbesondere sind die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen zur Fixierung im unteren Flansch jeweils in den unteren Flansch einschraubbar. Vorzugsweise sind die Stützen dabei zur Fixierung im unteren Flansch derart bis zu einem Anschlag in den unteren Flansch einschraubbar, dass zwischen der oberen Stirnfläche der Stütze und der Unterseite des oberen Flansches ein ausreichender Zwischenraum frei bleibt.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen als zylindrische Stäbe ausgebildet sind und zur Aufnahme der Flanschschrauben am oberen Ende jeweils ein von der Stirnseite her eingebrachtes, konzentrisches Gewindeloch aufweisen.
  • Dabei ist es mechanisch von Vorteil, wenn die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen mit ihren Stirnflächen im Wesentlichen bündig an die Oberseite des unteren Flansches anschliessen.
    • KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
    • Fig. 1
    in der Seitenansicht eine beispielhafte Konfiguration einer am Aussengehäuse angreifenden Turbinen-Abstützung;
    Fig. 2
    im Ausschnitt eine erste Variante einer bisher eingesetzten Abstützung am Horizontalflansch, die eine Flanschverschraubung an diesem Ort ausschliesst;
    Fig. 3
    im Ausschnitt eine zweite Variante einer bisher eingesetzten Abstützung am Horizontalflansch, die eine Flanschverschraubung an diesem Ort ausschliesst; und
    Fig. 4
    ein Ausführungsbeispiel einer Abstützung gemäss der Erfindung mit kombinierter Abstützung und Flanschverschraubung.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In Fig. 4 ist in einem vergrösserten Ausschnitt und in einer zu Fig. 2 und 3 vergleichbaren Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Abstützung gemäss der Erfindung mit kombinierter Abstützung und Flanschverschraubung wiedergegeben. Die sich am Boden bzw. einem Fundament abstützende Stütze 31 ist mit einem am oberen Ende angebrachten Gewindeabschnitt 28 von unten soweit in den unteren Flansch 13b eingeschraubt, dass die Stirnfläche der Stütze 31 mit der Oberseite des unteren Flansches 13b annähernd bündig abschliesst. Dazu ist im unteren Flansch 13b ein Durchgangsloch 30 vorgesehen, dass in der oberen Hälfte ein entsprechendes Innengewinde aufweist.
  • Konzentrisch zu dem Durchgangsloch 30 im unteren Flansch 13b ist im oberen Flansch 13a ein Durchgangsloch 27 angeordnet, durch dass eine Flanschschraube 26 hindurchgesteckt werden kann. Die Länge der Flanschschraube 26 ist so gewählt, dass sie nach unten aus dem oberen Flansch 13a beträchtlich herausragt, jedoch innerhalb des unteren Flansches 13b endet. Die Flanschschraube 26 stützt sich mit ihrem Schraubenkopf an der Oberseite des oberen Flansches 13a ab und ist mit dem aus dem oberen Flansch 13a nach unten herausragenden Teil in ein dafür vorgesehenes (konzentrisches) Gewindeloch in der Stütze 31 eingeschraubt. Da die Stütze 31 ihrerseits in den unteren Flansch 13b eingeschraubt ist, können durch Anziehen der Flanschschraube 26 die beiden Flansche 13a und 13b unmittelbar im Bereich der Stütze 31 dichtend gegeneinander gedrückt werden.
  • Auf diese Weise lassen sich die Angriffspunkte der Stützen am Horizontalflansch 13 des Aussengehäuses optimal platzieren, ohne dass auf eine Flanschverschraubung an diesen Punkten verzichtet werden muss. Desgleichen werden keine zusätzlichen Angüsse benötigt.
  • Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, den Gewindeabschnitt 28 an der Stütze 31 wegzulassen und stattdessen an der Stütze 31 und am Durchgangsloch 30 korrespondierende Abstufungen im Aussen- bzw. Innendurchmesser vorzusehen, so dass sich die in das Durchgangsloch 30 gesteckte Stütze 31 am unteren Flansch 13b abstützen kann.
  • Besonders günstig ist es, die Stütze 31 mit dem Gewindeabschnitt 28 derart bis zu einem Anschlag 32 in den unteren Flansch 13b einzuschrauben, dass zwischen der oberen Stirnfläche der Stütze 31 und der Unterseite des oberen Flansches 13a ein ausreichender Zwischenraum frei bleibt, so dass die Stütze 31 keine direkten Kräfte vom oberen Flansch 13a aufnehmen muss.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Turbine
    11
    Oberteil (Aussengehäuse)
    12
    Unterteil (Aussengehäuse)
    13
    Horizontalflansch
    13a
    oberer Flansch
    13b
    unterer Flansch
    14,15,16
    Stütze
    17
    Maschinenachse
    18
    Aussengehäuse
    19
    Stütze
    20,21
    Befestigungsmutter
    22
    Kontermutter
    23
    Aussengewinde
    24,27,30
    Durchgangsloch
    25
    Gewindebohrung
    26
    Flanschschraube
    28
    Gewindeabschnitt
    29
    Gewindeloch
    31
    Stütze
    32
    Anschlag

Claims (5)

  1. Turbine (10) mit Abstützung, welche Turbine (10) ein Aussengehäuse (18) aufweist, das in einer horizontalen Trennebene in ein Oberteil (11) und eine Unterteil (12) unterteilt ist, wobei Oberteil (11) und Unterteil (12) an einem in der Trennebene liegenden Horizontalflansch (13; 13a, 13b) miteinander verschraubt sind, und wobei die Abstützung eine Mehrzahl von im wesentlichen vertikalen Stützen (14, 15, 16; 31) umfasst, die mit einem oberen Ende am Aussengehäuse (18) angreifen und sich mit dem unteren Ende an einer Unterlage abstützen, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Stützen (14, 15, 16; 31) mit dem oberen Ende am Horizontalflansch (13; 13a, 13b) angreifen und Teil der Horizontalflanschverschraubung sind, dass der Horizontalflansch (13) einen oberen Flansch (13a) und einen unteren Flansch (13b) umfasst, die miteinander verschraubt sind, dass die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen (31) jeweils mit ihrem oberen Ende im unteren Flansch (13b) derart fixiert sind, dass sie von der Oberseite des unteren Flansches (13a) her zugänglich sind, und dass zur Verschraubung der Flansche (13a, 13b) jeweils eine Flanschschraube (26) durch ein Durchgangsloch (27) im oberen Flansch (13a) in die im unteren Flansch fixierte Stütze (31) einschraubbar ist.
  2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen (31) zur Fixierung im unteren Flansch (13b) jeweils in den unteren Flansch (13b) einschraubbar sind.
  3. Turbine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen (31) als zylindrische Stäbe ausgebildet sind und zur Aufnahme der Flanschschrauben (26) am oberen Ende jeweils ein von der Stirnseite her eingebrachtes, konzentrisches Gewindeloch (29) aufweisen.
  4. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die als Teil der Horizontalverschraubung eingesetzten Stützen (31) mit ihren Stirnflächen im Wesentlichen bündig an die Oberseite des unteren Flansches (13b) anschliessen.
  5. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (31) zur Fixierung im unteren Flansch (13b) derart bis zu einem Anschlag (32) in den unteren Flansch (13b) einschraubbar sind, dass zwischen der oberen Stirnfläche der Stütze (31) und der Unterseite des oberen Flansches (13a) ein ausreichender Zwischenraum frei bleibt.
EP10155209A 2009-03-17 2010-03-02 Turbine mit Abstützung Not-in-force EP2230388B1 (de)

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CH00397/09A CH700679A1 (de) 2009-03-17 2009-03-17 Abstützung für eine turbine.

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EP2230388A1 EP2230388A1 (de) 2010-09-22
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EP (1) EP2230388B1 (de)
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