WO2017153391A1 - Kohlebürstenanordnung - Google Patents

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WO2017153391A1
WO2017153391A1 PCT/EP2017/055296 EP2017055296W WO2017153391A1 WO 2017153391 A1 WO2017153391 A1 WO 2017153391A1 EP 2017055296 W EP2017055296 W EP 2017055296W WO 2017153391 A1 WO2017153391 A1 WO 2017153391A1
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WO
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carbon brush
lid
shut
brush assembly
assembly
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PCT/EP2017/055296
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English (en)
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Wolfgang Schreiber
Armin Hoffmann
Helmut Burger
Rainer Ontl
Ralph Abel
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Hilti Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/58—Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/59—Means structurally associated with the brushes for interrupting current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/26—Solid sliding contacts, e.g. carbon brush
    • H01R39/27—End caps on carbon brushes to transmit spring pressure

Definitions

  • the present invention relates to a carbon brush assembly having a carbon brush and a shut-off member having an electrically insulating shut-off body and a biased, acting on the shutdown compression spring.
  • Such carbon brush arrangements are basically known from the prior art, for example from the published patent application DE 10 2010 042 804 A1.
  • Carbon brush assemblies with carbon brush and Abschaltorgan serve the circuit interruption of an electric motor, such as an electric motor of a power tool. During operation of the electric motor, abrasion of the carbon brush takes place on the part of the commutator. If a maximum wear length of the carbon brush is reached, the Abschaltorgan comes into play such that the prestressed, acting on the shut-off compression spring lifts the carbon brush assembly from the commutator, whereby the circuit is interrupted.
  • the invention is achieved in that the carbon brush assembly has a back attached to the carbon brush lid, wherein the shut-off is disposed within a lid volume and is preferably integrated in the lid.
  • the invention includes the recognition that in carbon brush assemblies of the prior art, the shutdown member is typically pulped in the carbon brush. In order to be correspondingly fixed or stably positioned in the carbon brush, the shut-off device must be placed at a certain distance from the end of the rear carbon brush. Due to the volume of Abschaltorgans and the volume of ramming mass, that is, the material with which the Abschaltorgan is peeled in the carbon brush, the installation of Abschaltorganes needs allerding a certain distance from the carbon brush back. The carbon brush is thereby comparatively long and at the same time has a relatively short service life.
  • the carbon brush assembly according to the invention has a rear side attached to the carbon brush lid, wherein the shut-off member is disposed within a lid volume, preferably completely within the lid volume, these disadvantages are avoided.
  • the rear-mounted lid also prevents lateral wear of the carbon brush.
  • a shut-off element of a carbon brush assembly according to the invention no longer needs to be pulped, advantageously this saves tamping volume.
  • the shut-off can be placed further in the direction of the carbon brush back. This advantageously leads to the same outer dimensions of the carbon brush to increase the Verschleissmother.
  • the carbon brush on a gradation, which surrounds the lid at least partially from the outside.
  • the lid is preferably glued to the carbon brush, or locked with this.
  • the gradation is formed as a brim, which is oriented transversely to a longitudinal axis of the carbon brush and preferably completely circumscribes the carbon brush.
  • the shut-off member projects into a carbon brush volume of the carbon brush.
  • the carbon brush may have a rear, preferably cylindrical recess.
  • the recess preferably extends, based on the carbon brush length, in the region and / or within the gradation.
  • the recess can only run in the range of gradation.
  • the shut-off is supported on a lid inside the lid.
  • the shut-off can, for example, be integrated into the cover such that the compression spring of the shut-off element is at least partially cast in the lid, for example by encapsulation.
  • the lid has plastic.
  • the lid can be made of plastic.
  • the plastic is electrically insulating.
  • Lid, compression spring and shut-off can be made in one piece by injection molding. It has proven to be advantageous for the cover and the carbon brush to be circumferentially identical along a circumference of the carbon brush arrangement. The circumference is defined transversely, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the carbon brush assembly.
  • the compression spring is designed as a cylindrical helical spring.
  • the carbon brush assembly has a wire electrically connected to the carbon brush.
  • a lid opening is formed on the back of the lid, through which the strand can be passed.
  • the carbon brush assembly has a plug contact, for example in the form of a crimp plug, which is electrically connected to the strand.
  • the shut-off device is preferably supported free of distortion.
  • the lid may in turn have a rear recess which serves to hold the carbon brush assembly in a hand tool.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an inventive
  • FIG. 2 an exploded view of an exemplary embodiment of the carbon brush arrangement
  • Fig. 3 is another view of the embodiment of Figure 2 without a lid.
  • FIG. 4 shows the embodiment of FIG. 3 with attached cover of a carbon brush assembly according to the invention.
  • a carbon brush assembly 10 is shown in FIG. This has a carbon brush 1 and a shut-off 2.
  • the shut-off device has an electrically insulating shut-off body 3 and a prestressed compression spring 4 acting on the shut-off body 3.
  • the compression spring 4 is formed as a cylindrical coil spring.
  • a cover 5 of the carbon brush assembly 10 is arranged at the rear side R of the carbon brush assembly 10.
  • the shut-off member 2 is, when, as shown in Fig. 1, the lid 5 is fixed to the carbon brush 1, completely disposed within a lid volume.
  • the cover 5 is terminal on the rear side R, which faces away from the commutator K arranged.
  • the carbon brush assembly 10 of FIG. 1 has a wire 8 electrically connected to the carbon brush 1.
  • the carbon brush assembly 10 has a plug contact 8 ', which is connected to the electrical wire both electrically and mechanically.
  • Fig. 2 shows an exploded view of a carbon brush assembly 10 as viewed from the commutator K.
  • the shut-off 2 is shown schematically in this as well as the following figures, that is, the shut-off body and the compression spring (see Fig. 1) are not shown separately.
  • the shut-off element 2 is arranged completely within a volume of the cover 5.
  • a gradation 6 is formed, which can completely surround the cover 5 from the outside.
  • the gradation 6, which completely circumscribes the carbon brush 1, can be clearly seen in FIG.
  • FIG. 2 shows a view from the rear side R in the direction of the commutator side K.
  • the cover 5 see FIG. On the back R of the carbon brush 1, a cylindrical recess 7 is formed, which extends in the direction of the commutator K side.
  • the shut-off member 2 protrude when the lid 5 is disposed on the carbon brush 1.
  • FIG. 4 shows the preferred embodiment of Figures 2 and 3, wherein the cover 5 is mounted on the carbon brush 1 by gluing and the cover completely surrounds the step 6 (see Fig. 3) from the outside.
  • the cover and the carbon brush 1 are circumferentially identical along a circumference U of the carbon brush arrangement 10.
  • FIG. 5 shows a cover of the exemplary embodiment of FIGS. 2 to 4.
  • shut-off device 2 is mounted centrally in the lid 5 and is disposed within a lid volume 5 spanned by the lid. Off-center, a lid opening 9 is shown, which is formed on the back R on the lid 5.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Kohlebürstenanordnung (10) mit einer Kohlebürste (1) und einem Abschaltorgan (2), das einen elektrisch isolierenden Abschaltkörper (3) und eine vorgespannte, auf den Abschaltkörper (3) wirkende Druckfeder (4) aufweist, wobei die Kohlebürstenanordnung (10) einen rückseitig (R) an der Kohlebürste angebrachten Deckel (5) aufweist, wobei das Abschaltorgan (2) innerhalb eines Deckelvolumens angeordnet ist und vorzugsweise im Deckel (5) integriert ist.

Description

„Kohlebürstenanordnung"
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kohlebürstenanordnung mit einer Kohlebürste und einem Abschaltorgan, das einen elektrisch isolierenden Abschaltkörper und eine vorgespannte, auf den Abschaltkörper wirkende Druckfeder aufweist. Solche Kohlebürstenanordnungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 042 804 A1. Kohlebürstenanordnungen mit Kohlebürste und Abschaltorgan, dienen der Stromkreisunterbrechung eines Elektromotors, beispielsweise eines Elektromotors einer Handwerkzeugmaschine. Beim Betrieb des Elektromotors erfolgt ein Abrieb der Kohlebürste seitens des Kommutators. Ist eine maximale Verschleisslange der Kohlebürste erreicht, kommt das Abschaltorgan derart zum Tragen, dass die vorgespannte, auf den Abschaltkörper wirkende Druckfeder die Kohlebürstenanordnung vom Kommutator abhebt, wodurch der Stromkreis unterbrochen wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kohlebürstenanordnung mit erhöhter Standzeit bereitzustellen. Die Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Kohlebürstenanordnung einen rückseitig an der Kohlebürste angebrachten Deckel aufweist, wobei das Abschaltorgan innerhalb eines Deckelvolumens angeordnet ist und vorzugsweise im Deckel integriert ist.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass bei Kohlebürstenanordnungen des Standes der Technik das Abschaltorgan typischerweise in die Kohlebürste eingestampft wird. Um entsprechend fest, beziehungsweise stabil in der Kohlebürste positioniert zu sein, muss das Abschaltorgan in einem gewissen Abstand zum Ende der hinteren Kohlebürste platziert sein. Durch das Volumen des Abschaltorgans und das Volumen der Stampfmasse, das heißt dem Material mit dem das Abschaltorgan in der Kohlebürste eingestampft ist, benötigt der Einbau des Abschaltorganes allerding einen bestimmten Abstand von der Kohlebürstenrückseite. Die Kohlebürste wird hierdurch vergleichsweise lang und besitzt gleichzeitig eine nur relativ kurze Standzeit.
Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen, die beispielsweise als Kurzbauteil ausgebildete Abschaltorgane aufweisen, lösen dieses Problem nicht. Mithin verbleibt unnötig viel Kohlebürstenmaterial neben als auch hinter dem Abschaltorgan, welches nicht für den Kontakt der Kohlebürste mit dem Kommutator genutzt werden kann, wenn das Abschaltorgan ausgelöst wird und die Kohlebürste von dem Kommutator abgehoben wird.
Dadurch, dass die Kohlebürstenanordnung erfindungsgemäß einen rückseitig an der Kohlebürste angebrachten Deckel aufweist, wobei das Abschaltorgan innerhalb eines Deckelvolumens, vorzugsweise vollständig innerhalb des Deckelvolumens angeordnet ist, werden diese Nachteile vermieden. Der rückseitig angebrachte Deckel verhindert zudem eine seitliche Abnutzung der Kohlebürste.
Als weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik muss ein Abschaltorgan einer erfindungsgemäßen Kohlebürstenanordnung nicht mehr eingestampft werden, vorteilhafter Weise spart dies Stampfvolumen. Durch eine solche Einsparung von Stampfmasse kann das Abschaltorgan weiter in Richtung der Kohlebürstenrückseite platziert werden. Dies führt vorteilhaft bei gleichen Aussenabmessungen der Kohlebürste zur Vergrößerung der Verschleisslänge. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Kohlebürste eine Abstufung auf, die der Deckel zumindest abschnittsweise von außen umgreift. Der Deckel ist vorzugsweise mit der Kohlebürste verklebt, oder mit dieser verrastet. Vorzugsweise ist die Abstufung als Krempe ausgebildet, die quer zu einer Längsachse der Kohlebürste orientiert ist und vorzugsweise die Kohlebürste vollständig umläuft. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Abschaltorgan in ein Kohlebürstenvolumen der Kohlebürste hineinragt. Die Kohlebürste kann eine rückseitige, vorzugsweise zylinderförmige Ausnehmung aufweisen. Die Ausnehmung verläuft vorzugsweise, bezogen auf die Kohlebürstenlänge, im Bereich und/oder innerhalb der Abstufung. Die Ausnehmung kann nur im Bereich der Abstufung verlaufen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Abschaltorgan an einer Deckelinnenseite des Deckels abgestützt ist. Das Abschaltorgan kann beispielsweise derart in den Deckel integriert sein, dass die Druckfeder des Abschaltorgans zumindest abschnittsweise in den Deckel eingegossen ist, beispielsweise durch Umspritzen.
Vorzugsweise weist der Deckel Kunststoff auf. Der Deckel kann aus Kunststoff bestehen. Vorzugsweise ist der Kunststoff elektrisch isolierend. Deckel, Druckfeder und Abschaltkörper können einteilig mittels Spritzguss gefertigt sein. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Deckel und die Kohlebürste entlang eines Umfangs der Kohlebürstenanordnung umfangsgleich sind. Der Umfang ist quer insbesondere senkrecht zur Längsachse der Kohlebürstenanordnung definiert.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Druckfeder als zylinderförmige Schraubenfeder ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Kohlebürstenanordnung eine mit der Kohlebürste elektrisch verbundene Litze auf. Vorzugsweise ist rückseitig am Deckel eine Deckelöffnung ausgebildet, durch die die Litze hindurchgeführt sein kann. Ebenfalls bevorzugt weist die Kohlebürstenanordnung einen Steckkontakt, beispielsweise in Form eines Crimpsteckers auf, der elektrisch mit der Litze verbunden ist.
Das Abschaltorgan ist vorzugsweise verstampfungsfrei abgestützt. Der Deckel kann seinerseits eine rückseitige Ausnehmung aufweisen, die zum Halten der Kohlebürstenanordnung in einer Handwerkzeugmaschine dient.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmässigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Es zeigen:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Kohlebürstenanordnung in schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Kohlebürstenanordnung in Explosionsdarstellung;
Fig. 3 eine andere Ansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2 ohne Deckel;
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 mit angebrachtem Deckel einer erfindungsgemäßen Kohlebürstenanordnung.
Ausführungsbeispiel:
Eine Kohlebürstenanordnung 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Diese weist eine Kohlebürste 1 und ein Abschaltorgan 2 auf. Das Abschaltorgan weist einen elektrisch isolierenden Abschaltkörper 3 und eine vorgespannte, auf den Abschaltkörper 3 wirkende Druckfeder 4 auf. Die Druckfeder 4 ist als zylinderförmige Schraubenfeder ausgebildet.
An der Rückseite R der Kohlebürstenanordnung 10 ist ein Deckel 5 der Kohlebürstenanordnung 10 angeordnet. Das Abschaltorgan 2 ist, wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, der Deckel 5 an der Kohlebürste 1 befestigt ist, vollständig innerhalb eines Deckelvolumens angeordnet. Der Deckel 5 ist endständig auf der Rückseite R, die der Kommutatorseite K abgewandt ist, angeordnet. Die Kohlebürstenanordnung 10 der Fig. 1 weist eine mit der Kohlebürste 1 elektrisch verbundene Litze 8 auf. Ebenfalls weist die Kohlebürstenanordnung 10 einen Steckkontakt 8' auf, der mit der elektrischen Litze sowohl elektrisch als auch mechanisch verbunden ist.
Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Kohlebürstenanordnung 10 mit Blickrichtung von der Kommutatorseite K. Das Abschaltorgan 2 ist in dieser wie auch den folgenden Figuren schematisch dargestellt, das heißt, der Abschaltkörper und die Druckfeder (vgl. Fig. 1 ) sind nicht gesondert dargestellt. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, ist das Abschaltorgan 2 vollständig innerhalb eines Volumens des Deckels 5 angeordnet. An der Kohlebürste 1 ist eine Abstufung 6 ausgebildet, die der Deckel 5 vollständig von außen umgreifen kann. Die Abstufung 6, die die Kohlebürste 1 vollständig umläuft, ist in Fig. 3 gut zu erkennen.
Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 mit Blick von der Rückseite R in Richtung Kommutatorseite K. Aus Darstellungsgründen ist der Deckel 5 (vgl. Fig. 2) nicht dargestellt. Auf der Rückseite R der Kohlebürste 1 ist eine zylinderförmige Ausnehmung 7 ausgebildet, die sich in Richtung der Kommutatorseite K erstreckt. In dieser Ausnehmung 7 kann das Abschaltorgan 2 (vgl. Fig. 2) hineinragen, wenn der Deckel 5 an der Kohlebürste 1 angeordnet ist.
Fig. 4 zeigt schließlich das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Figuren 2 und 3, wobei der Deckel 5 an der Kohlebürste 1 durch Kleben montiert ist und der Deckel die Abstufung 6 (vgl. Fig. 3) vollständig von außen umgreift.
Wie der Fig. 4 entnommen werden kann, sind der Deckel und die Kohlebürste 1 entlang eines Umfangs U der Kohlebürstenanordnung 10 umfangsgleich.
Ebenfalls gut zu erkennen ist, dass die Kohlebürstenanordnung 10 eine mit der Kohlebürste 1 elektrisch verbundene Litze 8 aufweist, die durch eine rückseitig am Deckel 5 ausgebildete Deckelöffnung 9 hindurchgeführt ist. Elektrisch und mechanisch mit der Litze 8 verbunden, ist ein Steckkontakt in Form eines Crimpsteckers. Fig. 5 zeigt schließlich einen Deckel des Ausführungsbeispiels der Figuren 2 bis 4.
Gut zu erkennen ist, dass das Abschaltorgan 2 mittig im Deckel 5 angebracht ist und innerhalb eines vom Deckel 5 aufgespannten Deckelvolumens angeordnet ist. Außermittig ist eine Deckelöffnung 9 gezeigt, die an der Rückseite R am Deckel 5 ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste
1 Kohlebürste
2 Abschaltorgan
3 Abschaltkörper
4 Druckfeder
5 Deckel
6 Abstufung
7 Ausnehmung
8 Litze
8' Steckkontakt
9 Deckelöffnung
10 Kohlebürstenanordnung
K Kommutatorseite
R Rückseite
U Umfang

Claims

Patentansprüche
Kohlebürstenanordnung (10) mit einer Kohlebürste (1 ) und einem Abschaltorgan (2), das einen elektrisch isolierenden Abschaltkörper (3) und eine vorgespannte, auf den Abschaltkörper (3) wirkende Druckfeder (4) aufweist
dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürstenanordnung (10) einen rückseitig (R) an der Kohlebürste angebrachten Deckel (5) aufweist, wobei das Abschaltorgan (2) innerhalb eines Deckelvolumens angeordnet ist und vorzugsweise im Deckel (5) integriert ist.
Kohlebürstenanordnung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (1 ) eine Abstufung (6) aufweist, die der Deckel (5) zumindest abschnittsweise von außen umgreift.
Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (2) in ein Kohlebürstenvolumen der Kohlebürste (1 ) hineinragt.
Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste (1 ) eine rückseitige (R) zylinderförmige Ausnehmung (7) aufweist, die vorzugsweise nur im Bereich der Abstufung (6) verläuft.
Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (2) an einer Deckelinnenseite des Deckels (5) abgestützt ist.
Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (5) und die Kohlebürste (1 ) entlang eines Umfangs (U) der Kohlebürstenanordnung (10) umfangsgleich sind.
Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (3) als zylinderförmige Schraubenfeder ausgebildet ist.
8. Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürstenanordnung (10) eine mit der Kohlebüste (1 ) elektrisch verbundene Litze (8) aufweist, die durch eine rückseitig am Deckel (5) ausgebildete Deckelöffnung (9) hindurchgeführt ist.
9. Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (2) verstampfungsfrei abgestützt ist.
10. Kohlebürstenanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (5) aus einem vorzugsweise elektrisch isolierendem Kunststoff (5) besteht.
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EP16159607.7A EP3217488A1 (de) 2016-03-10 2016-03-10 Kohlebürstenanordnung

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