DE3200868A1 - CONTROL DEVICE FOR A HYDRAULIC CONSUMER - Google Patents
CONTROL DEVICE FOR A HYDRAULIC CONSUMERInfo
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Description
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22.12.1981 Wd/Kc12/22/1981 Wd / Kc
ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1
Steuereinrichtung für einen hydraulischen VerbraucherControl device for a hydraulic consumer
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Steuereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen, proportional arbeitenden Wegeventil besteht häufig die Gefahr des sogenannten Festdrosseins, worunter man einen Zustand versteht, bei dem gerade nur soviel Druckmittel zur anzuhebenden Last fließt, wie insgesamt an Leckage verloren geht; das Gerät für die zu hebende Last bewegt sich nicht. Dieses Gleichgewicht, bei dsm die Druckmittelq.uelle ständig gegen den Lastdruck fördert (Lastdruck = Neutralumlaufdruck), bleibt bis zur r-asch vollendeten Zerstörung der Druckmittelquelle erhalten. Diese Gefahr ist besonders groß bei den oben erwähnten, proportional arbeitenden Ventilen, weil sie nicht schaltend, sondern mittels proportionaler Annäherung schleichend in die Neutralstellung gelangen, d.h. proportional zu einer Regelabweichung, die schließlich zu Null werden soll.The invention is based on a control device according to the preamble of the main claim. With such a proportional directional control valve, there is often the risk of so-called fixed throttling, which means understands a state in which just as much pressure medium flows to the load to be lifted as in total is lost to leakage; the device for the load to be lifted does not move. This balance, at dsm the pressure medium source constantly conveys against the load pressure (load pressure = neutral circulation pressure), remains until received for the r-asch complete destruction of the pressure medium source. This danger is particularly great with the above mentioned, proportionally working valves, because they are not switching, but by means of proportional approximation creeping into the neutral position, i.e. proportional to a control deviation that ultimately should become zero.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegen-The control device according to the invention with the characteristic Features of the main claim, on the other hand,
-*.- η. J 2 AO- * .- η. J 2 AO
über den Vorteil, daß das oben erwähnte Festdrosseln bei Froportional-Regelventilen auf einfachste Weise weitestgehend verhindert werden kann.over the advantage that the above-mentioned fixed throttling with proportional control valves in the simplest way can be largely prevented.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. ZeichnungThe measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements the features specified in the main claim possible. drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Diese zeigt in Figur 1 in schematischer Darstellung eine Steuereinrichtung für einen einfach wirkenden Verbraucher, in Figur 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1. An embodiment of the invention is shown in the drawing and in the following description explained in more detail. This shows in Figure 1 in a schematic representation of a control device for a single-acting Consumer, in FIG. 2 a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 1.
Besohreibuus, des AusführungsbeispielesBesohreibuus, the embodiment
Die Steuereinrichtung weist eine Pumpe 10 auf, die über eine Saugleitung 11 und eine Rücklaufleitung 12 Druckmittel aus einem Behälter 13 ansaugt und in eine Förderleitung lh verdrängt. Die Förderleitung 1U mündet in einen Raum 15» welcher in eine Kammer 16 übergeht, wobei die Schulter dieser beiden Räume einen Ventilsitz 1J für einen Sitzventilkörper 18 einer Druckwaage 20 bildet. Dieser ist gleitend in einer Gehäusebohrung 19 geführt und auf seiner dem Schließkegel 19' abgewandten Seite von einer Druckfeder 21 belastet, die sich in einer Druckkammer 22 befindet. In die Druckkammer mündet eine Leitung 23, die zu einer Ringnut 2h an einer Schieberbohrung 25 führt, in welcher ein Steuerschieber 26 gleitend geführt ist. Der Steuerschieber kann elektromagnetisch, mechanisch oder hydraulisch entsprechend einem eingegebenen Sollwert proportional verstellt werden. The control device has a pump 10 which sucks pressure medium from a container 13 via a suction line 11 and a return line 12 and displaces it into a delivery line 1h. The delivery line 1U opens into a space 15 »which merges into a chamber 16, the shoulder of these two spaces forming a valve seat 1J for a seat valve body 18 of a pressure compensator 20. This is guided in a sliding manner in a housing bore 19 and is loaded on its side facing away from the closing cone 19 ′ by a compression spring 21 which is located in a pressure chamber 22. A line 23, which leads to an annular groove 2h in a slide bore 25, in which a control slide 26 is slidably guided, opens into the pressure chamber. The control slide can be adjusted proportionally electromagnetically, mechanically or hydraulically according to an entered target value.
-Jr-Jr
R.R.
Am Steuerschieber 26 sind in einem etwa mittleren Bereich zwei Ringnuten 28, 29 ausgebildet, die nur durch einen schmalen Bund 30 voneinander getrennt sind, dessen Außendurchmesser dem des Steuerschiebers entspricht. Dieser weist noch eine zweite, breitere Ringnut 31 auf, die in eine kegelig ausgebildete Zone 32 übergeht. Rechts von der Ringnut 2k ist an der Schieberbohrung 25 noch eine Ringnut 33 ausgebildet, links von der Ringnut 2k befinden sich an der Schieberbohrung noch drei Ringnuten 3^, 35> 36. Von der Ringnut 33 führt eine Leitung 38 zur Förderleitung Ik. Von der Leitung 38 geht eine Leitung 39 aus, die zu einem einfach wirkenden Hydrozylinder UO führt und in der eine Drossel kl angeordnet ist. Die von der Druckkammer 22 zur Ringnut 2k führende Leitung 23 mündet ebenfalls in die Leitung 39» die Drossel kl liegt zwischen diesem Mündungspunkt und demjenigen der Leitung 39 in die Leitung 38. Vor dem Hydrozylinder ko ist ein Rückschlagventil k2 angeordnet.On the control slide 26, two annular grooves 28, 29 are formed in an approximately central region, which are only separated from one another by a narrow collar 30, the outer diameter of which corresponds to that of the control slide. This also has a second, wider annular groove 31, which merges into a conical zone 32. To the right of the annular groove 2k , an annular groove 33 is also formed on the slide bore 25; to the left of the annular groove 2k there are three annular grooves 3 ^, 35> 36 on the slide bore. A line 38 leads from the annular groove 33 to the delivery line Ik. From the line 38 goes a line 39 which leads to a single-acting hydraulic cylinder UO and in which a throttle kl is arranged. The line 23 leading from the pressure chamber 22 to the annular groove 2k also opens into the line 39 »the throttle kl lies between this opening point and that of the line 39 into the line 38. A check valve k2 is arranged in front of the hydraulic cylinder ko.
Von der Ringnut 35 an der Schieberbohrung 25 führt eine Leitung 1+3 zur Rücklaufleitung 12, die ausgeht von einer Kammer kl, die Teil einer Schieberbohrung kk ist, in der ein Steuerschieber 1+5 gleitend geführt ist. Auf ihn wirkt eine in der Kammer 1+7 angeordnete Druckfeder k6 ein. An der Schieberbohrung kk sind vier Ringnuten kQ bis 51 ausgebildet sowie eine der Kammer 1+7 gegenüberliegende Kammer 52. Von der Ringnut kQ führt eine Leitung 53 zur Leitung 39; sie mündet dort vor dem Rückschlagventil k2. Von der Ringnut 1+9 führt eine Leitung 5^ zur-Ringnut 36 an der Schieberbohrung 25. Von der Ringnut 50 führt einerseits eine Leitung 55 zur Leitung 38, andererseits führt eine Leitung 56 zu einer Leitung 57» welche die Kammer 52 und die Ringnut 3*+ miteinander verbindet. Von der Ringnut 51 führt eine Lei-A line 1 + 3 leads from the annular groove 35 on the slide bore 25 to the return line 12, which starts from a chamber kl which is part of a slide bore kk in which a control slide 1 + 5 is slidably guided. A compression spring k6 arranged in the chamber 1 + 7 acts on it. Four annular grooves kQ to 51 are formed on the slide bore kk as well as a chamber 52 opposite the chamber 1 + 7. A line 53 leads from the annular groove kQ to the line 39; it opens there before the check valve k2. From the annular groove 1 + 9 a line 5 leads to the annular groove 36 at the slide bore 25. From the annular groove 50, a line 55 leads on the one hand to the line 38, on the other hand a line 56 leads to a line 57 which contains the chamber 52 and the annular groove 3 * + connects with each other. A line leads from the annular groove 51
. J r, ·'■ 'j . J r, · '■' j
tung 58 zur Leitung 56. In den beiden Leitungszweigen 56', 56" der Leitung 56 ist je eine Drossel 59 bzw. 6O angeordnet. Am Steuerschieber U 5 sind zwei Ringnuten 63, 6k ausgebildet. Von der Kammer 16 der Druckwaage 20 führt eine Rückleitung 61 zur Rücklaufleitung 12.device 58 to line 56. A throttle 59 or 6O is arranged in each of the two line branches 56 ', 56 "of line 56. Two annular grooves 63, 6k are formed on control slide U 5. A return line leads from chamber 16 of pressure compensator 20 61 to return line 12.
Das von der Pumpe 10 geforderte Druckmittel strömt gegen den Ventilkörper 18. Die Druckfeder 21 würde diesen auf seinen Ventilsitz 17 drücken, stünde dem nicht der Weg über die Drossel 1+1 zum Behälter 13 entgegen, und zwar über die Leitungen 39» 53» die Ringnut 63 am Steuerschieber U5, die miteinander verbundenen Ringnuten HQ, U9, die Leitung 3k, die miteinander verbundenen Ringnuten 35) 36 an der Schieberbohrung 25 sowie die Leitung k3. An der Drossel Ui entsteht eine Druckdifferenz, durch welche der Ventilkörper 18 in Offenstellung gehalten wird. Dies ergibt einen Neutralumlauf, in dem das von der Pumpe 10 geförderte Druckmittel unter niedrigem Druckverlust abfließt, und zwar über die Kammer 16, die Rückleitung 61 sowie die Rücklaufleitung 12. Über die Drossel k1 fließt stets ein kleiner, annähernd konstanter Steuerstrom - wie zuvor beschrieben - zum Behälter 13; die Feder 21 hält die Druckdifferenz an der Drossel kl nahezu konstant.The pressure medium required by the pump 10 flows against the valve body 18. The compression spring 21 would press it onto its valve seat 17 if it were not for the path via the throttle 1 + 1 to the container 13, namely via the lines 39 »53» die Annular groove 63 on the control slide U5, the interconnected annular grooves HQ, U9, the line 3k, the interconnected annular grooves 35) 36 on the slide bore 25 and the line k3. A pressure difference arises at the throttle Ui, by means of which the valve body 18 is held in the open position. This results in a neutral cycle in which the pressure medium delivered by the pump 10 flows away with a low pressure loss, namely via the chamber 16, the return line 61 and the return line 12. A small, approximately constant control current always flows through the throttle k 1 - as before described - to the container 13; the spring 21 keeps the pressure difference at the throttle kl almost constant.
Wird der Steuerschieber 26 so nach links bewegt, daß dabei die Verbindung für den Steuerstrom zwischen den Ringnuten 35 und 36 angedrosselt wird, dann steigt der Druck im System. Dieser Druck pflanzt sich auch in die Kammer 52 fort, und zwar über die Leitung 55» die Ringnut 50, die Leitung 56 und die Drosseln 59» 60 sowie die Leitung 57. Entsprechend der Drucksteigerung hat sich der Ventilkörper 18 seinem Ventilsitz 17 genähert. Dadurch ist der Neutralumlauf ebenfalls angedrosselt. Der an der Pumpe 10 herrschendeIf the control slide 26 is moved to the left so that the connection for the control current between the annular grooves 35 and 36 is throttled, then the pressure in the system increases. This pressure is also propagated into the chamber 52, namely via the line 55 »the annular groove 50, the line 56 and the throttles 59» 60 and the line 57. Correspondingly the valve body 18 has approached its valve seat 17 to the increase in pressure. This is the neutral circulation also throttled. The prevailing at the pump 10
Druck ist nur um die nahezu konstant bleibende Druckdifferenz an der Drossel kl höher als der in der Ringnut 36 der Schieberbohrung 25 angedrosselte Druck.The pressure is only higher than the pressure throttled in the annular groove 36 of the slide bore 25 by the pressure difference at the throttle kl, which remains almost constant.
Überschreitet der Druck in der Kammer 52 das von der Druckfeder k6 gesetzte Maß, dann bewegt sich der Steuerschieber 25 an seinen linken Endanschlag U5"- Dadurch wird die Verbindung zwischen den Ringnuten k8, k9 gesperrt, mit der Folge, daß zunächst kein Druckmittel mehr durch die Drossel Ui strömen kann. Das deshalb ausbleibende Druckgefälle stört das Gleichgewicht am Ventilkörper 18, der sich unter der Wirkung der Druckfeder 21 seinem Ventilsitz 17 solange nähert, bis der im System steigende Druck die Last am Hydrozylinder ko bewegen kann. Die Druckfeder kS entscheidet also, bis zu welchem Druck das sogenannte Festdrosseln bei Annäherung an den Betriebszustand "Heben" möglich ist. Zweckmäßigerweise wird die Feder k6· so ausgelegt, daß dieser Druck möglichst wenig höher ist als der Neutralumlaufdruck, für den die Druckfeder 21 der Druckwaage verantwortlich ist .If the pressure in the chamber 52 exceeds the amount set by the compression spring k6, the control slide 25 moves to its left end stop U5 "- this blocks the connection between the annular grooves k8, k9 , with the result that initially no more pressure medium passes through the throttle Ui can flow. The lack of pressure gradient therefore disturbs the equilibrium at the valve body 18, which under the action of the compression spring 21 approaches its valve seat 17 until the increasing pressure in the system can move the load on the hydraulic cylinder ko . The compression spring kS therefore decides The pressure up to which the so-called fixed throttling is possible when the operating state "lifting" is approached. The spring k6 is expediently designed so that this pressure is as little as possible higher than the neutral circulation pressure for which the compression spring 21 of the pressure compensator is responsible.
Das Rückschlagventil k2 sichert die Last am.Hydrozylinder gegen Herabfallen, solange der Druck im System noch zu niedrig ist, um "Heben" zu ermöglichen. Die Last am Hydrozylinder wird mindestens mit dem durch die Drossel k1 fliessenden Steuerstrom gehoben. Für den Fall, daß der Steuerschieber 26 noch weiter links steht, wobei der Bund 30 die Verbindung von der Ringnut 35 zur Ringnut 36 unterbricht, aber die Verbindung von der Ringnut 2k zur Ringnut 32 über die kegelige Zone 32 aufgesteuert wird - diese Schieber-Stellung entspricht einer größeren Regelabweichung im Sinne von Heben - fließt ein dem Querschnitt (Drosselstelle) an · der kegligen Zone 32 proportionaler Zusatzstrom zum Hydro-The check valve k2 secures the load on the hydraulic cylinder against falling as long as the pressure in the system is still too low to allow "lifting". The load on the hydraulic cylinder is raised at least with the control current flowing through the throttle k 1. In the event that the control slide 26 is still further to the left, the collar 30 interrupting the connection from the annular groove 35 to the annular groove 36, but the connection from the annular groove 2k to the annular groove 32 is opened via the conical zone 32 - this slide position corresponds to a larger control deviation in the sense of lifting - flows an additional flow proportional to the cross section (throttle point) at the conical zone 32 to the hydraulic
.^00868. ^ 00868
-Jr--Jr- -R. / 2 ': U-R. / 2 ': U
zylinder, und zwar über die Leitung 38, die Ringnuten 33, 2h und die Leitung 23 zur Leitung 39- Die Drosselstelle an der kegligen Zone 32 wird nur jetzt wirksam. Sie liegt parallel zur Drossel Ui.cylinder, namely via the line 38, the annular grooves 33, 2h and the line 23 to the line 39- The throttle point at the conical zone 32 is only effective now. It lies parallel to the throttle Ui.
Anhaltendes Heben veranlaßt den Steuerschieber 26 dazu, sich wieder nach rechts zu bewegen (Rückführung im Regelkreis). Der Bund 30 stellt wieder Verbindung her zwischen den Ringnuten 35» 36. Dies führt .jedoch zu keinerlei Reaktion, da der Steuerschieber U5 noch immer die Verbindung zwischen den Ringnuten kQ, U 9 sperrt.Continued lifting causes the spool 26 to move to the right again (feedback in the control loop). The collar 30 re-establishes the connection between the annular grooves 35 »36. This leads, however, to no reaction, since the control slide U5 still blocks the connection between the annular grooves kQ, U 9.
Bewegt sich der Steuerschieber 26 noch weiter nach rechts, so daß der Bund 30 etwa in der Mitte der Ringnut 35 steht, dann wird Verbindung hergestellt von der Ringnut 35 über die Ringnut 29 am Steuerschieber zur Ringnut 3^. Nun kann Druckmittel aus der Leitung 55 über die Ringnuten 50, 6k und 51» die Leitungen 58, 56, die Drossel 60 und die.Leitung 5T sowie die Ringnuten 3^, 35 zum Behälter 13 abströmen. An der Drossel 60 entsteht ein Druckabfall, der in der. Kammer 52 über die Leitung 57 eine Druckminderung hervorruft.If the control slide 26 moves even further to the right, so that the collar 30 is approximately in the middle of the annular groove 35, then connection is made from the annular groove 35 via the annular groove 29 on the control slide to the annular groove 3 ^. Now pressure medium can flow from the line 55 via the annular grooves 50, 6k and 51 »the lines 58, 56, the throttle 60 and the line 5T and the annular grooves 3 ^, 35 to the container 13. At the throttle 60 there is a pressure drop that occurs in the. Chamber 52 causes a pressure reduction via line 57.
Dabei spielt die Druckmittelverbindung über die Drossel -59 praktisch keine Rolle, da ihr Querschnitt gegenüber dem Durchgang zwischen den Ringnuten 50, 51 vernachlässigbar klein ist. Doch die Bewegung des Steuerschiebers 26 nach rechts hält an (Rückführung), da die Last im Hydrozylinder Uo weiter angehoben wird. Dabei ist die Entlastung zwischen den Ringnuten U8, U9 durch den Steuerschieber 1+5 weiterhin gesperrt.The pressure medium connection takes place via the throttle -59 practically no role, since their cross-section is negligible compared to the passage between the annular grooves 50, 51 is small. But the movement of the control slide 26 to the right stops (return), because the load in the hydraulic cylinder Uo is raised further. The relief is between the annular grooves U8, U9 by the control slide 1 + 5 continue locked.
Bei genügend großer Öffnung zwischen den Ringnuten 35 und 3^ fällt der Druck in der Kammer SP soweit, daßIf the opening between the annular grooves 35 and 3 ^ is sufficiently large, the pressure in the chamber SP falls so far that
200868200868
R· 7 R 7
7£-:·07 £ -: 0
7£ - 40 - £ 7 - 40 -
es der Feder U6 gelingt, den Steuerschieber 1+5 nach rechts zu verschieben. Dadurch wird der Durchgang zwischen den Ringnuten 50, 51 angedrosselt. So gewinnt die Drossel 59 an Bedeutung - der Druck in der Kammer 52 fällt rapide ab, da der Druckabbau nun über zur Drossel 6θ in Reihe geschaltete zusätzliche Drosseln erfolgt, und zwar die Drossel 59j dazu parallel noch der angedrosselte Durchgang zwischen den Kammern 50, 51· Dieser rapide Druckabbau läßt den Durchgang zwischen den Ringnuten 50, 51 weiter schrumpfen - der Steuerschieber 1+5 verliert sein Gleichgewicht, er "kippt". Das ist auch beabsichtigt, denn "Festdrosseln" beim Verlassen von "Heben" ist nur möglich, wenn der Steuerschieber U5 in allen Stellungen, bei denen der Durchgang zwischen den Ringnuten 1+8, 1*9 angedrosselt ist, stabiles Gleichgewicht findet. Befindet sich der Steuerschieber 1+5 wieder an seinem rechten Anschlag 1+5', so ist die Verbindung zwischen den Ringnuten 1+8, 1+9 weit geöffnet, so daß der über die Drossel 1+1 fließende Steuerstrom ungehindert zum Behälter 13 gelangen kann - wie eingangs beschrieben. Der Ventilkörper 18 der Druckwaage hat weit geöffnet. Dies ist die eingangs geschilderte Situation, nur der Steuerschieber 26 steht etwas-weiter rechts.it succeeds the spring U6, the control slide 1 + 5 after move right. As a result, the passage between the annular grooves 50, 51 is throttled. So the thrush wins 59 in importance - the pressure in chamber 52 is falling rapidly since the pressure reduction is now connected in series to the throttle 6θ additional throttling takes place, namely the throttle 59j in parallel with the throttled passage between the chambers 50, 51 · This rapid pressure reduction causes the passage between the annular grooves 50, 51 to shrink further - the Control spool 1 + 5 loses its balance, it "tips". This is also intended, because "fixed throttling" when leaving "Lift" is only possible if the control spool U5 stable equilibrium in all positions in which the passage between the annular grooves 1 + 8, 1 * 9 is restricted finds. If the control spool 1 + 5 is back on his right stop 1 + 5 ', the connection between the annular grooves 1 + 8, 1 + 9 is wide open, so that the throttle 1 + 1 flowing control current can reach the container 13 unhindered - as described above. The valve body 18 the pressure compensator is wide open. This is the situation described at the beginning, only the control slide 26 is stationary a little further to the right.
Soll wieder der Betriebszustand "Heben" eintreten, dann beginnt ein neuer Zyklus.If the "lifting" operating state is to occur again, a new cycle begins.
Zum Senken der Last wird der Hydrozlyinder 1+0 über ein willkürlich ent sperrbares Rückschlagventil 65 zum Behälter 1 3 entlastet.To lower the load, the hydrocylinder is 1 + 0 via a arbitrarily ent lockable check valve 65 to container 1 3 relieved.
"2008622"2008622
-Jr -- AA - -Jr - - AA -
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 gleicht weitgehend demjenigen nach Figur 1, weist aber folgenden Unterschied auf: Die von der Ringnut 50 zur Leitung 58 führenden Leitungen 56 und 56' samt Drossel 59 entfallen. Stattdessen führt von der Leitung 55 eine eine Drossel 66 enthaltende Leitung 67 zur Kammer 52. Daraus ist zu erkennen, daß die beiden Drosseln βθ, 66 bezüglich dieser Kammer parallel geschaltet sind. Dadurch wird gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 der Gradient des Druckabfalls in der Kammer 52 doppelt so hoch wie zuvor, so daß der Steuerschieber 1+5 schneller anspricht. An der sonstigen, zuvor beschriebenen Funktionsweise ergibt sich keine weitere Änderung.The exemplary embodiment according to FIG. 2 is largely the same as that according to FIG. 1, but has the following difference: The lines 56 and 56 'and the throttle 59 leading from the annular groove 50 to the line 58 are omitted. Instead, a line 67 containing a throttle 66 leads from the line 55 to the chamber 52. It can be seen from this that the two throttles βθ, 66 are connected in parallel with respect to this chamber. As a result, compared to the exemplary embodiment according to FIG. 1, the gradient of the pressure drop in the chamber 52 is twice as high as before, so that the control slide 1 + 5 responds more quickly. There are no further changes to the other functionality described above.
Die in der Zeichnung dargestellten Leitungen können auch Gehäusekanäle in einem gemeinsamen Ventilgehäuse sein.The lines shown in the drawing can also Be housing channels in a common valve housing.
In der Druckwaage 20 kann anstelle des Schaltventils auch ein Schieberventil verwendet werden.In the pressure compensator 20, instead of the switching valve, a slide valve can be used.
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- 1982-08-06 EP EP82107131A patent/EP0072952B1/en not_active Expired
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Legal Events
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8141 | Disposal/no request for examination |