EP2107254A2 - Schwenkmotor - Google Patents
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/12—Characterised by the construction of the motor unit of the oscillating-vane or curved-cylinder type
Definitions
- the generic DE 10 2004 032 747 A1 describes a swivel motor comprising a cylinder filled with a pressure medium with at least one rib on its inner wall, wherein within the cylinder a motor shaft is pivotally mounted with at least one wing, wherein within at least two annular spaces between the cylinder and the motor shaft is a druckvorspannbare seal arrangement, which, together with disc seals within the wings and the ribs, seals a working chamber formed by the cylinder with the rib and the motor shaft and the vane together with end lids of the cylinder, the annular spaces being interconnected via a pressure equalizing channel.
- the purpose of the pressure compensation channel is that can accumulate in the annular spaces for the seal assemblies no pressure medium with different pressure levels, which generate a longitudinal force between the cylinder and the motor shaft.
- Object of the present invention is to achieve an optimum sealing effect of a window seal.
- each disc seal is connected within the grooves in the wings and the ribs with two annular spaces
- the pressure equalization connection is not only used to reduce unilaterally acting pressure pads in one of the annular spaces, but also the targeted pressure bias of all disc seals.
- the pressure equalization channel is formed by a groove running in the longitudinal direction of the disk seal. It is possible to let the pressure equalization channel over the entire length of the disk seal, so that there is a direct connection of the disk seal to the said annular spaces for the annular seal assemblies.
- annular spaces for the seal assembly are connected via each at least one branch channel with all grooves for the disc seals.
- the possibility of pressure reduction from the pressure equalization channel is promoted by the pressure equalization channel is formed by a circumferential groove of the disc seal between the annular spaces.
- the pressurized medium from the annular spaces can flow off in the direction of the dynamic sealing surface via the pressure compensation channel which is also present in the end faces of the window seal and can continue to escape into a working space.
- the disc seal is made of an annular sealing body in conjunction with a core piece, wherein the sealing body has at least one connecting opening between its outer and its inner wall and a gap between the disc seal and a supplement is connected to the connection opening, so that the gap forms the pressure equalization channel together with the connection opening.
- the advantage of this embodiment is that only a very short pressure equalization channel must be formed in the sealing body. The largest part of the pressure equalization channel results from the said gap.
- connection opening in the contact region of the window seal is designed with a lid.
- the Fig. 1 shows an assembly in the design of a swing motor 1 in a longitudinal sectional view with a cylinder 3, in which a motor shaft 5 rotatably mounted is. With the cylinder 3 end lid 7 and 9 are welded. On the inner wall 11 of the cylinder 3 are two ribs 13 (FIG. Fig. 2 ) arranged with wings 15 of the motor shaft 5, the cylinder 3 and the covers 7; 9 four working chambers 17; Form 19, wherein working chambers with the same reference numeral via a pressure medium distribution system starting from hydraulic ports 21; 23 and transverse channels 25; 27 are interconnected within the motor shaft. The number of working chambers depends on the torque to be applied and on the required swivel angle of the slewing motor.
- seals 31; 33 inserted in the design of disc seals, each of which separate adjacent working chambers.
- Both covers 7; 9 form together with the motor shaft 5 annular spaces 37; 39, the seal assemblies 41; 43 for sealing the working chambers 17; 19 record.
- pressurizing a common group of working chambers, e.g. B. 17 and a relatively smaller pressure in the working chambers 19 is a very low flow of oil into the annular spaces 37; Pressed 39, as set by the different pressure from the working chambers in the circumferential direction a slight deformation of the seal assembly and thus pressure medium from the working chambers 17 at a high pressure in the annular spaces 37, 39 penetrates.
- the pressure medium volume occurring in particular at low working chamber pressures after high pressure phases are comparatively very small, but it could happen that z. B.
- the pressure equalization channel is at least part of the length of the disk seals 31; 33 formed, which are arranged in a groove of the wing and / or the rib.
- the pressure equalization channel is formed by a groove running in the longitudinal direction of the disk seal.
- the annular spaces 37; 39 via branch channels 47; 49 connected in the motor shaft with the pressure equalization channel 45, wherein the branch channels open at a distance from the outer end of the disk seal 31 in the pressure equalization channel 45.
- Each disc seal 31 within a groove of a wing 15 and each disc seal 31 within a rib 13 in the cylinder 3 is provided with branch channels 47; 49 to the annular spaces 37; 39 connected.
- the Fig. 4 shows a swivel motor 1 in the basic design according to Fig. 1 , Deviating, the annular spaces 37; 39 via radial passages 51 connected to the pressure equalization passage 45 in each disk seal, as in the Fig. 5 is shown enlarged.
- the radial channels are z. B. formed by a coinage.
- the pressure equalization channel 45 can be dimensioned in the seal with a comparatively large cross-section, since a desired throttle function is generated within the pressure equalization channel of the embossing.
- the Fig. 6 shows a detailed view of a window seal 31; 33 inside a groove. Included in this solution the disk seal 31 a sealing frame 53 in conjunction with a plurality of juxtaposed axially and radially elastic Med Greer 55. Beid lake arranged supplements 57; 59 complete the window seals.
- the transverse opening 65 can extend over the entire width of the window seal and is characterized by the inserts 57; 59 closed depending on the direction of flow. If, for example, a greater momentary pressure prevails in the working chamber 19 than in the working chamber 17, then the sealing frame 53 is possibly pressed together with the filling pieces 55 onto the insert 59, which is supported on the right-hand groove side wall. Within the pressure equalization channel 45 is about the same pressure as in the working chamber 17. The supplement 59 floats between the right groove side wall and the sealing frame with the filling pieces.
- the connection opening extends only in a very short way and can also be performed with relatively little effort in the sealing body. If the gap 71 forms between the groove side wall and a shim, then the pressure equalizing channel may also be connected to the respective working chamber.
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Abstract
Description
- Die gattungsbildende
DE 10 2004 032 747 A1 beschreibt einen Schwenkmotor, umfassend einen mit einem Druckmittel gefüllten Zylinder mit mindestens einer Rippe an seiner Innenwandung, wobei innerhalb des Zylinders eine Motorwelle mit mindestens einem Flügel schwenkbar gelagert ist, wobei innerhalb von mindestens zwei Ringräumen zwischen dem Zylinder und der Motorwelle eine druckvorspannbare Dichtungsanordnung vorliegt, die zusammen mit Scheibendichtungen innerhalb der Flügel und der Rippen eine Arbeitskammer abdichtet, welche von dem Zylinder mit der Rippe und der Motorwelle und dem Flügel zusammen mit endseitigen Deckeln des Zylinders gebildet wird, wobei die Ringräume über einen Druckausgleichskanal miteinander verbunden sind. Der Sinn des Druckausgleichskanals besteht darin, dass sich in den Ringräumen für die Dichtungsanordnungen keine Druckmittel mit unterschiedlichen Druckniveaus sammeln können, die eine Längskraft zwischen dem Zylinder und der Motorwelle erzeugen. - In der
DE 103 58 519 A1 wird eine Scheibendichtung für einen Schwenkmotor beschrieben, die vom Druck innerhalb einer Arbeitskammer vorgespannt und in ihrer Dichtwirkung verstärkt wird. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optimale Dichtwirkung einer Scheibendichtung zu erreichen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, jede Scheibendichtung innerhalb der Nuten in den Flügeln und den Rippen mit beiden Ringräumen verbunden ist
- Die Druckausgleichsverbindung dient nicht nur dem Abbau von einseitig wirkenden Druckpolstern in einem der Ringräume, sondern auch der gezielten Druckvorspannung sämtlicher Scheibendichtungen. Versuche haben gezeigt, dass mit dieser Ausführung im Vergleich zu bisherigen Lösungen eine signifikante Steigerung der Dichtfunktion innerhalb des Schwenkmotors erreicht werden kann. Des Weiteren besteht über die im Vergleich zum Stand der Technik größere Anzahl von Druckausgleichsverbindungen eine deutlich verbesserte Volumenverschiebung von Druckmedium.
- Bei einer Variante wird der Druckausgleichskanal von einer in Längsrichtung der Scheibendichtung verlaufenden Nut gebildet wird. Man kann den Druckausgleichskanal über die gesamte Länge der Scheibendichtung verlaufen lassen, so dass ein unmittelbarer Anschluss der Scheibendichtung an die besagten Ringräume für die ringförmigen Dichtungsanordnungen besteht.
- Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist vorgesehen, dass Ringräume für die Dichtungsanordnung über jeweils mindestens einen Stichkanal mit sämtlichen Nuten für die Scheibendichtungen verbunden sind.
- Bei einer unmittelbaren Anbindung des Ringraums an den Druckausgleichskanal ist der Ringraum über einen Radialkanal mit dem Druckausgleichskanal verbunden.
- Prinzipiell ist es nicht einfach, eine Nut mit einer über die gesamte Breite vollständig ebene Nutgrundfläche zu fertigen. Übergangsradien zu den Nutseitenwänden sind notwendig, um Kerbspannungen zu vermeiden. Folglich können sich Lageungenauigkeiten der Beilagen bezogen auf die Queröffnungen einstellen. Diese Probleme lassen sich dadurch umgehen, indem die mindestens eine Queröffnung im Bereich der dynamischen Dichtfläche der Scheibendichtung ausgeführt ist. Die dynamische Dichtfläche steht per Definition stets in Reibkontakt mit dem zur Scheibendichtung sich relativ beweglichen Bauteil.
- Die Möglichkeit des Druckabbaus aus dem Druckausgleichskanal wird dadurch gefördert, dass der Druckausgleichskanal von einer zwischen den Ringräumen umlaufenden Nut der Scheibendichtung gebildet wird. Das unter Druck stehende Medium aus den Ringräumen kann über den auch in den Stirnflächen der Scheibendichtung vorhandenen Druckausgleichskanal in Richtung der dynamischen Dichtfläche abfließen und weiter in einen Arbeitsraum entweichen.
- Bei einer Alternativvariante ist die Scheibendichtung aus einem ringförmigen Dichtkörper in Verbindung mit einem Kernstück ausgeführt, wobei der Dichtkörper mindestens eine Verbindungsöffnung zwischen seiner Außen- und seinem Innenwandung aufweist und ein Spalt zwischen der Scheibendichtung und einer Beilage an die Verbindungsöffnung angeschlossen ist, so dass der Spalt zusammen mit der Verbindungsöffnung den Druckausgleichskanal bildet.
- Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass nur ein sehr kurzer Druckausgleichskanal in den Dichtkörper eingeformt werden muss. Der größte Teil des Druckausgleichskanals ergibt sich durch den besagten Spalt.
- Des Weiteren ist die Verbindungsöffnung im Kontaktbereich der Scheibendichtung mit einem Deckel ausgeführt.
- Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
-
- Fig. 1 - 3
- Schnittdarstellungen eines erfindungsgemäßen Schwenkmotors
- Fig. 4 - 7
- Scheibendichtung mit umlaufendem Druckausgleichskanal
- Fig. 8 - 11
- Scheibendichtung mit zusätzlichen Queröffnungen und Verbindungsöffnung innerhalb der Stirnflächen
- Die
Fig. 1 zeigt ein Aggregat in der Bauform eines Schwenkmotors 1 in einer Längsschnittdarstellung mit einem Zylinder 3, in dem eine Motorwelle 5 drehbar gelagert ist. Mit dem Zylinder 3 sind endseitig Deckel 7 und 9 verschweißt. An der Innenwandung 11 des Zylinders 3 sind zwei Rippen 13 (Fig. 2 ) angeordnet, die mit Flügeln 15 der Motorwelle 5, dem Zylinder 3 und den Deckeln 7; 9 vier Arbeitskammern 17; 19 bilden, wobei Arbeitskammern mit gleicher Bezugsziffer über ein Druckmittelverteilungssystem ausgehend von Hydraulikanschlüssen 21; 23 und Querkanälen 25; 27 innerhalb der Motorwelle miteinander verbunden sind. Die Zahl der Arbeitskammern ist abhängig vom aufzubringenden Drehmoment und vom notwendigen Schwenkwinkel des Schwenkmotors. - Innerhalb der Flügel und Rippen sind Dichtungen 31; 33 in der Bauform von Scheibendichtungen eingelegt, die jeweils benachbarte Arbeitskammern voneinander trennen.
- Beide Deckel 7; 9 bilden zusammen mit der Motorwelle 5 Ringräume 37; 39, die Dichtungsanordnungen 41; 43 zur Abdichtung der Arbeitskammern 17; 19 aufnehmen. Während der Druckbeaufschlagung einer gemeinsamen Gruppe von Arbeitskammern, z. B. 17 und einem vergleichsweise kleineren Druck in den Arbeitskammern 19 wird ein sehr geringer Ölstrom in die Ringräume 37; 39 gedrückt, da sich durch die unterschiedliche Druckbeaufschlagung aus den Arbeitskammern in Umfangsrichtung eine geringfügige Deformation der Dichtungsanordnung einstellt und damit Druckmittel aus den Arbeitskammern 17 mit einem hohen Druck in die Ringräume 37, 39 eindringt. Die insbesondere bei niedrigen Arbeitskammerdrücken nach Hochdruckphasen auftretenden Druckmittelvolumen sind vergleichsweise sehr klein, doch könnte der Fall eintreten, dass z. B. in dem Ringraum 37 ein größerer Momentandruck des Druckmittels vorherrscht als im Ringraum 39. Damit keinesfalls axial wirksame Verschiebekräfte zwischen dem Zylinder 3 mit den Deckeln 7, 9 und der Motorwelle 5 auftreten, sind beide Ringräume 37; 39 über einen Druckausgleichskanal 45, s.
Fig. 3 , miteinander verbunden. - Der Druckausgleichskanal wird zumindest auf einer Teillänge von den Scheibendichtungen 31; 33 gebildet, die in einer Nut des Flügels und/oder der Rippe angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Druckausgleichskanal von einer in Längsrichtung der Scheibendichtung verlaufenden Nut gebildet. Des weiteren sind die Ringräume 37; 39 über Stichkanäle 47; 49 in der Motorwelle mit dem Druckausgleichskanal 45 verbunden, wobei die Stichkanäle in einem Abstand zum äußeren Ende der Scheibendichtung 31 in den Druckausgleichskanal 45 münden. Jede Scheibendichtung 31 innerhalb einer Nut eines Flügels 15 und jede Scheibendichtung 31 innerhalb einer Rippe 13 im Zylinder 3 ist mit Stichkanälen 47; 49 an die Ringräume 37; 39 angeschlossen.
- Die
Fig. 4 zeigt einen Schwenkmotor 1 in der prinzipiellen Bauform gemäßFig. 1 . Abweichend werden die Ringräume 37; 39 über Radialkanäle 51 mit dem Druckausgleichskanal 45 in jeder Scheibendichtung verbunden, wie in derFig. 5 vergrößert dargestellt ist. Die Radialkanäle werden z. B. von einer Prägung gebildet. Dadurch kann der Druckausgleichskanal 45 in der Dichtung mit einem vergleichsweise großen Querschnitt dimensioniert werden, da eine gewünschte Drosselfunktion innerhalb des Druckausgleichskanals von der Prägung erzeugt wird. DieFig. 6 zeigt eine Detailansicht einer Scheibendichtung 31; 33 innerhalb einer Nut. Bei dieser Lösung umfasst die Scheibendichtung 31 einen Dichtungsrahmen 53 in Verbindung mit mehreren nebeneinander angeordneten axial und radial elastischen Füllstücken 55. Beidseitig angeordnete Beilagen 57; 59 komplettieren die Scheibendichtungen. - Ein weiterer Unterschied zur Ausführung nach den
Figuren 1 und 3 besteht darin, dass der Druckausgleichskanal 45 von einer zwischen den Ringräumen 37; 39 umlaufenden Nut der Scheibendichtung 31, 33 gebildet wird. Auch in den endseitigen Stirnflächen 61, 63 der Scheibendichtung ist der Druckausgleichskanal 45 ausgeführt. - Innerhalb der Scheibendichtung ist, wie aus der Zusammenschau der
Figuren 4 ;6 u. 7 erkennbar ist, über mindestens eine Queröffnung 65 ausgeführt. Die Queröffnung 65 kann sich über die gesamte Breite der Scheibendichtung erstrecken und wird durch die Beilagen 57; 59 in Abhängigkeit der Anströmungsrichtung verschlossen. Wenn beispielsweise in der Arbeitskammer 19 ein größerer Momentandruck herrscht als in der Arbeitskammer 17, dann wird der Dichtungsrahmen 53 ggf. zusammen mit den Füllstücken 55 auf die Beilage 59 gedrückt, das sich an der rechten Nutseitenwand abstützt. Innerhalb des Druckausgleichskanals 45 liegt etwa derselbe Druck vor, wie in der Arbeitskammer 17. Die Beilage 59 schwimmt zwischen der rechten Nutseitenwand und dem Dichtungsrahmen mit den Füllstücken. Bei einer Arbeitsdruckreduzierung kann sich der in den Ringräumen 37; 39 aufgebaute Druck in die Arbeitskammer 19 abbauen, bevor sich der Dichtungsrahmen mit den Füllstücken ebenfalls in Richtung der linken Nutseitenwand bewegt. Die Füllstücke 57; 59 verhindern eine direkte Querverbindung zwischen den Arbeitskammern 17; 19. - Die Varianten nach den
Figuren 4 bis 11 lassen sich bezüglich der Queröffnungen 65 sehr vorteilhaft kombinieren. Dann ist es sinnvoll, die Queröffnung 65 im Bereich der dynamischen Dichtfläche 67, s.Fig. 1 , auszuführen, um die Funktion der Füllstücke als Rückschlagventilelement zu verbessern. Im Bereich der dynamischen Dichtfläche 67 treten im Gegensatz zum Nutgrund keine Übergangsradien zwischen dem Nutgrund und den Nutseitenwänden auf, die ggf. die radiale Verschiebung der Füllstücke verursachen könnten. - Mit den
Fig. 8 bis 12 soll eine weitere Ausführungsform vorgestellt werden, bei der die Scheibendichtung aus einem ringförmigen Dichtkörper, z. B. in der Ausgestaltung eines Dichtrahmens 53 gemäß derFig. 6 , in Verbindung mit einem Kernstück oder auch Füllstück 55 ausgeführt ist, wobei der Dichtkörper 53 mindestens eine Verbindungsöffnung 69 zwischen seiner Außen- und seiner Innenwandung aufweist, die über den Radialkanal 47 mit den Ringräumen 37; 39 verbunden ist. Die Breite der Nut innerhalb des Flügels oder der Rippe für die Scheibendichtung ist größer als die aus den Beilagen und dem Dichtungsrahmen zusammen mit den Füllstücken gebildete Schichtung. Deshalb stellt sich innerhalb der Nut ein geometrisch nicht exakt bestimmbarer Spalt 71 innerhalb der Scheibendichtung und/oder zwischen der Scheibendichtung und/oder den Beilagen und/oder zu den Nutenseitenwänden ein, der wechselweise in Abhängigkeit der Druckverhältnisse in den Arbeitskammern 17; 19 vorliegt, und an die Verbindungsöffnung angeschlossen, so dass der sich über die gesamte Länge der Scheibendichtung erstreckende Spalt 71 zusammen mit den Verbindungsöffnungen den Druckausgleichskanal zwischen den Dichtungsanordnungen 37; 39 bildet. Die Verbindungsöffnung erstreckt sich nur auf einem sehr kurzen Weg und kann auch mit vergleichsweise geringem Aufwand in den Dichtkörper ausgeführt werden. Wenn sich der Spalt 71 zwischen der Nutenseitenwand und einer Beilage bildet, dann kann der Druckausgleichskanal auch an die jeweilige Arbeitskammer angeschlossen sein.
Claims (8)
- Schwenkmotor, umfassend einen mit einem Druckmittel gefüllten Zylinder mit mindestens einer Rippe an seiner Innenwandung, wobei innerhalb des Zylinders eine Motorwelle mit mindestens einem Flügel schwenkbar gelagert ist, wobei innerhalb von mindestens zwei Ringräumen zwischen dem Zylinder und der Motorwelle eine druckvorspannbare Dichtungsanordnung vorliegt, die zusammen mit Scheibendichtungen innerhalb von Nuten in dem mindestens einen Flügel und der mindestens einen Rippen eine Arbeitskammer abdichtet, welche von dem Zylinder mit der Rippe und der Motorwelle und dem Flügel zusammen mit endseitigen Deckeln des Zylinders gebildet wird, wobei die Ringräume über einen Druckausgleichskanal miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede Scheibendichtung (31; 33) innerhalb der Nuten in den Flügeln (15) und den Rippen (13) mit beiden Ringräumen (37; 39) verbunden ist. - Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckausgleichskanal (45) von einer in Längsrichtung der Scheibendichtung (31; 33) verlaufenden Nut zwischen den Ringräumen (37; 39) gebildet wird. - Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringräume (37; 39) für die Dichtungsanordnung (41, 43) über jeweils mindestens einen Stichkanal (47) mit sämtlichen Nuten für die Scheibendichtungen verbunden sind. - Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass beide Ringräume (37; 39) über mindestens einen Radialkanal (51) mit dem Druckausgleichskanal verbunden ist. - Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Queröffnung (65) im Bereich der dynamischen Dichtfläche (67) der Scheibendichtung (31; 33) ausgeführt ist. - Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Druckausgleichskanal (45) von einer umlaufenden Nut der Scheibendichtung (31; 33) zwischen den Ringräumen (37; 39) gebildet wird. - Schwenkmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Scheibendichtung (31; 33) aus einem ringförmigen Dichtkörper (53) in Verbindung mit mindestens einem Kernstück (55) ausgeführt ist, wobei der Dichtkörper (53) mindestens eine Verbindungsöffnung (69) zwischen seiner Außen-und seiner Innenwandung aufweist und ein Spalt (71) zwischen den Bauteilen der Scheibendichtung (31, 33) und/oder einer Beilage (57; 59) und/oder einer Nutseitenwand an die Verbindungsöffnung angeschlossen ist, so dass der Spalt (71) zusammen mit der Verbindungsöffnung (69) den Druckausgleichskanal bildet. - Schwenkmotor nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindungsöffnung (69) im Kontaktbereich der Scheibendichtung mit einem Deckel ausgeführt ist.
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Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR |
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| AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL BA RS |
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Ipc: F15B 15/12 20060101AFI20121129BHEP |
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| AKY | No designation fees paid | ||
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R108 |
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| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R108 Effective date: 20130904 |
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| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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| 18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20130703 |