DE20110331U1 - metal seal - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Metalldichtung. The present invention relates to a metal seal.
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Es sind Metalldichtungen bekannt, welche aus einem ersten und einem zweiten Dichtungsblech bestehen, wobei diese Dichtungsbleche die Außenlagen der Metalldichtung bilden und die Dichtungslagen mindestens eine gemeinsame Aussparung zur Durchführung von Befestigungsmitteln aufweisen.Metal seals are known which consist of a first and a second sealing sheet, wherein these sealing sheets form the outer layers of the metal seal and the sealing layers have at least one common recess for the passage of fastening means.
So sind z.B. Zweilagenstahldichtungen bekannt, bei denen ein Bodenblech und ein Deckblech mittels Nietverbindungen fest miteinander verbunden sind. Diese Zweilagenstahldichtung nach dem Stand der Technik weist jedoch mehrere Nachteile auf. Insbesondere bei einer kostengünstigen, hochautomatisierten Fertigung ist die Nietverbindung der beiden Dichtungsbleche, welche in einem gesonderten Arbeitsgang erfolgenFor example, two-layer steel seals are known in which a base plate and a cover plate are firmly connected to one another by means of riveted joints. However, this state-of-the-art two-layer steel seal has several disadvantages. Particularly in the case of cost-effective, highly automated production, the riveted connection of the two sealing plates, which is carried out in a separate operation, is
muß, recht kostenaufwendig. Entweder sind manuelle Zwischenschritte zum Nieten nötig oder aber die Maschinen zur vollautomatischen Herstellung werden sehr komplex. In jedem Falle aber ist es erforderlich, daß die beiden Dichtungsbleche paßgenau übereinander angeordnet werden müssen, so daß dann durch eine fluchtende Öffnung die Nietverbindung erfolgt. Hierbei ist die Gefahr gegeben, daß durch fehlerhafte Nieten bzw. eine fehlerhafte Vernietung die komplette Dichtung unbrauchbar ist.must be quite expensive. Either manual intermediate steps for riveting are necessary or the machines for fully automatic production are very complex. In any case, however, it is necessary that the two sealing sheets are arranged precisely on top of each other so that the rivet connection is made through an aligned opening. There is a risk that the entire seal will be unusable due to faulty rivets or faulty riveting.
Zur Verminderung einiger der oben beschriebenen Nachteile ist es auch möglich, zwei Zweilagenstahldichtung herzustellen, welche mit Laserschweißgeräten aneinandergefügt sind. Hierbei ist es zwar nicht notwendig, gesonderte Bauteile wie etwa Nieten bereit zu halten und zu verarbeiten, allerdings sind zum Laserschweißen recht hohe Investitions- und Betriebskosten nötig, außerdem ist die Zentrierung der beiden Dichtungsbleche vor dem Verschweißen recht aufwendig.To reduce some of the disadvantages described above, it is also possible to produce two two-layer steel seals that are joined together using laser welding equipment. Although it is not necessary to have separate components such as rivets ready and to process them, laser welding requires quite high investment and operating costs, and centering the two sealing sheets before welding is quite complex.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrlagige Metalldichtung zu schaffen, welche kostengünstig und mit geringer Fehlerquote herstellbar ist.Based on this prior art, the present invention is based on the object of creating a multi-layer metal seal which can be produced cost-effectively and with a low error rate.
Diese Aufgabe wird durch eine Metalldichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a metal seal according to patent claim 1.
Dadurch, daß bei einer gattungsgemäßen Metalldichtung das erste Dichtungsblech (vorteilhafterweise, aber nicht absolut notwendigerweise das Bodenblech) mindestens eine Lasche aufweist, welche durch die Aussparung geführt ist und das zweite Dichtungsblech (in der Regel, aber nicht absolut notwendigerweise das Deckblech) hintergreift, sind keine zusätzlichen Bau-Because in a generic metal seal the first sealing sheet (advantageously, but not absolutely necessarily the base sheet) has at least one tab which is guided through the recess and engages behind the second sealing sheet (usually, but not absolutely necessarily the cover sheet), no additional construction
teile, wie etwa Nieten oder andere Fügegegenstände nötig, um eine feste Verbindung zwischen den beiden Dichtungsblechen herzustellen. Es können also keine Fehler dadurch auftreten, daß z.B. Nieten verlorengehen oder fehlerhaft sind, trotzdem wird durch die Anordnung der Laschen in korrespondierenden Ausnehmungen des zweiten Dichtungsbleches eine gute Zentrierung erreicht.Parts such as rivets or other joining elements are necessary to create a firm connection between the two sealing sheets. This means that no errors can occur due to rivets being lost or faulty, for example, but good centering is achieved by arranging the tabs in corresponding recesses in the second sealing sheet.
Zudem ist das Verbinden der Metallbleche leicht in einen effizienten Fertigungsvorgang integrierbar, so daß damit dem Ziel einer hochautomatisierten Fertigung von Mehrlagenstahldichtungen auf Schnellläuferpressen mit fertig fallenden Teilen näher gekommen wird. Es sind insbesondere nicht wie beim Laserschweißen besonders teure Maschinen zum Fügen notwendig, es kann auf die bisher in Stanz- und Umformprozessen verwendeten Maschinen zurückgegriffen werden. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß im Fertigungsprozeß die Dichtungsbleche nur einmal positioniert werden müssen, es sind nicht mehrmalige teure und fehleraufwendige Positionierungen (etwa für Umformprozesse und Nietprozesse getrennt) nötig. Auch sind keine speziellen Materialien vonnöten, um die erfindungsgemäßen Laschen auszuführen, es sind z.B. übliche Dichtungsbleche verarbeitbar, wie sie z.B. für Zylinderkopfdichtungen üblicherweise verwendet werden, welche ohne Probleme bördelbar sind. So wird z.B. beim Umbiegen der Lasche die Dehngrenze, etwa bei einem 1.4310 Edelstahlblech, keinesfalls überschritten. In addition, the joining of the metal sheets can be easily integrated into an efficient manufacturing process, thus bringing us closer to the goal of highly automated production of multi-layer steel seals on high-speed presses with ready-made parts. In particular, as with laser welding, particularly expensive machines are not required for joining; the machines previously used in punching and forming processes can be used. A particular advantage here is that the sealing sheets only have to be positioned once in the manufacturing process; there is no need for multiple expensive and error-prone positioning (separate for forming and riveting processes, for example). No special materials are required to make the tabs according to the invention; for example, standard sealing sheets can be processed, such as those usually used for cylinder head gaskets, which can be flanged without any problems. For example, when bending the tab, the yield strength, for example with a 1.4310 stainless steel sheet, is never exceeded.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren wird ein im Wesentlichen ebener Dichtungsblechrohling, welcher Laschenabschnitte aufweist (d.h. das spätere erste Dichtungsblech, sowie außerdem das zweite Dichtungs-In the manufacturing method according to the invention, a substantially flat sealing sheet blank, which has tab sections (i.e. the later first sealing sheet, as well as the second sealing
blech auf die übliche Weise, etwa durch Stanzvorgänge hergestellt. Dann werden die Laschenabschnitte des Dichtungsblechrohlings z.B. um 90° umgebogen, so daß das zweite Dichtungsblech hierauf aufgesteckt bzw. zentriert werden kann. Schließlich wird durch weiteres Umbiegen der Laschenabschnitte die fertige Metalldichtung fertiggestellt. Erfindungsgemäß ist es natürlich auch möglich, den Umbiegevorgang der Laschen in einem Schritt durchzuführen, mit dem zweischrittigen Verfahren ist jedoch eine besonders gute Überprüfung und Sicherstellung der Zentrierung möglich. Ein besonders großer Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es, daß die beiden Dichtungsbleche durch die Laschenabschnitte, welche am zweiten Dichtungsblech nicht vorhanden sind, besonders gut unterscheidbar werden, so daß es praktisch unmöglich ist, aus Versehen zwei Deck- oder zwei Bodenbleche miteinander zu verbinden.sheet in the usual way, for example by punching. Then the tab sections of the sealing sheet blank are bent, for example, by 90°, so that the second sealing sheet can be placed on top of them or centered. Finally, the finished metal seal is completed by further bending the tab sections. According to the invention, it is of course also possible to carry out the bending process of the tabs in one step, but the two-step process enables particularly good checking and ensuring of centering. A particularly great advantage of the manufacturing process according to the invention is that the two sealing sheets can be distinguished particularly well by the tab sections, which are not present on the second sealing sheet, so that it is practically impossible to accidentally connect two cover or two base sheets to one another.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben. Advantageous further developments of the present invention are described in the dependent claims.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß die z.B. lochförmigen Aussparungen, welche im Wesentlichen rund sind, an ihrem Umfang bereichsweise Abflachungen aufweisen, an welchen die umgebogenen Laschen im Wesentlichen bündig anliegen können. Durch diese Abflachung wird die Verbindungsfläche stark vergrößert, dies ist z.B. auch für Zwecke der Zentrierung vorteilhaft.A particularly advantageous development provides that the hole-shaped recesses, for example, which are essentially round, have flattened areas on their circumference, against which the bent tabs can lie essentially flush. This flattening greatly increases the connecting surface, which is also advantageous for centering purposes, for example.
Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß mehrere Laschen, etwa 2, 3 oder mehr Laschen gleichmäßig um den Umfang einer Aussparung herum angeordnet sind. Hierdurch wird es, insbesonde-Another particularly advantageous development provides that several tabs, such as 2, 3 or more tabs, are arranged evenly around the circumference of a recess. This makes it possible, in particular,
re im Zusammenhang mit den oben erwähnten Abflachungen, möglich, bereits eine Zentrierung über eine einzige Aussparung zu gewährleisten. Im Falle, daß mehrere Laschen um eine Aussparung herum angeordnet sind, sieht der Dichtungsblechrohling zum ersten Dichtungsblech im Bereich der späteren Aussparung vorteilhafterweise wie ein Kleeblatt aus. Um eine besonders gute Zentrierung und einen besonders guten Halt von Deck- und Bodenblech zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Verbindung der Dichtungsbleche über mehrere Aussparung und dort entsprechend angeordnete Laschen herzustellen.In conjunction with the flattenings mentioned above, it is possible to ensure centering using a single recess. If several tabs are arranged around a recess, the sealing sheet blank for the first sealing sheet in the area of the later recess advantageously looks like a cloverleaf. In order to achieve particularly good centering and a particularly good hold of the cover and base sheets, it is advantageous to connect the sealing sheets using several recesses and correspondingly arranged tabs.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, daß zwischen dem ersten und zweiten Dichtungsblech zumindest abschnittsweise mindestens ein Distanzblech angeordnet ist. Während bei einer üblichen Zweilagen-Stahldichtung ohne Distanzblech dazwischen die Aussparung außerhalb des eigentlichen Dichtbereiches der Metalldichtung angeordnet sein sollte, ist es bei der Ausführungsform mit Distanzblech möglich, sogar innerhalb des Dichtbereiches, erfindungsgemäße Fügestellen vorzusehen. Hierzu müssen im Bereich der Aussparung lediglich das erste und das zweite Dichtungsblech übereinander angeordnet sein, das Distanzblech bleibt hier ausgespart. Die Dicke des ersten Dichtungsbleches ist im Verhältnis zur Dicke des Distanzbleches hierbei so gewählt, daß die größte Dicke der Metalldichtung im Bereich der Aussparung kleiner ist als die Dicke der Metalldichtung in Bereichen mit dazwischen liegendem Distanzblech. Dies bedeutet, daß die Bereiche um die Aussparung herum niedriger sind als die Bereiche mit dazwischen liegendem Distanzblech, so daß die Dichtwirkung der Metallwirkung nicht durch eine Überhöhung im Bereich der umgeknickten Laschen gemindert wird.A further development provides that at least one spacer plate is arranged between the first and second sealing plates, at least in sections. While in a conventional two-layer steel seal without a spacer plate in between, the recess should be arranged outside the actual sealing area of the metal seal, in the embodiment with a spacer plate it is possible to provide joints according to the invention even within the sealing area. To do this, only the first and second sealing plates have to be arranged one above the other in the area of the recess, the spacer plate remains recessed here. The thickness of the first sealing plate is selected in relation to the thickness of the spacer plate so that the greatest thickness of the metal seal in the area of the recess is smaller than the thickness of the metal seal in areas with a spacer plate in between. This means that the areas around the recess are lower than the areas with a spacer plate in between, so that the sealing effect of the metal effect is not reduced by an excessive elevation in the area of the folded tabs.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den übrigen abhängigen Patentansprüchen angegeben.Further advantageous developments of the present invention are specified in the remaining dependent patent claims.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained using several figures. They show:
Fig. la ein Rohling eines ersten Dichtungsbleches mit ebenen Laschenabschnitten,Fig. la a blank of a first sealing sheet with flat tab sections,
Fig. Ib ein zweites Dichtungsblech,Fig. Ib a second sealing sheet,
Fign. 2aFig. 2a
und 2b den Rohling eines ersten Dichtungsbleches mit senkrecht ausgebogenen Laschenabschnitten, and 2b the blank of a first sealing sheet with vertically bent tab sections,
Fign. 3aFig. 3a
und 3b Ansichten des ersten Dichtungsblechrohlings aus Fign. 2a und 2b mit aufgestecktem zweiten Dichtungsblech,and 3b views of the first sealing sheet blank from Figs. 2a and 2b with the second sealing sheet attached,
Fign. 4aFig. 4a
und 4b Ansichten einer erfindungsgemäßen Metalldichtung, undand 4b views of a metal seal according to the invention, and
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Metalldichtung mit dazwischen liegendem Distanzblech.Fig. 5 shows a further embodiment of a metal seal according to the invention with a spacer plate in between.
Fig. la zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Dichtungsblechrohlings 2a, welcher im Bereich um eine Ausnehmung in Form eines dreiblättrigen Kleeblattes herum drei Laschenabschnitte 5a in der Papierebene aufweist. Die kleeblattförmige AusnehmungFig. la shows a section of a sealing sheet blank 2a according to the invention, which has three tab sections 5a in the plane of the paper in the area around a recess in the form of a three-leaf clover. The clover-shaped recess
/>·! lh·: I/>·! lh·: I
ist in einem laschenartigen Ausläufer untergebracht, welcher im nicht abdichtenden Randbereich der späteren Metalldichtung angeordnet ist.is housed in a tab-like extension, which is arranged in the non-sealing edge area of the later metal seal.
Fig. Ib zeigt ein durch einen Stanzvorgang hergestelltes zweites Dichtungsblech 3, welches eine Ausnehmung 8 aufweist, welche nicht ganz kreisrund ist, sondern um ihren Umfang herum gleichmäßig verteilt drei abgeflachte Bereiche 6 aufweist.Fig. 1b shows a second sealing sheet 3 produced by a punching process, which has a recess 8 which is not completely circular, but has three flattened regions 6 evenly distributed around its circumference.
Der Dichtungsblechrohling 2a aus Fig. la und das zweite Dichtungsblech aus Fig. Ib weisen im wesentlichen deckungsgleiche Außenmaße auf, legt man beide übereinander bilden diese eine gemeinsame Ausnehmung, die Laschenabschnitte 5a liegen im wesentlichen über komplementären abgeflachten Abschnitten 6.The sealing sheet blank 2a from Fig. la and the second sealing sheet from Fig. 1b have essentially congruent external dimensions; if both are placed on top of each other, they form a common recess, the tab sections 5a lie essentially over complementary flattened sections 6.
Fig. 2a zeigt den Dichtungsblechrohling aus Fig. la, wobei die Laschenabschnitte 5a jedoch im wesentlichen senkrecht aus der Papierebene herausgebogen sind (siehe entsprechende schematische Seitenansicht in Fig. 2b) .Fig. 2a shows the sealing sheet blank from Fig. la, wherein the tab sections 5a are, however, bent out essentially perpendicularly from the plane of the paper (see corresponding schematic side view in Fig. 2b).
Fig. 3a zeigt in der Draufsicht, wie das in Fig. Ib gezeigte zweite Dichtungsblech auf den Gegenstand in Fig. 2a aufgesteckt ist. Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 3b in der Seitenansicht auf eine schematische Weise, daß es sich hier um eine Schichtung von Blechen handelt (die Stärke der rechten und linken Flanke ist größer als bei dem nur einen Blech aus Fig. 2b) .Fig. 3a shows in plan view how the second sealing sheet shown in Fig. 1b is attached to the object in Fig. 2a. To clarify, Fig. 3b shows in a side view in a schematic way that this is a layering of sheets (the thickness of the right and left flanks is greater than with just one sheet in Fig. 2b).
Fig. 4a zeigt eine Draufsicht einer fertigen Zweilagen-Metalldichtung. Diese ist aus dem in Fig. 3a und 3b gezeigten Verbund dadurch entstanden, daß die Laschenabschnitte 5a noch weiter umgebogen sind. DiesFig. 4a shows a top view of a finished two-layer metal seal. This is created from the composite shown in Fig. 3a and 3b by further bending the tab sections 5a. This
ist besonders gut in der Fig. 4b zu erkennen, welche eine Schnittführung gemäß A-B zeigt. Die Metalldichtung 1 nach den Fign.'4a und 4b besteht aus einem ersten Dichtungsblech 2 (dies bildet das Bodenblech einer Zylinderkopfdichtung) und einem zweiten Dichtungsblech 3 (dies bildet das dazugehörige Deckblech der Zylinderkopfdichtung). Diese beiden Dichtungsbleche, welche also die Außenlagen der Zylinderkopfdichtung bilden, weisen eine gemeinsame Aussparung 4 auf. Hierbei weist das Bodenblech 2 im Wesentlichen um 180° (bzw. abhängig vom Krümmungsradius noch stärker) umgebogene Laschen 5 auf, welche die Aussparung 4 hindurchgeführt sind und das zweite Dichtungsblech, also das Deckblech 3, hintergreifen. Auf diese Art wird das Deckblech 3 bezüglich des Bodenbleches zentriert und fixiert. Sowohl die Fixier- als auch die Zentrierwirkung wird durch die bereits oben beschriebenen abgeflachten Abschnitte 6, welche zu den Laschen 5 komplementär sind, verbessert. Die Aussparung 4 bildet ein Loch, welches im nicht dichtenden Randbereich der Zylinderkopfdichtung untergebracht ist.can be seen particularly well in Fig. 4b, which shows a section according to A-B. The metal seal 1 according to Figs. 4a and 4b consists of a first sealing sheet 2 (this forms the base plate of a cylinder head gasket) and a second sealing sheet 3 (this forms the corresponding cover plate of the cylinder head gasket). These two sealing sheets, which therefore form the outer layers of the cylinder head gasket, have a common recess 4. The base plate 2 has tabs 5 which are bent essentially by 180° (or even more depending on the radius of curvature), which are led through the recess 4 and engage behind the second sealing sheet, i.e. the cover plate 3. In this way, the cover plate 3 is centered and fixed with respect to the base plate. Both the fixing and the centering effect are improved by the flattened sections 6 already described above, which are complementary to the tabs 5. The recess 4 forms a hole which is located in the non-sealing edge area of the cylinder head gasket.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtungsbleches. Dieses weist ebenfalls eine Aussparung 4' auf, für die Ausführung der Laschen 5' und ihre Anzahl und Form bzw. die Form der komplementären Abflachungen gilt voll umfänglich das oben Gesagte, sofern im weiteren nichts anderes gesagt wird. Im Unterschied zu der oben beschriebenen Ausfuhrungsform handelt es sich bei der in Fig. 5 gezeigten Variante um eine Zylinderkopfdichtung, bei der zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtungsblech abschnittsweise ein Distanzblech 7' angeordnet ist. Allerdings ist im Bereich der Aussparung 4' kein Distanzblech vorgesehen, hier liegen das erste Dichtungsblech 2' (Bodenblech) und das zweite Dichtungs-Fig. 5 shows a further embodiment of a sealing plate according to the invention. This also has a recess 4', for the design of the tabs 5' and their number and shape or the shape of the complementary flats, the above applies in full, unless otherwise stated below. In contrast to the embodiment described above, the variant shown in Fig. 5 is a cylinder head gasket in which a spacer plate 7' is arranged in sections between the first and the second sealing plate. However, no spacer plate is provided in the area of the recess 4', here the first sealing plate 2' (base plate) and the second sealing plate are located.
blech 3' (Deckblech) direkt aufeinander. Die Lasche 5' ist im wesentlichen um 180° herumgebogen, so daß das Deckblech 3' fixiert und zentriert wird. Die in Fig. 5 gezeigte Variante erlaubt es, im Gegensatz zu der vorher gezeigten Ausführungsform die Aussparung 4' mit umgebogenen Laschen 5' innerhalb des dichtenden Bereiches der Zylinderkopfdichtung unterzubringen. Hierzu ist die Dicke des Bodenbleches 2' im Verhältnis zur Dicke des Distanzbleches 7' so gewählt, daß die größte Dicke a' der Metalldichtung 1' im Bereich der Aussparung 4' kleiner ist als die Dicke b1 der Metalldichtung 1' im Bereich mit dazwischen liegendem Distanzblech 7'. Somit ist keine Überhöhung im Bereich der umgebogenen Lasche 5' gegeben, welche die Dichtwirkung beeinträchtigen könnte. Prinzipiell ist es aber auch möglich, im Bereich um die Aussparung herum ein Distanzblech 7' vorzusehen (dieses hätte z.B. deckungsgleiche Maße mit dem in Fig. 5 gezeigten Deckblech 3')· Dann müßte allerdings die Aussparung 4' in den nicht dichtenden Randbereich der Metalldichtung verlegt werden, so daß es nicht zu einer verminderten Dichtwirkung durch eine Überhöhung der Metalldichtung im Bereich der umgebogenen Lasche 5' kommt.sheet 3' (cover sheet) directly on top of each other. The tab 5' is bent essentially by 180° so that the cover sheet 3' is fixed and centered. The variant shown in Fig. 5 allows, in contrast to the previously shown embodiment, the recess 4' with bent tabs 5' to be accommodated within the sealing area of the cylinder head gasket. For this purpose, the thickness of the base plate 2' in relation to the thickness of the spacer sheet 7' is selected such that the greatest thickness a' of the metal seal 1' in the area of the recess 4' is smaller than the thickness b 1 of the metal seal 1' in the area with the spacer sheet 7' in between. This means that there is no elevation in the area of the bent tab 5' which could impair the sealing effect. In principle, however, it is also possible to provide a spacer plate 7' in the area around the recess (this would, for example, have the same dimensions as the cover plate 3' shown in Fig. 5). However, the recess 4' would then have to be placed in the non-sealing edge area of the metal seal so that there is no reduced sealing effect due to an over-elevation of the metal seal in the area of the bent tab 5'.
Auch wenn die obigen Ausführungsbeispiele anhand von zwei- bzw. dreilagigen Zylinderkopfstahldichtungen erklärt wurden, ist der Anwendungsbereich der Erfindung jedoch keinesfalls hierauf beschränkt. Die Erfindung ist für sämtliche metallenen Dichtungen anwendbar, welche mehrschichtig sind (z.B. auch für Vergaserdichtungen, Abgasdichtungen etc.).Even though the above embodiments were explained using two- or three-layer cylinder head steel gaskets, the application area of the invention is in no way limited to this. The invention is applicable to all metal gaskets that are multi-layered (e.g. also for carburetor gaskets, exhaust gaskets, etc.).
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: REINZ-DICHTUNGS-GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: REINZ-DICHTUNGS-GMBH & CO. KG, 89233 NEU-ULM, DE Effective date: 20050425 |
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