DE29622644U1 - Compensation device with hydraulic accumulator - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsvorrichtung für den Einsatz bei Transformatoren, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit mindestens einem Ausgleichsbehälter, der eine fluidführende Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses des Transformators aufweist.The invention relates to a compensation device for use in transformers, in particular for rail vehicles, with at least one compensation tank which has a fluid-carrying connection to the interior of the housing of the transformer.
Bei dem Betrieb von Transformatoren (Trafos) bei Schienenfahrzeugen treten Arbeitstemperaturen von -300C bis 1350C auf und das im Trafo verwendete Trafoöl, meist in Form von Silikonöl, unterliegt Volumenschwankungen von mehr als 10 %. Um diese temperaturbedingten Volumenschwankungen ausgleichen zu können, ist es Stand der Technik, oberhalb des Transformators oder Trafos einen Ausgleichsbehälter anzuordnen, der Trafoöl bevorratet und über eine fluidführende Verbindung in das Innere des Gehäuses des Trafos abgibt,When transformers are operated in rail vehicles, operating temperatures of -30 0 C to 135 0 C occur and the transformer oil used in the transformer, usually in the form of silicone oil, is subject to volume fluctuations of more than 10 %. In order to compensate for these temperature-related volume fluctuations, the state of the art is to arrange an expansion tank above the transformer that stores transformer oil and releases it into the interior of the transformer housing via a fluid-carrying connection.
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sofern niedrige Betriebstemperaturen vorliegen, aber auch im Betrieb bei hohen Temperaturen in der Art eines Ausgleichsgefäßes vom Trafo stammendes Trafoöl aufnimmt. Insbesondere beim Einsatz dahingehender Ausgleichsbehälter in Schienenfahrzeugen kommt es zu Problemen. Zum einen können beim Betrieb des Schienenfahrzeuges Querbeschleunigungen in der Größe von 5g auftreten, die ein homogenes Zu- oder Abfließen des Trafoöls über die fluidführende Verbindung verhindern und im übrigen ist ein Hin- und Herschwappen des Trafoöles innerhalb des Ausgleichsbehälters aus naheliegenden Gründen bereits unerwünscht. when operating at low temperatures, but also when operating at high temperatures, it absorbs transformer oil from the transformer in the manner of an expansion tank. Problems arise in particular when using expansion tanks of this type in rail vehicles. On the one hand, lateral accelerations of up to 5g can occur when the rail vehicle is in operation, which prevent the transformer oil from flowing in or out homogenously via the fluid-carrying connection, and for obvious reasons, sloshing of the transformer oil back and forth within the expansion tank is undesirable.
Aus Kostengründen wird bei der notwendigen Wartung des Trafos dieser vollständig aus dem Schienenfahrzeug entfernt und gegen einen neuen oder bereits gewarteten Trafo ausgetauscht. Auf diese Art und Weise werden unnötige Stillstandszeiten des Schienenfahrzeuges vermieden. Bei einem dahingehenden Ein- und Ausbau ist aber auch die darüber angeordnete konventionelle Ausgleichsvorrichtung im Weg und behindert einen raschen Ein- und Ausbau des Trafos. Auch wäre es bereits aus Platzgründen heraus zweckmäßig, die Ausgleichsvorrichtung im Unterflurbereich des Schienenfahrzeuges anzuordnen.For cost reasons, when the transformer requires maintenance, it is completely removed from the rail vehicle and replaced with a new or previously serviced transformer. This avoids unnecessary downtime of the rail vehicle. However, when installing and removing it in this way, the conventional balancing device arranged above it is in the way and prevents the transformer from being installed and removed quickly. It would also be advisable, for reasons of space alone, to arrange the balancing device in the underfloor area of the rail vehicle.
Zwar ist bereits durch die nachveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 195 17 401.1-32 vorgeschlagen worden, eine Ausgleichsvorrichtung zu schaffen, die in einem Schienenfahrzeug platzsparend im Unterflurbereich anordenbar ist und die auch bei hohen Querbeschleunigungen eine kontinuierlich wirkende Fluidverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Trafogehäuse herstellt. Jedoch benötigt dieser bekannte Ausgleichsbehälter dennoch unverhältnismäßig viel Einbauraum aufgrund seiner Konstruktion, bei der eine mittels einer Führungseinrichtung längs einer Verstellachse verfahrbare Ausgleichsplatte vorhanden ist, die unter der Einwirkung eines Kraftspeichers ständig in Anlage mit dem im Ausgleichsbehälter aufgenommenen Trafoöl ist, so daß dieses unter ständiger "Spannung" im Ausgleichsbehälter gehalten einIt has already been proposed in the subsequently published German patent application 195 17 401.1-32 to create a compensating device that can be arranged in a space-saving manner in the underfloor area of a rail vehicle and that creates a continuously acting fluid connection between the compensating tank and the transformer housing even at high lateral accelerations. However, this known compensating tank still requires a disproportionate amount of installation space due to its design, in which a compensating plate that can be moved along an adjustment axis by means of a guide device is present, which is constantly in contact with the transformer oil held in the compensating tank under the influence of a force accumulator, so that this is kept under constant "tension" in the compensating tank.
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ständiges Nachfließen des Trafoöles in das Gehäuseinnere des Trafos gewährleistet. Darüber hinaus ist diese Lösung aufgrund der Vielzahl von gegeneinander zu bewegender mechanischer Bauteile aufwendig und mithin teuer in der Herstellung.constant flow of transformer oil into the interior of the transformer housing is ensured. In addition, this solution is complex and therefore expensive to manufacture due to the large number of mechanical components that have to move against each other.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde/ eine Ausgleichsvorrichtung für den Einsatz bei Transformatoren zu schaffen, die wenig Einbauraum benötigt, kostengünstig in der Herstellung und sicher im Betrieb ist. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Ausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.Based on this prior art, the invention is based on the object of creating a compensation device for use in transformers that requires little installation space, is inexpensive to manufacture and safe to operate. This object is achieved by a compensation device with the features of claim 1.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 der jeweilige Ausgleichsbehälter ein Hydrospeicher ist, der mit seiner Flüssigkeitsseite an die fluidführende Verbindung und der mit seiner Gasseite an eine Druckquelle angeschlossen ist, und daß mittels einer Druckbegrenzungseinrichtung ein Druckwert auf der Gasseite des Hydrospeichens einstellbar ist, lassen sich mit einem Standardbauteil, wie dem Hydrospeicher, der kostengünstig zur Verfügung steht, die Druck- und Volumenschwankungen der Transformatorflüssigkeit innerhalb des Transformatorgehäuses ausgleichen. Dabei wird das Speichervoiumen des Hydrospeichers derart gewählt, daß dieses größer ist als das maximal zu verdrängende Volumen, um eine Absicherung gegenüber einem maximalen Druckanstieg auf der Fiüssigkeitsseite zu haben. Bei der erfindungsgemäßen Lösung braucht der Druckanstieg oder Druckabfall durch Temperaturänderungen am Speicher nicht berücksichtigt zu werden, so daß insbesondere ein kleinvolumiger, platzsparender Hydrospeicher zum Einsatz kommen kann.Because, according to the characterizing part of claim 1, the respective expansion tank is a hydraulic accumulator, which is connected with its liquid side to the fluid-carrying connection and with its gas side to a pressure source, and because a pressure value on the gas side of the hydraulic accumulator can be set using a pressure limiting device, the pressure and volume fluctuations of the transformer fluid within the transformer housing can be compensated with a standard component such as the hydraulic accumulator, which is available at low cost. The storage volume of the hydraulic accumulator is selected such that it is larger than the maximum volume to be displaced in order to have protection against a maximum pressure increase on the liquid side. In the solution according to the invention, the pressure increase or pressure drop due to temperature changes in the accumulator does not need to be taken into account, so that in particular a small-volume, space-saving hydraulic accumulator can be used.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgleichsvorrichtung ist der Hydrospeicher ein Blasenspeicher, dessen Speicherblase auf der Flüssigkeitsseite derart ein Speichervolumen abtrennt, daß Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels im Transformatorgehäuse ausgeglichen sind und daß unterIn a preferred embodiment of the compensation device according to the invention, the hydraulic accumulator is a bladder accumulator, the storage bladder of which separates a storage volume on the liquid side in such a way that fluctuations in the liquid level in the transformer housing are compensated and that
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dem auf der Gasseite herrschenden Druck die Flüssigkeit in Richtung des Transformatorgehäuses gehalten ist. Vorzugsweise ist dabei das Speichervolumen des Blasenspeichers größer als die maximal verdrängbare Fiüssigkeitsmenge aus dem Transformatorgehäuse.the pressure prevailing on the gas side keeps the liquid in the direction of the transformer housing. Preferably, the storage volume of the bladder accumulator is larger than the maximum amount of liquid that can be displaced from the transformer housing.
Die die Flüssigkeits- und Gasseite aufweisenden Blasenspeicher sind Standardbauteile und die sog. Speicherblase ist ein gasdichtes Trennelement aus gummielastischem Material, so daß bei einem Anstieg des Druckes auf der Flüssigkeitsseite das Gas auf der Gasseite komprimiert wird, das wiederum expandiert und die gespeicherte Flüssigkeit aus dem Speicher verdrängt, sobald der Druck auf der Flüssigkeitsseite sich erniedrigt. Hierdurch ist also ein wechselnder, pulsierender Betrieb möglich, bei dem Volumen- und Druckänderungen der Flüssigkeit innerhalb des Transformatorgehäuses in beiden Richtungen kontinuierlich ausgleichbar sind.The bladder accumulators with the liquid and gas sides are standard components and the so-called accumulator bladder is a gas-tight separating element made of rubber-elastic material, so that when the pressure on the liquid side increases the gas on the gas side is compressed, which in turn expands and displaces the stored liquid from the accumulator as soon as the pressure on the liquid side decreases. This enables alternating, pulsating operation in which volume and pressure changes of the liquid within the transformer housing can be continuously compensated in both directions.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Druckquelle Teil eines Druckluftnetzes, insbesondere des Schienenfahrzeuges, wobei die Druckbegrenzungseinrichtung mindestens ein Druckbegrenzungsventil aufweist, das in das Druckluftnetz eingesetzt eingangsseitig und mit seinem Steueranschluß an die Gasseite des Hydrospeichers angeschlossen ist. Sollte es mithin zu einem ungewollten Druckanstieg auf der Gasseite des Hydrospeichers kommen, öffnet das Druckbegrenzungsventil und die gespeicherte Druckluft wird so lange abgegeben, bis der eingestellte Druck im Hydrospeicher wieder erreicht ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß auf der Ausgangsseite des Druckbegrenzungsventils eine Schalldämpferanordnung an das Druckluftnetz angeschlossen ist, über die sich die Druckluft in die Umgebung abführen läßt.In another particularly preferred embodiment, the pressure source is part of a compressed air network, in particular of the rail vehicle, whereby the pressure limiting device has at least one pressure limiting valve, which is inserted into the compressed air network on the input side and is connected with its control connection to the gas side of the hydraulic accumulator. If there is an unwanted increase in pressure on the gas side of the hydraulic accumulator, the pressure limiting valve opens and the stored compressed air is released until the set pressure in the hydraulic accumulator is reached again. Preferably, a silencer arrangement is connected to the compressed air network on the output side of the pressure limiting valve, via which the compressed air can be discharged into the environment.
Des weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, die Druckwerte des Druckluftnetzes mit einem Luftdruckregelventil einzustellen. Auf diese Art und Weise lassen sich die hohen Druckwerte des Druckluftnetzes von 6 bis 10 bar auf einenFurthermore, it is preferably provided that the pressure values of the compressed air network are set with an air pressure control valve. In this way, the high pressure values of the compressed air network of 6 to 10 bar can be reduced to a
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Druckwert von beispielsweise 0,4 bar einstellen, was es erlaubt, die Anlage im gefahrlosen Niederdruckbereich zu betreiben.Set a pressure value of, for example, 0.4 bar, which allows the system to be operated in the safe low-pressure range.
Im folgenden ist die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.The compensation device according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Die einzige Figur zeigt in prinzipieller Darstellung den Aufbau der Ausgleichsvorrichtung mit Druckluftnetz und Transformator.The only figure shows the basic structure of the compensation device with compressed air network and transformer.
Die in der Figur gezeigte Ausgleichsvorrichtung ist für den Einsatz bei Transformatoren, insbesondere für Schienenfahrzeuge (nicht dargestellt), vorgesehen. Als Ausgleichsbehälter der Ausgleichsvorrichtung weist diese einen Hydrospeicher in Form eines Blasenspeichers 12 auf. Dieser ist mit seiner Flüssigkeitsseite 14 an eine fluidführende Verbindung 16 in Form einer Rohrleitung angeschlossen, die mit ihrem einen Ende an die Unterseite des Blasenspeichers 12 angeschlossen ist und mit ihrem anderen Ende im oberen Bereich des Transformatorgehäuses 18 in dieses mündet. Auf seiner Gasseite 20 ist der Blasenspeicher 12 über ein als Ganzes mit 22 bezeichnetes Druckluftnetz des Schienenfahrzeuges an eine Druckquelle 24, beispielsweise in Form eines Kompressors, angeschlossen. Mittels einer als Ganzes mit 26 bezeichneten Druckbegrenzungseinrichtung ist ein vorgebbarer Druckwertebereich auf der Gasseite 20 des Blasenspeichers 12 einstellbar.The compensation device shown in the figure is intended for use in transformers, in particular for rail vehicles (not shown). The compensation device has a hydraulic accumulator in the form of a bladder accumulator 12 as the compensation tank. The latter is connected with its liquid side 14 to a fluid-carrying connection 16 in the form of a pipe, one end of which is connected to the underside of the bladder accumulator 12 and the other end of which opens into the upper area of the transformer housing 18. On its gas side 20, the bladder accumulator 12 is connected to a pressure source 24, for example in the form of a compressor, via a compressed air network of the rail vehicle, designated as a whole by 22. A predeterminable pressure value range can be set on the gas side 20 of the bladder accumulator 12 by means of a pressure limiting device, designated as a whole by 26.
Die elastische und gasundurchlässige Speicherblase 28 aus Kautschukmaterial trennt auf der Flüssigkeitsseite 14 des Blasenspeichers 12 derart ein Speichervolumen ab, daß Schwankungen des Flüssigkeitsspiegel im Transformatorgehäuse 18 ausgeglichen sind, wobei unter dem auf der Gasseite 20 herrschenden Druck die Transformatorflüssigkeit in Richtung des Transformatorgehäuses 18 mit einer vorgebbaren "Spannung" gehalten ist. Dabei ist das SpeichervolumenThe elastic and gas-impermeable storage bladder 28 made of rubber material separates a storage volume on the liquid side 14 of the bladder storage device 12 in such a way that fluctuations in the liquid level in the transformer housing 18 are balanced out, whereby the transformer liquid is held in the direction of the transformer housing 18 with a predeterminable "tension" under the pressure prevailing on the gas side 20. The storage volume is
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des Blasenspeichers 12 größer gewählt als die maximal verdrängbare Flüssigkeitsmenge aus dem Transformatorgehäuse 18. Das Transformatorgehäuse 18 kann vorzugsweise vollständig den Transformator und die aufgenommene Transformatorflüssigkeit gegebenenfalls luftdicht gegenüber der Umgebung abschließen.of the bladder accumulator 12 is selected to be larger than the maximum displaceable amount of liquid from the transformer housing 18. The transformer housing 18 can preferably completely seal the transformer and the absorbed transformer liquid, if necessary airtight, from the environment.
Die Druckbegrenzungseinrichtung 26 weist neben einem Druckbegrenzungsventil 30 ein Luftdruckregel ventil 32 mit Manometerüberwachung auf. Das Druckbegrenzungsventil 30, das in das Druckluftnetz 22 eingesetzt ist, ist eingangsseitig und mit seinem Steueranschluß 34 an die Gasseite 20 des Blasenspeichers 12 angeschlossen. Ferner ist auf der Ausgangsseite des Druckbegrenzungsventils 30 eine Schaüdämpferanordnung 36 an das Druckluftnetz 22 angeschlossen. Des weiteren ist in der mit Pfeil angegebenen Strömungsrichtung der Druckluft zwischen der Druckluftquelle 24 und dem Luftdruckregelventil 32 eine Filtereinheit 38 in dem Druckluftnetz 22 vorhanden.The pressure limiting device 26 has a pressure limiting valve 30 and an air pressure control valve 32 with pressure gauge monitoring. The pressure limiting valve 30, which is inserted into the compressed air network 22, is connected on the input side and with its control connection 34 to the gas side 20 of the bladder accumulator 12. Furthermore, a damper arrangement 36 is connected to the compressed air network 22 on the output side of the pressure limiting valve 30. Furthermore, a filter unit 38 is present in the compressed air network 22 in the direction of flow of the compressed air indicated by the arrow between the compressed air source 24 and the air pressure control valve 32.
Zur besseren Erläuterung wird im folgenden die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung anhand ihrer Funktion näher erläutert. Das vollständig mit Transformatoröl befüllte Transformatorgehäuse ist über die Verbindungsleitung 16 an die Unterseite des Blasenspeichers 12 und an seine Flüssigkeitsseite 14 angeschlossen. Mithin befindet sich gemäß der Ausgangsdarstellung der Figur sowohl Transformatoröl in der fluidführenden Verbindung 16 als auch auf der Flüssigkeitsseite 14 des Hydrospeichers. Kommt es aufgrund einer Betriebstemperaturerhöhung auf Seiten des Transformators 10 zu einer Ausdehnung der Transformatorflüssigkeit, erhöht sich der Flüssigkeitsspiegel auf der Flüssigkeitsseite 14 des Hydrospeichers und die durch die Speicherblase 28 abgetrennte Gasmenge auf der Gasseite 20 wird komprimiert. Kommt es zu einem weiteren unerwarteten Anstieg auf der Flüssigkeitsseite bei weiterer Gaskomprimierung, würde das auf einen Schwellenwert eingestellte Druckbegrenzungsventil 30 öffnen und die überflüssige Gasmenge entweicht über dieFor better explanation, the compensation device according to the invention is explained in more detail below based on its function. The transformer housing, which is completely filled with transformer oil, is connected to the underside of the bladder accumulator 12 and to its liquid side 14 via the connecting line 16. Thus, according to the initial representation of the figure, there is transformer oil both in the fluid-carrying connection 16 and on the liquid side 14 of the hydraulic accumulator. If the transformer liquid expands due to an increase in operating temperature on the side of the transformer 10, the liquid level on the liquid side 14 of the hydraulic accumulator increases and the amount of gas separated by the accumulator bladder 28 on the gas side 20 is compressed. If there is a further unexpected increase on the liquid side with further gas compression, the pressure relief valve 30, which is set to a threshold value, would open and the excess gas quantity would escape via the
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Schalldämpferanordnung 36 in die Umgebung. Da es sich bei dem Betriebsgas um Druckluft handelt, ist die dahingehende Abgabe an die Umgebung unschädlich. Bei einem entsprechenden Druckabfall auf der Gasseite wird dann über die Druckluftquelle 24 des Druckluftnetzes 22 und über das Luftdruckregelventil 32 so lange Druckluft nachgefördert, bis der vorgebbare Schwellenwert des Luftdruckregelventils 32 erreicht ist. Der Blasenspeicher 12 nimmt dann wieder seine ursprünglichen Druckwerte auf der Gasseite 20 ein und würde bei einem Sinken des Flüssigkeitsspiegels im Transformatorgehäuse 18 unter Zwischenschalten der Speicherblase 28 die in ihm bevorratete Flüssigkeitsmenge über die Verbindungsleitung 16 wieder in Richtung des Inneren des Transformatorgehäuses 18 zurückdrängen.Silencer arrangement 36 into the environment. Since the operating gas is compressed air, the release of this gas into the environment is harmless. If there is a corresponding drop in pressure on the gas side, compressed air is then supplied via the compressed air source 24 of the compressed air network 22 and via the air pressure control valve 32 until the predeterminable threshold value of the air pressure control valve 32 is reached. The bladder accumulator 12 then returns to its original pressure values on the gas side 20 and, if the liquid level in the transformer housing 18 drops, with the storage bladder 28 interposed, it would push the amount of liquid stored in it back towards the interior of the transformer housing 18 via the connecting line 16.
Das Luftdruckregel ventil 32 reduziert dabei die Druckbetriebswerte des Druckluftnetzes 22 zwischen 6 bis 10 bar auf ca. 0, 4 bar, so daß die gesamte Ausgleichsvorrichtung im gefahrlosen Niederdruckbereich arbeiten kann. Über am Hydrospeicher angebrachte Flanschstücke 40 läßt sich der Hydrospeicher beispielsweise im Unterflurbereich eines Schienenfahrzeuges fest anordnen. Die zwischen den beiden Ventilen 30 und 32 verlaufende Verbindungsleitung des Druckluftnetzes 22, an das auch der Steueranschluß 34 angeschlossen ist, mündet über eine Abzweigung in die Gasseite 20 des Hydrospeichers, so daß insofern eine kompakt aufbauende Druckbegrenzungseinrichtung 26 gegeben ist.The air pressure control valve 32 reduces the pressure operating values of the compressed air network 22 between 6 and 10 bar to approx. 0.4 bar, so that the entire compensation device can operate in the safe low-pressure range. The hydraulic accumulator can be permanently installed, for example in the underfloor area of a rail vehicle, using flange pieces 40 attached to the hydraulic accumulator. The connecting line of the compressed air network 22, which runs between the two valves 30 and 32 and to which the control connection 34 is also connected, opens into the gas side 20 of the hydraulic accumulator via a branch, so that a compact pressure limiting device 26 is provided.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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| DE29622644U DE29622644U1 (en) | 1996-01-20 | 1996-01-20 | Compensation device with hydraulic accumulator |
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| DE19601975 | 1996-01-20 | ||
| DE29622644U DE29622644U1 (en) | 1996-01-20 | 1996-01-20 | Compensation device with hydraulic accumulator |
Publications (1)
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| DE29622644U1 true DE29622644U1 (en) | 1997-04-17 |
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ID=26022203
Family Applications (1)
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| DE29622644U Expired - Lifetime DE29622644U1 (en) | 1996-01-20 | 1996-01-20 | Compensation device with hydraulic accumulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29622644U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19847313A1 (en) * | 1998-10-14 | 2000-05-04 | Hydac Technology Gmbh | Compensating device, suitable for use in transformers of rail vehicles |
-
1996
- 1996-01-20 DE DE29622644U patent/DE29622644U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19847313A1 (en) * | 1998-10-14 | 2000-05-04 | Hydac Technology Gmbh | Compensating device, suitable for use in transformers of rail vehicles |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Effective date: 19970528 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990311 |
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