DE1175044B

DE1175044B - Free piston for a hydropneumatic energy storage device that can be exposed to strong temperature fluctuations

Info

Publication number: DE1175044B
Application number: DEG25158A
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Gratzmuller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-08-23
Filing date: 1958-08-21
Publication date: 1964-07-30

Description

Freikolben für einen hydropneumatischen, starken Temperaturschwankungen aussetzbaren Kraftspeicher Die Erfindung bezieht sich auf einen Freikolben für einen hydropneumatischen, starken Temperaturschwankungen aussetzbaren Kraftspeicher mit einem verformbaren Dichtungsring, der in einer Umfangsnut des Kolbens zwischen diesem und einem unter der Wirkung einer an einem zentralen Ansatz des Kolbens abgestützten Feder stehenden ringförmigen Körper angeordnet ist.Free piston for a hydropneumatic, strong temperature fluctuations Suspendable energy storage device The invention relates to a free piston for a hydropneumatic energy storage device that can be exposed to strong temperature fluctuations a deformable sealing ring in a circumferential groove of the piston between the latter and one supported under the action of a central shoulder of the piston Spring standing annular body is arranged.

Bekannte Kraftspeicher dieser Art ermöglichen insbesondere bei starken Temperaturschwankungen und bei längerer Lagerung des außer Betrieb befindlichen, nicht mit Flüssigkeitsdruck, dagegen mit dem Füllgashochdruck beaufschlagten Kraftspeichers keine ausreichend wirksame und dauerhafte Abdichtung des Freikolbens, weil der Dichtungsring, um auch bei den veränderlichen Abmessungen des Zylinders eine ausreichende Dichtung herbeiführen zu können, aus so weichem Werkstoff bestehen muß, daß dieser für Zerstörungen durch Fließerscheinungen anfällig wird und in den Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand hineinfließt.Known energy storage devices of this type enable particularly strong Temperature fluctuations and with long-term storage of the out of service, not with liquid pressure, on the other hand with the high pressure filling gas applied energy accumulator insufficiently effective and permanent sealing of the free piston, because the sealing ring, to ensure a sufficient seal even with the changing dimensions of the cylinder To be able to bring about, must consist of such a soft material that it can withstand destruction becomes susceptible to flow phenomena and into the gap between the piston and the cylinder wall flows into it.

Diese Schwierigkeiten lassen sich nicht dadurch überwinden, daß man statt nur eines eine Mehrzahl von Dichtungsringen unterschiedlicher Härte verwendet, wobei der härteste Ring am kolbenseitigen Ende der Nut angeordnet wird, wie dies bei einer anderen bekannten Bauart des Kraftspeichers der Fall ist, da der harte Ring nicht so kräftig zum Anliegen an die Zylinderwand gebracht werden kann, daß er ein Durchfließen des weichen Ringes oder der weichen Ringe immer mit Sicherheit verhindern könnte.These difficulties cannot be overcome by one instead of just one, a plurality of sealing rings of different hardness are used, the hardest ring being placed at the piston end of the groove, like this is the case with another known type of energy storage device, since the hard one Ring cannot be brought into contact with the cylinder wall so forcefully that he is always certain that the soft ring or rings will flow through could prevent.

Es ist bekannt, aus Fluoräthylenen durch Polymerisation gewonnenen Kunststoff zur Dichtung hochevakuierter Gefäße zu verwenden, indem man dieses Dichtungsmaterial in Form von Schnüren in Rillen preßt und an der dem Druck zugewandten Seite durch Winkel einfaßt, die ein Fließen des Materials in den Zwischenraum zwischen der Rille und einem in diese eingreifenden, an dem abzudichtenden Teil angebrachten, unter der ständigen Wirkung einer Feder stehenden Druckstück verhindern sollen.It is known that obtained from fluoroethylenes by polymerization Use plastic to seal highly evacuated vessels by using this sealing material in the form of cords in grooves and presses through on the side facing the pressure Angle borders that a flow of the material in the space between the groove and one that engages in this and is attached to the part to be sealed to prevent the constant action of a spring pressure piece.

Kunststoffe dieser Art für den Dichtungsring bei dem eingangs erwähnten bekannten Kraftspeicher zu verwenden, scheiterte aber bisher an der Unmöglichkeit, diesen kaum elastischen, schwer fließbaren Werkstoff, der eine große Härte aufweist, dazu zu veranlassen, daß er trotz der erheblichen, infolge der Temperaturänderungen auftretenden Schwankungen des Durchmessers der abzudichtenden Zylinderwandung eine stets ausreichende Dichtungswirkung ausübt. Infolge des Mangels an Elastizität, die diesen Werkstoffen eigen ist, bestand'-vielmehr die Gefahr, daß der Dichtungsring auf seinem bei niedriger Temperatur eingenommenen Außendurchmesser bei höheren Temperaturen verharrt, so daß dann die erforderliche Abdichtung nicht mehr gewährleistet ist. Dieser Sachverhalt hat bisher der Verwendung der kaum elastischen, schwer fließbaren Werkstoffe für die Abdichtung des Freikolbens von mit Hochdruckgas gefüllten Kraftspeichern entgegengestanden, wobei auch der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient als die genannten Schwierigkeiten verstärkend angesehen wurde.Plastics of this type for the sealing ring in the case of the aforementioned to use known energy storage, but has so far failed due to the impossibility this hardly elastic, difficult to flow material, which is very hard, to cause that he despite the considerable, as a result of the temperature changes occurring fluctuations in the diameter of the cylinder wall to be sealed a always has a sufficient sealing effect. Due to the lack of elasticity, which is inherent in these materials, there was rather the risk that the sealing ring on its outside diameter assumed at low temperature at higher temperatures persists, so that the required seal is no longer guaranteed. This fact has so far the use of the barely elastic, difficult to flow Materials for sealing the free piston of energy storage devices filled with high pressure gas opposed, with also the high coefficient of thermal expansion than those mentioned Difficulty was seen as aggravating.

Man hat solche Werkstoffe jedoch für andere Dichtungsaufgaben, beispielsweise für die Kolben von hydraulischen Kraftvorrichtungen, in Form von Ringen von Kreisquerschnitt schon herangezogen, die zwischen zwei üblichen Metallkolbenringen angeordnet waren. Hierbei war der harte Dichtungsring nur den üblichen Arbeitsdrücken ausgesetzt, und es waren keine Maßnahmen getroffen, die seine fehlende Elastizität hätten ausgleichen können, so daß ein befriedigendes Arbeiten bei der Abdichtung hoher Gasdrücke und schwankendem Dichtungsdurchmesser nicht erzielbar war.However, such materials are used for other sealing tasks, for example for the pistons of hydraulic power devices, in the form of rings of circular cross-section already used, which were arranged between two conventional metal piston rings. The hard sealing ring was only exposed to the usual working pressures, and no measures were taken to compensate for its lack of elasticity can, so that a satisfactory work in the sealing of high gas pressures and fluctuating seal diameter was not achievable.

Die gleiche Feststellung gilt auch für die bekannte Verwendung von Polytetrafluoräthylenringen von rechteckigem oder V-Querschnitt in Kombination mit Gummiringen, wobei die ersteren wegen ihrer hohen Härte und mangelnden Elastizität ein Ausfließen der letzteren bei Anwendung hoher Drücke nicht verhindern konnten.The same observation applies to the known use of Polytetrafluoroethylene rings from rectangular or V cross-section in combination with rubber rings, the former because of their high hardness and lack of it Elasticity does not prevent the latter from flowing out when high pressures are applied could.

Durch die Erfindung wird eine zuverlässige Abdichtung des Freikolbens der Hochdruckgaskraftspeicher unter Verwendung eines einzigen Dichtungsringes ermöglicht, der nicht in den Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand hineinfließt und gleichzeitig gegen die hohen Drücke des Füllgases auch bei erheblichen Temperaturschwankungen abdichtet, wobei die radialen Anpreßkräfte durch axiales Zusammenpressen des Ringes herbeigeführt werden.The invention provides a reliable seal for the free piston the high-pressure gas power storage system using a single sealing ring enables which does not flow into the gap between the piston and the cylinder wall and at the same time against the high pressures of the filling gas even with significant temperature fluctuations seals, the radial pressing forces by axially compressing the ring be brought about.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst und damit ein hydropneumatischer Kraftspeicher geschaffen, der auch bei starken Temperaturschwankungen und auch bei lange Zeit währendem Fehlen einer Flüssigkeitsfüllung, jedoch mit Hochdruckgasfüllung, keine Druckverluste ergibt, indem der eingangs gekennzeichnete Kraftspeicher mit der Kombination folgender Merkmale versehen wird: 1. der Ring besteht aus einem kaum elastischen, schwer fließbaren Werkstoff, 2. der Ring weist einen geringen Querschnitt, insbesondere geringe Höhe auf, 3. die Feder hat eine extrem hohe Federkonstante. Besonders zweckmäßig ist es, die Höhe des Ringes zu höchstens einem Fünfzigstel des Zylinderdurchmessers zu wählen, auch empfiehlt es sich, daß die Breite des Ringes in einer zur Zylinderachse senkrechten Ebene höchstens etwa ein Fünfzigstel des Zylinderdurchmessers beträgt.According to the invention, this object is achieved and thus a hydropneumatic one Energy storage created, which also with strong temperature fluctuations and also with for a long time in the absence of a liquid filling, but with high pressure gas filling, there is no pressure loss by using the energy storage device identified at the beginning the combination of the following features is provided: 1. The ring consists of one hardly elastic, difficult to flow material, 2. the ring has a low Cross-section, especially low height, 3. the spring has an extremely high spring constant. It is particularly useful if the height of the ring is no more than one fiftieth of the cylinder diameter, it is also recommended that the width of the ring in a plane perpendicular to the cylinder axis, at most about one fiftieth of the Cylinder diameter is.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Ring aus Polyfluoräthylen.According to a further feature of the invention, the ring is made of polyfluoroethylene.

Bei einer anderen Ausführungsform ist er aus Polytetrafluoräthylen gefertigt. Dieser besondere Werkstoff weist beide zum Gewährleisten eines geeigneten Verhaltens des Ringes nach der Erfindung erforderlichen Eigenschaften auf. Außerdem hat er die wichtige Eigenschaft, daß er zumindest zwischen -70 und r260° C seine mechanischen Eigenschaften behält.In another embodiment, it is made of polytetrafluoroethylene manufactured. This particular material has both to ensure a suitable one Behavior of the ring according to the invention required properties. aside from that it has the important property that it is at least between -70 and r260 ° C retains mechanical properties.

Diese zusätzliche Eigenschaft bewirkt die erforderliche einwandfreie Abdichtung sowohl beim Arbeiten als auch bei der Einlagerung des Speichers innerhalb eines Temperaturbereiches, der allen denkbaren Verwendungsbedingungen der zusammen mit einem solchen Speicher verwendeten Teile eines hydraulischen Kreises entspricht.This additional property causes the required flawless Sealing both when working and when storing the memory inside a temperature range that covers all conceivable conditions of use of the corresponds to parts of a hydraulic circuit used with such a memory.

Außerdem erfordert der vorerwähnte Werkstoff zu seiner Verformung unter den gewünschten Bedingungen einen einheitlichen Druck von etwa 600 kg/cm2, so daß der Ring in einem Speicher mit einem Ausgangsdruck von 200 kg/cm2 bei seiner Lagerung nur einem Druck ausgesetzt ist, der nur ein Drittel höher ist als sein normaler Arbeitsdruck.In addition, the aforementioned material requires deformation under the desired conditions a uniform pressure of about 600 kg / cm2, so that the ring in a memory with an output pressure of 200 kg / cm2 at its Storage is only exposed to a pressure that is only a third higher than its own normal working pressure.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Ring aus einem einfachen Draht, dessen Enden wegen der »leicht gleitenden« Eigenschaften des Werkstoffes kopfseitig fest gegeneinandergedrückt sind, wodurch die bisher unvermeidliche endlose Ausbildung des Dichtungsringes hinfällig wird.According to a further feature of the invention, the ring consists of one simple wire, the ends of which are due to the "easy sliding" properties of the material are firmly pressed against each other on the head side, whereby the previously inevitable endless Training of the sealing ring becomes obsolete.

Es kann ferner ein Dichtungsring aus einem Werkstoff mit den vorerwähnten Eigenschaften und insbesondere der Eigenschaft, daß er eine ausreichende Druckfestigkeit hat, um die Verwendung von beachtlichen Drücken erforderlich zu machen, im Vergleich zu den bisher bekannten Ringen bedeutend geringere Abmessungen haben.It can also be a sealing ring made of a material with the aforementioned Properties and in particular the property that it has sufficient compressive strength has to require the use of considerable pressures, in comparison have significantly smaller dimensions than the previously known rings.

Als Beispiel hat ein Ring nach der Erfindung vor seiner Verformung durch die Feder vorzugsweise eine axiale Höhe, die gleich einem Fünfzigstel des Zylinderdurchmessers ist, so daß diese Abmessung nach dem Zusammendrücken noch kleiner ist als ein Fünfzigstel. Diese besondere Anordnung bietet einen doppelten Vorteil. Man verringert durch Vermindern der Höhe des Ringes vor allem die Berührungsfläche zwischen dem Ring und dem Zylinder und folglich die Gesamtreibung zwischen dem Ring und dem Zylinder, da die Gesamtreibung sowohl proportional dem Reibungskoeffizienten des Werkstoffes als auch proportional der Berührungsfläche ist.As an example, a ring according to the invention has before its deformation by the spring, preferably an axial height equal to one fiftieth of the The cylinder diameter is so that this dimension is even smaller after compression is than one fiftieth. This particular arrangement offers a twofold advantage. In particular, reducing the height of the ring reduces the contact area between the ring and the cylinder and hence the total friction between the ring and the cylinder, since the total friction is both proportional to the coefficient of friction of the material and proportional to the contact area.

Die Verringerung der Abmessungen des Ringes beeinträchtigt auch seine Breite in einer zur Zylinderachse lotrechten Ebene, wobei diese Breite vorzugsweise in der gleichen Größenordnung liegt wie die Ringhöhe. Bei dieser Anordnung wird die Fläche des Ringes, auf die der Federdruck ausgeübt wird, erheblich verringert, wodurch das Erzielen des gewünschten einheitlichen Druckes mit einer Feder geringerer Stärke ermöglicht wird.The reduction in size of the ring also affects its size Width in a plane perpendicular to the cylinder axis, this width being preferred is of the same order of magnitude as the ring height. With this arrangement the area of the ring on which the spring pressure is exerted is significantly reduced, thereby achieving the desired uniform pressure with a lower spring Strength is made possible.

Dies ist besonders zweckmäßig, da es in einem Speicher von großer Bedeutung ist, daß der Kolben und besonders die dazugehörige Feder nicht zu schwer sind.This is particularly useful as it is great in a memory It is important that the piston and especially the associated spring are not too heavy are.

Die Verringerung der Größe des Ringes auf das äußerste Minimum löst noch nicht vollständig das Problem des Erzielens einer geeigneten Kompression des Ringes. Beispielsweise benötigt in einem Zylinder mit einem Innendurchmesser von 50 mm ein 1 mm breiter Ring, der mit 600 kg/cm2 zusammengedrückt werden soll, eine Feder mit einer Kraft von etwa 900 kg. Es ist klar, daß eine solche Feder normalerweise sehr schwer ist und außerdem einen solchen äußeren Durchmesser hat, daß sie nicht im Innern eines Zylinders mit einem Durchmesser von 50 mm untergebracht werden kann.Reducing the size of the ring to the bare minimum triggers does not yet fully address the problem of achieving suitable compression of the Ring. For example, needed in a cylinder with an inside diameter of 50 mm a 1 mm wide ring to be compressed with 600 kg / cm2, one Spring with a force of about 900 kg. It is clear that such a spring normally is very heavy and also has such an external diameter that it does not can be housed inside a cylinder with a diameter of 50 mm.

Die Erfindung sieht deshalb vor, daß einerseits eine Unterbringung einer ausreichend starken Feder innerhalb des Speichers und andererseits die Verringerung des Gewichts der Feder auf ein äußerstes Minimum ermöglicht wird. Bei fliegenden Geräten ist es besonders wichtig, das Gewicht aller Teile auf ein Minimum zu verringern, so daß ein bei solchen Geräten zu verwendender Speicher möglichst leicht sein muß.The invention therefore provides that on the one hand an accommodation a sufficiently strong spring within the memory and on the other hand the reduction the weight of the spring is made possible to an absolute minimum. When flying It is particularly important for devices to reduce the weight of all parts to a minimum, so that a memory to be used in such devices must be as light as possible.

Dementsprechend wird zum Übertragen des zu seinem angemessenen Arbeiten erforderlichen Drukkes auf den Ring eine Schraubenfeder vorgesehen, die einen Windungsdurchmesser hat, der etwa zweieinhalb bis dreimal größer ist als ihr Drahtdurchmesser, was in Widerspruch zu allen zugelassenen Normen steht, bei denen das Verhältnis zwischen dem Windungsdurchmesser der Federn und ihrem Drahtdurchmesser auf 7 begrenzt ist.Accordingly, to transfer the to its appropriate work required pressure on the ring a coil spring is provided, which has a coil diameter which is about two and a half to three times larger than its wire diameter, which is in This contradicts all approved standards in which the relationship between the coil diameter of the springs and their wire diameter is limited to 7.

Die Feder des Speichers nach der Erfindung arbeitet also unter Bedingungen, die im allgemeinen als unzulässig angesehen werden. In der Praxis arbeitet sie in der Nähe der Beanspruchung, die das Metall, aus der sie gefertigt ist, durch Torsionsscherwirkung zerbrechen kann.The spring of the memory according to the invention thus works under conditions which are generally considered inadmissible. In practice, she works in the proximity of the torsional shear stress exerted on the metal from which it is made can break.

Es wurde jedoch festgestellt, daß wegen der besonderen Aufgabe der Feder nach der Erfindung diese entgegen allen sonst geltenden Grundsätzen leicht hergestellt werden kann. Tatsächlich braucht die Feder zum Halten des Ringes in dem erforderlichen komprimierten Zustand gegenüber ihrer Ruhestellung nur einen extrem geringen Arbeitshub auszuführen.It was found, however, that because of the special task of Spring according to the invention this contrary to all otherwise applicable principles easy can be produced. In fact, it takes the spring to hold the ring in the required compressed state compared to its rest position only one perform extremely low working stroke.

Die Bedeutung dieser Abänderung ist besser verständlich, wenn man berücksichtigt, daß die Feder nach der Erfindung beispielsweise für einen Arbeitshub von 1 mm gegenüber ihrer normalen Kompression eine Höhe von etwa 40 mm hat.The meaning of this amendment can be better understood if one takes into account that the spring according to the invention, for example, for a working stroke of 1 mm has a height of about 40 mm compared to its normal compression.

Von Bedeutung ist ferner, daß die Feder praktisch keinem Abmessungsspiel unterliegt, da ihre Länge sich nur mit der Abnutzung des Ringes oder aber, wenn dieser Wärmeverformungen ausgesetzt ist, vergrößert. Da die Wärmeverformungen infolge der geringen Abmessungen des Ringes äußerst klein sind, kann. das Abmessungsspiel der Feder als vernachlässigbar betrachtet werden. Mit anderen Worten kann gesagt werden, daß die Feder unter statischen Bedingungen arbeitet.It is also important that the spring has practically no dimensional play subject, since their length only changes with the wear of the ring or if this is subjected to thermal deformations, enlarged. Since the heat deformations as a result the small dimensions of the ring are extremely small, can. the dimensional game the spring can be considered negligible. In other words it can be said that the spring works under static conditions.

Die Federwendel und ihr Verformungsgrad in zusammengebautem Zustand können ausreichend groß gewählt werden, damit die Feder einer solchen permanenten Verformung ausgesetzt ist, daß alle Umgangsfasern des Federdrahtes optimale Wirkung haben.The spring coil and its degree of deformation in the assembled state can be chosen large enough to make the spring such a permanent one Deformation is exposed to the fact that all the fibers of the spring wire have optimal effect to have.

Die Erfindung sieht auch Maßnahmen vor, die sowohl eine geeignete Führung des den Druck der Feder auf den Ring übertragenden ringförmigen Körpers als auch eine geeignete Führung der Feder bewirken, wobei die Bedeutung dieser Maßnahmen mit der Verringerung der Abmessungen des Ringes zunimmt.The invention also provides measures that are both a suitable Guiding of the ring-shaped body transmitting the pressure of the spring on the ring as well as a suitable guidance of the spring, the importance of these measures increases with the reduction in the size of the ring.

Beispielsweise müssen bei einem Ring mit einer Breite von 1 mm alle Spielräume auf das äußerste Minimum verringert werden, da sie offensichtlich nur einen Bruchteil der Ringbreite, nämlich einige hunderstel Millimeter, betragen dürfen. Es ist außerdem klar, daß, wenn die Spielräume sehr klein sind, eine größere Gefahr des Klemmens besteht, was wiederum Bemühungen zur Verhinderung dieses Klemmens erforderlich macht.For example, for a ring with a width of 1 mm, all Margins are reduced to the bare minimum as they are obvious only a fraction of the ring width, namely a few hundredths of a millimeter. It is also clear that when the margins are very small, there is a greater risk there is jamming, which in turn requires efforts to prevent this jamming power.

In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, die innere Kante des ringförmigen Körpers abgerundet auszubilden.In this regard, it is best to use the inner edge of the ring-shaped To train the body rounded.

Die Erfindung wird in der Beschreibung an Hand der beigefügten, beispielsweise eine ihrer Ausführungsformen darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Kraftspeicher nach der Erfindung, F i g. 2 den Freikolben dieses Speichers in vergrößertem Maßstab und F i g. 3 eine Teilansicht eines Abschnittes des Freikolbens, in noch weiter vergrößertem Maßstab.The invention is described in the description with reference to the attached, for example a drawing illustrating its embodiments is explained in more detail. It shows F i g. 1 shows an energy store according to the invention, FIG. 2 the free piston of this accumulator on an enlarged scale and FIG. 3 is a partial view of a portion of the free piston; on an even larger scale.

In der Zeichnung ist mit 1 der Zylinder eines Kraftspeichers dargestellt, der durch einen Freikolben 2 in zwei Kammern abgeteilt ist.In the drawing, 1 shows the cylinder of an energy store, which is divided into two chambers by a free piston 2.

In F i g. 1 soll der Raum oberhalb des Freikolbens 2 mit komprimiertem Gas ausgefüllt werden, während der Raum unterhalb des Freikolbens mit Druckflüssigkeit gefüllt werden soll, die manchmal aus dem Speicher entfernt wird, besonders, wenn dieser auf Lager gelegt wird.In Fig. 1 should be the space above the free piston 2 with compressed Gas are filled, while the space below the free piston with hydraulic fluid which is sometimes removed from memory, especially when this is put in stock.

In diesem Zustand wird der Freikolben 2 durch den Gasdruck gegen die untere Stirnwand 3 des Speichers gedrückt.In this state, the free piston 2 is countered by the gas pressure lower end wall 3 of the memory pressed.

Der Freikolben 2 hat die gleiche Bauweise wie bei den eingangs erwähnten bekannten Kraftspeichern. Erfindungsgemäß ist der Ring 4 jedoch aus einem plastischen und elastischen Werkstoff hergestellt, der die vorerwähnten Merkmale aufweist. Zu seiner plastischen Verformung benötigt dieser Ring einen sehr hohen Druck, der von einer starken Feder 5 geliefert wird, die, wie in der Zeichnung gezeigt, über einen ringförmigen Körper 6 wirkt. Außerdem sind die Abmessungen des Ringes 4 im Vergleich zu denen des bei dem bekannten Kraftspeicher verwendeten Ringes beachtlich verringert worden. So hat der Ring 4 im unbelasteten Zustand (d. h. bevor er durch die Feder 5 verformt wird) im dargestellten Beispiel eine Höhe von etwa einem Fünfzigstel des Durchmessers des Zylinders 1. Nach der Verformung des Ringes ist diese Höhe noch kleiner. Die die Zylinderinnenwand berührende Fläche des Ringes 4 ist somit auf ein Mindestmaß verringert worden. Da außerdem der Reibungskoeffizient des auf dem Zylindermantel gleitenden Ringwerkstoffes sehr niedrig ist, wird die Gesamtreibung zwischen dem Ring 4 und dem Zylinder 1 weitestgehend verringert, wodurch ein vorzügliches Arbeiten des Speichers gewährleistet ist.The free piston 2 has the same construction as in the case of those mentioned at the beginning known lift mechanisms. According to the invention, however, the ring 4 is made of a plastic one and elastic material produced which has the aforementioned features. to Due to its plastic deformation, this ring requires a very high pressure, which is of a strong spring 5 is supplied, which, as shown in the drawing, via a annular body 6 acts. In addition, the dimensions of the ring 4 are in comparison considerably reduced to those of the ring used in the known energy storage device been. Thus, the ring 4 in the unloaded state (i.e. before it is released from the spring 5 is deformed) in the example shown a height of about one fiftieth the diameter of the cylinder 1. After the deformation of the ring, this is the height even smaller. The surface of the ring 4 in contact with the inner wall of the cylinder is thus has been reduced to a minimum. In addition, since the coefficient of friction of the the cylinder jacket sliding ring material is very low, the total friction largely reduced between the ring 4 and the cylinder 1, creating an excellent Working of the memory is guaranteed.

Im Falle eines aus Polytetrafluoräthylen hergestellten Ringes ist die Stärke der Feder 5 so bemessen, daß der auf den Ring 4 ausgeübte Druck etwa 600 kg/cm2 beträgt. Unter der Annahme, daß der Speicher mit einem Druck von 200 bis 300 kg/cm2 arbeitet, ist es verständlich, daß, wenn der Freikolben 2 gegen die Stirnwand 3 gedrückt wird, der Ring 4. einem zusätzlichen Druck von 200 kg/cm2, d. h. einem zusätzlichen Drittel des normalen, von der Feder 5 ständig auf den Ring wirkenden Druckes, ausgesetzt ist. Somit besteht für den Ring keine Gefahr, daß er unter der Wirkung des zusätzlichen Druckes zerquetscht wird, was aber dazu führen könnte, daß der Ring zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinder 1 herausgequetscht wird.In the case of a ring made of polytetrafluoroethylene dimension the strength of the spring 5 so that the pressure exerted on the ring 4 is approximately 600 kg / cm2. Assuming that the memory with a pressure of 200 up to 300 kg / cm2 works, it is understandable that when the free piston 2 against the Front wall 3 is pressed, the ring 4. an additional pressure of 200 kg / cm2, d. H. an additional third of the normal, from the spring 5 constantly on the ring acting pressure. Thus there is no risk for the ring that it is crushed under the effect of the additional pressure, but this can lead to it could that the ring between the piston 2 and the cylinder 1 is squeezed out.

Außer den obenerwähnten allgemeinen Anordnungen umfaßt die Erfindung eine Anzahl von zusätzlichen Einrichtungen, die die Arbeitsbedingungen des Speichers verbessern sollen. In einem solchen Speicher ist es von Bedeutung, daß jede Klemmungsgefahr oder jede Gefahr der schädlichen Reibung ohne Vergrößerung des Spielraumes sowohl zwischen dem ringförmigen Körper 6 und dem Zylinder 1 als auch zwischen dem Kolben 2 und dem Körper 6 beseitigt wird.In addition to the general arrangements set forth above, the invention encompasses a number of additional facilities that affect the working conditions of the store should improve. In such a memory it is important that there is no risk of jamming or any risk of damaging friction both without increasing the margin between the annular body 6 and the cylinder 1 as well as between the piston 2 and the body 6 is eliminated.

Der ringförmige Körper 6 wird von einem an der das Widerlager 13 für die Feder 5 tragenden zentralen Ansatz des Kolbens 2 ausgebildeten zylindrischen Abschnitt 7 geführt, wobei die Führung durch einen abgerundeten Abschnitt der inneren Kante 11 des ringförmigen Körpers 6 bewirkt wird. Somit liegt der Körper 6 an einem Kreis mit kleinem Durchmesser an. Diese Anordnung ist von großer Bedeutung, da es unerläßlich ist, daß der Körper 6 zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Kompression des Ringes 4 eine gewisse Drehfreiheit behält. Da der Spielraum zwischen dem Körper 6 und dem Abschnitt des Kolbens, auf dem dieser geführt wird, proportional dem Durchmesser dieses Kolbenabschnittes ist, ist es notwendig und ausreichend, diesen Durchmesser zu verringern, was mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnung erreicht ist. Außerdem (s. Einzelheiten in F i g. 3) ist die Außenumfangsfläche des ringförmigen Körpers 6 so ausgebildet, daß zwischen der Zylinderwandung und dem Körper 6 ein geringfügiger Spielraum verbleibt. Eine Form der Außenumfangsfläche des Körpers 6 mit einem zwischen diesem und der Zylinderwand vorgesehenen Raum 10 wird in F i g. 3 gezeigt. Diese Form bewirkt die erforderliche Drehfreiheit des Körpers 6 ohne Vergrößerung des notwendigen Spielraumes in der Nähe des Ringes 4 zwischen dem Körper 6 und dem Zylinder 1.The annular body 6 is of one of the abutment 13 for the spring 5 supporting the central extension of the piston 2 formed cylindrical Section 7 guided, the guide being through a rounded section of the inner Edge 11 of the annular body 6 is effected. Thus, the body 6 rests on one Small diameter circle. This arrangement is of great importance as it It is essential that the body 6 to ensure uniform compression of the ring 4 retains a certain freedom of rotation. Because the space between the body 6 and the section of the piston on which it is guided, proportional to the diameter is this piston section, it is necessary and sufficient to have this diameter to reduce what is achieved with the aid of the arrangement described above. In addition (see details in Fig. 3) is the outer peripheral surface of the annular Body 6 designed so that between the cylinder wall and the body 6 a slight margin remains. A shape of the outer peripheral surface of the body 6 with a space 10 provided between this and the cylinder wall is shown in FIG i g. 3 shown. This shape gives the body 6 the required freedom of rotation without increasing the necessary clearance in the vicinity of the ring 4 between the body 6 and the cylinder 1.

Wie besonders in F i g. 2 gezeigt, weist der zentrale Ansatz 12 des Kolbens 2 unabhängig von dem zylindrischen Führungsabschnitt 7 (für den Innenrand des Körpers 6) zwei weitere zylindrische Abschnitte, und zwar die Abschnitte 8 und 9, auf, die einen größeren Durchmesser haben als der zentrale Ansatz 12. Diese Abschnitte sollen die Führung der Feder 5 bewirken.As particularly in FIG. 2, the central lug 12 of the Piston 2 independent of the cylindrical guide section 7 (for the inner edge of the body 6) two further cylindrical sections, namely sections 8 and 9, which have a larger diameter than the central approach 12. These sections are intended to guide the spring 5.

Man kann die Feder 5 so anbringen, daß man sie auf den ringförmigen Körper 6 legt und dann den ringförmigen Widerlagerkörper 13 auf einem Spezialgerät, das die erforderliche Kraft ausüben kann, zusammenbaut, wobei die gesamte aus Kolben 2, ringförmigem Körper 6, Feder 5 und Widerlager 13 bestehende Gruppe so angeordnet wird, daß die Feder 5 nur ganz geringfügig über die von ihr beim Arbeiten einzunehmende Länge hinaus verformt wird, wobei diese zusätzliche Verformung auf das äußerst notwendige Maß beschränkt wird, worauf dann das ringförmige Widerlager 13 auf dem Kolben 2 verriegelt wird.You can attach the spring 5 so that you can put them on the ring-shaped Body 6 and then the annular abutment body 13 on a special device, which can exert the required force, assembles, the entire being made up of pistons 2, annular body 6, spring 5 and abutment 13 existing group so arranged is that the spring 5 is only slightly above that to be taken by her when working Length addition is deformed, this additional deformation on the extremely necessary Dimension is limited, whereupon the annular abutment 13 on the piston 2 is locked.

Wie in F i g. 2 gezeigt, ist das Verhältnis zwischen dem Windungsdurchmesser D der Feder und ihrem Drahtdurchmesser d kleiner als 3, was, wie bereits erwähnt, sich im Widerspruch zu den in den Bemessungsnormen zugelassenen üblichen Verhältniswerten befindet.As in Fig. 2 is the relationship between the coil diameter D of the spring and its wire diameter d smaller than 3, which, as already mentioned, contradict the usual ratio values permitted in the design standards is located.

F i g. 2 zeigt auch, daß das Anbringen und Zusammendrücken der Feder durch eine einfache axiale Verschiebung des ringförmigen Widerlagerkörpers 13 bewirkt werden können, der, sobald die Feder die gewünschte Verformung erfahren hat, mit Hilfe eines Klavierdrahtes 14 verriegelt wird. Es sei bemerkt, daß der Abstand c zwischen der Fläche 15 des Widerlagers 13 und der Fläche 16 der Schulter 9 auf daß äußerst notwendige Mindestmaß zum Ermöglichen des Anbringens des Klavierdrahtes 14 beschränkt ist.F i g. 2 also shows that the attachment and compression of the spring can be effected by a simple axial displacement of the annular abutment body 13 which, as soon as the spring has undergone the desired deformation, is locked with the aid of a piano wire 14. It should be noted that the distance c between the surface 15 of the abutment 13 and the surface 16 of the shoulder 9 is limited to the extremely necessary minimum to enable the piano wire 14 to be attached.

Dies geschieht zur Berücksichtigung der Tatsache, daß das Verhindern jeder Vergrößerung der Länge der Feder, nachdem sie in geeigneter Weise vorher zusammengedrückt war, von Bedeutung ist.This is done to take into account the fact that preventing any increase in the length of the spring after it has been appropriately compressed beforehand was, matters.

Es versteht sich, daß, wenn das Widerlager 13 mit Hilfe einer Mutter oder ähnlicher Mittel festgelegt wird, der Spielraum c völlig beseitigt werden kann.It is understood that when the abutment 13 with the help of a nut or similar means, the margin c can be completely eliminated.

Claims

Claims: 1. Free piston for a hydropneumatic energy storage device that can be exposed to strong temperature fluctuations with a deformable sealing ring which is arranged in a circumferential groove of the piston between the latter and an annular body under the action of a spring supported on a central shoulder of the piston, characterized by the combination the following features: 1. the ring (4) consists of a barely elastic, difficult-to-flow material, 2. the ring (4) has a small cross-section, in particular a small height, 3. the spring (5) has an extremely high spring constant .

2. Piston according to claim 1, characterized in that the height of the ring (4) is at most one fiftieth of the cylinder diameter.

3. Piston according to claim 1, characterized in that the width of the ring (4) in a plane perpendicular to the cylinder axis is at most about one fiftieth of the cylinder diameter.

4. Piston according to claim 1, characterized in that the ring (4) consists of polyfluoroethylene. 5. Piston according to claim 1, characterized in that the ring (4) consists of polytetrafluoroethylene. 6. Piston according to claim 1, characterized in that the ring (4) consists of a simple wire, the ends of which lie against one another on the head side in a manner known per se. 7. Piston according to claim 1, characterized in that the helical spring (5) has a coil diameter which is about two and a half to three times larger than the diameter of the spring wire. B. Piston according to claim 1, characterized in that the inner edge (11) of the annular body (6) is rounded (F i g. 2). Considered publications: German Patent Specifications No. 887132, 919 621; German Auslegeschrift No. 1012 786; French Patent Nos. 1127 141, 1132 624; U.S. Patent Nos. 2,705,177, 2,747,954, 2,784,013, 2,847,262; "Chemical Engineer Technology", 27 (1955), no.

5, pp. 279 to 283.