DE332878C - Method and device for conveying incompressible fluids by means of pressurized gas or vaporous operating media against higher pressures than that of the operating media - Google Patents
Method and device for conveying incompressible fluids by means of pressurized gas or vaporous operating media against higher pressures than that of the operating mediaInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung, unzusammendrückbare Flüssigkeiten mittels gespannter gas- oder dampfförmiger Betriebsmittel gegen höheren Druck als den des Betriebsmittels zu fördern. Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren, in einem Kreiselrad, unzusammendrückbare Flüssigkeiten mittels Gase oder Dämpfe von hoher Pressung (also wesentlich niedrigerem spezifischem Gewicht) gegen einen höheren Druck zu fördern, als der statischen Pressung des gas- oder dampfförmigen Betriebsmittels entspricht. Ein umlaufendes mit der unzusammendrückbaren Flüssigkeit (beispielsweise Wasser) gefülltes Schaufelrad wird mit dem gas- oder dampfförmigen Betriebsmittel an einer Stelle des inneren oder seitlichen Schaufelkranzumfanges in Verbindung gebracht, so daß die an dieser Stelle vorbeidrehenden, mit der unzusammendrückbaren Flüssigkeit angefüllten Schaufelkanäle unter den vollen statischen Druck des Betriebsmittels gesetzt werden. Die Druckübertragung erfolgt, da keine Volumenänderung der Flüssigkeit eintritt, ohne Geschwindigkeitszunahme bzw. Expansion des gäs- oder dampfförmigen Betriebsmittels. Aus diesem Grunde ist es ohne weiteres möglich, den Druck des Betriebsmittels ohne jeden Druckabfall auf die Flüssigkeit zu übertragen. Je nach der radialen Schaufelhöhe und der Drehgeschwindigkeit des Rades wird die Förderflüssigkeit am äußeren Umfang des Rades einem beliebig hohen Fliehkraftsdruck unterworfen, zu welchem sich während des Vorbeidrehens der Kanäle an der Druckmittelstelle der Druck des gas- oder dampfförmigen Mittels addiert, so daß es nunmehr möglich ist, die Förderflüssigkeit am äußeren Schleuderradumfang in einen nach den Gesetzen der Kreiselpumpen ausgebildeten Leitkanal zu schleudern unter wesentlich höherer Pressung, als der des Betriebsmittels.Method and device, incompressible liquids by means of tensioned gaseous or vaporous equipment against higher pressure than that of the To promote resources. The present invention provides a method in a centrifugal wheel, incompressible liquids by means of gases or vapors of high pressure (i.e. significantly lower specific weight) against one to promote higher pressure than the static pressure of the gaseous or vaporous Equipment corresponds. A circulating one with the incompressible liquid (For example, water) filled paddle wheel is with the gas or vapor Equipment at one point on the inner or lateral blade rim circumference connected, so that those passing by at this point, with the incompressible Liquid-filled vane channels under the full static pressure of the operating medium be set. The pressure is transferred because there is no change in volume of the liquid occurs without an increase in speed or expansion of the gaseous or vaporous Resources. For this reason it is easily possible to control the pressure of the operating medium without transferring any pressure drop to the liquid. Depending on the radial blade height and the speed of rotation of the wheel is the conveying liquid on the outer circumference of the wheel subjected to any high centrifugal pressure, to which during the turning of the channels past the pressure medium point, the pressure of the gaseous or vaporous By means of added, so that it is now possible to transfer the liquid to the outside Centrifugal wheel circumference in a guide channel designed according to the laws of centrifugal pumps to be thrown under a much higher pressure than that of the equipment.
Die Verwendung umlaufender Schaufelkanäle, welclie sich an Kammern oder Düsen mit gas- oder dampfförmigen Betriebsmitteln zwecks Verdichtung ebensolcher Mittel vorbeibewegen,. ist bekannt. Hierbei wird aber der erreichbare Druck des gasförmigen Fördermittels stets kleiner sein als die Pressung im Detriebsmittel, da einerseits das höher gespannte gas- oder dapfförmige Mittel beim Zusammentreffen mit dem gasförmigen Mittel niedrigen Druckes in der Druckzone expandiert und sich mit den anderen Mitteln mischt und anderseits die Fliehkraft der gasförmigen Mischung sowohl wie des gleichartigen Fördermittels viel zu gering ist, um eine merkbare, geschweige eine über den Betriebsmitteldruck wesentlich hinausgehende Drucksteigerung zu erreichen.The use of circumferential vane channels, which are attached to chambers or nozzles with gaseous or vaporous operating media for the purpose of compression of the same Move funds past. is known. Here, however, the achievable pressure of the gaseous conveying medium must always be smaller than the pressure in the operating medium, on the one hand the higher tensioned gaseous or vape-shaped means when they meet with the gaseous medium of low pressure in the pressure zone expands and becomes mixes with the other means and on the other hand the centrifugal force of the gaseous mixture as well as the funding of the same type is far too low to allow a noticeable, let alone an increase in pressure that significantly exceeds the operating fluid pressure to reach.
Nach vorliegender Erfindung hingegen bildet die Verwertung der Fliehkraft unzusammendrückbarer Förderflüssigkeiten zur Drucksteigerung über die Pressung des gras-oder - dampfförmigen Betriebsmittels hinaus ein neues und wesentliches Merkmal.According to the present invention, on the other hand, the utilization of centrifugal force forms incompressible pumping liquids to increase pressure by pressing the grass-or-vaporous equipment addition a new and essential feature.
In Fis. i ist eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens schematisch dargestellt. Dem Raum a wird die unzusannnendrückbare 1?örderflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in irgendeiner Weise, z. B. durch eine mit der Vorrichtung vereinigte oder von ihr getrennte Hilfspumpe, zugeführt, so daß sich die Schaufelkanäle b des vom Gehäuse umgebenden Kreiselrades mit der Flüssigkeit füllen. Letztere wird beim Umlauf des Rades eineue der Drehgeschwindigkeit und der radialen Schaufelhöhe entsprechenden Fliehkraftdruck unterworfen. Das Betriebsmittel, z. B. hochgespannter Wasserdampf, wird der Kammer d zugeführt und überträgt seinen statischen Druck auf die vor der Kammer d sich bewegenden und bereits unter dem Fliehkraftdruck der Flüssigkeit stehenden Kanäle. Die Summe beider Drucke wird am äußeren V infang am größten sein, wo gegenüber der Kammer d die nach Art der Leitapparate von Kreiselpumpen auszubildende Austrittsdüse g vorgesehen ist, in welcher die absolute Geschwindigkeit der hineingeschleuderten Flüssigkeit noch in Druck umgesetzt wird.In Fis. i is a device for carrying out the method schematically shown. The space a is filled with the unpressurizable liquid, for example Water, in any way, e.g. B. by a united with the device or separated from her Auxiliary pump, supplied so that the vane channels b of the impeller surrounding the housing fill with the liquid. The latter will the rotation speed and the radial blade height when the wheel rotates subject to appropriate centrifugal pressure. The resource, e.g. B. high tension Water vapor is fed to chamber d and transfers its static pressure to those moving in front of chamber d and already under the centrifugal pressure of the liquid standing channels. The sum of both pressures will be greatest at the outer edge, where opposite the chamber d to be trained in the manner of the diffusers of centrifugal pumps Outlet nozzle g is provided, in which the absolute speed of the thrown in Liquid is still converted into pressure.
Das entspannte Betriebsmittel entweicht in den Ratim f. Das zu übertragende Drehmoment der Pumpe entspricht, abgesehen von den Reibungswiderständen, nur demjenigen Teil der Gesamtförderhöhe, welcher durch die Fliehkraftwirkung der geförderten Flüssigkeit überwunden wird. Die Leistung des Antriebmötors hat daher nur dieseln Drehmoment zu entsprechen und beträgt nur einen geringen Bruchteil der gesamten Pumpenleistung. Der Antrieb kann in beliebiger Weise, z. B. durch eine Druckwasserturbine, erfolgen, deren Beaufschlagungswasser von der Druckseite der Pumpe entnommen werden kann. Ebenseeignet sich eine Dampfturbine für Frisch-oder Abdampfbetrieb oder ein Elektromotor u. dgl. zum Antrieb der neuen Pumpe. Zur Vermeidung einseitiger Lagerbelastung können mehrere Betriebsmittelstellen d nebst zugehöriger Leitkanäle a in bekannter Weise am Radumfang verteilt werden.The relaxed operating medium escapes in the Councilim f. The one to be transferred Torque of the pump corresponds, apart from the frictional resistance, only to that Part of the total delivery head, which is caused by the centrifugal force of the pumped liquid is overcome. The power of the drive motor therefore only has diesel torque and is only a small fraction of the total pump output. The drive can be used in any way, e.g. B. by a pressurized water turbine, whose application water can be taken from the pressure side of the pump. A steam turbine for fresh or exhaust steam operation or an electric motor is also suitable and the like to drive the new pump. To avoid one-sided bearing load you can several resource points d together with associated guide channels a in a known manner be distributed on the circumference of the wheel.
Man kann die zu fördernde Flüssigkeit anstatt von innen auch voll außen am äußeren Umfang des Kreiselrades zuführen. Dies muß naürlich unter solchem Flüssigkeitsdruck geschehen, daß die Fliehkraft des unilaufenden Wasserringes sowie der Druck des entspannten Betriebsmittels im Auspuffraum f und außerdem noch die für stußfreien Eintritt des Wassers erforderliche Geschwindigkeitshöhe überwunden werden kann.The liquid to be pumped can also be full instead of from the inside Feed in on the outer circumference of the impeller. Of course, this must be under such Liquid pressure happen that the centrifugal force of the unrunning water ring as well the pressure of the relaxed operating medium in the exhaust chamber f and also the speed level required for bump-free entry of the water can be.
Die Zuführung von Druckflüssigkeit nach dem äußeren Umfang eines Kreiselrades ist natürlich bekannt und ist beispielsweise bei fast allen Turbinen gebräuchlich. Es wird aber durch die Verwendung dieses bekannten Verfahrens bei einem Kreiselrad, welches in bezug auf die Arbeitsweise mit einer Turbine nichts gemein hat, eine ganz neue und wesentliche technische Wirkung erzielt. Diese kennzeichnet sich dadurch, daß das in den äutiereii Umfang des Kreiselrades eintretende Förderwasser durch den in dem Schaufelkranz kreisenden Wasserring von den am inneren Umfang (los Schaufelkranzes angeordneten Dampfräumen getrennt ist.The supply of pressure fluid to the outer periphery of a centrifugal wheel is of course known and is used in almost all turbines, for example. However, by using this known method in a rotary wheel, which has nothing in common with a turbine in terms of how it works, a achieved a completely new and significant technical effect. This is characterized by that the conveying water entering the circumference of the impeller through the water ring circling in the blade ring from the water ring on the inner circumference (los blade ring arranged steam rooms is separated.
Die sich daraus ergebenden Vorteile bei Verwendung des Verfahrens durch Förderung Von Wasser mittels hochgespannten Dampfes sind folgende: Zunächst kommt das vorn äußeren Umfang in das Kreiselrad strömende Wasser nirgends reit Dampf in Berührung. Es kann also kein Dampf mit in die Schaufelkanäle gerissen werden, und das spezifische Gewicht des kreisenden Wassers bleibt unverändert. Ferner kann durch das Auffüllen der Schaufelkanäle mit Wasser von außen her der in ersteren noch enthaltene Abdampf nach innen ungehindert in den Abdampfraum gedrängt werden, auch bei den höchsten Wassertemperaturen, da die Kanäle nach inneu den Abdampf unbehindert entweichen lassen kÖnnen. Da es nicht mehr notwendig ist, den Pumpenabdampf von dem in die Radkanäle eindringenden Wasser kondensieren zu lassen, kann das Wasser vor Eintritt in den äußeren Umfang auf eine Temperatur vorgewärmt werden, welche noch höher ist als die dem Abdampfdruck entsprechende Temperatur. Beispielsweise könnte das Wasser bis zur Siedegrenze des betreffenden Wasserdruckes vorgewärmt werden, z. B. bei 3 Atm., Eintrittsdruck also auf I3o' C.The resulting advantages when using the method by conveying water by means of high-pressure steam are the following: First the water flowing into the impeller at the front outer circumference does not ride steam anywhere in touch. So no steam can be dragged into the blade channels, and the specific gravity of the circulating water remains unchanged. Furthermore can by filling the vane channels with water from the outside that in the former any remaining exhaust steam can be forced inside unhindered into the exhaust steam space, even at the highest water temperatures, since the canals unhindered the exhaust steam afterwards can escape. Since it is no longer necessary to remove the pump exhaust steam from The water can condense the water entering the wheel channels be preheated to a temperature before entering the outer periphery, which is even higher than the temperature corresponding to the evaporation pressure. For example the water could be preheated to the boiling limit of the relevant water pressure be e.g. B. at 3 atm., Inlet pressure so on I3o 'C.
Eine nach diesem Verfahren arbeitende Kreiselpumpe ist in heg. 2 schematisch darge stellt. Mit den Kanälen h des Kreiselrades c kreise der Wasserring e. Die Frischdampfkammer cl und der Abdampfraum j befinden ,ich innerhalb des Schaufelkranzes und werden durch das kreisende Wasser von den aus der Düse a nach dem äußeren Radumfang zu geführten Förderwasser geschieden. Wird der Dampfdruck im Abdampfraun mit p, der Fliehkraftdruck mit P', die Austrittgeschwindigkeit des Wassers aus Düse a mit w bezeichnet, so ist eine Druckhöhe des der Düse a zu geführten Wassers von erforderlich. Das Eintrittsdiagramm wird zweckmäßig so gewählt, daß die Richtung der Schaufelenden mit der relativen Eintrittsgeschwindigkeit w hei normaler Fördermenge übereinstimmt. Dabei bleibt es natürlich unhenonnnen, die Schaufeln und insbesondere deren Ern@len so rtuszubilden, daß Energieübertragung von den Schaufeln auf das Wasser und umgekehrt möglich ist. Gegenüber der F rischdampfkamrner d tritt dis bei n in den äußeren Radumfang eingetretene Förderwasser unter einem die Frischdampfspannung überschreitenden Druck aus, wobei die =@tisti-ittsgeschwiridigkeit in (lein erweiterten Leitkanal s auch noch teilweise in Druckhöhe umgesetzt wird. Der Pumpenabdampf kann aus dem Raum f fortgeführt und beliebig verwendet werden. Für viele Fälle ist es jedoch wünschenswert, daß der Pumpenabdampf von dem zu fördernden Wasser vollständig aufgenommen wird, um die Abdampfwärme zur Temperatursteigerung des Förderwassers auszunutzen. Es wird z. B. häufig in irgendeiner Weise vorgewärmtes Wasser von 9o bis Ioo ° auf hohen Druck zu fördern sein Dies kann mit der in Fig. 2 dargestellten Ausfübrungsform des neuen Verfahrens ohne weiteres geschehen. Es ist dabei aber nicht möglich, den in den Raute f des Kreiselrades aus dessen Kanälen und aus dessen Dichtungen strömenden Abdampf in dieses Wasser einzuführen, da, wie oben erläutert, der Druck des dem Kreiselrad zuströmenden Förderwassers um den Fliehkraftdruck des kreisenden Wassers und tun die der Eintrittsgeschwindigkeit entsprechende Druckhöhe größer sein muß als der Abdampfdruck im Raum f. Die Drttckhöhe des eintretenden Förderwassers kante aber dadurch voll dem Abdampfdruck im Raum f unabhängig gemacht werden, daß am inneren Umfang des Kreiselrades gegenüber der Wassereintrittsdüse a eine vom Pumpenabdampfraum f abgegrenzte Hilfskammer /a ge bildet wird, welche mit einem Raum niedrigen Druckes, beispielsweise der Atmosphäre, in Verbindung stellt. Infolgedessen braucht das gegenüber dieser Hilfskammer in das Kreiselrag eintretende Wasser nur einen aus Fliehkraftdruck und Geschwindigkeitshöhe sich zusammensetzenden Überdruck aufzuweisen. Der Druck im Abdampfraum f kann beliebig höher seilt, und man hat daher stets die Möglichkeit, diesen Abdampf in das Förderwasser einzuführen und selbst bei hohen Vorwärmertemperaturen zu kondensieren.A centrifugal pump working according to this method is in heg. 2 schematically represents Darge. The water ring e circles with the channels h of the impeller c. The live steam chamber cl and the exhaust steam chamber j are located inside the blade ring and are separated by the circulating water from the conveyed water from the nozzle a to the outer circumference of the wheel. If the steam pressure in the exhaust steam room is denoted by p, the centrifugal force pressure by P ', the exit speed of the water from nozzle a by w, then a pressure level of the water fed to nozzle a is of necessary. The inlet diagram is expediently chosen so that the direction of the blade ends corresponds to the relative inlet speed w under normal delivery rate. It is of course unheard of to design the blades, and in particular their shafts, in such a way that the transfer of energy from the blades to the water and vice versa is possible. Opposite the fresh steam chamber d, the conveyed water that has entered the outer wheel circumference emerges at n under a pressure exceeding the live steam voltage, whereby the = @ tisti-ittsgeschwiridigkeit in (lein extended duct s is also partially converted into pressure head For many cases, however, it is desirable that the pump exhaust steam is completely absorbed by the water to be pumped in order to utilize the heat of the exhaust steam to increase the temperature of the pumped water This can easily be done with the embodiment of the new method shown in Fig. 2. However, it is not possible to disperse the exhaust steam flowing into diamond f of the impeller from its ducts and from its seals introduce this water because, as explained above, the pressure of the gyroscope d inflowing conveying water by the centrifugal force of the circulating water and do the pressure head corresponding to the inlet velocity must be greater than the exhaust steam pressure in space f opposite the water inlet nozzle a, an auxiliary chamber / a, which is delimited by the pump vapor space f and which connects to a space of low pressure, for example the atmosphere. As a result, the water entering the centrifugal lobe opposite this auxiliary chamber only needs to have an overpressure made up of centrifugal force pressure and velocity level. The pressure in the exhaust steam space f can be as high as desired, and it is therefore always possible to introduce this exhaust steam into the conveyed water and to condense it even at high preheater temperatures.
Sind z.B. bei atmosphärischem Druck in der Hilfskammer, den Kreiselradahmessungen rotsprechend, a,5 Atm. Eintrittsdruck des Förderwassers notwendig, und wird der Dampfdruck im Abdatnpfraum f beispielsweise auf d,5 Atm. gehalten, so kann der Abdampf unter diesen Überdruck in das beispielsweise vorher auf etwa Ioo° erhitzte Förderwasser vor Eintritt desselben in das Kreiselrad eingeführt werden. Die Temperatur des Förderwassers kann hierbei bis zur Siedetemperatur von I38° ansteigen. Der Pumpenabdampf kann also zur Erwärmung des Förderwassers über Ioo° ausgenutzt werden. Ein kleinerer Teil des Abdampfes geht allerdings durch die Spaltdichtungen und 'durch die vom Wasserring freien inneren Teile des Schaufelkranzes in die Hilfskammer f. Diese geringe Dampfmenge kann aber wie der Abdampf jeder anderen Dampfpumpe zur Vorwärmung des Wassers an derjenigen Stelle benutzt werden, wo die Druckhöhe des Wassers den atmosphärischen Druck noch nicht überschritten hat.Are e.g. at atmospheric pressure in the auxiliary chamber, the gyro wheel measurements red-like, a, 5 atm. Inlet pressure of the conveyed water is necessary and the Vapor pressure in the evaporation chamber f, for example, to d.5 atm. kept, so the exhaust steam under this overpressure in the conveyed water, for example previously heated to about 100 ° be introduced into the impeller before entering the same. The temperature of the feed water can rise to the boiling point of 138 °. The pump exhaust can can therefore be used to heat the conveyed water to over 100 °. A smaller one However, part of the exhaust steam goes through the gap seals and 'through the from Water ring-free inner parts of the blade ring in the auxiliary chamber f However, a small amount of steam can be used for preheating like the exhaust steam of any other steam pump of the water can be used at the point where the pressure head of the water denotes has not yet exceeded atmospheric pressure.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens im Schnitt. Das Förderwässer wird mittels der Düse a dem äußeren Kreiselrädumfang gegenüber der vom Abdampfraum f abgegrenzten Hilfskammer lt zugeführt. Der Abdampf aus dem Raum f wird dem auf entsprechenden Druck gebrachten und beliebig vorgewärmten Förderwasser vor Eintritt in das Kreiselrad beigemischt. Reim Umlauf des Kreiselrades in der Pfeilrichtung gelangen die durch die Düse a aufgefüllten Schaufelräume in den Bereich der Frischdampfkammer d, und das Förderwasser wird in den gegenüber angeordneten Kanal g unter einen die Dampfspannung überschreitenden Gesamtdruck gefördert.Fig. 3 shows schematically an embodiment of the method in section. The conveyed water is opposite the outer circumference of the impeller by means of the nozzle a the auxiliary chamber lt, which is delimited by the exhaust steam space f. The exhaust steam from the Room f is used for the conveyed water, which has been brought to the appropriate pressure and preheated as required mixed in before entering the impeller. Rhyme rotation of the impeller in the In the direction of the arrow, the vane spaces filled by nozzle a reach the area the live steam chamber d, and the feed water is arranged in the opposite Channel g conveyed under a total pressure exceeding the vapor tension.
In den Fig. 4 und S sind Längs- und Querschnitt einer Ausführungsform der neuen Pumpe mit den erforderlichen Hilfseinrichtungen wiedergegeben.4 and 5 are longitudinal and cross-sectional views of one embodiment of the new pump with the necessary auxiliary equipment.
Hauptpumpe, Hilfspumpe und Antriebsvorrichtung sind als Kreiselmaschinell ausgebildet und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Flügelrad i der Hilfspumpe erhält einen Durchmesser, vier größer ist als derjenige des Hauptförderrades b, damit das Flügelrad i das Wasser dem Hauptförderrad h unter entsprechendem Überdruck durch die Leitkanäle k zuführen kann. Der Durchmesser des beispielsweise finit Frischdampf arbeitenden Turbinenrades I muß mit Rücksicht auf möglichst gute Dampfausnutzung am größten sein. Die drei Räder b, i und l sind nun zu einem gemeinsamen Laufkörper derart zusammengebaut, daß dieser, beginnend vom Hauptrad h, stufenweise zunimmt. Durch fliese Anordnung werden einerseits obige Bedingungen erfüllt, anderseits erhält man einen einfachen Laufkörper, der leicht seitlich ein- und ausgebaut werden kann.The main pump, auxiliary pump and drive device are centrifugal machines formed and arranged in a common housing. The impeller i of the auxiliary pump has a diameter four larger than that of the main conveyor wheel b, so that the impeller i the water to the main impeller h under a corresponding overpressure can feed through the guide channels k. The diameter of the finite live steam, for example working turbine wheel I must take into account the best possible steam utilization be greatest. The three wheels b, i and l are now a common running body assembled in such a way that it increases in stages, starting from the main wheel h. Tile arrangement on the one hand fulfills the above conditions and on the other hand maintains them a simple barrel body that can be easily installed and removed from the side.
Der Turbinenabdampf gelangt unter eiltsprechendem Überdruck durch die Spalträume m und in' in das Förderwasser. Der Frischdanpf tritt durch den Stutzen ;s iti den Rauire d, während das in den Schaufelräumen des Rades b vorbeidrehende Wasser durch Fliehkraft und Dampfdruck in den Druckraum ä gepreßt wird. Der nicht kondensierte :1b(lainpf aus dem Rad b gelangt in den Ratim f, von wo er durch den Stutzen o fortgeleitet wird.The turbine exhaust steam passes through at a rapid overpressure the gap spaces m and in 'in the delivery water. The fresh steam comes through the nozzle ; s iti the Rauire d, while the one rotating past in the blade spaces of the wheel b Water is pressed into the pressure space by centrifugal force and steam pressure. Not that condensed: 1b (lainpf from the wheel b enters the ratim f, from where it passes through the Nozzle o is forwarded.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE332878T | 1916-02-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1916332878D Expired DE332878C (en) | 1916-02-08 | 1916-02-08 | Method and device for conveying incompressible fluids by means of pressurized gas or vaporous operating media against higher pressures than that of the operating media |
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Country | Link |
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-
1916
- 1916-02-08 DE DE1916332878D patent/DE332878C/en not_active Expired
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