DE887132C - Energy storage - Google Patents
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Description
Energiespeicher Die Erfindung betrifft Energiespeicher mit Flüssigkeit und Luft, insbesondere Energiespeicher mit Öl und Luft, bei welchen die beiden in dem zylindrischen Körper des Speichers enthaltenen Druckmittel, z. B. Luft und Öl, durch einen frei beweglichen Kolben voneinander getrennt sind.Energy storage The invention relates to energy storage with liquid and air, especially energy storage with oil and air, in which the two in the cylindrical body of the memory contained pressure medium, for. B. air and oil, are separated from each other by a freely movable piston.
Bei dieser Speicherbauart ist die Dichtigkeit zwischen dem Kolben und dem zylindrischen Körper schwer zu erreichen.With this type of accumulator, the seal is between the piston and the cylindrical body difficult to reach.
Die Erfindung hat einen Energiespeicher dieser Bauart zum Gegenstand, bei welchem die Dichtigkeit zwischen dem frei beweglichen Kolben und dem zylindrischen Körper auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt wird.The invention relates to an energy storage device of this type, in which the tightness between the freely movable piston and the cylindrical Body is produced in a simple and economical way.
Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung des Speichers besteht wesentlich aus einem Ring aus einem plastischen oder elastischen Werkstoff, welcher an dem Umfang des Kolbens in einem zwischen der Wand des Zylinders und einer zylindrischen Wand des verringerten Durchmessers des Kolbens angeordnet ist, und einem Ringrand, der den verringerten mit dem normalen Durchmesser des Kolbens verbindet, und einem frei zwischen der Zylinderwand und der zylindrischen Wand verringerten Durchmessers des Kolbens gleitenden Ringkörper, welcher der Einwirkung von elastischen Mitteln ausgesetzt ist, so daß er den elastischen Ring zusammendrückt. Diese Anordnung bezweckt, dem Ring mittels eines axial gerichteten Druckes eine radiale Verformung zu erteilen, welche einerseits den Ring mit der Zylinderwand in Berührung bringt oder in Berührung mit dieser hält und andererseits seine Andrückung gegen diese Wand mit einem zur Herstellung der gewünschten Dichtigkeit ausreichenden Druck gewährleistet. Der Querschnitt und der Werkstoff des Ringes können entsprechend den Betriebstemperaturen und der Art der Druckmittel gewählt werden.The inventive sealing device of the memory is essential from a ring made of a plastic or elastic material, which on the Circumference of the piston in one between the wall of the cylinder and a cylindrical one Wall of the reduced diameter of the piston is arranged, and an annular rim, which connects the reduced with the normal diameter of the piston, and one freely between the cylinder wall and the reduced diameter cylindrical wall of the piston sliding ring body, which is the action of elastic means is exposed so that it compresses the elastic ring. The purpose of this arrangement is to give the ring a radial deformation by means of an axially directed pressure, which on the one hand brings the ring into contact with the cylinder wall or in contact with this holds and on the other hand its pressure against this wall with a to Sufficient pressure is guaranteed to produce the desired tightness. Of the The cross-section and the material of the ring can vary according to the operating temperatures and the type of pressure medium can be selected.
Es ist insbesondere vorgesehen, einen Ring mit kreisförmigem Querschnitt zu benutzen, welcher in den meisten Fällen eine hinreichende Dichtigkeit gewährleistet und infolge seiner normalisierten Massenherstellung billig ist.In particular, a ring with a circular cross-section is provided to be used, which in most cases ensures adequate tightness and is cheap as a result of its normalized mass production.
Ferner ist im besonderen vorgesehen, einen Ring aus einem plastischen oder elastischen Werkstoff, wie Neopren, Perbunan, Silikonen oder Polyamiden, insbesondere die unter dem Namen Nylon, Fluon bekannten, zu benutzen. Diese plastischen Werkstoffe haben nämlich die bemerkenswerte Eigenschaft, daß sie unter der Einwirkung einer konstanten Kraft eine langsame plastische Verformung erfahren, so daß sie in Kombination mit den erfindungsgemäßen Druckmitteln unter allen in Betracht kommenden Benutzungsbedingungen eine tadellose Dichtigkeit gewährleisten. Wenn sich nämlich diese Dichtungsbeläge abnutzen, bewirkt der fortdauernde Druck zusätzliche Verformungen, welche die Dichtigkeit wiederherstellen.It is also provided in particular, a ring made of a plastic or elastic material such as neoprene, perbunan, silicone or polyamides, in particular to use those known as nylon, fluon. These plastic materials namely have the remarkable property that they under the action of a constant force undergoes a slow plastic deformation, so that they in combination with the printing media according to the invention under all possible conditions of use ensure perfect tightness. Namely, if these sealing linings wear and tear, the continued pressure causes additional deformations that reduce the tightness restore.
Falls andererseits die Einrichtung sehr niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist, welche eine Kontraktion des Werkstoffs des Dichtungsbelages hervorrufen können, stellt der Druck der elastischen Mittel selbsttätig die Dichtigkeit wieder her. Bei - 8o° C ausgeführte Versuche haben die Wirksamkeit dieser Maßnahme bestätigt.On the other hand, if the device is exposed to very low temperatures which can cause a contraction of the material of the sealing lining, the pressure of the elastic means automatically restores the tightness. Tests carried out at -80 ° C have confirmed the effectiveness of this measure.
Der erwähnte Ringrand des Kolbens und die mit dem Ring in Berührung stehende Seite des Ringkörpers können übrigens entweder eben oder konisch sein und/oder eine flache ringförmige Ausnehmung beliebigen Querschnitts besitzen.The mentioned ring edge of the piston and the one in contact with the ring standing side of the ring body can be either flat or conical and / or have a flat annular recess of any cross-section.
Die Reibung des Kolbens an dem Zylinder bestimmt einen geringen Druckunterschied zwischen den beiden Druckmitteln. -Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die elastischen Mittel so berechnet, daß der radiale Druck, mit welchem der Ring gegen die Zylinderwand gepreßt wird; merklich größer als -dieser Druckunterschied wird. -Da die Reibung zwischen den in Betracht kommenden metallischen Organen praktisch vernachlässigbar ist, kann man annehmen, daß die Gesamtreibung gleich der zwischen dem Ring und der Zylinderwand auftretenden Reibung ist.The friction of the piston on the cylinder determines a small pressure difference between the two pressure means. -According to a further characteristic of the invention the elastic means are calculated in such a way that the radial pressure with which the Ring is pressed against the cylinder wall; noticeably greater than this pressure difference will. -As the friction between the metallic organs in question is practical is negligible, the total friction can be assumed to be equal to that between the friction occurring between the ring and the cylinder wall.
Es sei: R = innerer Halbmesser des Zylinders 8 (Fig. i, i a, 2), v = äußerer Halbmesser des zylindrischen Teils_ verringerten Durchmessers 7 des KolbensA, F = Reibungsl@xaft des Ringes i an dem Zylinder 8, b = Höhe der Andrückung des Ringes i an den Zylinder 8, @,. = Radialdruck der Andrückung des Ringes i gegen die Zylinderwand 8, Druck des Druckmittels auf die Aufnahmeseite des Kolbens, p --b dp = Druck des Druckmittels auf die Triebseite des Kolbens. Der Kolben-verstellt sich in dem Zylinder unter der Einwirkung des Unterschiedes der auf seine beiden Seiten wirkenden Drücke. Die Triebkraft ist gleich dem Produkt aus diesem Druckunterschied dp und der Fläche der zylindrischen Bohrung n R2. Ihr wird durch den Reibungswiderstand des Ringes an dem Zylinder das Gleichgewicht gehalten, welcher gleich dem Produkt -aus der Andrückkraft P,., der Anlagefläche des Ringes an demZylinder 2 n R . b und dem Reibungskoeffizienten k ist.Let: R = inner radius of the cylinder 8 (Fig. I, ia, 2), v = outer radius of the cylindrical part_ reduced diameter 7 of the piston A, F = friction l @ xaft of the ring i on the cylinder 8, b = height of the Pressing the ring i on the cylinder 8, @ ,. = Radial pressure of the pressing of the ring i against the cylinder wall 8, pressure of the pressure medium on the receiving side of the piston, p --b dp = pressure of the pressure medium on the drive side of the piston. The piston moves in the cylinder under the influence of the difference in the pressures acting on its two sides. The driving force is equal to the product of this pressure difference dp and the area of the cylindrical bore n R2. Its equilibrium is kept by the frictional resistance of the ring on the cylinder, which equals the product of the pressing force P,., The contact surface of the ring on the cylinder 2 n R. b and the coefficient of friction k.
Man kann somit schreiben: F=dpnR2=p,.27vR-b-k. Die Dichtigkeit ist gewährleistet, wenn die Ungleichung P,. > dp erfüllt ist.One can thus write: F = dpnR2 = p, .27vR-b-k. The tightness is guaranteed if the inequality P ,. > dp is fulfilled.
Diese Bedingung ist erfüllt, wenn ur R2 > 2 n R - b - k, d. h. k ist.This condition is fulfilled if ur R2 > 2 n R - b - k, ie k is.
Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist vorgesehen, dem Ring eine solche axiale Abmessung,b zu geben, daß, wenn R der Halbmesser des Zylinders und k der Reibungskoeffizient des Ringes an dem Zylinder ist, die Bedingung erfüllt ist.According to a further characteristic of the invention it is provided to give the ring such an axial dimension, b , that if R is the radius of the cylinder and k is the coefficient of friction of the ring on the cylinder, the condition is satisfied.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention is described below with reference to the drawings described.
Fig. 2 zeigt in einem axialen Längsschnitt einen erfindungsgemäßen Energiespeicher mit Flüssigkeit und Luft; Fig. i zeigt einen Teil des Kolbens des Speichers der Fig. 2 vor dem Einbau der elastischen Mittel zur Erzeugung des axialen Druckes auf den Ring, welcher vor seiner Verformung durch diesen Druck dargestellt ist; Fig. ra zeigt den durch den Ringdruckkörper vervollständigten Kolben der Fig. i sowie die diesen Körper auf den Ring drückende Feder und eine Anschlagscheibe, gegen welche sich das andere Ende der Feder legt; Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab eine Abwandlung der Anordnung der Fig. i a und 2, bei welcher der Ring die Form eines abgeplatteten Kreisringes hat.Fig. 2 shows an inventive in an axial longitudinal section Energy storage with liquid and air; Fig. I shows part of the piston of the Memory of FIG. 2 before the installation of the elastic means for generating the axial Pressure on the ring, which is represented by this pressure before its deformation is; Fig. Ra shows the completed by the ring pressure body piston of Fig. i as well as the spring pressing this body onto the ring and a stop washer, against which the other end of the spring rests; Fig. 3 shows on a larger scale a modification of the arrangement of FIGS. 1a and 2, in which the ring has the shape of a flattened circular ring.
In den Fig. i, i a und 2 sieht man zunächst bei i einen Ring aus einem plastischen oder elastischen Werkstoff, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt hat und auf einem Ringrand 5 eines Kolbens 6 ruht, wobei der Ringrand 5 mit einem Absatz versehen ist, so daß der Ring i mit einer Seite auf der senkrecht zu der Kolbenachse liegenden Oberseite des Ringrandes 5 ruht und mit seiner Innenseite die Zylinderwand 7 des Absatzes berührt. Man sieht bei 8 den Körper des Zylinders. Der Ring i ist bei diesem Ausführungsbeispiel in einem durch die Zylinderfläche 7, die Oberseite des Ringrandes 5 und die Innenseite des Zylinders 8 gebildeten Ringraum angeordnet.In FIGS. I, i a and 2, one can initially see at i a ring made of one plastic or elastic material, which in this embodiment one has a rectangular cross-section and rests on an annular edge 5 of a piston 6, wherein the ring edge 5 is provided with a shoulder so that the ring i with one side rests on the upper side of the ring rim 5 lying perpendicular to the piston axis and with its inside touches the cylinder wall 7 of the paragraph. You can see at 8 the Body of the cylinder. In this exemplary embodiment, the ring i is in one through the cylinder surface 7, the top of the ring edge 5 and the inside of the cylinder 8 formed annular space arranged.
In Fig. i ä ist der zusammengebaute Kolben gezeigt. Wie ersichtlich, ist der Ring i einem Axialdruck ausgesetzt, welcher durch ein Element 2 ausgeübt wird, -welches in dem dargestellten Beispiel die Form einer Ringscheibe mit einem umgebogenen Rand 211 aufweist, dessen radiale Ausdehnung etwas kleiner als die der Nut ist, in welcher der Ring untergebracht ist. Auf dieses Element wird gemäß der Figur ein von oben nach unten gerichteter Druck durch eine Feder 3 ausgeübt, welche zwischen der Oberseite des Elements 2 und der Unterseite einer Ringscheibe 4 angebracht ist, welche mittels eines Anschlags g festgelegt ist, welcher in dem dargestellten Beispiel durch eine Klaviersaite gebildet wird, welche in eine an dem oberen Ende des Kolbens 6 vorgesehene Nut zo eintritt. Diese Anordnung erleichtert den Zusammenbau und den Auseinanderbau. Die Kraft der Feder wird erfindungsgemäß stets so berechnet, daß bei den verschiedenen Drücken, welche gleichzeitig auf die beiden Seiten des Kolbens wirken können, die oben aufgestellten Bedingungen erfüllt sind. Unter diesen Umständen ist die Dichtigkeit durch die Andrückung der Außenseite des Ringes gegen die Innenwand des Zylinders 8 unabhängig von dem Absolutwert der Drücke gewährleistet.The assembled piston is shown in FIG. As can be seen the ring i is exposed to an axial pressure exerted by an element 2 becomes, -which in the example shown the shape of an annular disc with a has bent edge 211, the radial extent of which is slightly smaller than that of the Groove is in which the ring is housed. According to the figure a top-down pressure exerted by a spring 3, which between the top of the element 2 and the underside of an annular disk 4 is attached, which is fixed by means of a stop g, which in the example shown is formed by a piano string which is inserted into one at the top of the piston 6 provided groove zo occurs. This arrangement facilitates assembly and Disassembly. According to the invention, the force of the spring is always calculated so that at the different pressures applied simultaneously on both sides of the piston can act if the above conditions are met. Under these circumstances is the tightness by pressing the outside of the ring against the inside wall of the cylinder 8 guaranteed regardless of the absolute value of the pressures.
Es ist leicht einzusehen, daß man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Schleifen der Bohrung mit dem Ring z, dessen Abmessungen keinerlei Genauigkeit erfordern, und mit Organen einfacher und billiger Herstellung, nämlich dem Kolben 6, 5, den Ringscheiben 2, q. und der Feder 3, eine einwandfreie Dichtigkeit herstellen kann, wenn die einzige notwendige und hinreichende Bedingung erfüllt ist, daß die Federkraft in der oben angegebenen Weise bestimmt wird.It is easy to see that with the aid of the invention Device without grinding the bore with the ring z, the dimensions of which do not have any Require accuracy, and with organs easier and cheaper to manufacture, viz the piston 6, 5, the ring disks 2, q. and the spring 3, a perfect seal can produce if the only necessary and sufficient condition is met is that the spring force is determined in the manner indicated above.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Energiespeicher mit Flüssigkeit und Luft dargestellt, und zwar insbesondere ein Energiespeicher mit Öl und Luft.In Fig. 2 is an inventive energy store with liquid and air, in particular an energy store with oil and air.
Bei der Herstellung eines Energiespeichers mit Öl und Luft muß unbedingt verhindert werden, daß die Luft, welche zur Aufspeicherung der Energie verdichtet werden soll, sich mit dem Öl mischen kann, welches zur Verdichtung des Luftkissens unter Druck in den Energiespeicher geschickt wird, wobei dieses Luftkissen bei seiner Entspannung das Öl des Speichers in den Benutzungskreis drückt.When producing an energy storage device with oil and air, it is essential prevents the air, which compresses to store the energy can be mixed with the oil that is used to compress the air cushion is sent under pressure into the energy store, this air cushion at its Relaxation pushes the oil in the storage tank into the circuit of use.
Wegen der bisher aufgetretenen Schwierigkeiten bei der Herstellung dieser Dichtigkeit hat man im allgemeinen die Trennwand zwischen dem Öl und der Luft bildende verformbare Membranen benutzt oder Blasen aus synthetischem Kautschuk, welche mit verdichteter Luft gefüllt und von dem Öl umgeben sind, welches den Raum zwischen der Außenwand der Blase und der Innenwand des den Körper des Speichers bildenden starren Behälters ausfüllt.Because of the difficulties encountered so far in manufacture this tightness one has in general the partition between the oil and the Air-forming deformable membranes or synthetic rubber bladders are used, which are filled with compressed air and surrounded by the oil that occupies the space between the outer wall of the bladder and the inner wall of the body of the memory forming rigid container fills.
Die bei der Herstellung derartiger Energiespeicher j auftretenden Probleme sind sehr verwickelt. Die Form der Blasen, die Form der Behälter, die Befestigung der Blasen in den Behältern usw. stellen ebenso viele zu lösende Probleme dar. Ferner ist die Widerstandsfähigkeit der Blasen beschränkt und bietet in zahlreichen Anwendungsfällen nicht die gewünschte Sicherheit.The occurring in the production of such energy storage j Problems are very intricate. The shape of the bubbles, the shape of the containers, the attachment the bubbles in the containers, etc. are also many problems to be solved. Furthermore the resistance of the bubbles is limited and offers a wide range of applications not the security you want.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung eines Energiespeichers, der aus einem einfachen zylindrischen Rohr 8 der Fig. 2 besteht, welches an seinen beiden Enden durch Böden iz und 12 geschlossen ist, von denen der Boden ZZ eine Öffnung 13 für die Zufuhr und die Abfuhr der Flüssigkeit, z. B. des Öls, aufweist, während der Boden 12 eine Aufpumpöffnung 1q. enthält, wobei der Innenraum dieses j Rohrs in dichter Weise durch den frei beweglichen Kolben A in zwei Abteilungen 15 und 16 veränderlichen Volumens aufgeteilt wird.The present invention enables the production of an energy storage device, which consists of a simple cylindrical tube 8 of Fig. 2, which at his both ends are closed by bottoms iz and 12, of which the bottom ZZ is one Opening 13 for the supply and discharge of the liquid, e.g. B. of the oil, while the bottom 12 has an inflation opening 1q. contains, the interior of which j tube in a sealed manner by the freely moving piston A in two compartments 15 and 16 of variable volume is divided.
Die Arbeitsweise des Speichers der Fig. 2 ist leicht verständlich Zunächst wird Luft durch die Öffnung 1q eingeführt. Diese Luft treibt den Kolben A zu dem Boden rr. Wenn der Druck den gewünschten Wert erreicht hat, z. B. Zoo kg/cm2, wird die Öffnung 14 durch den Stöpsel 17 verschlossen, die Schutzkappe 18 wird aufgeschraubt, und die Öffnung 13 wird mit der Druckölleitung verbunden. Der Kolben A gleitet von unten nach oben (Fig. 2) und verdichtet die Luft, welche die Kammer 15 und den unteren Raum zg des Kolbens A, welcher mit der Kammer 15 durch die in der Ringscheibe q. angebrachte Öffnung 2o in Verbindung steht, füllt. Es ist zu bemerken, daß die Gesamtheit des oberhalb des Ringes z liegenden Volumens somit als Luftkammer benutzt wird. Wenn der Druck in der Kammer 16 dem Druck in der Ölleitung, z. B. 3oo kg/cm2, das Gleichgewicht hält, ist der Energiespeicher betriebsbereit.The operation of the accumulator of Fig. 2 can be easily understood. First, air is introduced through the opening 1q. This air drives piston A to the bottom rr. When the pressure has reached the desired value, e.g. B. Zoo kg / cm2, the opening 14 is closed by the plug 17, the protective cap 18 is screwed on, and the opening 13 is connected to the pressure oil line. The piston A slides from bottom to top (Fig. 2) and compresses the air, which the chamber 15 and the lower space zg of the piston A, which with the chamber 15 through the in the annular disk q. attached opening 2o is in communication, fills. It should be noted that the entirety of the volume above the ring z is thus used as an air chamber. When the pressure in the chamber 16 corresponds to the pressure in the oil line, e.g. B. 3oo kg / cm2, the balance holds, the energy storage is ready for use.
Es ist leicht einzusehen, daß ein Energiespeicher der beschriebenen Bauart gegenüber den bestehenden Speichern zahlreiche Vorteile aufweist: Er besitzt einen einfachen, billigen Aufbau, ist leicht und schnell zusammenzubauen und auseinanderzubauen und weist kein empfindliches Organ auf.It is easy to see that an energy storage device of the type described Construction has numerous advantages over the existing storage: It has a simple, inexpensive construction, is easy and quick to assemble and disassemble and has no sensitive organ.
Es ist wohlverstanden, daß die Ausbildung des den Körper des Speichers bildenden zylindrischen Behälters sowie der in den Böden dieser Behälter vorgesehenen Öffnungen usw. sowie die genaue Ausgestaltung des Kolbens A konstruktive Veränderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is well understood that the formation of the body is memory forming cylindrical container as well as that provided in the bottoms of these containers Openings, etc. and the exact design of the piston A design changes can experience without departing from the scope of the invention.
In Fig. 3 sieht man bei z einen Dichtungsring in Form eines abgeplatteten Kreisringes, welcher sich in zwei diametral gegenüberliegenden Zonen einerseits gegen die zylindrische Wand 5a des Kolbens 5 und andererseits gegen die zylindrische Wand 8a des Zylinders 8 legt. Man sieht bei 51 die leicht konkave Seite des an dem Kolben 5 vorgesehenen Ringrandes und bei 21 eine der ersteren zugeordnete, leicht konkave Seite des Ringkörpers 2. Schließlich sieht man bei 3 die Feder, welche wie bei der Ausführungsform der Fig. z, Za und 2 auf den Ring r mittels des Ringkörpers 2 einen Axialdruck ausübt, der eine radiale Verformung des Ringes z bewirkt, welche die Dichtigkeit in der oben beschriebenen Weise gewährleistet.In Fig. 3 one sees at z a sealing ring in the form of a flattened circular ring, which lies in two diametrically opposite zones on the one hand against the cylindrical wall 5a of the piston 5 and on the other hand against the cylindrical wall 8a of the cylinder 8. One sees at 51 the slightly concave side of the ring edge provided on the piston 5 and at 21 a slightly concave side of the ring body 2 associated with the former. Finally, one sees at 3 the spring which, as in the embodiment of FIGS 2 exerts an axial pressure on the ring r by means of the ring body 2 which causes a radial deformation of the ring z, which ensures the tightness in the manner described above.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR887132X | 1950-09-23 |
Publications (1)
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DE887132C true DE887132C (en) | 1953-08-20 |
Family
ID=9376058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEG7015A Expired DE887132C (en) | 1950-09-23 | 1951-09-22 | Energy storage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE887132C (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1175044B (en) * | 1957-08-23 | 1964-07-30 | Jean Louis Gratzmuller | Free piston for a hydropneumatic energy storage device that can be exposed to strong temperature fluctuations |
DE1208557B (en) * | 1961-11-27 | 1966-01-05 | Hans Peter Doetsch | Detachable connection of two telescopically interlocking, force-loaded, hollow rods for adjusting the length of the entire construction |
DE1282886B (en) * | 1967-03-22 | 1968-11-14 | Fichtel & Sachs Ag | Hydropneumatic lifting unit |
DE1750740A1 (en) * | 1968-05-31 | 1971-03-25 | Siemens Ag | Hydraulic accumulator |
-
1951
- 1951-09-22 DE DEG7015A patent/DE887132C/en not_active Expired
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