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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Probenfach in einem Annahme- und Messsystem eines Milchsammelwagens, wobei das Annahme- und Messsystem ausgestattet ist zur Übernahme, Messung und Abgrenzung von Milchmengen aus einem Bereitstellungsbehälter in einen Sammeltank sowie zur Gewinnung einer repräsentativen Milchprobe für die jeweils übernommene, gemessene und abgegrenzte Milchmenge, mit wenigstens einer Entgasungsanordnung zum Entgasen der zu messenden Milchmenge, mit dem Probenfach, das der Aufbewahrung und dem Transport einer Vielzahl von Milchproben dient und eine Kühlung aufweist.
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STAND DER TECHNIK
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Annahme- und Messsysteme von Milchsammelwagen der eingangs beschriebenen Art sind seit langem bekannt. Es haben sich hinsichtlich der grundsätzlichen Art der Überführung der Milch vom Bereitstellungsbehälter in den Sammeltank im Wesentlichen zwei Systeme etabliert, die beide beispielsweise in der
DE 34 40 092 A1 beschrieben sind.
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Dies ist zum Einen ein sog. Pumpensystem (
DE 34 40 092 A1 ,
2), bei dem in der Überführungsleitung zwischen Bereitstellungsbehälter und dem Annahme- und Messsystem eine selbstansaugende Fördereinrichtung, in der Regel eine rotierende Verdrängerpumpe, beispielsweise eine sog. Impellerpumpe, angeordnet ist. Diese Fördereinrichtung ist in der Lage, die Überführungsleitung zwischen Bereitstellungsbehälter und Annahme- und Messsystem, die überwiegend von der Schlauchverbindung gebildet wird, selbsttätig zu entlüften, Milch anzusaugen und sie anschließend auf dem Weg über einen Luftabscheider mit Füllstandserfassung bis in den Sammeltank zu fördern. Beim Luftsaugen am Ende des Überführungsvorganges wird eine hinreichende Restentleerung der Überführungsleitung bis hin in den Luftabscheider sichergestellt. Über den steuerbaren Druck im Kopfraum des Luftabscheiders, ein Überdruck gegenüber dem Luftdruck der Umgebung des Annahme- und Messsystems, wird in Verbindung mit der zeitnahen Füllstandserfassung der Volumenstrom zwischen Luftabscheider und Sammeltank gesteuert und vor allem die Milch aus dem Luftabscheider heraus- und bis in den unterstromig des Luftabscheiders angeordneten Sammeltank hinein gefördert. Der Überdruck im Kopfraum des Luftabscheiders ist quasi das Kopplungsglied zwischen den Überführungsleitungen ober- und unterstromig des Luftabscheiders.
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Dies ist zum Anderen ein sog. Vakuumsystem (
DE 34 40 092 A1 ,
1), bei dem auf die selbstansaugende Fördereinrichtung in der Überführungsleitung zwischen Bereitstellungsbehälter und Luftabscheider verzichtet und stattdessen der Kopfraum des Luftabscheiders an eine Unterdruckquelle angeschlossen wird. Bei dieser Unterdruckquelle kann es sich beispielsweise um eine selbstansaugende Kreiselpumpe, insbesondere eine Wasserringpumpe, oder um mindestens einen Ejektor handeln. Die Abförderung der Milch aus dem Luftabscheider bis in den Sammeltank erfolgt über eine Fördereinrichtung, vorzugsweise eine Zentrifugalpumpe, die in der Überführungsleitung zwischen Luftabscheider und Sammeltank angeordnet ist. Beim Luftsaugen am Ende des Überführungsvorganges wird eine bessere Restentleerung der Überführungsleitung bis hin in den Luftabscheider als beim Pumpensystem sichergestellt. Auch beim Vakuumsystem hat der Druck im Kopfraum des Luftabscheiders, ein Unterdruck gegenüber dem Luftdruck der Umgebung des Annahme- und Messsystems, eine signifikante Steuerungsfunktion hinsichtlich des Volumenstroms in der Überführungsleitung zwischen Bereitstellungsbehälter und Luftabscheider. Die Höhe des Unterdrucks bestimmt die den Volumenstrom in der saugseitigen Überführungsleitung treibende wirksame Druckdifferenz. Die Fördereinrichtung in der dem Luftabscheider nachgeordneten Überführungsleitung bestimmt den dortigen Volumenstrom und der Unterdruck im Kopfraum des Luftabscheiders ist quasi das Kopplungsglied zwischen den Überführungsleitungen ober- und unterstromig des Luftabscheiders.
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Ein neueres Verfahren und eine Vorrichtung zur Mengenbestimmung bei der Überführung einer Flüssigkeit, insbesondere Milch, das für hohe Überführungsleistungen in besonderer Weise geeignet ist, sind in der
DE 10 2009 041 571 B4 beschrieben.
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Die vorstehend erwähnten Verfahren und Vorrichtungen zur Übernahme, Messung und Abgrenzung von Milchmengen aus einem Bereitstellungsbehälter in einen Sammeltank sind darüber hinaus pflichtgemäß so ausgestaltet, dass mit ihnen die Gewinnung einer repräsentativen Milchprobe für die jeweils übernommene, gemessene und abgegrenzte Milchmenge durchführbar ist. Ein diesbezügliches Probenahmesystem ist beispielsweise in der
DE 34 40 092 A1 explizit beschrieben.
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Ein anderes Probenahmesystem ist aus der
DE 20 2006 001 035 U1 bekannt und dort dargestellt (
1). In einem Bereitstellungsbehälter B bereitgestellte Milch M wird über ein Absaugrohr (Sauglanze)
2a, einen flexiblen Saugschlauch
2b und eine nachgeordnete Zulaufleitung
2 in einen Kopfraum
1a eines Gasabscheiders
1 gefördert. Die Zulaufleitung
2 ist vor Eintritt in eine Probenahmevorrichtung
3 über ein erstes Absperrventil
2c absperrbar. Die in ihrem Aufbau und ihrer Funktion nicht näher beschriebene Probenahmevorrichtung
3 besteht aus einem ersten Durchflussmesser
3.1 und einer nachgeordneten Probenahmevorrichtung
3.2, wobei in letzterer in einer ersten Probenahmevorrichtung
3.2.1 eine für einen gesamten Sammeltank S repräsentative Gesamttankprobe und in einer zweiten Probenahmevorrichtung
3.2.2 eine für die anzunehmende Milch des aktuellen Lieferanten repräsentative Einzelprobe gewonnen wird. Weiterhin beinhaltet die Probenahmevorrichtung
3 eine Kühlung
3.3 sowie eine Handhabungsvorrichtung für Probeflaschen
3.4, wobei letztere eine Handhabungsvorrichtung für leere Probeflaschen
3.4.1, eine Transportvorrichtung
3.4.2, eine Dreh- und Hubeinrichtung für eine Probeflasche
3.4.3 der Milch des aktuellen Lieferanten sowie eine Handhabungsvorrichtung für volle Probeflaschen
3.4.4 beinhaltet.
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Die vorstehend erwähnten Probenahmevorrichtungen einschließlich der leeren und gefüllten Probeflaschen sind in einem zum übrigen Annahme- und Messsystem thermisch isolierten Probenfach untergebracht, das verschließ- und kühlbar ist. Dabei ist die notwendige Kühlung der Proben von besonderer Bedeutung, damit die zum Zeitpunkt der Probengewinnung in der jeweiligen Milchprobe vorliegenden Milchinhaltsstoffe, die neben den eigentlichen originären Milchbestandteilen auch u. a. Keime und Hemmstoffe beinhalten können, möglichst unverfälscht im Untersuchungslabor ankommen.
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Die vorstehend angeführten Druckschriften geben bis auf die
DE 20 2006 001 035 U1 , aus deren
1 zumindest ersichtlich ist, dass die Probenahmevorrichtung
3 in einem eigenständigen Gehäuse untergebracht ist, keine Hinweise auf die besondere Ausgestaltung und Anordnung des die Probenahmevorrichtung aufnehmenden Probenfaches.
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Hinweise über die Ausgestaltung und Anordnung des in Rede stehenden Probenfaches geben beispielsweise Firmendruckschriften (z. B. [1] Schwarte-Werke GmbH, 59227 Ahlen, MEGA 700, Messanlage MEGA 700 auf Seite 1, Abbildung, ohne Erscheinungsdatum; [2] SCHWARTE Logistic GmbH, 59227 Ahlen, Fahrzeuge und Aufbauten, dritte Innenseite, DIE SCHWARTE-MESSANLAGE JUMBO Max, Abbildung, ohne Erscheinungsdatum). Beide Firmendruckschriften [1, 2] zeigen, dass das Probenfach, erkennbar an den beiden Rundmagazinen für leere und volle Probenflachen, eigenständig ausgebildet und beispielsweise deutlich räumlich getrennt von der Entgasungsanordnung, erkennbar als relativ großvolumiges Behältnis, in der Mess- und Annahmekabine angeordnet sind. Auf der zweiten Innenseite der Firmendruckschrift [2], unten rechts, ist eine weitere Messanlage darstellt, die offenbart, dass das Probenfach innenseits eine Kühlung (offensichtlich Kühlflächen eines Wärmetauschers) und unterhalb des Probenfaches einen Kühlungkompressor aufweist.
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Die bekannte Kühlung des Probenfaches ist konstruktiv relativ aufwendig und mit Blick auf den energetischen Aspekt unbefriedigend, wenn man sich vor Augen hält, dass das Mess- und Annahmesystem auf einem mobilen Milchsammelwagen installiert ist und die Energie zum Betrieb der Kühlung bislang und in der Regel ausschließlich vom Antriebsaggregat des Milchsammelwagens bereitgestellt wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Probenfach der gattungsgemäßen Art den Kühlleistungsaufwand zu reduzieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfinderische Grundgedanke besteht darin, wenigstens einen Teil der äußeren Oberfläche der Entgasungsanordnung zur Unterstützung der Kühlung des Probenfaches heranzuziehen. Hierzu muss man wissen, dass die Entgasungsanordnung bei Beaufschlagung mit der zu überführenden jeweiligen Milchmenge die Temperatur der im Bereitstellungsbehälter auf 4 bis 7 Grad Celsius heruntergekühlten Milch annimmt. Dies ist die Temperatur, auf die auch die Milchproben vom Zeitpunkt ihrer Gewinnung bei der jeweiligen Milchüberführung bis zur Untersuchung im Labor zu temperieren sind. Der Entgasungsbehälter stellt somit über die gesamte Zeitdauer der Milchüberführung vom ersten bis zum letzten Lieferanten (Milchbauer) einer sog. Milchsammeltour eine signifikante und belastbare Temperatursenke dar, die bislang zur Unterstützung der Kühlung des Probenfaches und damit der dort gewonnenen und auf dem Weg bis ins Labor bevorrateten Milchproben nicht genutzt wurde. Die Unterstützung der Kühlung des Probenfaches gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass wenigstens ein Teil der äußeren Oberfläche der wenigstens einen Entgasungsanordnung als Kühlfläche ausgebildet ist und einen Innenraum des Probenfaches flächenbildend begrenzt. Dies setzt allerdings voraus, dass das bisherige und seit Jahrzehnten favorisierte Anordnungskonzept der räumlichen Trennung zwischen Probenfach und Entgasungsanordnung geändert wird.
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Im Regelfall besitzt das Annahme- und Messsystem eines Milchsammelwagens wenigstens einen Entgasungsbehälter. Annahme- und Messsystem hoher Überführungsleistung können auch zwei Entgasungsanordnungen aufweisen, die im Parallelbetrieb beaufschlagt werden. Unter dieser Voraussetzung sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Probenfach zwischen zwei Entgasungsanordnungen angeordnet ist, von denen jede eine Kühlfläche bereitstellt.
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Besonders thermisch wirksame Kühlflächen werden durch die Erfindung dann bereitgestellt, wenn die wenigstens eine Entgasungsanordnung als rotationssymmetrischer Behälter ausgebildet und wenn die Kühlfläche von einem Teil der die Rotationsachse konzentrisch umschließenden jeweiligen Mantelfläche gebildet ist. Die Ausführung der flächenbildenden Begrenzung des Probenfaches durch den als Kühlfläche fungierenden Teil der Oberfläche der Entgasungsanordnung vereinfacht sich entscheidend, wenn die jeweilige Mantelfläche der wenigstens einen Entgasungsanordnung, wie dies ein Vorschlag vorsieht, zylindrisch ausgebildet ist.
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Ein weiterer Vorschlag sieht vor, den als Kühlfläche fungierenden Teil der Oberfläche der jeweiligen Entgasungsanordnung mit Kühlrippen oder anderen die Oberfläche vergrößernde Maßnahmen auszugestalten. Der Entgasungsbehälter ist im Regelfall aus nichtrostendem Edelstahl. Die Kühlrippen oder andere Maßnahmen mit vergleichbarer Wirkung können ebenfalls aus diesem Material hergestellt sein, sie können aber auch aus einem Material mit wesentlich höherer Wärmeleitfähigkeit bestehen, wie beispielsweise Kupfer. Bekanntlich ist die Wärmeleitfähigkeit von nichtrostendem Edelstahl deutlich geringer als beispielsweise von Stahl und erst recht von Kupfer. Stoffschlüssige Verbindungstechniken zwischen nichtrostendem Edelstahl und beispielsweise Kupfer sind hinlänglich gekannt.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist der Wärmeübergang an der Kühlfläche durch Maßnahmen zur Erzeugung einer erzwungenen Konvektion erhöht. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Ventilator im Probenfach angeordnet, der die erzwungene Konvektion an der Kühlfläche erzeugt und damit die Wärmeübergangszahl an der Kühlfläche bzw. an den Kühlrippen in wünschenswerter Weise deutlich erhöht, da diese Stelle des Wärmedurchgangs zwischen kalter Milch in der Entgasungsanordnung einerseits und der Luft im Probenfach andererseits geschwindigkeitsbestimmend für den Wärmedurchgang ist, und darüber hinaus gleichzeitig für eine gute Verteilung der kalten Luft im Probenfach sorgt.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen reduziert sich die ggf. noch notwendige Kühlleistung einer bisherigen Kühlung mittels Kühlkompressor, so dass die ggf. noch fehlende Kühlleistung durch eine alternative, weniger starke und aufwendige Kühlung ersetzt werden kann. Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass die alternative Kühlung mittels Vortex-Kühler oder Peltierelementen erfolgt.
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Bei der Vortex-Kühlung wird ein komprimierter Luftstrom in einer Leitung in schnelle Rotation versetzt und durch besondere strömungslenkende Maßnahmen wird am einen Ende der Leitung ein warmer und am anderen Ende ein kalter Luftstrom gewonnen, wobei das Verhältnis zwischen warmer und kaltem Luftstrom regelbar ist und der kalte Luftstrom zur in Rede stehenden Kühlung zur Verfügung steht. Bei der Kühlung mittels Peltierelementen wird das physikalische Prinzip des thermoelektrischen Effekts umgekehrt, wobei durch Anlegen einer Potenzialdifferenz an einem Festkörper ein Temperaturunterschied auftritt, der zu Kühlzwecken der in Rede stehenden Art genutzt werden kann. Die Vorteile diesbezüglicher alternativer Kühlsysteme liegen auf der Hand: Verzicht auf bewegte Teile, wie Kompressoren, auf Kühlmittel, Gewichtsersparnis sowie erhöhte Betriebssicherheit.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Während die Erfindung in den verschiedensten Ausführungsformen realisiert ist, werden in den Figuren der Zeichnung zwei favorisierte Anordnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben unter der Voraussetzung, dass diese Anordnungen nur Beispiele für die Erfindung darstellen, nicht aber die Erfindung auf diese speziell dargestellten Beispiele beschränkt ist.
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Es zeigen
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1, 2 in schematischer Darstellung Anordnungen eines Probenfaches und einer Entgasungsanordnung im Rahmen eines Annahme- und Messsystems eines Milchsammelwagens nach dem Stand der Technik;
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3 in schematischer Darstellung eine erste erfindungsgemäße Anordnung eines Probenfaches und einer Entgasungsanordnung;
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3a gleichfalls in schematischer Darstellung einen Schnitt durch die Anordnung gemäß 3 entsprechend einem dort mit A-B gekennzeichneten Schnittverlauf;
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4 in schematischer Darstellung eine zweite erfindungsgemäße Anordnung eines Probenfaches zwischen zwei Entgasungsanordnungen;
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4a gleichfalls in schematischer Darstellung einen Schnitt durch die Anordnung gemäß 4 entsprechend einem dort mit C-D gekennzeichneten Schnittverlauf.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die übliche Anordnung eines Probenfaches
3 der in Rede stehenden Art in einem Annahme- und Messsystem
1 (
1*,
1**) eines Milchsammelwagens nach dem Stand der Technik zeigen
1 (entsprechend Firmendruckschrift [1]) und
2 (entsprechend Firmendruckschrift [2]), wobei das Annahme- und Messsystem
1 im Rahmen eines sog. Vakuumsystems
1* oder eines sog. Pumpensystems
1** betrieben wird (
DE 34 40 092 A1 ). Es ist ersichtlich, dass in beiden Ausführungsbeispielen eine Entgasungsanordnung
2 räumlich getrennt von dem Probenfach
3 angeordnet ist, das, vereinfacht dargestellt, beispielsweise eine Probenahmevorrichtung
3.1, eine Handhabungsvorrichtung für leere Probenflaschen
3.2 und eine Handhabungsvorrichtung für volle Probenflaschen
3.3 beinhaltet. In der Regel befindet sich unterhalb des Probenfaches
3, getrennt von letzterem, eine Kühlung
3.4, die in der Regel als Kompressorkühlung arbeitet.
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Eine erste erfindungsgemäße Anordnung zeigen die 3 und 3a. Die Entgasungsanordnung 2 und das Probenfach 3 sind in dem Annahme- und Messsystem 1 (1*, 1**) derart angeordnet, dass wenigstens ein Teil der äußeren Oberfläche der Entgasungsanordnung 2 als Kühlfläche 2a ausgebildet ist und einen Innenraum des Probenfaches 3 flächenbildend begrenzt. Die Entgasungsanordnung 2 ist vorzugsweise und generell als rotationssymmetrischer Behälter ausgebildet, und die Kühlfläche 2a ist dabei von einem Teil der die Rotationsachse konzentrisch umschließenden Mantelfläche gebildet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Behälter mit zylindrischer Mantelfläche, die im Kopf- und Fußbereich von einem gewölbten Boden geschlossen ist. Im Probenfach 3 sind in bekannter Weise beispielsweise die Probenahmevorrichtung 3.1, die Handhabungsvorrichtung für leere Probenflaschen 3.2 und die Handhabungsvorrichtung für volle Probenflaschen 3.3 vorgesehen. Da die Erfindung eine Reduzierung der extern bereitzustellenden Kühlleistung bewirkt, kann im, am oder auch außerhalb des Probenfaches 3 eine vorstehend bereits kurz beschriebene alternative Kühlung 3.4* vorgesehen werden.
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Eine zweite erfindungsgemäße Anordnung zeigen die 4 und 4a. Das Probenfach 3 ist im Rahmen des vorstehend beschriebenen erfinderischen Grundgedankens nunmehr zwischen zwei Entgasungsanordnungen, einer ersten Entgasungsanordnung 2.1 und einer zweiten Entgasungsanordnung 2.2, angeordnet, von denen die erste eine erste Kühlfläche 2.1a und die zweite eine zweite Kühlfläche 2.2a bereitstellen.
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Es versteht sich, dass bevorzugt jener Teil der äußeren Mantelfläche der Entgasungsanordnung 2, 2.1, 2.2 als Kühlfläche 2a, 2.1a, 2.2a genutzt wird, der am intensivsten und über die längste Zeitspanne mit der kalten zu überführenden Milch beaufschlagt ist. Der Umschlingungswinkel, den die Kühlfläche 2a, 2.1a, 2.2a in Bezug auf die Rotationsachse der Entgasungsanordnung 2, 2.1, 2.2 bildet, und seine Lage am Umfang derselben sind lediglich beispielhaft gewählt und den jeweiligen räumlichen Gegebenheiten anpass- und veränderbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Annahme- und Messsystem (eines Milchsammelwagens)
- 1*
- Vakuumsystem
- 1**
- Pumpensystem
- 2
- Entgasungsanordnung (Gasabscheider, Luftabscheider)
- 2a
- Kühlfläche
- 2.1
- erste Entgasungsanordnung
- 2.1a
- erste Kühlfläche
- 2.2
- zweite Entgasungsanordnung
- 2.2a
- zweite Kühlfläche
- 3
- Probenfach
- 3.1
- Probenahmevorrichtung
- 3.2
- Handhabungsvorrichtung für leere Probenflaschen
- 3.3
- Handhabungsvorrichtung für volle Probenflaschen
- 3.4
- Kühlung
- 3.4*
- alternative Kühlung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3440092 A1 [0002, 0003, 0004, 0006, 0028]
- DE 102009041571 B4 [0005]
- DE 202006001035 U1 [0007, 0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Schwarte-Werke GmbH, 59227 Ahlen, MEGA 700, Messanlage MEGA 700 auf Seite 1, Abbildung, ohne Erscheinungsdatum [0010]
- SCHWARTE Logistic GmbH, 59227 Ahlen, Fahrzeuge und Aufbauten, dritte Innenseite, DIE SCHWARTE-MESSANLAGE JUMBO Max, Abbildung, ohne Erscheinungsdatum [0010]
