DE2544671A1

DE2544671A1 - Vorrichtung zum abgeben dosierter mengen einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2544671A1
Application number: DE19752544671
Authority: DE
Inventors: Horst Koehl; Alexander Kueckens
Original assignee: DAGMA DEUTSCHE AUTOMATEN- und GETRAENKEMASCHINEN-GESELLSCHAFT MBH and CO; Dagma Deutsche Automaten und Getraenkemaschinen GmbH and Co KG
Current assignee: Douwe Egberts Getraenke-Serv KG
Priority date: 1975-10-06
Filing date: 1975-10-06
Publication date: 1977-04-14
Also published as: FI65975B; SU733511A3; US4109829A; IE43775L; JPS5246988A; FI762747A; NL7609959A; GB1537699A; AU502189B2; AU1781776A; ES451211A1; AR214182A1; ZA765350B; BR7606638A; DK439076A; IL50484A0; IN144605B; DE2544671C3; ATA739676A; DD126917A5

Description

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN .,„_t

^nutsche Automaten- und ^etrnnkemsschin^nί DAGMA/GmbH~& Co., "~ 2068 Reinfeld, Schillerstr. 22

"Vorrichtung zum Abgeben dosierter Mengen einer Flüssigkeit"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abgeben dosierter Mengen einer Flüssigkeit aus einem einen Flüssigkeitsvorrat enthaltenden Behälter sowie einen Verpackungs- und Transportbehälter für dosierbare Flüssigkeiten, der sich besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer solchen Vorrichtung zur direk ten Abdosierung der Flüssigkeiten aus dem Verpackungs- und Transportbehälter eignet.

Es gibt viele Anwendungsbereiche, in denen es notwendig ist, eine Flüssigkeit in vorbestimmten volumetrischen Mengen aus einem größeren Vorrat zu entnehmen oder abzudosieren. Die Flüssigkeiten können dabei außerordentlich unterschiedliche Eigenschaften und Konsistenz aufweisen und zu den verschiedensten Verwendungszwecken dienen. So wird die dosierte Abgabe von Flüssigkeiten bei chemischen Prozessen, bei Mischen von Farben oder dgl., bei der Herstellung von Arzneimitteln oder dgl. benötigt.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf die Herstellung von trinkbaren Flüssigkeiten, bei denen in dosierten Mengen ein Sirup oder Konzentrat mit Wasser und/oder anderen Bestandteilen zusammengeführt wird, um eine Trinkflüssigkeit bestimmter Geschmacksrichtung und Konsistenz zu erhalten.

Sirup oder Konzentrat für die Bereitung von Getränken haben in ihrem Ausgangszustand außerordentlich unterschiedliche Fließeigenschaften und unterliegen unterschiedlichen KonsErvierungsbedingungen. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dosiervorrichtung vorzuschlagen, die für alle diese verschiedenartigen flüssigen Stoffe gleich gut geeignet ist, um ein genaues Abdosieren von vorbestimmten Mengen aus einem Vorrat zu ermöglichen.

Das einfachste Dosierverfahren besteht darin, daß man die zu dosierende Flüssigkeit aus einem Vorrat durch eine Auslauföffnung von vorbestimmten! Querschnitt über eine vorbestimmte Zeitdauer ausfließen läßt. Die Entnahme von genauen vorbestimmten Flüssigkeitsmengen hängt in diesem Fall jedoch davon ab, daß sich die Fließgeschwindigkeit oder die Viskosität dieser Substanzen nicht verändert. Es ist jedoch bei vielen Flüssigkeiten, insbesondere bei Getränkesirup, der einen mehr oder weniger hohen Zuckergehalt besitzt, bekannt,daß die Viskosität von der jeweiligen Temperatur abhängig ist. Um also bei einer zeitabhängigen Dosierung genaue Mengen abgeben zu können, ist es erforderlich, die Temperatur der - ■· -

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zu dosierenden Flüssigkeit durch eine entsprechend aufwendige Vorrichtung konstant zu halten. Es ist ein weiteres Ziel der vor-, liegenden Erfindung, eine genaue Dosierung ohne den Aufwand einer Temperaturregelung der abzugebenden Flüssigkeit zu gewährleisten.

Wenn man den Zuckergehalt von Getränkesirupüber einen vorbestimmten bekannten Wert hinaus steigert, so wird die Getränkesubstanz selbstkonservierend, d.h. bedarf keinerlei Zusätze oder Behandlung, um auch bei langen Aufbewahrungszeiten nicht zu verderben. Bei sehr hohem Zuckergehalt besteht jedoch die Gefahr, daß die Flüssigkeit an den Stellen, an denen sie mit der Luft in Berührung gelangt, durch Ausscheiden von Zucker verkrustet oder an festen Flächen antrocknet oder Schlieren bildet. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile bei Verwendung von Getränkesirup mit sehr hohem Zuckergehalt zuverlässig auszuschalten.

Die Getränkesubstanzen werden üblicherweise in Verpackungsbehältern, wie Eimern, Flaschen, Gläsern oder dgl. verpackt und transportiert. Für eine dosierte Entnahme müssen diese Verpackungsund Transportbehälter in das Vorratsgefäß einer Dosiervorrichtung umgefüllt werden. Dies ist ein aufwendiger Vorgang, bei dem leicht auch eine Verschmutzung und Verklebung der Umgebäung eintreten können. Außerdem sind die beim Umfüllen der oft zähflüssigen Stoffe auftretenden Verluste ganz erheblich.Ferner gelangt der Sirup bei dem Umfüllen für eine gewisse Zeitdauer in großflächige

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Berührung mit der Umgebungsluft. Es ist weiterhin erforderlich, den Vorratsbehälter der Dosiervorrichtung vor jedem neuen Befüllungsvorgang zu säubern, Verkrustungen zu beseitigen und die Gängigkeit derpewegliehen Teile der Dosiervorrichtung zu überprüfen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und zu gewährleisten, daß eine neue Vorratsmenge an der zu dosierenden Flüssigkeit für die Dosiervorrichtung praktisch mit einem Handgriff zur Verfügung gestellt werden kann.

Zur Lösung der die Dosiervorrichtung betreffenden Ziele kenn zeichnet sich die Erfindung durch die Kombination der Merkmale, daß eine Belüftungseinrichtung dem Vorratsbehälter der Dosiervorrichtung in der Weise zugeordnet ist, daß die den statischen Druck der Flüssigkeit über der Entnahmeöffnung bestimmende Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Belüftungsgas nahe dem das Entnahmeventil aufweisenden Behälterboden liegt, und daß das Entnahmeventil eine Dosierkammer aufweist, deren Größe dem zu dosierenden Flüssigkeitsvolumen entspricht und die mit dem Behälterinneren bzw. mit der Abgabeöffnung des Entnahmeventils verbindbar ist. Vorteilhafterweise ist dabei die Dosierkammer mittels des Entnahmeventils mit dem Behälterinneren oder aber mit der Abgabeöffnung des Entnahmeventils und gleichzeitig mit einem direkt zur Außenatmosphäre führenden Belüftungskanal verbindbar. Aufgrund dieser Maßnahmen wird mit einfachen Mitteln die bekannte Zeitdosierung wesentlich verbessert, und zwar so, daß unab -

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hängig von Änderungen des Flüssigkeitsspiegels und unabhängig vom Viskositätsgrad stets gleiche Flüssigkeitsmengen während der Dosierperiode austreten, so daß nach wie vor der Zeitfaktor allein die zu bestimmende Ausgabemenge festlegt. Wesentlich ist dabei, daß die Dosierkammer stets unter den gleichen Bedingungen wieder aufgefüllt wird, während die Austrittsöffnung des Entnahmeventils geschlossen ist. Es können sich beim Einlaufen der Flüssigkeit in die Dosierkammer insbesondere keine unterschiedlichen statischen Drücke von der im Vorratsbehälter befindlichen Flüssigkeitssäule her ausiwirken. Durch die Verlegung der Grenzfläche mit der Atmosphärenluft nahe dem bodenseitig angeordneten Entnahmeventil wird einerseits der Einfluß des sich ändernden Druckes der Flüssigkeitssäule auf den Entnähmevorgang ausgeschaltet und andererseits sichergestellt, daß der sich während der Entleerung des Vorratsbehälters über den Flüssigkeitsspiegel zunehmend vergrößernde Kopfraum nicht unmittlbar mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht. Dieser Raum ist vielmehr durch die Flüssigkeitssäule selbst gegenüber der Atmosphäre abgesperrt, so daß in diesem Raum ein vorbestimmter Unterdruck entsteht, der im Hinblick auf den Dampfdruck der Flüssigkeit gewährleistet, daß auch bei hohem Zuckergehalt keinerlei Verkrustungen oder Schlierenbildungen im Inneren des Vorratsgefäßes auftreten. Das Vorratsgefäß vermag daher ohne Störung praktisch vollständig leerlaufen, so daß vor dem Wiederauffüllen, eine Reinigung des

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Vorratsgefäßes oder der zugehörigen Dosiervorrichtung in den meisten Fällen nicht notwendig ist.

Aufgrund der neuen Ausbildung haben Viskositätsänderungen, die sich durch Schwankungen der Temperatur ergeben, keinen Einfluß auf die dosierte Volumenmenge, so daß eine Temperatursteuerung der Flüssigkeit in aller Regel entbehrlich wird.

Die Auffüllzeiten für die Dosierkammer bleiben aufgrund der angegebenen Maßnahmen stets gleich, so daß trotz der Verwendung einer Dosierkammer eine zeitgesteuerte Dosierung vorliegt. Die gleichbleibende Auffüllzeit hat weiterhin den Vorteil, daß die Dosierzyklen in kürzestmöglichen Abständen aufeinanderfolgen können, so daß mit der Vorrichtung eine hohe Abgabeleistung bei stets konstanter Flüssigkeitsmenge erreicht wird.

Der Vorratsbehälter weist zweckmäßigerweise lediglich eine Bodenöffnung auf, an die das Entnahmeventil anschließbar ist, während im Inneren des Behälters direkt über der Bodenöffnung eine ein Belüftungsgas enthaltende Belüftungskammer angeordnet ist, die nahe der Bodenöffnung mit dem Behälterinneren in Verbindung steht und die mit der Außenatmosphäre einerseits und mit der Dosierkammer andererseits verbindbar ist. Hierbei erreicht man die Möglichkeit, ein allseitig geschlossenes Vorratsgefäß verwenden zu können, das lediglich bodenseitig eine zum Anschließen des Entnahmeventils dienende Öffnung aufweist,

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durch die hindurch auch die Verbindung zwischen der Belüftungskammer und der Außenatmosphäre durch einen entsprechenden Kanal gewährleistet werden kann. Die Belüftungskammer bestimmt mit ihrer nahe der Bodenöffnung liegenden freien Kante die Lage der Grenze zwischen Flüssigkeit und Luft und damit die Höhe des statischen Flüssigkeitsdruckes, der bei der Entnahme maßgeblich ist und der konstant bleibt, unabhängig von der über dieser Stelle ruhenden und sich ändernden Flüssigkeitssäule.

Das Entnahmeventil kann vorteilhafterweise einen elektromagnetischen und als Anker ausgebildeten beweglichen Ventilkörper aufweisen. In diesem Falle begrenzt der Ventilkörper zusammen mit einer diesen führenden Hülse die Dosierkammer, wobei ein die Verbindung der Hülse zum Behälterinneren steuerndes zusätzliches Ventilglied durch den Anker betätigt wird. Das bedeutet, daß beim öffnen der Ablauföffnung des Entnahmeventils gleichzeitig die Verbindung zwischen der Dosierkammer und dem Inneren des Vorratsbehälters abgesperrt wird. Diese Verbindung wird erst nach Ablauf der Dosierzeit wieder geöffnet, wobei im gleichen Augenblick die Auslauföffnung des Entnahmeventils wieder geschlossen wird.

Zweckmäßigerwese besitzt die Führungshülse an ihrem oberen Ende in das Behälterinnere mündende Eintrittsöffnungen für die Flüssigkeit, während der hülsenförmige Ventilanker einen mit dem Anker mitbewegten und die Eintrittsöffnung freigebenden bzw. absperrenden Ventilschieber aufweist. Dabei kann die Anordnung

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so getroffen sein, daß der Anker bei seiner Umschaltung die Dosierkammer gegenüber dem Vorratsbehäler absperrt und gleichzeitig direkt in Verbindung mit der Belüftungskammer setzt, so daß während des Auslaufens der Flüssigkeit aus der Dosierkammer deren oberes Ende direkt in Verbindung mit der Außenatmosphäre steht, so daß sich ein rascher gleichmäßiger AuslaufVorgang der volumenmäßig bereits bestimmten Flüssigkeit ergibt.

Zur Verwirklichung der eingangs in bezug auf den Verpackungsund Transportbehälter angeführten Zielsetzung sieht die Erfindung vor, daß der einzigen Öffnung des Verpackungs- und Transportbehälters eine Halterung zur lösbaren Befestigung des Entnahmeventils einer Dosiervorrichtung zugeordnet ist.

Vorteilhafterweise ist im Bereich deröffnung des Verpackungsund Transportbehälters ein in das Innere des Behälters ragendes und mit seinem offenen Ende zur Öffnung weisendes Belüftungsgefäß befestigt.

Ein solcher Verpackungs- und Transportbehälter erfüllt aufgrund der neuen Ausbildung damit zugleich die Funktion des Vorratsgefäßes für eine Dosier- oder Entnahmevorrichtung. Hierzu ist es lediglich erforderlich, von dem mit der Flüssigkeit gefüllten Verpackungs- und Transportbehälter den abdichtenden Verschluß der einzigen und am Boden angeordneten Öffnung zu entfernen und an dessen Stelle das Entnähmeventil an die Bodenöffnung mittels der Halterung anzubringen. Unmittelbar danach

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kann bereits der erste Entnahmevorgang eingeleitet werden, da der Verpackungsbehälter gleichzeitig Vorratsgefäß für die Entnahmevorrichtung ist und weil der Verpackungsbehälter so ausgebildet ist, daß der Entnahmevorgang unter Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden statischen Druckes und ohne die Gefahr der direkten Berührung des Flüssigkeitsspiegels mit der Atmosphärenluft durchgeführt werden kann. Dabei gewährleistet das eingebaute Belüftungsgefäß zugleich die im Zusammenhang mit dem Entnahmevorgang näher beschriebene vorteilhafte Weise der Belüftung des Verpackungs-und Transportbehälters während der Entnahme.

Zweckmäßigerweise ist der Verpackungs- und Transportbehälter als Einwegverpackung oder Wegwerfpackung ausgebildet. Dies läßt sich auf einfache und billige Weise bei der beschriebenen Form des Behälters durchführen.

Dem eingebauten Belüftungsgefäß läßt sich mit besonderem Vorteil die zusätzliche Aufgabe zuordnen, nämlich das einzige abdichtende Verschlußmittel für die Behälteröffnung zu bilden. Zu diesem Zweck kann das schlauchförmige Belüftungsgefäß mit seinem offenen Rand bleibend und abdichtend mit dem Öffnungsrand des Verpackungsbehälters durch Kleben, Schweißen oder auf andere Weise verbunden sein. In diesem Falle ist es lediglich noch zweckmäßig, über die offene Seite des Belüftungsgefäßes für den Transport oder die Lagerung einen Schutzdeckel zu schrauben, der vor Gebrauch des Verpackungsbehälters abge-

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schraubt werden muß.

In einigen Fällen, in denen die zu dosierende Flüssigkeit nicht selbst sterilisierend ist, sondern durch entsprechende Temperatursteuerung gegen Verderb geschützt werden muß, z.B. bei Kaffeeman extrakten, tritt das Problem auf, daß /bei einem Einfrieren der Flüssigkeit durch die Verpackung eine ca. 10$ige Volumenvergrößerung der verpackten Flüssigkeit durch das Gefrieren und darüberhinaus noch das Volumen, das durch die Zusammendrückung der enthaltenden Gase benötigt wird, zur Verfügung stellen muß. Es ist bisher üblich, bei solchen Verpackungen einen Leerraum zu belassen, der etwa 20$ oder mehr des gesamten Füllraumes des Behälters ausmacht. Dadurch müssen die Verpackungsbehälter unnötig groß ausgebildet werden. Außerdem ergibt sich durch das große ßasvolumen und die große freie Flüssigkeitsoberfläche ein erheblicher Aromaverlust, der sich deutlich bei stark aromatischen Verpackungsgütern, wie Kaffeekonzentrat, bemerkbar macht.

Aber auch bei anderen nicht zu gefrierenden Flüssigkeiten treten bei temperaturechwankungen erhebliche Volumenänderungen ein, die von dem Verpackungsbehälter aufgenommen werden müssen. Auch hier ist es daher häufig üblich, einen großen Gaskopfraum zu belassen oder aber die Verpackungsbehälter besonders kräftig auszubilden.

Diese Probleme treten bei dem neuen Verpackungsbehälter nicht auf, da das eingebaute Belüftungsgefäß in einer bevorzugten

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Ausführungsform wenigstens bereichsweise mit einer flexibel oder elastisch nachgebenden Wand ausgebildet ist, so daß während der bagerung, des Einfrierens oder des Transportes auftretende VoIumenänderungen des Verpackungsgutes zuverlässig und zum überwiegenden Teil durch den Preiraum in dem Belüftungsgefäß aufgenommen werden können. Der Vorratsbehälter kann in seinem Gutaufnahmeraum daher praktisch vollständig mit dem Füllgut angefüllt v/erden, ohne daß ein größerer Kopfraum und damit eine größere Gas/Flüssigkeitsfläche vorgesehen sein müssen. Damit werden alle Schwierigkeiten unabhängig von der Art und von der Behandlung des Füllgutes auf einfache Weise durch das eingebaute Belüftungsgefäß überwunden. Die Hauptaufgabe des Belüftungsgefäßes, nämlich während des Entnahmevorganges für eine dosierte Belüftung des Verpackungsbehälters einerseits und für eine Verlegung der für die statischen" Druckverhältnisse wirksame Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Atmosphärenluft möglichst tief nahe dem Entnahmeventil zu legen, wird in keiner Weise beeinträchtig oder beeinflußt. Das gleiche gilt für die dritte Funktion des Belüftungsgefäßes, nämlich bei einem Wegwerfbehälter das einzige abdichtende Verschlußmittel zu bilden. Für den Fall, daß das Belüftungsgefäß zugleich auch als Druckausgleichsgefäß dient, sollte das das Innere des Belüftungsgefäßes gegen Verschmutzung oder dgl. schützende Kappen-" element luftdurchlässig sein, so daß unter der Verschlußkappe kein Druckstau oder kein Unterdruck eintreten kann.

Sowohl bei der Dosiervorrichtung mit wiederauffüllbarem Flüssig-

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keitsvorratsbehälter als auch bei dem neuen Verpackungsund Transportbehälter erfüllt also das in dem Behälter angeordnete Belüftungsgefäß nicht nur den Zweck, bei der Entnahme den Einfluß der sich ändernden Flüssigkeitssäule auf den Entnahmevorgang auszuschalten. Vielmehr kommen diesem wichtigen Merkmal zusätzlich die Bedeutungen zu: Die Ausschaltung dieses Einflusses bei Vorhandensein nur einer einzigen, am Boden des Behälters angeordneten Öffnung zu ermöglichen; zugleich eine direkte Belüftung der Dosierkammer während der Entnahme zu gewährleisten; alle auftretenden Druckschwankungen während der Sterilisationsbehandlung, während der Lagerung oder des Transportes und während der Entnahme bzw. in einer Pause zwischen zwei Entnahmevorgängen zu kompensieren und die Verwendung ein und derselben Behälterart zur randvollen Verpackung hochviskoser Sirup-Flüssigkeiten oder unter Gefrierung haltbar zu machender Konzentrate zu ermöglichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 im senkrechten Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dosiervorrichtung gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Phasen eines Entnahmezyklus¹,

Fig. 4 einen Verpackungs- und Transportbehälter gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform im senkrechten Schnitt,

Fig. 5 im Teilschnitt eine zweite Ausführungsform eines Verpackungs- und Transportbehälters gemäß der Erfindung im Transportzustand,

Fig. 6 den Verpackungs- und Transportbehälter nach Fig. 5 in seiner Gebrauchsstellung während der dosierten Entnahme der Flüssigkeit und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Verpackungsund Transportbehälter gemäß der Erfindung im senkrechten Schnitt.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 umfaßt eine Entnahmevorrichtung nach der Erfindung einen Vorratsbehälter 1 für die zu dosieaende Flüssigkeit 2, die in dem allseitig geschlossenen Behälter im dargestellten Beispiel einen Höhenstand aufweist, der bei 3 gezeigt ist und der im geschlossenen oberen Teil einen flüssigkeitsfreien Kopfraum 4 beläßt, der normalerweise aus weiter unten zu erläuternden Gründen unter einem geringeren Druck steht als derAtmosphärendruck, so daß sich in diesem Kopfraum ein

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Verdampfungsdruck einstellen kann, der auch bei Flüssigkeiten mit hohem Zuckergehalt jede Verkrustung oder Schlierenbildung zuverlässig verhindert. Es ist ersichtlich, daß der Flüssigkeitsspiegel 3 in keiner direkten Verbindung mit der Außenatmosphäre steht.

Der Vorratsbehälter weist in seinem Bodenbereich, der kegelstumpf förmig zum Zentrum hin nach unten geneigt verläuft, eine durch einen Behälterhals oder -stutzen 5 begrenzte Öffnung auf. Mit dieser kann z.B. über das Außengewinde des Behälterhalses 5 eine Schraubkappe 7 verbunden werden, die als Halterung für ein im dargestellten Beispiel elektromagnetisch betätigbares Entnahmeventil 8 dient. Im Inneren der Schraubkappe 7 ist ein Einsatzkörper angeordnet, der unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 6 abdichtend mit der Stirnfläche des Behälterhalses zusammenwirkt.

Das Entnahmeventil weist ein elektromagnetisch betätigbares Magnetsystem 9 und eine zugehörige Schutzkappe 10 auf, die in einem zentrischen hülsenförmigen Abschnitt eine Führungshülse für den ebenfalls hülsenförmig ausgebildeten hohlen Anker 11 aufnimmt. Der hohle Anker 11 ist an seinem rückwärtigen Ende offen und an seinem nach unten oder nach außen weisenden Ende kegelstumpf förmig ausgebildet und verschlossen, wobei in der Kegel stumpffläche eine oder mehrere Aelauföffnungen 14 vorgesehen sind. Unterhalb der Auslauföffnungen 14 weist der Kegelabschnitt 16 des

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Ankers 11 eine äußere Ringdichtung 17 auf, die mit dem kegelstumpf förmig verjüngten Ende 15 der Führungshülse 12 ventilartig zusammenwirkt. Der Anker 11 ist an seinem rückwärtigen Ende durch eine schieberartige Hülse aus nichtmagnetischem Material verlängert. Deren oberes freies Ende ragt in einen Teil 20 des Einsatzes 23 > der nach oben geschlossen ist und in seiner Decke ein nach oben ragendes Röhrchen 22 oder dgl. trägt. Unterhalb der Decke ist eine oder sind mehrere Eintrittsöffnungen 21 vorgesehen, durch die der Inhalt des ■Vorratsbehälters 1 entsprechend den Teilen 35 in die durch den Anker 11 und die Verlängerung 13 gebildete Dosierkammer 18 einfließen kann. Das Volumen dieser Dosierkammer ist genau auf das jeweils vorgegebene bei einem Dosiervorgang zu entnehmende Flüssigkeitsvolumen abgestimmt.

Dicht oberhalb des Einsatzes 20,23 ist in dem Vorratsbehälter ein Belüftungsbehälter 27 in Form eines nach unten offenen Gefäßes angeordnet. In die Belüftungskammer 34 ragt das Röhrchen 22, das mit der Dosierkammer 18 in Verbindung steht. Außerdem weist der Einsatz 23 einen nach oben in die Belüftungskammer 34 vorspringenden Ansatz auf, in dem eine Bohrung 24 vorgesehen ist. Der Ansatz kann durch einen Schlauch 25 so verlängert sein, daß der Kanal 24 in einem hochliegenden Punkt gemäß Pfeil 30 in der Belüftungskammer 34 mündet. Am anderen Ende steht der Kanal 24 durch eine Ausnehmung 26 in der Schraubkappe 7 direkt mit der Atmosphäre in Verbindung, wie durch den Pfeil 30 unmittelbar oberhalb der Magnetspule 9 angedeutet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß in

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der Belüftungskaramer 34 direkt Atrnosphärendruck herrscht, und zwar in einem in den Belüftungsgefäß 27 eingeschlossenen Gasraum, der im Bereich der unteren Kante 2 8 des Belüftungsgefäßes mit der Flüssigkeit im Inneren des Behälters 1 in Berührung steht und mit dieser Flüssigkeit eine Grenzfläche bildet, welche den statischen Druck oberhalb des Entnahmeventils 8 bestimmt, und zwar unabhängig von der sich ändernden Höhe der im Behälter 1 befindlichen Flüssigkeitssäule. Die Flüssigkeit strömt daher stets unter dem gleichen statischen Druck durch die Öffnungen 21 in die Dosierkammer 18, weil die Flüssigkeit ständig bestrebt ist, kommunizierend in die Belüftungskammer 34 einzudringen. Sie sorgt damit wie in einer Pipette stets dafür, daß sich im Kopfraum 4 ein konstanter Unterdruck einstellt.

V/ährend der Ventilanker 11 infolge Schwerkraft die in Fig. 1 gezeigte Schließstellung einnimmt, wird zur Einleitung eines Entnahmevorganges die elektromagnetische Betätigungsspule 9 eingeschaltet, die gemäß Fig.2 den Anker 11 nach oben zieht. Die Bewegung des Ankers 11 führt zu einem Anheben der Schieberhülse 13, welche sich abdichtend vor die Zulauföffnungen 21 des Einsatzes schiebt, wie dies Fig. 2 zeigt. Gleichzeitig wird durch die Ankerbewegung der Auslauf aus der Dosierkammer durch die Auslauföffnungen des Ankerventils gemäß den Pfeilen 39 freigegeben. Die in der Dosierkammer befindliche Flüssigkeit kann frei abströmen, da das innere Ende der Dosierkammer über das Röhrchen 22 d±ekt belüftet wird, wie dies der Pfeil 38 anzeigt. Dabei erfolgt die drekte Belüftung der Dosierkammer aus der Belüftungskammer 34. Durch die Ventilbetätigung wird also von dem Zulauf der Flüssig-

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keit auf das Zuströmen von Luft unter Atmosphärendruck umgeschaltet. Das Röhrchen 22 gewährleistet, daß die Flüssigkeit unter allen Umständen nur über die Zulauföffnungen 21 in die Dosierkammer l8 einströmen kann.

Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird die Betätigungsspule 9 abgeschaltet j so daß die Ventilhülse erneut unter der Einwirkung der Schwerkraft in die ursprüngliche Stellung herabsinkt, in der die Dichtung 17 am Ankerkegel die Auslauföffnungen 14 der Dosierkammer absperrt j während gleichzeitig die Zulauföffnungen 21 am oberen Ende der Dosierkammer freigegeben werden. Damit kann nunmehr Flüssigkeit aus dem Behälter 1 unter konstanten niedrigem statischem Druck gemäß dem Pfeil 35 (Fig.3) erneut in die Dosierkammer einfließen. Die dabei verdrängte Luft wird durch das Röhrchen 22 gemäß Pfeil 42 in die Belüftungskammer 34 verdrängt. Bei Abfließen der Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter sinkt der Flüssigkeitsspiegel. Der Unterdruck in dem oberhalb der Flüssigkeit befindlichen Gaskopfraum 4 bleibt erhalten. Der in der Belüftungskammer 34 herrschende Atmosphärendruck sorgt nunmehr dafür, daß eine entsprechende Luftmenge in Form von Bläschen entsprechend den Pfeilen 40 über die untere Kante 28 des Belüftungsgefäßes 27 und durch die Flüssigkeitssäule nach oben in den Gaskopfraum 4 bleibt, und zwar derart, daß stets der gleiche statische Druck über den Zulauföffnungen 21 des Entnahmeventils herrscht. Der Zulauf erfolgt also völlig gleichmäßig, so daß die Füllung der Dosierkammer in gleichen Zeiträumen erfolgt, und zwar unabhängig von der Flüssigkeitshöhe im Vorratsgefäß. Nach Ablauf

einer vorbestimmten Zeit kann ein erneuter Entnahmevorgang durch Betätigung der elektromagnetischen Spule 9 eingeleitet werden.

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Nach vollständiger Entleerung des Vorratsgefäßes 1 kann das Entnahmeventil mittels der Halterung 7 abgenommen und der Behälter erneut gefüllt werden, wobei mit der Abnahme des Entnahmeventils auch das Belüftungsgefäß und die zugehörigen Teile aus dem Vorratsbehälter entfernt werden.

Um das erneute Wiederauffüllen ein und desselben Vorratsgefäßes einer Entnahmevorrichtung zu vermeiden, ist in Fig. 4 ein Verpackungs- und Transportbehälter für die zu dosierende Flüssigkeit vorgesehen. Dieser Behälter 50 ist in Form einer Großflasche mit einem Behälterrumpf 51 und einem Behälterhals 52 ausgebildet und kann aus irgendeinem geeigneten Material, insbesondere aus einem inerten Kunststoff bestehen. Der Behälterhals weist ein Außengewinde 52 für eine Schraubkappe 53 auf, welche dazu dient, den Verpackungs- und Transportbehälter bis zum Gebrauch hermetisch abzuschließen. Zu diesem Zweck ist zwischen der Kappe 53 und der Stirnfläche des Behälterhalses 52 ein als Dichtring dienender Flansch 54 eines Einsatzkörpers vorgesehen. Dieser Einsatzkörper bildet zugleich ein in den Transport- und Verpackungsbehälter 50 ragendes Belüftungsgefäß 56, welches im Bereich des Flansches eine öffnung 59 aufweist, in die das Kopfteil 64 eines Entnahmeventils abdichtend eingesetzt werden kann, nachdem die Schraubkappe 53 abgenommen und durch einen schraubbaren Halter des Entnahmeventils ersetzt worden ist. Die in das Innere des Belüftungsgefäßes 56 ragenden Teile des Entnahmeventils sind bei 64 gestrichelt angedeutet. Das Belüftungsgefäß 56 umschließt eine von der Flüssigkeit 60

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innerhalb des Behälters abgeschlossenen Belüftungskammer 58, die mit Luft oder einem inerten Gas gefüllt ist.

Fig. H zeigt den Verpackungs- und Transportbehälter in der Transportstellung, in der der Behälterhals 52 nach oben weist. Für den Gebrauch im Zusammenhang mit einer Entnahmevorrichtung wird der Behälter auf den Kopf gestellt, so daß die durch die Schraubkappe 53 freilegbare Öffnung während der Entnahme eine Bodenöffnung des Behälters 51 ist.

Das Belüftungsgefäß 56 weist nahe dem Behälterhals 52 wenigstens eine vorgefertigte Öffnung 62 auf, die für den Transport z.B. durch ein Abreißteil 63 verschlossen sein kann. Ein Verschließen oder Abdecken der Öffnung 62 ist nicht unbedingt erforderlich, da der Verpackungsbehälter nach außen durch die Schraubkappe 53 und die zugehörige Dichtung abgedichtet ist. Wenn man jedoch den Innenraum 58 des Belüftungsgefäßes 56 nicht durch die zu dosierende Flüssigkeit verschmutzen will, kann es zweckmäßig sein,für die Öffnung 62 eine Abdeckung 63 vorzusehen, beispielsweise in Form einer abziehbaren Klebefolie.

Im dargestellten Beispiel ist mit dem Belüftungsgefäß 56 einstückig bereits eine den Verbindungskanal 57 für die direkte Verbindung der Belüftungskammer 58 mit der Außenatmosphäre durch einen entsprechenden Abschnitt 55 vorzusehen. Bei Aufsetzen des Entnahmeventils kommt ein entsprechender Ansatz

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des Entnahmeventils automatisch in das außenliegende Ende des Kanals 57 und stellt damit die gewünschte Verbindung her.

In der Transport- oder Lagerstellung befindet sich der Flüssigkeitsspiegel 6l nahe dem Behälterhals 52. In der Entnahmestellung liegt dagegen der Flüssigkeitsspiegel anfangs nahe dem von dem Behälterhals abgewandten Ende des Verpackungs- und Transportbehälters 50.

Der Transport- und Verpackungsbehälter ist zweckmäßigerweise als Wegwerf- oder Einwegbehälter ausgebildet und läßt sich mit entsprechend geringem Aufwand aus geeigneten Materialien herstellen. Dem Belüftungsgefäß 52 sind dabei zwei Aufgaben zugeordnet, nämlich die Bildung der Belüftungskammer während des Entnahmevorganges sowie die Abdichtung des Behälters 50 mit Hilfe des Flansches vor dem ersten öffnen des Behälters.

Man kann dem Belüftungsgefäß noch eine weitere Aufgabe zuordnen, nämlich dafür zu sorgen, daß alle auftretenden Druckschwankungen oder Druckunterschiede gegenüber dem Atmosphärendruck während des Füllens des Verpackungsbehälters oder während des Transportes und der Lagerung zuverlässig ausgeglichen werden. Dies kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn die eingefüllte Flüssigkeit einer Temperaturbehandlung, z.B, einem Gefrierprozeß, unterworfen wird.

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Ein Beispiel hierfür zeigen die Fig. 5 und 6, bei denen ein Verpackungs- und Transportbehälter 70 der anhand der Fig.4 erläuterten Art vorgesehen ist, auf dessen Schraubhals 71 eine Schraubkappe 75 aufgeschraubt ist, die abdichtend unter Zwischenschaltung des Flansches Jk eines Belüftungsgefäßes 72 mit der Stirnfläche des Behälterhalses zusammenwirkt.

Das Belüftungsgefäß 72 ist allseitig geschlossen ausgebildet und weist keine vorgefertigte Verbindungsöffnung zum Inhalt des Verpackungsbehälters auf. Das Belüftungsgefäß 72 ist jedoch so ausgebildet, daß es wenigstens einen flexibel oder elastisch ausbiegbaren Wandbereich aufweist, der bei Auftreten von Druckunterschieden zwischen dem Inneren des Verpackungsbehälters und der Außenatmosphäre die dabei auftretende Volumenänderung zum größten Teil oder vollständig aufnimmt. Dadurch wird es möglich, den Verpackungsbehälter 70 nahezu ohne Kopfraum vollständig zu füllen.

Um für die Entnahme eine Verbindung zum Inneren des Verpackungsbehälters zu erhalten, weist im dargestellten Beispiel das Belüftungsgefäß 72 nahe dem Hals 71 einen Schulteransatz 73 auf, der sich auch über den ganzen Umfang oder über verschiedene Umfangsbereiche erstrecken kann. Im dargestellten Beispiel ist die Schulter 73 auf einen geringen Umfangsbereich begrenzt.

Bei Anbringung des Entnahmeventils 80 mit Hilfe einer Schraubkappe 8l gemäß Fig. 6 wird die Schulter 73 vorzugsweise auto-

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inatisch durchstoßen., und zwar mit einem oder mehreren schneidenartig bei 83 zugeschärften Vorsprung 82 des zum Entnahmeventil gehörenden Einsatzes, an den auch der Belüftungskanal 86 und das Röhrchen 85 für die Dosierkammer angeordnet sind. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Belüftungskammer 72 und dem Inneren des Verpackungsbehälters 70 frei, so daß die Flüssigkeit gemäß dem Pfeil 84 in die Dosierkammer einströmen kann. Die Belüftungskammer ist bei 87 in direkter Verbindung mit der Außenatmosphäre.

Als bei Aufbringung des Entnahmeventils freizulegender Bereich des Belüftungsgefäßes kann auch ein seitlicher radial zur Achse in das Innere der Belüftungskammer vorspringender hohler Ansatz vorgesehen sein, der durch eine Schneide an dem Entnahmeventil beim Aufsetzen des Entnahmeventils abgetrennt wird, so daß eine Öffnung freiliegt. Es kann aber auch ein Umfangsbereich des Belüftungsgefäßes 72 vorgeschwächt sein, so daß dieser Teil leicht beim Aufsetzen des Entnahmeventils oder vorher durch die Bedienungsperson durchstroßen werden kann.

Die Schraubkappe 75 dient bei diesem Verpackungsbehälter lediglich dazu, um den Innenraum des Belüftungsgefäßes 72 gegen Verschmutzung oder dgl. zu schützen. Die Schraubkappe 75 hat jedoch gegenüber dem Inneren des Belüftungsgefäßes 72keine Dichtungsfunktion. Im Gegenseil muß bei diesem Ausführungsbeispiel der Kappenboden luftdurchlässig sein, damit das

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Belüftungsgefäß 72 gleichzeitig seine weitere Aufgabe des Druckausgleiches erfüllen kann. Zu diesem Zweck sind beispielsweise zwei Bohrungen 76 im Kappenboden vorgesehen, durch die die Luft beim Einwölben der Wandungen des Belüftungsgefäßes 72 in die gestrichelt bei 72a gezeigte Stellung nach außen entweichen kann.

Diese öffnungen 76 können gleichzeitig zur Aufnahme der Ansätze 77 eines Schlüssels 78 dienen, mit dem die Schraubkappe 75 mit geringem Kraftaufwand bei Ingebrauchnahme des Verpackungsbehälters abgeschraubt werden kann.

Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß im Bereich der öffnung des Verpackungsbehälters 70 auch jede andere geeignete Befestigungseinrichtung für eine Verschlußkappe und für die Halterung des Entnahmeventils vorgesehen sein kann, z.B. ein Schnappverschluß oder ein Bajonettverschluß oder dgl.

Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man dem Belüftungsgefäß, das fest in dem Wegwerfbehälter eingebaut ist, die Funktion der alleinigen Abdichtung des Verpackungsbehälters zuordnet. Zu diesem Zweck kann gemäß Fig. 7 der dem offenen Ende nahe Bereich des Belüftungsgefäßes 93 fest mit der Innenseite des Behälterhalses 91 verklebt oder verschweißt sein. In diesem Falle hat der Flansch 9^ eine Dichtfunktion lediglich noch bei angesetztem Entnahmeventil. Eine Abdichtung während

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des Transportes oder der Lagerung des Verpackungsbehälters braucht der Plansch 94 nicht auszuüben. Im dargestellten Beispiel ist der im Inneren des Verpackungsbehälters 90 liegende Teil des Belüftungsgefäßes 93 als Faltenbalg mit zur Achse parallelen Palten ausgebildet, so daß bei Druckänderungen das Belüftungsgefäß 93 große Volumenänderungen kompensieren kann, ohne grundsätzlich seine Gestalt zu ändern. Dadurch kann der Innenraum 92 des Verpackungsbehälters zuverlässig randvoll gefüllt werden. Die Verluste an Verpackungsraum sind damit außerordentlich gering, und der Verpackungsbehälter selbst kann ausreichend schwach ausgebildet werden, da die möglichen Druckschwankungen zu keiner gefährlichen Belastung des Behälterrumpfes führen können. Bei 96 ist eine umlaufende Schulter vorgesehen, die bei Ingebrauchnahme des Behälters durch das Entnahmeventil im Bereich einer zum Inneren des Belüftungsgefäßes offenen Falte 95 durchstoßen werden kann. Im Randbereich des Belüftungsgefäßes kann an einer bestimmten Umfangsstelle eine Rippe oder Ausnehmung vorgesehen sein, die mit einem entsprechenden Vorsprung oder einer Vertiefung an dem Entnahmeventil zusammenwirkt, so daß das Entnahmeventil nur in einer vorbestimmten relativen Umfangsstellung auf den Hals 91 des Vorratsbehälters aufgesetzt werden kann. Dadurch wird gewährleistet, daß die Schulter 96 nur jeweils an einer vorbestimmten Stelle durchstoßen werden kann. Die Falten 95 können auch quer zur Behälterachse angeordnet sein.

Lediglich als Schmutz- oder Staubschutz und als Schutz für den Flansch 9^ kann über die freie Stirnfläche des Flansches eine abziehbare Klebefolie 97 mit Grifflappen 98 gezogen sein,

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die bei 99 Belüftungsöffnungen aufweist. Stattdessen kann aber auch wieder eine leichte und luftdurchlässige Schraubkappe 100 vorgesehen sein, wie dies gestrichelt angedeutet ist.

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Z4

Leerseite

Claims

Patentansprüche

ίΐ) Vorrichtung zum Abgeben dosierter Mengen einer Flüssigkeit aus einem einen Flussigkeitsvorrat enthaltenden Behälter, dem ein zeitsteuerbares Entnahmeventil zugeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß eine Belüftungseinrichtung dem Behälter in der Weise zugeordnet ist, daß die den statischen Druck der Flüssigkeit über dem Entnahmeventil bestimmende Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Belüftungsgas nahe dem das Entnahmeventil aufweisenden Behälterboden liegt, und daß das Entnähmeventil eine Dosierkammer aufweist, deren Größe dem zu dosierenden Flüssigkeitsvolumen entspricht und die mit dem Behälterinneren bzw. mit der Abgabeöffnung des Entnahmeventils verbindbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkammer mittels des Entnahmeventils mit dem Behälterinneren oder mit der Abgabeöffnung des Entnähmeventils und gleichzeitig einem direkt zur Außenatmosphäre führenden Belüftungskanal verbindbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter lediglich eine Bodenöffnung aufweist, an die das Entnahmeventil anschließbar ist, und daß im Inneren des Behälters dicht über der Bodenöffnung eine ein Belüftungsgas enthaltende

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ORIGINAL INSPECTED

Belüftungskammer angeordnet ist, die nahe der Bodenöffnung mit dem Behälterinneren in Verbindung steht, und die mit der Außenatmosphäre einerseits und mit der Dosierkammer andererseits verbindbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3_S bei der ein elektromagnetisch betätigbares Entnahmeventil mit als Anker ausgebildetem beweglichem Ventilkörper vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper zusammen mit einer diesen führenden Hülse die Dosierkammer begrenzt und ein die Verbindung der Hülse zum Behälterinneren steuerndes zusätzliches Ventilglied betätigt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse an ihrem oberen Ende im Behälterinneren mündende Einzelöffnungen für die zu dosierende Flüssigkeit und die Ventilhülse einen mit der mitbewegten und die Eintrittsöffnungen freigebenden bzw. absperrenden Ventilschieber aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkammer an ihrem oberen Ende einen in die Belüftungskammer ragenden Kanal aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3bis 6, dadurch gekennz ei chnet, daß dem Gehäuse des Entnahmeventils ein Belüftungskanal zugeordnet ist, der einenends

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in direkter Verbindung mit der Außenatmosphäre steht und anderenends ins Innere der Belüftungskammer mündet.
8. Verpackungs- und Transportbehälter für dosierbare Flüssigkeiten mit einer einzigen zum Füllen und zur Entnahme dienenden abdichtend verschließbaren Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der einzigen Öffnung eine Halterung zur lösbaren Befestigung des Entnahmeventils einer Dosiervorrichtung zugeordnet ist.
9. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich seiner Öffnung ein in das Innere des Behälters ragendes und mit seinem offenen Ende zur Öffnung weisendes Belüftungsgefäß befestigt ist.
10. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung durch einen zur lösbaren Befestigung des Entnahmeventils dienenden Behälterhals gebildet ist.
11. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Öffnung ragende Belüftungsgefäß einen Flansch aufweist, der als Ringdichtung wenigstens zwischen dem Entnahmeventil und dem Öffnungsrand dient.

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12. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgefäß zur Abdichtung des Behälters dicht und bleibend mit dem Öffnungsrand verbunden ist.
13. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsgefäß einen die Auslauföffnung des Behälters bestimmenden - insbesondere durch Aufbringen des Entnahmeventils selbsttätig - freilegbaren, insbesondere durchstoß- oder durchschneidbaren Bereich nahe der Behälteröffnung aufweist.
14. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 8 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Einwegbehälter ausgebildet ist.
15. Verpackungs- und Transport behälter nach Anspruch 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnahmegefäß - wenigstens bereichsweise - einenin Abhängigkeit vom Verhältnis zwischen Innendruck des Behälters und Atmosphäre flexibel oder elastisch nachgebenden Wandabschnitt aufweist.
16. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Belüftungsgefäßes durch einen luftdurchlässigen Verschlußdeckel für die Behälteröffnung geschützt ist.

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17. Verpackungs- und Transportbehälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der schraubbare Verschlußdeckel Belüftungsöffnungen aufweist, die zugleich zum Eingreifen von Ansätzen eines Deckelöffners dienen.

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