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Die Erfindung betrifft eine selbstentleerende Verpackung sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung.
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Selbstentleerende Verpackungen sind bekannt, bei denen fluide oder pastöse Güter (z.B. viskose Produkte aller Art, Güter aus den Bereichen Personal Care und Lebensmittel, technische Materialien) in einem Raum für Nutzgut vorgesehen sind, der gegenüber einem Raum für Treibmittel von einem Kolben oder ähnlichem in einem im Wesentlichen zylindrischen Körper abgetrennt ist. In der Benutzung wird ein Auslass des Raumes für Nutzgut geöffnet, wobei ein im Raum für Treibmittel vorgehaltenes Treibmittel (z.B. Treibgas unter erhöhtem Druck) dann Nutzgut durch ein Verschieben des Kolbens austreibt.
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Eine bekannte Verpackung ist beispielsweise eine Aerosoldose aus Aluminium, die im Fließpressverfahren hergestellt wird. Ein Nachteil hierbei sind vergleichsweise hohe Kosten.
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Eine Alternative zur Verwendung von Aluminium besteht im Vorsehen einer Dose aus Stahl bzw. Weißblech, wobei der im Wesentlichen zylindrische Körper (bzw. die Wandung der Dose) durch ein Verschweißen eines entsprechend gebogenen Blechs hergestellt wird. Ein Nachteil hierbei ist allerdings, dass die Schweißnaht im Mindesten zu einer Asymmetrie der Wandung führt und zudem infolge von Inhomogenitäten Schwierigkeiten bei der Sicherstellung einer notwendigen Abdichtung des Kolbens zwischen Raum für Nutzgut und Raum für Treibmittel darstellt.
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Es ist in jedem Fall bei einer selbstentleerenden Verpackung unerwünscht, dass es zu einem Übertritt von Nutzgut in den Raum für Treibmittel oder einem Übertritt von Treibmittel in den Raum für Nutzgut kommt.
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Ziel der Erfindung ist es, eine selbstentleerende Verpackung sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung vorzustellen, die eine kostengünstige Alternative zur bekannten selbstentleerenden Aluminiumdose darstellen bzw. erlauben, bei der zudem in einfacher Weise eine gewünschte bzw. nötige Abdichtung zwischen Nutzgut und Treibmittel mittels bekannten Kolben zur Trennung von Raum für Nutzgut und Raum für Treibmittel sichergestellt ist.
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Zum Erreichen dieses Ziels wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer selbstentleerenden Verpackung vorgeschlagen, mit einer Abstreckzieheinrichtung zum Erstellen eines zylindrischen Körpers für die selbstentleerende Verpackung aus Weißblech mittels Abstreckziehen und einer Einbringeinrichtung zum Einbringen eines Kolbens in den zylindrischen Körper, wobei der Kolben innerhalb des zylindrischen Körpers entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet wird und wobei der Kolben zur Trennung eines Raumes für Nutzgut von einem Raum für Treibmittel in dem zylindrischen Körper vorgesehen ist.
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Ebenfalls wird ein Verfahren zur Herstellung einer selbstentleerenden Verpackung vorgeschlagen, mit einem Abstreckziehen von Weißblech zur Erstellen eines zylindrischen Körpers für die selbstentleerende Verpackung und einem Einbringen eines Kolbens in den zylindrischen Körper, wobei der Kolben innerhalb des zylindrischen Körpers entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet wird und wobei der Kolben zur Trennung eines Raumes für Nutzgut von einem Raum für Treibmittel in dem zylindrischen Körper vorgesehen ist.
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Ferner wird eine selbstentleerende Verpackung vorgeschlagen, mit einem durch Abstreckziehen erstellten zylindrischen Körper aus Weißblech und einem in den zylindrischen Körper eingebrachten Kolben, wobei der Kolben innerhalb des zylindrischen Körpers entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet ist und wobei der Kolben einen Raum für Nutzgut von einem Raum für Treibmittel in dem zylindrischen Körper trennt.
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Zudem wird ein Computerprogramm mit Computerprogrammmitteln vorgeschlagen, die einen Computer zur Steuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Kombination bekannter Kolben mit der Technik des Abstreckziehens eines Weißbleches eine vorteilhafte Wirkung hat. Der zylindrische Körper hat als Ergebnis des Abstreckziehens eine nahezu perfekte zylindrische Innenwandung, die eine besonders gute Abdichtung mit einem entsprechenden Kolben erlaubt.
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Bisherige Versuche, eine Alternative zur selbstentleerenden Verpackung aus einer fließgepressten Aluminiumdose zu finden, haben lediglich zum sogenannten „Bag on Valve“-Ansatz, bei dem ein mit Nutzgut gefüllter Beutel am Ventil (Auslass) der Verpackung angebracht ist, der durch den Beutel umgebendes Treibmittel ausgepresst wird, oder anderen komplexeren Ansätzen, geführt.
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Die Abstreckzieheinrichtung kann sowohl in einer Form vorgesehen sein, bei der ein Blech zugeführt wird, das bei der Verarbeitung in der Abstreckzieheinrichtung zunächst zu einem Napf gezogen wird, an dem dann das eigentliche Abstreckziehen zum Erstellen des zylindrischen Körpers vorgenommen wird, als auch in einer Form, bei der ein bereits separat erstellter Napf zugeführt wird, so dass die Abstreckzieheinrichtung in dieser Form nur das eigentliche Abstreckziehen übernimmt. Entsprechendes gilt auch für den Schritt des Abstreckziehens im erfindungsgemäßen Verfahren, der nicht nur auf das eigentliche Abstreckziehen allein beschränkt zu verstehen ist, sondern auch vorgelagerte (Teil-)Schritte, wie ein Tiefziehen zum Erstellen eines Napfes als Halbzeug vor dem eigentlichen Abstreckziehen, umfassen kann.
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Der Begriff „zylindrischer Körper“ umfasst vorliegend nicht nur den Fall, dass der Körper aus einer zylinderförmigen Wandung besteht, sondern auch den Fall, dass der Körper zusätzlich zur zylinderförmigen Wandung auch einen Boden aufweist. Mit anderen Worten kann der zylindrische Körper auch Dosenform mit Wandung und Boden aufweisen. Der Boden kann hierbei allerdings wiederum unvollständig ausgebildet sein, also beispielsweise auch eine Öffnung aufweisen.
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Eine Besonderheit des zylindrischen Körpers im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist es, dass der zylindrische Körper infolge des Abstreckziehens als Herstellungsprozesses zumindest in dem Bereich, in dem sich der Kolben entlang der (Zylinder-)Wandung des zylindrischen Körpers bewegen soll, im Grunde keine axial ausgerichteten Kanten, Defekte, Inhomogenitäten oder gar Schweißnähte aufweist. Idealer Weise kommt die Form der Innenwandung des zylindrischen Körpers im genannten Bereich der mathematischen Form einer Zylinderwand so nahe wie technisch möglich.
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Die vorliegende Erfindung kann mit Kolben genutzt werden, wie sie beispielsweise in
US 5,778,107 oder in
EP 1 134 167 A2 beschrieben sind, ohne allerdings auf derartige Kolben beschränkt zu sein. Insbesondere sind Kolben mit Tönnchendichtung und Kolben mit Lippendichtung vorgesehen, wobei solche mit Lippendichtungen bevorzugt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Necking-Einrichtung zur Querschnittsverringerung des zylindrischen Körpers in einem Endbereich des Raumes für Nutzgut, insbesondere durch Stauchnecken.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung als Alternative oder Ergänzung zur obigen Ausgestaltung ist die Einbringeinrichtung ferner zur Querschnittsverringerung des zylindrischen Körpers in einem Endbereich des Raumes für Nutzgut insbesondere durch Stauchnecken ausgestaltet.
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Nachdem der Kolben eingebracht wurde oder parallel zum Einbringen des Kolbens wird der Querschnitt des zylindrischen Körpers im Endbereich des Raumes für Nutzgut verringert, so dass beispielsweise an diesem Ende des zylindrischen Körpers ein Ventil mit einer standardisierten Größe angebracht werden kann.
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Das Necken erfolgt besonders bevorzugt mit einer hohen Zahl von Stationen, insbesondere mit mehr als 20 Stationen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung einer der obigen Ausgestaltungen ist die Necking-Einrichtung bzw. die Einbringeinrichtung für ein Trimmen des zylindrischen Körpers während des Neckens, insbesondere durch Schneiden und/oder Fräsen, ausgestaltet.
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Durch das Necken bzw. die damit verbundene Verformung des zylindrischen Körpers ergibt sich auch eine nur begrenzt steuerbare Veränderung der Geometrie des Randbereichs, wobei es vorteilhaft ist, zwischen einzelnen Stationen des Neckens entsprechende Geometrieveränderungen des Randes durch ein Schneiden und/oder Fräsen (oder auch eine andere geeignete Bearbeitung) zu beseitigen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Necking-Einrichtung bzw. die Einbringeinrichtung für ein Versehen des zylindrischen Körpers mit Schmierstoff während des Neckens ausgestaltet.
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Insbesondere bei einer hohen Anzahl von Necking-Stationen ist es vorteilhaft, auch bei Zwischenschritten und nicht nur zu Beginn des Necking-Prozesses Schmiermittel zum „Hals“ des zylindrischen Körpers zuzugeben, da es ansonsten nicht auszuschließen ist, dass zumindest gewisse Teile des „Halses“ des zylindrischen Körpers bei späteren Necking-Stationen nicht mehr mit Schmiermittel versehen sind und so sowohl die Necking-Einrichtung als auch der zylindrische Körper unerwünschten Belastungen ausgesetzt wären.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ferner eine Anbringeinrichtung zum Anbringen eines Ventils oder eines Ventilanschlusses am zylindrischen Körper als Auslass für den Raum für Nutzgut.
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Zur Vervollständigung der selbstentleerenden Verpackung sieht die Vorrichtung ein Ventil oder zumindest einen Ventilanschluss vor, an den in einem späteren Schritt ein Ventil angeschlossen bzw. angebracht werden kann.
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Es ist zu bemerken, dass der Ventilanschluss auch ein Deckel mit beispielsweise eingebautem Ventil bzw. Auslass sein kann, so dass weitgehend auf ein Necking verzichtet werden könnte.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erstellte zylindrische Körper ein einstückiger, an seinem Boden geschlossener Körper.
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Auch wenn die Erfindung nicht auf einen derartigen Körper mit einer Dosen- bzw. Becher-Form beschränkt ist, macht die Erstellung des zylindrischen Körpers mit Boden einen späteren gesonderten Schritt unnötig, bei dem am zylindrischen Körper noch ein Boden anzubringen wäre.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zylindrische Körper, in den der Kolben eingebracht wird, keinen Boden auf und die Vorrichtung weist ferner eine Bodeneinrichtung zum Anbringen eines Bodens am zylindrischen Körper als Abschluss des Raumes für Treibmittel auf.
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Wird der zylindrische Körper gleich ohne einen Boden erstellt oder wird der zunächst erstellte Boden zu einem späteren Zeitpunkt entfernt, kann in einfacher Weise durch den freibleibenden bzw. freigemachten Bereich der Kolben zur Trennung von Raum für Nutzgut und Raum für Treibmittel eingebracht werden, wobei anschließend der zylindrische Körper mit einem (neuen) Boden versehen wird, um so den Raum für Treibmittel wieder abzuschließen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ferner eine Treibmittelzugangseinrichtung zum Vorsehen eines Treibmittelzugangs in einem Boden des zylindrischen Körpers oder einem am zylindrischen Körper angebrachten Boden, wobei der Treibmittelzugang insbesondere ein Ventil und/oder ein Stopfen ist.
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Der Raum für Treibmittel ist nach Einbringen des Kolben bei schon vorhandenem Boden oder später angebrachtem Boden gegenüber dem Äußeren durch den Kolben und die Wandung (einschließlich Boden) des zylindrischen Körpers abgeschlossen, wobei vorteilhafter Weise im Boden ein Zugang zum späteren Befüllen des Raums für Treibmittel mit (z.B. unter Druck stehendem) Treibmittel vorzusehen ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abstreckzieheinrichtung zum Erstellen des zylindrischen Körpers mit einer Wandstärke im Bereich von 100 bis 300 Mikrometer, bevorzugt im Bereich von 150 bis 250 Mikrometer und besonders bevorzugt im Bereich von 170 bis 220 Mikrometer, ausgestaltet.
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Eine Wandstärke in den hier genannten Bereichen erlaubt einerseits eine ausreichende Stabilität und insbesondere ein Standhalten gegenüber einem Innendruck, der sich bei der Funktion der selbstentleerenden Verpackung ergibt. Andererseits erlaubt diese Wandstärke auch eine Materialeinsparung und eine Vereinfachung zumindest der Bearbeitung des erstellten zylindrischen Körpers, z.B. des Trimmens.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezug auf illustrative Ausführungsbeispiele und die beiliegenden Figuren erläutert, von denen
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen selbstentleerenden Verpackung und
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3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Abstreckzieheinrichtung 110, eine Einbringeinrichtung 120, eine Necking-Einrichtung 130, eine Anbringeinrichtung 140 und eine Treibmittelzugangseinrichtung 150. Von der Abstreckzieheinrichtung 110 wird ein zylindrischer Körper per Abstreckziehen aus Weißblech (entweder aus einem zugeführten Napf oder unter Zuhilfenahme eines zusätzlichen Tiefziehens aus einem entsprechenden Blech) erstellt und der Einbringeinrichtung 120 zugeführt, in der ein Kolben in den erstellten zylindrischen Körper eingebracht wird, so dass der Kolben in Längsrichtung des zylindrischen Körpers verschiebbar ist und den Innenraum des zylindrischen Körpers in zwei Teilbereiche aufteilt. Nachdem der Kolben eingebracht wurde, wird in der Necking-Einrichtung 130 der Querschnitt eines oberen Bereichs des zylindrischen Körpers verringert (vgl. 2), wobei anschließend in der Anbringeinrichtung 140 ein Ventil an dem Bereich des zylindrischen Körpers mit verringertem Querschnitt angebracht wird, durch das bei der Benutzung der selbstentleerenden Verpackung Nutzgut ausgebracht werden kann. Die Treibmittelzugangseinrichtung 150 versieht den Boden des zylindrischen Körpers mit einem Treibmittelzugang, so dass unter Druck stehendes Treibmittel in den zylindrischen Körper eingebracht werden kann, genauer in den Bereich für Treibmittel, der zwischen dem Boden des zylindrischen Körpers und dem Kolben liegt.
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Es ist für den Fachmann ohne Weiteres ersichtlich, dass die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte bzw. die Anordnung der Einrichtungen in der Prozesskette variiert werden kann und dass einzelne Teilprozesse auch in paralleler Form vorgesehen werden können.
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Es ist zudem zu bemerken, dass die Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels sich vornehmlich auf Prozessschritte bezieht, die mit der vorliegenden Erfindung in enger Beziehung stehen, wobei in praktischen Implementierungen typischerweise auch weitere Prozessschritte einbezogen werden, die entweder in dedizierten weiteren Vorrichtungseinheiten oder in hier erläuterten Einrichtungen als Zusatzfunktion ausgeführt werden. Beispielsweise kann auch eine Necking-Einrichtung (oder auch eine Abstreckzieheinrichtung) zusätzlich dazu ausgestaltet sein, eine Bohrung oder allgemeiner ein Loch im Boden als Zugang für eine Füllung mit Treibmittel zu erstellen.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen selbstentleerenden Verpackung 200. Die Verpackung umfasst einen zylindrischen Körper 210 aus Weißblech, der mittels Abstreckziehen hergestellt wurde und einen mittels Necking im Querschnitt verringerten oberen Bereich 220 und einen Boden 230 aufweist. Der obere Bereich 220 ist mit einem Ventil 240 versehen. Der Boden 230 weist einen Zugang 250 für Treibmittel auf. Im Inneren des zylindrischen Körpers 210 befindet sich ein Kolben 260, der den Innenbereich des zylindrischen Körpers 210 in einen Bereich 270 für Nutzgut und einen Bereich 280 für Treibmittel trennt. Der Kolben 260 ist entlang der Längsachse des zylindrischen Körpers 210 verschiebbar (illustriert durch Pfeile), wobei der Kolben gegenüber der Innenwandung 290 des zylindrischen Körpers 210 abdichtet, um so ein Übertreten von Nutzgut bzw. Treibmittel zu vermeiden.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300. Das Verfahren umfasst ein Abstreckziehen 310 von Weißblech zum Erstellen eines zylindrischen Körpers für die selbstentleerende Verpackung und ein Einbringen 320 eines Kolbens in den zylindrischen Körper, wobei der Kolben innerhalb des zylindrischen Körpers entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet wird und wobei der Kolben zur Trennung eines Raumes für Nutzgut von einem Raum für Treibmittel in dem zylindrischen Körper vorgesehen ist. In einem weiteren Schritt 330 wird der Raum für Nutzgut mit einem Nutzgut befüllt, wobei nach der Füllung der Raum für Nutzgut so abgeschlossen wird, dass Nutzgut bei der späteren Benutzung nur durch einen dafür vorgesehenen Auslass, der z.B. ein Ventil sein kann, austreten kann. Im folgenden Schritt 340 wird der Raum für Treibmittel mit Treibmittel befüllt, so dass der Kolben, der den Raum für Nutzgut und den Raum für Treibmittel beweglich trennt, mit einem ausreichenden Druck beaufschlagt wird bzw. beaufschlagt werden kann, um Nutzgut aus dem Raum für Nutzgut durch den Auslass auszutreiben.
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Die Schritte 330 und 340 sind hier als aufeinanderfolgend dargestellt, wobei in der Regel eine teilweise parallele Ausführung möglich sein wird und selbst eine Umkehrung der Reihenfolge nicht unmöglich ist.
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In den obigen Erläuterungen wurde nicht auf Zwischenschritte eingegangen, die zwar die vorliegende Erfindung an sich nicht betreffen, aber in einer praktischen Implementierung der Erfindung durch den Fachmann ohne Weiteres vorgesehen würden. So ist beispielsweise in der Regel eine Reinigung des zylindrischen Körpers nach Verformungen notwendig, wobei zudem auch normalerweise eine Lackierung der Innen- und der Außenwandung (mit entsprechenden Vorarbeiten wie Waschen und Grundieren oder auch einem Bedrucken und/oder Beschichten) vorgesehen sein wird. Da der Fachmann mit derartigen Schritten ohne Weiteres vertraut ist, wird hier auf ein weiteres Eingehen verzichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 110
- Abstreckzieheinrichtung
- 120
- Einbringeinrichtung
- 130
- Necking-Einrichtung
- 140
- Anbringeinreichung
- 150
- Treibmittelzugangseinrichtung
- 200
- selbstentleerende Verpackung
- 210
- zylindrischer Körper
- 220
- oberen Bereich
- 230
- Boden
- 240
- Ventil
- 250
- Zugang
- 260
- Kolben
- 270
- Bereich für Nutzgut
- 280
- Bereich für Treibmittel
- 290
- Innenwandung
- 300
- Verfahren
- 310
- Abstreckziehen
- 320
- Einbringen
- 330 und 340
- Schritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5778107 [0003, 0017]
- EP 1134167 A2 [0003, 0017]
