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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit.
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Zum Befüllen eines Behältnisses, insbesondere Flasche, mit einer zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit, insbesondere Getränk, kann ein gegenüber der Flüssigkeit flüssigkeitsdichter sowie gasdichter, ballonartiger Körper eingesetzt werden. Das Grundprinzip zum Befüllen des Behältnisses besteht darin, dass zunächst der ballonartige Körper in das Behältnis eingeführt wird. Der ballonartige Körper wird anschließend mit Luft aufgebläht bis er an der Innenmantelfläche des Behältnisses anliegt. Indem somit der vollständig aufgeblähte ballonartige Körper den Innenraum des Behältnisses vollständig ausfüllt, befindet sich in dem Behältnis keine Luft mehr. Anschließend wird die Luft wieder aus dem ballonartigen Körper abgeführt. Dadurch entsteht zwischen dem ballonartigen Körper und der Innenmantelfläche des Behältnisses ein allmählich sich vergrößernder Raum, welcher mit der Flüssigkeit befüllt wird.
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Beim Befüllen des Behältnisses besteht das Problem, dass sich der ballonartige Körper in der Art eines Luftballons aufbläht. Umgekehrt zieht sich der ballonartige Körper beim Abführen der darin befindlichen Luft wieder zusammen. Dieses periodische Aufblasen und wieder Zusammenziehen des Materials kann im Laufe der Zeit zu Verschleißerscheinungen beim ballonartigen Körper führen. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass der ballonartige Körper undicht wird und platzt.
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Aus
FR 1 150 289 A ist eine Vorrichtung bekannt, die verhindern soll, dass beim Entleeren eines Fasses oder ähnlichen Gefäßes Luft in dieses nachströmt. Die Vorrichtung hat ein Rohr, über das ein Ballon gezogen ist, wobei das nicht im Ballon aufgenommene Ende des Rohrs ins Freie geführt ist. Das Rohr selbst wird mit einem Stopfen luftdicht in ein Spundloch des Fasses eingesteckt. Das Rohr mit dem darüber gezogenen, gefalteten Ballon wird bei noch vollem Fass in das Fass eingeführt, sodass beim Entleeren des Fasses der Ballon sich aufblasen kann, wobei Luft durch das Rohr in den Ballon nachströmen kann.
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US 2004/0182888 A1 betrifft eine Hilfsvorrichtung zum Entleeren eines Behältnisses von einer Flüssigkeit, die einen aufblasbaren Ballon hat, der über ein Rohr gezogen ist und in das Gefäß eingeführt wird. Zum Entleeren wird der Ballon unter Druck gesetzt, wobei er sich aufbläht und eine entsprechende Menge Flüssigkeit aus dem Behältnis drückt. Um das Einführen zu vereinfachen, ist dort vorgesehen, dass der Ballon entlang längs verlaufender Faltlinien zusammengefaltet ist. Die Faltlinien sollen bevorzugt parallel verlaufen und in gleichen Abständen vorliegen. Der Ballon wird an diesen Faltlinien wie ein Akkordeon oder ein Fächer gefaltet, sodass der Durchmesser des gefalteten Ballons nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des Rohres selbst.
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Eine ähnliche Vorrichtung wird in
US 2009/0095776 A1 beschrieben, die auch zum Entleeren eines Behältnisses durch unter Druck Setzen eines Ballons vorgesehen ist. Dort wird vorgeschlagen, eine Rippe, Noppen, eine Schnur oder ähnliches an der Oberfläche des Ballons vorzusehen. Hierdurch soll das bekannte Problem, das beim Entleeren hinsichtlich Bildung zweier voneinander abgetrennter fluidgefüllter Räume auftreten kann, verhindert werden.
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DE 10 2011 100 560 B3 offenbart eine Vorrichtung zum schutzgasarmen Befüllen eines Behältnisses mit einer zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit. Die Vorrichtung hat einen flüssigkeits- und gasdichten ballonartigen Körper, der auf einem Rohr flüssigkeits- und gasdicht angeordnet ist und dieses zumindest teilweise umhüllt. Im Grundzustand liegt der ballonartige Körper an dem Rohr an, das eine Austrittsöffnung für ein Expansionsmedium zum Aufblasen des ballonartigen Körpers aufweist. Zum Befüllen eines Behältnisses wird das Rohr mit dem ballonartigen Körper in das leere Behältnis eingeführt und anschließend der ballonartige Körper durch Zuführen eines Expansionsmediums aufgeblasen, sodass der ballonartige Körper das Innere des Behältnisses ausfüllt. Schließlich wird das Expansionsmedium wieder aus dem ballonartigen Körper entweichen und der ballonartige Körper in seine Ausgangsform zurückkehren gelassen, sodass die zu befüllende Flüssigkeit in den dadurch geschaffenen Zwischenraum zwischen dem ballonartigen Körper und dem Behältnis angesaugt wird.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit der eingangs angegebenen Art mit einem verschleißarmen ballonartigen Körper zu schaffen, die lange Wartungsintervalle hat und die einen robusten Befüllprozess ohne die Gefahr der Totraumbildung erlaubt.
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Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Dadurch ist eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit geschaffen, welche sich durch einen verschleißarmen ballonartigen Körper auszeichnet. Der Kerngedanke dieses ballonartigen Körpers besteht darin, dass er bezüglich der Längsachse des Behältnisses um den Umfang herum gefaltet ist.
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Durch diese Faltung besitzt der ballonartige Körper um den Umfang herum eine größere Umfangslänge im Vergleich zu einem ungefalteten ballonartigen Körper. Dies bedeutet, dass um den Umfang herum mehr Ballonmaterial vorhanden ist mit der Folge, dass bei einem elastischen Ballonmaterial eine geringere Dehnung des Ballonmaterials ausreicht, um an der Innenmantelfläche des Behältnisses zur Anlage zu kommen. Indem aber das Ballonmaterial nicht so sehr gedehnt werden muß und sich - anschließend - auch nicht mehr wieder so stark zusammenziehen muß, wird dadurch das Material geschont, und die Gefahr von Beschädigungen an dem Ballonmaterial ist auf ein Minimum reduziert. Die Falten bilden grundsätzlich abwechselnd Faltentaschen sowie Faltenberge, wobei sich die Faltentaschen sowie - korrespondierend - die Faltenberge in Längsrichtung des ballonartigen Körpers erstrecken. Dabei erstrecken sich diese Falten vorzugsweise exakt in Längsrichtung zwischen der oberen Öffnung des Behältnisses und dem unteren Boden.
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Zudem weist die Außenmantelfläche des ballonartigen Körpers eine Profilierung auf. Der Vorteil besteht darin, dass sich beim Aufblähen des ballonartigen Körpers keine gegeneinander abgedichteten Teilräume innerhalb des Behältnisses bilden können. Beim Befüllen des Behältnisses ist somit gewährleistet, dass sich beim Aufblähen des ballonartigen Körpers keine luftblasenartigen Räume innerhalb des Behältnisses zwischen dem ballonartigen Körper und der Innenmantelfläche des Behältnisses bilden können. Beim Entleeren des Behältnisses ist gleichermaßen gewährleistet, dass sich beim Aufblähen des ballonartigen Körpers keine flüssigkeitsgefüllten, abgeschlossenen Teilräume innerhalb des Behältnisses zwischen dem ballonartigen Körper und der Innenmantelfläche des Behältnisses bilden können. Es bleibt somit kein Flüssigkeitsrest im Behältnis zurück. Da der ballonartige Körper auf seiner Außenmantelfläche eine spezielle Profilierung aufweist, wird sichergestellt, dass sich beim Aufblähen des ballonartigen Körpers an keiner Stelle um den Umfang dieses ballonartigen Körpers herum eine abgedichtete Barriere bildet, welche dicht an der Innenmantelfläche des Behältnisses anliegt. Die Profilierung der Außenmantelfläche des ballonartigen Körpers stellt nämlich sicher, dass sich auch bei maximal aufgeblähtem ballonartigen Körper ein durchgängiger Kanal bildet, welcher sich im Bereich des Bodens des Behältnisses bis hin zum Bereich der oberseitigen Öffnung des Behältnisses erstreckt. Dieser durchgängige Kanal definiert im weitesten Sinne eine Bypassleitung, durch welche beim Befüllen die Luft bzw. beim Entleeren die Flüssigkeit entlangströmen kann, so dass die Luft bzw. die Flüssigkeit vollständig aus der Flasche entweicht. Dadurch ist eine einwandfreie Befüllung bzw. eine einwandfreie Entleerung des Behältnisses möglich, ohne dass sich irgendwelche toten, von den restlichen Bereichen hermetisch abgeschlossenen Luft- bzw. Flüssigkeitsblasen bilden können.
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Ferner ist vorgesehen, dass der oder die Stege im Ausgangszustand des ballonartigen Körpers vor dem Aufblähen in den Faltentaschen verlaufen. Die Faltentaschen erstrecken sich dabei im Wesentlichen geradlinig von der Öffnung des Behältnisses bis zum Boden. Es ist dabei nicht notwendig, dass jede der Faltentaschen jeweils mit einem Steg ausgestattet ist. Vorzugsweise sind nur ein paar der Taschen mit den Stegen ausgestattet, wobei diese gleichmäßig um den Umfang herum verteilt angeordnet sind. Der Vorteil der Anordnung der Stege in den Faltentaschen besteht darin, dass der Steg in der jeweiligen Faltentasche quasi verschwindet. Somit befindet sich der Steg nicht mehr im Ausgangszustand auf dem äußeren Umfang des ballonartigen Körpers. Dies bedeutet in der Konsequenz, dass der ballonartige Körper einen noch größeren Durchmesser aufweisen kann.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Faltung in einer ersten Variante im Querschnitt bezüglich der Mittellängsachse des Systems gesehen um den Umfang herum wellenförmig oder zickzackförmig ausgebildet sein. Andere Faltenformen sind denkbar, solange die Umfangslinie des gefalteten ballonartigen Körpers im Vergleich zu einer reinen Kreislinie vergrößert ist.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die Faltung in einer zweiten Variante im Querschnitt als Lappen ausgebildet sein. Darunter ist zu verstehen, dass die Falten im Querschnitt gesehen relativ lang ausgebildet sind, wobei die beiden lappenförmigen Teile des Lappens im Ausgangszustand vor dem Aufblähen des ballonartigen Körpers aneinanderliegen und zusammengelegt sind. Dabei stehen jedoch die Lappen nicht radial ab, sondern liegen wie bei einem Regenschirm im zusammengeklappten Zustand am Außenumfang des ballonartigen Körpers an.
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In einer weiteren Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass beim Aufblähen des ballonartigen Körpers dieser zunächst aufgefaltet und anschließend gedehnt wird. Konkret bedeutet dies, dass beim Aufblähen des ballonartigen Körpers sich dieser zunächst so entfaltet, dass keine Falten mehr vorhanden sind. Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird der ballonartige Körper aufgrund der inneren Elastizität seines Materials gedehnt. Bei Behältnissen, welche im Öffnungsbereich einen geringeren Durchmesser aufweisen als im eigentlichen Körperbereich (wie dies beispielsweise bei Flaschen der Fall ist), kann es allerdings durchaus sein, dass in diesem Öffnungsbereich keine vollständige Entfaltung des ballonartigen Körpers stattfindet. In diesem Fall werden die Falten an die Innenwand des Behältnisses in diesem Öffnungsbereich gepreßt.
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Eine andere Weiterbildung schlägt eine Alternative hierzu vor. Der Unterschied besteht darin, dass der ballonartige Körper nicht dehnbar ist. Dies bedeutet, dass ausgehend vom Ausgangszustand der ballonartige Körper ausschließlich entfaltet wird bis er seinen endgültigen aufgeblähten Zustand unter Anlage an der Innenwandung des Behältnisses einnimmt.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist der leistenartige Steg mit dem ballonartigen Körper einstückig ausgebildet und steht über die eigentliche Mantelfläche des ballonartigen Körpers über. Wird somit der ballonartige Körper aufgebläht, so kommt zunächst dieser leistenartige Steg mit der Innenwandung des Behältnisses in Berührung. Um diesen Kontaktpunkt bzw. um diese Kontaktlinie herum schmiegt sich dann die eigentliche Mantelfläche des ballonartigen Körpers an der Innenwandung des Behältnisses an. Aufgrund der besonderen geometrischen Verhältnisse bleibt jedoch im Bereich zwischen dem Steg der eigentlichen Mantelfläche des ballonartigen Körpers immer ein Zwischenraum bzw. ein Kanal bestehen, durch welchen beim Befüllen die Luft bzw. beim Entleeren die Flüssigkeit entlangströmen kann.
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Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, dass in dem Kunststoffmaterial des ballonartigen Körpers Fasern eingebettet sind. Diese können dabei in Längsrichtung des Systems oder in Querrichtung oder netzförmig oder wild durcheinander eingebettet sein. Der Vorteil dieser Fasern besteht darin, dass für den Fall, dass der ballonartige Körper doch platzen sollte, evtl. auftretende Abbruchsstücke durch die Fasern gehalten werden. Die Fasern verhindern somit das Ablösen von Ballonfetzen. Außerdem können die Fasern dem ballonartigen Körper die notwendige ausreichende Steifigkeit verleihen, dass er ohne zusätzlichen Führungsstab oder Rohr in das Behältnis eingeführt werden kann. Die durch die Fasern erzielte Steifigkeit des ballonartigen Körpers übernimmt dabei die Führungsfunktion.
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Eine Weiterbildung hiervon schlägt vor, dass die Fasern ein anderes Dehnvermögen aufweisen als das eigentliche Material des ballonartigen Körpers. Dadurch können die Fasern gezielt zur Formgebung im aufgeblasenen Zustand des ballonartigen Körpers eingesetzt werden.
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Eine spezielle Ausführungsform hiervon schlägt eine weitere Weiterbildung vor. So können die längs eingebrachten Fasern aus weniger dehnbarem Material beim Aufblähen des ballonartigen Körpers dafür sorgen, dass die Umfangsdehnung größer ist als die Längsdehnung.
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Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer insbesondere zum Verzehr bestimmten Flüssigkeit wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
- 1a einen Längsschnitt durch das Behältnis in Form einer Flasche in der Grundstellung;
- 1b eine Darstellung entsprechend der in Fig. 1a, bei welcher sich der ballonartige Körper im ausgefalteten, jedoch noch ungedehnten Zustand befindet;
- 1c eine Darstellung entsprechend der in Fig. 1b, bei welcher sich der ballonartige Körper im ausgedehnten Endzustand befindet;
- 2a einen Querschnitt durch die Flasche im Bereich der Mündung;
- 2b einen Schnitt durch die Flasche im Bereich des eigentlichen Flaschenkörpers mit ausgefaltetem, jedoch noch ungedehntem ballonartigen Körper;
- 2c eine Darstellung entsprechend der in Fig. 2b, bei der sich der ballonartige Körper im ausgedehnten Zustand befindet;
- 3 eine Darstellung entsprechend der Darstellungen in 2a mit einer modifizierten Faltung des ballonartigen Körpers.
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Ein Behältnis 1 in Form einer Flasche weist einen unteren Boden 2 sowie eine obere Öffnung 3 auf. Dieses Behältnis 1 soll mit einer Flüssigkeit, nämlich einem Getränk befüllt werden.
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Zum Befüllen des Behältnisses 1 wird ein ballonartiger Körper 4 in dieses Behältnis 1 eingeführt. Der ballonartige Körper 4 kann dabei auf ein - nicht dargestelltes - Rohr oder Führungsstab aufgezogen sein. Dieses Rohr oder Führungsstab ist jedoch für die Funktionsweise der Erfindung an und für sich irrelevant. Genau so gut kann kein Rohr oder Führungsstab vorhanden sein. In diesem Fall ist die innere Steifigkeit des ballonartigen Körpers 4 groß genug, dass er problemlos in die Öffnung 3 des Behältnisses 1 eingeführt werden kann.
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Die Besonderheit des ballonartigen Körpers 4 besteht darin, dass er im Grundzustand - bezüglich der Mittellängsachse des Behältnisses 1 - um den Umfang herum Falten 5 aufweist. Diese Falten 5 sind insbesondere in der Darstellung gemäß 2a erkennbar, wenn also der ballonartige Körper 4 in das Behältnis 1 durch die obere Öffnung 3 hindurch eingeführt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Falten 5 wellenförmig ausgebildet. Grundsätzlich können sie auch zickzackförmig ausgebildet sein oder eine andere Profilierung besitzen. Entscheidend ist nur, dass durch die Falten 5 die Umfangslänge des ballonartigen Körpers 4 im Vergleich zum reinen Kreisumfang vergrößert ist.
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Die Falten 5 besitzen jeweils Faltentaschen 6, welche sich von der oberen Öffnung 3 des Behältnisses 1 bis zum Boden 2 erstrecken. Die Besonderheit dabei ist, dass sich bei manchen dieser in Längsrichtung sich erstreckenden Faltentaschen 6 Stege 7 befinden, welche an das Material des ballonartigen Körpers 4 angeformt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier dieser Stege 7 vorgesehen. Es können jedoch auch mehr oder aber auch weniger Stege 7 sein.
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Wie ausgeführt, wird der ballonartige Körper 4 vorzugsweise mittels des nicht dargestellten Rohres in das Behältnis 1 durch die Öffnung 3 hindurch in das Behältnis 1 eingeführt und schließt mit der Öffnung 3 des Behältnisses 1 dicht ab.
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Anschließend wird der ballonartige Körper 4 mit einem Expansionsmedium, insbesondere mit Luft aufgebläht. Die Folge davon ist, dass zunächst der ballonartige Körper 4 mit seinen Falten 5 entfaltet wird. Diese Situation ist in 2b dargestellt. Nach dieser Entfaltung wird der ballonartige Körper 4 weiter aufgebläht. Aufgrund der Elastizität des ballonartigen Körpers 4 dehnt dieser sich in der Art eines Luftballons aus, und zwar so lange, bis er an der Innenmantelfläche des Behältnisses 1 anliegt. Diese Situation ist in 2c dargestellt. Dabei ist weiterhin erkennbar, dass im Bereich der Stege 7 sich zwischen dem ballonartigen Körper 4 und der Innenmantelfläche des Behältnisses 1 Kanäle 8 bilden. Entlang diesen Kanälen 8 kann insbesondere im Bodenbereich des Behältnisses 1 befindliche Luft nach oben hin entweichen.
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In diesem Ausgangszustand für die Befüllung wird nunmehr das in dem ballonartigen Körper 4 befindliche Expansionsmedium wieder abgelassen. Dadurch bildet sich zwischen dem ballonartigen Körper 4 und dem Behältnis 1 ein Zwischenraum, welche allmählich mit Flüssigkeit befüllt wird. Der Vorteil dabei ist, dass die Flüssigkeit nicht mit Luft in Berührung gelangt. Schließlich wird der ballonartige Körper 4 wieder vollständig aus dem Behältnis 1 herausgezogen.
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In 3 ist eine zweite Ausführungsform der Falten 5 des ballonartigen Körpers 4 dargestellt. Der Unterschied zu der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Falten 5 statt der wellenförmigen oder zickzackförmigen Struktur als Lappen 9 ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die Falten 5 im Querschnitt gesehen relativ längliche Gebilde definieren, wobei die beiden Lappenelemente eines jeden Lappens 9 im Ausgangszustand aneinanderliegen. Darüber hinaus sind diese Lappen 9 in Umfangsrichtung angelegt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Lappen 9 vorgesehen. Es könnten grundsätzlich aber auch mehr als zwei Lappen 9 sein.
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Zwischen den Lappen 9 befindet sich jeweils ein in Längsrichtung sich erstreckender Steg 7.
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Der Vorteil hier mit den Falten 5 in Form von Lappen 9 besteht darin, dass die Umfangslänge im Vergleich zur wellenförmigen oder zickzackförmigen Form der Falten 5 vergrößert ist. Vorzugsweise ist dabei die innere Steifigkeit des Materials des ballonartigen Körpers 4 derart, dass nach dem Abführen der Expansionsluft der ballonartige Körper 4 selbständig wieder in seine Ausgangsform zurückkehrt, wie sie in 3 dargestellt ist.
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Weiterhin ist es auch denkbar, dass die beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, d. h. ein Teil der Falten 5 sind wellen- oder zickzackförmig und ein anderer Teil der Falten 5 sind als Lappen 9 ausgebildet.
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Grundsätzlich wäre das vorbeschriebene System auch zum Entleeren des Behältnisses 1 verwendbar. Die Situation hier wäre dann wie folgt:
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In dem Behältnis 1 befindet sich eine Flüssigkeit. Diese soll aus dem Behältnis 1 befördert werden. Zu diesem Zweck wird der ballonartige Körper 4 eingeführt und allmählich mit Luft aufgebläht. Dadurch wird die im Behältnis 1 befindliche Flüssigkeit aus der oberen Öffnung 3 hinausgedrückt.
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Auch hier wird zunächst der ballonartige Körper 4 bezüglich seiner Falten 5 entfaltet. Nach der Entfaltung dehnt sich der ballonartige Körper 4 in der Art eines Luftballons aus. Auch hier ist durch die Kanäle 8 gewährleistet, dass sämtliche Flüssigkeit aus dem Behältnis 1 hinausgedrückt werden kann.
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Nach dem vollständigen Entleeren des Behältnisses 1 wird der ballonartige Körper 4 wieder herausgezogen und kann zum Entleeren eines anderen Behältnisses 1 dienen.
