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Die Erfindung betrifft eine Entleerungsvorrichtung für einen Gastank gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Entleerungsvorrichtungen für einen Gastank sind in zahlreichen Variationen bekannt. Üblicherweise umfassen die Entleerungsvorrichtungen ein eine Auslassöffnung freigebendes oder verschließendes Ventil. Über das Ventil wird ein unter Druck stehendes Fluid aus dem Gastank geführt. Das Ventil kann zudem als Rückschlagventil ausgeführt werden, welches bei einem vorgegebenen Druckabfall die Auslassöffnung des Gastanks verschließt. Der Gastank eines Fahrzeugs muss beispielsweise entleert werden, um ein Tankventil zu tauschen. Zum Entleeren kann der Gastank mit dem Tankventil aus dem Fahrzeug ausgebaut und ins Freie gebracht werden. Im Freien wird dann ein entsprechender Sicherheitsbereich von beispielsweise 20 m mal 20 m abgesperrt und gekennzeichnet. Da in der Regel ein Sicherheitsventil im Tankventil verbaut ist, welches bei einem vorgegebenen Druckabfallwert zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass von beispielsweise ca. 6 bar automatisch schließt, wird das Hauptventil über ein manuelles Betätigungselement nur vorsichtig um einen geringen Betrag geöffnet, um ein Auslösen des Sicherheitsventils zu verhindern. Daher dauert das Abblasen eines vollen Gastanks ca. 45 Minuten. Der Abblasvorgang wird hierbei permanent von einem Mechaniker überwacht.
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Aus der
DE 10 2006 009 537 B3 ist ein Kraftstoffdruckbehälter für ein Fahrzeug mit einer Druckentlastungsvorrichtung bekannt, welche ein Entlastungsventil und eine Drucksignalleitung umfasst. Die Drucksignalleitung ist an eine Entlastungskammer des Entlastungsventils angeschlossen und mit wenigstens einer im Abstand vom Entlastungsventil angeordneten, bei Auslösung einen Druckabfall in der Druckleitung herbeiführenden thermischen Auslöseeinheit versehen. Durch den Druckabfall kann ein Differenzdruckkolben innerhalb des Entlastungsventils von einer Verschlussstellung in eine Offenstellung verlagert werden, so dass Gas aus dem Kraftstoffdruckbehälter entweichen und ein Bersten des Kraftstoffbehälters verhindert werden kann.
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Aus der
EP 2 112 363 A2 ist ein Gastankentleerungssystem zur Entleerung von Gasdruckbehältern in einem gasbetriebenen Verbrennungsmotorsystem bekannt, welches mehr als einen Gasdruckbehälter und eine Kraftstoffleitung aufweist. Es ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Gasdruckbehälter als ein antreibender Gasdruckbehälter zum Antreiben eines Unterdruckerzeugungsmittels verwendet wird. Das Unterdruckerzeugungsmittel wird zum Restentleeren des wenigstens einen anderen zu entleerenden Gasdruckbehälters eingesetzt.
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Aus der
US 5,893,385 A ist eine gattungsgemäße Entleerungsvorrichtung für einen Gastank in einem Fahrzeug bekannt. Die Entleerungsvorrichtung umfasst, ein eine Auslassöffnung freigebendes oder verschließendes Ventil. Über das Ventil wird ein unter Druck stehendes Fluid aus dem Gastank geführt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entleerungsvorrichtung für einen Gastank zu schaffen, welche den Gastank schnell und sicher entleert.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bereitstellung einer Entleerungsvorrichtung für einen Gastank mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Entleerungsvorrichtung für einen Gastank zu schaffen, welche den Gastank schnell und sicher entleert, ist eine Abblasleitung über eine Einlassöffnung mit einem Anschluss eines Ventils des Gastanks verbunden, wobei die Abblasleitung eine vorgegebene Länge und unterschiedliche Innendurchmesser aufweist, welche sich in Richtung Abblasöffnung der Abblasleitung verringern.
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Üblicherweise ist der Gastank im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt und beinhaltet ein unter Druck stehendes Fluid. Unter dem Fluid wird im Folgenden insbesondere ein komprimiertes Erdgas bzw. Compressed Natural Gas (CNG) verstanden, welches beispielsweise als Kraftstoff eines Fahrzeug verwendet werden kann. Das Ventil des Gastanks umfasst vorzugsweise ein als Rückschlagventil ausgeführtes Sicherheitsventil, welches bei einem vorgegebenen Druckabfallwert zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass eine Auslassöffnung des Gastanks verschließt obwohl ein korrespondierender Ventilhahn geöffnet ist. Der Druckabfallwert, bei welchem das Sicherheitsventil die Auslassöffnung verschließt, kann beispielsweise ca. 6 bar betragen. Um den Gastank während des Entleerens sicher zu lagern, kann der Gastank auf einer Haltevorrichtung in einer vorgegebenen Position fixiert werden.
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In vorteilhafter Weise verringert sich der Durchmesser der Abblasleitung zwischen der Einlassöffnung und der Abblasöffnung, so dass ein Rückstau des aus dem Ventil austretenden und unter Druck stehenden Fluids in der Abblasleitung bewirkt wird. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein zu hoher Druckabfall zwischen dem Ventileinlass und dem Ventilauslass verhindert werden, welcher üblicherweise bei vollständiger Öffnung des Ventils entsteht. Da durch den Rückstau am Ventilauslass ein ausreichend hoher Druck anstehen bleibt und dadurch eine Schließung der Auslassöffnung des Gastanks durch das Sicherheitsventil verhindert wird, kann das Ventil nach und nach bis zur vollständigen Öffnung geöffnet werden, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Entleerungszeit des Gastanks deutlich verringern lässt. Da die Abblasleitung eine vorgegebene Länge aufweist, kann die Abblasöffnung in vorteilhafter Weise in einem geeigneten Abstand zu einem das Ventil betätigenden Mechaniker angeordnet werden, so dass der Mechaniker beim Öffnen oder beim Verschließen des Ventils nicht in einer Gaswolke steht. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Einatmen des Fluids verhindert werden. Des Weiteren kann in vorteilhafter Weise ein Entzünden des Fluids durch eine elektrostatische Aufladung des Mechanikers verhindert werden. Zudem ermöglicht die vorgegebenen Länge der Abblasleitung und die Verwendung eines wärmeleitenden Materials, dass sich die bei der Expansion des Gases entstehende Kälte zumindest teilweise auf die gesamte Länge der Abblasleitung verteilt, so dass in vorteilhafter Weise ein Einfrieren des Ventils verhindert werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung kann die Abblasleitung im Wesentlichen vertikal verlaufen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Abblasöffnung der Abblasleitung in einer vorgegebenen Mindesthöhe von vorzugsweise mindestens ca. 3 m über Erdgleiche angeordnet werden. Die Mindesthöhe der Abblasöffnung wird in vorteilhafter Weise so gewählt, dass ein unbeabsichtigtes Berühren der Abblasöffnung durch einen Mechaniker mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann. In vorteilhafter Weise kann die Abblasleitung durch die vertikale Anordnung als Kamin wirken. Dadurch kann sich in vorteilhafter Weise keine Gaswolke auf Bodenebene ausbreiten. Ein vorgegebener Sicherheitsbereich zum Entleeren des Gasbehälters ist unter anderem davon abhängig, wie schnell das Fluid von der Ausblasebene nach oben steigt und wie weit es sich verbreiten kann, bevor es nach oben steigen kann. Diese Faktoren sind schwer einzuschätzen und von der Wetterlage und dem Wind abhängig. Da das Fluid in einer Mindesthöhe über der Bodenebene von ca. 3 m abgeblasen wird, kann der Sicherheitsbereich im Vergleich zu bekannten Entleerungsvorrichtungen in vorteilhafter Weise verkleinert werden, da sich keine Gaswolke auf Bodenebene ausbreiten kann. Des Weiteren kann durch die vorgegebene Mindesthöhe eine Entzündung des Gases durch elektrostatische Aufladungen des Mechanikers in vorteilhafter Weise verhindert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung kann die Abblasleitung aus wärmeleitendem Material hergestellt werden. Die Abblasleitung kann beispielsweise aus Stahl oder Edelstahl hergestellt werden. In vorteilhafter Weise kann durch die Wärmeleitfähigkeit der Abblasleitung eine durch die Expansion des Gases entstehende Kältemenge auf die Länge der Abblasleitung verteilt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Einfrieren des Ventils oder der Ausblasöffnung und eine Unterbrechung des Entleerungsvorgangs durch das Einfrieren verhindert werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Sicherheitsrisiko minimiert werden, dass auftritt, wenn der Mechaniker bei einem eingefrorenen Ventil denkt, dass der Gastank vollständig entleert ist, und versucht das Ventil des noch unter Druck stehenden Gastanks auszubauen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung kann die Abblasleitung mindestens zwei Segmente aufweisen. Hierbei kann ein die Einlassöffnung aufweisendes erstes Segment den größten Innendurchmesser und ein die Abblasöffnung aufweisendes Segment den kleinsten Innendurchmesser aufweisen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Verringerung des Innendurchmessers der Abblasleitung in Richtung der Abblasöffnung einfach umgesetzt werden. Beispielsweise kann die Abblasleitung drei Segmente aufweisen, wobei ein erstes Segment einen Inndurchmesser von beispielsweise ca. 4 mm, ein zweites Segment einen Innendurchmesser von beispielsweise ca. 3 mm und ein die Abblasöffnung aufweisendes drittes Segment einen Innendurchmesser von beispielsweise ca. 2 mm aufweisen können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung können die mindestens zwei Segmente über korrespondierende lösbare Verbindungen fluiddicht miteinander verbunden werden. In vorteilhafter Weise können die einzelnen Segmente der Abblasleitung durch die lösbaren fluiddichten Verbindungen einfach montiert und demontiert werden. Zudem kann eine aus mindestens zwei Segmenten bestehende Abblasleitung im demontierten Zustand einfacher verstaut und transportiert werden als eine einteilig ausgeführte Abblasleitung vergleichbarer Länge. Die Verbindungen zwischen den Segmenten können beispielsweise als fluiddichte Schraubverbindungen und/oder als fluiddichte Steckverbindungen ausgeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung kann mindestens das die Einlassöffnung aufweisende erste Segment bogenförmig oder ringförmig ausgeführt werden. In vorteilhafter Weise kann durch die Bogenform oder die Ringform des ersten Segments die Länge der Abblasleitung zusätzlich verlängert werden, so dass die entstehende Kälte besser verteilt werden kann. Zudem erhöht das bogenförmige oder ringförmige erste Segment die Stabilität der Abblasleitung im montierten Zustand.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung kann eine Stützvorrichtung die Abblasleitung im montierten Zustand abstützen. Die Stützvorrichtung kann beispielsweise als L-Bügel ausgeführt werden, welcher mit der Haltevorrichtung verbunden ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung für einen Gastank, und
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2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung für einen Gastank.
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, weist eine Entleerungsvorrichtung 10, 10A für einen Gastank 1 ein eine Auslassöffnung 12 freigebendes oder verschließendes Ventil 14 auf, über welches ein unter Druck stehendes Fluid aus dem Gastank 1 führbar ist. Der Gastank 1 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt und wird von einer Haltevorrichtung 2 in einer vorgegebenen Position fixiert. Des Weiteren kann eine nicht näher dargestellte Stützvorrichtung, welche beispielsweise mit der Haltevorrichtung 2 verbunden ist, die Abblasleitung 20, 20A abstützen. Unter dem Fluid wird insbesondere ein komprimiertes Erdgas bzw. Compressed Natural Gas (CNG) verstanden, welches beispielsweise als Kraftstoff eines Fahrzeug verwendet werden kann. Der Gastank 1 weist zudem ein nicht dargestelltes als Rückschlagventil ausgeführtes Sicherheitsventil auf, welches bei einem vorgegebenen Druckabfall die Auslassöffnung 12 des Gastanks 1 verschließt, obwohl das Ventil 14 geöffnet ist. Der Druckabfall, bei welchem das Sicherheitsventil die Auslassöffnung 12 verschließt beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 6 bar. Ein Entleeren des Gastanks 1 kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn Reparaturarbeiten am Gastank 1 erforderlich sind. Beispielsweise kann das Ventil 14 nur im entleerten Zustand des Gastanks 1 ausgetauscht werden. Um den Gastank 1 zu entleeren wird der Gastank 1 aus dem Fahrzeug ausgebaut und ins Freie gebracht. Im Freien wird ein entsprechender Sicherheitsbereich abgesperrt und gekennzeichnet. Das Ventil 14 wird über ein manuelles Betätigungselement 14.4 geöffnet, wobei nach dem Öffnen des Ventils 14 das Fluid abströmt.
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Erfindungsgemäß ist eine Abblasleitung 20, 20A über eine Einlassöffnung 20.2 mit einem Auslassanschluss 14.2 des Ventils 14 verbunden. Die Abblasleitung 20, 20A weist hierbei eine vorgegebene Länge und unterschiedliche Innendurchmesser D1, D2, D3 auf, welche sich in Richtung Abblasöffnung 20.4 der Abblasleitung 20, 20A verringern. Durch die Verringerung der Innendurchmesser D1, D2, D3 steht durch den erzeugten Rückstau am Auslassanschluss 14.2 des Ventil 14 noch ein genügend hoher Druck an, so dass das Ventil 14 voll geöffnet werden kann, ohne dass das Sicherheitsventil die Auslassöffnung 12 des Gastanks 1 verschließt. Da das Ventil 14 nach und nach bis zur vollständigen Öffnung geöffnet werden kann, kann der Gastank 1 deutlich schneller entleert werden. Die Entleerungszeit bei einem beispielsweise mit 7 kg Fluid gefüllten Gastank 1 und einem Innendruck von 200 bar reduziert sich im Vergleich zu herkömmlichen Entleerungsvorrichtungen bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung 10, 10A von ca. 45 Minuten auf ca. 12 bis 15 Minuten.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, verläuft die Abblasleitung 20, 20A im Wesentlichen vertikal. Hierbei ist die Abblasöffnung 20.4 der Abblasleitung 20, 20A in einer vorgegebenen Mindesthöhe H von vorzugsweise ca. 3 m über Erdgleiche angeordnet. Hierbei wirkt die Abblasleitung 20, 20A als Kamin, dessen Durchmesser D1, D2, D3 sich mit zunehmender Höhe H verringert. Dadurch kann sich keine Gaswolke auf Bodenebene 4 ausbreiten bevor das Fluid in die Luft steigt. Üblicherweise ist die Ausbreitung der Gaswolke schwer zu beurteilen. Je nach Wetterlage steigt das Fluid bei herkömmlichen Entleerungsvorrichtungen unterschiedlich schnell nach oben und breitet sich durch den Wind unterschiedlich auf der Bodenebene 4 aus. Durch die im Wesentlichen vertikal verlaufende Abblasleitung 20, 20A wird das Fluid zuverlässig nach oben geleitet. Ein Mechaniker, welcher das Betätigungselement 14.4 des Ventils 14 betätigt, steht nicht in der Gaswolke und atmet kein Fluid ein. Da der Austritt des Fluids in der Mindesthöhe von ca. 3 m über Erdgleiche, erfolgt, ist eine elektrostatische Aufladung des Mechanikers unkritischer und die bodennahe Ausbreitung des ausströmenden Gases findet nicht so stark statt, so dass das Risiko einer Entzündung des Fluides deutlich reduziert werden kann. Dadurch kann der erforderliche Sicherheitsbereich um den Gastank 1 verringert werden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist die Abblasleitung 20, 20A aus wärmeleitenden Material hergestellt. Hierbei eignet sich insbesondere Stahl oder Edelstahl. Durch das wärmeleitende Material und die Verringerung der Innendurchmesser D1, D2, D3 verteilt sich ein Teil der durch Expansion des Fluides entstehenden Kälte auf die gesamte Abblasleitung 20, 20A. Dadurch kann das Einfrieren des Ventils 14 oder der Abblasöffnung 20.4 nahezu sicher verhindert werden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, weist die Abblasleitung 20, 20A mindestens zwei Segmente 21, 21A, 22, 23 auf. Die mindestens zwei Segmente 21, 21A, 22, 23 sind über korrespondierende lösbare Verbindungen 24 fluiddicht miteinander verbunden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Abblasleitung 20, 20A jeweils drei Segmente 21, 21A, 22, 23 auf, welche über Schraubverbindungen 24 miteinander verbunden sind. Alternativ können die Segmente 21, 21A, 22, 23 auch über andere geeignete lösbare Verbindungen fluiddicht miteinander verbunden werden. Ein erstes Segment 21, 21A weist die Einlassöffnung 20.2 und einen ersten Inndurchmesser D1 von ca. 4 mm auf. Ein mit dem ersten Segment 21, 21A verbundenes zweites Segment 22 weist einen zweiten Innendurchmesser D2 von ca. 3 mm auf. Ein mit dem zweiten Segment 22 verbundenes drittes Segment 23 weist die Abblasöffnung 20.4 und einen dritten Innendurchmesser von ca. 2 mm auf. Alternativ kann das dritte Segment 23 beispielsweise auch als Kappe mit einem reduzierten Innendurchmesser von beispielsweise ca. 2 mm ausgeführt werden, welche auf das zweite Segment 22 aufgesteckt oder aufgeschraubt werden kann.
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Die Abblasleitung 20, 20A kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel auch mehr oder weniger als drei Segmente aufweisen. Zudem können die Innendurchmesser andere Werte aufweisen. Des Weiteren kann die Abblasöffnung 20.4 höher als 3 m über der Erdgleiche angeordnet werden.
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Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgenmäßen Entleerungsvorrichtung 10 unterschiedet sich von dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Entleerungsvorrichtung 10A durch die Ausführung des ersten Segments 21, 21A der Abblasleitung 20, 20A. Das in 1 dargestellte erste Segment 21 ist bogenförmig ausgeführt, um die Abblasleitung 20 zu verlängern. Das Ventil 14 des Gastanks 1 befindet sich durch die Haltevorrichtung 2 in etwa 1 m Höhe über dem Boden 4. Durch die Bogenform kann die Strecke bis zum Boden 4 als Verlängerung der Abblasleitung 20 genutzt werden. Das in 2 dargestellte erste Segment 21A ist ringförmig ausgeführt und nutzt neben der vom ersten Ausführungsbeispiel genutzten Strecke die zusätzliche Umdrehung als Verlängerung der Abblasleitung 20A. In Die zusätzliche Länge der Abblasleitung 20, 20A ermöglicht eine bessere Verteilung der entstehende Kälte. Zudem erhöht das bogenförmige oder ringförmige erste Segment 21, 21A die Stabilität der Abblasleitung 20, 20A im montierten Zustand.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind das zweite Segment 22 und das dritte Segment 23 ca. 1 m lang. Die drei Segmente 21, 21A, 22, 23 können relativ einfach gelagert und transportiert werden. In alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Abblasleitung 20, 20A einteilig ausgeführt werden, indem die einzelnen Segmente 21, 21A, 22, 23 unlösbar miteinander verbunden sind, oder die Abblasleitung 20, 20A kann mehr oder weniger als drei Segmente 21, 21A, 22, 23 mit anderen geeigneten Abmessungen aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gastank
- 2
- Haltevorrichtung
- 4
- Boden
- 10, 10A
- Entleerungsvorrichtung
- 12
- Auslassöffnung
- 14
- Ventil
- 14.2
- Auslassanschluss
- 14.4
- Betätigungselement
- 20, 20A
- Abblasleitung
- 20.2
- Einlassöffnung
- 20.4
- Abblasöffnung
- 21, 21A
- erstes Segment
- 22
- zweites Segment
- 23
- drittes Segment
- 24
- Verbindung
- 26
- Stützvorrichtung
- D1
- erster Innendurchmesser
- D2
- zweiter Innendurchmesser
- D3
- dritter Innendurchmesser
- H
- Mindesthöhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006009537 B3 [0003]
- EP 2112363 A2 [0004]
- US 5893385 A [0005]
