DE3445977A1 - Apparat zum ausgeben von fluessigen medien aus einem behaelter mit hilfe von druckluft, sowie verfahren und vorrichtung zum auf-, bzw. nachfuellen derartiger behaelter - Google Patents

Apparat zum ausgeben von fluessigen medien aus einem behaelter mit hilfe von druckluft, sowie verfahren und vorrichtung zum auf-, bzw. nachfuellen derartiger behaelter

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DE3445977A1 DE19843445977 DE3445977A DE3445977A1 DE 3445977 A1 DE3445977 A1 DE 3445977A1 DE 19843445977 DE19843445977 DE 19843445977 DE 3445977 A DE3445977 A DE 3445977A DE 3445977 A1 DE3445977 A1 DE 3445977A1
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Description

Apparat zum Ausgeben von flüssigen Medien aus einem Behälter mit Hilfe von Druckluft, sowie Verfahren und Vorrichtung zum Auf-, bzw Nachfüllen derartiger Behälter
Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Ausgeben von flüssigen Medien aus einem Behälter mit Hilfe von Druckluft, komprimiert aus Freiluft oder aus Luft von Laboratoriumsreinheit, sowie Verfahren und Vorrichtung zum Auf-, bzw. Nachfüllen derartiger Behälter.
Zahlreiche Versionen von Apparaten sind bekannt, die Flüssigkeiten unter Überdruck aussprühen. Von diesen sind die Aerosolapparate die bekanntesten, bei denen das Aussprühen aus dem geschlossenen Behälter mit Hilfe von Freongas erfolgt. Es ist eine wohlbekannte Tatsache, daß das Gas trotz seiner guten mechanischen Eigenschaften aus Gründen des Umweltschutzes und Ge sundheitsschutzes unpopulär geworden ist und in mehreren Staaten die An wendung verboten ist.
Die grundsätzliche wesentliche Charakteristik des Funktionsprinzips besteht darain, daß das Freon sich mit der zu versprühenden Flüssigkeit in dem Materialbehälter vermischt, wodurch die erforderliche Treibenergie auf eine annähernd konstante Weise gewährleistet wird.
Die in der US-PS 3 240 331 beschriebene Lösung bezieht sich ebenfalls auf einen Aerosolapparat, der aber kein Innenrohr, sondern einen inneren Behälter aufweist, wobei nach Aufstechen des Behälters das Aussprühen durch die Vermischung des Zweikomponenten-Kunstharzes hervorgerufen wird.
Bei der Lösung nach der US-PS Z 559 091 wird ebenfalls ein Aerosol-Treib stoff verwendet; nach erfolgter Verschraubung zweier" Behälter läßt eine Durchstechnadei das Gas zu dem auszusprühenden Material zuströmen, wonach das Gemisch ausgesprüht wird. Der Apparat kann nachgefüllt werden, aber die Behandlung ist recht schwierig.
In dem Apparat nach der US-PS 3 858 659 wird eine den Treibstoff enthaltende größere Patrone angeordnet, die Funktion wird durch Aufstechen der Patrone erreicht. Der Apparat kann nachgefüllt werden, aber das Füllsystem ist äußerst kompliziert.
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In der US-PS 3 9S4 034 ist ein Apparat beschrieben, der nicht auf dem Aerosolprinzip funktioniert, sondern bei dem innerhalb eines festen geschlossenen Behälters ein verformbarer rohrartiger Materialbehälter eingefaßt ist, den ein Kolben von unten her unter Druck quasi in Richtung des Sprükopfes "zerknüllt", wobei der Stoff durch eine Nadel in den Sprühmechanismus gelangt.
Ähnlich funktioniert der in der US-PS 3 619 092 spezifizierte Apparat, bei dem anstatt des Kolbens ein zur Erzeugung des Überdruckes geeignetes Gas verwendet wird. Bei beiden Apparaten sind Nachfüllung und Bedienung mit Schwierigkeiten verbunden. Insbesondere in Europa, aber auch woanders, strebt man danach, die kinetische Energie der zu versprühenden Stoffe unter Anwendung von PB-Gas oder COp sicherzustellen. Beide Gasarten können da durch gegenzeichnet werden, daß sie für die Gesundheit und die Umwelt äußerst schädlich sind, die einen Krebs verursachende Wirkung beinahe demonstriert worden ist, dabei ist PB-Gas eindeutig feuergefährlich.
Im Hinblick darauf, daß diese Gase keinesfalls neutrale Gase sind, können sie zum Aussprühen von Körperpflegemedien oder in der Industrie üblichen Medien nur mit Qualitätsbeeinträchtigung verwendet werden, zum Sprühen von Medikamenten sind sie ganz und gar ungeeignet.
Weiterhin ist eine Lösung bekannt, bei der der zu versprühende Stoff sich in einem plastischen Schlauch (Folie) befindet, der Schlauch wird in ein Rohr eingesetzt, das in einen mit Sprühkopf und Aufstechnadel versehenen Körper eingesetzt wird, wonach der ganze Komplex in einen anderen Körper eingelegt wird, in dem ein Kolben und eine Hochdruck-Luftpatrone vorgesehen sind. Die Aufstechnadel läßt die Luft unter den Kolben strömen, der Kolben beginnt den Schlauch in Richtung einer weiteren Nadel zu drücken, wodurch das Aussprühen ermöglicht wird; der Nachteil dieser Lösung besteht darin,
daß der Materialrückstand recht bedeutend ist und die Behandlung des Apparates äußerst kompliziert und unfallgefährlich ist, wobei der Apparat aus einer großen Anzahl von Bestandteilen besteht. Ein Nachfüllen im Handel ist beinahe unrealisierbar. Der Vorteil besteht dagegen darin, daß der Treibstoff nicht mit dem zu sprühenden Material in Berührung steht.
Nach einer anderen Lösung gelangt die zu versprühende Flüssigkeit aus dem geschlossenen Raum mit ungereinigter Druckluft, unter Zunhilfenahme eines vermittelnden Mechanismus (z.B. einer Gummimembrane) über eine Aufstechnadel in den Sprühkopf, wobei die die Druckluft enthaltende Patrone unter dem Materialbehälter angeordnet ist. Die Betätigung wird durch das Verschrauben der beiden Hälften erreicht.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der oben erwähnten Lösung ist die die Druckluft enthaltende Patrone in einem Materialbehälter vorhanden, der seinerseits in einen zylindrischen Behälter eingesetzt ist; die Betätigung erfolgt auch hier durch Verschrauben und mit Hilfe einer Aufstechnadel. Der grundsätzliche Nachteil aller Systeme besteht in der schwierigen komplizierten Ausführung. Sie können nachgefüllt werden, obgleich nur mit Schwierigiceiten. dabei muß der Apparat auseinandergeschraubt werden, die verbrauchten Patronen und die plastischen Materialbehälter (Schläuche, Flakons) werden weggeworfen und durch neue ersetzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Treibpatrone mit mind. 70 bar gefüllt ist, was eine enorme Sicherheitstechnik beansprucht. Dabei ist das weggeworfene Material vom Standpunkt des Umweltschutzes her ungünstig und die Lösung ist überhaupt nicht wirtschaftlich.
Die Füllmaschinen der gängigen mit Aerosolgas (Freon, PB, COp, Distickstoffoxyd) gefüllten Sprühapparate arbeiten meistens in mehreren Arbeits- gangen, und zwar so, daß sie die Flüssigkeit dosieren, mechanisch abschliessen und nachher die Treibgase im flüssigen Zustand in den Materialbehälter einfüllen, wo diese in der dort vorhandenen Flüssigkeit absorbiert werden. Die Maschinen sind nur zum einmaligen ersten Auffüllen geeignet; zum Nachfüllen sind sie unverwendbar. In dem entleerten Apparat können die zu rückbleibenden Gase keinesfalls empirisch kontrolliert werden, nur instru
mentell; so ist ein Nachfüllen kategorisch ausgeschlossen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Sprühapparat zum Aussprühen vom Fließgut zu schaffen, der von den nachteiligen Charakteristiken der bekannten Apparate frei ist, gleichzeitig kostengünstiger ist, von dem Standpunkt der Sicherheitstechnik und des Gesundheits- und Umweltschutzes heraus einwandfrei ist, zum Sprühen allerlei Fließstoffen, wie Medikamenten, anspruchsvoller Kosmetika, z.B. Pflegemittel für Säuglinge, desweiteren gewisser Lebensmittel, wie z.B. Speiseöl geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß anstatt des Wegwerfapparats ein nachfüllbarer Apparat zur Verfugung steht. Diese Möglichkeit wird durch die Anwendung der Luft als Treibenergie und das im Rahmen der Erfindung ausge staltete Nachfüllsystem gegeben; auf diese Weise können die entleerten Sprühapparate mehrmals mit voller Sicherheit neugefüllt werden, wobei die Gestaltung des Systems weitgehend - sowohi im Prinzip, wie auch in der Praxis - von dem Aufbau der gegenwärtig verwendeten Füllmaschinen abweicht.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zum Austragen von Fließgut aus einem geschlossenen Raum dienende Apparat einen gemeinsamen, das Fließgut und die zum Ausdrücken erforderliche Druckluft aufnehmenden Mater'ialbehälter aufweist, der über einen Rohranschluß an den Sprühkopf ausgeschlossen ist, der seinerseits ein Absperrventil, eine Düse und eine federnd abgestützte Betätigungsklappe enthält. 25
Die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Ausgabekopf kann eine Gewinde-, Flansch- oder Schweißverbindung sein.
Zum Auffüllen bzw. Nachfüllen des Apparates wird zunächst der Fließstoff durch die Ausgabedüse hindurch eingefüllt, wonach das das Ausgeben des Fließstoffes sicherstellende Gas eingefüllt wird, und zwar erfindungsgemäß so, daß als den Fließstoff ausgebendes Gas Druckluft verwendet wird, die bis zum Erreichen eines vorbestimmten Druckwertes zugeführt wird.
Im Sinne der Erfindung ist die zum Auffüllen oder Nachfüllen dienende Vorrichtung, die einen Fließstoffbehälter, einen Dosier zylinder, einen Füllan schluß sowie ein zwischen dem Füllanschluß und dem Dosierzylinder angeordnetes
Rückschlagventil enthält, so ausgestaltet, daß an dem Füllanschluß über das Rückschlagventil ein Speiseluftbehälter angeschlossen ist. In die den Speiseluftbehälter und den Füllanschluß miteinander verbindende Leitung ist vorzugsweise ein Druckminderer und/oder ein Druckregler eingebaut.
Es besteht die Möglichkeit, an die Leitung zwischen dem Speiseluftbehälter und dem Füllanschluß mehrere Dosierzylinder über jeweils ein Rückschlagventil anzuschließen.
Die wichtigste Charakteristik der Erfindung liegt darin, daß das zu sprühende Material und die entsprechend komprimierte Freiluft oder die gereinigte Druckluft, die von allen möglichen Verunreinigungen, wie Ölen, Brennprodukten, Staub usw. frei ist, in einem gemeinsamen Materialbehälter gelagert werden können. In dem Materialbehälter nimmt die Druckluft eine Stellung ein, aus welcher sie imstande ist, den Fließstoff unter Überdruck über ein bis zum niedrigsten Punkt des Fließstoffstands reichendes elastisches Rohr bis zum Ventil des Sprühapparates zu zwingen. Wenn nun mit Hilfe einer Taste eine Feder in dem einfassenden Kopf niedergedrückt wird, gibt das Ventil die Bahn für den Fließstoff frei; als Ergebnis kann es durch die Düse hindurch frei austreten. Erst entleert die Pressluft den Materialbehälter, dann das elastische Rohr, und zuletzt das Ventil und die Düse, wodurch der Fließstoff vollkommen und restlos aus dem Apparat entfernt wird, was äußerst einfach geschieht, ohne daß der Betrieb für den Menschen gefährlich wäre.
Der erfindungsgemäße Apparat kann in zahlreichen Versionen nach dem jeweiligen Bedarf des Verbrauchers verwendet werden. So z.B. können Materialbehälter und der Sprühkopf durch Verschrauben mit Hilfe von an dem Materialbehälter und dem Sprühkopf vorhandenen Gewinden in eine funktions- fähige geschlossene Verbindung gebracht werden.
Nach erfolgter Entleerung und Entlastung wird der Apparat auseinandergeschraubt und mit Fließstoff und Druckluft neu aufgefüllt, wodurch das Sprühen theoretisch unbegrenzt wiederholt werden kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Materialbehälter durch eine mechanische Flanschverbindung mit dem Sprühkopf verbunden bzw. daran befestigt. Bei dieser Version wird das Nachfüllen schon schwieriger realisiert.
Materialbehälter und Sprühkopf können auch miteinander verschweißt werden; Versionen der Schweißausführung hängen von den spezifischen Eigenschaften der Bestandteile ab.
Sei den letzterwähnten beiden Ausführungsformen ist es nicht möglich, die Zugänglichkeit zum Material im Behälter einfach, mit manueller Kraft, zu erreichen.
Ein Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, daß die Luft als Treibstoff zum Austreiben des Fließstoffes bestens geeignet ist, indem sie die Flüssigkeit aus dem Überdruckraum vor sich hertreibt oder die Flüssigkeit mit der Luft vermischt über die Düse ins Freie austritt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die als Treibstoff zur Verwendung kommende Luft nie den kritischen Druckwert, d.h. 30 bar erreicht, wodurch die Qualität des Fließguts keinesfalls beeinträchtigt wird. Der verwendete Druck ist immer ein Partialdruck, dessen Maximum-Mini mumwert nie den kritischen Druckwert von 30 bar erreicht, aber immer einen besseren Entleerungsgrad sicherstellt als der normale atmosphärische Druck. Der Überdruck kann erst nach dem vollkommenen Entleeren des Ma terialbehälters austreten.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, daß der Behälter wieder aufgefüllt werden kann, ohne daß der sichere Verschluß auch nur in geringstem Maße gelöst werden müßte, da das Nachfüllen von dem Rückstandsdruck der entleerten Flasche unabhängig und daher vollkommen sicher ist. Im Verlauf des Nachfüllens wird das Sprühventil in denselben Zustand gebracht, wie beim Aussprühen. Durch die so freigegebene Bahn dosiert der spezielle hermetisch angeschlossene Füllkopf zunächst die Flüssig- keit in einem genau festgelegten Volumen in den Sprühapparat, wonach mit demselben Füllkopf - bis zum Erreichen eines gewissen Druckwerts - Druckluft in der erforderlichen Reinheit in den
Materialbehälter eingeführt wird, wodurch der Füllkopf von der Druckluft gespült und von dem früher eingefüllten Fließgut volkommen gereinigt wird.
Im Hinblick darauf, daß der Füllkopf an einen oder mehre Speisebehälter angeschlossen werden kann, wird es durch das erwähnte Selbstreinigungssystem ermöglicht, daß mit demselben Füllkopf eines oder mehrere Medien eingefüllt werden können, ja sogar der entleerte Sprühapparat neu aufgefüllt werden kann.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt des mit dem Sprühkopf zusammengebauten Materialbehälters mit der Schraubverbindung,
Fig. 2 den Teilschnitt eines geflanschten Verschlusses,
Fig. 3 den Teilschnitt einer Läsung, bei der die gegenseitige Befestigung durch Schweißen erreicht wird,
Fig. 4 das Funktionsprinzip des Nachfüllens,
Fig. 5 Versionen 5a und 5b des speziellen Füllkopfs,
Fig. 6 den Druckzustand in dem Sprühapparat.
Fig. 1 zeigt den Materialbehälter 1, der zur Aufnahme des FHeßguts 8 geeignet ist und auf den die Druckluft mit dem Druck ρ aus dem Raum V über dem Fließgut als Treibstoff wirkt. Das Material gelangt über das elastische
Rohr 7, das bis zum Behälterboden in den Behälter eintaucht, über den Rohranschluß 9 und das Sperrventil 2 - das von der von der Taste 5 beweg ten Feder 4 betätigt wird - und durch die Düse 3 hindurch zum Aussprühen. Der Sprühkopf 6 ist über das Gewinde 6a an den Materialbehälter 1 angeschlossen, der verschraubt, gelöst und wieder verschraubt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Sprühkopf 6 über die mechanische Flanschverbindung 6b an dem Materialbehälter 1 befestigt ist. In diesem Fall kann die Befestigung nur maschinell gelöst werden.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform. Hier ist der Sprühkopf 6 über die Schweißverbindung 6c an dem Materialbehälter 1 befestigt; diese Verbindung kann nur durch Zerstörung gelöst werden.
Fig. 4 stellt das neue System zum Füllen und/oder zum Nachfüllen dar; hier wird das Fließgut in bestimmtem Volumen aus dem Speisebehälter 10 und 1On, über das Rückschlagventil 15b und 15n, mit Hilfe des Dosierzylinders 11 und Hn, durch die Rohrleitung und den speziellen Füllanschluß 15c in den hermetisch abgeschlossenen leeren oder entleerten Materialbehälter 1 do siert. Darauffolgend strömt die von dem Druckminderer 14 geregeite Druckluft in vorgeschriebener Reinheit solange aus dem Speiseluftbehälter 12 über den Druckminderer 13, den Druckregler 14, ein Absperrventil, das Rückschlagventil 15a und den speziellen Füllanschluß 15c in den Materialbehälter 1 ein, bis der Druckunterschied ausgeglichen ist.
in Fig. 5 ist der spezielle Füllanschluß dargestellt, der entweder einen Fließstoff (Fig. 5a) oder mehrere FHeßstoffe (Fig. 5b) dosiert, und zwar so, daß zunächst das das Medium dosierende Rückschlagventil 15b oder 15n öffnet, wonach - nachdem das Rückschlagventil wieder geschlossen hat - die durch das Rückschlagventil 15a strömende Druckluft aus der Rohrleitung 5 und den Füllanschluß 15c das zurückgebliebene FHeßgut in den Materialbehälter 1 treibt und dabei die Zuführleitung, den Füllanschluß und ggf. den Sprühkopf 6 reinigt; die Selbstreinigung erlaubt das folgende Füllen oder Nachfüllen eines beliebigen anderen Materialbehälters, frei von dem zuerst eingefüllten Medium, schön und rein. Die Anzahl der Speisebehälter 10, 1On, der Dosierzylin- der 11 und Hn, sowie der Rückschlagventile 15b und 15n kann beliebig ge wählt werden, wodurch über einen Füllanschluß und mit einer Füll- und/oder Nachfüllvorrichtung theoretisch Medien in beliebiger Zahl eingefüllt bzw. nachgefüllt werden können.
Wie aus der Fig. 6 wohl ersichtlich, ist der Ausgangsdruck P in dem Ma
/D3X
terialbehälter immer geringer als 30 bar, wobei der Minimaldruck P . min-
33 min
destens 2 bar beträgt, während die Strömungsgeschwindigkeit des Fließstoffes sich in Abhängigkeit vom Druck kaum ändert.
Die durchgeführten Experimente haben eindeutig bewiesen, daß sowohl mit dem angeschraubten Sprühkopf, wie auch durch die Verbindung durch Flanschung oder Schweißen eine einwandfreie Funktion erreicht werden kann, das in dem Materialbehälter vorhandene Medium verunreinigungsfrei und restlos entfernt wird und insbesondere die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform entweder zum wiederholten Auffüllen oder zum Füllen mit verschiedenen Materialien geeignet ist. Ebenfalls konnte nachgewiesen werden, daß der Materialbehälter jedwelches gewünschte Format aufweisen kann; so kann er kreisförmig, oval, flach oder polygonal sein.
Es konnte weiterhin demonstriert werden, daß das Verfahren zum restlosen Entleeren von Kosmetika, Körperpflegemitteln, Reinigungsmitteln, Maschinenöl und Speiseöl, gewissen Medikamenten ohne die Beeinträchtigung der Materialqualität bestens geeignet ist und dabei die entleerten Materialbehäl ter ohne etwaige Schwierigkeit wiederholt aufgefüllt werden können.

Claims (9)

PATENTANWÄLTE VIERING & JENTSCHURA zugelassen beim Europäischen Patentamt European Patent Attorneys — Mandataires en Brevets Europeens DipWng. Hans-Martin Viering · Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München Anwaltsakte 4-731 Duna Elelmiszer es Vegyiaru Kereskedelmi Vallalat 1372 Budapest V, Rosenberg hp. u. 6, Ungarn Apparat zum Ausgeben von flüssigen Medien aus einem Behälter mit Hilfe vonDruckluft, sowie Verfahren und Vorrichtung zum Auf-, bzw Nachfüllen derartiger Behälter Patentansprüche 20
1. Apparat zum Ausgeben von flüssigen Medien aus einem Behälter mit Hilfe von Druckluft, komprimiert aus Freiluft oder aus Luft von Labo ratoriumsreinheit, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Behäl ter (1) zur Aufnahme des Mediums (8) und der Druckluft vorgesehen ist, der über einen Rohranschluß (9) an den Ausgabekopf (6) angeschlossen ist, in dem ein Absperrventil (2), eine Düse (3) und eine von einer Feder W abgestützte Taste (5) enthalten sind.
2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Materialbehälter (1) und dem Ausgabekopf (6) eine Schraubenverbindung (6a) vorgesehen ist.
Tetefon (0 89) 29 3413 und 29 3414 · Telefax (0 89) 22 839 20 · Telex 17 898 454+ ■ Telegramm Steinpat München
3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Materialbehälter (1) und dem Ausgabekopf (6) eine mechanische Flanschverbindung (6b) ausgebildet ist.
4. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Materialbehälter (1) und dem Ausgebekopf (6) eine Schweißverbindung (6c) vorgesehen ist.
5. Verfahren zum Auffüllen und/oder Nachfüllen eines Behälters, der zum Ausgeben von flüssigen Medien aus dem Behälter geeignet ist, bei welchem zuerst das Medium in einer vorbestimmten Menge in den Behälter eingefüllt und danach das das Auspressen des Mediums sichstellende Gas dosiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibgas Luft verwendet wird, die solange eingefüllt wird, bis man einen vorbestimmten Behäl terdruck erreicht.
6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5, die einen Behälter zur Aufnahme des Mediums, Dosierzy/inder, einen Füllanschluß und ein zwischen dem Füllanschluß und dem Dosierzylinder angeordnetes Rückschlagventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Füllanschluß (15c) über ein Rückschlagventil (15b, 15n) ein Speiseluftbehälter (12) angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Speiseluftbehälter (12) und den Füllanschluss (15c) miteinander verbindenden Leitung ein Druckminderer (13) eingesetzt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zwischen dem Speiseluftbehälter (12) und dem Füllanschluß (15c) ein Druckregler (14-) eingesetzt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung zwischen dem Speiseluftbehälter (12) und dem Füllanschluß (15c) zwischen dem Rückschlagventil (15a) und dem Füllan- Schluß (15c) mehrere Dosierzylinder (11,1In) jeweils über ein Rückschlagventil (15b, 15n) angeschlossen sind.
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