EP0222695A1 - Dosiervorrichtung - Google Patents

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EP0222695A1
EP0222695A1 EP86810435A EP86810435A EP0222695A1 EP 0222695 A1 EP0222695 A1 EP 0222695A1 EP 86810435 A EP86810435 A EP 86810435A EP 86810435 A EP86810435 A EP 86810435A EP 0222695 A1 EP0222695 A1 EP 0222695A1
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EP
European Patent Office
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dosing
container
valve
filling
valve head
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86810435A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hanspeter Grieder
Kurt Meier
Guido Stutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chematec AG
Original Assignee
Chematec AG
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Publication date
Application filed by Chematec AG filed Critical Chematec AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B1/00—Packaging fluent solid material, e.g. powders, granular or loose fibrous material, loose masses of small articles, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B1/30—Devices or methods for controlling or determining the quantity or quality or the material fed or filled
    • B65B1/32—Devices or methods for controlling or determining the quantity or quality or the material fed or filled by weighing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B39/00—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers
    • B65B39/001—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers with flow cut-off means, e.g. valves
    • B65B39/004—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers with flow cut-off means, e.g. valves moving linearly

Definitions

  • the present invention relates to a metering device according to the preamble of claim 1.
  • metering devices such as, for example, horizontal screw metering systems with one or more metering screws with a fixed or variable speed, furthermore vibratory troughs with a variable drive, horizontal stirring systems, etc.
  • a particularly frequently encountered embodiment has a container which tapers conically at least in the lower part and in which the outlet opening can be closed by means of a flap or a slide. Powdery and granular materials tend to form bridges in the lower, tapered part. When such a bridge collapses, the inflow quantity in the filling container is suddenly increased. In addition, the filling material tends to stick to the walls of the vessel, to the slide or to the flap, which likewise causes an irregular inflow.
  • a major problem is that of poorly flowing pasty products, the gravity of which is insufficient to generate sufficient filling pressure.
  • the invention solves the problem of a metering which is also suitable for poorly flowing and pasty products to create a device in which bridging and sticking of the filling material to the container wall or closing device is prevented and thus a uniform outflow of the filling material is achieved so that the desired filling quantity can be achieved with high precision and at a high filling speed.
  • a metering container 1 which tapers conically in its lower part and is provided with an outlet opening 2 at the bottom.
  • the dosing container 1 is provided with an outlet nozzle 9.
  • a circular web 15 is arranged around it, which encloses the opening of a cover for a filling vessel, not shown in the figure.
  • a gap is left between the outlet nozzle 9 and the web 15 so that the relative movement required for weighing between the vessel and the metering container is possible.
  • the exit quantity of the Filled goods are regulated with a valve 3, 4. This is made up of a valve rod 3 and a valve head 4.
  • the valve head 4 is disc-shaped at its lower end and has a diameter in this section which corresponds to the outlet opening 2 of the metering container 1.
  • valve rod 3 is enclosed by a hollow shaft 5, to which at least one wiper 6 is attached.
  • the outlet of the valve rod 3 from the hollow shaft 5 is sealed by a stuffing box 11.
  • the passage of the hollow shaft 5 through the container ceiling 12 is sealed with a stuffing box 11.
  • the hollow shaft 5 is rotatably mounted in a gear, not shown in FIG. 1.
  • the outer edge of the scraper 6 runs along the lower part of the metering container 1. When the hollow shaft 5 rotates, the scraper is guided along the vessel wall. This prevents the filling material from bridging or sticking to the vessel wall.
  • the scraper 6 In its lower part, the scraper 6 has an edge which is dimensioned such that it runs parallel to its disc-shaped, lower end in each position of the valve head 4. This prevents the filling material from sticking to the disk-shaped part of the valve head 4 when the scraper 6 is actuated.
  • the wipers 6 have an angle W1 to the vertical. With this angling of the wipers 6, a pressure component downward and an additional swirl are caused during the rotary movement, which, among other things, prevent the filling material from sticking to the outlet nozzle 2.
  • wing elements 8 are attached to the hollow shaft 5 by means of a holding rod, which form an angle W2 to the horizontal plane.
  • a downward pressure component is also exerted on the filling material and a swirl is generated in order to prevent the filling material from sticking in the upper region of the container wall.
  • Pressure component and swirl which can be achieved both by the wing elements 8 and by an above-described angle of the scraper (s), also make it possible to meter difficult-flowing or pasty products in which the force of gravity alone would not produce enough filling pressure .
  • the filling material passes through the filling opening 13 into the dosing container 1.
  • a level measuring device 10 attached to the container ceiling 12 monitors the amount of filling material available in the dosing container 1. With the aid of the level measuring device 10, the replenishment of the filling material from a main container, not shown in the figure, is controlled. Thanks to the level monitoring, the amount of material contained in the dosing container 1 is only subject to slight fluctuations, so that the static pressure prevailing within the filling material remains practically constant and the filling material exits at a reproducible speed for each degree of opening of the valve 3, 4.
  • a filling container 16 is located on a weighing device 17 which is provided with a holder 18 which presses the intermediate lid 14 against the filling vessel 16.
  • the dosing container 1 rests on a support 19.
  • the filling material is fed via a pipe 24 to a conveyor 23 which contains a cellular wheel sluice or a vibrating trough.
  • the conveyor 23 is connected to the metering container 1 via a pipe 25. As soon as the level of the filling material in the metering container 1 falls below a certain minimum, the conveying device 23 is switched on and the metering container 1 is refilled via the level measuring device (not shown in this figure).
  • a gear 21 is mounted on the metering container ceiling 12, which is driven by a motor 20 and drives the hollow shaft (not visible in this figure) with the wing elements and the scraper.
  • An actuator 22 is attached to the housing of the transmission 21 and operates on a pneumatic, electrical or hydraulic basis with or without mechanical implementation. The actuator 22 moves the metering valve leading through the hollow shaft in the vertical direction and, depending on the stroke, releases a larger or smaller opening at the outlet opening of the metering container 1.
  • the dosing device is operated as follows:
  • An empty filling container 16 for example a container or a barrel, is placed on the weighing platform 17.
  • the intermediate cover 14 is pressed with the clamping device 18 onto the upper edge of the filling vessel 16.
  • the filling vessel 16 is automatically tared, ie the weighing device 17 is automatically set to zero.
  • Filling material is fed to the dosing container 1 via the conveying device 23, 24, 25.
  • the hollow shaft with the wing elements and the wiper rotates. The product begins to be filled when the metering valve is fully open.
  • the metering valve As soon as a certain part of the intended filling weight has been reached, the metering valve is brought into a fine metering position, ie only a small gap remains between the metering valve and the outlet opening of the metering container 1. The scraper circling around the metering valve ensures that this small gap is not blocked by filling material that sticks together. If a predetermined minimum level of the filling goods in the dosing container 1 is undershot during the filling process, the conveyor 23, 24, 25 is actuated until the predetermined upper level is reached again. As soon as the preselected final filling weight is reached, the dosing valve closes and the filling process is finished.

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Abstract

Die Dosiereinrichtung besteht aus einem Dosierbehälter (1) mit einem in dessen Austrittsöffnung (2) einführbaren Dosierventil (3, 4). Die Ventilstange (3) wird von einer Hohlwelle (5) umschlossen, an welcher ein Abstreifer (6) und - über Halteelemente (7) - Flügelelemente (8) befestigt sind. Durch Drehung der Hohlwelle (5) wird der Abstreifer (6) in Bewegung versetzt. Der Abstreifer (6) entfernt sowohl vom untern Teil der Behälterwand als auch vom scheibenförmig ausgebildeten Ventilkopf (4) laufen dort haftendes Dosiergut. Durch eine Anwinkelung des Abstreifers (6) und der Flügelelemente (8) wird auf das Dosiergut eine Druckkomponente nach unten ausgeübt. Mittels einer Niveaumesseinrichtung (10) wird der Füllstand des Abfüllgutes konstant gehalten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dosier­vorrichtung gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Derartige Dosiervorrichtung müssen bekanntlich äusserst genau und zuverlässig arbeiten, da schon geringe Abweichungen vom Soll-Gewicht unliebsame Störungen in der späteren Verarbeitung des dosierten Mediums nach sich ziehen können.
  • Es sind verschiedene Bauarten von Dosiervor­richtungen bekannt, wie beispielsweise horizontale Schneckendosiersysteme mit einer oder mehreren Dosier­schnecken mit fester oder variabler Drehzahl, ferner Vibrationsrinnen mit variablem Antrieb, horizontale Rührsysteme u.a.m.
  • Eine besonders häufig anzutreffende Ausfüh­rungsform weist einen Behälter auf, der sich zumindest im unteren Teil konisch verjüngt und bei dem die Austrittsöffnung mittels einer Klappe oder eines Schiebers verschliessbar ist. Pulver- und granulatförmige Materialien neigen im unteren konisch zugespitzten Teil zu Brückenbildungen. Beim Einsturz einer solchen Brücke wird die Zuflussmenge in dem Abfüll­behälter schlagartig erhöht. Ferner neigt das Abfüllgut dazu, an den Gefässwänden, am Schieber oder an der Klappe festzukleben, wodurch ebenfalls ein unregelmässiger Zu­fluss bewirkt wird.
  • Derartige Unregelmässigkeiten im Zufluss ver­unmöglichen aber eine präzise Dosierung. Es wurde deshalb auch schon versucht, mit zwei Anlagen zu arbeiten, wobei eine erste Anlage einen grossen Behälter zur Grobdosierung aufweist und eine zweite Anlage einen kleinen Behälter zur feineren Dosierung. Abgesehen davon, dass bei einer solchen Lösung zwei Anlagen benötigt werden, wodurch sowohl bei der Bedienung als auch bei der Reinigung ein höherer Arbeitsaufwand benötigt wird, kann auch bei der kleineren Dosieranlage bekannter Bauart weder die Brücken­bildung noch das Ankleben des Abfüllgutes verhindert und damit nur eine beschränkte Dosiergenauigkeit erreicht werden.
  • Weitere bekannte Dosiergeräte sind im unteren konischen Teil mit einem von unten angetriebenen, rotie­renden Schieber versehen und weisen an der Austrittsöff­nung einen schnellschliessenden Schieber auf, der sich beim Feindosiervorgang in Intervallen öffnet und schliesst. Bei dieser Art von Dosiergeräten wird die Brückenbildung jedoch nur im untersten Teil des Konus verhindert. Dadurch, dass beim Feindosiervorgang der Schieber mehrmals geöffnet und geschlossen wird, verzögert sich der Dosier­ablauf erheblich.
  • Ein grosses Problem bilden schwerfliessende pasten­förmige Produkte, deren Schwerkraft nicht ausreicht, ei­nen genügenden Abfülldruck zu erzeugen.
  • Derartige Produkte treten ohne zusätzliche Mass­nahmen unregelmässig oder untragbar langsam aus oder bleiben gar im Dosierbehälter stecken.
  • Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekenn­zeichnet ist, löst die Aufgabe, eine auch für schwer­fliessende und pastenförmige Produkte geeignete Dosier­ vorrichtung zu schaffen, bei welcher eine Brückenbildung sowie ein Ankleben des Abfüllgutes an Behälterwand, oder Schliesseinrichtung verhindert und somit ein gleichmässiger Ausfluss des Abfüllgutes erzielt wird, so dass die gewünschte Abfüllmenge mit hoher Präzision und mit hoher Abfüllgeschwindigkeit er­reicht werden kann.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch einen Dosierbehälter
    • Fig. 2 eine Darstellung einer Dosiervorrichtung mit Abfüllgefäss und Dosiergutzufuhr
  • In Fig. 1 ist ein Dosierbehälter 1 gezeigt, der sich in seinem unteren Teil konisch zuspitzt und unten mit einer Austrittsöffnung 2 versehen ist. An der Aus­trittsöffnung 2 ist der Dosierbehälter 1 mit einem Aus­trittsstutzen 9 versehen. Um diesen herum ist ein kreis­förmiger Steg 15 angeordnet, der die Oeffnung eines Dek­kels für ein in der Figur nicht eingezeichnetes Abfüll­gefäss umschliesst. Zwischen dem Austrittsstutzen 9 und dem Steg 15 wird ein Spalt freigelassen, damit die für eine Wägung benötigte Relativbewegung zwischen Gefäss und Dosierbehälter möglich ist. Die Austrittsmenge des Abfüllgutes wird mit einem Ventil 3, 4 geregelt. Dieses ist aus einer Ventilstange 3 und einem Ventilkopf 4 aufgebaut. Der Ventilkopf 4 ist an seinem untern Ende scheibenförmig ausgebildet und weist in diesem Abschnitt einen Durchmesser auf, der der Austrittsöffnung 2 des Dosierbehälters 1 ent­spricht. Damit sowenig Abfüllgut als möglich am Ventilkopf 4 haften bleibt, verjüngt sich dieser in Richtung der Ventil­stange 3 konisch. Die Ventilstange 3 wird von einer Hohl­welle 5 umschlossen, an der wenigstens ein Abstreifer 6 be­festigt ist. Der Austritt der Ventilstange 3 aus der Hohl­welle 5 ist durch eine Stopfbuchse 11 abgedichtet. Ebenso ist der Durchtritt der Hohlwelle 5 durch die Behälterdecke 12 mit einer Stopfbuchse 11 abgedichtet. Die Hohlwelle 5 ist in einem in Fig. 1 nicht dargestellten Getriebe drehbar ge­lagert. Die äussere Kante des Abstreifers 6 verläuft entlang dem unteren Teil des Dosierbehälters 1. Bei einer Drehbewe­gung der Hohlwelle 5 wird der Abstreifer entlang der Gefäss­wand geführt. Dadurch wird eine Brückenbildung des Abfüllgu­tes oder ein Ankleben desselben an der Gefässwand verhindert. In seinem unteren Teil weist der Abstreifer 6 eine Kante auf, die so dimensioniert ist, dass sie bei jeder Stellung des Ventilkopfes 4 parallel zu dessen scheibenförmigen, unteren Ende verläuft. Damit wird bei einer Betätigung des Abstrei­fers 6 auch ein Ankleben des Abfüllgutes am scheibenförmigen Teil des Ventilkopfes 4 verhindert. Die Abstreifer 6 weisen einen Winkel W1 zur Vertikalen auf. Mit dieser Abwinkelung der Abstreifer 6 wird bei der Drehbewegung eine Druckkompo­nente nach unten, sowie ein zusätzlicher Drall bewirkt, wel­che u.a. ein Ankleben des Abfüllgutes am Austrittsstutzen 2 verhindern.
  • Im obern Teil des Dosierbehälters 1 sind an der Hohl­welle 5 mittels je eines Haltestabes 7 Flügelelemente 8 an­gebracht, welche zur Horizontalebene einen Winkel W2 bilden. Durch diese Anordnung wird ebenfalls eine nach unten gerichtete Druck­komponente auf das Abfüllgut ausgeübt, sowie ein Drall erzeugt, um ein Ankleben des Abfüllgutes im oberen Bereich der Behälterwand zu vermeiden. Druckkomponente und Drall, welche sowohl durch die Flügelelemente 8 als auch durch eine oben beschriebene Verwinkelung des bzw. der Abstreifer(s) erreicht werden kön­nen, erlauben es, auch schwerfliessende oder pastenförmige Produkte zu dosieren, bei welchen deren Schwerkraft allein zu wenig Abfülldruck erzeugen würde.
  • Das Abfüllgut gelangt durch die Füllöffnung 13 in den Dosierbehälter 1. Ein an der Behälterdecke 12 ange­brachtes Niveaumessgerät 10 überwacht die Menge des im Do­sierbehälter 1 vorrätigen Abfüllgutes. Mit Hilfe des Niveau­messgerätes 10 wird der Nachschub des Abfüllgutes aus einem in der Figur nicht dargestellten Hauptbehälter gesteuert. Dank der Niveauüberwachung ist die im Dosierbehälter 1 ent­haltene Materialmenge nur geringfügigen Schwankungen unter­worfen, so dass der innerhalb des Abfüllgutes herrschende statische Druck praktisch konstant bleibt und somit das Ab füllgut mit für jeden Oeffnungsgrad des Ventils 3, 4 repro­duzierbarer Geschwindigkeit austritt.
  • In Fig. 2 sind weitere Elemente einer erfindungs­gemässen Dosiervorrichtung gezeigt. Ein Abfüllbehälter 16 befindet such auf einer Wägeeinrichtung 17, die mit einem Halter 18 versehen ist, welcher den Zwischendeckel 14 gegen das Abfüllgefäss 16 drückt. Der Dosierbehälter 1 ruht auf einer Stütze 19. Von einem in der Figur nicht dargestellten Vorratsbehälter wird das Abfüllgut über ein Rohr 24 einer Fördereinrichtung 23 zugeführt, welche eine Zellradschleuse oder eine Rüttelrinne enthält. Die För­dereinrichtung 23 ist über ein Rohr 25 mit dem Dosierbehälter 1 verbunden. Sobald das Niveau des Abfüllgutes im Dosierbe­hälter 1 ein gewisses Minimum unterschreitet, wird über die in dieser Figur nicht sichtbare Niveaumesseinrichtung die Fördereinrichtung 23 eingeschaltet und der Dosierbehälter 1 nachgefüllt. An der Dosierbehälterdecke 12 ist ein Getriebe 21 montiert, das von einem Motor 20 angetrieben wird und die in dieser Figur nicht sichtbare Hohlwelle mit den Flügelele­menten und dem Abstreifer antreibt. Am Gehäuse des Getriebes 21 ist ein Stellantrieb 22 befestigt, welcher auf pneumati­scher, elektrischer oder hydraulischer Basis mit oder ohne mechanischer Umsetzung arbeitet. Der Stellantrieb 22 be­wegt das durch die Hohlwelle führende Dosierventil in ver­tikaler Richtung und gibt je nach Hub eine grössere oder kleinere Oeffnung an der Austrittsöffnung des Dosierbehälters 1 frei.
  • Die Dosiereinrichtung wird wie folgt betrieben:
  • Ein leerer Abfüllbehälter 16, beispielsweise ein Gebinde oder ein Fass, wird auf die Verwiegeplattform 17 ge­stellt. Der Zwischendeckel 14 wird mit der Klemmeinrichtung 18 auf den oberen Rand des Abfüllgefässes 16 gedrückt. Das Abfüllgefäss 16 wird automatisch tariert, d.h. die Wägeein­richtung 17 wird automatisch auf Null gestellt. Dem Doserbe­hälter 1 wird über die Fördereinrichtung 23, 24, 25 Abfüll­gut zugeführt. Sobald das Abfüllgut im Dosierbehälter 1 ein vorgesehenes oberes Niveau erreicht hat, beginnt die Abfül­ lung des Produktes. Die Hohlwelle mit den Flügelelementen und dem Abstreifer dreht sich. Die Abfüllung des Produktes beginnt bei voll geöffneter Stellung des Dosierventils. So­bald ein bestimmter Teil des vorgesehenen Abfüllgewichtes erreicht ist, wird das Dosierventil in eine Feindosierstel­lung gebracht, d.h. zwischen dem Dosierventil und der Aus­trittsöffnung des Dosierbehälters 1 bleibt nur noch ein kleiner Spalt. Der um das Dosierventil herumkreisende Ab­streifer sorgt dafür, dass dieser kleine Spalt durch zusam­menklebendes Abfüllgut nicht verstopft wird. Sofern während dem Abfüllvorgang ein vorgegebenes minimales Niveau des im Dosierbehälter 1 vorrätigen Abfüllgutes unterschritten wird, so wird jeweils die Fördereinrichtung 23, 24, 25 betätigt, bis das vorgegebene obere Niveau wieder erreicht ist. Sobald das vorgewählte Endabfüllgewicht erreicht ist, schliesst sich das Dosierventil und der Abfüllvorgang ist beendigt.

Claims (7)

1. Dosiervorrichtung zum Abfüllen von hochviskosen, pasten- oder pulverförmigen Produkten, mit einem vertikal gerichteten gegen unten sich konisch verjüngenden und mit einer Austrittsöffnung (2) versehenen Behälter (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Austrittsöffnung (2) ein­schiebbares, aus einer Ventilstange (3) und einem Ventilkopf (4) aufgebautes Dosierventil (3, 4) vorgesehen ist, und dass die Ventilstange (3) von einer Hohlwelle (5) umschlossen ist, an der wenigstens ein Abstreifer (6) befestigt ist, der mit­tels einer Drehung der Hohlwelle (5) dem unteren Abschnitt der Behälterwand entlangführbar ist.
2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Ventilkopf (4) an seinem unteren Ende scheibenförmig ausgebildet ist, und dass die zum Ventilkopf (4) gerichtete Kante des Abstreifers (6) parallel zum schei­benförmigen untersten Teil des Ventilkopfes (4) verläuft, so dass in diesem Bereich des Ventilkopfes (4) haftendes Dosier­gut in jeder Position des Ventilkopfes (4) bis zu dessen Ein­tritt in die Austrittsöffnung (2) des Behälters (1) abge­streift werden kann.
3. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Teilab­schnitt des Abstreifers (6) in Gegenrichtung zur Drehbewegung einen Winkel (W1) zur Vertikalebene aufweist, der zwischen 0° bis 90° liegen kann.
4. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Hohlwelle (5) wenigstens ein mittels eines Haltestabes (7) befestigtes Flügelelement (8) befestigt ist, das in bezug auf die Hori­zontalebene einen Winkel (W2) zwischen 0° bis 90° aufweist.
5. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niveaumesseinrich­tung (10) zur Ueberwachung des Niveaus des Abfüllgutes vor­gesehen ist.
6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Niveaumesseinrichtung (10) mit einer Zuführvorrichtung (23, 24, 25), welche das Abfüllgut dem Dosierbehälter (1) zuführt, verbunden ist.
7. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abfüllgefäss (16) jeweils auf einer Wägeeinrichtung (17) aufgestellt ist, wel­che zur Erreichung einer hohen Abfüllgenauigkeit mit einer Ventilverstelleinrichtung (22) verbunden ist.
EP86810435A 1985-10-03 1986-10-02 Dosiervorrichtung Withdrawn EP0222695A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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CH427085A CH669934A5 (de) 1985-10-03 1985-10-03
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EP86810435A Withdrawn EP0222695A1 (de) 1985-10-03 1986-10-02 Dosiervorrichtung

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CH (1) CH669934A5 (de)

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