EP2174056A1 - Method for sealing and fastening extraction valves in one-way gas cylinders - Google Patents

Method for sealing and fastening extraction valves in one-way gas cylinders

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EP2174056A1
EP2174056A1 EP07722066A EP07722066A EP2174056A1 EP 2174056 A1 EP2174056 A1 EP 2174056A1 EP 07722066 A EP07722066 A EP 07722066A EP 07722066 A EP07722066 A EP 07722066A EP 2174056 A1 EP2174056 A1 EP 2174056A1
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EP
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sealant
adhesive
valves
sealing
valve
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EP07722066A
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Ad Van Der Rhee
Jochen BÜRKLE
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Derbratec GmbH
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Derbratec GmbH
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    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0311—Closure means

Definitions

  • valves for attaching and sealing discharge valves to metal cans are a common practice for disposable gas cylinders for filling with liquefied gases or mixtures thereof.
  • cans and valves In the case of can contents with an internal pressure greater than 13.2 bar, cans and valves must withstand packaging pressure P200 (ADR Annex A).
  • a reinforcement of the sheet used for the valve manufacturing requires a special technological effort both in the manufacture of the valve and in the
  • Clinching tool for closing the compressed gas container Such a procedure is technologically very complicated and expensive.
  • the invention is based on the problem to provide a method for secure sealing and attachment of the usually used extraction valves with sheet thickness of 0.5 mm in disposable gas cylinders, which also with simple means and with the usual available
  • Fig. 1 is not yet clinched valve
  • Fig. 2 is a clinched into the disposable gas cylinder valve.
  • the object could be achieved surprisingly simply by an adhesive or solidifying sealant 2 is applied to the inside of the curved shoulder piece 1 of the container with a compressive strength up to 54 bar.
  • the deformation of the valve bottom by the action of pressure leads to no leakage of the clinched valve 3.
  • sealant or adhesive 2 can usual IK or 2K systems, the sufficient strength on the metallic
  • IK or 2K systems are used on an epoxy or polyurethane basis.
  • the sealant or adhesive 2 is machined in one
  • Adhesive system is dependent, the compressive strengths the container clinched in this way is tested up to the bursting pressure of the container greater than 54 bar.
  • the compressed gas containers thus produced can be filled with different liquefied hydrocarbons, for example with liquefied propane or with propene / isobutane mixtures (80:20).
  • a two-component epoxy adhesive is applied by machine with a layer thickness of about 1 mm.
  • the valve 3 is mechanically inserted within the pot life of the 2K adhesive.
  • the valve 3 consists of a 0.45 to 0.55 mm thick tinplate, which is provided at the removal device with a special thread 7/16 "- 28NS and a rubber seal 4 (eg butyl rubber) in the support part of the valve 3 (see FIG
  • the threaded connection is a commercially available connection, as used, for example, for soldering devices.
  • valve 3 After inserting the valve 3, the valve 3 is pressed with pressure on the shoulder piece 1 of the gas cylinder and mechanically spread in the clinching process.
  • the to be set
  • Clinical dimensions are 5.5 ⁇ 0.2 mm clinching depth and 27.5 ⁇ 0.2 mm clinching width.
  • the introduced into the shoulder piece 1 adhesive and sealant 2 leads to its curing to an additional seal and strength, so that a compressive strength of the assembled container of greater than 54 bar is achieved.
  • the container thus mounted after clinching stored with the valve 3 down for curing for about 24 h. It thus comes to an optimal arrangement of the adhesive and sealant 2 (see Figure 2).
  • Example 1 For the acceleration of the curing of the sealing or adhesive point, thermal methods available today are used, which are used locally limited to the parts to be joined or in the entirety of the arrangement. As thermal methods for accelerated curing, for example, the inductive method of electric current or laser beam technology are used.
  • Example 1 The procedure is as in Example 1. Instead of the 2K epoxy adhesive, a 2K poly urethane adhesive is used. In this arrangement, a compressive strength of 54 bar is achieved for the assembled container after a curing time of at least 24 h.

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Abstract

The aim of the invention is to createa method for the secure sealing and fastening of extraction valves with a sheet thickness of 0.5 mm, which are normally used in one-way gas cylinders. Said method achieves sufficient compressive resistance of the clinched cylinders even with simple means and with the technology normally available. According to the method of sealing and fastening extraction valves in one-way gas cylinders, a clinching method and prefabricated valves with a rubber seal in the clinching area are used. A self-hardening glue and/or sealant (2) is applied on the inner side of the curved shoulder piece (1) of the gas cylinder, the valve (3) is set in by machine and clinched, and finally the adhesive and/or sealant (2) are hardened. The area of application of the invention is the sealing of extraction valves in one-way gas cylinders.

Description

Verfahren zur Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-DruckgasbehälternMethod for sealing and fixing extraction valves in disposable compressed gas containers
Verfahren zur sicheren Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern durch dieMethod for the secure sealing and fastening of removal valves in disposable compressed gas containers by the
Korabination des bekannten Verfahrens des Clinchens mit einem Dichtstoff bzw. Klebestoff.Korabination of the known method of clinching with a sealant or adhesive.
Das Clinchen von Ventilen zum Befestigen und Abdichten von Entnahmeventilen auf Metalldosen ist für Einweg- Druckgasbehälter zur Füllung mit verflüssigten Gasen oder deren Mischungen ein allgemein gebräuchliches Verfahren. Bei Doseninhalten mit einem Innendruck größer 13 , 2 bar müssen Dosen und Ventile nach der Verpackungsordnung P200 (ADR Anlage A) einen entsprechenden Prüfdruck aushalten.The clinching of valves for attaching and sealing discharge valves to metal cans is a common practice for disposable gas cylinders for filling with liquefied gases or mixtures thereof. In the case of can contents with an internal pressure greater than 13.2 bar, cans and valves must withstand packaging pressure P200 (ADR Annex A).
Kommerziell stehen Metallbehälter mit einem Fassungsvermögen von einem Liter zur Verfügung, die einen Berstdruck bis 54 bar aushalten. Für die hierfür erforderlichen Prüfdrucke sind die für Druckgasbehälter üblicherweise zur Verfügung stehenden Ventile nicht mehr geeignet. Bei den erforderlichen Prüfdrucken kommt es zu Verformungen des Ventilbodens, die schon unterhalb des erforderlichen Prüfdrucks zu Undichtigkeiten in der Abdichtung zwischen dem geclinchten Ventil am Dosenhals und damit zu einem Sicherheitsrisiko führen .Commercially available metal containers with a capacity of one liter, which can withstand a bursting pressure up to 54 bar. For the test prints required for this purpose, the usually available for compressed gas tank valves are no longer suitable. At the required test pressures it comes to deformations of the valve bottom, which lead to leaks in the seal between the clinched valve on the can neck and thus to a security risk even below the required test pressure.
Eine Verstärkung des für die Ventilherstellung verwendeten Blechs erfordert einen besonderen technologischen Aufwand sowohl bei der Herstellung des Ventils als auch beimA reinforcement of the sheet used for the valve manufacturing requires a special technological effort both in the manufacture of the valve and in the
Clinchwerkzeug zum Verschließen des Druckgasbehälters. Eine solche Verfahrensweise wird dadurch technologisch sehr aufwendig und kostspielig.Clinching tool for closing the compressed gas container. Such a procedure is technologically very complicated and expensive.
Eine nachträgliche Verfestigung des Ventilbodens der üblich verwendeten Ventile durch Anbringen von Blechseheiben mittels Kleben brachte nicht den gewünschten Erfolg, weil die Druckkraft vor allem auf den gewölbten Ventilboden einwirkt. Ein Verschweißen der zusätzlichen Metallunterlage mit dem Ventilboden bringt wegen der geringen Blechstärken technologische Probleme.Subsequent consolidation of the valve bottom of the valves commonly used by attaching sheet metal by gluing did not bring the desired success, because the Compressive force acts primarily on the curved valve bottom. Welding the additional metal pad with the valve bottom brings technological problems because of the low sheet thicknesses.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur sicheren Abdichtung und Befestigung von mit den üblicherweise verwendeten Entnahmeventilen mit Blechstärken von 0,5 mm in Einweg-Druckgasbehältern zu schaffen, das auch mit einfachen Mitteln und mit der üblich zur Verfügung stehendenThe invention is based on the problem to provide a method for secure sealing and attachment of the usually used extraction valves with sheet thickness of 0.5 mm in disposable gas cylinders, which also with simple means and with the usual available
Technologie eine ausreichende Druckfestigkeit der geclinchten Behälter erreicht wird.Technology sufficient compression strength of the clinched container is achieved.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können handelsübliche Entnahmeventile genutzt werden. Das Verfahren selber ist einfach und kostengünstig realisierbar. Die geforderten Sicherheitsbestimmungen werden bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens eingehalten.Commercially available removal valves can be used in the method according to the invention. The process itself is simple and inexpensive to implement. The required safety regulations are complied with when using the method according to the invention.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in denAdvantageous embodiments of the invention are in the
Ansprüchen 2 bis 7 aufgeführt. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 2 wird der Druckgasbehälter nach dem Clinchen mit dem Ventil nach unten zur Aushärtung gelagert. Hierdurch wird auch bei längeren Aushärtezeiten der Kleb- und Dichtstoff sicher am gewünschten Ort verbleiben. Bei den Weiterbildungen nach den Ansprüchen 3 und 4 werden die entsprechenden Kleb- und Dichtstoffe benannt, die erfahrungsgemäß die benötigten Kräfte aufbringen, um die entsprechende Dichtheit bei den hohen geforderten Drücken zu erreichen. Zur Verkürzung der Aushärtezeit des Kleb- und Dichtstoffes werden nach Anspruch 5 thermische Verfahren, wie z. B. induktive Verfahren oder Lasertechnologien eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist durch die photochemische Aushärtung gegeben oder dass radikalisch initiiert wird. Bei der Verwendung von Cyanacrylat- oder Acrylsäureester-Klebstoff als Kleb- und Dichtstoff nach Anspruch 6 wird die Strahlungsenergie vorteilhaft mittels Lichtleiter auf die Fügestelle fokussiert . Auch diese Maßnahme dient zur Verkürzung der Aushärtezeit des Kleb- und Dichtstoffes an der Fügestelle. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 werden im Verfahren standardgemäße und handelsübliche Ventile aus Weißblech verwendet .Claims 2 to 7 listed. In the embodiment according to claim 2, the compressed gas container is stored after clinching with the valve down for curing. As a result, even with longer curing times of the adhesive and sealant safely remain at the desired location. In the developments according to claims 3 and 4, the corresponding adhesives and sealants are named, which experience has shown that apply the required forces to achieve the appropriate tightness at the high pressures required. To shorten the curing time of the adhesive and sealant according to claim 5 thermal processes such. B. inductive methods or laser technologies used. Another possibility is given by the photochemical curing or that is initiated free-radically. When using cyanoacrylate or acrylic ester adhesive as adhesive and Sealant according to claim 6, the radiation energy is advantageously focused by means of optical fiber to the joint. This measure also serves to shorten the curing time of the adhesive and sealant at the joint. In the development according to claim 7 standard and commercially available valves made of tinplate are used in the process.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenSeveral embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it
Fig. 1 ein noch nicht geclinchtes Ventil undFig. 1 is not yet clinched valve and
Fig. 2 ein in den Einweg-Druckgasbehälter geclinchtes Ventil.Fig. 2 is a clinched into the disposable gas cylinder valve.
Erfindungsgemäß konnte die Aufgabe überraschend einfach dadurch gelöst werden, indem an der Innenseite des gekrümmten Schulterstückes 1 des Behälters mit einer Druckfestigkeit bis zu 54 bar ein Kleb- bzw. sich verfestigender Dichtstoff 2 aufgebracht wird. Dadurch kommt es zu einer zusätzlichen Verfestigung und Abdichtung der Verclinchung, so dass bis zum Berstdruck des Druckgasbehälters bei größer 54 bar die Dichtheit und Festigkeit des geclinchten Ventils 3 erreicht wird. Die Verformung des Ventilbodens hei Druckeinwirkung führt zu keiner Undichtheit des geclinchten Ventils 3.According to the invention, the object could be achieved surprisingly simply by an adhesive or solidifying sealant 2 is applied to the inside of the curved shoulder piece 1 of the container with a compressive strength up to 54 bar. This results in an additional solidification and sealing of the Verclinchung, so that up to the bursting pressure of the gas cylinder at greater than 54 bar, the tightness and strength of the clinched valve 3 is achieved. The deformation of the valve bottom by the action of pressure leads to no leakage of the clinched valve 3.
Als Dicht- bzw. Klebstoff 2 können übliche IK- bzw. 2K- Systeme, die ausreichende Festigkeit auf den metallischenAs a sealant or adhesive 2 can usual IK or 2K systems, the sufficient strength on the metallic
Unterlagen ergeben, verwendet werden. Vorteilhaft werden IK- bzw. 2K-Systeme auf Epoxid- oder Polyurethan-Basis eingesetzt .Documents are used. Advantageously, IK or 2K systems are used on an epoxy or polyurethane basis.
Der Dicht- bzw. Klebstoff 2 wird maschinell in einerThe sealant or adhesive 2 is machined in one
Schichtdicke von ca. 1 mm automatisch auf der Innenseite des Schulterstocks 1 des Druckgasbehälters aufgebracht . Im weiteren Schritt der Technologie wird das Ventil maschinell eingesetzt und geclincht . Nach der erforderlichen Aushärtezeit, die vom eingesetzten Dicht- bzw.Layer thickness of about 1 mm automatically applied to the inside of the shoulder stock 1 of the gas cylinder. In the further step of the technology, the valve is mechanically inserted and clinched. After the required curing time, the used by the sealing or
KlebstoffSystem abhängig ist, werden die Druckfestigkeiten der auf diese Weise geclinchten Behälter bis zum Berstdruck des Behälters größer 54 bar geprüft .Adhesive system is dependent, the compressive strengths the container clinched in this way is tested up to the bursting pressure of the container greater than 54 bar.
Die so hergestellten Druckgasbehälter können mit unterschiedlichen verflüssigten Kohlenwasserstoffen befüllt werden, beispielsweise mit verflüssigten Propan oder mit Propen/Isobutangemischen (80:20) .The compressed gas containers thus produced can be filled with different liquefied hydrocarbons, for example with liquefied propane or with propene / isobutane mixtures (80:20).
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Beispiel 1example 1
Auf die Innenseite des Schulterstücks 1 einer Aluminiumdose mit einer Druckfestigkeit von größer 54 bar wird ein zweikomponentiger Epoxidkleber maschinell mit einer Schichtdicke von ca. 1 mm aufgebracht. Im folgenden Arbeitsgang wird das Ventil 3 innerhalb der Topfzeit des 2K- Klebers maschinell eingesetzt. Das Ventil 3 besteht aus einem 0,45 bis 0,55 mm dicken Weißblech, das an der Entnahmeeinrichtung mit einem Spezialgewinde 7/16" - 28NS und einer Gummidichtung 4 (z.B. aus Butylkautschuk) im Auflageteil des Ventils 3 versehen ist (siehe Figur 1) . Der Gewindeanschluss ist ein handelsüblicher Anschluss, wie er beispielsweise für Lötgeräte verwendet wird.On the inside of the shoulder piece 1 of an aluminum can with a compressive strength of greater than 54 bar, a two-component epoxy adhesive is applied by machine with a layer thickness of about 1 mm. In the following operation, the valve 3 is mechanically inserted within the pot life of the 2K adhesive. The valve 3 consists of a 0.45 to 0.55 mm thick tinplate, which is provided at the removal device with a special thread 7/16 "- 28NS and a rubber seal 4 (eg butyl rubber) in the support part of the valve 3 (see FIG The threaded connection is a commercially available connection, as used, for example, for soldering devices.
Nach dem Einsetzen des Ventils 3 wird das Ventil 3 mit Druck auf das Schulterstück 1 des Druckgasbehälters gepresst und im Clinchvorgang mechanisch gespreizt. Die einzustellendenAfter inserting the valve 3, the valve 3 is pressed with pressure on the shoulder piece 1 of the gas cylinder and mechanically spread in the clinching process. The to be set
Clinchmaße betragen 5,5 ± 0,2 mm Clinchtiefe und 27,5 ± 0,2 mm Clinchweite.Clinical dimensions are 5.5 ± 0.2 mm clinching depth and 27.5 ± 0.2 mm clinching width.
Der in das Schulterstück 1 eingebrachte Kleb- und Dichtstoff 2 führt nach seiner Aushärtung zu einer zusätzlichen Abdichtung und Festigkeit, so dass eine Druckfestigkeit des montierten Behälters von größer 54 bar erreicht wird.The introduced into the shoulder piece 1 adhesive and sealant 2 leads to its curing to an additional seal and strength, so that a compressive strength of the assembled container of greater than 54 bar is achieved.
Vorteilhaft wird der so montierte Behälter nach dem Clinchen mit dem Ventil 3 nach unten zur Aushärtung ca. 24 h gelagert. Es kommt so zu einer optimalen Anordnung des Kleb- und Dichtstoffs 2 (siehe Figur 2) .Advantageously, the container thus mounted after clinching stored with the valve 3 down for curing for about 24 h. It thus comes to an optimal arrangement of the adhesive and sealant 2 (see Figure 2).
Beispiel 2Example 2
Es wird wie im Beispiel 1 verfahren. Für die Beschleunigung der Aushärtung der Dicht- bzw. Klebstelle werden heute zur Verfügung stehende thermische Verfahren benutzt, die lokal begrenzt an den Fügeteilen oder in der Gesamtheit der Anordnung eingesetzt werden. Als thermische Verfahren zur beschleunigten Aushärtung werden beispielsweise die induktive Methode des elektrischen Stroms oder die Laserstrahltechnologie eingesetzt .The procedure is as in Example 1. For the acceleration of the curing of the sealing or adhesive point, thermal methods available today are used, which are used locally limited to the parts to be joined or in the entirety of the arrangement. As thermal methods for accelerated curing, for example, the inductive method of electric current or laser beam technology are used.
Beispiel 3Example 3
Es wird wie im Beispiel 1 verfahren. Anstelle des 2K- Epoxidklebstoffs wird ein 2K-Poly-urethanklebstoff verwendet. In dieser Anordnung wird für den montierten Behälter nach einer Aushärtzeit von mindestens 24 h eine Druckfestigkeit von 54 bar erreicht.The procedure is as in Example 1. Instead of the 2K epoxy adhesive, a 2K poly urethane adhesive is used. In this arrangement, a compressive strength of 54 bar is achieved for the assembled container after a curing time of at least 24 h.
Beispiel 4Example 4
Es wird wie im Beispiel 1 verfahren. Anstelle des 2K- Epoxidklebstffs wird ein Cyanacrylat- oder Acrylsäureester- Klebstoff verwendet Die Aushärtung erfolgt strahlenchemisch, wobei die Strahlungsenergie vorteilhaft auf die mit dem Dicht- bzw. Klebstoff 2 versehene Fügestelle z. B. über Lichtleiter fokussiert wird. Zusammenstellung der BezugszeichenThe procedure is as in Example 1. Instead of the 2K Epoxidklebstffs a cyanoacrylate or Acrylsäureester- adhesive is used. The curing takes place by radiation, wherein the radiant energy advantageous to the provided with the sealant or adhesive 2 joint z. B. is focused on optical fiber. Compilation of the reference numerals
1 - Schulterstück1 - shoulder piece
2 - Kleb- und Dichtstoff 3 - Ventil2 - Adhesive and Sealant 3 - Valve
4 - Gummidichtung 4 - rubber seal

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren zur Abdichtung und Befestigung von Entnahmeventilen in Einweg-Druckgasbehältern unter Nutzung des Clinchverfahrens und vorgefertigter Ventile mit einer Gummidichtung im Clinchbereich, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an der Innenseite des gekrümmten Schulterstücks (1) des Druckgasbehälters ein sich verfestigender Kleb- bzw. Dichtstoff (2) aufgebracht wird und anschließend das Ventil (3) maschinell eingesetzt und geclincht wird und zum Abschluss eine Aushärtung des Kleb- und Dichtstoffs (2) vorgenommen wird.1. A method for sealing and fastening of extraction valves in disposable gas cylinders using the clinch process and prefabricated valves with a rubber seal in the clinch area, characterized in that on the inside of the curved shoulder piece (1) of the gas cylinder a solidifying adhesive or sealant (2 ) is applied and then the valve (3) is mechanically inserted and clinched and finally a curing of the adhesive and sealant (2) is made.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Druckgasbehälter nach dem Clinchen mit dem Ventil (3) nach unten zur Aushärtung gelagert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the compressed gas container is stored after clinching with the valve (3) down to cure.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Kleb- und Dichtstoff (2) IK- oder 2K-Kleb- bzw. Dichtstoffe verwendet werden.3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that IK or 2K adhesives or sealants are used as the adhesive and sealant (2).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Kleb- und Dichtstoff (2) lK-oder 2K-Systeme auf der Basis von Epoxiden, Polyurethanen, Cyanacrylate, Acrylsäureester oder Polyacrylate verwendet werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that are used as the adhesive and sealant (2) lK or 2K systems based on epoxides, polyurethanes, cyanoacrylates, acrylic esters or polyacrylates.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Verkürzung der Aushärtezeit des Kleb- und Dichtstoffes (2) thermische Verfahren, wie z. B. induktive Verfahren oder Lasertechnologien oder das die Aushärtung photochemisch oder radikalisch initiiert wird.5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that to shorten the curing time of the adhesive and sealant (2) thermal processes, such. As inductive methods or laser technologies or the curing is initiated photochemically or radically.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Kleb- und Dichtstoff (2) ein Cyanacrylat- oder6. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c e s in that there is a cyanoacrylate or as sealant (2)
Acrylsäureester-Klebstoff verwendet wird und anschließend die Aushärtung strahlenchemisch erfolgt, wobei die Strahlungsenergie vorteilhaft mittels Lichtleiter auf die Fügestelle fokussiert wird.Acrylic ester adhesive is used and then the curing is carried out by radiation chemistry, wherein the radiant energy is advantageously focused by means of optical fiber on the joint.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Ventile (3) aus Weißblech mit den Blechstärken von 0,3 bis 0,6 mm verwendet werden. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that valves (3) are used made of tinplate with sheet thicknesses of 0.3 to 0.6 mm.
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