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Die Erfindung betrifft eine längenverstellbare Druckfeder
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung
einen Sitz mit einer derartigen Druckfeder.
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Derartige blockierbare Druckfedern
sind als Gasfedern in großer
Zahl bekannt. Beispielsweise sind sogenannte Zwei-Rohr-Gasfedern
bekannt, bei denen zwei Rohre konzentrisch ineinander angeordnet
sind und zwischen sich einen Ringkanal begrenzen. Beiderseits des
Kolbens sind Teil-Gehäuseräume ausgebildet,
die über
den Ringkanal und ein an einem Ende des Gehäuses angeordnetes Ventil miteinander
verbindbar sind. Derartige längenverstellbare
Gasfedern sind beispielsweise aus der
DE-PS 18 12 282 (entsprechend
US-PS 3,656,593 ) bekannt.
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Weiterhin sind längenverstellbare Gasfedern bekannt,
bei denen das Ventil im Kolben angeordnet ist und die durch eine
in der hohl ausgebildeten Kolbenstange angeordnete Ventil-Betätigungs-Stange betätigbar sind.
Derartige Gasfedern sind beispielsweise aus der
EP 0 353 550 B1 (entsprechend
US-PS 4,949,941 )
bekannt. Bei den letztgenannten Gasfedern können die Teil-Gehäuseräume auch
mit Hydrauliköl
gefüllt
sein; die Druckgasfüllung
befindet sich dann nur in einer dem geschlossenen Ende des Gehäuses zugeordneten
Druckgas-Kammer, die von dem benachbarten Teil-Gehäuseraum
durch einen abgedichtet an der Innenwand des Gehäuses geführten Schiebekolben abgetrennt
ist.
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Aus der
EP 1 101 972 A2 ist eine
Gas-Zugfeder bekannt, die ein Gehäuse mit einer konzentrisch in
diesem geführten
Kolbenstange aufweist. Auf der Kolbenstange ist ein im Gehäuse abgedichtet
geführter
Kolben angebracht, der eine Ölkammer
in zwei Teil-Ölkammern
untertrennt. Es ist weiterhin ein Ventil zum Miteinander-Verbinden
der Teil-Ölkammern vorhanden,
das einen Ventilstift aufweist, der von außerhalb des Gehäuses betätigbar ist
und beim Einschieben in einer Ventil-Öffnungs-Richtung in Richtung
einer Mittel-Längs-Achse
in eine Öffnungsstellung
des Ventils und durch eine Rückstellfeder
entgegen der Ventil-Öffnungs-Richtung
in eine Schließstellung
verbracht wird. In dieser Schließstellung blockiert die Gas-Zugfeder. Im Anschluss
an die Ölkammer
ist eine Zug-Gasfeder in das Gehäuse
integriert, in die die Kolbenstange geführt ist.
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Die bekannten blockierbaren Federn
haben hinsichtlich ihrer Anwendungsflexibilität noch Verbesserungspotential.
Insbesondere existieren Anwendungen, bei denen bei einer Betätigung des
Ventils nicht sofort ein ansonsten unkontrolliertes Ausschieben
der Kolbenstange der Druckfeder aus dem Gehäuse erfolgen soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Druckfeder der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass
nach Betätigung
des Ventils die Aushebung der Blockierung nicht automatisch erfolgt.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Durch das erfindungsgemäße Verschlusselement
wird erreicht, dass nach einer Ventilbetätigung die Druckfeder zunächst weiterhin
blockiert bleibt, sodass zunächst
ein ansonsten unkontrolliertes Ausschieben der Kolbenstange aus dem
Gehäuse
verhindert ist. Erst nach einer durch Druckunterschiede ausgelösten Verbringung
des Verschlusselements in die Freigabestellung bei gleichzeitiger
Auslösestellung
des Ventilstifts wird die Blockierung aufgehoben. Dies ermöglicht einen
definierten und kontrollierten Ausschiebevorgang der Druckfeder.
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Ein Verschlusselement nach Anspruch
2 kann als einfach herstellbarer Dichtkörper in der Überströmverbindung
ausgeführt
sein.
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Ein Verschlusselement nach Anspruch
3 ist kostengünstig
herstellbar und kann aus verschleißarmem und trotzdem gut dichtendem
Material gefertigt sein.
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Eine Betätigung des Verschlusselements
gemäß Anspruch
4 ist besonders einfach und erfordert keine mechanische Anlenkung
des Verschlusselements.
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Eine Ausgestaltung des Verschlusselements gemäß Anspruch
5 kann elegant in eine Druckfeder integriert werden und ist besonders
bedienungsfreundlich.
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Ein Kraftspeicher gemäß Anspruch
6 sowie ein Druck-Medium nach Anspruch 7 haben sich – je nach
Einsatzgebiet – bewährt.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, einen Sitz anzugeben, bei dem die Vorteile der erfindungsgemäßen Druckfeder
besonders zum Tragen kommen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
einen Sitz gemäß Anspruch
8.
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Beim erfindungsgemäßen Sitz
wird vermieden, dass die Rückenlehne
nach einem Auslösen des
Ventilstifts durch Ausschieben der Kolbenstange ohne weitere Bedingung
unkontrolliert in eine aufgerichtete Position schnellt und dabei
dem auf dem Sitz sitzenden Benutzer einen Stoß versetzt. Erst durch die
Betätigung
des Verschlusselements wird ein kontrolliertes Ausschieben der Kolbenstange
und damit ein kontrolliertes Aufrichten der Rückenlehne des Sitzes erreicht.
Die Druckfeder kann dabei so ausgeführt sein, dass ein Überströmen des
Druck-Mediums zwischen dem Teil-Gehäuseräumen praktisch
ungedrosselt erfolgt, sodass das Ausschieben der Kolbenstange einer
Betätigung
des Verschlusselements sofort folgt, was die Kontrolle über den
Aufrichtvorgang der Rückenlehne
erhöht.
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Ein Betätigungselement nach Anspruch
9 führt
zu einem bequemen Auslösen
des Ventilstifts.
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Bei einer Anordnung der Druckfeder
nach Anspruch 10 betätigt
der Benutzer durch Druck gegen die Lehnfläche der Rückenlehne des Sitzes das Verschlusselement.
Bei ausgelöstem
Ventilstift wird dadurch die Blockade der Druckfeder aufgehoben und
es erfolgt, noch während
der Rücken
des Benutzers in Kontakt mit der Rückenlehne steht, ein Aufrichten
der Rückenlehne.
Da die Rückenlehne
auf diese Weise in ständigem
Kontakt mit dem Rücken des
Benutzers steht, wird die oben angesprochene Stoßgefahr vermieden.
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Die erfindungsgemäße Druckfeder kommt bei Bürostühlen zum
Einsatz. Alternativ kann sie zum Beispiel bei Fahrzeugsitzen, wie
Bussitzen, Zugsitzen oder Flugzeugsitzen zur Anwendung kommen. Ein
anderes Anwendungsbeispiel ist ein Kinositz.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
Druckfeder im Längsschnitt,
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2 eine
schematische Darstellung eines Sitzes mit einer erfindungsgemäßen Druckfeder;
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3 eine
Ausschnittsvergrößerung aus 2, welche in 2 nicht sichtbare Details
einer Ventilbetätigung
der Druckfeder darstellt; und
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4 bis 7 Momentaufnahmen eines Ausschnitts
der Druckfeder im Bereich eines Kolbens von dieser, welche die Verlagerung
eines Ventilstifts sowie eines Verschlusselements bei der Betätigung des Ventils
der Druckfeder darstellen.
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Die in 1 dargestellte
längenverstellbare, blockierbare
Druck-Gasfeder weist ein im wesentlichen zylindrisches, aus einem
Rohr hergestelltes Gehäuse 1 auf,
das an einem Ende 2 mittels eines Bodens 3 gasdicht
verschlossen ist, an dem ein Befestigungselement 4 angebracht
ist. Am anderen Ende 5 des Gehäuses 1 ist eine ringförmig ausgebildete
Führungs-
und Dichtungs-Einheit 6 flüssigkeitsdicht befestigt, die
zur Führung
und Abdichtung einer im Gehäuse 1 konzentrisch
zu dessen Mittel-Längs-Achse 7 verschiebbar
angeordneten Kolbenstange 8 dient. Am außerhalb
des Gehäuses 1 befindlichen
freien Ende 9 der Kolbenstange 8 ist ebenfalls
ein Befestigungselement 10 vorgesehen.
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Am im Gehäuse 1 befindlichen
Ende 11 der Kolbenstange 8 ist ein Kolben 12 angebracht,
der an der Innenwand 13 des Gehäuses 1 geführt ist
und gegenüber
dieser mittels einer Dichtung 14 flüssigkeitsdicht abgedichtet
ist. Der Kolben 12 teilt den Innenraum des Gehäuses in
ein zwischen Kolben 12 und Führungs- und Dichtungs-Einheit 6 befindlichen ersten
Teil-Gehäuseraum 15 und
einen hiervon abgewandten zweiten Teil-Gehäuseraum 16. Der Teil-Gehäuseraum 16 wiederum
wird durch einen Schiebekolben 17 begrenzt, der an der
Innenwand 13 des Gehäuses 1 geführt verschiebbar
und gegenüber
dieser mittels einer Dichtung 18 gas- und flüssigkeitsdicht
abgedichtet ist. Zwischen dem Schiebekolben 17 und dem
Boden 3 wiederum ist eine als Kraftspeicher dienende Druckgas-Kammer 19 angeordnet,
in der sich Gas unter Druck befindet. Die Teil-Gehäuseräume 15, 16 sind
mit einer Flüssigkeit, beispielsweise
Hydrauliköl,
gefüllt.
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Im Kolben 12 ist ein Blockier-Ventil 20 ausgebildet,
mittels dessen die Teil-Gehäuseräume 15, 16 miteinander
verbunden beziehungsweise voneinander getrennt werden können. Es
weist einen Ventilkörper 21 auf,
der sich auf der der Dichtungs- und Führungs-Einheit 6 zugewandten
Seite des Kolbens 12 befindet. In den hohl ausgebildeten
Ventilkörper 21 ist
ein einen Überströmraum 22 begrenzender Überströmkörper 23 dicht
eingeklebt, der von einem koaxial zur Achse 7 angeordneten
und verschiebbaren Ventilstift 24 durchsetzt wird, der
in 1 in einer Schließstellung
dargestellt ist. Der Ventilstift 24 ist zwischen dem Überströmkörper 23 und
der hohl ausgebildeten Kolbenstange 8 mittels einer Dichtung 25 nach
außen
abgedichtet. Der Überströmraum 22 ist mittels
zweier im Überströmkanal 23 symmetrisch
zur Mittel-Längs-Achse 7 ausgebildeter
erster Überströmkanäle 26 und
mittels zweier im Ventilkörper 21 symmetrisch
zur Mittel-Längs-Achse 7 ausgebildeter zweiter Überströmkanäle 27 mit
dem ersten Teil-Gehäuseraum 15 ständig verbunden.
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Der Ventilstift 24 weist
an seinem zum zweiten Teil-Gehäuseraum 16 weisenden
Ende einen sich zweistufig konusförmig erweiternden Ventilteller 28 auf,
der in einer Verbindungsöffnung 29 des
Ventils 20 zum Teil-Gehäuseraum 16 angeordnet
ist.
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Eine am freien Ende des Ventilstifts 24 angeordnete
Konuswand 30 des Ventiltellers 28 mit größerem Durchmesser
dient als Bewegungsbegrenzung des Ventilstiftes 24 in Ausschubrichtung
von diesem. Diese zweite Konuswand 30 arbeitet hierzu mit
einer Gegenfläche 31 des
Ventilkörpers 21 zusammen.
Zwischen den beiden Konusflächen
weist der Ventilstift 24 eine zylindrische Wand 32 auf.
Diese Wand 32 dichtet gegen den Ventilkörper 21 über eine Dichtung 33 ab.
Diese ist als O-Ring ausgebildet und stellt ein Verschlusselement
des Blockier-Ventils 20 dar.
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Die Dichtung 33 liegt in
der in 1 dargestellten
Blockierstellung in Richtung auf den zweiten Teil-Gehäuseraum 16 zu
an einer den Querschnitt des Überströmraums 22 verringernden
Umfangsstufe 34 an und ist auf diese Weise in der Blockierstellung
gegen eine weitere Verlagerung längs
der Mittel-Längs-Achse 7 in
Richtung auf den zweiten Teil-Gehäuseraum 16 zu
gesichert. In Gegenrichtung, also in Pfeilrichtung des Pfeils 35,
ist eine Verlagerungsbewegung der Dichtung 33 im Überströmraum 22 möglich, wie
noch im Einzelnen dargestellt wird.
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Der Ventilstift 24 weist
im Bereich zwischen dem Überströmraum 22 und
dem Ventilteller 28 einen verjüngten Abschnitt 36 auf,
zwischen dem und den benachbarten Teilen, nämlich dem Überströmkörper 23, der Dichtung 33 und
der Gegenfläche 31 ein
bis zum Ventilteller 28 führender ringförmiger Kanal 37 ausgebildet
ist. In der hohl ausgebildeten Kolbenstange 8 ist eine
in Richtung der Achse 7 verschiebbare, vom Ende 11 her
durch Verschieben betätigbare
Ventil-Betätigungs-Stange 38 angeordnet,
die gegen den Ventilstift 24 anliegt. Das freie, aus der
Kolbenstange 8 herausragende Ende der Ventil-Betätigungs-Stange 38 ist
als Betätigungsknopf 39 ausgebildet.
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2 zeigt
schematisch die Anordnung der Druck-Gasfeder gemäß 1 an einem ebenfalls schematisch dargestellten
Sitz 40. Dieser weist eine Sitzfläche 41 und eine Rückenlehne 42 auf.
Die Rückenlehne 42 ist
gegen die Sitzfläche 41 um
ein Schwenkgelenk 43 verschwenkbar.
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Beim Sitz 40 handelt es
sich um einen Fahrzeug-Sitz, der zum Beispiel in einem Bus, in einem Zug
oder in einem Flugzeug zum Einsatz kommen kann.
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Unterhalb der Sitzfläche 41 ist
ein Tragrahmen 44 angeordnet, der die Sitzfläche mit
einer Tragschiene 45, die am Boden 46 festgelegt
ist, verbindet. Der Tragrahmen 44 ist dabei in bekannter
Weise so mit der Tragschiene 45 verbunden, dass der Sitz 40 zur
Veränderung
des Abstands zwischen hintereinander angeordneten Sitzen 40 verstellt
werden kann. Der Tragrahmen 44 weist drei in Verstellrichtung
hintereinander angeordnete senkrechte Stützstreben 47 auf.
Zwischen der mittleren Stützstrebe 47 und
der dem Schwenkgelenk 43 benachbart angeordneten hinteren
Stützstrebe 47 ist
die Druck-Gasfeder gemäß 1 horizontal angeordnet.
Hierbei ist das Befestigungselement 4 an der mittleren
Stützstrebe 47 drehbar
gelagert. Die Kolbenstange 8 ist in einer Führungsöffnung 48 in
der hinteren Stützstrebe 47 axial geführt. Das
freie Ende 9 der Kolbenstange 8 ist über das
Befestigungselement 10 und einen Verbindungskörper 49 mit
einer Verbindungsstange 50 verbunden, wobei zwischen dein
Verbindungskörper 49 und der Verbindungsstange 50 ein
Schwenkgelenk 51 mit zum Schwenkgelenk 43 paralleler
Schwenkachse angeordnet ist. Die Verbindungsstange 50 stellt
eine Verlängerung
der Rückenlehne 42 über das Schwenkgelenk 43 hinaus
dar und ist fest verbunden mit der Rückenlehne 42 ebenfalls
um das Schwenkgelenk 43 schwenkbar.
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2 zeigt
die Rückenlehne 42 durchgezogen
in einer aufrechten Position, in der die Kolbenstange 8 der
Druck-Gasfeder maximal aus dem Gehäuse 1 ausgeschoben
ist. Gestrichelt zeigt 2 die
Rückenlehne 42 in
einer gegenüber
der aufrechten Position stärker
geneigten Position, in der die Rückenlehne 42 und
damit auch die Verbindungsstange 50 um das Schwenkgelenk 43 verschwenkt
sind und in der die Kolbenstange 8 und der mit dieser verbundene
Kolben 12 in das Gehäuse 1 der
Druck-Gasfeder eingeschoben sind.
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Der Detaildarstellung der 3 im Bereich der Verbindung
zwischen der Verbindungsstange 50 und der Kolbenstange 8 ist
zu entnehmen, dass zur Betätigung
des Betätigungsknopfes 39 ein
hierzu komplementär
geformter Anlage-Abschnitt eines Betätigungskörpers 52 vorgesehen
ist, der verschwenkbar am Verbindungskörper 49 angelenkt
ist und, zum Beispiel über
einen entsprechenden Bowdenzug, mit einem im Bereich der Unterseite
der Sitzfläche 41 angeordneten
Bedienhebel oder Druckknopf zur Betätigung der Ventil-Betätigungsstange 38 zusammenarbeitet.
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Anhand der Momentaufnahmen der 4 bis 7 während
der Betätigung
des Blockier-Ventils 20 wird nachfolgend die Arbeitsweise
der Druck-Gasfeder
nach 1 in der Einbausituation
gemäß den 2 und 3 beschrieben:
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4 zeigt
das Blockier-Ventil 20 entsprechend 1 mit dem Ventilstift 24 in
Schließstellung und
der Verschlussdichtung 33 in Blockierstellung. In dieser
in den 1 und 4 gezeigten Stellung des
Blockier-Ventils 20 ist bei entlasteter Gas-Druckfeder der
Druck des Hydrauliköls
im Teil-Gehäuseraum 15 höher als
im Teil-Gehäuseraum 16.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass die dem Teil-Gehäuseraum 16 zugewandte
Querschnittsfläche
des Kolbens 12 größer ist
als die dem Teil-Gehäuseraum 15 zugewandte
Querschnittsfläche,
die um den Querschnitt der Kolbenstange 8 vermindert ist.
Dieser höhere Druck
im ersten Teil-Gehäuseraum 15 drückt die
Verschluss-Dichtung 33 entgegen der Richtung des Pfeils 35 gegen
die Umfangsstufe 34. In 4 ist
die Druck-Gasfeder daher nicht ausgelöst und blockiert. Die Rückenlehne 42 ist
dabei in der in 2 gestrichelt
dargestellten geneigten Position.
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5 zeigt
den Ventilstift 24 in gegenüber der Schließstellung
nach links verlagerter Auslösestellung,
in die der Ventilstift 24 durch Betätigung des Betätigungsknopfes 39 über den
Betätigungskörper 52 und
den mit diesem verbundenen Bedienhebel gebracht wurde. In dieser
Stellung des Ventilstifts 24 einerseits und der Verschluss-Dichtung 33 andererseits
dichtet die Verschluss-Dichtung 33 immer noch gegen die
zylindrische Wand 32 ab, sodass keine Überströmverbindung 27, 26, 22 zwischen
den Teil-Gehäuseräumen 15 und 16 besteht
und der Kolben 12 im Gehäuse 1 dadurch weiterhin
blockiert ist. In 5 ist
die Druck-Gasfeder daher gleichzeitig ausgelöst und blockiert.
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Wenn nun der Benutzer zum Beispiel
mit dem Rücken
zusätzlichen
Druck auf die Lehnfläche der
Rückenlehne 42 ausübt, wird
dieser Druck über das
Schwenkgelenk 43, die Verbindungsstange 50, das
Schwenkgelenk 51, den Verbindungskörper 49, das Befestigungselement 10,
die Kolbenstange 8 und den Kolben 12 auf den zweiten
Teil-Gehäuseraum übertragen.
Dies führt
ab einem gewissen auf die Rückenlehne 42 ausgeübten Druck
dazu, dass der Druck im zweiten Teil-Gehäuseraum 16 größer wird
als im ersten Teil-Gehäuseraum 15.
Sobald dieser Zustand erreicht ist, wird aufgrund dieser Druckdifferenz
die Verschluss-Dichtung 33 in Richtung des Pfeils 35 im Überströmraum 22 verschoben,
bis die Verschluss-Dichtung 33 die Freigabestellung gemäß 6 erreicht. Während der
Verlagerung der Verschluss-Dichtung 33 strömt, solange
die Verschluss-Dichtung 33 noch gegen die zylindrische Wand 32 einerseits
und nach außen
gegen den Überströmraum 22 andererseits
abdichtet, Hydrauliköl zwischen
der Gegenfläche 31 und
der zylindrischen Wand 32 in den Überströmraum 22 nach.
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6 zeigt
die Verschluss-Dichtung 33 in der Freigabestellung, in
der sie innerhalb des Überströmraums 22 in
Richtung des Pfeils 35 maximal verlagert gegen eine der
Umfangsstufe 34 gegenüberliegende
Umfangsstufe des Überströmraums 22 anliegt.
Der Ventilstift 24 ist auch in 6 noch in der Auslösestellung, das heißt der Benutzer
betätigt
weiterhin den Bedienhebel zur Betätigung des Betätigungsknopfes 39.
In dieser Stellung des Ventilstifts 24 einerseits und der
Verschluss-Dichtung 33 andererseits ist – wiederum
bei entlasteter Druck-Gasfeder – ein Überströmen von
Hydrauliköl
zwischen dem ersten Teil-Gehäuseraum 15 und
dem zweiten Teil-Gehäuseraum 16 durch
die zweiten Überströmkanäle 27,
die ersten Überströmkanäle 26,
den ringförmigen
Kanal 37 und den Überströmraum 22 möglich. Aufgrund
der vom Druckgas in der Druckgas-Kammer 19 erzeugten Ausschiebekraft
kann nun der Kolben 12 aus dem Gehäuse 1 ausgeschoben
werden.
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Dieses Ausschieben erfolgt also dann,
wenn der Benutzer nach kurzzeitigem Ausüben von Druck auf die Rückenlehne 42 diese
wieder entlastet.
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Die Rückenlehne 42 gelangt
dann in die in 2 durchgezogen
dargestellte aufrechte Sitzposition. Da das Überströmen des Hydrauliköls vom ersten
Teil-Gehäuseraum 15 in
den zweiten Teil-Gehäuseraum 16 aufgrund
der hohen Querschnitte im Überströmkanal praktisch
nicht gedämpft
ist, folgt die Rückenlehne 42 bei
dieser Verstellung in die aufrechte Position sofort der Bewegung
des Rückens
des Benutzers, sodass die Rückenlehne 42 in
Anlage am Rücken
des Benutzers bleibt und ein als unangenehm empfundenes Anschlagen
der Rückenlehne 42 an
den Rücken
des Benutzers beim Aufrechtstellen der Rückenlehne 42 vermieden
ist.
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Wenn der Benutzer die Rückstellung
der Rückenlehne 42 in
die aufrechte Position anhalten will, gibt er während des Aufrichtvorgangs
den Bedienhebel, welcher den Betätigungsknopf 39 betätigt, frei, sodass
das Blockier-Ventil 20 in
die in 7 gezeigte Stellung
kommt. In dieser Stellung, in der der Ventilstift 24 in
der Schließstellung
und die Verschluss-Dichtung 33 noch in der Freigabestellung vorliegt,
dichtet die Verschluss-Dichtung 33 den Überströmkanal zwischen dem Ventilstift 24 und
dem Überströmraum 22 wieder
vollständig
ab. Das Ventil 20 ist also in der Stellung nach 7 schon blockiert. Aufgrund
des wie oben schon ausgeführt
höheren Drucks
im ersten Teil-Gehäuseraum 15 verglichen mit
dem zweiten Teil-Gehäuseraum 16 wird
im Anschluss an die in 7 gezeigte
Momentaufnahme die Verschluss-Dichtung 33 aus der Freigabestellung wieder
selbsttätig
in die Blockierstellung zurückverlagert.
Hierbei fließt
Hydrauliköl
zwischen der Gegenfläche 31 und
der Konuswand 30 vom Überströmraum 22 in
den zweiten Teil-Gehäuseraum 16.
Am Ende dieses Verlagerungsvorgangs ist wieder die in 4 gezeigte Stellung des
Blockier-Ventils 20 erreicht.