DE1634479A1

DE1634479A1 - Vorrichtung zum Einrammen von Pfaehlen,Senkkaesten od.dgl.

Info

Publication number: DE1634479A1
Application number: DE19661634479
Authority: DE
Inventors: Mount Wadsworth Walton
Original assignee: MOUNT WADSWORTH WALTON
Current assignee: MOUNT WADSWORTH WALTON
Priority date: 1965-06-07
Filing date: 1966-06-07
Publication date: 1970-12-23
Also published as: GB1136005A; US3356164A

Description

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Plainfield.-H.J.. USA

Vorrichtung; zum Einrammen von Pfählen, Senkkästen ο„dgl.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einrammen von Pfählen, Senkkästen o,dgl_s '

Beim Einrammen von Pfählen für die Fundamente von Gebäuden und dgl. ist es herkömmliche Praxis> den Pfahl durch Herabfallenlassen eines schweren Hammbären auf sein Außen« ende einzutreiben, bis er eine Erdformation erreicht, in welcher der übliche Schlag den Pfahl nur noch für ein vorbestimrntes kleines Stück von beispielsweise etwa 13 nuß 'weiterzutreiben vermag. Auf diese Weise sind die Bauvorschriften erfüllt, da der Pfahl nunmehr ausreiöhende Tragfähigkeit bietet. ,..?■

Jede Vorrichtung,, die unter der Erdoberfläche wirkt_f so daß der verstehend genannte Faktor nicht bestimmt werden kann, istlunzufriedenstelXende

Bekanntlich läßt sich ei» Pfahl beim Auftreffen auf lösen Sand odei* ähnliche Erdformationen bei jedem Sehlag "bis zu

etwa einem Meter weit eintreiben. Die Erfindung soll die übliche Fallbärvorrichtung beibehalten, sie jedoch durch eine Einrichtung zur Beschleunigung des Einrammens des Pfahls durch weiche Erdformationen ss=ergänzen.

Die Erfindung unterscheidet sich insofern von den bekannten Vibratorvorrichtungen» welche den Pfahl bei jedem Hub des Vibrators sowohl hochziehen als auch abwärts drücken, als erfindungsgemäß nur eine Reihe von Abwärtshüben angewandt wird, welche einer sehr großen Zahl von Schlägen .rait einem zweiten Hammer vergleichbar sind und welche in keiner Weise die mit niedriger Frequenz erfolgenden Schläge des Haupt-Hammbären beeinträchtigen.

Aufgabe der Erfindung ist mithin die Schaffung einer Vorrichtung zum weiteren Abwärtstreiben eines Pfahls, Senkkasten o.dgl. während der Zeitspanne zwischen den einzelnen Schlägen des Bären des Haupt-Hammhammers.

Insbesondere bezweckt die Erfindung die' Ausgestaltung eines mit verhältnismäßig hoher Frequenz und kurzem Hub arbeitenden Hammera, der zwischen -de» einzurammenden Pfahl und den Hauptbär eingefügt und nach Belleben betätigt werden kannj ohne den Normalbetrieb des Hauptbären zu beeint räöhtigen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine

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Einrichtung zur Hervorbringung abwärts gerichteter'Schläge durch schnelles Anheben und Fallenlassen der ganzen Haupt-■ Rammbäranordnung oder viahlweise durch Anheben und Fallenlassen der Haupt-Rammbär- und der zum Eintreiben eines Senkkastens benutzten Kernanordnung oder nur der Kernanordnung auf den einzurammenden Pfahl bzw. Senkkastengeeohaffen.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

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Fig, 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung zum Einrammen eines Senkkastens, in welcher ein kleiner Abschnitt des Senkkastens zur Darstellung der Verbindung des Kerns mit einem abgestuften Senkkasten weggebrochen ist,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 In Flg. I₁ in

vergrößertem Maßstab, j

Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung und . ;

Fig. k eine teilweise im Schnitt dargestellt© Seitenansicht eines hydraulischen Hoohdruck-Arbeitszylinders

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zum Anheben des Gewichts des Haupt-Rammbären zusammen mit dem ganzen Kern, der auf übliche V/eise mit Dampf- oder Luftdruck als Haupt-Kraftquelle arbeitet.

Die Erfindung ist im folgenden in Anwendung auf das Einrammen eines Senkkastens oder Bohrs, d,h. eines hohlen Stützelements beschrieben, obwohl die Ausführungen gemäß den Fig. 1 und 2 mit dem Fachmann ersichtlichen, ganz geringfügigen Abwandlungen auch auf das Einraramen eines massiven Trägere, wie eines Pfahls, Pfeilers o.dgl. angewandt werden kann.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Senkkasten 10 mit einer Bodenplatte 11 dargestellt, der unter Verwendung des üblichen Innenkerns 12 in den Erdboden eingerammt werden kann. Der * Kern erstreckt sich wesentlich über das bei 13 angedeutete obere Ende des Senkkastens hinaus und ist an seinem oberen Ende mit einem schweren Kopf Ity versehen, welcher die Schläge.des Bären aufzunehmen vermag, so daß der Kern und der Senkkasten auf noch zu beschreibende Weise in Abwärtsrichtung getrieben werden. Im Fall der Anwendung auf einen mas-

) siven Pfahl wurde der Kopf I** unmittelbar auf den Pfahl ι aufgesetzt.

Oberhalb des Senkkastens ist eine schwere Bammbäranordnung

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15 vorgesehen und zwischen der Grundplatte 20 dieser Anordnung, über welche der Hammstempel 21 der schweren Bamm-

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bäranordnung 15 wirksam ist, und dem Kopf I^ ein mit hoher Schlagfrequenz arbeitender Hammer 18 eingefügt. Der Bammstempel 21 ist an der Unterseite eines schweren Bammgewichts 22 befestigt, das mit in Hammer-Längsrichtung verlaufenden, von Führungsstangen 26 und 27 durchsetzten Bohrungen 23 bzw. Zk versehen ist. Diese Führungsstangen sind an ihrer Unterseite an der Grundplatte 20 und an der Oberseite an einem Zylinder 30 befestigt, in welchem ein Kolben 31 arbeitet. Die Kolbenstange 32 durchsetzt in Abwärtsrichtung mit enger Passung eine in der Zylinder-Unterseite vorgesehene Bohrung und ist an ihrem unteren Ende mit dem schweren Bammgewicht 22 verbunden. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß das schwere Gewicht 22 beim Aufwärt shub des Kolbens auf den Führungsstangen 26 und 27 aufwärts gleitet und daß bei Freigab© des Kolbens 31 am oberen 1?otpunki| seines Hubs die ganze Masse des Gewichts ZZ₃ der Kolbenstange 32 sowie des Bammstempels 21 unter- Schwel*- -krafteiijfXuß herabfällt und die Rammbäranordnung auf diese Weise einen sehr starken. Schlag auf die auf dem Kopf I^ ruhende _r aus einer Kronenplatte ^5 und einem Kolben ky bestehende* Kopfblockanordnung ausübte Über einen biegsamen Schlauch 35 und ein Ventil 36 mit einem Kippglied 37,. das durch an einer mit dem ßammgewieht 22 verbundenen Gleit-

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stange 37b vorgesehene Keile 37a betätigt wird, kann dem Zylinder 30 Druckluft oder Dampf zugeführt werden. Wenn sich das Hammergpricht und der Kolben am unteren Ende des Hubs befinden, ist das Ventil geöffnet und tritt Druckluft oder Dampf über einen Zulaß 40 in den Zylinder 30 ein, treibt den Kolben 31 aufwärts und hebt das Gewicht 22 an das obere Ende seines Hubs an. Sobald der Kolben an einer Auslaßöffnung 41 vorbeigelangt, wird das Ventil-Kippglied durch den Keil 37a umgestellt, wodurch die Druckluft bzw. Dampf über das Ventil ins Freie auszutreten vermag und ein Teil davon über den Auslaß 41 austritt, so daß das Gewicht 22, die Kolbenstange 32 und der Kolben 31 unter Schwerkrafteinwirkung herabfallen und über die Kopfblockanordnung 0inschließlich des mit hoher Frequenz arbeitenden Hammer^ 18 einen schweren Schlag auf den Kopf 14 des Kerns ausüben.

Die Grundplatte 20 ist gemäß Fig. 2 mit einer kegelförmigen zentralen Ausnehmung'20b versehen, in die ein üblicherweise als Kopfblook oder Polsterblooli bezeichnetes kegelstumpf förmiges Glied 20a eingesetzt ist, so daß die Grundplatte und der Kopfblook selbsteinstellend und selbstzentrierend sind. Das Glied 20a ist mit einer zylindrischen Bohrung 20c versehen, in Vielehe zylindrische Scheiben 20d und 2Oe eingesetzt sind, zwischen welchen Holzsptine oder

^BAD Oft

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ein anderes nachgiebiges Füllmaterial 2Of angeordnet ist.

der Hammstempel 21 auf die Scheibe 2Od auftrifft, wird der Schlag des schweren Baren durch die Füllung .2Qf'.etwas · gedämpfty obgleich der Schlag über die'Scheibe 2Oe auf die Kronenplatte Ä5 und von dieser auf den Kopf 3Λ und den Kern 12 übertragen wird.

Wie erwähnt, können der Kern 12 und der Senkkasten 10 bei dem auf diese Weise erfolgenden Einrammen bei jedem Schlag des Bären bis zu einem Meter oder mehr in den Boden eingetrieben werden, falls der Pfahl durch verhältnismäßig weichen Sand o.dgl. getrieben wird}- falls es sich hierbei um eine tiefe Sandschicht handelt, geht ziemlich viel Zeit verloren, bis die Bodenplatte 11 die Sandschicht druohdrungen hat und auf eine festere Schicht, wie Schiefer o.dgl. auf« trifft. Pur das Durchdringen der harten Erdschicht bis zum erneuten Erreichen einer weicheren Schicht können dagegen starke Bammschläge erforderlich sein.

ErfindungsgemäS kann das Eintreiben des Senkkastens oder Pfahls durch weichen Sand ο»dgl, Erdformation durch die" Verwendung eines mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden, zwischen die Grundplatte' 20 der Haupt-Rammbäreno^ordnung 15 and den Kopf 1'+ eingefügten Hammers stark beschleunigt

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werden, welcher im folgenden anhand von Fig. 2 näher erläutert ist.

In der gegenüber Fig. 1 stark vergrößert gezeichneten Fig. 2 ist der Kopf IA mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet, während der Polsterblock 20a gemäS dieser Figur einen zylindrischen Ansatz k2 aufweist, der locker in eine flache zylindrische Ausnehmung b-3 in einer Kronenplatte *J-5 eingesetzt ist, in welcher außerdem eine Zylinderöffnung ^6 ausgebildet ist, in der ein Kolben **■? arbeitet. Der Kolben ij-7 bildet einen Amboß für den mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hammer und erstreckt sich in eine flache zylindrische Ausnehmung 50 im Kopf Ik, in Vielehe normalerweise die Basis der Polsterblockanordnung 20a eingreifen würde.

Zwischen die Grundplatte 20 und den Kopf IA ist üblicherweise ein leicht ausbaubarer Polsterblock 20a eingesetzt, so daß die Bammschläge den Kopf ohne Beschädigung des Hammers von der Grundplatte nregzuschlagen vermögen» Der *ober.e Abschnitt der Kronenplatte hf> kann in Anpassung an die kegelförmige Ausnehmung in der Basis des Hammers ausgebildet ßein.

Die Kronenplatte 1*5 nebet ihrer Öffnung k6 bildet den

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Zylinder für den mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hammer, in welchem der Kolben."Λ7 mit. verhältnismäßig kurzem Hub arbeitet.

v/emi sich der Kolben ^7 am oberen Ende bzw. Totpunkt seines Hubs befindetj tritb Druckluft oder Dampf über einen zusätzlichen Schlauchanschluß 51 und über einen in der r-iitte der Zylinderöffnung k-6 an der Oberseite des Kolbens 4-7 mündenden Kanal 52 in den Zylinder ein. Diese Druckluft bzvr. der Dampf drängt die Kronenplatte ^5 augenblicklich über einen kurzen Hub aufwärts, bis sich die Ausstoßöffnungen 55 oberhalb des Kolbens k7 befinden und das Druckfluidum augenblicklich aus dem Zylinder ausströmt, so daß sich der Kolben wiederum unter dem Gewicht der Kronenplatte ^5 und des auf ihr ruhenden schweren Hammers zum oberen Bade seines Hubs bewegen kann.

Auf diese Weise bewegt sich die Kronenplatte k$ schnell abwärts und erteilt dem Kopf Ik entweder Unmittelbar oder über de,n Kolben hf einen Rammsohlag* Wenn der Senkkasten j bzw. Pfahl durch Schlamm oder andere weiche Erdformationen ' hindurclhgetrieben wird, bewirkt die Arbeitsweise des zusatz-, liehen ^!Hammers ein schnelles und nahezu kontinuierliches Einrammen des Pfahls bia gum Erweichen, einer harten ErcU formatJLon. Ölelchzetifcig behinä&rfc dtis Arbeitsweise dieses

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zusätzlichen Hammers keineswegs die weniger häufiger erfolgenden Schläge des eingangs beschriebenen schweren Bären Mit Hilfe des Ventils kann der kleinere, mit hoher Schlagfrequenz arbeitende Hammer nach Belieben ein- und ausgeschaltet werden.

Sobald die Bedienungsperson bemerkt, daß der Kern und der Senkkasten bei jedem Schlag des schweren Hammers nur noch ein kleines · Stück vorangetrieben werden, schließt sie das Ventil $& in der zusätzlichen Schlauchleitung 51, wodurch der Betrieb des kleinen, mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hammers unterbrochen wird. Hierdurch kann der große Bär auf übliche V/eise dazu benutzt werden, sicherzustellen, daß der Senkkasten bzw. Pfahl in Übereinstimmung mit den technischen Vorschriften weit genug in die feste Erdformation eingerammt worden ist, worauf die Anlage abgestellt wird und sowohl der schwere Bär als auch der mit hoher Schlagfrequenz- arbeitende Hammer nebst Kopf und Kern, sofern einer verwendet wird, zwecks Verwendung bei einem anderen Senkkasten oder Pfahl entfernt werden.

Obgleich die hauptsächliche abwärts gerichtete Hammkraft am Senkkasten bzw. Pfahl beim Auftreffen des schweren Bars erzeugt wird, wird auoh beim Anheben des Bars für den nächsten Sohlag eine atowiirfcs wirkende CJegenwirkkraft auf

den Pfahl ausgeübt. Diese abwärts gerichtete Gegenwirkkraft des Hauptbären reicht jedoch im allgemeinen nicht aus,, den Pfahl zwischen den Schlagen in Bewegung zu halten. Wenn der zwischengefügte, mit hoher Schlagfrequettz arbeitende Hammer die ganze Hauptbäranordnung oder die ganze Kern- und: Bäranordnung anhebt, übt er gleichzeitig in geringeren Abständen eine Abwärtskraft auf den Pfahl aus, die in Verbindung mit dem durch den zwiBchengefügten Hammer bewirkten Herabfallen der Gewichte danach trachtet, einetihahezu ununterbrochenen abwärts gerichteten Schub auf den Pfahl auszuüben, selbst wenn der Hauptbär nur mit einer Schlagzahl von 50 - 150 Schlägen pro Minute arbeitet. Wenn die Bedienungsperson nur den mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hammer zu betreiben wünscht, kann die*HauptbäranordnUng durch Schließen eines in der Leitung 35 vorgesehenen Ventils 83 abgestellt werden.

Gemäß Flg. 3 braucht der mit hoher Schlagfrequenz arbeitende Hammer nicht zwischen der schweren Hauptbäranordnung und der Krone an der Oberseite des Senkkastens angeordnet zu sein, sondern kann stattdessen In den Boden des Kerns 6^ eingebaut sein· Bei der In dieser Figur dargestellten Ausführungsform Ißt ein Kolben 60 in einen Zylinder 61 eingesetzt, der mit Hilfe von Schrauben 62 und $3 am unteren. Ende des Kerns 6*1· befestigt ist· Rohr- oder Schlauch-

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leitungen 65 und 66 erstrecken sich aufwärts über die'ganze Länge des Senkkastens und laufen an der Oberseite über ein Umschaltventil 67 nach außen. Eine Einlaßleitung 68 liefert Druckluft oder Dampf zum Umschaltventil, das seinerseits «so angeordnet ist,, daß die Druckluft oder der Dampf in der einen Ventilstellung abwärts durch die Leitung 65 strömt und oberhalb des Kolbens 60 in den Zylinder 61 eintritt, wodurch der Zylinder, der Kern und der mit niedriger Schlagfrequenz arbeitende Hammer einen Aufwärtsschub erhalten, der unmittelbar vom Öffnen der Ausstoßleitung 66 durch Betätigung des Umschaltventils gefolgt wird, so daß die Druckluft bzw. der Dampf schnell auszuströmen vermag. Hierbei wird das ganze Gewacht des Kerns und des Zylinders des mit niedriger Schlagfrequenz arbeitenden Hammers freigesetzt und fällt herab, so daß auf den Hammerkopf 70, die Bodenplatte 11 und eine beispielsweise bei 13a mit dem Kern in Berührung gelangende Schulter ein Ramm- bzw. Hammerschlag ausgeübt wird. Das Umschaltventil kann durch einen nicht dargestellten kleinen Motor oder durch eine entsprechende andere Einrichtung betätigt werden.

Hierdurch wird in keiner Weise die Arbeitsweise des auf die Oberseite des Kerns einwirkenden schweren Bären beeinträchtigt, während der zusätzliche Hammer infolge der hohen Frequenz seiner Rammschläge den Kern und den Senkkasten

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sehr schnell durch Schlamm oder andere verhältnismäßig weiche Erdformationen hindurchtreibt.

VJie erwähnt, ist es für den Betrieb des mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hammers erforderlich, daß das ganze Gewicht, des iverns und des langsam schlagenden Bären angehoben wird. Falls jedoch der zur Verfügung stehende Dampfoder Luftdruck verhältnismäßig niedrig ist, d.h* beispielsweise' im Bereich von etwa 7jO kg/cm liegt, kann es erforderlich oder wünschenswert sein, den Dampf oder die Druckluft von einer Pumpe zu verwenden, die gemäß Pig» 4/ einen vergleichsweise großen Zylinder 75 aufweist, deren Kolben 76 mit einem. Kolben 77 eines kleinen Hydraulikzylinders 78 verbunden ist. Der in diesem Fall als hydraulische Pumpe arbeitende Zylinder 78 kann mit einer praktisch inkomprassiblen Flüssigkeit, wie Schmieröl, beschickt werden, welche übe*· ein Bückschlagventil 80 in einen Druckbehälter Sl gedruckt wird, wobei das Drucköl dann unmittelbar über eine Rohrleitung für den mit hoher Sehlagfrequenz arbeitenden Hammer zur Verfugung steht, um das Gewicht des Kerns 64 und des auf die Oberseite des Kerns einwirkenden schlieren Bären anzuheben. Das vom Hochdruckbehälter 81 abgehende Auslaßrohr 82 ist unmittelbar an die Leitung 68 gemäß Fig. 3 angeschlossen* f

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Der Druckbehälter 81 kann aber auch weggelassen werden, wobei das vom Pumpenkolben 78 gelieferte Hochdruckfluidum mit Hilfe bekannter Einrichtungen zur pulsierenden Abfuhr eines Hochdruck-Arbeitsfluidums in einer einzigen Schlauch- oder Rohrleitung pulsierend in Aufwärts- und Abwärtsrichtung geleitet werden kann.

Das durch eine Hydraulikpumpe erzeugte Hochdruck-Arbeitsfluidum kann gewunschtenfalls auch zur Aktivierung des in der Kronenplatte 45 angeordneten Kolbens 47 herangezogen werden.

Ersichtlicherweise sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen der vorstehend dargestellten und beschriebenen Konstruktionen möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

P ate nt an s.-g rtiche

l.\ Vorrichtung zum Einrammen von pfählen,. Senkkästen p.&gl*, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit niedriger Schlagfrequenz arbeitende Hammeranordnung in Verbindung mit einer mit hoher Schiagfrequenz arbeitenden Hammeranordnung aufweist, welche in derselben Richtung wirkt wie die erstgenannte Hammeranordnung, ohne Jedoch· deren Arbeitsifeise zu beeinträchtigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' daß die mit niedriger Schlagfrequenz arbeitende Hammeranordnung einen verhältnismäßig langen und die mit hoher Sehlagfrequenz arbeitende Hammeranordnung einen verhältnismäßig kurzen Hub aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum ausschließlichen Betreiben der mit niedriger und/oder der mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hammeranordnung vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit niedriger Schlagfrequenz arbeitende Hammoronordmmg einan Bchweren

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Fällbaren anhebt und ihn unter Ausübung einer Rammkraft herabfallen läßt, um den Pfahl bei jedem Schlag in den Boden einzutreiben, und die mit hoher Schlagfrequenz arbeitende Hammeranordnung so eingefügt ist, daß sLe eine Reihe von Schlägen auf den Pfahl ausübt, um ihn kontinuierlich durch weiche Erdformationen hindurchzutreiben, ohne hierbei die periodische Wirkung der mit niedriger Schlagfrequenz arbeitenden Hammeranordnung zu beeinträchtigen,
5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Unterbrechung des Betriebs der mit hoher Schlagfrequenz arbeitenden Hamraeranordnung vorgesehen ist, so daß der letzte Abschnitt des Hammvorgangs durch die mit niedriger Schlagfrequenz arbeitende Hammeranordnung allein durchgeführt werden kann»

6» Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Eintreiben eines Senkkastens mittels eines Kerns, dadurch gekennzeichnet, daß die mit hoher Schlagfrequenz arbeitende Hammeranordnung das ganze Oewioht des Kerns ein verhältnismäßig kleines Stück anzuheben und zwecks ISintreibens des Kerns und des Senkkastens freizugeben vermag. ,

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