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Die Erfindung betrifft einen Vibrationsförderer für Tabletten, Kapseln oder dgl. der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Vereinzelungseinrichtung mit einem solchen Vibrationsförderer.
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Tabletten, Hartgelatinekapseln oder dgl. werden als loses Schüttgut angeliefert und müssen für die Weiterverarbeitung bzw. Verpackung in Blistern oder dgl. vereinzelt und bei länglicher Form auch ausgerichtet werden. Nachfolgend wird der Einfachheit halber auf Tabletten Bezug genommen. Sinngemäß das Gleiche gilt aber auch für Kapseln oder ähnliche Produkte aus dem Pharma-, Lebensmittel- oder Nahrungsergänzungsmittelbereich. Es sind Vereinzelungseinrichtungen bekannt, mittels derer die Tabletten bzw. Kapseln durch Vereinzelungsschächte geführt werden. Durchmesser und Querschnitt dieser Vereinzelungsschächte sind derart an den kleinsten Querschnitt der Tablette bzw. Kapsel angepasst, dass sie – gegebenenfalls mit aufrechter Längsachse – im jeweiligen Vereinzelungsschacht zu liegen kommen.
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Die als loses Schüttgut in einem Vorratsbehälter bevorrateten Tabletten werden nach dem Stand der Technik mit einem Vibrationsförderer den Vereinzelungsschächten zugeführt. Hierzu ist eine Förderfläche und ein Vibrationsantrieb für die Förderfläche vorgesehen. Der Vibrationsantrieb erzeugt an der Förderfläche eine kombinierte vertikale und horizontale Schwingbewegung, die die auf der Förderfläche liegenden Tabletten zielgerichtet vorwärts zu den Vereinzelungsschächten bewegen. Die Förderfläche ist mit Förderrinnen versehen, deren Anzahl und Ausrichtung mit einer entsprechenden Anzahl und Anordnung von Vereinzelungsschächten korrespondiert. Die länglichen Tabletten kommen in den Förderrinnen zu liegen und richten sich dabei mit ihrer Längsachse parallel zur Längsachse der Förderrinnen aus. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Tabletten lagerichtig und ohne Rückstau in die Vereinzelungsschächte gelangen können.
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In vorbekannter Bauform ist die Förderfläche als zusammenhängender Vibrationsboden ausgeführt, in dessen Folge alle darauf liegenden Tabletten die gleiche Transportwirkung erfahren. Die Verarbeitungs- und Vereinzelungsgeschwindigkeit in den Vereinzelungsschächten kann geringer sein als die Förderleistung der vibrierend angetriebenen Förderfläche. Damit dies nicht zu einer Überfüllung der Vereinzelungsschächte mit Betriebsstörungen führt, müssen Vorkehrungen getroffen werden, dass überzählige Tabletten an den Vereinzelungsschächten vorbei und in einem Kreislauf zurückgeführt werden. Dieser Rückführprozess erfordert aufwendige technische Maßnahmen mit entsprechendem Bauraum, Maschinen- und Betriebskosten, und ist zudem fehleranfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Vibrationsförderer derart weiterzubilden, dass eine gezielte Einstellung der Förderleistung unter Vermeidung einer Produktrückführung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Vibrationsförderer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vereinzelungseinrichtung derart weiterzubilden, dass auf eine aufwendige Produktrückführung verzichtet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vereinzelungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die nach dem Stand der Technik zusammenhängende Förderfläche erfindungsgemäß in einzelne Fördersegmente aufgeteilt ist, wobei jedes Fördersegment je eine Förderrinne aufweist. Der Vibrationsantrieb umfasst einen zentralen Antriebsabschnitt, für jedes Fördersegment je einen Abtriebsabschnitt, und für jedes Fördersegment je eine einzeln betätigbare Koppeleinrichtung für die wahlweise Ab- und Ankoppelung des Abtriebsabschnitts vom bzw. an den zentralen Antriebsabschnitt. Bei der entsprechenden erfindungsgemäßen Vereinzelungseinrichtung weisen die Förderrinnen in Förderrichtung Ausgangsenden auf, wobei die Förderrinnen an ihren Ausgangsenden in jeweils einen zugeordneten Vereinzelungsschacht unter Verzicht auf eine Produktrückführung münden.
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Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Förderfläche in einzelne Fördersegmente ist es möglich, durch individuelle Ansteuerung der einzelnen Fördersegmente eine individuelle Beschickung der verschiedenen Vereinzelungsschächte herbeizuführen. Der zentrale Antriebsabschnitt des Vibrationsantriebes kann kontinuierlich laufen und dient damit als ständig verfügbare Antriebsquelle für sämtliche Fördersegmente oder eine Auswahl davon. Nach Bedarf können einzelne Abtriebsabschnitte und damit die zugeordneten einzelnen Fördersegmente vom zentralen Antriebsabschnitt abgekoppelt und damit außer Betrieb gesetzt werden. Hierdurch kann eine Überfüllung individueller Vereinzelungsschächte verhindert werden, wodurch eine kreislaufförmige Produktrückführung überflüssig wird.
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Im praktischen Betrieb hat sich gezeigt, dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Füllstand verschiedener Vereinzelungsschächte voneinander abweichen. Es kann also vorkommen, dass ein Teil der Vereinzelungsschächte im regulären Betrieb arbeitet, während andere Vereinzelungsschächte ihre obere Füllstandsgrenze erreicht haben. In diesem Fall muss beim Fehlen der kreislaufförmigen Produktrückführung nicht der Antrieb insgesamt abgeschaltet werden. Vielmehr reicht es aus, nur diejenigen Förderrinnen abzukoppeln, die in den jeweils vollen Vereinzelungsschacht münden, während die übrigen Förderrinnen weiter in Betrieb bleiben. Sobald der Füllstand es zulässt, kann die Baueinheit aus Antriebsabschnitt und Fördersegment wieder an den Antriebsabschnitt angekoppelt werden, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb mit hoher Prozesssicherheit, geringen Kosten und geringem Bauraum möglich ist.
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Für die Koppeleinrichtung kommen verschiedene konstruktive Ausgestaltungen in Betracht. In bevorzugter Weiterbildung weist der zentrale Antriebsabschnitt eine für alle Fördersegmente gemeinsame Antriebswelle mit je einem Exzenter für je ein Fördersegment auf. Die Koppeleinrichtung umfasst einen vom jeweiligen Exzenter antreibbaren Schwenkhebel sowie ein Stellelement, mittels dessen der Schwenkhebel für die Ankopplung an den zugeordneten Exzenter anlegbar oder für die Abkopplung vom Exzenter abhebbar ist. Hierdurch ist eine konstruktiv und kinematisch einfache Lösung gefunden, um die Leistungsübertragung vom Antriebsabschnitt zum Abtriebsabschnitt nach Wahl zu unterbrechen oder herbeizuführen.
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Der Vibrationsantrieb weist vorteilhaft einen ortsfesten Grundkörper und mittels Federelementen gegenüber dem Grundkörper elastisch federnd bewegbare Vibrationskörper auf, wobei je ein Vibrationskörper je einem Fördersegment zugeordnet ist, und wobei der Vibrationskörper eine Nut zur Aufnahme eines zugeordneten Endes des Schwenkhebels aufweist. Durch schräge Ausrichtung der Blattfedern wird den einzelnen Vibrationskörpern und damit den einzelnen Fördersegmenten eine schräg zur Horizontalen und schräg zur Vertikalen ausgerichtete Schwingrichtung aufgezwungen, die die gewünschte Förderwirkung erzeugt. Das Ende des Schwenkhebels greift zumindest nährungsweise spielfrei in die Nut ein, wodurch der Vibrationskörper mittels des Schwenkhebels schwingend angetrieben werden kann. Da die Nut quer zur Schwingrichtung eine Bewegungsfreiheit für das Ende des Schwenkhebels zulässt, müssen die Bewegungsbahn des Schwingkörpers und die Bewegungsbahn des Schwenkhebelendes nicht miteinander übereinstimmen, so dass auf eine komplizierte kinematische Führung des Schwenkhebels verzichtet werden kann. Dieser braucht nur in einfacher Weise schwenkbar gelagert zu sein und dient damit in Doppelfunktion einerseits dem Antrieb des Vibrationskörpers und andererseits in Verbindung mit dem vorgenannten Stellelement als Mittel zur Abkopplung einzelner Fördersegmente vom gemeinsamen Antriebsstrang.
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In einer bevorzugten Ausführüngsform sind die Fördersegmente mit ihren Förderrinnen geradlinig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Dies ermöglicht insbesondere im Vergleich zu vorbekannten, topfförmigen Vibrationsförderern eine kompakte, platzsparende Bauweise.
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Es kann ausreichen, bei Überfüllung individueller Vereinzelungsschächte die zugeordneten Fördersegmente manuell abzuschalten. Bevorzugt sind die Vereinzelungsschächte mit Füllstandssensoren versehen, wobei eine Betätigung der Koppeleinrichtungen abhängig vom Signal des jeweils ihnen zugeordneten Füllstandssensors vorgesehen ist. Sobald der Füllstandssensor eine kritische obere Füllhöhe im Vereinzelungsschacht anzeigt, wird dann das zugeordnete Fördersegment selbsttätig mittels eines Steuer- oder Regelkreises abgeschaltet bzw. vom gemeinsamen Antriebsstrang abgekoppelt. Sobald der Füllstand im jeweiligen Vereinzelungsschacht wieder auf ein geeignetes Maß abgesunken ist, erfolgt ebenso selbsttätig eine Ankopplung des jeweiligen Fördersegmentes, womit die erneute Beschickung des Vereinzelungsschachtes wieder aufgenommen wird. Hierdurch ist ein selbsttätiger kontinuierlicher Betrieb ohne Überfüllung und ohne damit einhergehende Betriebsstörungen sichergestellt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfassen die Vereinzelungsschächte zwei unabhängig voneinander aufklappbare Schachtsegmente. Im Störungsfalle können die Schachtsegmente in einer Weise aufgeklappt werden, dass ein freier Zugriff aufs Innere der Vereinzelungsschächte möglich ist. Verstopfungen oder dgl. können ohne Weiteres behoben werden.
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Bevorzugt ist bezogen auf die Förderrichtung eingangsseitig der Förderrinnen ein gemeinsamer Vorratsbehälter für die Tabletten, Kapseln oder dgl. mit einer Auslauföffnung und einem Vibrationsboden angeordnet. Der etwas schräg zur Gewichtskraftrichtung geneigte Vibrationsboden fördert die lose im Vorratsbehälter liegenden Tabletten durch die Auslauföffnung auf den Vibrationsförderer. Hierbei ist aber eine individuelle Steuerung bzw. An- und Abkopplung nicht erforderlich, da nur so viele Tabletten aus der Auslauföffnung gelangen, wie von den nachfolgenden Förderrinnen abtransportiert werden.
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Die einzige Figur zeigt in einer schematischen, teilweise geschnittenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vereinzelungseinrichtung mit einem ebenfalls erfindungsgemäßen Vibrationsförderer 1 zum Fördern und Vereinzeln von Tabletten 2, Kapseln oder dgl.. Aufbau, Betriebsverfahren und Wirkungsweise werden der Einfachheit halber nachfolgend unter Bezug auf längliche Tabletten 2 beschrieben, wobei sinngemäß das Gleiche auch für Tabletten mit runder oder anderer Form und auch für Kapseln oder ähnliche Produkte insbesondere aus dem Pharma-, Lebensmittel- und Nahrungsmittelergänzungsbereich gelten.
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Die gezeigte Vereinzelungseinrichtung umfasst einen Vorratsbehälter 23, einen Vibrationsförderer 1 sowie Vereinzelungsschächte 19. Im Vorratsbehälter 23 wird eine Vielzahl von Tabletten 2 in Form eines losen Schüttgutes bevorratet. Hiervon ausgehend werden sie in nachfolgend beschriebener Weise für die spätere Weiterverarbeitung bzw. Verpackung in Bezug auf ihre Längsachse ausgerichtet und vereinzelt.
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Der Vorratsbehälter 23 weist einen Vibrationsboden 25 auf, der in Bezug auf die Schwerkraftrichtung eine geringfügige Neigung zum Vibrationsförderer 1 hin aufweist. Die Neigung ist derart bemessen, dass die Tabletten 2 bei einer Vibrationsbewegung des Vibrationsbodens 25 entsprechend den dort gezeigten Doppelpfeilen zum Vibrationsförderer 1 hin gefördert werden, während beim Ausbleiben der Vibrationsbewegung die Tabletten 2 auf dem Vibrationsboden 25 liegen bleiben und nicht selbsttätig zum Vibrationsförderer 1 hin rutschen. Der Vorratsbehälter 23 weist im Bereich des Vibrationsbodens 25 eine Auslauföffnung 24 mit einem Sperrschieber 26 auf. Mittels des Sperrschiebers 26 kann der Querschnitt der Auslauföffnung 24 eingestellt und gegebenenfalls auch verschlossen werden.
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Der Vibrationsförderer 1 weist eine im Wesentlichen horizontale, entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben weisende Förderfläche 3 auf, in der parallele, vom Vorratsbehälter 23 zu den nachgeschalteten Vereinzelungsschächten 19 führende Förderrinnen 4 ausgebildet sind. Die Förderfläche 3 ist in einzelne Fördersegmente 6 aufgeteilt, wobei jedes Fördersegment 6 mit je einer Förderrinne 4 versehen ist. Hierbei sind die Fördersegmente mit ihren Förderrinnen 4 geradlinig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Die Förderrinnen 4 weisen in der vom Vorratsbehälter 23 zu den Vereinzelungsschächten 19 weisenden Förderrichtung Ausgangsenden 18 auf. Die einzelnen Fördersegmente 6 mit ihren einzelnen Förderrinnen 4 münden an den jeweiligen Ausgangsenden 18 in jeweils einen zugeordneten, im Wesentlichen senkrecht angeordneten Vereinzelungsschacht 19. Der Vibrationsförderer 1 umfasst des Weiteren einen Vibrationsantrieb 5, der im Betrieb die Förderfläche 3 bzw. die Fördersegmente 6 mit ihren darin ausgebildeten Förderrinnen 4 in eine kombinierte horizontale und vertikale Schwingbewegung derart versetzt, dass die aus dem Vorratsbehälter 23 über dessen Vibrationsboden 25 auf die Förderfläche 3 gelangenden Tabletten 2 aus ihrer ungeordneten Lage heraus in die Förderrinnen 4 gelangen und dort entlang der Förderrinnen 4 über deren Ausgangsenden 18 von oben in die Vereinzelungsschächte 19 hinein gefördert werden.
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Die Vereinzelungsschächte 19 sind an ihrem jeweiligen unteren Ende mit einem oberen Sperrschieber 27 und einem unteren Sperrschieber 28 versehen. Die beiden Sperrschieber 27, 28 werden getaktet derart angesteuert, dass die sich oberhalb des oberen Sperrschiebers 27 innerhalb des Vereinzelungsschachtes 19 zu einer Säule aufstauenden Tabletten 2 vereinzelt werden und nach unten in vereinzeltem Zustand aus dem jeweiligen Vereinzelungsschacht 19 herausfallen. Ein unterhalb des unteren Sperrschiebers 28 angeordneter optischer Sensor 29 überprüft die erfolgreiche Vereinzelung.
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Die maximale Förderleistung bzw. Fördergeschwindigkeit des Vibrationsförderers 1 ist größer als die Vereinzelungsleistung bzw. Vereinzelungsgeschwindigkeit in den Vereinzelungsschächten 19. In dessen Folge bildet sich in den Vereinzelungsschächten 19 oberhalb der Sperrschieber 27, 28 eine vertikale Säule von noch nicht vereinzelten, aber mit ihrer Längsachse vertikal ausgerichteten Tabletten 2 aus, die für eine korrekte Funktionsweise ein bestimmtes Füllmaß innerhalb der Vereinzelungsschächte 19 nicht überschreiten darf. Im Bereich des zulässigen oberen Füllstandes sind die Vereinzelungsschächte 19 mit je einem optischen Füllstandssensor 20 versehen, der das Erreichen des maximal zulässigen Füllstandes der Tabletten 2 in den Vereinzelungsschächten 19 erkennt. Im Laufe des Vereinzelungsverfahrens können Ausstoß von vereinzelten Tabletten 2 und Nachfuhr von Tabletten 2 mittels des Vibrationsförderers 1 in den verschiedenen Vereinzelungsschächten 19 voneinander abweichen, weshalb jeder Vereinzelungsschacht 19 individuell mit einem eigenen Füllstandssensor 20 zur Ermittlung des individuellen Füllstandes versehen ist.
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Für eine individuelle Füllstandssteuerung bzw. -regelung innerhalb der verschiedenen Vereinzelungsschächte 19 ist jedes der Fördersegmente 6 individuell antreibbar und bei Bedarf, also bei Überschreiten des maximalen Füllstandes im jeweiligen Vereinzelungsschacht 19 auch abschaltbar. Hierzu umfasst der Vibrationsantrieb 5 einen zentralen Antriebsabschnitt 7, mehrere Abtriebsabschnitte 8 und mehrere Koppeleinrichtungen 9. Je ein Antriebsabschnitt 8 und je eine Koppeleinrichtung 9 sind je einem einzelnen Fördersegment 6 zugeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in der Zeichnung nur ein einzelner Abtriebsabschnitt 8 und eine einzelne Koppeleinrichtung 9 für das vorderste dargestellte Fördersegment 6 gezeigt, wobei aber sinngemäß das Gleiche auch für die übrigen Fördersegmente 6 gilt.
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Der zentrale Antriebsabschnitt 7 weist eine für alle Fördersegmente 6 gemeinsame Antriebswelle 10 mit je einem Exzenter 11 für je ein Fördersegment 6 auf. Die einzelnen Abtriebsabschnitte 8 umfassen einen ortsfesten Grundkörper 14 sowie einzelne Vibrationskörper 16, wobei die Vibrationskörper 16 mittels schräg stehender Federelemente 15 in Form von Blattfedern am Grundkörper 14 elastisch federnd befestigt sind. Durch die Schrägstellung der Federelemente 15 sind die einzelnen Vibrationskörper 16 in einer zur Horizontalen und zur Vertikalen geneigten Bewegungsrichtung federnd und schwingend bewegbar. Die einzelnen Vibrationskörper 16 sind fest mit den ihnen zugeordneten Fördersegmenten 6 verbunden, in dessen Folge die Fördersegmente 6 gemeinsam mit den Vibrationskörpern 16 in einer senkrecht zur Längserstreckung der Federelemente 15 liegenden Richtung eine Vibrationsbewegung ausführen können. In den einzelnen Vibrationskörpern 16 sind Nuten 17 ausgebildet, in die einzelne Schwenkhebel 12 mit ihren Enden – hier beispielhaft in Form einer Rolle – eingreifen. Die Schwenkhebel 12 sind um eine gemeinsame Schwenkachse 32 schwenkbar, wobei die Schwenkachse 32 quer zur Förderrichtung der Fördersegmente 6 verläuft und im Bereich des ortsfesten Grundkörpers 14 positioniert ist. Die den Nuten 17 gegenüberliegenden Enden der Schwenkhebel 12 liegen – hier beispielhaft mittels je einer Rolle – an der Umfangskontur der Exzenter 11 an. Durch Drehung der Antriebswelle 10 mit ihren Exzentern 11 wird hierdurch eine oszillierende Schwingbewegung der Schwenkhebel 12 um ihre Schwenkachse 32 erzeugt, die in den Nuten 17 mittels der Bewegungsfreiheitsgrade der Federelemente 15 in eine schräge, oszillierende Schwingbewegung der Vibrationskörper 16 und der Fördersegmente 6 umgesetzt wird.
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Die einzelnen Schwenkhebel 12 sind nicht nur Teil der einzelnen, den jeweiligen Fördersegmenten 6 zugeordneten Abtriebsabschnitte 8 des Vibrationsantriebes 5, sondern in Doppelfunktion auch Teil der jeweiligen Koppeleinrichtungen 9. Zur Bildung der jeweiligen Koppeleinrichtung 9 ist neben dem Schwenkhebel 12 auch ein Stellelement 13 vorgesehen, mittels dessen der Schwenkhebel 12 nach Wahl mit seinem unteren Ende an die Außenkontur des Exzenters 11 angelegt werden kann. Bei Bedarf kann das Stellelement 13, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als linearer Stellzylinder ausgebildet ist, entsprechend einem Pfeil 30 ausgefahren werden, wobei es gegen den unteren Abschnitt des Schwenkhebels 12 drückt. Dies führt zu einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 12 um seine Schwenkachse 32 entsprechend einem Pfeil 31, so dass das untere Ende des Schwenkhebels 12 von der Umfangskontur des Exzenters 11 abhebt. In diesem Zustand ist der Antriebsabschnitt 8 mittels der Koppeleinrichtung 9 vom zentralen Antriebsabschnitt 7 abgekoppelt, wodurch trotz kontinuierlich angetriebenem Antriebsabschnitt 7 ein Antrieb und damit eine Förderleistung am jeweiligen Fördersegment 6 unterbleibt.
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Jedem einzelnen Fördersegment 6 ist je eine einzeln betätigbare Koppeleinrichtung 9 zugeordnet, so dass die einzelnen Fördersegmente 6 bzw. Abtriebsabschnitte 8 unabhängig voneinander individuell vom Antriebsabschnitt 7 abgekoppelt bzw. an ihn angekoppelt werden können. Bevorzugt sind die einzelnen Koppeleinrichtungen 9 mit den jeweiligen Füllstandssensoren 20 zu einem Steuer- bzw. Regelkreis verschaltet, so dass durch gezielte und individuelle An- bzw. Abkopplung die Füllstände in den verschiedenen Vereinzelungsschächten 19 kontrolliert werden können, ohne dass hiervon die Füllstände in den benachbarten Vereinzelungsschächten 19 beeinflusst werden. Ein Abschalten des zentralen Antriebsabschnittes 7 ist nicht erforderlich, so dass verschiedene Vereinzelungsschächte 19 auch dann weiterhin mit Tabletten 2 versorgt werden können, wenn verschiedene andere Vereinzelungsschächte 19 bereits ihren maximalen Füllstand erreicht haben und die jeweils zugeordneten Fördersegmente 6 bei laufendem Antriebsabschnitt 7 abgekoppelt sind. Die Abkoppelbarkeit der einzelnen Fördersegmente 6 vermeidet darüber hinaus, dass überschüssige Tabletten 2 über die gefüllten Vereinzelungsschächte 19 hinaus gefördert werden, was in diesem Falle eine Rückführeinrichtung für die über das Ziel hinaus beförderten Tabletten 2 erforderlich machen würde. Vielmehr ist in der erfindungsgemäßen Ausführung eine solche Rückführung verzichtbar und auch nicht vorgesehen. Bei Erreichen der Ziel-Füllstandshöhe in den Vereinzelungsschächten 19 werden die Fördersegmente 6 einfach abgekoppelt, so dass eine weitere Förderung unterbleibt. Hierbei ist das Nachfüllen von Tabletten 2 aus dem Vorratsbehälter 23 selbstregelnd, so dass auch hier keine weiteren Maßnahmen zur Förderungsunterbrechung getroffen werden müssen.
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Schließlich ist der zeichnerischen Darstellung noch entnehmbar, dass die Vereinzelungsschächte 19 durch Schachtsegmente 21, 22 gebildet sind. Die Schachtsegmente 21, 22 sind um gemeinsame Schwenkachsen 33 entsprechend Pfeilen 34, 35 unabhängig voneinander aufklappbar. Im Falle einer Funktionsstörung beispielsweise bei in den Vereinzelungsschächten 19 verklemmten Tabletten 2, erlaubt die unabhängige Aufklappbarkeit der Schachtsegmente 21, 22 einen Zugriff auf das Innere der Vereinzelungsschächte 19 und damit eine Beseitigung der Störung.