DE3404879A1 - Ausbauschild fuer den untertagebau - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem

iooo Frankfurt/ Main Staufenstraße

Bennes Marrel

Zone Industriel Sud

Andrezieux Boutheon - Loire (Frankreich)

Bezeichnung: Ausbauschild für den Untertagebau

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Ausbauschild für den sogenannten "Schreitausbau", wie er insbesondere zur Verwendung im Untertagebau bestimmt ist.

Bekannterweise weist ein Schild für den Schreitausbau eine Liegendkufe zur Abstützung auf dem Liegenden und eine Kappe zur Anlage gegen das Hangende auf, während zwischen Liegendkufe und Kappe hydraulische Druckzylinder oder Stützstempel angeordnet sind. Bei bestimmten Ausbauschilden sind zwischen Liegendkuve und Kappe ein Ausleger oder Bruchschild angeordnet, dessen äußeres Ende an der Kappe angelenkt ist, um das hintere Ende des Ausbauschildes gegen Haufwerk -zu schützen, das vom Hereinbrechen oder Versatz herrührt.

In der FR-GM-Schrift 2 26 3 37o ist ein mit einem Ausleger versehener Ausbauschild beschrieben, bei welchem zwischen dem äußeren Ende des Auslegers und der Kappe eine Schwinge angeordnet ist und ein Kraftzylinder vorgesehen ist, welcher dergestalt während der Versatzperioden zu wirken vermag, daß er die Kappe in unmittelbarer Nähe der Abbaufront hält, bevor die Stützstempel erneut unter Druck gesetzt werden, um daraufhin den Abbauschild am Hangenden anzudrücken. Diese bekannte Vorrichtung ist dazu bestimmt, die Kinematik der Anlenkung, wie sie von den meisten mit Auslegern versehenen Ausbauschilden während der Phasen, in denen der Schild nicht gegen das Hangende andrückt ,verursacht wir korrigieren: dadurch hat im Ergebnis, wenn der Ausleger unmittelbar am hinteren Ende der Liegendkufe angelenkt ist, sein vorderes Ende das Bestreben, einen Kreisbogen zu beschreiben, der normalerweise zur Folge haben würde, daß sich die Kappe zur Abbaufront hin verlängert, und zwar umso mehr, wenn die Mächtigkeit des Flözes groß ist. Das Vorhandensein der Schwinge und ihres Kraftzylinders gestattet diese Wirkung zu korrigieren und die Kappe in Bezug auf die Abbaufront passend zu positionieren, bevor der Ausbauschild gegen das Hangende angedrückt wird. Demgegenüber bleibt die Schwinge nach dem Andrücken gegen das

Hangende positiv am Ausleger durch einen unnachgiebigen Mechanismus (mit Rasten versehenes Segment; Dorn, öse und Verriegelungsloch) fest verriegelt. Anders ausgedrückt, zielt die bekannte Vorrichtung darauf ab, jede andere Relativbewegung als ein Verschwenken um die Achse der Kappe mit Bezug auf den Ausleger zu verhindern.

Die bekannte Vorrichtung weist in bestimmten Fällen folgende Nachteileauf:

- auf der einen Seite hat der Ausbauschild manchmal eine beträchtliche Höhe und Länge, die seinen Transport untertage schwierig gestalten und folglich eine große Vortriebslänge erfordern, um ihn an der Abbaufront aufzustellen;

- zum anderen sind die Ausbauschilde im verspannten Zustand zwischen dem Hangenden und dem Liegenden oft Relativbewegungen der Stützstempel mit Kräften unterworfen, deren Richtungen nicht immer der Verschieberichtung des Ausbauschildes entsprechen. Man sieht deshalb bedeutende. Kraftkomponenten am vorderen und hinteren Ende des Ausbauschildes zum Vorschein kommen, welche Gleitbewegungen der Kappe am Hangenden oder der Liegendkufe auf dem Liegenden verursach en .Diese Beanspruchungen, die sich im Schildgestell und besonders dem hinteren Lenkersystem niederschlagen, sind oft außergewöhnlich groß. Diese Kräfte vorn oder hinten am Ausbauschild können selbst im Augenblick der Verspannung auftreten, wenn sich die Liegendkufe nicht in stabiler Abstützlage befindet. Die Folge kann entweder eine Beschädigung des Ausbauschildes' oder die Erzielung einer wenig wirksamen Abstützung sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile durch Schaffung eines Schildes für den Schreitausbau zu schaffen, der einerseits während des Transports und der Aufstellung an der Abbaufront eine viel geringere Länge und Höhe aufweist als der bekannte Ausbauschild bei gleicher Funktionsgröße und der andererseits in der Lage ist, die Bewegungen der Stützstempel während der gesamten Zeitdauer der Anlage der Kappe am Hangenden aufzunehmen und ihnen

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zu folgen, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des Ausbauschildes oder einer übermäßigen Kräftekonzentration gegeben, ist.

Ausgehend von dem bekannten Schild für den schreitenden Ausbau, der aus zwischen einer Liegendkufe und einer Kappe angeordneten hydraulischen Stützstempeln besteht, hinter welchen sich an einen Bruchschild oder Ausleger angelenkte Lenker befinden, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß zwischen dem hinteren Ende der Kappe und dem oberen Ende des Bruchschildes oder Auslegers eine Schwinge mit drei Anlenkachsen angeordnet ist, von denen die eine vom hinteren Ende der Kappe, die zweite vom oberen Ende des Bruchschildes und die die dritte vom äußeren Ende einer nachgiebigen Positioniereinrichtung getragen ist, die sich außerhalb der Schwinge abstützt, um ihr eigenes Verriegelungsorgan zu bilden.

Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stützt sich die nachgiebige Positioniereinrichtung an der Unterseite des Bruchschildes oder Auslegers ab. Stattdessen kann sich aber auch die nachgiebige Positioniereinrichtung an der Kappe abstützten.

Nach einem anderen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist es von besonderem Vorteil, wenn die nachgiebige Positioniereinrichtung ein Kraftzylinder ist. Die Erfindung umfaßt jedoch auch die Ausbildung der nachgiebigen Positioniereinrichtung in Gestalt eines elastischen Organs wie einer Feder, eines Gummi-Metall-Elements oder eines hydraulischen Kraftspeichers.

Noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die nachgiebige Positioniereinrichtung um den mittleren Teil der Positionierschwinge verschwenkbar ist, deren beide Ende an der Kappe bzw. am Bruchschild oder Ausleger angelenkt sind. Alternativ hierzu kann die nachgiebige Positioniereinrichtung aber auch am unteren Ende der Schwinge angelenkt sein, deren mittlerer Teil am Bruchschild oder Ausleger angelenkt ist, während ihr oberes Ende an der Kappe angelenkt ist.

Schließlich sieht eine besondere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Verriegelungs der Kappe am Bruchschild oder Ausleger eine broße hydraulische Verriegelung ist, die über den Positionierzylinder von einem Hydraulikkreis bewirkt ist, von dem ein bekanntes Schiebe- oder überdruckventil in Bereitschaft dergestalt angeordnet ist, daß während der gesamten Anlegezeit der Kappe am Fangenden diese die Möglichkeit hat, den Relativbewegungen der Stützstempel zu folgen, ohne in irgendeiner Weise das Schildgestell zu beschädigen.Im Ergebnis wirken sich Relativbewegungen geringer Größe in einem mäßigen überdruck innerhalb des Positionierzylinders aus. Stärkere Relativbewegungen, denen die Kappe immer folgt, werden nur eine begrenzte Flüssigkeitsmenge durch das Schieberventil freigeben, ohne daß der Ausbau ebensoviel erfordert.

Es leuchtet ein, daß der erfindungsgemäße Ausbauschild einen besonders zweckmäßig und wirtschaftlichen Ausbau auch unter sich lebhaft bewegenden Gebirgsverhältnissen gestattet, ohne daß der Ausbauschild beschädigt wird. Die Erfindung ist anwendbar auf Ausbauschilde jeder Art mit zwei, drei oder vier Stützstempeln.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-3 eine erste Ausführungsform des er

findungsgemäßen Ausbauschildes in drei aufeinanderfolgenden Phasen beim Setzen,

Fig. 4 die Funktion des gesetzten Ausbau

schildes nach Fig. 3 im Fall einer Verlagerung der Stützstempel durch seitliche Relativverschiebung,

Fig. 5-8 ■ eine erste abgeänderte Ausführungs

form der Erfindung,

Fig. 9 und 1o Vanrianten zu den vorhergehenden Ausführungsformen und

Fig. 11 und 12 eine weitere Variante.

Der in den Figuren 1-4 gezeigte Ausbauschild besteht in üblicher Weise aus:

- ein oder zwei Liegendkufen 1,

- ein oder zwei hinteren Lenkern 2,

- ein oder zwei vorderen Lenkern 3,

- ein oder zwei Bruchschilden oder Auslegern 4,

- einer oder zwei Kappen 5,

- vier von hydraulischen Hauptkraftzylindern 6 gebildeten Stützstempeln.

Der Ausbauschild weist darüber hinaus am äußeren Ende des Auslegers 4 eine Gelenkachse 7 auf, an welcher das untere äußere Ende einer Schwinge 8 angelenkt ist. Das Wort "Schwinge" kann bensogut einen Satz aus zwei nebeneinander angeordneten Schwingen wie eine einzige kastenförmig ausgebildete Schwinge bedeuten.

An seinem oberen Ende trägt·die Schwinge eine Gelenkachse 9, durch welche sie mit dem hinteren Ende eines oder zweier Kappen verbunden ist.

Schließlich trägt die Schwinge 8 eine dritte Anlenkachse 1o, die im Ausführungsbeispiel der Figuren 1-4 zwischen den Achsen 7 und angeordnet ist. An diese Mittelachse 1o ist das eine Ende eines Positionierzylinders 11 angelenkt, dessen anderes Ende an einer Achse 12 verschwenkbar ist, die an der Unterseite der Kappe 5 angeordnet ist. Diese Achse 12 kann unterhalb der Kappe 5,

beispielsweise in Höhe des weiter vorn liegenden Stützstempels angeordnet seit!«

Der Kraftzylinder 11 dient zum Positionieren der Kappe 5 und gestattet dieser Längsverschiebungen in Richtung des Pfeils 13 (Figo 1)„ Zu diesem Zweck ist der hydraulische Kraftzylinder 11 an einen nicht gezeigten Versorgungskreis angeschlossen, der ein gesteuertes Rückschlagventil und ein.überdruckventil oder ein Schiebeventil bekannter Ausführung enthält. Bekanntlich hat eine solche Ventilanordnung den Zweck, den Druck im Kraftzylinder 11, der die hydraulische Verriegelung der Schwinge 8 gewährleistet, aufrecht zu erhalten, solange dieser Druck unterhalb einer vorbestimmten Auslöseschwelle bleibt. Wenn infolge einer Bewegung der Stützstempel ein höherer Druck in dem Kraftzylinder 11 auftritt, gibt das Schiebeventil eine geringe Flüssigkeitsmenge frei, die gerade ausreicht, um den Druck auf einem annehmbaren Niveau zu halten, woraufhin das Ventil sich wieder schließt, um von neuem die hydraulische Verriegelung der Schwinge 8 zu gewährleisten.

Anders ausgedrückt, ist die Wirkungsweise die folgende:

Wenn sich der Ausbauschild in Fahrstellung befindet, ist er zusammelgefaltet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das Vorhandensein der Schwinge 8 gestattet die Verminderung der Gesamtlänge

14 des zusammengefalteten Ausbauschildes sowie dessen Raumbedarf

15 in der Höhe auf einen Minimalwert. Das Verfahren des Ausbauschildes auf der groben Sohle wird dadurch wesentlich vereinfacht.

Sobald der Ausbauschild an Ort und Stelle vor der Abbaufront 16 angekommen ist (Fig. 2), wird der Positionierzylinder 11 betätigt und fährt aus, was zum Hochschwenken der Stützstempel 6 führt.(Fig. 2, Pfeile 17).

Wenn daraufhin die Stützstempel 6 zum Verriegeln der Kappe 5 am Liegenden ausgefahren werden, verursacht bekanntlich das Spiel der Lenker 2 und 3 eine Verlagerung der Achse 7 am Ausleger 4 gemäß einer Bahn, die in Fig. 3 durch die Kurve 18

dargestellt ist. Diese Kurve weicht geringfügig von einer Geraden ab, so daß der Abstand 19 zwischen der Abbaufront 16 und dem vorderen Ende der Kappe sich in Abhängigkeit von der Höhe 2o des Kohlenflözes ändert. Unter diesen Bedingungen leuchtet ein, daß man durch Verändern der Länge des Positionierzylinders 11 vor dem Verspannen der Kappe 5 am Liegenden diesen Abstand verändern und einstellen kann, bis genau die gewünschte Abstützung vorliegt.

Im Gegensatz zu den bis heute bekannten Vorrichtungen gewährleistet der erfindungsgemäße Ausbauschild nach der Verspannung zwischen Liegendem 11 und Hangendem 12 (Fig. 3) seine einwandfreie Funktion, und zwar ständig während der gesamten Zeitdauer, während welcher der Ausbauschild zwischen den Stützstempeln verspannt bleibt.

In der Praxis läßt sich feststellen, daß für den Fall, daß das Hangende 22 gegenüber dem Liegenden 21 einstürzt, die Tendenz besteht, den Abstand 19 zu vergrößern, d.h. die Kappe 5 gegenüber der Abbaufront 16 zurückzuverschieben. Während die bis heute bekannten Ausbauschilde einer solchen Längsbewegung der Kappe (Pfeil 13) Widerstand leisten, was zur Folge hat, daß zunehmend sehr große Beanspruchungen auftreten, welche in einer Beschädigung des Schildgestells enden, gestattet die erfindungsgemäße Ausbildung im Gegenteil ein Zurückweichen der Kappe 5 (Vergrößerung des Abstandes 19) bei gleichzeitig fortdauernder wirksamer Abstützung am Hangenden 22.

Eine solche Längsverschiebung (beispielsweise von der Größe 23 in Fig. 4) ist nur von einer einfachen Winkelverlagerung 24 der Schwinge 8 begleitet.

Im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5-8 ist die Gesamtlänge 14 des Ausbauschildes im zusammengeklappten Zustand noch weiter aufgrund der Tatsache vermindert, daß die Stützstempel 6 im ersten Augenblick Seite an Seite, der eine vor dem anderen, liegen (Fig. 5). Zum Aufstellen des Ausbauschildes wird mit dem Aufrichten der Stützstempel 6 begonnen (Fig. 6), woraufhin der oder die hinteren Stützstempel in ihre endgültige Stellung

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verschoben werden (Fig. 7). Schließlich werden die Stützstempel 6 nach oben ausgefahren (Fig. 8), bis sich die Kappe 5 am Hangenden abstützt. >

Bei der in Fig. 9 gezeigten abgeänderten Ausführungsform ist die Schwinge 8 mit ihrer oberen Achse 9 nach wie vor am hinteren Ende der Kappe 5 angelenkt, ihre Mittelachse 1o ist jedoch an dem oberen Ende des Auslegers 4 angelenkt. In diesem Fall befindet sich die untere Achse 7 der Schwinge 8 unterhalb des Auslegers 4 und nimmt ein Ende des Positionierzylinders 11 .auf. Die andere zur Abstützung des Positionierzylinders 11 dienende Achse ist nunmehr eine Achse 25, die unterhalb des Mittelteils des Auslegers 4 angeordnet ist. Somit befindet sich der Positionierzylinder 11 für die Kappe 5 unterhalb des Auslegers oder Bruchschildes 4. Die Wirkungsweise bleibt ananolg derjenigen der vorher beschriebenen Ausführungsform.

Schließlich ist in Fig. 1o der Fall eines Ausbauschildes mit nur zwei nebeneinanderliegenden Stützstempeln dargestellt. Diese abgeänderte Ausführungsform bewährt sich, wenn die Fahrbedingungen für den Ausbauschild auf der Grubensohle keine Schwinge 8 größerer Länge ausschließen. In diesem Fall hat die Schwinge 8 vier Schwenkachsen, nämlich:

- eine obere Achse 9 zum Anlenken der Kappe 5,

- eine Achse 1o zur Aufnahme der Druckkraft des Kraftzylinders 11, der sich über die Achse 12 an der Kappe 5 abstützt,

- unterhalb der Achse 1o eine Achse 7, die am oberen Ende des Auslegers 4 angeordnet ist, und

- schließlich eine Achse 25, die am unteren Ende der Schwinge 8 angeordnet ist, um den Druck eines Positionierzylinders 26 aufzunehmen, der sich an einer Achse 27 an einem Ansatz des Auslegers 4 abstützt.

Es ist zu erkennen, daß bei dieser Ausführungsform die Schwinge 8 gleichzeitig der Wirkung folgender Elemente unterliegt:

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- eines Kraftzylinders 11, der unter dem hinteren Teil der Kappe 5 angeordnet ist, und

- eines Kraftzylinders 26, der unter der oberen Hälfte des Auslegers 4 angeordnet ist.

Im Gegensatz zu dem bekannten Ausbauschild mit zwei Stützstempeln 6, die bereits einen Bereitstellungszylinder 11 oder 26 aufweisen, sind hier noch eine Schwinge 8 und ein zweiter Kraftzylinder 26 oder 11 hinzugefügt.

Ein jeder der Kraftzylinder 11, 26 ist hydraulisch in der oben beschriebenen Weise an eine Versorgung angeschlossen, d.h. jeder der beiden ist in der Lage, eine hydraulische Verriegelung der damit verbundenen Teile zu gewährleisten, wobei diese hydraulische Verriegelung indessen von einem Schieberventil vorgenommen ist, das sich lediglich bei überdruck während der Bewegungen der Stützstempel öffnet.

Im Fall der Fig. 1o können zwischen der Liegendkufe 1 und der Kappe 5 ein einziger oder eine Reihe von Stützstempeln 6 vorgesehen sein.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung einen doppelten Vorteil bietet, nämlich:

- die Verbesserung der Abstützwirkung ohne die Gefahr einer Zerstörung des Ausbauschildes im Laufe von Relativbewegungen der Stützstempel auch in Längsrichtung und

- die Verbesserung der Fahrbedingungen durch Verminderung der Länge über alles 14 des Ausbauschildes, wenn sich dieser im zusammengeklappten Zustand befindet.

Im Rahmen der in den Figuren 11 und 12 gezeigten Ausführungsform ist die Konstruktion analog derjenigen der Fig. 1o, jedoch hat die Schwinge 1o eine größere Länge. Diese letztere ist begründet durch die Transportbedingungen auf der Grubensohle.

Aus dem Beispiel der Fig. 4 läßt sich erkennen, daß die Erfindung eine beträchtliche Verminderung der Gesamtlänge 14 des zusammengeklappten Ausbauschildes gegenüber der Länge 28 (Fig. 12) in der Arbeitsstellung mit sich bringt.

Claims (9)

1. - Λ -Patentansprüche

   \1. jAusbauschild für den Untertagebau, bestehend aus zwischen einer Liegendkufe (1) und einer Kappe (5) angeordneten hydraulischen Stutζstempeln (6), hinter denen sich an einem Bruchschild oder Ausleger (4) angelenkte Lenker (2, 3) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem hinteren Ende der Kappe (5) und dem oberen Ende des Bruchschildes oder Auslegers (4) eine Schwinge (8) mit drei Anlenkachsen angeordnet ist, von denen die eine (9) vom hinteren Ende der Kappe (5), die zweite vom oberen Ende des Bruchschildes (4) und die dritte vom äußeren Ende einer nachgiebigen Positioniereinrichtung (11) getragen ist, die sich außerhalb der Schwinge (8) abstützt, um ihr eigenes Verriegelungsorgan zu bilden.
2. 2. Ausbauschild nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß sich die nachgiebige Positioniereinrichtung (11) an der Unterseite des Bruchschildes oder Auslegers (4) abstützt.
3. 3. Ausbauschild nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß sich die nachgiebige Positioniereinrichtung (11) unter der Kappe (5) abstützt.
4. 4. Ausbauschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nachgiebige Positioniereinrichtung (11) ein Kraftzylinder ist.
5. 5u Ausbauschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nachgiebige Positioniereinrichtung ein elastisches Organ wie eine Feder, ein Gummi-Metall-Element oder ein hydraulischer Kraftspeicher ist.
6. 6. Ausbauschild nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die nachgiebige Positioniereinrichtung eine mechanische Blockiereiririchtung mit eingebautem Lastbegrenzer ist.
7. 7. Ausbauschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Positioniereinrichtung um den mittleren Teil der Positionierschwinge (8) verschwenkbar ist, deren beide Enden (bei 9) an der Kappe (5) bzw.{bei 7) am Bruchschild oder Ausleger (4) angelenkt sind.
8. 8. Ausbauschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Positioniereinrichtung (11) am unteren Ende (7) der Schwinge (8) angelenkt ist, deren mittlerer Teil (bei 1o) am Bruchschild oder Ausleger (4) angelenkt ist, während ihr oberes Ende (bei 9) an der Kappe angelenkt ist.
9. 9. Ausbauschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung der Kappe (5) am Bruchschild oder Ausleger (4) eine bloße hydraulische Verriegelung ist, die über den Positionierzylinder (11) von einem Hydraulikkreis bewirkt ist, von dem ein bekanntes Schiebe- oder überdruckventil in Bereitschaft dergestalt angeordnet ist, daß während der gesamten Anlegezeit der Kappe (5) amH^angenden (22) diese die Möglichkeit hat, den Relativbewegungen der Stützstempel (21, 22) zu folgen, ohne in irgendeiner Weise das Schildgestell zu beschädigen.

   o. Ausbauschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (8) vier Anlenkachsen aufweist, nämlich:

   - eine obere, an der Kappe (5) angelenkte Achse, |

   - eine Achse (1o) zum Aufnehmen der Druckkraft eines sich an

   der Achse (12) der Kappe (5) abstützenden Kraftzylinders (11), |

   - eine unterhalb der vorgenannten Achse (1o) am oberen Ende j des Auslegers (4) angelenkte Achse (7) und

   - eine am unteren Ende der Schwinge angeordnete Achse (25) zur Aufnahme der Druckkraft des Positionierzylinders (26), der sich an einer an der Innenwand des Auslegers (4) angeordneten Achse (27) abstützt,

   so daß die Schwinge (8) der gleichzeitigen Wirkung folgender Elemente unterworfen ist:

   - eines unterhalb des hinteren Endes der Kappe (5) angeordneten Kraftzylinders (11) und

   - eines unterhalb der oberen Hälfte des Auslegers (4) angeordneten Kraftzylinders (26),

   wobei ein jeder dieser beiden Kraftzylinder (11 bzw. 26) hydraulisch in der im Anspruch 9 unter Schutz gestellten Weise angeschaltet ist, d.h. jeder von beiden in der Lage ist, eine hydraulische Verriegelung der von ihm verbundenen Teile zu bewirken, und wobei diese hydraulische Verriegellung indessen mit einem Schiebeventil ausgerüstet ist, welches sich einzig und allein bei überdruck während der Bewegungen der Kraftzylinder öffnet.