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Beschreibung
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Verfahren und Vorrichtung zum Entleeren von flexiblen Behältern Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entleeren eines flexiblen, mit schlecht fliessendem
Schüttgut gefüllten Behälters, insbesondere eines Big-Bag-Behälters, der eine im
Bereich eines Bodenteils angeordnete Öffnung besitzt. Des weiteren betrifft die
Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens.
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Zur Verpackung und zum Transport von Schüttgütern werden heute vielfach
flexible Behälter mit genormten Abmessungen, insbesondere Big-Bag-Behälter,verwendet.
Diese sind aus einem flexiblen Material, z.B. Gewebe, hergestellt und haben eine
quaderähnliche Form. Die Big-Bag-Behälter besitzen eine Bodenfläche mit den Aussenmassen
1 x 1 m und eine Höhe von 1 bis 2 m. Zum Einfüllen des Schüttgutes ist in der Mitte
einer dem Bodenteil gegenüberliegenden Deckelfläche eine Öffnung mit einem Durchmesser
von ungefähr 20 cm und mit einem daran angesetzten Schlauchstück gleichen Durchmessers
vorgesehen. Das Entleeren erfolgt mittels einer in gleicher Weise ausgebildeten
und mit einem Schlauchstück versehenen Öffnung, die in der Mitte des Bodenteils
angeordnet ist.
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Die Big-Bag-Behälter sind im Bereich ihrer Deckelfläche mit mehreren
Schlaufen ausgestattet, die ein einfaches und wirtschaftliches Bewegen und Transportieren
dieser Behälter durch Gabelstapler erlauben. Bisher haben sich die Big-Bag-Behälter
nur zum Verpacken und Transportieren von Schüttgütern mit guten Fliesseigenschaften,
wie z.B.
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Kunststoffgranulaten,Getreide etc., geeignet, da diese leicht eingefüllt
werden können und auch beim Entleeren durch die bodenseitig angeordnete Öffnung
problemlos auslaufen.
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Im Gegensatz dazu konnten die Big-Bag-Behälter zum Verpacken schlecht
fliessender Schüttgüter, wie z.B. Kleie, Sägespäne, nicht granulierte Düngemittel
etc., nicht verwendet werden. Beim Einfüllen dieser Schüttgüter treten zwar keine
Schwierigkeiten auf, jedoch ist das Entleeren aufgrund der schlechten Fliesseigenschaften
nahezu unmöglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemässen
Art zu entwickeln, durch welches mit schlecht fliessenden Schüttgütern gefüllte
flexible Behälter auf einfache Weise entleert werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Behälter mit dem Bodenteil auf ein
Rüttelelement mit geneigter Auflagefläche aufgesetzt wird und dass dieses parallel
zur Richtung der Schwerkraft in einem derartigen Rhythmus und mit einem derartig
qrossen Hub auf- und abbewegt wird, dass einzelne aneinander haftende Partikel des
Schüttgutes voneinander gelöst, in Richtung der Schwerkraft sowie quer zu dieser
beschleunigt und folglich in Richtung der Öffnung zum Fliessen gebracht werden.
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Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass
aufgrund der durch den grossen Hub bedingten und während relativ langer Zeiträume
in einer Richtung auf die Partikel einwirkenden grossen Beschleunigungskräfte, die
eine Komponente parallel zur Richtung der Schwerkraft und durch die geneigte Auflage
fläche auch eine Komponente quer zu dieser Richtung aufweisen, die einzelnen aneinander
haftenden Partikel des Schüttgutes voneinander gelöst werden.
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Das Fliessen des Schüttgutes kann zusätzlich dadurch verbessert werden,
dass das Rüttelelement parallel zur Richtung der Schwerkraft in einem derartigen
Rhythmus und mit einem solchen Hub auf- und abbewegt wird, dass sich das Rüttelelement
und der darauf aufliegende Bodenteil aufgrund der Massenträgheit des Behälters voneinander
entfernen und anschliessend wieder aufeinanderstossen.
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Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass durch das Entfernen
des Behälters von dem Rüttelelement und das anschliessende Aufeinanderstossen der
beiden die zum Fliessen des Schüttgutes erforderlichen grossen Beschleunigungskräfte,
die die Haftreibung zwischen den einzelnen Partikeln des Schüttgutes aufheben, in
einfacher Weise erzeugt werden können.
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Weiterhin ist es zum Erzeugen der erforderlichen Beschleunigungskräfte
günstig, wenn das Rüttelelement und der Bodenteil so weit voneinander entfernt werden,
dass die mittlere Distanz in einem Bereich von einigen Millimetern bis zu einigen
Zentimetern liegt.
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Da die Zahl der Bewegungen des Rüttelelements pro Zeiteinheit, der
Hub des Rüttelelements beim Auf- und Abbewegen und die mittlere Distanz zwischen
Rüttelelement und Bodenteil beim Abheben durch die Bedingung, dass der Bodenteil
von dem Rüttelelement abheben muss, miteinander verknüpft sind, sind bei Vorgabe
einer dieser Grössen automatisch die anderen beiden mitbestimmt. So ist bei Vorgabe
der Zahl der Auf- und Abbewegungen pro Minute gleichzeitig auch der Hub des Rüttelelements
beim Auf- und Abbewegen und die mittlere Distanz beim Abheben ebenfalls indirekt
mitvorgegeben.
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Zur Verbesserung des Fliessens, vor allem in Richtung der Öffnung
des Behälters, ist es von Vorteil, wenn das Schüttgut zusätzlich quer zur Richtung
der Schwerkraft oszillierend bewegt wird.
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Bei den bisherigen Ausführungsformen des Verfahrens konnte das Rüttelelement
in allen denkbaren Rhythmen auf- und abbewegt werden. Die am einfachsten zu erzeugende
Bewegung ist jedoch eine sinusförmige Bewegung, so dass es bei einer möglichst einfachen
Ausführungsform von Vorteil ist, wenn das Rüttelelment in Form einer Sinusschwingung
bewegt wird.
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Das erfindungsgemässe Verfahren erfordert, dass Rhythmus und Hub des
Rüttelelements miteinander korreliert sind, so dass die erforderlichen grossen Beschleunigungskräfte
erzeugt werden können. Aus Gründen der Dimensionierung der mechanischen Komponenten
he es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Rüttelelement im Mittel mit einem
Hub, der im Bereich von 2 bis 60 mm liegt, bewegt wird.
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In den obigen Ausführungsbeispielen wurde die optimale Wirkungsweise
des Verfahrens durch den mittleren Hub des Rüttelelements oder durch die mittlere
Distanz festgelegt.
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Es ist jedoch ebenfalls möglich, den optimalen Wirkungsbereich durch
die Zahl der Auf- und Abbewegungen des Rüttelelements pro Zeiteinheit zu bestimmen,
wobei es günstig ist, wenn das Rüttelelement mit einem Rhythmus im Bereich von 30/min.
bis zu 200/mini bewegt wird.
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Damit das erfindungsgemässe Verfahren bei verschiedenen Schüttgütern
mit unterschiedlich stark aneinander haftenden Partikeln angewandt werden kann,
ist es vorteilhaft, wenn der Rhythmus dem jeweiligen Schüttgut angepasst wird.
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Weiterhin ist es günstig, wenn der Rhythmus zur Steuerung der Menge
des ausfliessenden Schüttgutes geregelt wird.
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Bisher wurde das Rüttelelement nur parallel zur Richtung der Schwerkraft
oder quer zu dieser Richtung bewegt, so dass der Behälter nicht geneigt wurde.
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Zum Lösen des Schüttgutes von Wandflächen kann es jedoch vorteilhaft
sein, wenn das Rüttelelement und somit auch der Behälter beim Auf- und Abbewegen
zusätzlich noch gekippt werden.
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Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der gattungsgemässen Art zu schaffen, die die Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die
Vorrichtung ein beweglich
gelagertes Rüttelelement mit mindestens einer Auflagefläche umfasst, auf welcher
ein zu entleerender, flexibler Behälter mit einem Bodenteil aufgesetzt ist, dass
die Auflagefläche in Richtung einer im Bodenteil des Behälters vorqesehenen Öffnung
nach unten in Richtung der Schwerkraft geneigt ist und dass das Rüttelelement durch
einen Antrieb parallel zur Richtung der Schwerkraft von einer unteren in eine obere
Position und umgekehrt bewegbar ist.
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Der Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass sie sehr wenige,
einfach herzustellende Teile umfasst und somit robust und kostengünstig herzustellen
ist.
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Ergänzend zu der Bewegung des Rüttelelements parallel zur Richtung
der Schwerkraft ist es vor allem zum Bewegen des Schüttgutes in Richtung der Öffnung
vorteilhaft, wenn das Rüttelelement zusätzlich quer zur Richtung der Schwerkraft
bewegbar ist.
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Weiterhin kann es zum Lösen des Schüttgutes von den Wandflächen günstig
sein, wenn das Rüttelelement kippbar gelagert ist.
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Zum Entleeren von flexiblen Behältern, bei denen die Öffnung zum Entleeren
in dem Bodenteil angeordnet ist, wie z.B. bei den vorher beschriebenen genormten
Big-Bag-Behältern, ist vorgesehen, dass die Auflagefläche des Rüttelelements in
einem Bereich unterhalb der Öffnung des Behälters einen Ausschnitt alqfweist, der
erlaubt, dass das Schüttgut ungehindert nach unten ausfliessen kann.
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Da die genormten flexiblen Behälter aus Gründen der Stapelbarkeit
und der Ausnützung des Transportvolumens quaderförmig sind, besteht beim Entleeren
immer die Gefahr, dass das Schüttgut im Bereich des Bodenteils nicht vollständig
ausfliesst. Aus diesem Grund ist es günstig, wenn die Auflagefläche in Richtung
auf den Ausschnitt nach unten geneigt ist, so dass der darauf aufliegende Bodenteil
des Behälters sich dieser Neigung anpasst und für das Schüttgut beim Entleeren eine
schiefe Ebene bildet.
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Bei einem besonders geeigneten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
dass die Auflagefläche trichterförmig ausgebildet ist.
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Ein einfaches und robustes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Rüttelelement auf einer Seite kippbar gelagert ist und dass der Antrieb
auf der entgegengesetzten Seite angreift.
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Dabei ist es bei diesem Ausführungsbeispiel zur Entlastung des Antriebs
günstig, wenn das Rüttelelement auf der Seite, auf welcher der Antrieb angreift,
zusätzlich durch Federbeine abgestützt ist.
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Zur Stabilisierung des auf dem Rüttelelement aufgesetzten flexiblen
Behälters ist vorgesehen, dass auf einer Seite des Rüttelelements eine sich von
diesem ungefähr senkrecht nach oben erstreckende Stützfläche für den flexiblen Behälter
angeordnet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer Ausführungsform
der Erfindung.
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In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer
teilweise aufgebrochen dargestellten erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 2 eine
Frontansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung mit teilweise entfernten Federbeinen.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung 10 zum Entleeren eines
flexiblen Behälters 12 (hier strichpunktiert gezeichnet), der mittels Schlaufen
14 an einer Gabel 16 (ebenfalls strichpunktiert gezeichnet) eines Gabelstaplers
aufgehängt ist. Wie in einem aufgebrochen dargestellten Teil zu sehen ist, besitzt
ein Bodenteil 18 des Behälters 12 in der Mitte eine Öffnung 20, an die ein Schlauchstück
22 gleichen Durchmessers angesetzt ist (strichpunktiert gezeichnet). Zum Transport
ist die Öffnung 20 beispielsweise durch Abbinden des Schlauchstücks 22 verschliessbar.
Der gesamte Behälter 12 einschliesslich der Schlaufen
14, des
Bodenteils 18 und des Schlauchstücks 22 besteht aus demselben flexiblen DIaterial,
üblicherweise einem Gewebe mit entsprechender Festigkeit oder ähnlichem.
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Zum Entleeren ist der an der Gabel 16 des Gabelstaplers aufgehängte
Behälter 12 mit seinem Bodenteil 18 auf ein in seiner Mittelstellung im wesentlichen
waagrecht angeordnetes Rüttelelement 24 aufgesetzt, das einen ebenfalls im wesentlichen
waagrecht verlaufenden, rechteckigen Rahmen 26 und einen in diesen eingesetzten
und an diesem gehaltenen Trichter 28 umfasst. Dieser Trichter 28 wird durch vier
Auflageflächen 30 gebildet, von denen je eine parallel zu einer Aussenkante des
Rahmens 26 verläuft und zu einer Mitte des Trichters 28 hin schräg nach unten in
Richtung auf eine Standfläche der Vorrichtung 10 geneigt ist, wobei Unterkanten
32 der Auflageflächen 30 eine in der Mitte des Trichters 28 und konzentrisch zur
Öffnung 20 angeordnete Auslauföffnung 34 des Trichters 28 begrenzen.
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Zur Stabilisierung des Behälters 12 ist an dem Rahmen 26 eine sich
im wesentlichen senkrecht nach oben erstreckende, parallel zu einer Seite des Trichters
verlaufende Stützfläche 36 vorgesehen, an der auf beiden Seiten rechtwinklig abstehende
und parallel zu zwei weiteren Seitenkanten des Trichters 28 verlaufende Flächenstücke
37 angeformt sind.
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Die Aussenabmessungen des Trichters 28 sind so gewählt, dass sie mindestens
den Aussenmassen des Behälters 12 entsprechen. Daraus folgt, dass der Bodenteil
18 des aufgesetzten Behälters 12 vollständig innerhalb des Trichters 28 liegt und
zumindest teilweise mit dessen Auflageflächen 30 in Berührung ist.
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Wie Fig. 1 und 2 zeigen, ist an einer die Stützfläche 36 tragenden
Längsseite des Rahmens 26 im Bereich einer jeden zu dieser Längsseite gehörenden
Ecke des Rahmens 26 je ein Lagerbolzen 38 vorgesehen, wobei diese zwei Lagerbolzen
38 parallel zu der Längsseite und koaxial zueinander ausgerichtet sind sowie in
einem Abstand zu dieser verlaufen. Jeder der Lagerbolzen 38 ist dabei an seinen
beiden Enden durch zwei im rechten Winkel von dem Rahmen 26 abstehende plattenförmige
Teile 40 an diesem gehalten. Zwischen den plattenförmigen Teilen 40 ist jeder der
Lagerbolzen 38 an einem sich von einem Grundrahmen 42 in Richtung auf das Rütteltelement
24 erstreckenden Stützbein 44 drehbar gelagert, so dass das ganze Rüttelelement
24 um eine durch die Lagerbolzen 38 verlaufende Drehachse 39 kippbar ist.
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In der Mitte auf der der Stützfläche 36 gegenüberliegenden Seite des
Rahmens 26 ist ein parallel zu dieser Längsseite und ebenfalls zu den Lagerbolzen
38 verlaufender Bolzen 46 vorgesehen, der durch zwei plattenförmige, in einem Abstand
voneinander angeordnete Ösen 48 mit dem Rahmen 26 fest verbunden ist. Zwischen den
plattenförmigen Ösen 48 greift eine an diesem Bolzen 46 drehbar gelagerte Antriebsstange
50 eines Exzenterantriebs 52 an, der eine parallel zum Bolzen 46 verlaufende Antriebswelle
54 aufweist. Die Antriebswelle 54 und somit auch der Exzenterantrieb 52 werden durch
beidseitig des Exzenterantriebs 52 angeordnete und mit dem Grundrahmen 42 verbundene
Lagerböcke 56 getragen.
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An dem Rahmen 26 sind gegenüber den Stützbeinen 44 zwei zusätzliche,
parallel zu diesen ausgerichtete, höhenverstellbare Federbeine 58 vorgesehen, die
bezüglich der
Antriebswelle 54 in Richtung auf die Stützbeine 44
versetzt angeordnet sind und den Rahmen 26 jeweils aussen an jeder seiner im rechten
Winkel zur Drehachse 39 verlaufenden Längsseiten gegen den Grundrahmen 42 abstützen.
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Zum Entleeren wird der Behälter 12 an der Gabel 16 des Gabelstaplers
hängend zu der erfindungsgemässen Vorrichtung 10 transportiert und auf den Trichter
28 aufgesetzt.
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Dabei wird der Bodenteil 18 zumindest teilweise an die schrägen Abstützflächen
30 des Trichters 28 angedrückt, so dass der Behälter 12 mit einem grossen Teil seines
Gewichts auf den Berührungsflächen zwischen dem Bodenteil 18 und den Abstützflächen
30 lastet. Er bleibt jedoch mit den Schlaufen 14 an der Gabel 16 des Gabelstaplers
aufgehängt. In besonderen Fällen ist es auch günstig, wenn der Behälter 12 nicht
mit seinem gesamten Gewicht auf dem Trichter 28 lastet, sondern wenn noch ein Teil
des Gewichts durch die Gabel 16 abgefangen wird.
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Die Verteilung wird bevorzugterweise so gewählt, dass zwei Drittel
des Gewichts auf dem Trichter 28 und ein Drittel auf der Gabel 16 lasten.
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Nach Entfernen eines Verschlusses am Schlauchstück 22 wird durch Drehen
der Antriebswelle 54 der um die Lagerbolzen 38 schwenkbare Rahmen 26 durch den Exzenterantrieb
52 auf der den Lagerbolzen 38 gegenüberliegenden Seite auf- und abbewegt und dadurch
gleichzeitig gekippt. Dabei dienen die höhenverstellbaren Federbeine 58 zur Entlastung
des Exzenterantriebs 52, da sie so eingestellt werden, dass sich das Rüttelelement
24 bei aufgesetztem Behälter 12 in einer Mittelstellung zwischen einer oberen und
einer unteren Position befindet.
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Für das Funktionieren der erfindungsgemässen Vorrichtung ist wesentlich,
dass bei dem durch den Exzenterantrieb 52 vorgesehenen Hub, d.h. dem Weg, den die
auf- und abbewegte Seite des Rahmens 26 zwischen einem unteren und einem oberen
Maximum zurücklegt, die Drehzahl der Antriebswelle 54 und somit die Zahl der Auf-
und Abbewegungen der Antriebsstange 50 so gewählt wird, dass die im Schüttgut auftretenden
Beschleunigungskräfte zum Lösen der aneinander haftenden Partikel des Schüttguts
ausreichen.
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Dazu ist besonders eine grosse Amplitude beim Bewegen des Rüttelelements
wichtig, da eine solche schon bei niedriger Drehzahl grosse Beschleunigungskräfte
entstehen lässt, die über relativ lange Zeiträume in einer Richtung auf die Partikel
wirken, so dass die Haftkräfte zwischen den einzelnen Partikeln überwunden werden
und diese sich relativ zueinander bewegen. Infolgedessen beginnt das Schüttgut in
Richtung zur Öffnung 20 zu fliessen und läuft durch das Schlauchstück 22 aus dem
Behälter 12 aus.
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Bei vorgegebenem Hub gibt es für jede Sorte von Schüttgut charakteristische
Drehzahlbereiche, innerhalb denen dieses zum Fliessen gebracht werden kann. Eine
Steuerung des Entleerungsvorgangs kann daher durch Regelung der Drehzahl innerhalb
dieser charakteristischen Drehzahlbereiche erfolgen, so dass auch die Möglichkeit
besteht, die Menge des ausfliessenden Schüttgutes zu dosieren.
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Die Verwendung von trichterförmig angeordneten Auflageflächen 30-hat
sich bewährt, da das Schüttgut durch derartig ausgestaltete Auflageflächen 30 in
dem Behälter 12 nicht nur eine Beschleunigung parallel zur Richtung der
Schwerkraft,
sondern auch quer zu dieser in Richtung zur Öffnung 20 erfährt, so dass das Schüttgut
besser in Richtung der Öffnung 20 fliesst.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist denkbar, dass das Rüttelelement
24 nicht durch einen Exzenterantrieb 52, sondern durch einen andersgearteten Schwingungsantrieb
in Bewegung versetzt wird. So ist z.B. denkbar, dass das Rüttelelement durch zwei
angetriebene gegenläufige Massen in Bewegung versetzt wird. Wichtig ist dabei nur,
dass das Rüttelelement mit ausreichendem Hub und daraus folgendem entsprechendem
Rhythmus bewegt wird. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass das Bewegen des Rüttelelements
24 durch einen Vibrator das Schüttgut nicht zum Fliessen bringen kann, sondern dieses
nur verfestigt, da die Amplitude des Vibrators zum Erzeugen der erforderlichen Beschleunigungskräfte
nicht ausreicht.
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Die oben beschriebene kippbare Lagerung des Rüttelelements 24 auf
einer Seite des Rahmens 26 und das Auf- und Abbewegen der entgegengesetzten Seite
des Rahmens 26 durch einen Antrieb ermöglichen einerseits die Erzeugung vertikaler
Beschleunigungskräfte und andererseits das Entstehen quer zur Richtung der Schwerkraft
wirkender, durch die Kippbewegung bedingter Querbeschleunigungen, die das Fliessen
des Schüttgutes in Richtung auf die Auslauföffnung erleichtern. Zur Verstärkung
dieser Querbeschleunigung ist es bei modifizierten Ausführungsbeispielen auch denkbar,
einen zusätzlichen, das Rüttelelement 24 quer zur Richtung der Schwerkraft bewegenden
Antrieb vorzusehen.
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Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen
Vorrichtung ist wesentlich, dass bei dem durch den Exzenterantrieb 52 vorgesehenen
Hub, d.h.
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dem Weg, den die auf- und abbewegte Seite des Rahmens 26 zwischen
einem unteren und einem oberen Maximum zurücklegt, die Drehzahl der Antriebswelle
54 und somit die Zahl der Auf- und Abbewegungen der Antriebsstange 50 so gewählt
wird, dass der Bodenteil 18 des Behälters 12 sich bei den Auf- und Abbewegungen
von den Auflageflächen 30 entfernt und anschliessend wieder auf diesen auftrifft.
Von entscheidender Bedeutung ist der beim Auftreffen des Bodenteils 18 auf die Auflageflächen
30 erzeugte Stoss, der sich auf das Schüttgut in dem flexiblen Behälter überträgt
und dieses so stark beschleunigt, dass die Haftkräfte zwischen den einzelnen Partikeln
überwunden werden, das Schüttgut in Richtung zur Öffnung 20 zu fliessen beginnt
und durch das Schlauchstück 22 aus dem Behälter 12 ausläuft.
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Bevorzugte Werte beim Betrieb der hier beschriebenen Vorrichtung sind
ein Hub von ungefähr 30 mm und eine Drehzahl von ungefähr 200 Umdrehungen pro Minute.
Dabei hebt das Bodenteil 18 ungefähr 5 bis 30 mm von den Auflageflächen 30 ab.
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Zusätzlich zu den vorher erwähnten Vorteilen hat sich die Verwendung
von trichterförmig angeordneten Auflageflächen 30 in diesem Ausführungsbeispiel
besonders bewährt, da derartig ausgestaltete Auflageflächen 30 den Behälter 12 bei
jedem Auftreffen erneut zentrieren, so dass die Öffnung 20 immer genau über der
Auslauföffnung 34 gehalten wird, und da das Schüttgut in dem Behälter 12 bei Auftreffen
des Bodenteils 18 auf den schräggestellten Auflageflächen 30 nicht nur eine Beschleunigung
parallel zur Richtung
der Schwerkraft, sondern auch quer zu dieser
in Richtung zur Öffnung 20 erhält.