DE3419806C2 - Axialkolbenmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Axialkolbenmaschine, bei welcher durch eine Schrägachse oder eine Schrägscheibe in einer drehbaren Zylindertrommel kreisförmig im gleichen Umfangsabstand angeordnete Kolben axial beweglich sind, wobei die zu den Zylinderbohrungen führenden Verbindungsbohrungen oder -kanäle in Verbindung mit einer Steuerplatte stehen, die zwei einander gegenüberliegende nierenförmige Ein- und Auslaßöffnungen (Nieren) aufweist, die jeweils durch im Bereich des inneren und äußeren Totpunktes angeordnete Stege voneinander getrennt sind, wobei die Breite der Stege zur Abdeckung einer Verbindungsbohrung ausreicht, soll so ausgebildet werden, daß Gehäuseschwingungen weitgehend vermieden und Geräuschentwicklungen verringert werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die eine der Hochdruckseite zugeordnete Niere mit ihren beiden Enden jeweils an die diesen Enden benachbarte durch den dortigen Steg abdeckbare Verbindungsbohrung anschließt, so daß bei Austritt der einen abdeckbaren Verbindungsbohrung aus dem Bereich der hochdruckseitigen Niere die andere Verbindungsbohrung am anderen Ende der Niere in diese eintritt, wobei die der Niederdruckseite zugeordnete Niere mit ihren beiden Enden jeweils an die diesen benachbarte abdeckbare Verbindungsbohrung anschließt oder im Bereich des äußeren Totpunktes einen der Vorverdichtung dienenden Abstand zu der dortigen Verbindungsbohrung hat.

Description

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nengehäuse ausgeübte Gesamtkraft während des Um- durch erreichbaren geringen Unglesehförmigkeitsgrad

laufes der Zylindertrommel im wesentlichen konstant, Gehäuseschwingungen weitgehend vermieden und Ge-

so daß die Gehäuseschwingungen weitgehend vermie- räuschentwicklungen erheblich verringert sind,

den und die Geräuschentwicklungen erheblich verrin- Sofern gerade Kolben- und Verbindungsbohrungsan-

gertsind. 5 zahlen Verwendung finden, können beide Nieren je-

Ferner ist eine Axialkolbenmaschine (DE-AS weils die gleiche Länge haben und jeweils gleiche KoI-

24 06 871) bekannt, bei welcher zur Verringerung der ben-und Verbindungsbohrungsanzahlen Oberdecken,

entstehenden Geräusche die Nieren in ihrer wirksamen Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist nicht

Länge veränderbar sind, wozu um ihre Längsachse ausgeschlossen, daß die Steuerplatte gegenüber den

drehbare Drehschieber vorgesehen sind, die jeweils ei- io Totpunkten verdrehbar im Gehäuse angeordnet ist Die

ne gegenüber der Nierenöffnung zurückspringende mit der erfindungsgemäßen Maschine erreichbare Wir-

Aussparung haben, die je nach Drehstellung des Dreh- kung hinsichtlich der Geräuschverringerung wird hier-

schiebers die Nierenöffnung in ihrer Längsrichtung um von nicht berührt

ein vorbestimmtes Maß vergrößert bzw. verkleinert Es ist ferner nicht ausgeschlossen, daß durch an sich

Die Drehstellung des Drehschiebers ist selbsttätig in 15 bekannte Maßnahmen zur Gestaltung der Kanten der

Abhängigkeit von einem Betriebswert der Maschine, Verbindungsbohrungen und/oder der Kanten im Be-

vorzugsweise vom Arbeitsdruck auf der Hochdrucksei- reich der Enden der Nieren wie Kerben od. dgl. ein nach

ie einstellbar. einer bestimmten zeitlichen Funktion sich ändernder

Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, daß die An- Druckverlauf im Übergangsbereich zwischen Ein- und

Ordnung dieser Drehschieber und ihre Betätigung einen 20 Austritt der jeweiligen Verbindungsbohrung im Bereich

nicht unerheblichen zusätzlichen baulichen Aufwand der Niere erzeugt wird. Soweit diese Maßnahmen in

bedeutet und daß diese Anordnung darüber hinaus ver- gleicher Weise an beiden Enden der jeweiligen Niere

schleiß- und damit störanfällig ist Außerdem lassen sich angewandt werden, wird die erfindungsgemäße Wir-

mit dieser Anordnung ungleichförmige Beaufschlagun- kung überhaupt nicht und in allen anderen Fällen nur

gen im Nierenbereich jedenfalls nicht vollständig ver- 25 geringfügig berührt

meiden, so daß die der Erfindung zugrunde liegende Vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Maschine

Aufgabe mit dieser bekannten Anordnung nicht befrie- schließlich, daß durch die Schwingungs- und Geräusch-

digend lösbar ist verringerung gleichzeitig auch der damit verbundene

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich auf Axi- Verschleiß verringert wird.

alkolbenmaschinen mit ungeraden und mit geraden 30 Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh-

Kolbenanzahlen anwenden. Bei einer Axialkolbenma- rungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert

schine der eingangs genannten Art sind ungerade KoI- F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform einer

benanzahlen vorgesehen, wobei die beiden einander ge- Axialkolbenmaschine, auf welche die Erfindung Anwen-

genüberliegenden Nieren die gleiche Umfangslänge dung findet

aufweisen. Bei dieser bekannten Maschine sind sieben 35 F i g. 2 ist in schematischer Darstellung die Ansicht

Kolben vorgesehen, wobei durch die ungeraden KoI- II-II nach F ij;. 1 auf die der drehbaren Zylindertrommel

benanzahlen ein möglichst geringer Ungleichförmig- zugeordnete Steuerplatte bei einer Ausführungsform,

keitsgrad erreicht werden soll. die zum Stand der Technik gehört

Für Axialkolbenmaschinen, bei denen ungerade KoI- F i g. 3 ist ein Kraft/Zeitdiagramm, mit welchem die

ben- und Verbindungsbohrungsanzahlen vorliegen, ist 40 auf das Maschinengehäuse wirkende Gesamtkraft bei

erfindungsgemäß weiter vorgesehen, daß die beiden einer Anordnung nach F ig. 2 wiedergegeben ist.

Nieren jeweils eine unterschiedliche Länge haben und F i g. 4 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 2 bei einer erfin-

um eins unterschiedliche Anzahlen der Verbindungs- dungsgemäßen Ausführungsform,

bohrungen Überdecken, wobei die kürzere Niere der F i g. 5 ist ein Kraft/Zeitdiagramm für die Ausfüh-

Hochdruckseite zugeordnet ist, und wobei die beiden im 45 rungsform nach F i g. 4.

Stegbereich angeordneten abdeckbaren Verbindungs- F i g. 6 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 2 bei einer weite-

bohrungen an die Enden der kürzeren Niere anschlie- ren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

ßen, so daß bei Austritt der einen abdeckbaren Verbin- In F i g. 1 ist im Schnitt eine Schrägachsen-Axialkol-

dungsbohrung aus dem Bereich der kürzeren Miere die benmaschine dargestellt, die einen am Ende eines WeI-

andere Verbindungsbohrung am anderen Ende in diese 50 Ienstumpfes 1 angeordneten Triebflansch 2 aufweist, der

eintritt und wobei die längere Niere mit ihrem einen über Gelenkverbindungen 3 Axialkolben 4 beauf-

Ende an die im Bereich des inneren Totpunktes liegende schlagt, die in Zylinderbohrungen 5 einer drehbaren Zy-

abdeckbsre Verbindungsbohrung anschließt, während lindertrommel 6 axialbeweglich angeordnet sind, wobei

sie mit ihrem anderen Ende im Bereich des äußeren die Zylinderbohrungen 5 kreisförmig und in gleichem

Totpunktes an die dortige abdeckbare Verbindungs- 55 Umfangsabstand in der Zylindertrommel 6 angeordnet

bohrung anschließt oder einen der Vorverdichtung die- sind,

nenden Abstand zu dieser hat. Die Zylinderbohrungen 5 stehen über Verbindungs-

Auch bei dieser Anordnung werden die jeweils von bohrungen 7 mit einer Steuerplatte 8 in Verbindung, die den Nieren beaufschlagten Verbindungsbohrungsan- zwei einander gegenüberliegende nierenförmige Einzahlen während des Umlaufes der Zylindertrommel 60 und Auslaßöffnungen (Nieren) 9 und tO aufweist, wobei konstant gehalten, wobei beispielsweise bei sieben Ver- die Steuerplatte 8 durch einen Gehäusedeckel 11 abgebindungsbohrungen stets drei dieser Verbindungsbon- schlossen isi.

rungen von der hochdruckseitigen Niere und vier der F i g. 2 ist die Ansicht II-II nach F i g. 1 und zeigt in

Verbindungsbohrungen von der niederdruckseitigen schematischer Darstellung eine zum Stand der Technik

Niere überdeckt werden. Auch hierbei bleibt die auf das 65 gehörende Ausführungsform der Steuerplatte 8. Wie

Gehäuse wirkende Gesamtkraft während des Umlaufes sich aus F i g. 2 ergibt sind bei dieser Ausführungsform

der Zylindertrommel konstant, so daß auch bei der Ver- ungerade Kolbenanzahlen, nämlich sieben Kolben, vor-

wendung von ungeraden Kolbenanzahlen und dem da- gesehen, wobei die beiden Nieren 9 und 10 dieselbe

Umfangslänge haben.

Wie sich aus Fig.2 weiter ergibt, sind die beiden Nieren 9 und 10 jeweils im Bereich des inneren Totpunktes 13 und des äußeren Totpunktes 14 durch Stege 15 und 16 der Steuerplatte 8 voneinander getrennt. Die Breite B der Stege reicht, wie dargestellt, jeweils zur Abdeckung einer Verbindungsbohrung 7 aus.

Wie aus F i g. 2 weiter hervorgeht, tritt bei einer Bewegung der Zylindertrommel 6 (vgl. F i g. 1) in Richtung des Pfeiles 17 die im äußeren Totpunkt 14 liegende und in F i g. 2 abgedeckte Verbindungsbohrung 7a in die beim dargestellten Beispiel der Hochdruckseite zugeordnete Niere 9 ein, während die in der Nähe des inneren Totpunktes 13 befindliche Verbindungsbohrung Tb noch teilweise von der Niere 9 überdeckt ist. Dies bedeutet, daß in der Darstellung nach F i g. 2 zunächst von der Niere 9 drei Verbindungsbohrungen und damit drei Kolben beaufschlagt sind, während bei einer Weiterdrehung in Richtung des Pfeiles 17 vier Verbindungsbohrungen beaufschlagt werden. Dreht sich die Zylindertrommel 6 noch weiter, werden nach Austritt der im Bereich des inneren Totpunktes 13 liegenden Verbindungsbohrung Tb aus dem Bereich der Niere 9 wiederum nur drei Verbindungsbohrungen beaufschlagt. Entsprechendes gilt für die niederdruckseitige Niere 10.

Das Diagramm in F i g. 3 verdeutlicht diese Verhältnisse. Dort ist die auf das Gehäuse wirkende Gesamtkraft über der Zeit aufgetragen. Wie ersichtlich, wechselt eine der Beaufschlagung von vier Verbindungsbohrungen bzw. Kolben entsprechende größere Gesamtkraft mit einer der Beaufschlagung von nur drei Verbindungsbohrungen bzw. Kolben entsprechenden kleineren Gesamtkraft ab. Das Gehäuse und dort insbesondere der Deckel 11 (vgl. Fig. 1) wird also ständig wechselnden Kräften ausgesetzt, so daß es zu Schwingungen kommt, die zur Geräuschentwicklung und gegebenenfalls auch zu einem höheren Verschleiß führen.

F i g. 4 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 2 bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Steuerplatte 8. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, liegen hier ebenfalls ungerade Kolbenanzahlen vor, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls, wie bei der Anordnung nach F i g. 2, sieben Kolben Verwendung finden. Hiervon abweichende Kolbenanzahlen sind selbstverständlich möglich.

Bei der Anordnung nach F i g. 4 haben die beiden Nieren 9 und 10 jeweils eine unterschiedliche Länge, die um eins unterschiedliche Anzahlen der Verbindungsbohrungen 7 überdecken. Die kürzere Niere 9 ist der Hochdruckseite zugeordnet und hat eine solche Umfangslänge, daß sie mit ihren beiden Enden an die im Bereich der beiden Stege 15 und 16 liegenden abdeckbaren Verbindungsbohrungen Ta und Tb anschließt Dies hat zur Folge, daß bei einer Drehung der Zylindertrommel 6 (vgl. Fig. 1) in Richtung des Pfeiles 17 bei Austritt der im Bereich des inneren Totpunktes 13 liegenden Verbindungsbohrung Tb aus der Niere 9 die im Bereich des äußeren Totpunktes 14 liegende Verbindungsbohrung Ta sofort in die Niere 9 eintritt

Die längere Niere 10 ist der Niederdruckseite zugeordnet und schließt mit ihrem einen Ende an die im Bereich des inneren Totpunktes 13 liegende abdeckbare Verbindungsbohrung Tb an, während sie mit ihrem anderen Ende im Bereich des äußeren Totpunktes 14 an die dortige abdeckbare Verbindungsbohrung Ta anschließt In diesem Bereich kann ihr Ende aber auch einen der Vorverdichtung dienenden Abstand a zu der abgedeckten Verbindungsbohrung 7a haben.

Dies bedeutet ebenfalls, daß bei einem Eintritt der im Bereich des inneren Totpunktes liegenden Verbindungsbohrung Tb in die Niere 10 die im Bereich des äußeren Totpunktes 14 liegende Verbindungsbohrung Ta aus der Niere 10 austritt, so daß auch niederdruckseitig während des Umlaufes der Zylindertrommel 17 die Anzahl der beaufschlagten Verbindungsbohrungen bzw. der beaufschlagten Kolben konstant bleibt.
Das Diagramm nach F i g. 5 verdeutlicht wiederum

lü diese Verhältnisse. Auch hier ist die hochdruckseitig erzeugte, auf das Gehäuse wirkende Gesamtkraft über der Zeit aufgetragen. Wie aus F i g. 5 hervorgeht, wird die durch die austretenden Verbindungsbohrungen sich ergebende Kraftreduzierung durch die eintretenden Verbindungsbohrungen kompensiert. Dem Kraftwechsel durch den Aus- und Eintritt, der in ausgezogener Linie dargestellt ist, wirkt also der in gestrichelter Linie dargestellte phasenverschobene Ein- und Austritt entgegen. Die auf das Gehäuse wirkende Gesamtkraft bleibt mithin konstant, wie dies durch die obere Begrenzungslinie verdeutlicht ist.

Die Neigung der Flanken der Kurven nach den F i g. 3 und 5 deutet in schematischer Darstellung die Druckänderung beim Ein- und Austritt an, wobei entsprechend der jeweiligen Kantengestaltung diese Flanken auch einen anderen gekrümmten Kurvenverlauf haben können.

F i g. 6 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 2 bei einer abgewandelten Ausführungsform, bei welcher gerade KoI-benanzahlen und damit gerade Anzahlen der Verbindungsbohrungen 7 Verwendung finden. Wie aus F i g. 6 hervorgeht, sind beim dort dargestellten Ausführungsbeispiel acht Verbindungsbohrungen vorgesehen, von denen jeweils zwei im inneren und äußeren Totpunkt 13 bzw. 14 abgedeckt sein können. Die beiden Nieren 9 und 10 haben bei diesem Ausführungsbeispiel gleiche Umfangslänge und überdecken jeweils gleiche Kolben- und Verbindungsbohrungsanzahlen, nämlich jeweils drei beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 6. Beide Nieren 9 und 10 schließen in der in F i g. 6 dargestellten Lage an die im Bereich des inneren und äußeren Totpunktes 13 bzw. 14 liegenden abgedeckten Verbindungsbohrungen Ta und Tb an, wobei, wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4, die niederdruckseitige Niere 10 einen der Vorverdichtung dienenden Abstand a zu der Verbindungsbohrung 7a im Bereich des äußeren Totpunktes haben kann.

Wie aus F i g. 6 ersichtlich, wird auch bei dieser Ausführungsform die erfindungsgemäße Wirkung erreicht daß nämlich einem Eintritt einer weiteren Verbindungsbohrung in eine der Nieren, insbesondere in die Hochdruckniere 9, ein gleichzeitiger Austritt einer anderen Verbindungsbohrung gegenübersteht, so daß die während des Umlaufes der Zylindertrommel 6 beaufschlagten Verbindungsbohrungszahlen stets konstant gehalten sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 im Bereich von deren Enden in an sich bekannter Patentansprüche: Weise zur Erzeugung eines nach einer bestimmten zeitlichen Funktion sich ändernden Druckverlaufs

1. Axialkolbenmaschine, insbesondere Axialkol- im Schaltbereich mit bestimmten geometrischen benpumpe, bei welcher durch eine Schrägachse oder 5 Konfigurationen, wie Kerben od. dgl, versehen sind, eine Schrägscheibe in einer drehbaren Zylindertrommel kreisförmig im gleichen Umfangsabstand

angeordnete Kolben axial beweglich sind, wobei die
zu den Zylinderbohrungen führenden Verbindungsbohrungen oder -kanäle in Verbindung mit einer io Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenmaschine, ins-Steuerplatte stehen, die zwei einander gegenüberlie- besondere eine Axialkolbenpumpe, bei welcher durch gende nierenförmige Ein- und Auslaßöffnungen eine Schrägachse oder eine Schrägscheibe in einer dreh-(Nieren) aufweist, die jeweils durch im Bereich des baren Zylindertrommel kreisförmig im gleichen Uminneren und äußeren Totpunktes angeordnete Stege fangsabstand angeordnete Kolben axial beweglich sind, voneinander getrennt sind, wobei die Breite der 15 wobei die zu den Zylinderbohrungen führenden Verbin-Stege zur Abdeckung einer Verbindungsbohrung dungcbohrungen oder -kanäle in Verbindung mit einer ausreicht, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerplatte stehen, die zwei einander gegenüberliegendie eine der Hochdruckseite zugeordnete Niere (9) de nierenförmige Ein- und Auslaßöffnungen (Nieren) mit ihren beiden Enden jeweils an die diesen Enden aufweist, die jeweils durch im Bereich des inneren und benachbarte durch den dortigen Steg (15, 16) ab- 20 äußeren Totpunktes angeordnete Stege voneinander deckbare Verbindungsbohrung (7a, 7b) anschließt, getrennt sind, wobei die Breite der Stege zur Abdekso daß bei Austritt der einen abdeckbaren Verbin- kung einer Verbindungsbohrung ausreicht
dungsbohrung (Jb) aus dem Bereich der hochdruck- Bei einer bekannten Axialkolbenmaschine dieser Art seitigen Niere (9) die andere Verbindungsbohrung ist die Umfangslänge der Nieren und die Anordnung der (7a) am anderen Ende der Niere (9) in diese eintritt, 25 Verbindungsbohrungen so vorgenommen, daß während wobei die der Niederdruckseite zugeordnete Niere eines Umlaufes der Zylindertrommel jeweils verschie-(10) mit ihren beiden Enden jeweils an die diesen dene Anzahlen der Verbindungsbohrungen von den benachbarte abdeckbare Verbindungsbohrung (7a, Nieren überdeckt werden, weil die in Drehrichtung je- 7b) anschließt oder im Bereich des äußeren Tot- weils nachfolgende Verbindungsbohrung bereits schon Punktes (14) einen der Vorverdichtung dienenden 30 dann in den Bereich der Niere eintritt, wenn die am Abstand (a) zu der dortigen Verbindungsbohrung gegenüberliegenden Ende der Niere angeordnete Ver-(7a,) hat bindungsbohrung den Nierenbereich noch nicht verlas-

2. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch sen hat

gekennzeichnet, daß ungerade Kolben- und Verbin- Diese ungleichförmige Beaufschlagung im Nierenbe-

dungsbohrungsanzahlen vorliegen und daß die bei- 35 reich führt zu Gehäuseschwingungen, durch welche es

den Nieren (9,10) jeweils eine unterschiedliche Lan- wiederum zu erheblichen Geräuschentwicklungen beim

ge haben und um eins unterschiedliche Anzahlen der Betrieb der Maschine kommt

Verbindungsbohrungen (7) Überdecken, wobei die Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrun-

kürzere Niere (9) der Hochdruckseite zugeordnet ist de, eine Axialkolbenmaschine der eingangs genannten

und wobei die beiden im Stegbereich angeordneten 40 Art so auszubilden, daß die Gehäuseschwingungen und

abdeckbaren Verbindungsbohrungen (7s,7b) an die damit die Geräuschentwicklungen verringert werden.

Enden der kürzeren Niere (9) anschließen, so daß bei Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

Austritt der einen abdeckbaren Verbindungsboh- daß die eine der Hochdruckseite zugeordnete Niere mit

rung (7b) aus der kürzeren Niere (9) die andere Ver- ihren beiden Enden jeweils an die diesen Enden benach-

bindungsbohrung (7a,) am anderen Ende der Niere 45 barte durch den dortigen Steg abdeckbare Verbin-

(9) in diese eintritt und wobei die längere Niere (10) dungsbohrung anschließt, so daß bei Austritt der einen

mit ihrem einen Ende an die im Bereich des inneren abdeckbaren Verbindungsbohrung aus der Niere die

Totpunktes (13) liegende abdeckbare Verbindungs- andere Verbindungsbohrung in diese eintritt, wobei die

bohrung (7b) anschließt, während sie mit ihrem an- der Niederdruckseite zugeordnete Niere mit ihren bei-

deren Ende im Bereich des äußeren Totpunktes (14) 50 den Enden jeweils an die diesen Enden benachbarte

an die dortige abdeckbare Verbindungsbohrung (7a) abdeckbare Verbindungsbohrung anschließt oder im

anschließt oder einen der Vorverdichtung dienenden Bereich des äußeren Totpunktes einen der Vorverdich-

Abstand (a) zu dieser hat. tung dienenden Abstand zu dieser hat.

3. Axialkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die Anzahl gekennzeichnet, daß gerade Kolben- und Verbin- 55 der ein- und auslaßseitig während des Umlaufes der dungsbohrungsanzahlen vorliegen, und daß beide Zylindertrommel durch die Nieren beaufschlagten KoI-Nieren (9,10) gleiche Umfangslänge haben und je- ben stets konstant bleibt, weil dem Austritt einer Verweils gleiche Kolben- und Verbindungsbohrungsan- bindungsbohrung aus dem Nierenbereich immer gleichzahlen überdecken. zeitig der Eintritt der nächsten Verbindungsbohrung am

4. Axialkolbenmaschine nach einem der vorherge- 60 anderen Ende der Niere gegenübersteht. Wenn also die hcndcn Ansⁿrüche, dadurch ^kennzeichnet, dsß die im Sie^bereich liegende Vsrbiiidün^tTsbohrür!^<T nicht Steuerplatte (8) gegenüber den Totpunkten verdreh- mehr von der jeweiligen Niere überdeckt oder angebar angeordnet ist. schnitten wird, ist die am anderen Ende der Niere be-

5. Axialkolbenmaschine nach einem der vorherge- findliche Verbindungsbohrung bereits in die Überdekhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 65 kung dieser Niere eingetreten.

der Steuerplatte (8) zugewandten Kanten der Ver- Durch diese beim Umlauf konstant bleibende Anzahl

bindungsbohrungen (7) und/oder die der Zylinder- der beaufschlagten Verbindungsbohrungen bzw. der

trommel (6) zugewandten Kanten der Nieren (9,10) beaufschlagten Kolben bleibt auch die auf das Maschi-