DE7335417U - Kreiskolbenmaschine - Google Patents

Description

Patentanwalt Otto Qlöser 8076 &Uor!htusen-Werk über Ingolstedt/Do. SJt

27·9.1973

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lleet di· lufgabe zugrunde, tin· neon in Prixuip df·» tualauftadtai Kreiskolbens arbeitend«* Masehiue au sahaffen, bei der eich gut beherrsohbare Haeaeakrtfte ergeben und di· einen hohen Wirbungograd hat, gars gleich, ob «an ei· «la Puvpe, Konpraaeor, T«rbr«nxiunfttaotor od*r ale sonstige Arbei^amaaehin· »it «zepanai«r*nd*n oder gespannten H«diaA| «i· Daap.f * Druekvasser us«, ala Kraftquelle eueeubildeii gadaxuct. Darüber blnaua aollen die er* £oi'a%Tli&a*Tt uKlaufe&A«ä Teils und die ganae Konstruk» trisn sicL is ier Eer**#ilunfl in einen wirtschaftlich tragbaren Rahaan bewegen und keinen -vorzeitigen 7er-•ohleifl unterliegen. 3ohlieBlieh besteht die Forderung, daA die Hasobine funktionanioher arbeitet.

Oieaea Ziel wird neon der Erfindung dadurch erreicht, Aal der Kolben duroh Anordnung mindestens einer sich über eines. Teil des Umfangee erstreckenden Aussparung mit eines« Gahiuae einen bei der Drehung des Kolbens sioh abweehaelnd an einen SinlaB und einen Aualafi an» schlieAenden Bavs bildet und diesen Kolben eine, mit ihrer Achse in der Projektion die Achse des Kolbens krausende, ebenfalle ausgesparte Steuerscheibe zugeordnet ist und dieae Umlauf teile ineinanderf aasen, sowie in einer sioh selbst steuernden

steh·», und zwar derart, dafl der j «veils auasparungsfreie Teil des einen Umlaufteiles in die Aussparung
des anderen Timlauf teiles zu liegen koeat, «rebel, die Umlauf teile abdichtend auf eiaandergleifcen und die im wesentlichen radial gerichteten ?llohem der Aussparungen beider Teile als abdichtend· BoIl- baw. Abgleitflächen susgebildet sind, von denen die eine des Kolben« gleichseitig eine Arbeitsfläche darstellt. Durch das Ineinandorfassen der Umlauftaile wird der von den KoI-benaussparupgsfl&chen und den Gehäuse gebildete Raum in sehr einfacher Weise in einen Saug- und in einen
Druckraua aufgeteilt, ohne dafi in Bewegung befindlich· Hassen umgesetzt bzw. in eine ander« Bewecuagsriehtuaz gelenkt werden mttssen. Boi entsprechend kräftiger Lagerung des Kolbens und der Steuersaheibe «erden dates? keine vorzeitigen VerBohlclBersohelnuagen zn befürchten sein, wie solche bei Kolbenmaschine!! nicht selten auftreten· Kolben und Steuerscheibe stellen darüber hinaus Teile dar, welche in der Herstellung keine unl9?b«rem Probleme mit sich bringen, stsial sie Btrehteile dsrstellen, die lediglioh entsprechend ausgespart warden müssen. Durch dl· Drehtellgeetslt werden aiom auah die ÖÄhÄuse la des g^ordertea «drteelef tliah tragbaren
Rahmen bewegea, wobei noch als vorteilhsft heraussu-

«teilen ist, daft die aufeinander gleitenden Plleoen YerbJLltnisa&Blg groß «lad «ad daait auf natürliche Weise, d.h. durch verringertem n&Qhendruok der VeraealelB bsw. der Abrieb verringert wird· 3H»a «eiteren •rsehei&t sine ausreichende Faaktionaaleherhelt g«f·» ben, denn di« miteinander la frieprerbindong stehenden ümlmufteile nehaen stets die gleieae Itage sueiaaader ein, so da· lreendirelehe Fehlerquellen absolut uaaSgli«h eind· fiia weiterer Vorteil der Konstruktion wird darin gesehen, daß die üalaufteile abdiehtend avf ei»» ander gleiten, da diese Methode eise wirklich elnfaene Abdichtung darstellt, ohae daB ttbereOige Verluste au befürchten aiad· 2He hohen GleitgeaeJMtadigkeitea bewirken auoh hose Lufte^alVrerwirbelungen, die susaiaen ■it den ThilauffIuB eine abriebuneapfindliohe Abdiahtuag ergeben. Ihnliches gilt für die loll- Diw. Abgleitm» eben, saal die Gleitdrüske nioht ae hoaü aiad, daJ ein a« grater Abrieb befürchtet werden a&lte.

laah einer weiteren Beaoaderheit dar Irfindung iat ver» geaehan, daJ die Bteuerseaaibe ebenfalls al· Kolben ar* beitot, wobei die frlebrerbindmag iwia«hen den beiden Kolben berorsmgt ein Überaetsunimrerbültnie τοη 1 ι 1 bat· Za diessa »all kann »an v»n einer cwelsylindrlgen

_ er

Maschine apreehen, wobei ea von beaonderen Vorteil let, «rom das tfoeraetrangwerhlltnia 1 ι Λ beträgt, denn in «in·» aolohen Fall können dl· beiden Kolben völlig gleich aei&, was für Ale Her at ellung gfinetig erscheint» Bei einem anderen Oberaetauagaverhaltnle räaeen die Auaapanmgon voneinander abweichen. Allerdinga laeaen eich durch eine Änderung dee übereetzunge-Terhlltniaaea die ^leitflächen und i^abeaonder« die Arbeiteflftonea in inrer Lage Tertndern. So vird b.B. die Arbeitef liehe dea laagaameren Kolben« in ihrer Auagaataliranr. atelier ala die Arbeite! ilen« dea aehnelleren Kolben«. VirlcangegrMteaüls wire ein· gerade, br*«· aeiegereoht* radiale ?5>Äoae der Id#*lfall, jede«h gekt dabei dl« gegenaeitige Steuereigenaehaft verlören, ao daB eino Zvieahaaieaimg, aia3.1«n die alt ein«· ObereetsungeY*vhIltnie*1 t 1, an braueabaaratea eieoheiat.

Maeh dar Erfindung wird ee ferner for fw«eka&Slg aagt» aehen, dai dar Steueraeheibe aval »dar nearere, avf ihren umfang Terteilte Kolben tugeordmat eiad, wobei dia Kolben entapreehend dar fceetaltung dor ßteutraeheiba «ad ihrer tertailoag am Unieng la ihrer Drekrichtung einen Viakalvaraats aufweiean.üe hler die Bteuareehaiba nur eine reine 3 teuer funkt ion au erfülle» hat und keinen

Arbeit«kolben darstellt, spielt die Lage der Arbeitefläche keine Roll·. £s versteht eich, daß man bei ?erwendung einer verhlltnieKäSig großen Steuerscheibe eine grSSere Anaahl von Kolben sie-bsi einer !deinen Steuerscheibe vorgehen

Sine für die Praxis günstige Auegestaltung wird naefe. der Erfindung darin gesehen* daß die Aussparung eine· KoI »»na aich über einen Vinkelbereioh von etwa 180° eratreokt, Bei einer »olehen Ausgestaltung sind die Yu. rtuee ausreiehend groB und die Str&sungen beim Ein- und Auslas gut benerrschbar. SeXbetrerständlioa kenn bei ein·« tnMrsetaumeererbaltsis τοη 1 : Λ die eine Auftsparung kleiner al« die andere sein, ohne den Battaen der Erfindung »u rerlassen· Wichtig hingegen es, daft beide Auasparmngen ausaaaen 360° auamaohen.

Trflnduag sieht ferner Tcr, daß die Xriebrerbindung swiaohen den üelauf teilen über eine Ttmtanee-Schrlgyersahnuns »wlaehea den Uelaufteilen r^lbat oder dnroh Xttppluae der Aehsea_f s«9· »it Hilfe τοη Kegelrädern erfolgt· Velehe Verbindung nem «tnlt, ist eine reine Konatruktioastrage. Die eehragYersehnung nag lsi der 7«rtigvog etwas unstftndlieher sein_t jedoeh wird sie

sohadliohes Sehnflaajcenspi·! veiegeueaa τ«σ=λ·14«μ· Kegelrädertrieb erscheint wirtschaftlich günstig, jedoch sind wegen der Vielzahl der erforderliehen Kegelräder Flankenspiele nicht gen* su vermeiden.

Kin« besondere wesentliche Einzelheit der Erfindung besteht darin, daft jeder der Kolben, im axialen Schnitt gesehen, eine disltaslhnliehe, also eine nach euften sich versehwächende Fora hat, deren Mantelfläch* leicht nach innen vertieft verläuft, und swar mit einen solchen Krümmungsradius, daB sieh die Fläche abdichtend an eine hjperboloidähnliche Fläche der Aussparung des lachbarkolbens oder der Seheibe anschmiegt. Sie HLskueform ergibt zunächst günstigere Hassenkräfte als solche bei einer gleich stakren Scheibe rorhaüden wären. Die gekrümmten bzw. bjperboloidähnlichen Flächen fuhren su einer Flächenabdichtung, d.h. sie sind zwingend, wenn man eine ausreichende Abdichtung zwischen den umlaufenden Teilen erreichen will.

Im Hinblick auf die geforderte Beherrschung der Abdichtprobleme wird nach der Erfindung ferner vorgesehlagen» daß die Kolben bzw. der oder die Kolben und die Steuerscheibe nach Art von Drehschiebern abdichtend in die geteilten Gehäuae eingepaßt sind und die Einlasse und die

eivu st ss Aes beides FIkäää der

«tilgen Gehluaataila befinden« Dmvek «1· Mim« Aar Ot· haue« Ut das HneohUifen der Iclbem begtnatigt, so AaI Ton da» fertigung bar aim HSomatmal mm Diemtlgkeit eraielbar eraaheimt· W.· Srahaohiabarart atallt «ntavAaai aiiiaa Aar tin fach a tan Mittel sur ftmana« vas UmIaB-uad lualäSaüilitaem Aar, «eAurak die FumlrtdemMiekezfceit gefSrAert wird. Sie Anordnung Aar um· «mA Amala>aa um dan oeidem 1 lamkem Aar jeireiligom OeWhueteile idaAanaB, l£Bt rerbältsielSi· «poä· %iaraabmitte au, wadureÄ 4er Wirkuiigagrad rarbaaaart wird, gama glaiah ab Aia Ha—lime ale Pumpe, Kommreaser oder ala eonatige Araaitamaaailna, a.B. mit Dampf arbeitet·

Vemm mam dia Hmaekime anah ala Bramnkraftmaaeaj aa rar- «andern «ill, wird mmeh Aar XrflmAvag vaabem, AmI am dan Aualat daa eimern Eelbema eime Bi anlia— ar amme» eehloeaen Ut, dia eime ISmAkena amfmimmt mmA im Ac* Lemmreum baw· imaaaevemgmrmmm Aee arnimrem Kalaema

mimAet,

Weitere Unxalhaitan Aar IrfimAmmg ergaben alab mm· Aar Beaeteeibamg Aar Seiebmamg» «elebe dl* IrfimAmmg beiepiaUweUe Termmmesrnmliabt. Ia aeigemt

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Fig* 1 *i« efü^ass>ey« Kr* 1 skeins·· ■ «fein* la

rereinfaoht«r Daratellungi Fig. 2 Al· gleiehe Ha&ehlne um 90° gedrent| Fig« 5 Alt Haaehin« nach den Fig· 1 und 2 in schau-

bildliemer Darstellung! Fig. 4 «im« toheafttieitrt* S«rst«lluag einer n«hr-

Fig. 5 tin· gsMMtrlseh #x«kt· Daret«Hung der erfia- Fig. 6 dit KreieicoX1»«riUia«ehine «la Ύarorennuneeao

und
Fig. 7 dia Daretalluu^ each Fig. 6 ua '>0^c g«tdr«ht.

lsi· dan Fig« Λ und 2 arglfet β loh, daS aina aaadhlna 1 ainan Ereiakolban 2 und eine Staxiaraohciba nfMiit, dl· gl«l«aaai«ig ain Kolben «ein kann. Die·· balden anlaufenden Teile ait sen auf Aebsen 4,5 ,die in der Projektion einander kreoeen« d.h. sie aind gegtaeinander «n 90* Teraebwenkt. 2MLe Ublaufteile 2,9 aind ebfediohte« in «etdtaae 6,7 elngaaotst, die der Heratell«Bg wegen tnad ««gen tee SUpasaena der unlauf enden Tel» Ie 2,5 in beliebiger Weia« geteilt aind.

Me Kolben 2,3 «eisen Amaspnmngen 8,9 r«f« die eich etva «ber 1SQl* erstreeken. Sieae Aucapamnsen 8,9 bilden

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»WHiw nib tt#ü vf»u*w»vu w»7 Äauäcr 10» Vi. die bei der

der Kolben 2,⁷ .Ir, Richtung der Pfeile 12,13 is* Saug-» und truckriume unterteilt ««erden. Saug- und tanicksnaohlUeee ffcr die Genau** 6,7 b»w. für die Räume ?0_f 11 sind mi*. 1^,13 bzw« 16,17 beeeichnet.

Wenn nua die radiale Auasparungsfläohe 18 deit Kolbens dient aeben der flanke 19 des Xolbens 3 steht und der Kolben 2 in Jüchtung dee Pfeiles 12 verdreht wird, verisgs?« sidu das Voluiner. des üöüsss 10 von der Seite dsr Flinke 20 Kuf die Seite der Flanke 19, wodurch sich bei 1^> eine Saug«firkung ergibt. Demzufolge strömt in Richtung der Ffeile 21 β.B. Luft in den verlagerten Raum 10 ein, und i.war so lange, bis die Auseparungsflache 22 des Kolben.» 2 die Saugjffnung 15 Überfahren hat. In dieser Stellung de» Kolbens 2 ist der Raum 10 völlig abgeschlossen, so dafl die Luftfüllung oder eine Flüssigkeit ganz eiafaoh mitgenodaen wird. Dies ändert eich jedoch dann, wenn die Fläche 13 in den Bereich des Auelaseee 14 gelangt und die Fläche 22 den Inhalt des Raumes 10 in Richtung des Pfeiles 23 nsoh süßen schiebt, und zwar deshalb, weil der Kolben 3 ait seiner Flanke 20 in den Baum 10 ragt, während er vorher beim Vorbeilauf der Fläche 22 den Weg freigegeben hatte·

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Ia. ähnlicher V«iet bzw. gsnz gleich arbeitet der Kolben 3t wobei der Stutzen. 16 den Einlaß uad der Stutzen 17 den Auelaß darstellt. Die Ausspamngsflachen sind hier mit 24 bzw, 25 bezeichnet«

Ea let aber auch möglich» bei 15 ein sich entspannendes Medium, z.B. Dampf einzublasen, daa bzw· dar die Fläche 18 belastet und den Kolben 2 in Richtung des Pfeiles 12 dreht. Bei 14 verläßt der Dampf den Gehäuseraum, da der Kolben 3 der Füllung in Wege steht. Das gleiche gilt für den Kolben 3· Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich lange «ie Dampf eingeblasen wird. Die Fig· 3 läßt erkennen, daß die Kolben 2,3 eine diekusähnliche Gestalt haben, d.h. sie weisen praboloidähnliche Mittelstücke 26,27 auf, die sich in nach außen verjüngenden scheibeähnliohen Teilen 28,29 fortsetzen· Die Kantelf lachen 30,51 sind nach innen eingezogen, und zwar sät einen solchen KrufiBunger&diue, dsB sie den Flächen 32,33 entsprechen und für eine ausreichende Abdichtung sorgen· Dies ist auch teilweise den Ti*. 1 und 2 zu entnehmen. Außerdem zeigt die Fig. 3, d»ß die Flächen 18,22 bzw. 24£5 nicht gerade verlaufen, sondern sie schraubenlinienförmig verwundene Abrollflächen bs«. Abgleitfllehtn ausgebildet sind.

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In Pig. 4 sind einer Steuerscheibe J drei Kolben 2 zugeordnet· In diesen ?«Ile iet die Steuerscheibe 3 ein reines Steuerelement, das nicht als Kolben arheitet. Ran efekenat deutlich, dsJB die Solben <? unterschiedliche Stellungen 3*« 35» 56 einaehmea, m den Arbeitsrytliatta aieher tu vtellen·

Sie ?ig. 3 veranschaulicht die Bauart &a«& den Flg. 1 und 2 in einer eosktan seemetriaehen Dara^ellune. Zur Verdeutlichung aind dia aus dan VIg. 1 VLt 4 ersichtlichen Besugasahlen eingtrag» M.e Tataaohe, dafi die lanlle 14_t1^ dsv· 1*,i/ Jen«!U se toiies tan der Selben 2,5 Hegern ist -it svsi s tan Linien und mit eiaar etriehpenktiarten und einer Tollen Linie dautlieh

Gea&fi den Tig. 6 und 7 »lad dia AnaUese 14,14 nit einer Brennkammer 57 keitbiniert, im die eine Mfat«kevse 38 aiageeetst ist. Wenn nun der Ifcaa 10 d«reh laue» wirkung nit eines Q^s-Luftgeeieeh ga/ttllt irarde (aueh Einsprit»- und Geblteeftllung ist dankbar), «d sieh der Kolben 2 in Hiehtung de· Pfeile· Λ2 draht, gelangt die Tttllung unter stlndig steigenden Xteuek im die vm Bau« 11 geschlossene Kaaner 97· Hat der Kalben 2 die

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Inntr 37 geschlossen, vtrd gezündet. Gleichzeitig bzw. etwas früher erfolgt die Öffnung dee Raumes 11, in den das gesundete $eniseh expandieren kaxc. AIa Arbeitsfläche aiwKfc dabei die Pltehe 25, tfteend die Flache 2* gewissexmafien die Auspuff fläche bildet. Die Zeichnung last kl»x «rkssssn, dsS die ineinander fas- *enden Solben 2,3» ganz gleich ob die Haeohina als pe, Koapresaor, Brftjjücrtaftttaaehine oder aonctige Ar» Veita»atbhine arbeitet, einen sicheren Yuaktionaablauf gei^hrlelaten und felle darstellen, die sieh sowohl ausreichend abdienten, als auch wirtschaftlich tragbar herstllen laseen.

weim Ale Hasohla» als nehrsylindrige ausgebilÄet 1st, aüeeen dl· tolben bei entsprechender Ansahl paarweise arbeiten. Sie Steuerscheibe bleibt St euerscheibe,

3ela UBMts der KssoMne al· Kompreeeor ergibt sich •in besonderer Vorteil, der darin besteht, AaA durch Al· sieh ·%·*· In der gleichen Riohtxvag bewegende Koaprittlemng k«lu SttckfluB In den Seugretae eintreten kern, •1·· wesentlich hVhere Drueke er sielt werden können ₀ als Al·· mit bekannten Ko«preceoren mSglieh erseheint·

Claims (1)

1, Iaea dm Priasip dee umlaufenden Kr«i«kolbens arbei-Z tend· Kattehi&e, «1« F*af· od· dgl·, boi welch« der

KoIlMm d·* Gstaadfox» naeh -von efeea eokeifeeaahalittban Körper gebildet ist« dnduroh. gekennseiotanet, dafi der Kolben (2) tf^reh Anordnung adxLdttetens eiaor sieh über •la·» Teil 4«& Uafangee eretreokeaden Auss^aruas (8) Bit ein#a öehäuee (2) eiaen, bei der ürefcaae d«s Kol· bea« (2) «io^ »bweabjielnd es. «inen UaIaA (1$; und einen Auslaß (14) ax^oblleBeiaden aww (10) bildet «ad dl··«» Kolben (2) eine, al« ibx%x Aohae (5) la der Projektion die Ada»· (4) de· Kolben· (2) kreuaeaAe, •benfcll· auegeepaxte (vgl· 9) Steuejreeheibe (3) augeordnet ist und die·· Unlauiteile (2,3) ineinanderfasaen, eowie la einer eioh »elb«t steuernden Trieb- ^rerbindmag steben, und »war derart, daA der Jewell β

Seil de· ein** Ualattftellee (2) la

dl· Aueaparuns (9) d·· anderen Uaiaufteile« (9) au liegen *s»uit, m*eX dl· ual*ufteil# (2,$) ebdiahtend aufeinander gleiton «ad die la wesentliehen radial

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gerichteten Flächen (18,22,24,25) der Aussparungen (8,9) beider Teile (2,3) als abdichtende HoIl- bav. Abgleit fläche η ausgebildet sind, von denen die eine (22) dee Solbens (2) gleichezeitig eine Arbeitsfläche diir stellt.

2· Kreiskolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennsoichnet, daß JLIe Steuerscheibe (3) ebenfalls als Kolben arbeitet, wobei die Triebverbindung svisehen den beiden Kolben (2,3) berorsugt ein überaetsnagsverhältnJLs ν η 1 s i hat.

3» SüieiskolbenassehirsÄ aseh Ansprtish 1_t s«iohn«t, daß der Steuerscheibe (3) «v«i oder aeferore, auf ihren Uafang verteilte Xolb«a (2) suc«tt*4*tt ei Ad, wobei die Kolben (2) entsprechend der Oeetaltua« dar Steuersoheibe (3) und ihrer Terteiluag am Oatang Ia ihrer Dr^hrichtune einen Vinfcelvereet» (rgl. 3*135*36) aufveiaen.

4. Kr^isicolbenBaieehine nach den Ansprtchen 1 bis 3* dadurch, gelceimzeichnet, dafi die Aneepaaramg (s.B. 8) eines Kolbens (2) sieh über ein·» Winfcelbereieh von etva 100° erstreckt.

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~ 16 -

bis ^

J?. Ersiaisjolbenrnsseiiiae nach den Ansprüchen 1 bis

durch gekennzeichnet, daß die Auaspasu&gen (ß,9) dar Kolben (2,3) bei einem Übersetzungsverhältnis toä 1 M In UnfftAgarichtung unteraohiedlleh. groß aiaA, iueeaaaer.. aber eich, über 360° «ratreokajou

6· ZLreiekolbezuaaackine nach den lnaprttclMA 1 bi» 5« dadurch gektaiueichaofc, daß dl«? Triebrerbiaduue svlaobaK den UAlaufteilea (2,?) über eine Ü»fanea-S«hrägver*ahnung ζ wische a den Umlauf teilen selnat oder lung der Achaen (^»5), ζ·Β· mit Hilfa Ton ieejeiria erfolgt,

7. Kx-eiskolbenstaachine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Lolben (2,3), la axialen Schnitt gesehen, eine diakiueäbnliche, alao eine nach außen sich verachwächende Form (vgl· 26, 27,2ZiO) hat, deren MantelfUche (50,31) Uieht nach innen vertieft verläuft, und zwar mit einem aolchen £rüaaung;sradiu3, daß sich die ?lÄche (30,31) abdichtend an die entsprechende Fläche (32,33) der Aussparung (8,9) des Kachbazkolbens (2) oder dar Scheibe (3) anschmiegt.

8. Kreiskolbemaachine nach den Anayrüchen 1 bia 7, dadurch

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• fr β · *

. 17 -

. dais öl ν Sölovn (c,5) öS*· die Solben (2) und die Steuerscheibe (3) naoh Art rt»tt Dretiechiebem. abdichtend In die geteilten Gehl«·· (6,7) eingepaßt sind und die Einlasse und die Au·» l&see (14-17) sieh bevorsugt an den beiden FlexAen der Jeweiligen Qenftuaeteile befinden.

9· KreieKolbentt«!tchine nach den Aneprttonen 1 bie β« dadurch gekennzeichnet, daß an den Auelal (1*) 4·· einen Kolbens (2) eine Brenn»iasBr (57) fiuS«s«&l$ss«a lsi« die eine Zündkerze (?8) aufniost und in d#ä S^ssl raum (11) des anderen Kolbens (9) «ündet.