DE2842529A1 - Walzwerkgeruest zum kaltwalzen von rohren - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

ZELLENTIN ~⁵~ OO/oron

2WEIBRÜCKENSTR 15 ^842529

8OOO MÜNCHEN 2

Moskowskij Institut Stall i Splawow 29. September 1978 Moskau/UdSSR ßZ/Os

P 74 860

WALZWERKGEROST ZDM KALTWALZEN VON ROHREN

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf die Rohrwalztechnik, insbesondere auf die Ausführung der Walzwerkgerüste zum Kaltwalzen von Rohren, von denen als einem der wichtigsten Bauteile des Walzwerkes die «Qualität der gewalzten Rohre in bedeutendem Maße abhängt·

Heutzutage sind mit dem Walzen dünnwandiger Rohre und von Rohr# aus schwer verformbaren Metallen und Legierungen die Anforderungen an die Steifigkeit der Malzwerkgerüste sowie an die Genauigkeit, die beim Einbau der Arbeitswalzen mit radialer Vorbeanspruchung derselben eingehalten werden muß, angestiegen.

Unter den Faktoren, die sich auf die Maßgenauigkeit der gewalzten Rohre auswirken, insbesondere bei Walzwerkgerüsten mit Mehrfachkaliber-Arbeitswalzen, ist vor allen Dingen eine gleichmäßige radiale Beanspruchung der Arbeits-

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walzen über ihre gesamte Berührungslänge ²^ nennen«,

Ea sind tfalzwerkgerüste zum Kaltwalzen von Rohren bekannt, die einen Ständer mit zwei Paaren Ständersäulen enthalten, zwischen denen Arbeitswalzen mit beiderseits dieser und zwischen jedem Paar von Ringkalibern eingebauten Lagerungen angeordnet und miteinander paarweise durch Verbindungs— schrauben unter Vorspannung verbunden sind (siehe DE-PS Mr· 128754-1)· In den Walzwerkgerüsten dieser Bauifeise werden die beim Walzen auftretenden Radialkräfte über die Lagerungen auf die Spannschrauben übertragen, wobei zwischen federn Kaliberpaar zusätzliche auch unter Vorspannung verbolzte Lagerungen vorgesehen sind, die ein Walzendurchbiegen verhindern sollen«

Einer der .Nachteile bei den Walswerkgerüst en dieser Gattung ist darin zu sehen , daß die GröBe der durch Bolzenanzug bewirkten Vorspannung der Arbeitswalzen nur während des Stillstandes des Walzwerkes₉ also unter einem "beachtlichen Zeitaufwand gemessen und geändert werden kann. Zum anderen ist der Durchmesser der die Walzkräfte aufnehmenden Lagerungen bei den in Rade stehenden Walzwerkgerüsten vom Durchmesser der Arbeitswalzen vorgegeben. Beim Walzen "besonders dünnwandiger oder kleindimensionierter Rohre aus schwer verformbaren Metallen und Legierungen nach fortgeschrittenen Verfahren macht mar. notwendigerweise von Sätzen kleindimensionierter Arbeitswalzen. (mit einem Durchmesser von 100 bis

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120 nun) Gebrauch, um den Einfluß einer elastischen Abplattung der Arbeitswalzen auf die Wänddicke und auf die Genauigkeit der gewalzten Bohre zu vermeiden und die Berührungszona zwischen dem Metall des gewalzten Rohres und der Arbeitswalzen zu ver/sindern. Das letztere ist aus dem Grunde notwendig, daß eine zu große Berührungszone zu einer beachtlichen Erhitzung des Rohrstreifens und des Werkzeuges, insbesondere des Dorncs und der inneren Metallschichten des Eohrstreifens wegen einer unzulänglichen Wärmeabfuhr durch die Kühlflüssigkeit, führt. Die unerwünschten Folgen einer solchen Erhitzung sind das Anhaften des Metalls am Werkzeug, Qualitätseinbüßen bei den gewalzten Rohren und ein größerer Verschleiß des Werkzeuges·

Lebensdauer
Die / der Lagerungen der Arbeitswalzen ist wegen der beim Walzen von Rohren aus schwer verformbaren Werkstoffen auftretenden beachtlichen Radialkräfte nur gering.

In letzter Zeit hat sich die Tendenz einer Vervollkommnung der Bauart der Walzwerkgerüste zum Rohrkaltwalzen durch Einsatz von die Walzkräfte vollständig aufnehmenden Stützwalzen abgezeichnet«

Ein derartiges Walzwerkgerüst zum Rohrkaltwalzen besteht aus einem Ständer mit bezüglich der Walzachse paarweise einander gegenüber angeordneten Ständersäulen und Arbeitswalzen_}WObei die

Arbeitswalzen übereinander in Lagerungen zwischen den unteren und oberen in jeweiligen Einbaustücken eingebauten Stützwalzen gelagert sind, wobei die Einbaustücke zum Ein-

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stellverscnieben in senkrechter Richtung geeignet sind, und enthält eine Vorrichtung zum Zwangskontakt der Arbeitswalzen, welche als gemeinsamer Deckel ausgebildet ist, der mittels Achsen und Keilgetriebe seiner senkrechten Einstellverschiebung an die Ständersäulea angelenkt ist und einen als zwangsläufig mit der oberen Stützwalze in Berührung kommender Walzbalken ausgeführten Anschlag aufweist (siehe UdSSR-Urheberschein Kr. 365Q90).

Bei dem Walzwerkgerüst sum £ofarkaltwalzen dieser Axt werden die beim Walzen auftratenden Sadialkräfte von der Stütz« walzen aufgenommen, wobei die Keilgetriebe der senkrechten JSinstellvorschit-bung des Deckels dafür sorgen, daß die Ar— beitswalzen mit Vorspannung angestellt werden können. Die Vorspannung der Arbeitswalzen geschieht» folgendermaßen» Mittels der Keilgetriebe wird der Deckel in senkrechter EJkhtung nach unten bewegt, wobei die Kraft über äaa Walzbalken und die obere Stützwalze auf die Arbeitsweisen und die unteren Stützwalzen übertragen und weiter über die unteren Walzbalken und die Ständersohle auf die Ständersäuion geschlossen wird·

Mit der Vorrichtung zum Zwangskontakt der Arbeitswalzen, die als gemeinsamer Deekel und diesen an die Ständersäulen anlenkende Keilgetriebe ausgebildet ist, wird der Regelvorgang erschwert und eine sohneile und genaue Ermittlung der vorläufigen radialen Kraft _ΰ mit der die Arbeitswalzen eingespannt werden, nicht ermöglicht$ weil die senk-

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rechte Lage des Deckels mit Hilfe getrennt angeordneter Keilgetriebe eingestellt wird. Das Walzwerkgerüst dieser Gattung bietet außerdem keine Möglichkeit, die Größe der Vorspannung der Arbeitswalzen während des Betriebes zu ändern· Sollte es erforderlich sein, in diesem Walzwerkgerüst Sätze von Arbeits— walzen eines anderen Durchmessers einzubauen, muß man zwangsweise eine zeitraubende Auswechselung der Stützwalzen, der Zahnradantriebsteile und der Walzbalken in Kaufjnehmen, also eine Maßnahme, die darüber hinaus einen Vorrat an Zusatzelementen der Konstruktion voraussetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren mit einer derartigen konstruktiven Ausführung der Vorrichtung zum Zwangskontakt

der Arbeitswalzen und mit derartigen kinematischen Verbindungen der genannten Vorrichtung mit den Einbaustücken der oberen Stützwalzen und den Ständersäulen sowie mit einer derartigen konstruktiven Ausführung der Lagerung jeder Arbeitswalze zu schaffen, die es ermöglichen sollten, im Walzwerkgerüst Sätze von Arbeitswalzen unterschiedlichen Durchmessers einzubauen und sie über die Beruhrungslänge gleichmäßig mit vorgegebener Kraft durch die Stützwalzen einzuspannen und damit dünnwandige Rohre sowie Hohre aus schwer verformbaren Werkstoffen mit einer höheren Genauigkeit zu walzen«

Sas Wesen der Erfindung besteht darin, daß in einem Walz-

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werkgerüst zum Kaltwalzen von Bohren, zusammengesetzt aus einem Ständer mit paarweise bezüglich der Walzachse einander gegenüber angeordneten Ständersäulen und Arbeitswalzen, die

übereinander in Lagerungen zwischen den unteren und oberen in jeweiligen Einbaustücken eingebauten Stützwalzenpaaren gelagert sind, wobei die oberen der Einbaustücke zum

verschiebbar Einstellen in senkrechter Eichtung / sind, und enthaltend eine Vorrichtung zum Zwangskontakt der Arbeit swalzen, erfindungsgemäß die Yorrichtung zum Zwangskontakt

der Arbeitswalzen für jedes Einbaustück der oberen Stützwalzen ein Hebelgestänge vorsieht, welches das Einbaußtück zwecks seines Einstellverschiebens in senkrechter Richtung mit einem unabhängigen Kraftantrieb kinematisch verbindet*

Das Hebelgestänge kann zweckmäßigerweise einen mit einem seiner Enden an eine Säule des Säulenpaares angelenkten Balken mit einem mit dem Einbaustück der oberen Stützwalzen in zwangsläufiger Berührung stehenden Anschlag, eine Zugstange und eine Exzenterwelle umfassen, die das zweite Ende des Balkens mit der zweiten Säule des Säulenpaares und dem beweglichen Glied des unabhängigen Kraftantriebes kinematisch verbinden.

Mit einer solchen technischen Lösung der Erfindungsaufgäbe wird ermöglicht, daß die Sätze der Arbeitswalze unterschiedlichen Durchmessers in das Walzwerkgerüst eingebaut werden können, oUne daß die Stützwalzen unnötigerweise ausge-

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VYv: :

wechselt werden müssen, und die Arbeitswalzen Über ihre Berührungslänge durch die Stützwalzen gleichmäßig mit vorgegebener Kraft eingespannt werden können, indem die oberen Stützwalzen über jeweilige Einbaustücke mittels der Vorrichtung zum Zwangskontakt der Arbeitswalzen zum Einstellen verschoben werden.

Weiter scheint es vorteilhaft, die Lagerung jeder Arbeitswalze als Kugelgelenk auszubilden, das zum Ausgleich der wäh-

Verschieben rend des Einsteilens durch / der Einbaustücke der Stützwalzen eventuell auftretenden Fehler im Lagerungskörper mit einem Spiel untergebracht werden soll»

Andererseits ermöglicht eine derartige technische Lösung eine höhere Einstellgenauigkeit der Arbeitswalze und eine höhere Steifigkeit des Systems: Arbeitswalzen - Einbaustücke Ständersäulen - Gerüstständer, wodurch die Genauigkeit der in diesem Walzwerkgerüst gewalzten dünnwandigen Rohre und Bohre aus schwer verformbaren Werkstoffen ansteigt«

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles für ein Zweistrang-Eohrkaltwalzwerk mit einem ortsfesten Ge- _rüst und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert· Es zeigen:

Fig· 1 in einem teilweisen Schnitt die bedienungsseitige Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Yfalzwerkgerüstes zum Kaltwalzen von Rohren;

Fig· 2 das Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von fiohren im Schnitt in der durch die Walzachse gehenden

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waagerechten Ebene nach der Linie H-II₉ wobei

ο
der Schnitt um 90 gedreht ist;

fig· 3 das erfindungsgemäße W_alzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren in Draufsicht;

Pig· M- das Vnalzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren im Schnitt in der durch die Arbeitswalzenachsen
gehenden senkrechten Ebene nach der Linie IV-ZV der Pig. 15

Pig· 5 einen Schnitt in der durch die Exzenterwellenachse gehenden Ebene nach der Linie V-V der Pig· 1i

Pig· 6 einen örtlichen Schnitt in der durch die Lagerungsachse der Arbeitswalzen gehenden Ebene nach der

der Fig. 3
Linie VI-VI/in vergrößertem Maßstab, wobei der

Schnitt um 90° gedreht ist;
Pig· 7 eine antriebsseitige Ansicht der Arbeitswalze, in Pfeilrichtung A der Pig· 6.

Das erfindungsgemäße Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren enthält einen Ständer 1 (Pig· 1, 2) mit zwei Paaren bezüglich der Walzachse einander gegenüber angeordneter

Säulen 2, 3» Arbeitswalzen 4, welche übereinander in Lagerun-

einem
gen 5 zwischen / Paar unterer Stützwalzen 6 und einem

Paar oberer Stützwalzen 7 (Pig· 3) gelagert sind, wobei

en
die Lagerungen 5 i& jeweilige zum Einsteir bzw» Einrichten

in an den Säulen 2, 3 befestigten senkrechten verschiebbar
Führungen. 10 / ausgeführte Einbaustücke 8, 9 (Pig· 1)

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eingebaut sind. Die Einbaustücke 8 der unteren Stützwalzen 6 sind über Kugelstützen 11 (Pig. 4) von Einstellschrauben 12 mit dem Ständer 1 verbunden.

Jedem Einbaustück 9 der oberen Stützwalzen 7 ist für sein

der Einstellung
Verschieben zum Zwecke/ ein unabhängiger Kraftantrieb bei» spielsweise ein hydraulischer Zylinder 13 (Fig· 1) zugeordnet; ι mit dem es über einen Druckgeber 14 (Fig· Ό und ein Hebelgestänge 15 (Pig· 1) in Verbindung steht. Das Hebelgestänge 15 umfaßt einen Balken 15 a mit einem Gewindeanschlag 16, eine Zugstange 17 und eine Exzenterwelle 18 mit einem Hebel 19· Jeder Balken 15 a (Fig· 3) ist mit einem seiner Enden mittels einer Achse 20 an eine der Säulen 2, 3 (Fig· 1) des Säulenpaares angelenkt und mit dem zweiten Ende mit der zweiten Säule 2, 3 des Säulenpaares und mit dem beweglichen Glied des unabhängigen Kraftantriebes kinematisch

erfolgt verbunden. Diese kinematische Verbindung / mittels einer Achse 21, der Zugstange 17» der Exzenterwelle 18 mit der Exzentrizität "e" und des Hebels 19 sowie über ein bewegliches Glied beispielsweise die Kolbenstange 22 des hydraulischen Zylinders 13 (Fig. 1)_A

Die Exzenterwelle 18 mit einer an ihrem Zapfen 23 (Fig. 5) befestigten Zugstange 17 mit Lagerhülsen 24 ist mit ihren Lagerzapfen 25, 26 in Lagerhülsen, . 27, 28 in Löchern der ösen 29, 30 der Säulen 2, 3 gelagert (in Fig. 5 ist die Säule 2 gezeigt)· Am Ende 31 der Exzenterwelle 18 ist mittels eines

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Keiles 32 der Hebel 19 befestigt, der über eine Achse 33 an die Kolbenstange 22 des hydraulischen Zylinders 13 (Fig. 1) angelenkt ist»

Die Lagerung 5 (Fig. 4) jeder -Arbeitswalze 4 ist als Kugelgelenk ausgebildet, das aus am Lagerzapfen y\ (Fig. 6) der Arbeitswalze 4 angebrachten Halbkugeln 35 besteht. Jede Halbkugel 35 ist auf Lagern 36 und in einer Lagerbuchse 37 untergebracht. Das Kugelgelenk ist mit einem Spalt " 8 " in der Bohrung eines Körpers 44 untergebracht und gegen axiale Verschiebung einerseits durch eine Mutter 38 mit Schnappstift 39 und andererseits über Distanzhülsen 40 und eine dazwischen befindliche Feder 41 zur Beseitigung der Luft in den Lagern 36 durch eine Mutter 42 mit Schnappstift 43 gesichert.

Der Körper 44 der Lagerung 5 stellt eine Hülse dar, die zur axialen Einstellung der Arbeitswalze 4 ein Außengewinde trägt. Jede Hülse ist durch Verschraubung mit einem Bügel verbunden, der über auswechselbare Zwischenlagen 47 in Führungen 46 (Fig. 7) geführt und gegen Drehung durch einen Schnappstift 48 (Fig. 6) gesichert ist.

Das Einstellen des Walzwerkgerüstes wird folgendermaßen vorgenommen. In das Gerüst wird ein Satz von A_rt>_eitswalzen 4 erforderlichen Durchmessers eingebaut. Dabei werden zwischen den Bügeln 45 (Eig. 7) die Zwischenlagen 47 erforderlicher Dicke angeordnet«Der Durchmesser der Arbeitswalzen 4

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(Pig. 6) wird je nach dem Durchmesser und der vorgegebenen Wanddicke des zu walzenden Hohres und mit Rücksicht auf mechanische Eigenschaften des Rohrwerkstoffes festgelegt. Je

kleiner der Durchmesser und die Wand des Rohres, desto kleinemüssen die
re Durchmesser/ Arbeitswalzen 4 aufweisen.

Mittels der Einstellschrauben 12 (Fig. 4) werden die Einbaustücke 8 der unteren Stützwalzen 6 verschoben, bis die Achsen der Kalibereinschnitte der Arbeitswalzen mit den Walzachsen in. senkrechter Ebene zusammenfallen· Daraufhin werden die Bügel 45 (Fig. 7) in den Führungen 46 festgemacht*

Die axiale Binstellung der Arbeitswalzen 4 (Fig· 6) läuft auf eine Vereinigung der Kalibereinschnitte der oberen und unteren Arbeitswalze 4 mit den Walzachsen hinaus» Sie geschieht mit dem Drehen der das Außengewinde tragenden Hülsen in den Bügeln 45· Nach erfolgter Einstellung werden diese Hülsen gegen eventuelles Drehen mit Schnappstiften 48 gesichert. Daraufhin werden mittels der ^ewindeanschläge 16 die Einbaustücke 9 (Fig. 1) nebst den oberen Stützwalzen 7 verschoben, wobei die Arbeitswalzen 4 in den Stützwalzen 6, 7 vorläufig eingespannt werden· Eine gleichmäßige Einspannung der Arbeitswalzen 4 durch die Stützwalzen 6, 7 über die gesamte Berührungslänge mit vorgegebener Kraft wird dem hydraulischen Zylinder 15 überlassen und mit dem Drehen der Exzenterwelle 18 mit der Exzentrizität "e^M durch den Hebel

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* 14 -

19 bewerkstelligt. Die -Exzentrizität "e" der Exzenterwelle 18 ist in Abhängigkeit von dem maximalen Wert der Kraft, mit der die Arbeitswalzen 4 durch die Stützwalzen 6, 7 vorläufig eingespannt sind, und unter Berücksichtigung der elastischen Nachgiebigkeit Von Elementen der Konstruktion des Walzwerkgerüstes zu wählen. Während des Drehens in den Hülsen 27, 28 (Fig. 5) veranlaßt die Exzenterwelle 18 über die an ihrem Lagerzapfen 2$ befestigte Zugstange 17 den Balken 15a (Fig. 1) zum Drehen um die Achse 20· Dabei wird die Kraft über die , Gewindeanschläge 16, die Druckgeber 14, die Einbaustücke 9 mit den oberen Stützwalzen 7 auf die Arbeitswalzen 4 übertragen und über die unteren Stützwalzen 6, die Einbaustücke 8 und die Einstellschrauben 12 auf den Ständer 1 geschlossen.

Der Wert der Voreinspannkraft, d.h. der ^wert der Vorspannung des Walzwerkgerüstes, läß/t sich in Anlehnung an mechanische Eigenschaften des Werkstoffes und die vorgegebene Maßgenauigkeit der zu walzenden Eohre festlegen.

Die ständige Überwachung des *ertes der Vorspannung des Walzwerkgerüstes erfolgt mittels der Druckgeber 14.

Etwaige Einstellfehler, die bei der senkrechten Einstellung der Arbeitswalzen 4 auftreten können, üben auf die Genauigkeit und die Qualität der gewalzten Rohre keinen Einfluß aus, weil diese Fehler durch Ausbilden der Lagerung 5 (Fig. 4) jeder -«Vrbeitswalze ^ ^a*^s Hälbkugelgelenk mit einem Spalt ^M <P ^M, das im Bügel 45 (Fig. 6) befestigt ist, vollständig ausge-

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glichen werden.

Das erfindungsgemäße Walzwerkgerüst -zum Kaltwalzen von Rohren läßt also den Einbau von Arbeitswalzen 4 erforderlichen Durchmessers und eine schnelle und genaue Walzeneinstellung unter gleichzeitigem Ausgleich eventueller Einstellfehler zu und ermöglicht ein zwangsläufiges über die gesamte Berührungslänge gleichmäßiges Einspannen mit einer vorgegebenen größenmäßig regelbaren Kraft* Aus diesen Vorteilen des erfindungsgemäßen Walzwerkgerüste zum Kaltwalzen von Rohren ergibt sich die Möglichkeit, dünnwandige Präzisionsrohre aus verschiedenen, darunter schwer verformbaren Werkstoffen nach fortgeschrittenen Herstellungsverfahren zu walzen«

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Claims (1)

1. Ζί^L-^x^M ²⁹· September 1978

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   . 15
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   .Jwaizwerfcgerüst zum Kaltwalzen von Rohren, zusammengesetzt aus einem Ständer mit paarweise bezüglich der Walzachse einander gegenüber angeordneten Ständersäulen und Arbeitswalzen, die übereinander in Lagerungen zwischen unteren und oberen In jeweiligen Einbaustücken eingebauten Stützwalzenpaaren gelagert sind, wobei die oberen Einbaustücke zum Einstellen in senkrechter Sichtung verschiebbar sind, und enthaltend eine Vorrichtung zum Zwangskontakt der Arbeitswalzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (4) zum Zwangskontakt der Arbeitswalzen für ^edes Einbaustück (9) der oberen Stützwalzen (7) ein Hebelgestänge (15) vorsieht, welches das Einbaustück (9) zum Einstellen durch Verschieben in senkrechter Richtung mit einem unabhängigen Kraftantrieb kinematisch verbindet·

   2« Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelgestänge (15) einen mit einem seiner Enden an die Όine Säule (2, 3) des Säulenpaares angelenkten Balken (15a) mit einem mit dem Einbaustück (9) der oberen Stützwalzen (7) in zwangsläufiger berührung stehenden Anschlag (16), eine Zugstange (17) und eine Exzenterwelle (18) umfaßt, die das zweite Ende des Balkens (15 a) mit der zweiten Säule (2, 3) des Säulenpaares und dem beweglichen Glied des unabhängigen Kraftantriebes kinematisch verbinden·

   3. Walzwerkgerüst zum Kaltwalzen von Rohren nach An-

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   spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (5) jeder Arbeitsweise W als Kugelgelenk ausgebildet ist, das zum Ausgleich der während des Verschiebens der Einbaustücke (8) der Stützwalzen (6) auftretenden Fehler im Körper (44) der Lagerung (5) mit einem Spalt " S ⁿ angeordnet ist·

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