DE1950904A1

DE1950904A1 - Automatische Dickenregelung von Band mit einem Walzgeruest mit Stuetzwalzenbiegung

Info

Publication number: DE1950904A1
Application number: DE19691950904
Authority: DE
Inventors: Stone Morris Denor
Original assignee: United Engineering and Foundry Co
Current assignee: United Engineering and Foundry Co
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-09
Publication date: 1970-05-06
Also published as: FR2021129A1; CA924139A; US3651675A; GB1289098A

Description

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DÜSSELDORF 1 0 · H O M B E R G ER ST R ASSE 5 TTTTneo

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UNITED ENGINEERING & FOUNDRY COMPANY₅ Pittsburgh, Pa. 15 222 / USA

Automatische Dickenregelung von Band in einem Walzgerüst mit Stützwalzenbiegung

Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Konstruktion und der Arbeitsweise eines Walzgerüstes, in welchem eine automatische Dickenregelung des zu walzenden Bandes erzielt wird. Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere aber mit einem Walzgerüst, welches mit Vorrichtungen zum Biegen von einer· oder von beiden Arbeitswalzen oder von einer oder von beiden Stützwalzen versehen ist, und dadurch in Längsrichtung die Dicke des Materials kontrolliert und reguliert. Bei der bevorzugten Form eines Quarto-Walzgerüstes sind Vorrichtungen zum Biegen der Stützwalzen vorgesehen, um dadurch längs der Längsachse des Walzgerüstes oder des Materials die Dicke des Materials zu kontrollieren und zu regeln. In Kombination mit dem Stützwalzenbiegemechanismus und der üblichen Anstellvorrichtung ist ein Träger vorgesehen, welcher im Hinblick auf die zuvor erwähnten Vorrichtungen derart angeordnet ist, daß die Kraft des Stützwalzenballigkeitsregelungssystems nur auf die Stützwalzen wirkt, nicht aber auf den Walzenständer. Im

Hinblick auf die beiden Stützwalzen gewährleistet die

Verwendung des Trägere, daß die Kräfte der StÜtzwalzenballigkeitsregelungevorrichtung, welche beim Walzenständer sonst su einer zusätzlichen Dehnung führen würden» ftuf Null zurückgeführt werden, so daß für dieautomatische Dickenregelung weniger Bedarf nach einer kontinuierlichen Einstellung oder einer kontinuierlichen Nachstellung des Walzspaltes besteht. «AD ORIGINAL

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- E 2 -

Wo bisher, wie dies mit der British Patent Application No. 56166/66 (Britische Patentanmeldung Nr. 56166/66) beschrieben und dargestellt wird, eine Stützwalzenballigkeit sr egelung im Zusammenhang mit einem Quarto-Walzgerüst eine Vorrichtung zur Dickenregelung, welche die in Längsrichtung aufkommenden Veränderungen im Band zu kontrollieren und zu regulieren hat, Verwendung gefunden hat_s da wurde der Druck oder die Reaktionskräfte der Stützwalzen-Biegevorrichtung, welche in iö diesem Falle Kolben-Zylinder-Konstruktionen sind, von dea Walzenständer aufgenommen, was dazu führte, daß es zu einer Änderung in der Dicke des Bandes kam und ©ine zusätzliche Korrektur erforderlich machte.

Die hier vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Walzgerüstkonstruktion zu schaffen, in welcher die Kräfte der Walzenbiegevorrichtung vom Walzenständer oder vom Gehäuse isoliert sind, wodurch dann nicht nur der Einfluß dieser Kräfte auf die Änderung der Dicke vermieden wird, sondern vielmehr auch der Umfang der notwendigen Dickenkorrekturen verringert wird.

- β 1 -

■ tAD ORIGINAL

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Λ. ι. ν :üi

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bh.bl . -3- -Gl-

Die bevorzugte Ausführung des Erfindungsgegenstandes wird in den dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen wiedergegeben und dargestellt. Im einzelnen ist:

Fig. 1 eine zum Teil im Schnitt wiedergegebene Vorderansicht eines Quarto-Walzgerüstes, mit welcher

eine Ausführung des in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallenden Erfindungsgegenstandes wiedergegeben wird.

Fig. 2 eine Seitenansicht des mit Fig. 1 dargestellten Walzgerüstes.

Fig. 3 eine diagrammartige Darstellung der zu diesem Walzgerüst gehörenden Bauelemente.

Das Quarto-Walzgerüst besteht, wie aus den beiliegenden Zeichnungen zu erkennen ist, aus den beiden zueinander in einem bestimmten Abstand vertikal angeordneten Walzenständern 11 und 12, welche zur Aufnahme zweier Arbeitswalzen 15 und 16 jeweils die Ständerfenster 14 und 13 besitzen. Xn diese Ständerfenster 13 und 14 sind die beiden Arbeitswalzen 15 und 16 eingesetzt, wobei diese Arbeitswalzen ihrerseits wiederum jeweils von den Stützwalzen 17 und 18 gestützt werden.

Wie am besten aus Fig· 2 zu erkennen ist, sind die Walzenzapfen einer jeden Wal2e in Lagereinbaustücken gelagert. Diese Lagereinbaustücke sind für die Arbeitswalzen mit der Hinweiszahl 19 gekennzeichnet, für die Stützwalzen aber mit der Hinweiszahl 20. Zn der üblichen Weise werden die Arbeitswalzen von einem Ausgleichszylinder 21, welcher im unteren ArbeitswalzeneinbaustÜck 19 angeordnet ist, ausein-

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ander und gegen die entsprechende-Stützwalze gedrückt.

Was nun den oberen Teil des Walzgerüstes betrifft, so ist zu erkennen, daß sich zwischen den Walzenständern und durch die Ständerfenster 13 und 14· hindurch in horizontaler Richtung ein Träger 23 erstreckt, welcher der Kürze halber nur im Hinblick auf eine Seite des Walzgerüstes beschrieben wird. Nahe dem Einbaustück 20 ist die untere ' Fläche des Trägers 23 mit einer Schwingplatte 24 versehen, welche in eine ähnliche Schwingplatte 25 auf der Oberseite des benachbarten Einbaustückes eingreift. Direkt quer über der Zone, in welcher der Träger in das Einbaustück eingreift und auf dessen Oberfläche ist ein erhöhtes Teil vorgesehen, welche einen Blockbrecher 26 aufnimmt, dessen halbkugelförmige Oberfläche von einer unten in die Anstellschraube oder Anstellspindel 27 eingearbeiteten ähnlichen oder komplementären Fläche aufgenommen wird. Die Anstellspindel 27 ist in einer Mutter 28 untergebracht, welche in den Walzenständer 11 eingearbeitet ist. Diese Anstellspindel 27 wird von einer (auf den Zeichnungen nicht speziell angegebenen) Schnecke und einem Schneckenrad an-" getrieben.

Nun sei die Aufmerksamkeit ganz besonders auf den mit Fig.l wiedergegebenen Träger 23 gelenkt. Inder Mitte ist dieser Träger mit einer Stange 31 verbunden, welche in vertikaler Richtunggeführt ist. Auf das obere Ende der Stange 31 ist ein Kolben 32 aufgesetzt, welcher zu einer Kolben-Zylinder-Konstruktion 33 gehört, die auf eine Trennvorrichtung 34, welche oben auf dem Walzgerüst die Walzenständer 11 und 12 miteinander verbindet, montiert ist. Die Zylindereinheit 33 dient dazu, die Lagereinbaustücke gegen den Träger zu press-en, und den Träger gegen die Anstellspindeln. Um dies

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zu erreichen, ist der Träger an seinem unteren Ende mit den beiden einander gegenüber angeordneten und sich nach unten erstreckenden Haken 35 versehen, welche mit den Vorsprüngen 35a auf der Oberseite der Lagereinbaustücke 20 zusammenarbeiten, wobei dann, wenn der Zylinder oder die Kolbenzylinder-Konstruktion 33 arbeitet, die Haken die Lagereinbaustücke ergreifen und mit dem unteren Ende des Trägers in Kontakt bringen.

Eine weitere Betrachtung des Walzgerüst-Oberteiies zeigt, daß am äußeren Teil der Walzenständer auf jeder Seite des Walzgerüstes ein Zylinder oder eine Kolbenzylinder-Konstruktion 36 vorgesehen ist, welche - dies wird am besten aus der linken Seite von Fig. 1 erkenntlich -jeweils zwei Kolben 37a und 37b aufnimmt, wobei einer oben im Zylinder geführt ist und einer unten im Zylinder.

Der untere Kolben 37b greift in eine Schwingplatte 38 ein« welche vom Träger 23 gehalten wird» Diese Schwingplatte hat eine halbkugelförmige Oberfläche, welche mit einer in das Ende des Kolbens gearbeiteten halbkugelförmigen Fläche zusammenarbeitet, so daß zwischen diesen beiden Teilen jede Relativbewegung möglich ist* Der obere Kolben 37a, wie dies aus Fig. 2 am besten zu erkennen ist, ist auf ein Querhaupt 39 geführt, mit dessen Enden jeweils identische Schwenkelemente 40, die sich außerhalb der Ständerfenster 13 nach unten zu den Walzen hin erstrecken» verbunden sind.

Der untere Kolben 37b greift in eine Schwingplatte 38 ein, welche vom Träger 23 gehalten wird. Diese Schwingplatte besitzt eine halbkugelförmige Oberfläche, welche mit einer halbkugelförmigen Oberfläche am Ende des Kolbens 37b zusammenarbeitet, so daß zwischen diesen beiden Teilen jede

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- G I* -

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Relativbewegung möglich ist. Der obere Kolben 37a, das geht am besten aus Fig. 2 hervor, ist auf ein Querhaupt 39 geführt, mit dessen Enden jeweils einander identische Schwenkelemente 40 in Verbindung stehen, die sich außerhalb des Ständerfensters 13 nach unten hin den Walzen zu erstrecken.

Im Zusammenhang mit der oberen Stützwalze 17 und unter weiterer Betrachtung von nur einer Seite des Walzgerüstes ψ ist zu erkennen, daß außerhalb des Hauptlägereinbaustückes 20, wie dies aus Fig* 2 hervorgeht, ein zweites Lagereinbaustück 41 angeordnet ist. Dieses zweite Lagereinbaustück 41 ist mit den Horizontalschwingen 42 versehen, welche in eine einander entgegengesetzte Richtung geführt sind. Die unteren Enden der Schwenkelemente 40 sind derart konstruiert und ausgebildet, daß sie in die Schwingen 42 des zweiten Lagereinbaustüekes 41 eingreifen und dadurch die vom Zylinder 36 ausgehende Biegekraft derart auf das Ende der Walze 17 Übertragen» und zwar über den Kolben 37a, daß der Mittelteil dieser Walze zu einem Biegen in Richtung der Arbeitswalze veranlaßt wird.

Wird der Zylinder 36 von einer Steuerungevorrichtung, welche in der Lage ist» einer in Längsrichtung aufkommenden ungünstigen Veränderung in der Dicke des zu walzenden Materials entsprechendes Signal zu empfangen» betätigt, da η dürfte es klar sein» daß in Richtung der Arbeitswalze vom Kolben 37b eine Kraft auf den Träger 23 übertragen wird, vom Kolben 37a hingegen einer der ersten Kraft entgegengesetzt gerichtete zweite Kraft auf den Träger 23. Darüber hinaus befindet sich das auf den Träger wirkende Hebelmoment dieser beiden Kräfte im Gleichgewicht. Es ist somit ein geschlossener . Kraftfluß vorhanden, wobei keine Reaktionskräfte auf die Walzenständer 11 und 12 übertragen werden, wobei darüber

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INSPECTED

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hinaus die Anstellspindeln 27 frei von Biegekräften oder von Biegebeanspruchungen sind.

Eine im wesentlichen ähnliche Konstruktion und Anordnung ist für die untere Stützwalze 18 vorgesehen. Hier ist ein unterer Träger 45 zwischen den Walzenständern angeordnet und durch die Ständerfenster 13 und 14 dieser Walzenständer geführt. Das wird am besten von Fig. 1 wiedergegeben, welche auch zeigt, daß von diesem Träger auch die Einbaustücke 20 der unteren Stützwalze 18 gehalten werden.

3-0 Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß das Lagerexnbaustück 20 durch eine Reihe von Einlageplatten vom Träger 45 getrennt ist. Diese Einlageplatten lassen sich zur Kompensierung der verschiedenen Walzendurchmesser, welche im Walzgerüst Verwendung finden, austauschen. Das ist dann eine im Walzwerksbau übliche Praxis. Mit Fig. 1 wird - auf eine Seite des Walzgerüstes bezogen - auch das Verhältnis zwischen oder die Anordnung von Träger 45 und dem Walzenständer 11 wiedergegeben. Hierbei ruht der Träger auf dem Walzenständer. Zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen diesen beiden Teilen sind die Schwingplatten 48 vorgesehen. An den äußeren Enden der Träger sind die Walzenständer 11 und 12 mit den Zylindern 49 versehen. Unter Verweisung auf nur eine Seite des Walzgerüstes, wie dies auch für den Zylinder 36 der Fall ist, gehören zu dem Zylinder 49 zwei einander gegenüber angeordnete Kolben 51a und 51b. Der obere Kolben 51a greift über einen halbkugelförmigen Lagerblock 52, welcher eine Relativbewegung zwischen Träger und dem Kolben 51a zuzulassen hat, in die untere Fläche des Trägers 45 ein. Der untere und vom Zylinder 49 aus nach unten geführte Kolben 51b steht mit einer Traverse 53 in Verbindung. Von den äußeren Enden dieser Traverse 5 3 aus sind außerhalb des Ständerfensters

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längliche Verbindungselemente 54 zu den Arbeitswalzen geführt.

Außerhalb des zur unteren Stützwalze 18 gehörenden Haupteinlagerstückes 20 ist ein zweites Lagereinbaustück 55 angeordnet j welches mit Horizontalschwingen 56 versehen ist, die von den länglichen Verbindungselementen 54 erfaßt werden, und zwar derart, daß die vom Zylinder 49 ausgehende Biegekraft so auf die untere Stützwalze 18 übertragen wird, daß auf ein der Dickenregelung in Längsrichtung entsprechendes Signal hin diese Stützwalze in Richtung der Arbeitswalze gebogen wird. Wie auch bei der für die Stützwalze 17 geltenden Konstruktion und Anordnung kommt es bei dieser Konstruktion und Anordnung zu einem geschlossenen Kraftfluß, wobei vom Kolben 51a eine in die eine Richtung wirkende Kraft auf den Träger übertragen wird, während der Kolben 51b über das Lagereinbaustück 20 eine gleichgroße, aber entgegengesetzt gerichtete, Kraft auf den Träger überträgt, wobei die Biegekräfte in sich geschlossen sind und nicht auf die Walzenständer 11 und 12 übertragen werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß einige beim Walzgerüst dargestellte Bauelemente, weil bekannt oder* weil gut bekannt, nicht beschrieben werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß, wenn auch im Zusammenhang mit einem Quartogerüst wiedergegeben, diehier vorliegende Erfindung auch Verwendung finden kann bei anderen Walzgerüstausführungen sowie !:-ai anderen Bearbeitungsvorrichtungen, beispielsweise bei Gumniikalendern und bei Papierkalendern.

Vor dem Obergang auf Fig. 3, welche eine schematische Übersieht des mit Fig. 3 wiedergegebenen Walzgerüstes darstellt

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und die verschiedenen im verbesserten Walzgerüst aufkommenden Kräfte zu erkennen gibt, soll die Gleichung für ein Walzgerüst herkömmlicher Konstruktion zu welchem eine Vorrichtung zum Biegen der Arbeitswalzen oder zum Biegen der Stützwalzen gehört, diskutiert werden. Die Gleichung für die Banddicke lautet in diesem Zusammenhang:

t » h_o + ρ

Γ 1 I +

L ^Mmill J

2F

BURB

mill

In dieser Gleichung ist:

= Dicke des gewalzten Bandes oder die Belastung des Walzspaltes (Zoll)

= Zahl des Belastungs-Walzspaltes (Zoll) = Gesamte Walzkraft (lbs)

= Federkonstante des Walzgerüstes, welche sich zusammensetzt aus der Dehnung des Gehäuses, aus der Spindelkompression usw., wie aus der Walzenabplattung und der Walzenkompression und der Innenbiegung der Stützwalzenzapfen (lbs/Zoll) - bezogen auf P.

s Vertikale Biegekraft an den Enden der Stützwalzen (lbs/Zoll)

= Federkonstante des Walzgerüstes (Walzenständers), Anstellspindelkompression usw. (eingeführt als ein Teil der zuvor erwähnten Größe M ....,) (lbs/Zoll) ^ml11

= Federkonstante der Stützwalze auf die Kräfte bezogen F, auf die Walzenkörperverdrängen (lbs/Zoll).

sg

BURB

Damit wird Δ hsg =

Walzgerüstdehnung

M.

'mill

unter der Last P, d.h. Vergrößerung des Walzspaltes.

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Damit wird Δ

2F

M_T

= Abnahme des Walzspaltes

¹¹BURB wegen der Kräfte F (2 Walzen),

Wegen Veränderungen in h , P oder F beträgt die resultierende Dickenänderung:

= Ah ■

Γ 1 1 ^{L 1}WlI ^J

¹WlI

² ( ¹

hsg

BURB

Die Gleichungen (1) und (2) sind allgemeine Gleichungen, für welche nun zu beobachten sein wird, daß bei Verwendung der mit Fig* 1.wiedergegebenen Reaktionsträgern · die Kräfte zwischen den Stützwalzen und deren zugehörigen Trögern in sich geschlossen sind; d.h. bei Änderung von F ergeben sich keine Änderungen der Gehäusedehnung, weil die Dehnung im Gehäuse nur durch die Walzf ¹¹P" beeinflußt wird. Für das mit Fig· I dargestellte Walzgerüst ändern sich die vorerwähnten allgemeinen Gleichungen wie folgt!

t = h_o + P

At =Ah_o +Δρ

^Hmill

- 2F

BURB

^Mmill

- Δ

BURB

sowie

(3)

Damit wird aber wegen der Änderungen in den Kräften F die Änderung t wie folgt.gegeben:

BURB

(4)

-G9-

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im Vergleich zu dem allgemeinen Fall (ohne Reaktionstrager):

t =

hsg ^MBURB

Δ? (5)

Durch die im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung verwendeten Reaktionsträger oder ähnlicher Bauelemente wird die Wirkung der Stützwalzenbiegung optimalisiert oder auf ein Maximum gebracht, und zwar dadurch, daß alle Auswirkungen der Stützwalzen-Biegekräfte auf die Gerüstdehnung auf Null zurückgeführt wird. Damit aber wird eine Änderung in den Kräften F die Dicke des Bandes die größtmögliche Korrektionsänderung des Walzspaltes herbeiführen.

Im Rahmen der bestehenden Patentvorschriften ist das Prinzip und die Arbeitsweise der hier vorliegenden Erfindung unter Verweisung auf die beste Ausführung des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben und beschrieben worden.

Al-

009819/0493 W» «ww«.

Claims

Pat entansprüche

Ein Walzgerüst mit einem Gehäuse, mit einem Fenster in diesem Gehäuse, mit einem Walzenpaar, mit Lagereinbaustücken, welche auf die Enden der Walzen montiert sind und welche in den vorerwähnten

g Standerfenstern untergebracht sind, mit einer Vorrichtung zur Übertragung der Biegekraft auf mindestens eine der vorerwähnten Walzen, um dadurch den Ballen der bereits erwähnten einen Walze derart zu verschieben, daß es zu einer Veränderung des Walzspaltes kommt und damit auch zu einer Veränderung der in Längsrichtung liegenden Dicke des zu walzenden Materials, um dadurch den Ballen der vorerwähnten einen Walze derart zu biegen, daß sich deren Kontur verändert und dadurch die entsprechenden

^ 15 Änderungen in der Form des Walzspaltes herbeige-

führt werden, .was dann wiederum in Querrichtung zu einer Veränderung der Dicke des zu walzenden Materials führt; mit einem Konstruktionselement, welches die vorerwähnte Biegekraftvorrichtung zu halten hat und zwischen dem Gehäuse und den Lagereinbaustück-Konstruktionen der bereits erwähnten einen Walze derart angeordnet ist, daß die Reaktionskraft der bereits genannten Biegekraftvorrichtung innerhalb dieses Konstruktionselementes in sich geschlossen ist und vom Gehäuse getrennt ist; sowie eine Vorrichtung zum Verändern der von der vorerwähnten Biegekraftvorrichtung übertragenen Kraft zur Korrektur einer ungünstigen Veränderung der in Längsrichtung liegenden Dicke des zu walzenden

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2) Ein Walzgerüst gemäß Anspruch 1,

mit einem zusätzlichen Walzenpaar; mit auf die Enden des vorerwähnten zusätzlichen Walzenpaares montierten und in den Ständerfenstern angeordneten Lagereinbaustückenj das vorerwähnte zusätzliche Walzenpaar als Arbeitswalzen, das andere Walzenpaar als Stützwalzen; mit einer für die bereits erwähnten anderen Stützwalze vorgesehenen Biegekraftvorrichtung; mit einem zusätzlichen Bauelement zum Halten der vorer-

±q wähnten anderen Stützwalze; sowie mit einer Biegekraftvorrichtung, welche zwischen Gehäuse und der Lagereinbaustückkonstruktion der bereits erwähnten anderen Stützwalze derart angeordnet ist, daß die Reaktionskraft der Biegekraftvorrichtung in dem vorerwähnten anderen Bauelement in sich geschlossen und vom Gehäuse getrennt ist.
3) Ein Walzgerüst gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Stützwalzen die obere Stützwalze des bereits erwähnten Walzgerüstes ist; in dem bereits erwähnten Gehäuse oder Walzenständer ein Paar Anstellspindeln derart angeordnet ist, daß es mit dem zu der vorerwähnten oberen Stützwalze gehörenden Konstruktionselement in Verbindung steht, wobei dann dieses Konstruktionselement zwischen den Anstellspindeln und den Lagereinbaustückkonstmiktionen der oberen Stützwalze angeordnet ist.

Ein Walzgerüst gemäß Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnte Vorrichtung zur Übertragung der

Biegekraft aus jeweils zwei Kolben-Zylinder-Konstruktionen

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OftKSlNAL INSPECTS©

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für jede Stützwalze besteht und derart angeordnet ist, daß die Kraft auf die äußeren Enden einer jeden Stützwalze übertragen wird; zu jeder der vorerwähnten Kolbenzylinder-Konstruktionen zwei Kolben gehören, welche mit den äußeren Enden der bereits erwähnten Stützwalzen in Verbindung stehen, wobei die erwähnten Kolben eines jeden Zylinders eine gleichgroße aber entgegengesetzt gerichtete Kraft, ausüben, undfewar in eine Richtung, welche die Stützwalzen zueinander biegen läßt.

- Ende -

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