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Die Erfindung betrifft eine Rollenpresse zur Druckbehandlung oder Kompaktierung körnigen Guts aufweisend mindestens zwei jeweils über eine Welle in einem Maschinenrahmen drehbar gelagerte und gegenläufig angetriebene und durch einen Walzenspalt voneinander getrennte, als Loswalzen ausgebildete Walzen, wobei die Wellen der Walzen in im Maschinenrahmen beweglich angeordneten Lagergehäusen aufgenommen und wobei jeweils zwei an einer Seite der Walzen angeordnete Lagergehäuse verschiedener Walzen über mindestens einen Anpresszylinder miteinander verbunden sind und ein Verfahren zur Zentrierung eines Walzenspaltes einer Rollenpresse.
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Zur Zentrierung des Walzenspaltes in Rollenpressen zur Druckbehandlung oder zur Kompaktierung körnigen Guts werden die Walzen der Rollenpresse in der Regel durch groß dimensionierte Hydraulikantriebe in ihrer Sollposition gehalten, damit einerseits der Druck im Walzenspalt zwischen den Walzen aufrecht erhalten wird und andererseits wird durch die Zentrierung die Parallelität der Begrenzung des Walzenspaltes durch die Oberfläche der Walzen aufrecht erhalten. Bei dieser Zentrierung arbeiten die Hydraulikantriebe mit hoher Kraft sowohl zur Aufrechterhaltung der Parallelität des Walzenspaltes und zur Aufrechterhaltung des Drucks im Walzenspalt. Hierzu wird im einfachsten Fall eine erste Walze als Festwalze unbeweglich im Maschinenrahmen in Lagern gelagert, die ihrerseits durch Lagergehäuse in einem Maschinenrahmen an Konsolen befestigt sind. Dem gegenüber ist eine zweite Walze als Loswalze in Lagern gelagert, die in zwischen zwei Konsolen des Maschinenrahmens beweglich angeordneten Lagergehäusen angeordnet sind. Die Hydraulikantriebe zur relativen Positionierung der Loswalze gegenüber der Festwalze und zur Aufrechterhaltung des Drucks im Walzenspalt üben hohe Kräfte auf den Maschinenrahmen als Widerlager aus, wozu es notwendig ist, den Maschinenrahmen entsprechend stabil auszulegen.
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Bei Rollenpressen mit Walzen mit einem Gewicht von bis zu 50 t ist eine entsprechend große Dimensionierung des Maschinenrahmens notwendig, so dass die Logistik des Maschinenrahmens und seine Handhabung bei einem notwendigen und turnusgemäßen Wechsel der Walzen aufwändig und nur mit entsprechend groß dimensionierten Kränen und Ausbauhilfen möglich ist.
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Um die Ausmaße der notwendigen Dimensionierung des Maschinenrahmens zu verringern, wird in der
DE 10 2005 006 090 A1 vorgeschlagen, beide Walzen der Rollenpresse als Loswalze auszubilden, wobei diese beiden Loswalzen über die Lager und die Lagergehäuse und über Hydraulikantriebe miteinander verbunden sind. Die Walzen, die Lager, die Lagergehäuse und die Hydraulikantriebe bilden dabei ein geschlossenes Kräftesystem, das den Maschinenrahmen entlastet und der somit in geringerem Ausmaß dimensioniert werden kann. Diese Anordnung hat sich in der Praxis bewährt. Da in dieser Rollenpresse das geschlossene Kräftesystem gegenüber dem Maschinenrahmen verschiebbar ausgebildet ist, ist es notwendig, das geschlossene Kräftesystem im Betrieb zu zentrieren, damit der Walzenspalt im Betrieb der Rollenpresse nicht abwandert. Diese Zentrierung wird durch den Einsatz einer entsprechend dimensionierten Hydraulik erreicht. Dabei ist es notwendig, durch Regelkreise die Hydraulik zu steuern, die gegen die Kräfte des sich bewegenden Systems aus Walzen, Hydraulik und Lager wie Lagergehäusen den Walzenspalt zentriert.
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In Weiterentwicklung dieser Rollenpresse wird in der
DE 10 2007 059 072 vorgeschlagen, einen Hydraulikdoppelzylinder einzusetzen, der am Maschinenrahmen befestigt ist. In diesem Hydraulikdoppelzylinder arbeiten zwei benachbarte Hydraulikammern und stützen sich gegeneinander ab. Trotz der Kräfte, die an dem Hydrauliksystem arbeiten, wird die Kraft des Hydraulikzylinders, die auf den Walzenspalt wirkt, nicht auf den Maschinenrahmen übertragen. Zur Zentrierung des Walzenspaltes ist es jedoch notwendig, die zur Erzeugung des Drucks im Walzenspalt notwendigen Hydraulikdrücke durch einen Mehrquadrantenbetrieb zur Verfügung zu stellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Rollenpressen so weiterzubilden, dass unter Beibehaltung des in sich geschlossenen und vom Maschinenrahmen weitgehend getrennten Kräftesystems die Zentrierung einfacher und kostengünstiger herstellbar ausgestaltet ist.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Verbindung der Lagergehäuse jeweils mindestens eine Momentenwaage aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die verfahrenstechnische Aufgabe Erfindung wird durch den Einsatz der Momentenwaage gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Unter einer Momentenwaage wird eine wippen- oder pendelähnliche Aufhängung verstanden, an der paarweise einander entgegenwirkende, erste und zweite Hydraulikzylinder an gegenüberliegenden Auslegern der Momentenwaage angreifen. Diese einander entgegenwirkenden Hydraulikzylinder bewirken jeweils für sich allein das Kippen der Momentenwaage in Richtung des bezogenen Hydraulikzylinders. Diese Lageveränderung der Momentenwaage hat auf der dem bezogenen ersten Hydraulikzylinder gegenüberliegenden Seite den Effekt, dass dort der gegenüberliegende zweite Hydraulikzylinder stärker belastet wird und daher der Regelkreis des nun stärker belasteten zweiten Hydraulikzylinders einen höheren Druck aufbaut und dem ersten Hydraulikzylinder entgegenwirkt, bis die Momentenwaage wieder in ihrer Gleichgewichtsstellung positioniert ist. Der erste und der zweite Hydraulikzylinder weisen in der erfindungsgemäßen Rollenpresse eine drehbeweglich ausgestaltete Kupplung auf, so dass der erste und der zweite Hydraulikzylinder auch unter einem Winkel an den Auslegern der Momentenwaage angreifen können. Durch diese drehbewegliche Kupplung ist es möglich, dass die Walzen der Rollenpresse auch nicht zueinander parallele Stellungen einnehmen können, was stets dann der Fall ist, wenn ein größeres Korn außerhalb der Mitte des Walzenspaltes den Walzenspalt passiert oder wenn, der Walzenspalt ungleichmäßig mit Mahlgut beschickt wird. Die Wirkung der Momentenwaage ist, dass über ein einfaches, beweglich gelagertes, mechanisches Element eine Walzenzentrierung erzwungen wird, sofern die zur Erzeugung des Drucks im Walzenspalt arbeitenden Hydraulikzylinder gegeneinander arbeiten. Durch die Momentenwaage ist es auch möglich, gegebenenfalls die Kraft zweier nicht ausgewogener und gegeneinander arbeitender Hydraulikzylinder auszugleichen. Dabei sind Hydraulikregelungen zum Betrieb der verschiedenen Zylinder im Mehrquadrantenbetrieb nicht notwendig, weil der Ausgleich mechanisch geschieht.
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Die Momentenwaage kann unsymmetrisch oder symmetrisch aufgebaut sein. Beim unsymmetrischen Ausfbau spiegelt die Symmterie der Momentenwaage, speziell die ungleiche Länge der Ausleger der Momentenwaage die unterschiedliche Größe und Nennbelastbarkeit der einander gegenüber liegenden Hydraulikzylinder wieder. Bevorzugt ist jedoch eine symmetrische Ausgestaltung der Momentenwaage, die etwa mittig zwischen den Lagergehäusen angeordnet ist. An die gleichlangen Ausleger der Momentenwaage greifen in diesem Fall zwei identische Hydraulikzylinder oder zumindest zwei Hydraulikzylinder mit gleicher Nennbelastbarkeit und gleicher Kennlinie.
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Die Momentenwaage ist in bevorzugter Weise um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert, die in einer Ebene liegt, die durch die Mittellinie des Walzenspaltes und der Vertikalen aufgespannt ist. Durch die vertikale Drehachse dreht sich die Momentenwaage in einer horizontalen Ebene und erlaubt so eine Schiefstellung der Walzen zueinander, wobei die Momentenwaage auf diese Schiefstellung eine ausgleichende Wirkung hat, so dass die Walzen bei Schiefstellung eine Kraft erfahren, die bewirkt, dass nach Rückkehr der Rollenpresse in Gleichgewichtsstellung, die Walzen der Rollenpresse wieder parallel zueinander stehen.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Momentenwaage eine Wippe mit zwei Auslegern auf, über welche die beiden Lagergehäuse der Rollenpresse miteinander verbunden sind, und die Momentenwaage weist ein drehbar gelagertes Pendel auf, über welche die Wippe mit den beiden Auslegern um die Drehachse verschwenkbar gelagert ist. Durch das Pendel rotiert die Wippe der Momentenwaage mit den zwei Auslegern um einen Drehpunkt außerhalb der Kraftlinie zwischen den beiden Hydraulikzylindern, die an den gegenüberliegenden Auslegern der Momentenwaage ziehen. Dadurch wird erreicht, dass nur ein geringer Teil der Kraft der Hydraulikzylinder auf die Drehachse übertragen wird, denn die Momentenwaage kippt bei ungleichmäßiger Kraft beider einander entgegenwirkender Hydraulikzylinder zur einen oder anderen Seite hin, so dass die Kraft der Hydraulikzylinder, die durch die Schiefstellung eine veränderte Richtung aufweisen, stets geradlinig aufeinander und nicht auf den Maschinenrahmen übertragen wird.
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Obwohl das Kräftesystem aus Walzen, Wellen, Lagern, Lagergehäusen, Hydraulikzylindern und Momentenwaage geschlossen ist und daher die Kraft zur Erzeugung des Drucks im Walzenspalt nicht oder nur im Umfang einer kleinen Richtungskomponente auf den Maschinenrahmen überträgt, ist die Drehachse dennoch fest mit dem Maschinenrahmen verbunden. Die Momentenwaage stützt sich zwar an der Drehachse ab, aber die hohen Kräfte der Hydraulikzylinder, die jeweils paarweise und einander gegenüber liegend angeordneten an der Momentenwaage angreifen, werden durch die Momentenwaage umgeleitet, so dass die Kraft oder zumindest deren größter Anteil stets in Richtung der Hydraulikzylinder wirkt.
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Die Hydraulikzylinder sind in der erfindungsgemäßen Rollenpresse nur auf Zug belastet. Dadurch hat die Momentenwaage die Wirkung, dass der Abstand der Hydraulikzylinder zueinander minimiert wird und dadurch richtet sich die Momentenwaage aus. Dies bewrkt den zentrierenden Effekt auf den Walzenspalt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Lager zweier verschiedener Walzen auf einer Seite der Rollenpresse als Festlager ausgebildet und zwei Lager auf der gegenüberliegenden Seite der Rollenpresse sind als Loslager ausgebildet. Die Loslager ermöglichen eine axiale Bewegung der Welle in dem Lager, so dass die Längenänderung der Walze durch Temperatur ausgeglichen wird und auch der Abstand der Lager zueinander bei Schrägstellung der Walzen. Unabhängig von den Freiheitsgraden, welche die Loslager zur Verfügung stellen, sind die Lagergehäuse aller Lager auf einer Gleitschiene in dem Maschinenrahmen gelagert. Somit können die Lager in einer zur Mittellinie des Walzenspaltes senkrechter Richtung verfahren und die Loslager stellen einen Freiheitsgrad in axialer Richtung, also parallel zur Mittellinie des Walzenspaltes zur Verfügung.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 eine skizzierte Ansicht auf eine erfindungsgemäße Rollenpresse im Gleichgewichtszustand von oben mit teilweise ausgeblendeten Maschinenrahmenteilen,
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2 die selbe Anordnung wie in 2 jedoch in ausgelenktem Zustand,
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3 eine perspektivische Ansicht auf ausgewählte Elemente einer erfindungsgemäßen Rollenpresse.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Rollenpresse 100 in einer Ansicht von oben abgebildet (Teile eines Maschinenrahmens sind zur besseren Darstellung der Einzelteile ausgeblendet). In dieser Rollenpresse 100 ist eine erste Walze 110 mit Hilfe der Wellen 111 und 112 in der Rollenpresse 100 drehbar gelagert. Unter Ausbildung eines zu zentrierenden Walzenspaltes 115 ist eine zweite, benachbarte Walze 120, die ihrerseits über Wellen 121 und 122 in der Rollenpresse drehbar gelagert ist, in der Rollenpresse 100 angeordnet. Im Betrieb der Rollenpresse 100 sind die beiden Walzen 110 und 120 gegenläufig angetrieben, so dass das auf den Walzenspalt 115 von oben aufgegebene Mahlgut in den Walzenspalt 115 hineingezogen wird.
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Die Lagerung der Walzen 110 und 120 in der Rollenpresse 100 geschieht über Festlager, die in den Festlagergehäusen 130 und 140 angeordnet sind und über Loslager, die in den Loslagergehäusen 150 und 160 angeordnet sind, die in der Rollenpresse 100 den Festlagergehäusen 130 und 140 in axialer Richtung der Walzen 110 und 120 gegenüberliegen. Diese Lagergehäuse 130, 140, 150 und 160 sind ihrerseits auf Gleitschienen 170 und 180 angeordnet, auf denen die Lagergehäuse 130, 140, 150 und 160 mitsamt den darin aufgenommenen Lagern und darin wiederum aufgenommenen Wellen 111, 112, 121 und 122 in dem Maschinenrahmen 171, der hier nur unterbrochen und teilweise dargestellt ist, horizontale Ausgleichsbewegungen senkrecht zur Achse der Walzen 110 und 120 durchführen können. In geringem Maße können die Lagergehäuse 130, 140, 150 und 160 auch Drehbewegungen um eine vertikale Achse der Lagergehäuse 130, 140, 150 und 160 ausführen.
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Festlagergehäuse 130 und 140 sowie Loslagergehäuse 150 und 160 bilden jeweils auf einer axialen Seite der Walzen 110 und 120 zusammen mit der in dieser Ansicht sichtbaren, jeweils oberen Momentenwaage 250 respektive Momentenwaage 260, den in dieser Ansicht nicht sichtbaren, unteren Momentenwaagen 250' und 260' und den jeweils dazugehörigen, auf Zug belasteten, oben liegenden Hydraulikzylindern 210, 220, 230 und 240 sowie nicht sichtbare, unten liegenden Hydraulikzylindern 210', 220', 230' und 240' ein geschlossenes Kräftesystem. In diesem Kräftesystem sind die jeweils oberen Momentenwaagen 250 und 260 sowie die unteren, in dieser Ansicht nicht sichtbaren Momentenwaagen 250', 260' über Drehangeln 310 und 320 am Maschinenrahmen 171 drehbeweglich befestigt.
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Während des Betriebes der Rollenpresse 100 kommt es vor, dass die Walzen 110 und/oder 120 Ausgleichsbewegungen durchführen müssen zur Passage von gegebenenfalls nicht zerkleinerbaren Partikeln, wie beispielsweise unerwünscht in das Mahlgut gelangten Metallstücken oder zur Passage von ungleichmäßig auf die Länge des Walzenspaltes 115 verteiltem Mahlgut. Bei dieser Ausgleichsbewegung befindet sich die Rollenpresse vorübergehend in einem Ungleichgewichtszustand. Dieser Zustand ist in der folgenden Figur, 2, dargestellt.
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2 zeigt die Rollenpresse 100 in einem Augenblick einer übertrieben dargestellten Ausgleichsbewegung. Sowohl Walze 110 wie auch Walze 120 haben eine geringfügige Drehbewegung um eine vertikale Achse durchgeführt, wodurch der Walzenspalt 115 ein trapezartiges Profil aufweist, mit einem in 2 auf der unteren Seite größeren Öffnung des Walzenspaltes 115. Diese Ausgleichsbewegung ist nur möglich, wenn die Lagergehäuse 130, 140, 150 und 160 auf der Gleitschiene 170 und 180 in horizontaler Richtung ausweichen können und wenn die Loslager in den Loslagergehäusen 150 und 160 eine axiale Bewegung der Wellen 112 und 122 zulassen.
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Durch die Schrägstellung der Walzen 110 und 120 sind die Lager mitsamt den Lagergehäusen 130, 140, 150 und 160 zwangsläufig auch aus ihrer Gleichgewichtsposition heraus bewegt. Da die Lagergehäuse 130 und 140 sowie 150 und 160 paarweise über die Momentenwaagen 250 und 260 verbunden sind, und da die Momentenwaagen 250 und 260 durch Drehangeln 310 und 320 über die Pendel 290 und 300 um eine vertikale Achse drehbar im Maschinenrahmen 171 gelagert sind, wird die Kraft durch die Ausgleichsbewegung einer Walze 110, 120 auf die jeweils andere Walze 120, 110 übertragen. Die in 2 obere Momentenwaage 260 stellt sich im Uhrzeigersinn verdreht auf, während sich in dem hier dargestellten Zustand der Rollenpresse 100 die untere Momentenwaage 250 geringfügig gegen den Uhrzeigersinn verdreht aufstellt. In diesem Zustand der Rollenpresse 100 ist der Abstand der paarweise zusammengefassten Lagergehäuse 130 und 140 und/oder Lagergehäuse 150 und 160 größer als im Gleichgewichtszustand, der in 1 abgebildet ist. Durch die Zugkraft der beiden Hydraulikzylinder 210 und 220 und/oder der Hydraulikzylinder 230 und 240 ist die Rollenpresse 100 dazu geneigt, wieder in den Gleichgewichtszustand zurückzukehren, der in 1 dargestellt ist, wobei der in 2 dargestellte trapezartige Walzenspalt wieder ein rechteckiges Profil annimmt und in dem Maschinenrahmen 171 zentriert ausgerichtet ist. Die Drehangeln 310 und 320 müssen zur Zentrierung des Walzenspaltes 115 nicht die Kräfte der auf Zug belasteten Hydraulikzylinder 210, 220, 230 und 240 aufnehmen, jedoch bewirkt die drehbewegliche Aufhängung der Momentenwaage 250 und/oder 260, dass eine ausgerichtete, Gleichgewichtsstellung der Walzen 110 und 120 nur in einer horizontalen Position möglich ist, wodurch der Walzenspalt 115 zentriert wird.
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Vorteilhaft an dem Einsatz der Momentenwaage ist eine Vereinfachung der Hydrauliksteuerung, die im Extremfall jede für sich ohne Ausgleich untereinander stattfinden kann, weil die Momentenwaage dazu in der Lage ist, geringfügige Abweichungen der Regelkennlinie der Hydrauliksysteme untereinander auszugleichen. Des Weiteren kann auf den Einsatz von Mehrkammer-Hydraulikzylindern verzichtet werden. Die hier vorgestellte Rollenpresse 100 ist robust, bietet eine automatische Zentrierung und ist durch das geschlossene Kräftesystem mit einem leichten Maschinenrahmen ausrüstbar.
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In 3 ist schließlich eine perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Rollenpresse 100 dargestellt, in welcher ausgewählte Elemente zur Verdeutlichung der Erfindung ausgeblendet sind. Deutlich ist der perspektivischen Ansicht zu entnehmen, dass eine Walze 120 über eine Welle 122 in einem Loslagerlagergehäuse 160 aufgenommen ist. An dieser Stelle ragt die Welle 122 aus dem Loslagergehäuse 160 heraus und dort befindet sich die Antriebsseite der Welle 122. Dieses Loslagergehäuse 160 ist wie das Loslagergehäuse 150 der zweiten, hier ausgeblendeten Walze 110 innerhalb eines Rahmens aus mehreren Elementen aufgenommen, der in dieser Ausgestaltung der Rollenpresse 100 aus vier auf Zug belasteten Hydraulikzylindern 230, 230', 240 und 240', aus den die Loslagergehäuse 150 und 160 umgreifenden Blöcken 155 und 165 und den Momentenwaagen 260 und 260' besteht, wobei dieser Rahmen ein geschlossenes Kräftesystem bildet, welches zur Aufnahme der Kraft, die aus dem Druck im Walzenspalt 115 resultiert, ausgelegt ist. Neben der Aufnahme in den Rahmen aus verschiedenen Elementen liegen die hier eingeblendeten Loslagergehäuse 150 und 160 auf einer Gleitschiene 180 auf, die nicht Teil des oben beschriebenen Rahmens aus mehreren Elementen ist, sondern Teil eines hier nicht gezeugten Maschinenrahmens 171. Die Gleitschiene 180 nimmt somit lediglich die Gewichtskraft der Walzen 110 und 120 mitsamt ihren Wellen 111, 112, 121 und 122 sowie der Loslagergehäuse 150, 160 auf. Die Momentenwaagen 260 und 260' bestehen aus zwei kräftigen Wippen 280, 280' in welche die Hydraulikzylinder 230, 230', 240 und 240' eingreifen. Zwischen den beiden Wippen 280, 280' ist ein Pendel 300, 300' aufgenommen, über welches die Momentenwaage 260, 260' um einen Zapfen als Drehangel 320 rotieren kann. Dieser Zapfen ist an einem Teil des Maschinenrahmens 171 fest montiert und nimmt im Vergleich zur Zugkraft der Hydraulikzylinder 230, 230', 240 und 240' geringfügig dimensionierte Kräfte auf.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Rollenpresse
- 110
- Walze
- 111
- Welle
- 112
- Welle
- 115
- Walzenspalt
- 120
- Walze
- 121
- Welle
- 122
- Welle
- 130
- Festlagergehäuse
- 140
- Festlagergehäuse
- 150
- Loslagergehäuse
- 155
- Block
- 160
- Loslagergehäuse
- 165
- Block
- 170
- Gleitschiene
- 171
- Maschinenrahmen
- 180
- Gleitschiene
- 210
- Hydraulikzylinder
- 210'
- Hydraulikzylinder
- 220
- Hydraulikzylinder
- 220'
- Hydraulikzylinder
- 230
- Hydraulikzylinder
- 230'
- Hydraulikzylinder
- 240
- Hydraulikzylinder
- 240'
- Hydraulikzylinder
- 250
- Momentenwaage
- 250'
- Momentenwaage
- 260
- Momentenwaage
- 270
- Wippe
- 270'
- Wippe
- 280
- Wippe
- 280'
- Wippe
- 290
- Pendel
- 290'
- Pendel
- 300
- Pendel
- 300'
- Pendel
- 310
- Drehangel
- 320
- Drehangel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005006090 A1 [0004]
- DE 102007059072 [0005]
