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Mehrteilige, freitragende Plastifizierschnecke
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für Kunststoffe verarbeitende Maschinen Die Srfindung betrifft eine
mehrteilige, freitragende Plastifizierschnecke mit austauschbaren Schneckenabschnitten
für Kunststoffe verarbeitende Maschinen, insbesondere für Schneckenextruder.
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Plastifizierschnecken für Maschinen der vorgenannten Art besitzen
zwischen dem hinteren Schneckenschaft und der vorderen Schneckenspitze unterschiedlich
ausgebildete Abschnitte, wie zum Beispiel Kompressions-, Scherteil- und Mischteilabschnitte,
die mit Schneckengängen unterschiedlicEler Gangtiefe und Steigung versehen sind
oder aber Misch-, Knet- und Scherelemente oder dergleichen aufweisen, so d'ß in
dem Plastifizierzylinder der Maschinen in axier Richtung aufeinanderfolgende Förder-,
Plastifizier-Hom@@enisierzonen etc. gebildet werden, in denen das Kunde; stoffmaterial
aufgeschmolzen und plastifiziert, durchmischt, homogenisiert, entgast wird etc.
Zur Verarbeitung der uerschiedenen Materialien werden unterschiedliche Schicken
benötigt. Um nicht für jedes Material und jeden Anwendungsfall eine komplette neue
Schnecke vorrätig halten zu massen, ist man bestrebt, Schnecken zu bauen und zu
verwenden,
die aus lösbaren, austauschbaren Schneckenabschnitten bestehen, so daß die Schnecke
für jeden Bedarfsfall nach Belieben aus entsprechenden, geeigneten Schneckenabschnitten
zusammengesetzt werden kann. Die bekannten mehrteiligen Plastifizierschnecken mit
austauschbaren Schneckenabschnitten besitzen jedoch verschiedene, erhebliche Nachteile.
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Am häufigsten angewendet werden Schnecken, deren zylinderförmige Abschnitte
auf den einander zugewandten Stirnflächen mit einer Gewindebohrung beziehungsweise
einem Gewindezapfen versehen sind und zusammengeschraubt werden.
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Diese Schnecken besitzen den Nachteil, daß sich die zusammengeschraubten
Schneckenabschnitte infolge der Einwirkung von Wärme sowie des Drehmomentes bei
der Rotation der Schnecke meist schon nach einer kurzen Betriebsdauer nicht mehr
oder nur sehr schwer voneinander lösen lassen.
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Auch durch die Verwendung eines steilen Gewindes läßt sich dieser
Nachteil nicht vermeiden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Lage der
Elemente, die auf dem Umfang der Schneckenabschnitte angeordnet sind, zueinander
unbestimmt ist, so daß beispielsweise das Schneckengewinde auf dem einen Abschnitt
nicht kontinuierlich und lückenlos in das Schneckengewinde auf dem nächsten Abschnitt
übergeht. Derartige Schnecken sind in manchen Fällen nicht verwendbar.
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Bei einer anderen Art mehrteiliger Schnecken sind die austauschbaren
Schneckenabschnitte mit einer axialen Bohrung
versehen, die eine
Vielzahl axialer Nuten besitzt. Die Schneckenabschnitte werden auf einen durchgehenden
Zentrierdorn aufgesteckt, der als Keilwelle mit einem Keilwellenprofil ausgebildet
ist, das dem Keilnabenprofil in den Schneckenabschnitten entspricht. Schnecken mit
dieser Keilwellenverbindung besitzen den Nachteil, daß sie in der Herstellung außerordentlich
teuer sind, da die Fertigung der Nuten des Keilnabenprofils und der Rippen des Teils
wellenprofils mittels der dazu benötigten Spezialmaschinen außerordentlich aufwendig
ist und eine große Gen#auigkeit erfordert.
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Bei einer vereinfachten Abwandlung der vorgenannten Bauweise werden
die mit zylindrischen Bohrungen versehenen Schneckenabschnitte auf eine als Zentrierdorn
dienende zylindrische Welle aufgesteckt, die mit einer axialen Nut zur Aufnahme
einer Passfeder versehen ist, welche in eine axiale Nut in den Bohrungen der Schneckenabschnitte
greift.
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Auch diese Verbindung durch Feder und Nut ist in der Herstellung teuer,
da über die ganze Länge der Nuten in der Welle und in den Schneckenabschnitten sowie
über die ganze Länge der Passfeder eine sehr genaue Bearbeitung notwendig ist. Insbesondere
besitzt diese Bauweise aber den Nachteil, daß die Welle durch die Nut erheblich
geschwächt wird, so daß die Schnecke nur mit einem verminderten Drehmoment des Schneckenantriebs
eingesetzt werden kann.
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Weiterhin ist eine mehrteilige Schnecke bekannt, bei der die vorgenannte
Passfederverbindung mit der obengenannten Schraubverbindung kombiniert ist. Von
zwei benachbarten Schneckenabschnitten ist der eine auf seiner Stirnfläche mit einem
zapfenförmigen zylindrigen Ansatz versehen, der in eine zylindrische Sackbohrung
in der Stirnfläche des anderen Schneckenabschnitts eingreift, wobei in der Sackbohrung
sowie in der Mantelfläche des zapfenförmigen Ansatzes axiale Nuten zur Aufnahme
einer oder mehrerer Passfedern angeordnet sind, welche die Schneckenabschnitte drehfest
miteinander verbinden. Zur lösbaren Verbindung der Schneckenabschnitte in axialer
Richtung besitzen die Schneckenabschnitte ferner eine durchgehende axiale Bohrung,
die an ihren Enden mit Gewinde versehen ist. Die Verbindung der Schneckenabschnitte
erfolgt dann beispielsweise derart, daß die Bohrung in dem einen Schneckenabschnitt
ein Rechtsgewinde, die Bohrung in dem anderen Schneckenabschnitt ein Linksgewinde
besitzt und in diese Borungen in bekannter Weise ein Doppelnippel eingeschraubt
wird, der ebenfalls je z!ir Hälfte mit Rechts gewinde und Linksgewinde versehen
ist ind eine profilierte axiale Bohrung beispielsweise mit einem Sechskantprofil
besitzt, in die zum Drehen des Doppelnippels ein Sechskant-Imbusschlussel durch
die axiale Bohrung der Schneckenabschnitte eingeführt werden kann.
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Durch den Doppelnippel mit Außengewinde und profilierter Bohriirlg,
durch die Gewinde in den axialen Bohrungen der Schneckenabschnitte sowie durch die
P.lssledern und Passfederauten ist auch diese Ausführung in der Herstellung
außerordentlich
teuer. Vor allem aber besitzt diese Schnecke den Nachteil, daß infolge des Platzbedarfs
für die Schraubverbindung die ohnehin nur relativ geringe Wandstärke der Schneckenabschnitte
im Bereich der Sacklochbohrung und des in diese eingreifenden zapfenförmigen Ansatzes
durch die Passfedernuten erheblich geschwächt wird, so daß auch diese Schnecke nur
mit einem verringerten Drehmoment des Antriebs eingesetzt werden kann.
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Der Erfindung liegt; die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten
Nachteile der bekannten Verbindungselemente eine mehrteilige Plastifizierschnecke
mit austauschbaren Schneckenabschnitten zu schaffen, die denkbar einfach in ihrem
Aufbau und billig in der Herstellung ist, bei der die Schneckenabschnitte leicht
und schnell miteinander verbunden und auch wieder voneinander gelöst werden können,
bei der die Verbindung der Schneckenabschnitte die Schnecke nicht schwächt und die
Übartragung großer Drehmomente gestattet und bei der eine exakte Lage der auf dem
Umfang der Schneckenabschnitte angeordneten Elemente zueinander erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemüß dadurch gelöst, daß die Schneckenabschnitte
mit einer axialen Bohrung versehen sind, durch die ein die Schneckenabsehnitte mit
ihren Stirnflächen gegeneinander pressender Zuganker geführt ist, und daß die aufeinanderZliegenden
Stirnfldchen mit Sqckbohrungen versehen sind, in denen die C>chneekennbs ciini
t te drehfest
miteinander verbindende Stifte angeordnet sind.
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Es ist zwar an sich bekannt, zum Beispiel bei Antriebsmaschinen Wellen
durch Stifte, die in Bohrungen in den Stirnflächen der Wellen eingesetzt werden,
starr miteinander zu kuppeln. Hierbei wird jedoch jede der Wellen für sich getrennt
derart gelagert, daß an der Kupplungsstelle kein Biegemoment auftritt und die Kupplungsstifte
nur auf Abscheren beansprucht werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß
bei einer freitragend in einem PlastifiziexL.
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zylinder angeordneten Plastifizierschnecke, die einerseits möglichst
dicht an der Zylinderwandung anliegen soll, andererseits aber nicht an der Zylinderwandung
schleifen darf, die an den Verbindungsstellen der ungelagerten Schneckenabschnitte
auftretenden Biegemomente derart durch die von dem Zuganker gegeneinander gepressten
Stirnflächen der Schneckenabschnitte aufgenommen werden können, daß die in den Stirnflächen
angeordneten Stifte nur auf Abscherung beansprucht werden, nicht aber zusätzlich
auf Biegung beansprucht werden, so daß mit einer relativ geringen Anzahl relativ
dünner Zylinderstifte das Drehmoment übertragen werden kann, ohne daß die Schneckenabschnitte
durch eine größere Anzahl größerer Bohrungen geschwächt werden, daß ferner der erforderliche
axiale Druck von einem relativ dünnen Zuganker erzeugt werden kann, so daß auch
für diesen ohne Schwächung der Schnecke eine relativ kleine axiale Bohrung in den
Schneckenabschnitten ausreicht, und daß ferner eine solche Schnecke dicht an der
Zylinderwandung
anliegen kann, ohne an der Zylinderwandung zu schleifen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Schnecke dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Schnecke teils in Seitenansicht,
teils im Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Stoßfuge zwischen zwei
Schneckenabschnitten nach der Linie II-II in Fig. 7.
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Die Schnecke besteht aus vier austauschbaren, unterschiedlich ausgebildeten
Schneckenabschnitten 1 bis 4, wobei der Abschnitt 1 zugleich den Schneckenschaft
5 bildet und auf den Abschnitt 4 ein als Tischteil ausgebildeter Schneckenkopf 6
aufgeschraubt ist. Die Schneckenabschnitte sind mit einer axialen Bohrung 7 versehen,
durch die ein Zuganker 8 geführt ist, der als Stiftschraube aus-: gebildet ist und
an seinem einen, mit Gewinde versehenen Ende 9 in den mit Gewinde versehenen Teil
10 der axialen Bohrung 7 in den Schneckenabschnitt 1 eingeschraubt ist.
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durch eine axiale Sackbohrung 11 des Schneckenabechnitta 4 ist auf
das andere, mit Gewinde versehene Ende 12 des Zugankers 8 eine Mutter 13 fest aufgeschraubt,
so daß der Zuganker 8 die Schneckenabschnitte 1 bis 4 mit ihren Stirnflächen 14
derart fest gegeneinander presst, daß von den Stirnflächen 14 die an den Verbindungsstellen
der Schneckenabschnitte auftretenden Biegemomente aufgenommen werden können. Zur
Erzeugung der hierfür erforderlichen
axialen Druckkraft erfordern
der Zuganker 8 und die axiale Bohrung 7 nur einen relativ kleinen Querschnitt, so
daß die Schnecke durch die Bohrung 7 keine Schwächung erfährt. Die Sackbohrung 11
des Schneckenabschnitts 4 wird von dem in die Sackbohrung 11 eingeschraubten Schneckenkopf
6 verschlossen.
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Die aufeinanderliegenden Stirnflächen 14 der Schneckenabschnitte 1
bis 4 sind mit Sackbohrungen 15 versehen, die gleichmäßig um die axiale Bohrung
7 verteilt sind und in die gehärtete zylindrische Stifte 16 eingesetzt sind, welche
die Schneckenabschnitte drehfest miteinander verbinden. Zur Herstellung der Sackbohrungen
15 und der axialen Bohrung 7 können Bohrschablonen verwendet werden, so daß die
Fertigung sehr einfach ist und eine stets gleiche Lochteilung erreicht wird. Weiterhin
wird auf diese Weise erreicht, daß die auf dem Umfang der Schneckenabschnitte 1
bis 4 angeordneten Eleme-#te, wie zum Beispiel die die Schneckengänge bildenden
Rippen, stets exakt die gewünschte Lage zueinander besitzen. Da die gehärteten Stifte
16 nur auf Abscherung beansprucht werden, nicht aber zusätzlich auf Biegung beansprucht
werden, genügt eine relativ geringe Anzahl von Bohrungen 15 und Stiften 16 mit relativ
geringem Querschnitt, um hohe Drehmomente in der verlangten Größe zu übertragen,
ohne daß die Schnecke durch die Bohrungen 15 geschwächt wird.
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Die außerordentlich robuste Verbindung der Schneckenab-
schnitte
erfolgt mit denkbar einfachen Mitteln, so daß die Schnecke unkompliziert und außerordentlich
kostensparend in der Herstellung ist und zum Austausch einzelner Schneckenabschnitte
ein sehr schnelles und einfaches Lösen der Verbindung und erneutes Zusammenbauen
der Schneckenabschnitte ermöglicht. Mit der erfindungsgemäßen Schnecke wird sonach
die gestellte Aufgabe in überraschend einfacher Weise hervorragend gelöst und damit
ein dringendes Bedürfnis der Praxis erfüllt.