DE3420918C2 - Twin screw extruder - Google Patents

Twin screw extruder

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Abstract

Bei einem Doppelschneckenextruder (10) mit zwei konischen Extruderschnecken (14, 16), deren Achsen einen der Konizität der Extruderschnecken (14, 16) entsprechenden Winkel miteinander bilden und deren Schneckenwellen (28, 40) durch einen Antriebsmotor (20) über ein Getriebe (18) angetrieben werden, umfaßt das Getriebe (18) zwei zueinander parallele, jeweils mit einer Schneckenwelle (28, 40) drehfest verbundene Getriebewellen (26, 30), wobei mindestens eine Getriebewelle (30) mit der zugehörigen Schneckenwelle (40) durch eine Winkelausgleichskupplung (38) verbunden ist.In a twin-screw extruder (10) with two conical extruder screws (14, 16), the axes of which form an angle with one another corresponding to the conicity of the extruder screws (14, 16) and whose screw shafts (28, 40) are driven by a drive motor (20) via a gear (18), the gear (18) comprises two gear shafts (26, 30) which are parallel to one another and are each connected in a rotationally fixed manner to a screw shaft (28, 40), at least one gear shaft (30) being connected to the associated screw shaft (40) by an angle compensation coupling (38).

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelschneckenextruder umfassend zwei konische Extruderschnecken, deren Achsen einen der Konizität der Extruderschnecken entsprechenden Winkel miteinander bilden, und mit einem Antriebsmotor, der über ein Getriebe mit den Schneckenwellen verbunden ist.The invention relates to a twin-screw extruder comprising two conical extruder screws, the axes of which form an angle with each other corresponding to the conicity of the extruder screws, and with a drive motor which is connected to the screw shafts via a gear.

Bei derartigen Doppelschneckenextrudern mit konischen Extruderschnecken tritt das Problem auf, die beiden Schneckenwellen, deren Achsen sich kreuzen, mit niedriger Drehzahl in gegenläufigen Drehrichtungen anzutreiben. Dazu wird ein Antriebsmotor, ein Untersetzungsgetriebe sowie ein Winkelantrieb benötigt.With such twin-screw extruders with conical extruder screws, the problem arises of driving the two screw shafts, whose axes cross each other, at low speed in opposite directions of rotation. This requires a drive motor, a reduction gear and an angle drive.

Nach dem Stand der Technik wird üblicherweise eine der Extruderschneckenwellen von einer koaxial oder doch zumindest achsparallel gerichteten Getriebewelle des Untersetzungsgetriebes angetrieben. Die vom Untersetzungsgetriebe aus angetriebenen Extruderschneckenwelle ist dabei mit einem Kegelzahnrad versehen, welches ein Gegenkegelzahnrad antreibt, das auf der anderen Extruderschneckenwelle angeordnet ist. Dieser aus einem Kugelzahnradpaar bestehende Winkelantrieb hat den Nachteil, daß die Winkelstellung der angetriebenen Extruderschneckenwellen durch das Kegelzahnradpaar festgelegt ist, so daß mit einem solchen Winkelantrieb nur Extruderschnecken angetrieben werden können, deren Konizität der Konizität der Kegelzahnräder entspricht (vgl. z. B. DE-AS 10 30 555, DE-PS 8 46 012, US-PS 24 66 934).According to the state of the art, one of the extruder screw shafts is usually driven by a coaxial or at least axially parallel gear shaft of the reduction gear. The extruder screw shaft driven by the reduction gear is provided with a bevel gear which drives a counter bevel gear arranged on the other extruder screw shaft. This angular drive consisting of a pair of ball gears has the disadvantage that the angular position of the driven extruder screw shafts is determined by the pair of bevel gears, so that such an angular drive can only drive extruder screws whose conicity corresponds to the conicity of the bevel gears (cf. e.g. DE-AS 10 30 555, DE-PS 8 46 012, US-PS 24 66 934).

Es ist weiter bereits ein Doppelschneckenextruder bekannt, bei dem es möglich ist, die Winkelstellung der Extruderschnecken und somit deren Konizität frei zu wählen, ohne dabei für jede gewünschte Winkelstellung einen eigenen Winkelantrieb bereitstellen zu müssen. Bei diesem bekannten Doppelschneckenextruder ist das Untersetzungsgetriebe und der Winkelantrieb als Schnekkengetriebe ausgebildet, dessen von dem Antriebsmotor angetriebene Schnecke senkrecht auf der Ebene der Achsen der konischen Extruderschnecken steht und je ein Schneckenrad der konischen Extruderschnecken antreibt (DE-OS 27 48 918). Dieser Antrieb der Extruderschnecken hat sich bereits gut bewährt.Furthermore, a twin-screw extruder is already known in which it is possible to freely select the angular position of the extruder screws and thus their conicity without having to provide a separate angular drive for each desired angular position. In this known twin-screw extruder, the reduction gear and the angular drive are designed as worm gears, the screw of which, driven by the drive motor, is perpendicular to the plane of the axes of the conical extruder screws and drives one worm wheel of each of the conical extruder screws (DE-OS 27 48 918). This drive of the extruder screws has already proven itself to be very effective.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde einen Doppelschneckenextruder der eingangs genannten Art anzugeben, der sich einerseits durch ein besonders einfaches Getriebe und andererseits durch die Möglichkeit auszeichnet, die Winkelstellung der Extruderschnecken entsprechend ihrer gewünschten Konizität frei wählen zu können, ohne dabei jeweils auch gleichzeitig das Getriebe anpassen zu müssen.The invention is based on the object of specifying a twin-screw extruder of the type mentioned at the beginning, which is characterized on the one hand by a particularly simple gear and on the other hand by the possibility of freely selecting the angular position of the extruder screws according to their desired conicity, without having to adjust the gear at the same time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe zwei zueinander parallele, jeweils mit einer Schneckenwelle drehfest verbundene Getriebewellen umfaßt, wobei mindestens eine Getriebewelle mit der zugehörigen Schneckenwelle durch eine Winkelausgleichskupplung verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that the transmission comprises two mutually parallel transmission shafts, each of which is connected in a rotationally fixed manner to a worm shaft, wherein at least one transmission shaft is connected to the associated worm shaft by an angle compensation coupling.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine der Getriebewellen koaxial zur zugehörigen Schneckenwelle gerichtet, da in diesem Falle nur eine einzige Winkelausgleichskupplung zum Antrieb einer Schneckenwelle benötigt wird und die andere Schneckenwelle mit der zugehörigen Getriebewelle starr gekoppelt werden kann.In a particularly advantageous embodiment of the invention, one of the gear shafts is directed coaxially to the associated worm shaft, since in this case only a single angle compensation coupling is required to drive a worm shaft and the other worm shaft can be rigidly coupled to the associated gear shaft.

Vorteilhaft ist zwischen der Winkelausgleichskupplung und der zugehörigen Extruderschnecke eine deren axiale Rückdruckkraft aufnehmende Lagereinheit angeordnet. Da in diesem Falle die axiale Rückdruckkraft der angetriebenen Extruderschnecke nicht auf die Winkelausgleichskupplung einwirken kann, kann diese klein und somit platzsparend dimensioniert werden.It is advantageous to arrange a bearing unit between the angle compensation coupling and the associated extruder screw to absorb its axial back pressure force. Since in this case the axial back pressure force of the driven extruder screw cannot act on the angle compensation coupling, it can be dimensioned small and thus save space.

Vorzugsweise ist die Winkelausgleichskupplung mit der Getriebewelle und/oder der Schneckenwelle axial verschieblich verbunden. Die Winkelausgleichskupplung ist in diesem Fall vollständig von Axialkräften befreit, so daß eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.Preferably, the angle compensation coupling is connected to the gear shaft and/or the worm shaft in an axially movable manner. In this case, the angle compensation coupling is completely free of axial forces, so that a long service life is guaranteed.

Vorzugsweise wird als Winkelausgleichskupplung ein Kardangelenk verwendet.Preferably, a cardan joint is used as an angle compensation coupling.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Antriebsmotor über ein Untersetzungsgetriebe mit einer der Getriebewellen verbunden, die ihrerseits mit der anderen Getriebewelle in drehmomentübertragender Verbindung steht. Dies hat den Vorteil, daß nur eine Getriebewelle von dem Antriebsmotor über das Untersetzungsgetriebe angetrieben werden muß.In a further advantageous development of the invention, the drive motor is connected via a reduction gear to one of the gear shafts, which in turn is connected to the other gear shaft in a torque-transmitting manner. This has the advantage that only one gear shaft has to be driven by the drive motor via the reduction gear.

Vorzugsweise sind die beiden Getriebewellen durch zwei pfeilverzahnte Zahnradsätze miteinander gekoppelt, da diese sich einerseits durch ein hohes übertragbares Drehmoment auszeichnen und andererseits bei dieser Anordnung zur Drehmomentübertragung von einer Getriebewelle auf die andere Getriebewelle keine Axialkräfte entstehen.Preferably, the two transmission shafts are coupled to each other by two herringbone gear sets, as these are characterized on the one hand by a high transmittable torque and on the other hand by this Arrangement for torque transmission from one gear shaft to the other gear shaft without generating any axial forces.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail in the following description in conjunction with the drawing using an exemplary embodiment.

Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Doppelschneckenextruders schematich im Längsschnitt.The only figure shows an embodiment of a twin-screw extruder schematically in longitudinal section.

Der Doppelschneckenextruder, insgesamt mit 10 bezeichnet, umfaßt einen Zylinder 12 mit zwei konischen Extruderschnecken 14 und 16 und ein Getriebe 18 .The twin-screw extruder, designated overall by 10 , comprises a cylinder 12 with two conical extruder screws 14 and 16 and a gear 18 .

Ein Antriebsmotor 20 treibt dabei über ein Untersetzungsgetriebe 22 und über eine Kupplung 24 eine erste Getriebewelle 26 an, die mit der Schneckenwelle 28 der Extruderschnecke 14 drehfest verbunden ist. Die erste Getriebewelle 26 ist mit einer zweiten zur ersten parallelen Getriebewelle 30 durch zwei pfeilverzahne Zahnradsätze 32 und 34 zur Drehmomentübertragung gekoppelt. Beide Getriebewellen 26 und 30 sind in in der Figur angedeuteten Lagern 36 gelagert. Die zweite Getriebewelle 30 ist über eine Winkelausgleichskupplung 38, beispielsweise ein Kardangelenk, mit der Schneckenwelle 40 der Extruderschnecke 16 verbunden.A drive motor 20 drives a first gear shaft 26 via a reduction gear 22 and a coupling 24 , which is connected in a rotationally fixed manner to the worm shaft 28 of the extruder screw 14. The first gear shaft 26 is coupled to a second gear shaft 30, which is parallel to the first, by two herringbone gear sets 32 and 34 for torque transmission. Both gear shafts 26 and 30 are mounted in bearings 36 indicated in the figure. The second gear shaft 30 is connected to the worm shaft 40 of the extruder screw 16 via an angle compensation coupling 38 , for example a universal joint.

Da die beiden Extruderschnecken 14 und 16 jeweils eine axiale Rückdruckkraft in Richtung des Getriebes 18 ausüben, sind die Schneckenwellen 28 und 40 jeweils in einem die axialen Rückdruckkräfte aufnehmenden Rückdrucklager 42 bzw. 44 gelagert, die axial zwischen den Extruderschnecken 14, 16 und der Winkelausgleichskupplung 38 angeordnet sind. Die Schneckenwellen 28 und 40 stützen sich dabei jeweils mit Hilfe eines Bundes 46 bzw. 48 oder dergleichen an dem jeweiligen Rückdrucklager 42 bzw. 44 ab. Das Rückdrucklager 44 ist dabei von besonderer Bedeutung, da durch dieses Lager die Winkelausgleichskupplung 38 von Axialkräften entlastet wird.Since the two extruder screws 14 and 16 each exert an axial back pressure force in the direction of the gear 18 , the screw shafts 28 and 40 are each mounted in a back pressure bearing 42 or 44 which absorbs the axial back pressure forces and is arranged axially between the extruder screws 14, 16 and the angle compensation coupling 38. The screw shafts 28 and 40 are each supported by a collar 46 or 48 or the like on the respective back pressure bearing 42 or 44. The back pressure bearing 44 is of particular importance here, since this bearing relieves the angle compensation coupling 38 of axial forces.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Winkelausgleichskupplung 38 mit der angetriebenen Getriebewelle 30 verbunden. Die Winkelausgleichskupplung kann jedoch auch mit der antreibenden Getriebewelle 26 verbunden sein. In Sonderfällen kann es auch zweckmäßig sein, bei beiden Wellen eine Winkelausgleichskupplung vorzusehen.In the present embodiment, the angle compensation coupling 38 is connected to the driven gear shaft 30. However, the angle compensation coupling can also be connected to the driving gear shaft 26. In special cases, it can also be expedient to provide an angle compensation coupling on both shafts.

Claims (7)

1. Doppelschneckenextruder umfassend zwei konische Extruderschnecken, deren Achsen einen der Konizität der Extruderschnecken (14, 16) entsprechenden Winkel miteinander bilden, und mit einem Antriebsmotor (20) der über ein Getriebe (18) mit den Schneckenwellen (28, 40) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (18) zwei zueinander parallele, jeweils mit einer Schneckenwelle (28, 40) drehfest verbundene Getriebewellen (26, 30) umfaßt, wobei mindestens eine Getriebewelle (30) mit der zugehörigen Schnekkenwelle (40) durch eine Winkelausgleichskupplung (38) verbunden ist. 1. Twin-screw extruder comprising two conical extruder screws, the axes of which form an angle with one another corresponding to the conicity of the extruder screws ( 14, 16 ), and with a drive motor ( 20 ) which is connected to the screw shafts ( 28, 40 ) via a gear ( 18 ), characterized in that the gear ( 18 ) comprises two gear shafts ( 26, 30 ) which are parallel to one another and are each connected in a rotationally fixed manner to a screw shaft ( 28, 40 ), at least one gear shaft ( 30 ) being connected to the associated screw shaft ( 40 ) by an angle compensation coupling ( 38 ). 2. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Getriebewellen (26) koaxial zur zugehörigen Schnekkenwelle (28) gerichtet ist. 2. Twin-screw extruder according to claim 1, characterized in that one of the gear shafts ( 26 ) is directed coaxially to the associated screw shaft ( 28 ). 3. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Winkelausgleichskupplung (38) und der zugehörigen Extruderschnecke (16) ein deren axiale Rückdruckkraft aufnehmendes Rückdrucklager (44) angeordnet ist. 3. Twin-screw extruder according to claim 1 or 2, characterized in that a back pressure bearing ( 44 ) absorbing the axial back pressure force of the extruder screw ( 16 ) is arranged between the angle compensation coupling ( 38 ) and the associated extruder screw (16). 4. Doppelschneckenextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelausgleichskupplung (38) mit der Getriebewelle (30) und/oder der Schneckenwelle (40) axial verschieblich verbunden ist. 4. Twin-screw extruder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle compensation coupling ( 38 ) is connected to the gear shaft ( 30 ) and/or the screw shaft ( 40 ) in an axially displaceable manner. 5. Doppelschneckenextruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelausgleichskupplung (38) ein Kardangelenk ist. 5. Twin-screw extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the angle compensation coupling ( 38 ) is a cardan joint. 6. Doppelschneckenextruder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (20) über ein Untersetzungsgetriebe (22) mit einer der Getriebewellen (26, 30) verbunden ist, die ihrerseits mit der anderen Getriebewelle (30, 26) in drehmomentübertragender Verbindung steht. 6. Twin-screw extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the drive motor ( 20 ) is connected via a reduction gear ( 22 ) to one of the gear shafts ( 26, 30 ), which in turn is in a torque-transmitting connection with the other gear shaft ( 30, 26 ). 7. Doppelschneckenextruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Getriebewellen (26, 30) durch zwei pfeilverzahnte Zahnradsätze (32, 34) miteinander gekoppelt sind. 7. Twin-screw extruder according to claim 6, characterized in that the two gear shafts ( 26, 30 ) are coupled to one another by two herringbone gear sets ( 32, 34 ).
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