DE3600494C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrudergetriebe für einen Doppel-Schneckenextruder mit zwei parallelen Schnecken- Antriebswellen, denen ein Untersetzungs- und Teilgetriebe vorgeschaltet ist.

Aus der DE-AS 28 01 138 ist ein Doppelschneckenextrudergetriebe bekannt, zu dem in der DE-PS 32 37 257 ausgeführt wird:

Es ist so aufgebaut, daß die Antriebswelle das Drehmoment direkt auf eine erste getrennte Abtriebswelle und über ein Zwischenrad auf die zweite gegenläufig drehende Abtriebswelle verteilt, wobei die Achsen aller Wellen in einer Achsebene angeordnet sind. Das Zwischenrad ist hier als von der Antriebswelle und den Abtriebswellen durchsetztes Hohlrad ausgebildet, welches mit dem zum Zahnrad der ersten Antriebswelle axial versetzt angeordneten Zahnrad der zweiten Abtriebswelle kämmt. Das Zahnrad der Antriebswelle und die Zahnräder der beiden Abtriebswellen können dabei gleiche Zähnezahl und gleichen Zahnmodul aufweisen.

Bei dieser Bauart eines Getriebes für Doppelschneckenextruder wird die Aufteilung des von der Antriebswelle eingeleiteten Drehmoments innerhalb des Hohlrades einerseits in die erste Abtriebswelle und andererseits über das vom Hohlrad gebildete Zwischenrad in die zweite Abtriebswelle bewirkt.

Ein Nachteil des bekannten Getriebes für Doppelschneckenextruder liegt darin, daß das Hohlrad des Umlaufgetriebes in einer Baulänge Verwendung finden muß, welche - bedingt durch die axial versetzte Anordnung des Zahnrades der zweiten Abtriebswelle und die in einem in das Hohlrad hineinragenden Gehäusehals sitzenden Radiallager für alle Wellen - mehr als doppelt so groß wie die Länge des Sonnenrades und des Planetenrades bemessen ist. Die Herstellung eines solchen überlangen Hohlrades erfordert aber einen beträchtlichen Aufwand.

Nachteilig an der bekannten Bauweise ist auch, daß die Lager zur Aufnahme des axialen Drucks der Extruderwellen innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Da erfahrungsgemäß die den Axialdruck aufnehmenden Lager hoch beansprucht werden, sollten sie deshalb zu Wartungszwecken zugänglich sein. Hier ist jedoch zur Wartung immer nachteilig die Demontage des Getriebes erforderlich.

Außerdem sind im Hohlrad mehrere Zahnräder angeordnet, die den Durchmesser des Hohlrades nachteilig vergrößern und die Fertigungskosten damit erhöhen. Die Abtriebsdrehzahl der Extruderschnecke wird durch das ungünstige Durchmesserverhältnis von Extruderwellenzahnkranz und Hohlrad nachteilig stark vergrößert.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Bauweisen zu vermeiden und statt dessen ein Doppelschneckenextrudergetriebe anzugeben, das den beim heutigen Stand der Extrudertechnik wesentlichen Erfordernissen gerecht wird, nämlich bei möglichst geringem - vorgegebenem - Achsabstand zwischen den beiden Extruderschnecken höhere Drehmomente bereitzustellen und daraus resultierende Axialkräfte aufzufangen. Außerdem soll es ein möglichst geringes Spektrum unterschiedlicher Teile aufweisen. Es soll leicht zu warten sein und eine hohe Lebensdauer der einzelnen Teile ermöglichen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Extruderwellen durch symmetrisch ausgebildete Leistungszweige angetrieben werden.

Erfindungsgemäß ermöglicht das Getriebe die besonders nahe Anordnung der Extruderwellen. Es gestattet bei geringem Achsabstand der Extruderwellen die Übertragung besonders großer Momente. Die am Zahnkranz der Extruderwellen wirkenden Zahnpaarungen sind vorteilhaft gleichmäßig belastet. Die Radialkräfte können durch symmetrisch angeordnete mehrreihige Zylinderrollenlager günstig abgefangen werden. Deshalb weisen die Getriebeteile eine vorteilhaft hohe Lebenserwartung auf. Auch wechselnde Betriebstemperaturen führen durch die symmetrische Bauweise zu keinen nachteiligen Lageveränderungen. Die Axiallager lassen sich außerhalb des Getriebes anordnen. Außerdem ist das Teilespektrum des Getriebes vorteilhaft reduziert.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Leistungsverzweigungsgetriebe auf zwei Hohlräder wirkend ausgebildet ist, die jeweils eine Extruderwelle antreiben. Die radialen Kraftkomponenten können erfindungsgemäß in den vorteilhaft groß dimensionierten Lagern der Hohlräder abgefangen werden. Sie weisen somit eine besonders hohe Lebensdauer auf. Außerdem lassen sie sich, ihres geringen Durchmessers wegen, kostengünstiger fertigen. Die Extruderwellen können vorteilhaft mit einem höheren Drehmoment beaufschlagt werden, da die Biegebeanspruchung durch kurze Lagerabstände klein ausfällt. Das Leistungsverzweigungsgetriebe teilt das Antriebsmoment des Motors vorteilhaft gleichmäßig auf die beiden Hohlräder auf, die ihrerseits die Extruderwellen antreiben. Die Belastung der einzelnen Getriebezüge wird dadurch vorteilhaft gleichmäßig, so daß die Teile eine gleichmäßig hohe Lebensdauer aufweisen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hohlräder und die Zahnkränze der Extruderwellen schrägverzahnt ausgebildet sind, wobei insbesondere die Schrägverzahnung eine Axialkraftkomponente aufweist, die der Axialkraft der Extruderwellen entgegenwirkend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird durch diese Ausgestaltung die axiale Kraftkomponente, die durch die Axiallager, z. B. Tandemlager, aufzufangen ist, vorteilhaft reduziert. Die Tandemlager weisen bei gleicher Dimensionierung dadurch eine höhere Lebensdauer auf. Außerdem arbeiten die Getriebe vorteilhaft geräuscharm, bei besonders gleichmäßiger Übertragung des Momentes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schrägverzahnung 14° beträgt. Der erfindungemäß vorgesehene Winkel der Schrägverzahnung hat sich insgesamt als besonders optimale Einstellung der Schrägvezahnung herausgestellt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verwzweigungsgetriebe eine Verteilerwelle mit schrägverzahnten Abtriebsritzeln aufweist, die mit Zahnkränzen außen auf den Hohlrädern kämmen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausgestaltung der Schrägverzahnung weist den Vorteil auf, daß sie das eingeleitete Moment gleichmäßiger und darüber hinaus auch geräuschärmer als eine Gradverzahnung übertragen kann. Die Richtung der Schrägverzahnung ist dabei so ausgebildet, daß sie vorteilhaft geringe Axialkräfte bewirkt. Die Lager erhalten dadurch eine vorteilhaft hohe Lebensdauer. Außerdem bewirken sie die gleichmäßige Momenteinleitung in beide Umlaufgetriebe.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Innen- und die Außenverzahnung der Hohlräder über den getrennten Zahnkranz eines Hohlrades gegeneinander einstellbar sind. Die Verstellungsmöglichkeit der Zahnteilungen gegeneinander erlaubt es vorteilhaft, die Winkelstellung der Schneckenabtriebswellen zueinander stufenlos zu beeinflussen und auch infolge des Lastmoments unterschiedliche Verdrehwinkel der Schneckenabtriebswellen auszugleichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hohlräder über Rollenlager, insbesondere Schrägrollenlager, geführt sind. Die groß dimensionierten Rollenlager der Hohlräder, die bevorzugt als Schrägrollenlager ausgeführt werden, weisen eine vorteilhaft hohe Lebenserwartung auf. Die erfindungsgemäße Konstruktion des Getriebes ordnet die Lagersitze auf geteilten Hohlkörpern an, die ihrerseits wiederum im Getriebe eingepaßt sind. Dadurch wird die Montage des Gesamtgetriebes wesentlich vereinfacht. Auch die zur Herstellung des Getriebes notwendigen Spannvorgänge werden dadurch vorteilhaft reduziert. Die hohe Lagegenauigkeit der Getriebeteile wirkt sich vorteilhaft auf die Geräuscharmut und Lebensdauer der Lagerungen aus.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß es hinter den Hohlrädern, vorzugsweise hinter dem Hohlradgehäuse, Axialdrucklager für die Extruderwellen aufweist. Erfindungsgemäß sind so die hoch beanspruchten Drucklager, die meist als Tandemlager ausgebildet sind, von außen leicht zugänglich. Bei der Wartung braucht das übrige Getriebe nicht demontiert zu werden. Über Zuganker werden die Lagerkräfte abgefangen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Leistungsverzweigungsstufe als Untersetzungsstufe mit symmetrischen Abmessungen ausgebildet ist mit einem mittig angeordneten Eingangszahnrad und zwei seitlich angeordneten Abtriebsritzeln, die mit den Außenverzahnungen der Hohlräder kämmen. Dadurch ergeben sich vorteilhaft gleichgroße Verdrehwinkel. Belastungsänderungen beeinflussen dadurch nicht die Winkellage der Umlaufgetriebe.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Extruderwellen mit mehrreihigen Zylinderrollenlagern beidseitig der Extruderwellenzahnkränze ausgerüstet sind. Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt es, die Zahnkränze der Extruderwellen vorteilhaft beidseitig bei kleinerem Lagerabstand zu zentrieren. Die dazu verwendeten mehrreihigen Zylinderrollenlager weisen eine überraschend hohe Lebensdauer auf. Die Anwendung erlaubt es, auf nachteilig wirkende, große Wellenstufungen als Lagersitze zu verzichten. Der Gesamtquerschnitt der Extruderwellen steht dadurch voll zur Übertragung des Drehmoments zur Verfügung. Das Drehmoment kann außerdem erhöht werden, da das eingeleitete Biegemoment vergleichsweise klein bleibt.

Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei aus den Zeichnungen die Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Getriebe in der Ebene der Extruderwellenachsen und

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Getriebes.

In Fig. 1 bedeutet 1 das motorseitige Ende der Antriebswelle, dessen anderes Ende innerhalb des Getriebehäuses 4 gelagert ist und einen Zahnkranz 2 trägt. In der Darstellung sind oberhalb der Mittellinie ein kleinerer Zahnkranz und unterhalb der strichpunktierten Mittellinie ein größerer Zahnkranz dargestellt. Zahnkranz 2 kämmt mit dem Eingangszahnrad 3 der Leistungsverzweigungsstufe und ist mittig auf der Verteilerwelle 24 drehfest angeordnet. Symmetrisch zum Eingangszahnrad 3 weist die Verteilerwelle 24 zwei seitlich angeordnete schrägverzahnte Abtriebsritzel 7 und 8 auf, die ihrerseits mit den Außenverzahnungen der Hohlräder 11 und 10 kämmen. Die Hohlräder 10 und 11 werden von den Extruderwellen 15 und 16 durchsetzt, deren Zahnkränze 25 und 26 mit den Innenvezahnungen der Hohlräder 11 und 10 in Eingriff stehen. Die Außenverzahnung des Hohlrades 11 ist als getrennter Zahnkranz 19 ausgebildet, der mittels eines über die Druckölzufuhr 13 lösbaren Preßsitzes einstellbar auf dem Hohlrad 11 angeordnet ist.

Das Hohlrad 11 ist mittels großdimensionierter Kegelrollenlager 9 auf den Lagerflanschen 27 und 28 gelagert, während Hohlrad 10 mittels gleicher Kegelrollenlager 12 auf den Lagerflanschen 28 und 29 gelagert ist. Beidseitig der Zahnkränze 25 und 26 der Extruderwellen 16 und 15 sind mehrreihige Zylinderrollenlager 17 bzw. 18 innerhalb der Lagerflansche 27, 28 und 29 angeordnet. Die Antriebswelle 1 ist innerhalb des Gehäuses mittels des Zylinderrollenlagers 5 und des Kugellagers 6 gelagert. Die axialen Kraftkomponenten der Extruderwellen werden durch großdimensionierte Axialdrucklager, vorzugsweise Tandemlager, außerhalb des Getriebes innerhalb eines gesonderten Gehäuses 21 abgefangen. In der Zeichnung ist ein Teil eines Tandemlagers 22 gezeigt, wobei die andere Extruderwelle axial mittels Stützwelle 23 verlängert ist, die hinter dem Tandemlager 22 mittels eines eigenen Axiallagers abgefangen wird. Zur leichteren Montage ist das Getriebegehäuse 4 zweckentsprechend geteilt. Der dargestellte Flansch 14 berandet eine derartige Teilfuge.

In Fig. 2, dessen Teile gleich wie in Fig. 1 bezeichnet sind, ist das Getriebe als Schema erkennbar, wobei sich der Leistungsfluß wie folgt darstellt:

Über die Antriebswelle 1 wird die Motorleistung dem Getriebe zugeführt, wobei die Drehzahl durch Zahnkranz 2, der mit dem Eingangszahnrad 3 der Leistungsverzweigungsstufe in Eingriff steht, zunächst reduziert wird. Von Eingangszahnrad 3, das drehfest mit der Verteilerwelle 24 verbunden ist, wird die Leistung über die beiden schrägverzahnten Abtriebsritzel 7 und 8, die in die Außenverzahnungen der Hohlräder 11 und 12 greifen, auf die Umlaufgetriebe gleichmäßig aufgeteilt. Die Hohlräder 10 und 11 treiben dann ihrerseits über ihre Innenverzahnungen die mit ihnen in Eingriff stehenden Zahnkränze 25 und 26 der Extruderwellen 15 und 16. Die Winkelstellung der beiden Extruderwellen 15 und 16 zueinander läßt sich über den getrennt ausgeführten Zahnkranz 19 einstellen, so daß die unterschiedlichen Verdrehwinkel, die sich durch unterschiedliche Extruderwellenlängen unter Last ergeben, ausgeglichen werden können. Mittels der beiden, den einzelnen Extruderwellen 15 und 16 zugeordneten Tandemlagern 20 und 22 werden die Axialkräfte der Extruderwellen abgefangen.

Claims (10)

1. Extrudergetriebe für einen Doppelschnecken-Extruder mit zwei parallelen Schneckenantriebswellen, denen ein Untersetzungs- und Teilgetriebe vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Extruderwellen (15, 16) durch symmetrisch ausgebildete Leistungszweige angetrieben werden.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsverzweigungsgetriebe (3, 7, 8) auf zwei Hohlräder (10, 11) wirkend ausgebildet ist, die jeweils eine Extruderwelle (15, 16) antreiben.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräder (10, 11) und die Zahnkränze (25, 26) der Extruderwellen (15, 16) schrägverzahnt ausgebildet sind, wobei insbesondere die Schrägverzahnung eine Axialkraftkomponente aufweist, die der Axialkraft der Extruderwellen entgegenwirkend ausgebildet ist.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägverzahnung 14° beträgt.

5. Getriebe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzweigungsgetriebe eine Verteilerwelle (24) mit schrägverzahnten Abtriebsritzeln (7, 8) aufweist, die mit Zahnkränzen außen auf den Hohlrädern (10, 11) kämmen.

6. Getriebe nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und die Außenverzahnung der Hohlräder (10, 11) über den getrennten Zahnkranz (19) eines Hohlrades (11) gegeneinander einstellbar sind.

7. Getriebe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräder (10, 11) über Rollenlager (9, 12), insbesondere Schrägrollenlager, geführt sind.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es hinter den Hohlrädern (10, 11), vorzugsweise hinter dem Hohlradgehäuse, Axialdrucklager (20, 22) für die Extruderwellen (16, 15) aufweist.

9. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsverzweigungsstufe als Untersetzungsstufe mit symmetrischen Abmessungen ausgebildet ist mit einem mittig angeordneten Eingangszahnrad (3) und zwei seitlich angeordneten Abtriebsritzeln (7, 8), die mit den Außenverzahnungen der Hohlräder (10, 11) kämmen.

10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderwellen (15, 16) mit mehrreihigen Zylinderrollenlagern (17, 18) beidseitig der Extruderwellenzahnkränze (25, 26) ausgerüstet sind.