DE4129913A1 - Schneckenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schneckenmaschinen, wobei es sich um Schneckenkneter, Extruder oder Spritzgießmaschinen handeln kann, die jeweils mindestens zwei Schneckenwellen aufweisen.

Derartige Schneckenmaschinen, wie sie beispielsweise aus der DE 38 15 897 C1 (entsprechend US 49 84 977) bekannt sind, und wie sie in der Praxis ganz allgemein üblich sind, werden von einem Motor über Getriebe angetrieben, das neben einer Drehzahl-Drehmomenten-Umwandlung, also in der Regel einer Drehzahluntersetzung, auch eine Aufteilung der Drehmomente auf die Schneckenwellen vorzunehmen hat. Außerdem müssen die Axialkräfte aufgenommen und abgestützt werden, die während des Be­ triebes auf die Schneckenwellen ausgeübt werden. Da die Abstände der Achsen der Schneckenwellen in der Regel sehr klein sind, ist der kon­ struktive und fertigungstechnische Aufwand für die Getriebe sehr groß, da der Abstand der Achsen der Abtriebswellen der Getriebe, die starr mit den Schneckenwellen verbunden sind, ebenfalls klein sein muß.

Aus der DE 35 04 390 A1 ist ein Verzweigungsgetriebe für Doppel­ schneckenmaschinen bekannt, bei dem eine Schneckenwelle direkt von einer Eingangswelle des Verzweigungsgetriebes antreibbar ist. Eine zweite Schneckenwelle wird von der Eingangswelle über Zahnräder und minde­ stens eine Kuppelwelle angetrieben. Jede Kuppelwelle umfaßt einen von einem ersten Kardangelenk an einem Antriebszahnrad und von einem zwei­ ten Kardangelenk an einem Abtriebszahnrad gehaltenen torsionselastischen Drehstab. Der Aufwand für dieses Verzweigungsgetriebe ist sehr groß. Außerdem muß es auch die von den Schneckenwellen kommenden Axialkräfte aufnehmen.

Aus dem DE-Fachbuch "Kardangelenkgetriebe und ihre Anwendungen", VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1973, Seite 33, ist es bekannt, zum Antrieb der Walzen von Walzwerken zwischen entsprechenden Getrieben und den Walzen angeordnete Kardangelenke einzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenmaschine mit mindestens zwei Schneckenwellen zu schaffen, bei der der konstruktive und fertigungstechnische Aufwand im Getriebebereich möglichst niedrig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schneckenmaschine durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung ermöglicht es, das Verzweigungsgetriebe ohne Rücksicht auf den Abstand der Achsen der Schneckenwellen zu konstruieren, d. h. der Abstand der Achsen der Abtriebswellen des Verzweigungsgetriebes kann deutlich größer sein als der Abstand der Achsen der Schneckenwellen. Dies ermöglicht es auch, ohne erheblichen konstruktiven Aufwand im Verzweigungsgetriebe allen Ab­ triebswellen des Verzweigungsgetriebes die gleiche Drehsteifigkeit zu geben. Andererseits ermöglicht es die Erfindung, das Verzweigungsgetriebe von der Notwendigkeit zur Aufnahme von vom Verfahrensteil der Schneckenmaschine herrührenden Axialkräften zu befreien. Gleichermaßen ist es von Vorteil, daß hierdurch die erwähnten Axialkräfte nicht in die Kupplungen gelangen müssen.

Eine insofern besonders vorteilhafte Ausgestaltung gibt Anspruch 2, wo­ nach nämlich alle Axialkräfte im Stützlager aufgefangen werden, und An­ spruch 3, wonach alle Kupplungen als Gelenkwellen ausgestattet sind. Be­ sonders vorteilhafte Weiterbildungen dieser Ausgestaltung ergeben sich aus den Ansprüchen 4 bis 8.

Eine Zwischenlösung ergibt sich aus den Ansprüchen 9 und 10, bei denen die durch die Erfindung ermöglichten Vorteile nicht in vollem Umfang aber in einem erheblichen Umfang ausgenutzt werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Schneckenmaschine in Seiten-Längsansicht,

Fig. 2 einen horizontalen Teil-Längsschnitt durch die Schneckenmaschine entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform einer Schneckenmaschine in Teil-Längs-Seitenansicht und

Fig. 4 einen horizontalen Teil-Längsschnitt durch die Schneckenmaschine entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schneckenmaschine handelt es sich um eine Zwei-Wellen-Schneckenmaschine, beispielsweise einen Zwei- Wellen-Schneckenkneter oder eine entsprechende Spritzgießmaschine oder einen entsprechenden Extruder. Der Verfahrensteil 1 besteht in üblicher Weise aus mehreren Abschnitten, von denen nur wenige, nämlich ein rück­ wärtiger Teil 2, ein Eingabeteil 3 mit Eingabetrichter 4, Behandlungsteile 5, 6 und ein Auspreßteil 7 dargestellt sind. Der Verfahrensteil 1 ist über eine Stütze 8 auf einem Fundament 9 abgestützt, das auf dem bzw. im Boden 10 angeordnet ist.

Im Verfahrensteil 1 sind in zwei Gehäusebohrungen 11, 12 zwei Schnecken­ wellen 13, 14 mit zueinander parallelen Achsen 15, 16 angeordnet. Durch den Eingabetrichter 4 zugeführtes zu behandelndes Material wird in För­ derrichtung 17 durch den Verfahrensteil 1 gefördert und behandelt und im Auspreßteil 7 nach der Behandlung ausgegeben. Der beschriebene Verfah­ rensteil 1 ist allgemein bekannt, in der Praxis üblich und weit verbreitet.

Der Antrieb der Schneckenwellen 13, 14 des Verfahrensteils 1 erfolgt von einem Motor 18 über ein Getriebe 19 und ein Stützlager 20. Der Motor 18, das Gehäuse 21 des Getriebes 19 und das Gehäuse 22 des Stützlagers 20 sind über Fundamente 23, 24, 25 gegenüber dem Boden 10 abgestützt.

Das Getriebe 19 weist in üblicher Weise eine vom Motor 18 antreibbare Eingangswelle 26 auf, die gleichzeitig die Eingangswelle eines zur Dreh­ zahl-Drehmomenten-Umwandlung dienenden zweistufigen Untersetzungs-Ge­ triebes 27 ist. Dessen Abtriebszahnrad ist gleichzeitig das Eingangsritzel 28 eines dem Untersetzungs-Getriebe 27 nachgeschalteten Verzweigungs-Ge­ triebes 29, das zwei Abtriebswellen 30, 31 aufweist, die im vorliegenden Fall gleichsinnig angetrieben werden, bei entsprechender Gestaltung des Verzweigungs-Getriebes 29 aber auch gegensinnig antreibbar sein können. Die Achsen 32, 33 der Abtriebswellen 30, 31 verlaufen parallel zueinander und parallel zu den Achsen 15, 16 der Schneckenwellen 13, 14. Ihr Ab­ stand a ist aber deutlich größer als der Abstand b der Achsen 15, 16 je­ weils voneinander. Die Abtriebswelle 30 ist direkt mit dem Eingangsritzel 28 verbunden. Die mit diesem gekoppelten Zahnräder 28a, 28b und 28c dienen nur der Drehmomentverzweigung, d. h. dem Antrieb der Abtriebs­ welle 31 mit gleicher Drehzahl wie die Abtriebswelle 30. Wie Fig. 2 er­ kennen läßt, liegen die einander benachbarten Stirnflächen 13a bzw. 14a der Schneckenwellen 13, 14 und die Stirnflächen 34a und 35a der Wellen­ abschnitte 34, 35 in den Drehmoment-Kupplungen 40 gegeneinander an, so daß während des Betriebes von den Schneckenwellen 13, 14 entgegen der Förderrichtung 17 ausgeübte Axialkräfte auf die Wellenabschnitte 34, 35 und damit auf die Axiallager 39 übertragen werden.

Im Stützlager 20 sind fluchtend mit den Schneckenwellen 13, 14, also achsgleich mit deren Achsen 15, 16 zwei Wellenabschnitte 34, 35 angeord­ net, die mittels Radial-Lagerflächen 36 in Radiallagern 37 gelagert sind, die sich im Gehäuse 22 abstützen. Sie sind weiterhin jeweils mittels einer als Ringbund ausgebildeten Axial-Lagerfläche 38 gegen jeweils ein Axial­ lager 39 abgestützt, das jeweils in Richtung der Achsen 32 bzw. 33 im Gehäuse 22 des Stützlagers 20 abgestützt ist. Die beiden Axiallager 39 und entsprechend die Axial-Lagerflächen 38 sind in Richtung der Achsen 32, 33 gegeneinander versetzt im Gehäuse 22 angeordnet. Eine solche ver­ setzte Anordnung ist insbesondere zu empfehlen, wenn der Abstand b der Achsen 15, 16 relativ gering ist, da dann - wie aus Fig. 2 ersichtlich ist - die Axiallager 39 radial zu den Achsen 32, 33 angeordnet werden können, so daß radial ein ausreichender Freiraum für die Axiallager 39 entsteht, d. h. der Abstand b kann sehr klein sein. Da die Schnecken­ wellen 13, 14 einerseits und die Wellenabschnitte 34, 35 andererseits jeweils nicht einteilig ausgebildet sind, sondern voneinander getrennt sind, sind sie jeweils mit einer Drehmoment-Kupplung 40 miteinander verbunden.

Jede Abtriebswelle 30, 31 des Verteiler-Getriebes 19 ist mit einem Wel­ lenabschnitt 34, 35 mittels einer Gelenkwelle 41, 42 verbunden. Diese Ge­ lenkwellen 41, 42 weisen Kuppelstangen 43, 44 auf, die jeweils über ein auch als Kardangelenk bezeichnetes Kreuzgelenk 45 mit einer Abtriebswelle 30 bzw. 31 einerseits und einem Wellenabschnitt 34 bzw. 35 andererseits verbunden sind. Derartige Kreuzgelenke 45 sind allgemein bekannt. Sie weisen ein Zapfenkreuz 46 auf, an dem um 900 gegeneinander verdreht zwei jeweils gleiche Gelenk-Gabeln 47 schwenkbar gelagert sind. Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, sind die an den Kuppelstangen 43, 44 an­ gebrachten Gelenk-Gabeln 47 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, d. h. die Schwenkachsen 48 des Zapfenkreuzes 46 relativ zu diesen Gelenk-Ga­ beln 47 liegen in einer gemeinsamen Ebene. Daraus folgt, daß auch die Schwenkachsen 49, die den Gelenk-Gabeln 47 zugeordnet sind, die einer­ seits an den Wellenabschnitten 34, 35 und andererseits an den Abtriebs­ wellen 30, 31 angebracht sind, in einer gemeinsamen Ebene liegen. Bei gleichsinnigem Antrieb der Abtriebswellen 30, 31 laufen also alle Ge­ lenk-Gabeln 47 so um, daß sie jeweils zueinander parallel bleiben. Die Gelenk-Gabeln 47 der den Abtriebswellen 30, 31 zugeordneten Kreuzgelenke 45 sind an den Abtriebswellen 30 bzw. 31 mittels eines Flansches 50 drehfest und in Richtung der Achsen 32 bzw. 33 unverschiebbar befestigt.

Die den Wellenabschnitten 34 bzw. 35 zugeordneten Gelenk-Gabeln 47 der entsprechenden Kreuzgelenke 45 sind mit den Wellenabschnitten 34 bzw. 35 mittels Schiebe-Kupplungen 51 mittels einer Keil-Verzahnung 52 drehfest aber in Richtung der Achsen 15 bzw. 16 verschiebbar verbunden.

Die Achsen 53, 54 der Kuppelstangen 43, 44 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die mit der Ebene identisch ist, die durch die Achsen 15, 16 aufgespannt wird. In dieser Ebene liegen auch die Achsen 32, 33. Die Achsen 53, 54 sind unter gleichen Winkeln c zu einer Mittelachse 55 angeordnet, die mittig zwischen den Achsen 15, 16 und damit auch mittig zwischen den Achsen 32, 33 verläuft. Die Achsen 53, 54 sind also spiegel­ symmetrisch zu dieser Mittelachse 55 angeordnet. Die Achsen 53 und 54 schließen also auch jeweils einen gleich großen Winkel c mit den Achsen 15, 16 bzw. den Achsen 32, 33 ein.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, gelangt kein Axial­ druck von den Schneckenwellen 13, 14 in die durch die Gelenkwellen 41, 42 gebildeten Kupplungen zwischen dem Stützlager 20 und dem Verzwei­ gungs-Getriebe 29.

Soweit bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 gleiche Teile verwendet werden, werden auch gleiche Bezugsziffern verwendet; soweit konstruktiv geringfügig unterschiedliche, funktionell aber gleiche Teile verwendet werden, werden die gleichen Bezugsziffern wie im Ausführungs­ beispiel nach den Fig. 1 und 2, jedoch mit einem hochgesetzten Strich verwendet. In beiden Fällen ist eine gesonderte Beschreibung nicht zwin­ gend erforderlich.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist nur eine Schneckenwelle 14 in der geschilderten Weise mit der Abtriebswelle 31 des Verzweigungs-Getriebe 29 verbunden. Insoweit bedarf es keiner erneuten Beschreibung der Ankupplung des Wellenabschnittes 35′ an die Gelenkwelle 42 und deren Ankupplung an die Abtriebswelle 31.

Die andere Schneckenwelle 13 ist über einen Wellenabschnitt 56, der im Gehäuse 22′ des Stützlagers 20′ nur radial abgestützt ist, mit einer Abtriebswelle 30′ des Verzweigungs-Getriebes 29′ verbunden. Zur Verbin­ dung dient eine Wellenkupplung 57. Die Verbindung ist drehfest und erlaubt die Übertragung von Axialkräften von der Schneckenwelle 13 über den Wellenabschnitt 56 in die Abtriebswelle 30′, also in Richtung der Achsen 15 und 32. Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, ist die Ab­ triebswelle 30′ im Gehäuse 21′ des Getriebes 19′ mittels eines Axial-Druck­ lagers 58 abgestützt. Während die Achsen 15, 32 miteinander fluch­ ten, sind die Achsen 16, 33 gegeneinander versetzt, wobei der Winkel d zwischen der Achse 16 und der Achse 54 der Kuppelstange 44 bei anson­ sten gleichen Abständen a und b größer ist als der Winkel c im Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2.

Claims (10)

1. Schneckenmaschine mit folgenden Merkmalen:

• - Ein Verfahrensteil (1), der mindestens zwei mit ihren Achsen (15, 16) parallel zueinander angeordnete Schneckenwellen (13, 14) aufweist,
• - ein mit dem Verfahrensteil (1) verbundenes Stützlager (20, 20′), in dem jeweils mit einer Schneckenwelle (13, 14) fluchtende Wellenabschnitte (34, 35; 35′, 56) gelagert sind, wobei jeweils ein Wellenabschnitt (34, 35; 35′, 56) mit einer Schneckenwelle (13, 14) drehfest und Axialkräfte von der jeweiligen Schneckenwelle (13, 14) in Richtung zum jeweiligen Wellenabschnitt (34, 35; 35′, 56) übertragend verbunden ist und wobei mindestens ein Wellenabschnitt (34, 35; 35′) in einem Axiallager (39) zur Aufnahme derartiger Axialkräfte gelagert ist,
• - ein einem Antriebs-Motor (18) nachgeschaltetes Verzweigungs-Getriebe (29, 29′) mit je einer mit jedem Wellenabschnitt (34, 35; 35′, 56) dreh­ fest verbundenen Abtriebswelle (30, 31; 30′), wobei mindestens die mit dem in einem Axiallager (39) abgestützten Wellenabschnitt (34, 35; 35′) verbundene Abtriebswelle (30, 31) gegenüber diesem Wellenabschnitt (34, 35; 35′) versetzt angeordnet ist,
• - je eine Kupplung zwischen je einer Abtriebswelle (30, 31; 30′) und je einem Wellenabschnitt (34, 35; 35′, 56), wobei mindestens die Kupplung zwischen der Abtriebswelle (30, 31) und dem Wellenabschnitt (34, 35; 35′) die gegeneinander versetzt angeordnet sind, als Gelenkwelle (41, 42) ausgebildet ist.

2. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wellenabschnitte (34, 35) im Stützlager (20) mittels Axiallagern (39) ab­ gestützt sind.

3. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kupplung als Gelenkwelle (41, 42) ausgebildet ist.

4. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (15, 16) der Schneckenwellen (13, 14) und die Wellenabschnitte (34, 35; 35′, 56), die Achsen (43, 44; 32, 54) der Kupplungen und die Achsen (32, 33) der Abtriebswellen (30, 31; 30′) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

5. Schneckenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwellen (41, 42) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.

6. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gelenkwelle (41, 42) mit Kreuzgelenken (45) versehen ist.

7. Schneckenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzgelenke (45) jeder Gelenkwelle (41, 42) jeweils mit zueinander pa­ rallelen Schwenkachsen (48, 49) angeordnet sind.

8. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gelenkwelle (41, 42) mit einer mit ihr verbundenen Welle mittels einer Schiebe-Kupplung (51) verbunden ist.

9. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtriebswelle (30′) und ein Wellenabschnitt (56) miteinander fluchten und direkt drehfest miteinander verbunden sind.

10. Schneckenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (30′) in einem Axial-Drucklager (58) des Verzweigungs-Ge­ triebes (29′) abgestützt ist.