DE4129913C2 - - 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 36 17 879 C1 ist es bereits bekanntgeworden, zwischen dem Verfahrensteil eines Doppelschneckenextruders und einem Verzweigungsge­ triebe ein gesondertes Stützlager vorzusehen, in dem Wellenabschnitte ge­ lagert sind, die mit den Schneckenwellen drehfest gekuppelt sind, wobei auch Axialkräfte übertragen werden können. Die Wellenabschnitte sind in dem Stützlager in Axiallagern abgestützt. Die Wellenabschnitte sind wie­ derum drehfest mit Abtriebswellen des Verzweigungsgetriebes gekoppelt. Die Achsen der Schneckenwellen, der Wellenabschnitte und der Abtriebs­ wellen des Verzweigungsgetriebes fluchten jeweils miteinander. Die Axiallager sind nebeneinander angeordnet. Diese Ausgestaltung setzt voraus, daß der Abstand der Schneckenwellen verhältnismäßig groß ist.

Aus der DE 15 29 812 A ist es bekannt, die Schneckenwellen von Schneckenpressen über Kreuzgelenke anzutreiben, wobei die Schwenkachsen benachbarter Kreuzgelenke um bestimmte Winkelbeträge gegeneinander ver­ setzt sind. Hierdurch sollen die Schneckenwellen axial verschiebbar sein.

Aus der DE 30 08 375 A1 ist es bekannt, die Schneckenwellen einer Schneckenmaschine über Gelenkwellen anzutreiben, die nicht nur Drehmo­ mente, sondern auch Axialkräfte übertragen. Die Axialkräfte werden von Axiallagern in einem Verzweigungsgetriebe aufgenommen. Die Abtriebswel­ len dieses Verzweigungsgetriebes haben einen größeren Achsabstand als die Schneckenwellen.

Aus der DE 20 51 885 A ist eine Schneckenmaschine bekannt, deren Schneckenwellen einen variablen Achsabstand zueinander haben. Um die Schneckenwellen an ein Verzweigungs-Getriebe mit festem Abstand der Ab­ triebs-Wellen anschließen zu können, sind letztere mit den Schneckenwel­ len über Gelenkwellen verbunden, wobei zwischengeschaltete Axiallager auf Führungsstangen quer verschiebbar sind. Der Aufwand ist sehr groß.

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, und der Abstand der Achsen der Schneckenwellen außerordentlich gering sein kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schneckenmaschine durch folgende Merkmale gelöst:

• - Ein Verfahrensteil,der mindestens zwei mit ihren Achsen parallel zu­ einander in Gehäusebohrungen angeordnete Schneckenweilen aufweist,
• - ein mit dem Verfahrensteil verbundenes Stützlager, in dem jeweils mit einer Schneckenwelle fluchtende Wellenabschnitte gelagert sind, wobei jeweils ein Wellenabschnitt mit jeder Schneckenwelle drehfest und Axialkräfte von der jeweiligen Schneckenwelle in Richtung zum jeweili­ gen Wellenabschnitt übertragend verbunden ist, wobei jeder Wellenab­ schnitt in einem Axiallager zur Aufnahme derartiger Axialkräfte gela­ gert ist,und wobei die Axiallager in Richtung der Achsen gegeneinan­ der versetzt im Stützlager angeordnet sind;
• - ein einem Motor nachgeschaltetes Verzweigungs-Getriebe mit je einer mit jedem Wellenabschnitt mittels einer Gelenkwelle drehfest verbundenen, um eine Achse drehantreibbaren Abtriebswelle, wobei jede Abtriebsweile gegenüber dem mit ihr verbundenen Wellenabschnitt ver­ setzt angeordnet ist und wobei der Abstand der Achsen der Abtriebswei­ len größer ist als der Abstand der Achsen der Schneckenwellen.

Die Erfindung ermöglicht es, das Verzweigungsgetriebe ohne Rücksicht auf den an sich für jeden Anwendungsfall festen Abstand der Achsen der Schneckenwellen zu konstruieren, d. h. der Abstand der Achsen der Ab­ triebswellen des Verzweigungsgetriebes kann deutlich größer sein als der Abstand der Achsen der Schneckenwellen. Deren Abstand kann besonders klein sein, da die Axiallager axial gegeneinander versetzt angeordnet sind, so daß radial ein ausreichender Freiraum für die Axiallager ent­ steht. Der mögliche große Abstand der Achsen der Abtriebswellen führt dazu, daß allen Abtriebswellen des Verzweigungsgetriebes die gleiche Drehsteifigkeit gegeben werden kann, ohne daß es hierzu eines erhebli­ chen konstruktiven Aufwandes im Verzweigungsgetriebe bedürfte. Da das Verzweigungsgetriebe nicht die vom Verfahrensteil der Schneckenmaschine herrührenden Axialkräfte aufnehmen muß, kann das Verzweigungsgetriebe noch weiter konstruktiv vereinfacht werden. Es ist auch von Vorteil, daß die bereits im Stützlager aufgefangenen Axialkräfte nicht in die Gelenk­ wellen gelangen müssen. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind auch eine eindeutige Entkopplung der Teilfunktionen, nämlich Aufnahme der Axialkräfte einerseits und Zweiteilung der Drehmomente im Verteilerge­ triebe andererseits erreicht.

Wenn die Achsen der Schneckenwellen und die Wellenabschnitte die Achsen der Gelenkwelle und die Achsen der Abtriebswellen in einer gemeinsamen Ebene liegen und insbesondere wenn die Gelenkwellen spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, dann ist sichergestellt, daß die Torsionsmo­ mente in beiden Wellensträngen identisch sind.

Wenn jede Gelenkwelle mit Kreuzgelenken versehen ist und wenn die Kreuzgelenke jeder Gelenkwelle jeweils mit zueinander parallelen Schwenk­ achsen angeordnet sind, dann ist sichergestellt, daß die Schneckenwellen jeweils immer gleiche Winkelgeschwindigkeit haben und zwar auch über ihren Umfang. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Schnecken miteinander kämmen. Da nach einer weiteren vorteilhaften, an sich be­ kannten Ausgestaltung ein Gehäuse des Stützlagers gegenüber dem Boden abgestützt ist, ist das Stützlager selber fest angeordnet.

Die Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schneckenmaschine in Seiten-Längsansicht und

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

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 Bo­ den 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 Eingangsrit­ zel 28 eines dem Untersetzungs-Getriebe 27 nachgeschalteten Verzwei­ gungs-Getriebes 29, das zwei Abtriebswellen 30, 31 aufweist, die im vor­ liegenden Fall gleichsinnig angetrieben werden, bei entsprechender Ge­ staltung des Verzweigungs-Getriebes 29 aber auch gegensinnig antreibbar sein können. Die Achsen 32, 33 oder Abtriebswellen 30, 31 verlaufen pa­ rallel zueinander und parallel zu den Achsen 15, 16 der Schneckenwellen 13, 14. Ihr Abstand a ist aber deutlich größer als der Abstand b der Achsen 15, 16 jeweils 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 Abtriebswelle 31 mit gleicher Drehzahl wie die Abtriebswelle 30. Wie Fig. 2 erkennen läßt, liegen die einander benachbarten Stirnflächen 13a bzw. 14a der Schneckenwellen 13, 14 und die Stirnflächen 34a und 35a der Wellenabschnitte 34, 35 in den Drehmoment-Kupplungen 40 gegeneinan­ der an, so daß während des Betriebes von den Schneckenwellen 13, 14 entgegen der Förderrichtung 17 ausgeübte Axialkräfte auf die Wellenab­ schnitte 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 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 90° 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.

Claims (9)

1. Schneckenmaschine mit folgenden Merkmalen:

• - Ein Verfahrensteil (1), der mindestens zwei mit ihren Achsen (15, 16) parallel zueinander in Gehäusebohrungen (11, 12) angeordnete Schneckenwellen (13, 14) aufweist,
• - ein mit dem Verfahrensteil (1) verbundenes Stützlager (20), in dem jeweils mit einer Schneckenwelle (13, 14) fluchtende Wellenabschnitte (34, 35) gelagert sind, wobei jeweils ein Wellenabschnitt (34, 35) mit jeder Schneckenwelle (13, 14) drehfest und Axialkräfte von der jeweili­ gen Schneckenwelle (13, 14) in Richtung zum jeweiligen Wellenabschnitt (34, 35) übertragend verbunden ist, wobei jeder Wellenabschnitt (34, 35) in einem Axiallager (39) zur Aufnahme derartiger Axialkräfte gela­ gert ist, und wobei die Axiallager (39) in Richtung der Achsen gegen­ einander versetzt im Stützlager (20) angeordnet sind;
• - ein einem Motor (18) nachgeschaltetes Verzweigungs-Getriebe (29) mit je einer mit jedem Wellenabschnitt (34, 35) mittels einer Ge­ lenkwelle (41, 42) drehfest verbundenen, um eine Achse (32, 33) dreh­ antreibbaren Abtriebswelle (30, 31), wobei jede Abtriebswelle (30, 31) gegenüber dem mit ihr verbundenen Wellenabschnitt (34, 35) versetzt angeordnet ist und wobei der Abstand (a) der Achsen (32, 33) der Ab­ triebswellen (30, 31) größer ist als der Abstand (b) der Achsen (15, 16) der Schneckenwellen (13, 14).

2. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (15, 16) der Schneckenwellen (13, 14) und die Wellenabschnitte (34, 35), die Achsen (53, 54) der Gelenkwellen (41, 42) und die Achsen (32, 33) der Abtriebswellen (30, 31) in einer gemeinsamen Ebene liegen.

3. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwellen (41, 42) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind.

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

5. Schneckenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzgelenke (45) jeder Gelenkwelle (41, 42) jeweils mit zueinander pa­ rallelen Schwenkachsen (48, 49) angeordnet sind.

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

7. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) der Achsen (32, 33) der Abtriebswellen (30, 31) deutlich größer ist als der Abstand (b) der Achsen (15, 16) der Schneckenwellen (13, 14).

8. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallager (39) einander radial teilweise überdecken.

9. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (20) ein gegenüber dem Boden (10) abgestütztes Gehäuse (22) aufweist.