AT528294A4

AT528294A4 - Kupplungsvorrichtung mit Polygonschaft

Info

Publication number: AT528294A4
Application number: ATA50644/2024A
Authority: AT
Original assignee: 4Next Generation Gmbh
Priority date: 2024-08-02
Filing date: 2024-08-02
Publication date: 2025-12-15
Also published as: AT528294B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung (1) für konisch zusammenlaufende Doppelschneckenextruder zur drehzahl- und drehmomentübertragenden Kopplung einer ersten Welle (2) und einer zweiten Welle (3), umfassend einen ersten Zapfen (4) und eine Hohlwelle (5) mit einem Durchbruch (6) und einer Längsachse (7), wobei der erste Zapfen (4) mit der ersten Welle (2) koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der ersten Welle (2) ausgebildet ist, wobei die erste Welle (2) in einem ersten Kopplungsabschnitt (8) und die zweite Welle (3) in einem zweiten Kopplungsabschnitt (9) jeweils mit der Hohlwelle (5) koppelbar sind, wobei der Durchbruch (6) im ersten Kopplungsabschnitt (8) und in einer Normalebene (10) der Längsachse (7) einen als Polygonprofil (11) ausgebildeten ersten Querschnitt (15) aufweist, wobei der erste Zapfen (4) einen zum Polygonprofil (11) des Durchbruchs (6) formkomplementären ersten Zapfenquerschnitt (12) aufweist. Die Erfindung betrifft weiters einen Doppelschneckenextruder mit der Kupplungsvorrichtung (1).

Description

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Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Kopplung von Wellen in Antriebssystemen, insbesondere zum Koppeln einer antriebs- oder getriebeseitigen Abtriebswelle mit einer Schneckenwelle eines Extruders. Im Allgemeinen dienen Kupplungen dazu, Drehmoment und Drehzahl von einer Antriebsmaschine auf eine Arbeitsmaschine zu übertragen.

[0002] Die Wahl der geeigneten Kupplung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel dem Drehmoment, der Drehzahl, den Wellenabständen, der Art der Drehmomentübertragung und den Betriebsbedingungen.

[0003] Es gibt verschiedene Arten von Kupplungen, die sich in ihrer Funktionsweise, ihren Konstruktionsmerkmalen und ihren Vor- und Nachteilen unterscheiden. Bekannte Kupplungsarten sind beispielsweise starre Kupplungen, Reibkupplungen, Formstarrkupplungen, Drehmomentbegrenzerkupplungen und Sonderkupplungen wie Hydraulikkupplungen und Magnetkupplungen.

[0004] Starre Kupplungen zeichnen sich durch eine einfache Konstruktion, Kostengünstigkeit, hohe Steifigkeit und Wartungsfreiheit aus. Sie sind jedoch nicht geeignet für die Dämpfung von Schwingungen und Wellenabweichungen und auch nicht für stoßartige Belastungen.

[0005] Reibkupplungen ermöglichen ein sanftes Anfahren und Kuppeln und dämpfen Schwingungen und Wellenabweichungen. Sie bieten zudem Uberlastschutz durch Schlupf. Allerdings unterliegen sie Verschleiß, entwickeln Wärme und haben ein begrenztes Drehmoment.

[0006] Formstarrkupplungen bieten hohe Steifigkeit, ermöglichen hohe Drehzahlen und eine spielfreie Drehmomentübertragung. Sie sind jedoch empfindlich gegenüber Schwingungen und Wellenabweichungen und montageempfindlich.

[0007] Drehmomentbegrenzerkupplungen schützen Maschinen vor Überlastung und zeichnen sich durch eine einfache Konstruktion aus. Ihre Drehmomentübertragung ist allerdings reduziert und ihr Anwendungsspektrum begrenzt.

[0008] Sonderkupplungen wie Hydraulikkupplungen ermöglichen ein sanftes Anfahren und Kuppeln, bieten eine stufenlose Drehzahlregelung und sind für explosionsgefährdete Bereiche geeignet. Magnetkupplungen hingegen bieten eine kontaktlose Drehmomentübertragung, entwickeln keine Wärme und sind ebenfalls für explosionsgefährdete Bereiche geeignet.

[0009] Ein Beispiel für eine weit verbreitete Kupplung ist die Klauenkupplung. Sie zeichnet sich durch eine einfache und robuste Konstruktion aus und ist in verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich. Klauenkupplungen sind kostengünstig, wartungsfrei und bieten eine hohe Steifigkeit. Sie sind jedoch nicht geeignet für die Dämpfung von Schwingungen und Wellenabweichungen und auch nicht für stoßartige Belastungen.

[0010] Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Kupplung, die gewisse vorteilhafte Eigenschaften der vorhergehend genannten Kupplungsarten kombiniert und dabei Nachteile von einzelnen vorhergehend beschriebenen Bauarten von Kupplungen zu überwinden. Die neue Kupplung ist in der Lage, Wellenabweichungen zu dämpfen, Achsversätze zu kompensieren und gleichzeitig eine hohe Steifigkeit und einen hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten.

[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Kupplungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels derer Achsversätze ausgleichbar und gleichzeitig ein hohes Drehmoment zuverlässig und sicher übertragbar ist.

[0012] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.

[0013] Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung ist insbesondere zum Antreiben eines konisch zusammenlaufenden Doppelschneckenextruders geeignet. Unter einem konisch zusammenlaufenden Doppelschneckenextruder ist ein Doppelschneckenextruder zu verstehen, dessen erste Schneckenwelle eine erste Längsachse und dessen zweite Schneckenwelle eine zweite Längsachse aufweist, wobei die erste Längsachse und die zweite Längsachse zueinander schneidend ausgerichtet sind. Insbesondere können die Längsachsen zueinander einen Winkel

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aus einem Winkelbereich umfassend 0.5° bis 5° aufweisen. Derartige Schneckenwellen werden von einem Getriebe, das wiederum mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist, gekoppelt, um sie anzutreiben. Somit kann es vorkommen, dass eine Getriebeabtriebswelle zu wenigstens einer der Schneckenwellen einen Achsversatz, also einen Winkel zwischen der Längsachse der Getriebeabtriebswelle und der Längsachse der Schneckenwelle aufweist. Dieser Achsversatz muss demnach ausgeglichen werden, wobei weiterhin ein hohes Drehmoment von der Getriebeabtriebswelle zur damit, mittels einer Kupplungsvorrichtung gekoppelten Schneckenwelle übertragen werden muss. Somit muss eine Kupplungsvorrichtung für einen konisch zusammenlaufenden Doppelschneckenextruder Achsversätze ausgleichen und gleichzeitig ein hohes Drehmoment übertragen.

[0014] Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung für konisch zusammenlaufende Doppelschneckenextruder zur drehzahl- und drehmomentübertragenden Kopplung einer ersten Wellen und einer zweiten Welle umfasst einen ersten Zapfen und eine Hohlwelle mit einem Durchbruch und einer Längsachse, wobei der erste Zapfen mit der ersten Welle koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der ersten Welle ausgebildet ist, wobei die erste Welle in einem ersten Kopplungsabschnitt und die zweite Welle in einem zweiten Kopplungsabschnitt jeweils mit der Hohlwelle koppelbar sind, wobei der Durchbruch im ersten Kopplungsabschnitt und in einer Normalebene der Längsachse einen als Polygonprofil ausgebildeten ersten Querschnitt aufweist, wobei der erste Zapfen einen zum Polygonprofil des Durchbruchs, im Speziellen entlang der Längsachse wenigstens bereichsweise, formkomplementären ersten Zapfenquerschnitt aufweist, Sodass der erste Zapfen mit der Hohlwelle drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist.

[0015] Unter einem Polygonprofil ist im Sinne der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein polygonaler Verlauf der Innenkontur des Durchbruchs der Hohlwelle zu verstehen. Somit weist die radial innenliegende Fläche der Hohlwelle eine polygonale Querschnittsform auf. Unter formkomplementär ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der Zapfen innerhalb des Durchbruches der Hohlwelle aufnehmbar ist, sodass die Hohlwelle und der Zapfen drehmoment- und drehzahlübertragend koppelbar sind, indem die Kräfte bei der Übertragung von Drehmoment und Drehzahl von den einander anliegenden Flächen der Polygonprofile bzw. von erstem Zapfen und Hohlwelle übertragbar sind.

[0016] Die Hohlwelle kann synonym auch als Hülse oder Kupplungshülse bezeichnet werden. Jedenfalls ist unter einer Hohlwelle im Sinne der Erfindung eine Welle zu verstehen, die das Drehmoment und die Drehzahl, welche beispielsweise an der ersten Welle bereitgestellt werden, auf die zweite Welle übertragen kann.

[0017] Es kann auch vorgesehen sein, dass die Hohlwelle als integraler Bestandteil eines Getriebezapfens ausgebildet ist. Dies kann insbesondere bei einem Schneckenverdichter oder bei einer Extruderschnecke sinnvoll sein, wobei der erste Zapfen als integraler Bestandteil der Schneckenwelle ausgebildet ist.

[0018] Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung hat den Vorteil, dass durch die Kopplung über ein Polygonprofil höhere Drehmomente übertragbar sind, als dies bei einer Kopplung mittels Kerbverzahnung, Klauen oder Ähnlichem bei gleichem mittlerem Durchmesser der Kupplungsvorrichtung möglich wäre. Dadurch wird der benötigte Bauraum reduziert oder es kann vorhandener Bauraum genutzt werden, um die Sicherheit der nunmehr neuen Kupplungsvorrichtung gegenüber älteren Ausführungen zu verbessern.

[0019] Darunter, dass der erste Zapfen im Speziellen entlang der Längsachse wenigstens bereichsweise einen, zum Polygonprofil formkomplementären ersten Zapfenquerschnitt aufweisen kann, ist zu verstehen, dass der Zapfen auch in Richtung der Längsachse aufeinanderfolgende Abschnitte mit unterschiedlicher Toleranz oder unterschiedlichem Abstand zur Hohlwelle aufweisen kann

[0020] In diesem Sinne kann beispielsweise ferner vorgesehen sein, dass der erste Zapfen in Richtung der Längsachse verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen, insbesondere bezüglich einer Mittelebene, beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen im Speziellen

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zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs der Hohlwelle aufnehmbar ist. Dadurch kann ein Achsversatz zwischen der Ausrichtung einer ersten Längsachse der ersten Welle und einer zweiten Längsachse der zweiten Welle auf verbesserte Weise ausgeglichen werden.

[0021] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung einen zweiten Zapfen umfasst, wobei der zweite Zapfen mit der zweiten Welle koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der zweiten Welle ausgebildet ist, und dass der Durchbruch im ersten Kopplungsabschnitt und in einer Normalebene der Längsachse einen als Polygonprofil ausgebildeten zweiten Querschnitt aufweist, wobei der zweite Zapfen einen zum Polygonprofil des Durchbruchs, im Speziellen entlang der Längsachse wenigstens bereichsweise, formkomplementären zweiten Zapfenquerschnitt aufweist, sodass der zweite Zapfen mit der Hohlwelle drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist.

[0022] Dadurch kann die Kupplungsvorrichtung einfacher assembliert oder gelöst werden. Auch bietet diese Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung den Vorteil, dass ein Versatz der beiden Wellen zueinander in Richtung der Längsachse auf verbesserte Weise ausgleichbar ist.

[0023] Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass der zweite Zapfen in Richtung der Längsachse verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen insbesondere beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen im Speziellen zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs der Hohlwelle aufnehmbar ist. Dadurch kann ein Achsversatz zwischen der Ausrichtung der ersten Längsachse der ersten Welle und der zweiten Längsachse der zweiten Welle auf verbesserte Weise ausgeglichen werden.

[0024] Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass das Polygonprofil bzw. dadurch bedingt der Querschnitt und der Zapfenquerschnitt nach DIN 32711 als P3G-Profil oder nach DIN 32712 als P4C-Profil ausgebildet sind.

[0025] Sofern das Polygonprofil entsprechend einer gängigen Norm ausgebildet ist, hat dies den Vorteil, dass auf die Hohlwelle wirkende Sprengkräfte auf Grund von hoher lokaler Flächenpressungen innerhalb eines Sicherheitsbereiches limitiert sind. In Zusammenhang mit einem Extruder ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass gegenüber herkömmlichen Kupplungsvorrichtungen Material eingespart werden kann, die Komplexität der Drehmomentübertragung verringert ist und die Kupplungsvorrichtung platzsparend ausgebildet sein kann. Weiters bringt eine Herstellung eines Polygonprofils nach gängiger Norm auch bei einer Hohlwelle bzw. dem Zapfen den Vorteil mit sich, dass etablierte Unrunddrehverfahren anwendbar sind, was einen Kostenvorteil mit sich bringt.

[0026] Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn der erste Zapfen an einem, der Hohlwelle bzw. der zweiten Welle zugewandten Ende ein Abstützelement mit einer sphärische Abstützfläche aufweist, wobei die sphärische Abstützfläche an einer formkomplementären Gegenfläche der zweiten Welle oder eines Pufferelements zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle anlegbar ist, sodass Axialkräfte von der ersten Welle auf die zweite Welle und vice versa übertragbar sind.

[0027] Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Pufferelement mit der Hohlwelle in Richtung der Längsachse positionsfixiert koppelbar ist, wobei die Kopplung der ersten Welle mit der Hohlwelle in Richtung der Längsachse lösbar ist. So kann das Pufferelement beispielsweise als dämpfendes Kunststoffelement mit der Hohlwelle bzw. innerhalb des Durchbruchs der Hohlwelle positionsfixiert werden. Dadurch kann das Anlaufen der ersten Welle und/oder der zweiten Welle gegeneinander durch das Zwischenschalten des Pufferelements verhindert werden und Stöße in Richtung der Längsachse gedämpft werden.

[0028] Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Abstützelement im Zusammenwirken mit dem Pufferelement als Kugelgelenk ausgebildet ist, wobei die Kopplung der ersten Welle mit der zweiten Welle mittels des Kugelgelenks in Richtung der Längsachse unlösbar ist. So kann auf einfache Weise eine axial gesicherte Kopplung bereitgestellt werden.

[0029] Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass das Abstützelement relativ zum ersten Zapfen in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist und/oder dass das Pufferelement relativ zur zweiten Welle in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist, sodass ein Axialspiel in Rich-

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tung der Längsachse zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle einstellbar ist. Sollen das Abstützelement und das Pufferelement aneinander anliegen, um so Axialkräfte übertragen zu können, so kann dies durch diese Ausgestaltungsform auf einfache Weise umgesetzt werden.

[0030] Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in der Hohlwelle eine radiale Bohrung oder ein Durchbruch vorgesehen ist, sodass das Axialspiel durch Verstellen der Kopplung des Abstützelements mit dem ersten Zapfen und/oder durch Verstellen der Kopplung des Pufferelements mit der zweiten Welle mittels einem, durch die radiale Bohrung einführbaren Werkzeugs einstellbar oder abstimmbar ist.

[0031] Schließlich kann auch noch vorgesehen sein, dass der erste Zapfen und/oder der zweite Zapfen und/oder jegliche Fläche des ersten Zapfenquerschnitts, des zweiten Zapfenquerschnitts, des ersten Querschnitts und des zweiten Querschnitts eine durch Oberflächenverdichtung gehärtete Oberfläche aufweist.

[0032] Es kann auch noch zweckmäßig sein, dass die Kupplungsvorrichtung wenigstens ein axiales Sicherungselement aufweist, das mit der Hohlwelle koppelbar ist, sodass die erste Welle in Axialrichtung entlang der Längsachse unverlierbar mit der Hohlwelle gekoppelt ist. Zweckmäßigerweise kann dies gleichermaßen für die unverlierbare Sicherung der zweiten Welle mit der Hohlwelle vorgesehen sein. Beim Einstellen des Betriebs eines Doppelschneckenextruders kann es vorkommen, dass die Schneckenwelle, also im vorliegenden Fall die zweite Welle, danach trachtet, sich in Axialrichtung entlang der Längserstreckung vom Getriebe bzw. von der Getriebewelle, also im vorliegenden Fall von der ersten Welle, zu entfernen, sodass es zum Ausziehen der zweiten Welle aus der Hohlwelle kommen würde, sofern nicht eine axiales Sicherungselement vorgesehen wäre. Durch diese einfache Maßnahme wird die Sicherheit der Kupplungsvorrichtung verbessert.

[0033] Die Erfindung betrifft auch noch einen Doppelschneckenextruder zur Extrusion von Kunststoff, umfassend ein Getriebe mit einer Abtriebswelle bzw. mit einer ersten Welle und eine Extrusionsvorrichtung mit einer Schneckenwelle bzw. mit einer zweiten Welle, wobei das Getriebe und die Extrusionsvorrichtung mittels einer Kupplungsvorrichtung der vorhergehend beschriebenen Bauart gekoppelt sind. So ist beispielsweise vorgesehen, dass die Abtriebswelle des Getriebes der ersten Welle der Kupplungsvorrichtung entspricht, und dass die Schneckenwelle der Extrusionsvorrichtung der zweiten Welle der Kupplungsvorrichtung entspricht. Insbesondere kann der Doppelschneckenextruder ein konisch zusammenlaufender Doppelschneckenextruder sein. Dabei kann eine erste Längsachse der ersten Schneckenwelle zu einer zweiten Längsachse einer zweiten Schneckenwelle einen Winkel aus einem Winkel-Bereich umfassen 0.5° bis 5° aufweisen, sodass die beiden Längsachsen der beiden Schneckenwellen zueinander schneidend oder zumindest in einer Projektion auf eine Ebene einander schneidend ausgerichtet sind. Durch Kopplung des Getriebes mit der Extrusionsvorrichtung mittels der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung kann so ein Achsversatz zwischen der ersten Längsachse der ersten Schneckenwelle und der zweiten Längsachse der zweiten Schneckenwelle ausgeglichen werden, wobei weiterhin ein hohes Drehmoment übertragbar ist. Durch die Drehmomentübertragung der Kupplungsvorrichtung über Flächen, die im Querschnitt ein Polygonprofil aufweisen, kann weiters auch ein relativ hohes bzw. sogar höheres Drehmoment übertragen werden, als dies bei einer andersartigen Kupplungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Bogenzahnkupplung, mit gleichem mittleren Durchmesser der Kupplungsvorrichtung möglich wäre.

[0034] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0035] Es zeigt in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0036] Fig. 1 eine mögliche Ausführungsform einer Kupplungsvorrichtung für konisch zusammenlaufende Doppelschneckenextruder.

[0037] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf

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gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0038] In der Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsform einer Kupplungsvorrichtung 1 für konisch zusammenlaufende Doppelschneckenextruder in stark vereinfachter, schematischer Darstellung und in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die Kupplungsvorrichtung 1 dient zur drehzahl- und drehmomentübertragenden Kopplung einer ersten Welle 2 mit einer zweiten Welle 3, wobei die Kupplungsvorrichtung 1 einen ersten Zapfen 4 und eine Hohlwelle 5 mit einem Durchbruch 6 und einer Längsachse 7 umfasst.

[0039] Der erste Zapfen 4 kann dabei mit der ersten Welle 2 gekoppelt sein oder alternativ dazu als integraler Endabschnitt der ersten Welle 2 ausgebildet sein.

[0040] Die erste Welle 2 bzw. der erste Zapfen 4 ist dabei mit der Hohlwelle 5 in einem ersten Kopplungsabschnitt 8 gekoppelt und die zweite Welle 3 ist in einem zweiten Kopplungsabschnitt 9 mit der Hohlwelle 5 gekoppelt. Dabei kann die Kopplung derart ausgebildet sein, dass die erste Welle 2 bzw. der erste Zapfen 4 innerhalb des Durchbruchs 6 im ersten Kopplungsabschnitt 8 aufgenommen sein kann, und dass die zweite Welle 3 innerhalb des Durchbruchs 6 im zweiten Kopplungsabschnitt 9 aufgenommen sein kann. Alternativ kann auch noch vorgesehen sein, dass die zweite Welle 3 derart mit der Hohlwelle 5 gekoppelt ist, dass die zweite Welle 3 und die Hohlwelle 5 als ein einstückiges Maschinenelement ausgebildet sind.

[0041] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Durchbruch 6 im ersten Kopplungsabschnitt 8 und in einer Normalebene 10 der Längsachse 7 einen als Polygonprofil 11 ausgebildeten ersten Querschnitt 15 aufweist, wobei der erste Zapfen 4 einen zum Polygonprofil 11 des Durchbruchs 6 formkomplementären ersten Zapfenquerschnitt 12 aufweist, sodass der erste Zapfen 4 mit der Hohlwelle 5 drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist. Dies ist im Schnitt A-A der Fig. 1 dargestellt.

[0042] Im Speziellen kann vorgesehen sein, dass der erste Zapfen 4 entlang der Längsachse 7 nur bereichsweise formkomplementär zum Polygonprofil 11 ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dann der Falls sein, wenn der erste Zapfen 4 in Richtung der Längsachse 7 verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen 4, insbesondere bezüglich einer Mittelebene 13, beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen 4 im Speziellen zu einem überwiegenden Teil innerhalb des - Durchbruchs 6 der Hohlwelle 5 aufnehmbar ist. Diese spezielle Ausgestaltungsform des ersten Zapfens 4 ist auch in Fig. 1 dargestellt.

[0043] Ferner kann auch noch vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung 1 einen zweiten Zapfen 14 umfasst, wobei der zweite Zapfen 14 mit der zweiten Welle 3 gekoppelt sein kann oder als integraler Endabschnitt der zweiten Welle 3 ausgebildet sein kann, und dass der Durchbruch 6 im ersten Kopplungsabschnitt 8 und in einer Normalebene 10 der Längsachse 7 einen als PoIygonprofil 11 ausgebildeten zweiten Querschnitt 16 aufweist, wobei der zweite Zapfen 14 einen zum Polygonprofil 11 des Durchbruchs 6, im Speziellen entlang der Längsachse 7 wenigstens bereichsweise, formkomplementären zweiten Zapfenquerschnitt 17 aufweist, sodass der zweite Zapfen 14 mit der Hohlwelle 5 drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist. Dies ist im Schnitt B-B der Fig. 1 dargestellt.

[0044] Es kann dabei auch wiederum vorgesehen sein, dass zweite Zapfen 14 in Richtung der Längsachse 7 verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen 14 insbesondere beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen 14 im Speziellen zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs 6 der Hohlwelle 5 aufnehmbar ist.

[0045] Vorzugsweise kann auch noch vorgesehen sein, dass das Polygonprofil 11 bzw. dadurch bedingt der Querschnitt 15 bzw. 16 und der Zapfenquerschnitt 12 bzw. 17 nach DIN 32711 als P3G-Profil oder nach DIN 32712 als P4C-Profil ausgebildet sind.

[0046] Als eine sinnvolle Erweiterung kann vorgesehen sein, dass der erste Zapfen 4 an einem, der Hohlwelle 5 bzw. der zweiten Welle 3 zugewandten Ende 18 ein Abstützelement 19 mit einer

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sphärische Abstützfläche 20 aufweist, wobei die sphärische Abstützfläche 20 an einer formkomplementären Gegenfläche 21 der zweiten Welle 3 oder eines Pufferelements 22 zwischen der ersten Welle 2 und der zweiten Welle 3 anlegbar ist, sodass Axialkräfte von der ersten Welle 2 auf die zweite Welle 3 und vice versa übertragbar sind. Das Abstützelement 19 kann dabei als ein, mit dem ersten Zapfen 4 bzw. der ersten Welle 2 gekoppeltes bzw. koppelbares Maschinenelement ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das Abstützelement 19 als integraler Bestandteil des ersten Zapfens 4 oder der ersten Welle 2 ausgebildet sein. Gleichermaßen kann auch das Pufferelement 22 als ein, mit dem zweiten Zapfen 14 bzw. der zweiten Welle 3 gekoppeltes bzw. koppelbares Maschinenelement ausgebildet sein. Mederum alternativ dazu kann des Pufferelements 22 auch als integraler Bestandteil des zweiten Zapfens 14 oder der zweiten Welle 3 ausgebildet sein.

[0047] Alternativ dazu kann auch noch vorgesehen sein, dass Pufferelement 22 als eigenständiges Maschinenelement ausgebildet ist, wobei das Pufferelement 22 mit der Hohlwelle 5 in Richtung der Längsachse 7 positionsfixiert koppelbar ist, wobei dadurch die Kopplung der ersten Welle 2 mit der Hohlwelle 5 in Richtung der Längsachse 7 lösbar ist.

[0048] Jedenfalls ist weiters auch noch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher das Abstützelement 19 im Zusammenwirken mit dem Pufferelement 22 als Kugelgelenk ausgebildet ist, wobei die Kopplung der ersten Welle 2 mit der zweiten Welle 3 mittels des Kugelgelenks in Richtung der Längsachse 7 unlösbar ist

[0049] Sofer das Pufferelement 22 und das Abstützelement 19 jeweils als eigenständige Maschinenelemente ausgebildet sind, kann sinnvollerweise auch noch vorgesehen sein, dass das Abstützelement 19 relativ zum ersten Zapfen 4 in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist und/oder dass Pufferelement 22 relativ zur zweiten Welle 3 in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist, sodass ein Axialspiel in Richtung der Längsachse 7 zwischen der ersten Welle 2 und der zweiten Welle 3 einstellbar ist.

[0050] Um eine derartige Einstellung des Axialspiels auf einfache Weise zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass in der Hohlwelle 5 eine radiale Bohrung 23 vorgesehen ist, sodass das Axialspiel durch Verstellen der Kopplung des Abstützelements 19 mit dem ersten Zapfen 4 und/oder durch Verstellen der Kopplung des Pufferelements 22 mit der zweiten Welle 3 mittels einem, durch die radiale Bohrung 23 einführbaren Werkzeugs einstellbar ist.

[0051] Schließlich kann auch noch vorgesehen sein, dass der erste Zapfen 4 und/oder der zweite Zapfen 14 und/oder jegliche Fläche des ersten Zapfenquerschnitts 12, des zweiten Zapfenquerschnitts 17, des ersten Querschnitts 15 und des zweiten Querschnitts 16 eine durch Oberflächenverdichtung gehärtete Oberfläche aufweist.

[0052] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

[0053] Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

[0054] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis

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1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

[0055] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kupplungsvorrichtung

2 Erste Welle

3 Zweite Welle

4 Erster Zapfen

5 _Hohlwelle

6 Durchbruch

7 Längsachse

8 Erster Kopplungsabschnitt 9 Zweiter Kopplungsabschnitt 10 Normalebene

11 Polygonprofil

12 Erster Zapfenquerschnitt 13 Mittelebene

14 Zweiter Zapfen

15 Erster Querschnitt

16 Zweiter Querschnitt

17 Zweiter Zapfenquerschnitt 18 Ende

19 Abstützelement

20 Abstützfläche

21 Gegenfläche

22 Pufferelement

23 Bohrung

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Patentansprüche

1. Kupplungsvorrichtung (1) für konisch zusammenlaufende Doppelschneckenextruder zur drehzahl- und drehmomentübertragenden Kopplung einer ersten Welle (2) und einer zweiten Welle (3), umfassend einen ersten Zapfen (4) und eine Hohlwelle (5) mit einem Durchbruch (6) und einer Längsachse (7), wobei der erste Zapfen (4) mit der ersten Welle (2) koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der ersten Welle (2) ausgebildet ist, wobei die erste Welle (2) in einem ersten Kopplungsabschnitt (8) und die zweite Welle (3) in einem zweiten Kopplungsabschnitt (9) jeweils mit der Hohlwelle (5) koppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (6) im ersten Kopplungsabschnitt (8) und in einer Normalebene (10) der Längsachse (7) einen als Polygonprofil (11) ausgebildeten ersten Querschnitt (15) aufweist, wobei der erste Zapfen (4) einen zum Polygonprofil (11) des Durchbruchs (6), im Speziellen entlang der Längsachse (7) wenigstens bereichsweise, formkomplementären ersten Zapfenquerschnitt (12) aufweist, sodass der erste Zapfen (4) mit der Hohlwelle (5) drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist.

2. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfen (4) in Richtung der Längsachse (7) verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen (4), insbesondere bezüglich einer Mittelebene (13), beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen (4) im Speziellen zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs (6) der Hohlwelle (5) aufnehmbar ist.

3. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (1) einen zweiten Zapfen (14) umfasst, wobei der zweite Zapfen (14) mit der zweiten Welle (3) koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der zweiten Welle (3) ausgebildet ist, und dass der Durchbruch (6) im ersten Kopplungsabschnitt (8) und in einer Normalebene (10) der Längsachse (7) einen als Polygonprofil (11) ausgebildeten zweiten Querschnitt (16) aufweist, wobei der zweite Zapfen (14) einen zum Polygonprofil (11) des Durchbruchs (6), im Speziellen entlang der Längsachse (7) wenigstens bereichsweise, formkomplementären zweiten Zapfenquerschnitt (17) aufweist, sodass der zweite Zapfen (14) mit der Hohlwelle (5) drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist.

4. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zapfen (14) in Richtung der Längsachse (7) verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen (14) insbesondere beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen (14) im Speziellen zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs (6) der Hohlwelle (5) aufnehmbar ist.

5. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polygonprofil (11) bzw. dadurch bedingt der Querschnitt (15 bzw. 16) und der Zapfenquerschnitt (12 bzw. 17) nach DIN 32711 als P3G-Profil oder nach DIN 32712 als P4C-Profil ausgebildet sind.

6. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfen (4) an einem, der Hohlwelle (5) bzw. der zweiten Welle (3) zugewandten Ende (18) ein Abstützelement (19) mit einer sphärische Abstützfläche (20) aufweist, wobei die sphärische Abstützfläche (20) an einer formkomplementären Gegenfläche (21) der zweiten Welle (3) oder eines Pufferelements (22) zwischen der ersten Welle (2) und der zweiten Welle (3) anlegbar ist, sodass Axialkräfte von der ersten Welle (2) auf die zweite Welle (3) und vice versa übertragbar sind.

7. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (22) mit der Hohlwelle (5) in Richtung der Längsachse (7) positionsfixiert koppelbar ist, wobei die Kopplung der ersten Welle (2) mit der Hohlwelle (5) in Richtung der Längsachse (7) lösbar ist.

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8. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (19) im Zusammenwirken mit dem Pufferelement (22) als Kugelgelenk ausgebildet ist, wobei die Kopplung der ersten Welle (2) mit der zweiten Welle (3) mittels des Kugelgelenks in Richtung der Längsachse (7) unlösbar ist.

9. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (19) relativ zum ersten Zapfen (4) in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist und/oder dass Pufferelement (22) relativ zur zweiten Welle (3) in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist, sodass ein Axialspiel in Richtung der Längsachse (7) zwischen der ersten Welle (2) und der zweiten Welle (3) einstellbar ist.

10. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hohlwelle (5) eine radiale Bohrung (23) vorgesehen ist, sodass das Axialspiel durch Verstellen der Kopplung des Abstützelements (19) mit dem ersten Zapfen (4) und/oder durch Verstellen der Kopplung des Pufferelements (22) mit der zweiten Welle (3) mittels einem, durch die radiale Bohrung (23) einführbaren Werkzeugs einstellbar ist.

11. Doppelschneckenextruder zur Extrusion von Kunststoff, umfassend ein Getriebe mit einer Abtriebswelle bzw. mit einer ersten Welle (2) und eine Extrusionsvorrichtung mit einer Schneckenwelle bzw. mit einer zweiten Welle (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe und die Extrusionsvorrichtung mittels einer Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekoppelt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

x bes AT 528 294 A4 2025-12-15 Ss N Neue Patentansprüche

1. Kupplungsvorrichtung (1) für konisch zusammenlaufende Doppelschneckenextruder zur drehzahl- und drehmomentübertragenden Kopplung einer ersten Welle (2) und einer zweiten Welle (3), umfassend einen ersten Zapfen (4) und eine Hohlwelle (5) mit einem Durchbruch (6) und einer Längsachse (7), wobei der erste Zapfen (4) mit der ersten Welle (2) koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der ersten Welle (2) ausgebildet ist, wobei die erste Welle (2) in einem ersten Kopplungsabschnitt (8) und die zweite Welle (3) in einem zweiten Kopplungsabschnitt (9) jeweils mit der Hohlwelle (5) koppelbar sind, wobei der Durchbruch (6) im ersten Kopplungsabschnitt (8) und in einer Normalebene (10) der Längsachse (7) einen als Polygonprofil (11) ausgebildeten ersten Querschnitt (15) aufweist, wobei der erste Zapfen (4) einen zum Polygonprofil (11) des Durchbruchs (6), im Speziellen entlang der Längsachse (7) wenigstens bereichsweise, formkomplementären ersten Zapfenquerschnitt (12) aufweist, sodass der erste Zapfen (4) mit der Hohlwelle (5) drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfen (4) in Richtung der Längsachse (7) verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der erste Zapfen (4) bezüglich einer Mittelebene (13), beidseitig ballig ausgebildet ist und zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs (6) der Hohlwelle (5) aufnehmbar ist.

2. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (1) einen zweiten Zapfen (14) umfasst, wobei der zweite Zapfen (14) mit der zweiten Welle (3) koppelbar ist oder als integraler Endabschnitt der zweiten Welle (3) ausgebildet ist, und dass der Durchbruch (6) im ersten Kopplungsabschnitt (8) und in einer Normalebene (10) der Längsachse (7) einen als Polygonprofil (11) ausgebildeten zweiten Querschnitt (16) aufweist, wobei der zweite Zapfen (14) einen zum Polygonprofil (11) des Durchbruchs (6), im Speziellen entlang der Längsachse (7) wenigstens bereichsweise, formkomplementären zweiten Zapfenquerschnitt (17) aufweist, sodass der zweite Zapfen (14) mit der Hohlwelle (5) drehzahl- und drehmomentübertragend koppelbar ist.

3. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zapfen (14) in Richtung der Längsachse (7) verlaufend ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen (14) insbesondere beidseitig ballig ausgebildet ist, wobei der zweite Zapfen (14) im Speziellen zu einem überwiegenden Teil innerhalb des Durchbruchs (6) der Hohlwelle (5) aufnehmbar ist.

4. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polygonprofil (11) bzw. dadurch bedingt der Querschnitt (15 bzw. 16) und der Zapfenquerschnitt (12 bzw. 17) nach DIN 32711 als P3G-Profil oder nach DIN 32712 als P4C-Profil ausgebildet sind.

5. Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfen (4) an einem, der Hohlwelle (5) bzw. der zweiten Welle (3) zugewandten Ende (18) ein Abstützelement (19) mit einer sphärische Abstützfläche (20) aufweist, wobei die sphärische Abstützfläche (20) an einer formkomplementären Gegenfläche (21) der zweiten Welle (3) oder eines Pufferelements (22) zwischen der ersten Welle (2) und der zweiten Welle (3) anlegbar ist, sodass Axialkräfte von der ersten Welle (2) auf die zweite Welle (3) und vice versa übertragbar sind.

6. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (22) mit der Hohlwelle (5) in Richtung der Längsachse (7) positionsfixiert koppelbar ist, wobei die Kopplung der ersten Welle (2) mit der Hohlwelle (5) in Richtung der Längsachse (7) lösbar ist.

7. Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (19) im Zusammenwirken mit dem Pufferelement (22) als Kugelgelenk ausgebildet ist, wobei die Kopplung der ersten Welle (2) mit der zweiten Welle (3) mittels des Kugelgelenks in Richtung der Längsachse (7) unlösbar ist.

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ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE

10. AT 528 294 A4 2025-12-15

Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (19) relativ zum ersten Zapfen (4) in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist und/oder dass Pufferelement (22) relativ zur zweiten Welle (3) in Axialrichtung verschieblich gekoppelt ist, sodass ein Axialspiel in Richtung der Längsachse (7) zwischen der ersten Welle (2) und der zweiten Welle (3) einstellbar ist.

Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hohlwelle (5) eine radiale Bohrung (23) vorgesehen ist, sodass das Axialspiel durch Verstellen der Kopplung des Abstützelements (19) mit dem ersten Zapfen (4) und/oder durch Verstellen der Kopplung des Pufferelements (22) mit der zweiten Welle (3) mittels einem, durch die radiale Bohrung (23) einführbaren Werkzeugs einstellbar ist.

Doppelschneckenextruder zur Extrusion von Kunststoff, umfassend ein Getriebe mit einer Abtriebswelle bzw. mit einer ersten Welle (2) und eine Extrusionsvorrichtung mit einer Schneckenwelle bzw. mit einer zweiten Welle (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe und die Extrusionsvorrichtung mittels einer Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekoppelt sind.

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ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE