CN101300119A - 用于双螺杆挤出机的传动装置 - Google Patents

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Abstract

用于驱动双螺杆挤出机的螺杆的传动装置，该传动装置包括两个长度不同且平行的驱动轴(1，2)，其中长驱动轴(1)承载有驱动齿轮(3)，短驱动轴(2)通过齿轮(6)而转动地固定连接到三个分配轴(13，14，15)上，所述三个分配轴(13，14，15)能够通过具有内齿(19)的环形齿轮(20)而由长驱动轴(1)驱动，而且所述分配轴(13，14，15)上的齿轮(16，17，18)与所述内齿啮合，长驱动轴(1)承载有直接与短驱动轴(2)的齿轮(6)啮合的齿轮(5)。为了获得较好的载荷分配，所述环形齿轮(20)还设置有外齿(21)，该外齿(21)与两个中间轴(24，25)的齿轮(22，23)啮合，所述两个中间轴(24，25)通过另外的齿轮(26，27)与驱动齿轮(3)啮合。

Description

用于双螺杆挤出机的传动装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的传动装置。
背景技术
驱动双螺杆挤出机的问题在于，彼此非常靠近的两个驱动轴必须传递非常大的扭矩。传动装置的两个驱动轴的长度不同。可以将几乎任意尺寸的驱动齿轮放置在长驱动轴上，从而尽管扭矩较大，但是作用在该驱动齿轮上的力(其直径较大的结果)能够保持在合理的范围内。仅有直径相对较小的齿轮可以放置在短驱动轴上，否则会干涉长驱动轴。作用在该齿轮上的力非常的大且具有大的扭矩。仅能利用有限的方式通过加长齿轮(在驱动轴的纵向)来减轻作用在齿轮的齿上的压力，但是由于驱动轴在大扭矩下会扭曲，因此实际上仅有齿轮长度的一部分将传递力。最大扭矩是齿轮的齿所承受的能够传递给短驱动轴的力的结果，也就是说，一方面是径向轴承能够吸收的径向力，另一方面是齿轮的直径。
由于材料的改进，螺杆能够承受的扭矩逐渐增大，因此要求有更强劲的传动装置。为了能将更大的扭矩传递给短驱动轴，AT351235中提出了不是采用一个齿轮来驱动短驱动轴的齿轮，而是采用两个齿轮来驱动，这样能够传递的扭矩大约可以加倍。两个分配轴便是出于该目的，每个分配轴的一侧与短驱动轴上的齿轮啮合，另一侧与长驱动轴上的驱动齿轮啮合。
在此情况下，不利的是，两个分配轴都不在壳体的对称平面内，因此其装配和拆卸比较复杂。
为了解决这个问题，在AT 398938[US 4,899,620]中提出仅设置一个分配轴，并且在长驱动轴上设置用于第二传动系的齿轮，直接与短驱动轴上的齿轮啮合。短驱动轴上的齿轮依次由两个齿轮驱动，从而此时能够传递大约双倍的扭矩。
在已公布的奥地利专利申请AT 1690/98(对应于EP 995580[US6,318,202])中已结合了这两种方案，也就是提出了设置两个分配轴和长驱动轴上的直接与短驱动轴上齿轮相啮合的齿轮。这产生了三个传动系，从而使可传递的扭矩达到三倍。
该专利申请的权利要求中还提出了设置三个分配轴，从而使可传递的扭矩达到四倍。然而，并没有与此相关的实施方式，因此，如何均匀地驱动三个分配轴仍然是不清楚的。
在与2005年6月15日提出的专利申请AT 1690/98相对的公开请求中，建议通过环形齿轮驱动三个分配轴。这是本领域提出的定义范畴。然而，要通过一个环形齿轮来均匀地驱动三个分配轴并不简单。如果该环形齿轮的内齿由单个齿轮来驱动，则会产生非常大的径向力，使环形齿轮在轴承中最低程度地变位，因此使至少一个分配轴卸荷(该分配轴将空转)。即使假设该环形齿轮是理想的刚性体，情况也是如此。再考虑到该环形齿轮会弹性地变形，情况将更加不利。
发明内容
本发明的目的是避免这些缺点，提供一种以上类型的传动装置，其中能够确保扭矩的理想分配。
根据本发明，这通过权利要求1的特征部分所限定的所述类型的传动装置来实现。
通过由环形齿轮的内齿来驱动三个分配轴，使得中间轴的位置得以自由地优化(不会被分配轴挡住)，环形齿轮则可以通过其外齿和两个中间轴而被顺序驱动。此外，两个中间轴的径向力都至少部分地互相抵消。以这种方式，能够较大程度地避免剪切力和弹性变形。因此，根据本发明的传动装置产生了非常好的传递扭矩的分配，即使在空间受限的情况下，各零件的载荷仍保持得较低，无需使各零件承受过量的强度。从而获得了传动装置的高操作安全性。
在本文中，提供权利要求2的特征将特别有利。由于这些措施，在传递扭矩过程中产生的剪切力大部分都相互抵消，从而环形齿轮很难移动到其规定位置之外。如果环形齿轮的厚度可忽略，则外分配轴的轴平面与中间轴的轴平面之间的理想角度约为20°，且随着环形齿轮的厚度的增加而增大。从而该理想角度为20°和30°之间。
为了更好地吸收在通过螺杆挤出的过程中发生的轴向力，有利地提供权利要求4的特征。由于环形齿轮的齿的倾斜方向相反，因此环形齿轮不承受净轴向力。
附图说明
现在参考附图来对本发明进行详细说明，在附图中：
图1是从输入侧观察的根据本发明的传动装置的示意图；
图2是从输入侧观察的如图1所示的传动装置的示意图；
图3显示了从输出侧观察的如图1和图2所示的传动装置，但是没有环形齿轮和中间轴；
图4显示了从输出侧观察的如图1和图2所示的传动装置，但是没有环形齿轮和中间轴；以及
图5是长驱动轴和短驱动轴的轴承的示意图。
具体实施方式
驱动齿轮3转动地固定在长驱动轴1上，与图中未示出的电机的输出齿轮啮合，或者长驱动轴1直接与驱动电机连接。此外，长驱动轴1承载有轴向轴承4，并且转动地固定到齿轮5上，该齿轮5与转动地固定到短驱动轴2上的齿轮6啮合。短驱动轴2也具有一个轴向轴承9。由于长驱动轴1比较靠近，因此该轴向轴承9的直径受到限制，优选设计为双列轴承。
齿轮5和齿轮6具有螺旋齿轮齿。选择螺旋齿轮传动，使得短驱动轴2被推向螺杆，因此作用在短驱动轴2的轴承9上的轴向力随着扭矩的增加而成比例地减小。从而，长驱动轴1上的轴向力确实增大，但这并没有问题，因为轴向轴承4可以做得比较大。
如图5所示，径向轴承7安装在长驱动轴1上的齿轮5附近。径向轴承8相对于径向轴承7轴向偏移地安装在短驱动轴2上。该轴向偏移是必要的，从而能够将径向轴承7和径向轴承8做得尽可能地大。径向轴承8与齿轮6的间距只是小问题，这是因为作用在齿轮6上的径向力大部分会相互抵消，如下文所述。
为清晰起见，图1至图4中的轴承4、7、8和9仅部分显示。
此外，齿轮10、11、12转动地固定到分配轴13、14、15上，并与短驱动轴2上的齿轮6啮合。转动地固定在这些分配轴13、14、15上的还有与环形齿轮20的内齿19啮合的齿轮16、17。
该环形齿轮20进一步设计有外齿21，内齿19和外齿21的倾斜方向相反。
分配轴13、14或14、15的角度间隔为90°，长驱动轴1、短驱动轴2与分配轴14共面。齿轮6由等角度间隔的四个齿轮驱动，从而径向力彼此相互抵消。
环形齿轮20的外齿21与分别转动地固定在中间轴24和25上的齿轮22和23啮合。转动地固定在这些中间轴24和25上的其他齿轮26和27与驱动齿轮3啮合。
通过使中间轴24和25相对于分配轴13、15偏离20°-30°，使得中间轴24和25相对于短驱动轴的轴线而与分配轴14偏移，从而使环形齿轮20很大程度上免受横向力。从而实现了分配轴13、14和15上的扭矩均匀分布。
所有的齿轮以公知的方式设计为螺旋齿轮，以便部分地抵消从相应螺杆传递到短驱动轴的轴向力，从而卸掉了直径受限的轴向轴承9的载荷。
由于根据图1至图5传动装置的设计，单个齿轮和轴上的载荷保持很小，从而大扭矩可以通过传动装置传递到两个驱动轴1和2的螺杆上。从而能够完全利用的螺杆的高载荷承受能力，而没有传动装置发生故障的危险。

Claims (4)

1.一种用于驱动双螺杆挤出机的螺杆的传动装置，该传动装置包括两个长度不同且平行的驱动轴(1，2)，所述两个驱动轴(1，2)转动方向相反且与各自的螺杆连接，长驱动轴(1)承载有驱动齿轮(3)，短驱动轴(2)转动地固定到齿轮(6)上，所述齿轮(6)连接到三个分配轴(13，14，15)上，所述三个分配轴(13，14，15)能够通过具有内齿(19)的环形齿轮(20)而由长驱动轴(1)驱动，而且所述分配轴(13，14，15)上的齿轮(16，17，18)与所述内齿啮合，长驱动轴(1)承载有直接与短驱动轴(2)的齿轮(6)啮合的齿轮(5)，其特征在于，所述环形齿轮(20)设置有外齿(21)，该外齿(21)与两个中间轴(24，25)的齿轮(22，23)啮合，所述两个中间轴(24，25)通过另外的齿轮(26，27)与驱动齿轮(3)啮合。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述三个分配轴(13，14，15)的角度间隔约为90°，所述中间轴(24，25)位于轴平面中，且位于外分配轴和中心分配轴(13，14，15)的轴平面之间。
3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述外分配轴(13，15)的轴平面与中间轴(24，25)的轴平面之间的角度是20°-30°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮以公知的方式具有螺旋齿轮传动，所述环形齿轮(20)的内齿(19)与外齿(21)的倾斜方向相反。
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