DE102016219801B4

DE102016219801B4 - Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine und Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung mit einer derartigen Kupplungsvorrichtung sowie Verfahren zum Verbinden und Lösen einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine

Info

Publication number: DE102016219801B4
Application number: DE102016219801.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Mack
Original assignee: Coperion GmbH
Current assignee: Coperion GmbH
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2036-10-13
Also published as: DE102016219801A1; FR3057312B1; FR3057312A1

Abstract

Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine mit- einem Grundkörper (27),- mindestens einer Schneckenwelle (13, 14), die eine zugehörige Drehachse (8, 9) definiert, wobei die jeweilige Schneckenwelle (13, 14) einen Schneckenwellen-Anschlag (21, 22) ausbildet, der ringförmig um die Drehachse (8, 9) verläuft,- mindestens einer Kupplungshülse (29, 30) zum drehfesten Verbinden der jeweils zugehörigen Schneckenwelle (13, 14) und einer Getriebe-Abtriebswelle (6, 7), in der die jeweilige Schneckenwelle (13, 14) um die Drehachse (8, 9) drehfest und in Richtung der Drehachse (8, 9) verlagerbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,dass ein Fixierelement (34) lösbar an dem Grundkörper (27) befestigt ist und einen Fixierelement-Anschlag (48, 49) zur Begrenzung der Bewegung der jeweiligen Schneckenwelle (13, 14) in Richtung der Drehachse (8, 9) ausbildet, unddass das Fixierelement (34) mindestens eine Durchführöffnung (45, 46) zum Durchführen der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) und mindestens einen quer zu der Drehachse (8, 9) verlaufenden Einführabschnitt (47; 47a, 47b) zum Einführen der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) in die mindestens eine Durchführöffnung (45, 46) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine und eine Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung mit einer derartigen Kupplungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden und Lösen einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine.
Aus der EP 1 829 665 A1 (entspricht US 2008 / 0 016 982 A1 ) ist eine Schneckenwellen-Kupplung zur Verbindung einer Abtriebswelle eines Getriebes und einer Schneckenwelle eines Extruders bekannt. Die Schneckenwellen-Kupplung weist eine Kupplungshülse auf, die drehmomentfest mit einem Kupplungszapfen der Schneckenwelle und einem Kupplungszapfen der Abtriebswelle verbunden ist. Die Kupplungshülse ist mittels Gewindehülsen axial festgelegt, wobei die Gewindehülsen und die Kupplungshülsen nach Art eines Bajonett-Verschlusses miteinander verbindbar sind.
Aus der US 2003 / 0 112 698 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung zum Verbinden der Getriebe-Antriebswellen eines Getriebes und der Schneckenwellen eines Doppelschneckenextruders bekannt. Die Schneckenwellen sind mittels Kupplungshülsen drehfest verbunden. Die Schneckenwellen weisen getriebeseitig Anschläge auf, die gegen zugehörige Anschläge von Fixierelementen anliegen und die Bewegung der Schneckenwellen in Richtung der Drehachse begrenzen. Die Fixierelemente sind mittels Schrauben an einem Kupplungsgehäuse befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute und kostengünstige Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die einen einfachen, schnellen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die mindestens eine Schneckenwelle ist in der zugehörigen Kupplungshülse drehfest angeordnet und somit mit einer Getriebe-Abtriebswelle in Drehmoment übertragender Weise verbindbar. Dadurch, dass die jeweilige Schneckenwelle einen ringförmigen Schneckenwellen-Anschlag ausbildet, ist diese in einfacher Weise mittels eines Fixierelements gegen eine unerwünschte Bewegung in Richtung der Drehachse sicherbar. Das Fixierelement ist lösbar an dem Grundkörper befestigt. Der Grundkörper wird beispielsweise durch ein Getriebe-Gehäuse eines Getriebes oder ein Ansatz-Gehäuse, das mit dem Getriebe-Gehäuse verbunden ist, gebildet. Das Ansatz-Gehäuse wird auch als Laterne bezeichnet. Das Fixierelement bildet einen Fixierelement-Anschlag aus, der mit dem Schneckenwellen-Anschlag zusammenwirkt und eine Bewegung der jeweiligen Schneckenwelle aus der zugehörigen Kupplungshülse heraus verhindert. Hierzu sind der jeweilige Schneckenwellen-Anschlag und der Fixierelement-Anschlag in Richtung der Drehachse der jeweiligen Schneckenwelle betrachtet überlappend zueinander angeordnet. Durch die lösbare Anordnung ist das Fixierelement für einen Wechsel der jeweiligen Schneckenwelle einfach und schnell von dem Grundkörper lösbar, sodass die jeweilige Schneckenwelle in Richtung der Drehachse aus der zugehörigen Kupplungshülse entfernbar und durch eine andere Schneckenwelle ersetzbar ist. Die andere Schneckenwelle wird in Richtung der Drehachse in die zugehörige Kupplungshülse bewegt und anschließend durch Befestigung des Fixierelements an dem Grundkörper in der beschriebenen Weise gesichert. Vorzugsweise weist die jeweilige Schneckenwelle einen weiteren Schneckenwellen-Anschlag und das Fixierelement einen weiteren Fixierelement-Anschlag auf, die derart zusammenwirken, dass auch eine Bewegung der jeweiligen Schneckenwelle in Richtung der jeweiligen Kupplungshülse begrenzt ist. Der jeweilige Fixierelement-Anschlag kann relativ zu der Drehachse der zugehörigen Schneckenwelle feststehend oder um die Drehachse rotierbar ausgebildet sein. Bei einer rotierbaren Ausbildung des Fixierelement-Anschlags ist der Verschleiß reduziert. Ein rotierbarer Fixierelement-Anschlag wird beispielsweise durch ein geteiltes Lager realisiert. Die Kupplungsvorrichtung ist einfach und kostengünstig aufgebaut und ermöglicht einen einfachen, schnellen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle.
Die Kupplungsvorrichtung ermöglicht einen einfachen und schnellen Wechsel einer Schneckenwelle. Durch den mindestens einen Einführabschnitt ist das Fixierelement derart positionierbar, dass die mindestens eine Schneckenwelle durch die mindestens eine Durchführöffnung verläuft. Hierdurch wird in einfacher und schneller Weise gewährleistet, dass der Fixierelement-Anschlag in Richtung der Drehachse der jeweiligen Schneckenwelle überlappend zu dem Schneckenwellen-Anschlag angeordnet ist. Die Durchführöffnung weist einen Durchmesser auf, der geringfügig größer als der Schneckenwellen-Durchmesser ist, sodass die Schneckenwelle mit einem geringen Spiel und somit verschleißfrei in der mindestens einen Durchführöffnung angeordnet ist.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2 gewährleistet einen einfachen und zuverlässigen Wechsel der Schneckenwellen einer Mehrwellen-Schneckenmaschine. Dadurch, dass zwischen den mindestens zwei Durchführöffnungen ein jeweiliger Fixierelement-Steg ausgebildet ist und diese zumindest abschnittsweise begrenzt, stellt das Fixierelement für die jeweilige Schneckenwelle einen großflächigen Fixierelement-Anschlag bereit. Der Fixierelement-Anschlag für die jeweilige Schneckenwelle ist einfach und schnell entfernbar, indem das Fixierelement von dem Grundkörper gelöst und entfernt wird.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3 gewährleistet einen einfachen und schnellen Wechsel einer Schneckenwelle. Dadurch, dass sich der mindestens eine Einführabschnitt ausgehend von der mindestens einen Durchführöffnung in radialer Richtung erweitert, wird ein einfaches Einführen der mindestens einen Schneckenwelle in die jeweilige Durchführöffnung gewährleistet.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4 gewährleistet einen einfachen und schnellen Wechsel einer Schneckenwelle. Dadurch, dass das Fixierelement derart an dem Grundkörper angeordnet ist, dass dieses in Richtung der Drehachse befestigt, also fixiert ist, und quer zu der Drehachse verlagerbar ist, ist das Fixierelement in einfacher Weise quer zu der Drehachse entfernbar, sodass der Fixierelement-Anschlag die jeweilige Schneckenwelle für einen Wechsel freigibt. Das Fixierelement ist insbesondere plattenartig ausgebildet und quer zu der Drehachse verlagerbar in einer Halteeinheit aufgenommen. Die Halteeinheit weist insbesondere im Querschnitt U-förmige Halteelemente auf, die das Fixierelement in Richtung der jeweiligen Drehachse befestigen und quer zu der Drehachse eine Verlagerung ermöglichen.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5 gewährleistet einen einfachen und schnellen Wechsel einer Schneckenwelle. Die Halteeinheit bildet einen Aufnahmeraum aus, in dem das Fixierelement derart aufnehmbar ist, dass dieses in Richtung der Drehachse der jeweiligen Schneckenwelle befestigt ist und quer zu der Drehachse verlagerbar ist. Die Halteeinheit weist vorzugsweise beidseitig der jeweiligen Schneckenwelle ein Halteelement auf, dass eine Bewegung in Richtung der Drehachse begrenzt und quer zu der Drehachse eine Verlagerung des Fixierelements ermöglicht. Das Fixierelement ist vorzugsweise plattenartig ausgebildet und in Halteelementen aufgenommen, die einen Teil des Aufnahmeraums schlitzförmig begrenzen.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6 gewährleistet einen einfachen und schnellen Wechsel einer Schneckenwelle. Die Einführöffnung gewährleistet ein schnelles Positionieren des Fixierelements derart, dass der Fixierelement-Anschlag und der Schneckenwellen-Anschlag in Richtung der Drehachse überlappen und ein schnelles Entfernen des Fixierelements derart, dass der Fixierelement-Anschlag die jeweilige Schneckenwelle freigibt. Vorzugsweise ist das Fixierelement in Richtung der Schwerkraft in die Einführöffnung einführbar und in Richtung entgegen der Schwerkraft aus der Einführöffnung entfernbar.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 7 gewährleistet einen einfachen, schnellen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle. Durch den Anschlag wird das Einführen des Fixierelements in einen Aufnahmeraum der Halteeinheit sicher und zuverlässig begrenzt, sodass das Fixierelement relativ zu der Halteeinheit und relativ zu der jeweiligen Schneckenwelle exakt positioniert ist. Vorzugsweise ist das Fixierelement in Richtung der Schwerkraft durch eine Einführöffnung in die Halteeinheit einführbar, wobei der Anschlag die Bewegung des Fixierelements in Richtung der Schwerkraft begrenzt.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 8 gewährleistet einen einfachen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle. Dadurch, dass das Fixierelement mehrere Fixierelementteile umfasst, wird ein im Wesentlichen um die mindestens eine Schneckenwelle umlaufender Fixierelement-Anschlag ausgebildet. Der umlaufende Fixierelement-Anschlag sichert die mindestens eine Schneckenwelle in zuverlässiger Weise gegen eine unerwünschte Bewegung aus der Kupplungshülse heraus und stellt im Bedarfsfall ein zusätzliches Lager für die mindestens eine Schneckenwelle bereit.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9 gewährleistet einen einfachen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle. Dadurch, dass zwischen dem jeweiligen Schneckenwellen-Anschlag und dem Fixierelement-Anschlag ein Axialspiel s ausgebildet ist, das höchstens dem maximal zulässigen Axialspiel s_max der mindestens einen Schneckenwelle entspricht, wird in zuverlässiger Weise eine Beschädigung der mindestens einen Schneckenwelle vermieden. Dies gilt insbesondere für eine Mehrwellen-Schneckenmaschine mit mindestens zwei Schneckenwellen, da durch das Axialspiel s eine wechselseitige Beschädigung der Schneckenwellen vermieden wird.
Eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 10 gewährleistet einen einfachen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle. Durch die verschleißgeschützte Oberfläche ist die jeweilige Schneckenwelle und/oder das Fixierelement gegen eine reibungsbedingte Verschleißbelastung geschützt. Die verschleißgeschützte Oberfläche ist insbesondere durch einen verschleißresistenten Werkstoff und/oder eine Verschleißschutzschicht ausgebildet. Vorzugsweise ist der mindestens eine Schneckenwellen-Anschlag verschleißresistenter als der Fixierelement-Anschlag. Überschreitet das Fixierelement einen maximal zulässigen Verschleiß, so ist dieses in einfacher Weise durch ein neues Fixierelement ersetzbar. Beispielsweise ist der mindestens eine Schneckenwellen-Anschlag mit einer verschleißgeschützten Oberfläche ausgebildet, wohingegen der Fixierelement-Anschlag nicht verschleißgeschützt ist. Das Fixierelement ist dementsprechend als Verschleißteil ausgebildet und wird bei Überschreiten eines maximal zulässigen Verschleißes um 180° gedreht bzw. durch ein neues Fixierelement ersetzt. Das Fixierelement ist bei einer Ausbildung als Verschleißteil beispielsweise aus Messing oder Kunststoff hergestellt.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde eine Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung zu schaffen, die einen einfachen, schnellen und zuverlässigen Wechsel einer Schneckenwelle ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung entsprechen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung. Der Grundkörper der Kupplungsvorrichtung ist insbesondere mit dem Getriebe-Gehäuse und/oder dem Schneckenmaschinen-Gehäuse verbunden. Hierdurch wird eine ortsfeste Anordnung des Fixierelements in Richtung der Drehachse der jeweiligen Schneckenwelle gewährleistet. Jeweils eine Schneckenwelle ist in Drehmoment übertragender Weise mittels einer zugehörigen Kupplungshülse mit einer Getriebe-Antriebswelle verbunden. Die Schneckenmaschine ist insbesondere als gleisinnig drehantreibbare Zweiwellen-Schneckenmaschine ausgebildet.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das ein einfaches, schnelles und zuverlässiges Verbinden und Lösen einer Getriebe-Antriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Vorteilen der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung und der erfindungsgemäßen Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung. Das Verfahren kann insbesondere auch mit den Merkmalen mindestens eines der Ansprüche 1 bis 11 weitergebildet werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung mit einer Kupplungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine geschnittene Ansicht der Kupplungsvorrichtung entlang der Schnittlinie II-II in 1,
3 eine geschnittene Ansicht der Kupplungsvorrichtung entlang der Schnittlinie III-III in 2,
4 eine perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung in einem gekuppelten Zustand,
5 eine perspektivische Ansicht der Kupplungsvorrichtung in einem gelösten Zustand, und
6 eine entsprechend 2 geschnittene Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Nachfolgend ist anhand der 1 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung 1 umfasst eine Mehrwellen-Schneckenmaschine 2, ein Verteiler-Getriebe 3 und eine Kupplungsvorrichtung 4. Die Kupplungsvorrichtung 4 dient zum Drehmoment übertragenden Verbinden des Verteiler-Getriebes 3 mit der Mehrwellen-Schneckenmaschine 2.
Das Verteiler-Getriebe 3 umfasst ein Getriebe-Gehäuse 5, in dem zwei Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 und eine nicht näher dargestellte Getriebe-Antriebswelle gelagert sind. Ein Drehmoment der Getriebe-Antriebswelle wird in üblicher Weise auf die Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 verteilt. Die Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 sind jeweils um eine zugehörige Drehachse 8, 9 drehantreibbar und weisen endseitig einen profilierten Wellenzapfen 10 auf.
Die Mehrwellen-Schneckenmaschine 2 ist als gleichsinnig drehantreibbare Zweiwellen-Schneckenmaschine ausgebildet. Die Schneckenmaschine 2 umfasst ein Schneckenmaschinen-Gehäuse 11, in dem zwei einander durchdringende Gehäusebohrungen 12 ausgebildet sind. In den Gehäusebohrungen 12 sind zwei Schneckenwellen 13, 14 drehbar und konzentrisch zu den Drehachsen 8, 9 angeordnet. Auf den Schneckenwellen 13, 14 sind in üblicher Weise Behandlungselemente 15, 16, wie beispielsweise Schneckenelemente drehfest angeordnet. Die Schneckenwellen 13, 14 sind mittels Lager-Dicht-Einheiten 17 drehbar und abgedichtet aus dem Schneckenmaschinen-Gehäuse 11 herausgeführt, sodass ein jeweiliges Wellenende 18, 19 außerhalb des Schneckenmaschinen-Gehäuses 11 angeordnet ist. An dem jeweiligen Wellenende 18, 19 ist endseitig ein profilierter Wellenzapfen 20 zum Drehmoment übertragenden Verbinden mit einer jeweiligen Getriebe-Abtriebswelle 6, 7 ausgebildet.
An dem jeweiligen Wellenende 18, 19 ist zwischen dem Wellenzapfen 20 und dem Schneckenmaschinen-Gehäuse 11 ein erster Schneckenwellen-Anschlag 21, 22 ausgebildet, der ringförmig um die jeweilige Drehachse 8, 9 verläuft. Zwischen dem jeweiligen ersten Schneckenwellen-Anschlag 21, 22 und dem Schneckenmaschinen-Gehäuse 11 ist an dem jeweiligen Wellenende 18, 19 ein zweiter Schneckenwellen-Anschlag 23, 24 ausgebildet, der in entsprechender Weise ringförmig um die jeweilige Drehachse 8, 9 verläuft. Zwischen dem jeweiligen Schneckenwellen-Anschlag 21, 22 und dem zugehörigen zweiten Schneckenwellen-Anschlag 23, 24 ist ein jeweiliger ringnutförmiger Fixierbereich 25, 26 ausgebildet. Die Schneckenwellen 13, 14 sind Teil der Schneckenmaschine 2 und zugleich Teil der Kupplungsvorrichtung 4.
Die Kupplungsvorrichtung 4 umfasst einen Grundkörper 27, der auch als Laterne bezeichnet ist. Der Grundkörper 27 ist mit dem Getriebe-Gehäuse 5 und dem Schneckenmaschinen-Gehäuse 11 verbunden. Der Grundkörper 27 ist gehäuseartig ausgebildet und weist zwei seitlich ausgebildete Montageöffnungen 28 auf.
Die Kupplungsvorrichtung 4 umfasst ferner zwei Kupplungshülsen 29, 30, die endseitig jeweils eine Innenprofilierung zur Aufnahme der Wellenzapfen 10, 20 aufweisen. In die Kupplungshülsen 29, 30 ist jeweils eine der Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 und eine der Schneckenwellen 13, 14 eingeführt, sodass die Getriebe-Abtriebswelle 6 mit der Schneckenwelle 13 und die Getriebe-Abtriebswelle 7 mit der Schneckenwelle 14 in Drehmoment übertragender Weise verbunden ist. Die Kupplungshülsen 29, 30 sind mittels Sicherungsschrauben 31 an der jeweiligen Getriebe-Abtriebswelle 6, 7 gegen Verschiebung entlang der Drehachsen 8, 9 gesichert. Die Schneckenwellen 13, 14 sind derart in der jeweiligen Kupplungshülse 29, 30 angeordnet, dass eine Bewegung in einer Verbinderichtung 32 aufgrund der Innenprofilierung der Kupplungshülsen 29, 30 nicht möglich ist. Demgegenüber sind die Schneckenwellen 13, 14 in einer Löserichtung 33 in den Kupplungshülsen 29, 30 ungesichert, sodass ein Lösen der Schneckenwellen 13, 14 durch eine Bewegung in der Löserichtung 33 möglich ist. Die Verbinderichtung 32 und die Löserichtung 33 verlaufen entgegengesetzt zueinander und parallel zu den Drehachsen 8, 9.
Zum Fixieren der Schneckenwellen 13, 14 in der Löserichtung 33 umfasst die Kupplungsvorrichtung 4 ein Fixierelement 34 und eine zugehörige Halteeinheit 35. Die Halteeinheit 35 ist an dem Grundkörper 27 befestigt. Die Halteeinheit 35 bildet einen Aufnahmeraum 36 für das Fixierelement 34 aus. Der Aufnahmeraum 36 weist zum Einführen des Fixierelements 34 in einer Einführrichtung 37 eine Einführöffnung 38 und einen die Einführbewegung des Fixierelements 34 begrenzenden Anschlag 39 auf. Die Einführrichtung 37 verläuft quer, insbesondere senkrecht zu der Löserichtung 33. Der Aufnahmeraum 36 ist von der Halteeinheit 35 in Richtung der Drehachsen 8, 9, also in der Verbinderichtung 32 und der Löserichtung 33, abschnittsweise begrenzt, sodass das in dem Aufnahmeraum 36 aufgenommene Fixierelement 34 in der Verbinderichtung 32 und der Löserichtung 33 befestigt ist. Hierzu bildet die Halteeinheit 35 beispielsweise im Querschnitt U-förmige Halteelemente aus, die einen Teil des Aufnahmeraums 36 in Richtung der Drehachsen 8, 9 schlitzförmig begrenzen. In der Einführrichtung 37 ist das Fixierelement 34 durch die Einführöffnung 38 in den Aufnahmeraum 36 verlagerbar und in einer entgegengesetzt gerichteten Ausführrichtung 40 aus dem Aufnahmeraum 36 wieder entfernbar.
Die Halteeinheit 35 bildet für die Wellenenden 18, 19 eine schneckenmaschinenseitige Durchgangsöffnung 41 und eine getriebeseitige Durchgangsöffnung 42 aus, die in den Aufnahmeraum 36 münden. Die Wellenenden 18, 19 erstrecken sich durch die Durchgangsöffnungen 41, 42 und den Aufnahmeraum 36 derart, dass der jeweilige Fixierbereich 25, 26 in dem Aufnahmeraum 36 angeordnet ist.
Zum Fixieren der Schneckenwellen 13, 14 in der Löserichtung 33 weist das Fixierelement 34 einen klammerförmigen Fixierelement-Grundkörper 43 mit einem daran ausgebildeten Fixierelement-Steg 44 auf, die zwei Durchführöffnungen 45, 46 zum Durchführen der Wellenenden 18, 19 abschnittsweise begrenzen. Zum Einführen des Fixierelements 34 in den Fixierbereich 25, 26 begrenzt der Fixierelement-Grundkörper 43 einen sich senkrecht zu den Drehachsen 8, 9 erstreckenden Einführabschnitt 47. Der Einführabschnitt 47 erweitert sich ausgehend von den Durchgangsöffnungen 45, 46.
An einer den ersten Schneckenwellen-Anschlägen 21, 22 zugewandten Seite bildet das Fixierelement 34 Fixierelement-Anschläge 48, 49 aus, die mit den ersten Schneckenwellen-Anschlägen 21, 22 zusammenwirken, wenn das Fixierelement 34 in dem Aufnahmeraum 36 angeordnet ist. Hierzu weisen die Durchführöffnungen 45, 46 einen Durchmesser auf, der geringfügig größer als ein Durchmesser der Schneckenwellen 13, 14 im Fixierbereich 25, 26 ist. Das Fixierelement 34 ist in der Verbinderichtung 32, der Löserichtung 33, der Einführrichtung 37 sowie senkrecht zu diesen Richtungen, also seitlich, fest in dem Aufnahmeraum 36 aufgenommen. In der Ausführrichtung 40 ist das Fixierelement 34 temporär mittels eines Sicherungsmittels 50 gegen eine unerwünschte Verlagerung in der Ausführrichtung 40 gesichert.
Die Schneckenwellen 13, 14 weisen im Bereich der ersten Schneckenwellen-Anschläge 21, 22 eine verschleißgeschützte Oberfläche auf. Entsprechend weist das Fixierelement 34 im Bereich der Fixier-Anschläge 47, 48 eine verschleißgeschützte Oberfläche auf. Die verschleißgeschützte Oberfläche wird beispielsweise durch eine Verschleißschutzschicht und/oder einem verschleißresistenten Werkstoff erzielt.
Um eine Beschädigung der Schneckenwellen 13, 14 zu vermeiden, ist zwischen den Schneckenwellen-Anschlägen 21, 22 und den Fixierelement-Anschlägen 48, 49 ein Axialspiel s ausgebildet, für das im Verhältnis zu einem maximal zulässigen Axialspiel s_max der Schneckenwellen 13, 14 gilt: s ≤ s_max.
Die Funktionsweise der Kupplungsvorrichtung 4 ist wie folgt:
In einem unverbundenen Zustand ist die Schneckenmaschine 2 von dem Grundkörper 27 getrennt. Die Schneckenwellen 13, 14 sind in den Gehäusebohrungen 12 angeordnet und die zweiten Schneckenwellen-Anschläge 23, 24 liegen gegen die Lager-Dicht-Einheiten 17 an. Der Grundkörper 27 ist mit dem Getriebe-Gehäuse 5 verbunden. Die Kupplungshülsen 29, 30 sind drehfest mit den Wellenzapfen 10 der Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 verbunden.
Zum Verbinden der Schneckenwellen 13, 14 mit den Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 werden die Wellenenden 18, 19 in der Verbinderichtung 32 durch die Durchgangsöffnungen 41, 42 der Halteeinheit 35 geführt und mit den Wellenzapfen 20 in die Kupplungshülsen 29, 30 eingeführt. Die Schneckenwellen 13, 14 und die Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 sind koaxial zu den gemeinsamen Drehachsen 8, 9 angeordnet und die Schneckenwellen 13, 14 aufgrund der Innenprofilierung der Kupplungshülsen 29, 30 nicht weiter in der Verbinderichtung 32 verlagerbar. In diesem Zustand sind die Fixierbereiche 25, 26 in dem Aufnahmeraum 36 positioniert, sodass das Fixierelement 34 in der Einführrichtung 37 durch die Einführöffnung 38 in den Aufnahmeraum 36 einführbar ist, bis die Fixierbereiche 25, 26 in den Durchführöffnungen 25, 26 liegen und der Fixierelement-Grundkörper 34 gegen den Anschlag 39 anliegt. Das Einführen der Fixierbereiche 25, 26 in die Durchführöffnungen 45, 46 wird durch den Einführabschnitt 47 ermöglicht. Das Fixierelement 34 wird für den Betrieb der Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung 1 mittels des Sicherungsmittels 50 gegen eine unerwünschte Verlagerung in der Ausführrichtung 40 gesichert.
In dem eingeführten Zustand überlappen - in Richtung der Drehachsen 8, 9 betrachtet - das Fixierelement 34 und die ersten Schneckenwellen-Anschläge 21, 22, sodass das Fixierelement 34 die Fixierelement-Anschläge 48, 49 ausbildet. Die Fixierelement-Anschläge 48, 49 wirken mit den ersten Schneckenwellen-Anschlägen 21, 22 zusammen und verhindem eine unerwünschte Verlagerung der Schneckenwellen 13, 14 in der Löserichtung 33. Dies ist in den 3 und 4 veranschaulicht.
Zum Lösen der Schneckenwellen 13, 14 von den Getriebe-Abtriebswellen 6, 7 wird zunächst das Sicherungsmittel 50 entfernt. Anschließend wird das Fixierelement 34 in der Ausführrichtung 40 aus dem Aufnahmeraum 36 entfernt, wodurch die Schneckenwellen 13, 14 in der Löserichtung 33 freigegeben werden. Das Schneckenmaschinen-Gehäuse 11 wird von dem Grundkörper 27 gelöst. Anschließend wird die Schneckenmaschine 2 relativ zu dem Grundkörper 27 in der Löserichtung 33 verlagert, wodurch die Wellenzapfen 20 aus den Kupplungshülsen 29, 30 entfernt und die Wellenenden 18, 19 durch die Durchgangsöffnungen 41, 42 der Halteeinheit 35 geführt werden. Dies ist in 5 veranschaulicht. Anschließend ist ein Wechsel der Schneckenwellen 13, 14 möglich. Das Verbinden der gewechselten Schneckenwellen 13, 14 erfolgt in der beschriebenen Weise.
Nachfolgend ist anhand von 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Fixierelement 34 mehrteilig ausgebildet. Das Fixierelement 34 umfasst mehrere Fixierelementteile 51, 52, 53, die die Schneckenwellen 13, 14 im jeweiligen Fixierbereich 25, 26 im Wesentlichen vollumfänglich umschließen. Das Fixierelementteil 51 bildet den Fixierelement-Grundkörper 43 und den Fixierelement-Steg 44 aus, wobei sich der Fixierelement-Steg 44 derart in der Einführrichtung 37 erstreckt, dass dieser gegen den Anschlag 39 anliegt, wenn das Fixierelementteil 51 in dem Aufnahmeraum 36 angeordnet ist. Hierdurch wird der Einführabschnitt 47 in einen ersten Einführabschnitt 47a und einen zweiten Einführabschnitt 47b geteilt. In den Einführabschnitten 47a, 47b sind die Fixierelementteile 52, 53 angeordnet. Zum einfacheren Einführen der Fixierelementteile 52, 53 erweitert sich der Aufnahmeraum 36 in der Ausführrichtung 40. Das Fixierelementteil 51 erweitert sich in entsprechender Weise.
Zum Fixieren der Schneckenwellen 13, 14 werden zunächst die Fixierelementteile 52, 53 in der Einführrichtung 37 in den Aufnahmeraum 36 eingeführt. Anschließend wird das Fixierelementteil 51 in der Einführrichtung 37 eingeführt, wobei die Fixierelementteile 52, 53 durch den Fixierelement-Steg 44 exakt positioniert werden. Die Fixierelementteile 51, 52 bilden den umlaufenden ersten Fixierelement-Anschlag 48 und die Fixierelementteile 51, 53 den umlaufenden zweiten Fixierelement-Anschlag 49 aus. Das Entfernen des Fixierelements 34 erfolgt in umgekehrter Weise. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen.
Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung 4 eignet sich insbesondere für Labor-Schneckenmaschinen, bei denen die Schneckenwellen 13, 14 vergleichsweise häufig zu wechseln sind. Die Kopplungsvorrichtung 4 ist einfach und kostengünstig aufgebaut. Zudem ermöglicht die Kupplungsvorrichtung 4 einen einfachen, schnellen und zuverlässigen Wechsel der Schneckenwellen 13, 14. Zur Verschleißreduzierung kann das Fixierelement 34 zudem mit einem Schmierfilm versehen werden. Zur Verschleißreduzierung kann der jeweilige Fixierelement-Anschlag 48, 49 um die zugehörige Drehachse 8, 9 rotierbar ausgebildet sein. Hierzu ist an dem Fixierelement 34 jeweils ein geteiltes Lager angeordnet, das den rotierbaren Fixierelement-Anschlag 48, 49 ausbildet. Die Kupplungsvorrichtung 4 kann einfach nachgerüstet werden, indem nachträglich eine Halteeinheit 35 mit einem zugehörigen Fixierelement 34 an dem vorhandenen Grundkörper 27 montiert wird und Schneckenwellen 13, 14 mit Schneckenwellen-Anschlägen 21, 22 verwendet werden.

Claims

Kupplungsvorrichtung zum Verbinden einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine mit - einem Grundkörper (27), - mindestens einer Schneckenwelle (13, 14), die eine zugehörige Drehachse (8, 9) definiert, wobei die jeweilige Schneckenwelle (13, 14) einen Schneckenwellen-Anschlag (21, 22) ausbildet, der ringförmig um die Drehachse (8, 9) verläuft, - mindestens einer Kupplungshülse (29, 30) zum drehfesten Verbinden der jeweils zugehörigen Schneckenwelle (13, 14) und einer Getriebe-Abtriebswelle (6, 7), in der die jeweilige Schneckenwelle (13, 14) um die Drehachse (8, 9) drehfest und in Richtung der Drehachse (8, 9) verlagerbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixierelement (34) lösbar an dem Grundkörper (27) befestigt ist und einen Fixierelement-Anschlag (48, 49) zur Begrenzung der Bewegung der jeweiligen Schneckenwelle (13, 14) in Richtung der Drehachse (8, 9) ausbildet, und dass das Fixierelement (34) mindestens eine Durchführöffnung (45, 46) zum Durchführen der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) und mindestens einen quer zu der Drehachse (8, 9) verlaufenden Einführabschnitt (47; 47a, 47b) zum Einführen der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) in die mindestens eine Durchführöffnung (45, 46) aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (34) mindestens zwei Durchführöffnungen (45, 46) zum Durchführen einer jeweiligen Schneckenwelle (13, 14) aufweist, die durch einen Fixierelement-Steg (44) zumindest abschnittsweise begrenzt sind.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Einführabschnitt (47; 47a, 47b) sich ausgehend von der mindestens einen Durchführöffnung (45, 46) erweitert.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (34) in Richtung der Drehachse (8, 9) befestigt ist und quer zu der Drehachse (8, 9) verlagerbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinheit (35) an dem Grundkörper (27) befestigt ist und einen in Richtung der Drehachse (8, 9) abschnittsweise begrenzten Aufnahmeraum (36) zur Befestigung des Fixierelements (34) ausbildet.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinheit (35) eine Einführöffnung (38) zum Einführen des Fixierelements (34) in den Aufnahmeraum (36) in einer quer zu der Drehachse (8, 9) verlaufenden Einführrichtung (37) aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinheit (35) und das Fixierelement (34) in einer Einführrichtung (37) einen Anschlag (39) ausbilden.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (34) mehrere Fixierelementteile (51, 52, 53) umfasst, die die mindestens eine Schneckenwelle (13, 14) umschließen.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem jeweiligen Schneckenwellen-Anschlag (21, 22) und dem Fixierelement-Anschlag (48,49) ein Axialspiel s ausgebildet ist und im Verhältnis zu einem maximal zulässigen Axialspiel s_max der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) gilt: s ≤ s_max.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schneckenwellen-Anschlag (21, 22) und/oder der Fixierelement-Anschlag (48, 49) eine verschleißgeschützte Oberfläche haben.
Schneckenmaschine-Getriebe-Anordnung mit - einer Kupplungsvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - einem Schneckenmaschinen-Gehäuse (11), in dem die mindestens eine Schneckenwelle (13, 14) drehbar angeordnet ist, und - einem Getriebe (3), das ein Getriebe-Gehäuse (5) und mindestens eine Getriebe-Abtriebswelle (6, 7) umfasst, wobei die mindestens eine Getriebe-Abtriebswelle (6, 7) um die Drehachse (8, 9) drehfest in der Kupplungshülse (29, 30) angeordnet ist.
Verfahren zum Verbinden und Lösen einer Getriebe-Abtriebswelle und einer Schneckenwelle einer Schneckenmaschine mit den Schritten: - Bereitstellen einer Kupplungsvorrichtung (4) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, - Einführen mindestens einer Schneckenwelle (13, 14) in die zugehörige Kupplungshülse (29, 30) in Richtung der Drehachse (8, 9), - Befestigen des Fixierelements (34) an dem Grundkörper (27) derart, dass der Fixierelement-Anschlag (48, 49) zur Begrenzung der Bewegung der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) in Richtung der Drehachse (8, 9) überlappend und schneckenwellenseitig zu dem Schneckenwellen-Anschlag (21, 22) angeordnet ist, - Lösen und Entfernen des Fixierelements (34) von dem Grundkörper (27), und - Entfernen der mindestens einen Schneckenwelle (13, 14) aus der zugehörigen Kupplungshülse (29, 30) in Richtung der Drehachse (8, 9).