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Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung für eine Vorrichtung zum Pressen insbesondere im Sinne einer Förderschnecke für eine Schneckenpresse.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Pressen im Sinne einer Schneckenpresse.
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Derartige Schneckenpressen werden verwendet, um fließfähige, flüssige oder thixotrope Bestandteile aus verschiedenen Substanzen, Festkörpern, organischen oder anorganischen Materialien durch Pressvorgänge zu separieren. Insbesondere für pflanzliche Produkte haben sich zur Separation von Flüssigkeiten und vor allem ölhaltigen Bestandteilen sogenannte Seiher-Schneckenpressen bewährt, in deren Pressraum erhebliche Presskräfte und Pressdrücke auf das Pressgut bzw. auf das die ölhaltigen Bestandteile beinhaltende Komprimat einwirken.
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Der Pressraum, welcher auch Seiherkammer oder Presskammer genannt wird, ist wenigstens teilweise durch mindestens einen sogenannten Seiherstabkorb geometrisch begrenzt. Häufig sind die Seiherstabkörbe in zylindrischer bzw. hohlzylindrischer Geometrie ausgeführt und in einzelne Seiherstabfelder bzw. Seiherfelder zur Aufnahme und/oder Halterung von Seiherstäben unterteilt.
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Seiherstäbe bzw. Seiherstabkörbe der einleitend genannten Art werden im Bereich von Vorrichtungen zum Abpressen von fließfähigen bzw. flüssigen Stoffen aus in die Vorrichtung eingebrachten Materialien oder Produkten verwendet. Es kann beispielsweise ein Abpressen von flüssigen Stoffen aus Tierkadavern, Schlachtabfällen oder ölhaltigen Früchten, Saaten oder Pflanzen erfolgen. Die Vorrichtungen zum Pressen sind trommelartig ausgebildet und die Seiherstäbe erstrecken sich in einer Längsrichtung der Trommel. In dieser Längsrichtung erfolgt auch ein Transport des zu verarbeitenden Pressguts. Im Bereich eines Trommelausganges werden die Restsubstanzen nahezu feuchtigkeitsfrei aus dem Trommelinnenraum ausgetragen. Der Transport des Pressguts durch die Trommel hindurch erfolgt unter Verwendung einer Förderschnecke, die in Druck- und Transportbereiche unterteilt ist.
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Während des Transportes der Substanzen durch den Seiherkorb hindurch, erfolgt durch den Pressvorgang zwischen den Begrenzungsflächen der Schneckengänge der Förderschnecke und den Seiherstäben ein Abpressen der in den Eingangssubstanzen enthaltenen Flüssigkeiten. Zur Ermöglichung eines Abfließens der ausgepressten fließfähigen Bestandteile, sind die Seiherstäbe mit spaltartigen Abständen relativ zueinander angeordnet. Zur Gewährleistung eines optimalen Verlaufes des Abpressvorganges verkleinert sich die Querschnittfläche des Schneckenganges ausgehend vom Einlass in Richtung des Auslasses.
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Vorrangiges Ziel des Pressvorganges ist eine möglichst vollständige Separation von fließfähigen und insbesondere ölhaltigen Bestandteilen und festen Bestandteilen aus dem Pressgut. Weiterhin wird das Ziel eines möglichst hohen Stoffvolumenstromes angestrebt. Beide Zielsetzungen werden in möglichst optimaler Weise angestrebt dadurch, dass die Maschinenelemente zur Aufbringung der Presskräfte mit maximaler Leistung konstruiert werden und der Pressraum in geeigneter Weise geometrisch ausgelegt wird.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Schneckenpressen sind mit einer durchgehenden Schneckenwelle ausgerüstet, auf die Schneckenelemente aufgesteckt werden, sodass eine aus einer Mehrzahl von Schneckenelementen gebildete Förderschnecke mit einer innenliegenden durchgehenden Schneckenwelle realisiert ist. Die Schneckenwelle ist zumindest an einem Ende mit einem Pressenantrieb verbunden, durch den die Schneckenwelle um ihre Längsachse herum rotierbar ist.
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Bei derartigen Konstruktionen besteht jedoch das Problem, dass Pressmaterial und/oder abgepresste Flüssigkeiten zwischen die Schneckenelemente gelangen und sowohl zwischen den einzelnen Schneckenelementen als auch zwischen den Schneckenelementen und der Schneckenwelle aushärten kann. Dadurch lassen sich die Schneckenelemente, beispielsweise zur Wartung der Förderschnecke, nur noch mit sehr großem Aufwand demontieren.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fördereinrichtung für eine Vorrichtung zum Pressen zu schaffen, die eine verbesserte Wartbarkeit der Fördereinrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fördereinrichtung für eine Vorrichtung zum Pressen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechend verbesserte Vorrichtung zum Pressen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Pressen gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
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Die nachfolgend offenbarten Merkmale einer Fördereinrichtung für eine Vorrichtung zum Pressen sind sowohl einzeln als auch in allen ausführbaren Kombinationen Bestandteil der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung für eine Vorrichtung zum Pressen weist eine Förderschnecke auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke eine in Längsrichtung segmentierte Schneckenwelle aufweist. Die Schneckenwellensegmente sind dabei miteinander derart verbunden, dass die zur Rotation der gesamten Schneckenwelle erforderliche Kraftübertragung zwischen den Schneckenwellensegmenten sichergestellt ist.
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Bevorzugt ist eine Mehrzahl der Schneckenwellensegmente als Schneckensegmente ausgebildet.
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Die Schneckensegmente sind beispielsweise als Druckschnecken, Drosselringe, Messerringe, Mixerringe, Zuführschnecken, Übergangsringe oder eine Wellenaufnahme ausgebildet, sodass eine Förderschnecke mit verschiedenen Funktionsbereichen gebildet werden kann. Dies ist, wie auch bereits aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, für einen möglichst effizienten Pressvorgang erforderlich.
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Bevorzugt weisen die als Zuführschnecken und die als Druckschnecken ausgebildeten Schneckensegmente auf dem Umfang Schneckenflügel auf, mit denen Schneckengänge mit unterschiedlichen Steigungen und unterschiedlichen Dimensionen gebildet werden. Dabei sind insbesondere ein- oder zweigängige Schneckengänge und sowohl links- als auch rechtsgängige Schneckengänge möglich.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist die Schneckenwelle zumindest ein Schneckenwellensegment auf, das als ein Wellenstummel zur Verbindung der Schneckensegmente mit einem Pressenantrieb ausgebildet ist, wobei die Schneckenwelle mithilfe des Pressenantriebs um Ihre Längsachse herum rotierbar ist.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist die Schneckenwelle an der anderen Seite einen Endring auf, der in einer Vorrichtung zum Pressen um die Längsachse der Schneckenwelle herum drehbar lagerbar ist.
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Weiterhin weist eine erfindungsgemäße Schneckenwelle in einer bevorzugten Ausführungsform zumindest einen Dichtrillenring auf.
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Besonders bevorzugt sind die Schneckenwellensegmente der Fördereinrichtung lösbar miteinander verbunden, sodass die Schneckenwelle zu Wartungs- und Reparaturzwecken oder zum platzsparenden Transport der Schneckenwelle in Ihre Einzelteile (im Wesentlichen die Schneckenwellensegmente) demontierbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schneckenwellensegmente zumindest teilweise durch einen Formschluss miteinander verbunden.
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Beispielsweise kann dies durch einen Bajonettverschluss realisiert sein.
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Weiterhin sind die Schneckenwellensegmente in anderen bevorzugten Ausführungsformen durch einen Kraftschluss miteinander verbunden.
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In besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die Schneckenwellensegmente durch einen Formschluss und einen Kraftschluss miteinander verbunden.
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Dabei ist in vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung durch einen Formschluss im Wesentlichen die radiale Ausrichtung der Schneckenwellensegmente zueinander und eine effektive Kraftübertragung in Rotationsrichtung realisiert, während der Kraftschluss die Schneckenwellensegmente in axialer Richtung (Längsrichtung der Schneckenwelle) verbindet.
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Beispielsweise kann der Kraftschluss durch eine Verschraubung der Schneckenwellensegmente miteinander realisiert sein und der Formschluss durch eine im Verbindungsbereich stecksystemartig ausgebildete Form der Schneckenwellensegmente.
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Dabei ist bevorzugt ein Formenpaar aus einer Positiv- und einer Negativform für den Formschluss zu wählen, das eine Übertragung großer Kräfte in Drehrichtung von Schneckenwellensegment zu Schneckenwellensegment ermöglicht.
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Derartige Formenpaare können beispielsweise durch eine Polygonverbindung (P3G, P4C und ähnliche), eine Keilnutenverbindung, eine Vielzahnverbindung, eine Vieleckverbindung (z.B: Vierkant, Sechskant und ähnliche) oder eine Verstiftung (axial oder radial) realisiert sein.
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Denkbare Kraftschlüsse können neben Verschraubung beispielsweise auch durch Übermaßpassung oder konische Verbindungen realisiert sein.
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In Ausführungsformen der Erfindung sind die Schneckenwellensegmente ausschließlich oder zusätzlich zur kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung durch einen Stoffschluss miteinander verbunden.
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Dies ist beispielsweise durch Verkleben, Löten oder Schweißen der Schneckenwellensegmente realisiert.
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Eine stoffschlüssige Verbindung der Schneckenwellensegmente ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine Demontage der Förderschnecke nicht unbedingt erforderlich ist, jedoch für den Transport der Förderschnecke beispielsweise zum Standort der Schneckenpresse eine Segmentierung vorteilhaft ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zumindest die als Schneckensegmente ausgebildeten Schneckenwellensegmente zueinander mithilfe von Abdichtelementen abgedichtet, sodass ein Eindringen von Pressgut in den zwischen den jeweiligen Pressensegmenten befindlichen Spalt verhindert ist.
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Als Abdichtelemente ist insbesondere an die Verwendung von metallischen Dichtungen, Kunststoffdichtungen und/oder flüssigen Dichtungen gedacht.
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Neben dem Eindringen von Pressgut in den Spalt zwischen zwei Schneckensegmenten kann die Abdichtung in Ausführungsformen der Erfindung auch dem Austreten von Kühlmitteln oder Heizmitteln in den Pressraum dienen, die durch einen oder mehrere entsprechende Kanäle in den Schneckensegmenten hindurch geleitet werden.
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Als Heizmittel wird in entsprechenden Anwendungen zumeist Wasserdampf verwendet, während als Kühlmittel zumeist Kühlwasser Verwendung findet.
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Die Schneckenwellensegmente sind aus einem geeigneten Grundmaterial (z.B. Stahl, insbesondere C15, S355J2G3, 16MnCr5, 42CrMo4 oder 50CrMo4) gefertigt, sodass die erforderliche Festigkeit und Stabilität der Schneckenwelle ermöglicht ist.
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In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung sind zumindest die Funktionsoberflächen der Schneckenwellensegmente gehärtet oder mittels Auftragsschweißen veredelt, um auftretenden Verschleiß zu vermindern.
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Beispielsweise sind die gehärteten Oberflächen einsatzgehärtet, vakuumgehärtet, induktionsgehärtet, flammgehärtet oder randschichtgehärtet.
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Eine erfindungsgemäße Schneckenpressenwelle kann je nach Aufbau sowohl einfach als auch mehrfach gelagert in eine Schneckenpresse eingebaut werden.
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Die Verwendung einer erfindungsgemäßen segmentierten Schneckenpressenwelle ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen durchgängigen Schneckenpressenwellen in Verbindung mit darauf montierten Schneckensegmenten die Einsparung von Material bei gleichbleibender Stabilität.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Pressen weist zumindest eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung auf.
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In den nachfolgend erläuterten Figuren sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1: Eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schneckenwelle,
- 2: Eine Draufsicht auf den Endring der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Schneckenwelle,
- 3: Einen Schnitt durch die in den 1 und 2 dargestellte Schneckenwelle,
- 4: Eine Detailansicht eines Ausschnitts des Verbindungsbereichs von Wellenstummel und einem Schneckensegment einer erfindungsgemäßen Schneckenwelle,
- 5: Eine Seitenansicht eines Schneckensegments einer erfindungsgemäßen Schneckenwelle,
- 6: Eine Draufsicht auf den Verbindungsbereich eines Schneckensegments einer erfindungsgemäßen Schneckenwelle und
- 7: Einen Schnitt durch ein Schneckensegment einer erfindungsgemäßen Schneckenwelle.
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In 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Schneckenwelle (2) der Fördereinrichtung (1) für eine als eine Schneckenpresse ausgebildete Vorrichtung zum Pressen dargestellt.
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Die Fördereinrichtung (1) weist eine segmentierte Schneckenwelle (2) auf, wobei die Schneckenwellensegmente (3) als Schneckensegmente (4), Wellenstummel (6) und Endring (8) ausgebildet sind.
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Der auf einer ersten Seite der Schneckenwelle (2) angeordnete Wellenstummel (6) dient der Verbindung der Schneckenwelle (2) mit dem Pressenantrieb einer Vorrichtung zum Pressen. Im Bereich des ersten Schneckensegments (4) weist ist der Wellenstummel (6) mit einen Dichtrillenring (7) verbunden, der in einer Vorrichtung zum Pressen der Abdichtung des Pressraums dient.
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Die Schneckensegmente (4) sind als Zuführschnecken (4a), Druckschnecken (4b) und als Drosselringe (4c) ausgebildet. Die Zuführschnecken (4a) dienen der Zuführung von in den Pressraum einer Vorrichtung zum Pressen eingefülltem Material in den Bereich der Druckschnecken (4b) und Drosselringe (4c). Die wechselweise Anordnung von Druckschnecken (4b) und Drosselringen (4c) verschiedener Konfiguration ermöglicht ein effizientes Pressen des Pressguts.
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Auf der zweiten Seite der Schneckenwelle (2) ist ein Endring (8) angeordnet, der in einer Vorrichtung zum Pressen drehbar gelagert wird.
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Zwischen den einzelnen Schneckenwellensegmenten (3) befinden sich kleine Spalte (9), die in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit geeigneten Abdichtelementen abgedichtet sind.
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Die Förderschnecken (4a) und Druckschnecken (4b) weisen außenliegende Schneckenflügel (5) auf, die der Ausbildung von Schneckengängen im Pressraum einer Vorrichtung zum Pressen dienen.
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Die Durchmesser der Drosselringe (4c) betragen in Ausführungsformen der Erfindung an den Stellen mit dem jeweils größten Durchmesser etwa 190 bis 450 mm und die Durchmesser der Förderschnecken (4a) und der Druckschnecken (4c) ohne Schneckenflügel (5) etwa 125 bis 390 mm. Die Länge der Schneckensegmente (4) beträgt in Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 100 mm und 400 mm.
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Die Durchmesser der Drosselringe (4c) betragen in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung an den Stellen mit dem jeweils größten Durchmesser etwa 250 bis 440 mm und die Durchmesser der Förderschnecken (4a) und der Druckschnecken (4c) ohne Schneckenflügel (5) etwa 200 bis 350 mm. Die Länge der Schneckensegmente (4) beträgt in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zwischen etwa 100 mm und 300 mm.
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Die Maße der Bauteile hängen jedoch im Wesentlichen von der Größe der Vorrichtung zum Pressen ab, in die die entsprechende Fördereinrichtung eingebaut werden soll. Auch die Anzahl der Schneckensegmente ist variabel.
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In 2 ist eine Ansicht des Endrings (8) in Längsrichtung der Schneckenwelle (2) dargestellt. Der Endring (8) weist vier gleichmäßig beabstandet auf einem Kreisumfang angeordnete Öffnungen (15) auf. In diese Öffnungen (15) sind hier nicht dargestellte Befestigungsmittel (11), wie beispielsweise Schrauben, zur Verbindung mit dem benachbarten Schneckensegment (4) einsetzbar.
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3 zeigt einen Schnitt durch die in 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schneckenwelle (2) entlang der in der 2 eingezeichneten Achse A-A.
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Es ist ersichtlich, dass die Schneckenelemente (4) im Bereich der Längsachse der Schneckenwelle (2) einen zylindrischen Hohlraum (10) aufweisen. Dieser Hohlraum (10) reduziert das Gewicht der Schneckenwelle (2) und ist zudem als Leitung für Kühl- oder Heizmittel verwendbar, wenn dieser an einen entsprechenden Kreislauf angeschlossen wird.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist der Endring (8) zur Anbindung des Hohlraums (10) an einen Kreislauf für ein Kühl- oder ein Heizmittel eine Öffnung auf, die korrespondierend zu dem Hohlraum (10) angeordnet ist.
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Weiterhin weisen die Schneckensegmente (4) jeweils zwei Verbindungsbereiche (12) auf, wobei die Verbindungsbereiche (12) miteinander verbundener Schneckensegmente (4) an den einander gegenüberliegenden Seiten korrespondierend zueinander stecksystemartig ausgebildet sind. Dabei ist der Verbindungsbereich (12) eines ersten Schneckensegments (4) als Positivform und der Verbindungsbereich (12) des korrespondierenden zweiten Schneckensegments (4) als Negativform (14) ausgebildet, sodass der Verbindungsbereich (12) des ersten Schneckensegments (4) in den Verbindungsbereich des zweiten Schneckensegments (4) steckbar ist.
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Darüber hinaus ist im Bereich der Negativform (14) eine Mehrzahl von Sacklöchern (16) angeordnet, die gegenüberliegend zu Öffnungen (15) angeordnet sind, die sich durch das zweite Schneckensegment (4) mit der Positivform (13) erstrecken, sodass Befestigungsmittel (11) durch die Öffnungen (15) in die Sacklöcher (16) eingreifen können.
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Vorzugsweise sind die Sacklöcher (16) mit einem Innengewinde versehen und die Öffnungen (15) weisen einen weiteren ersten Bereich und einen schmaleren zweiten Bereich auf, sodass in den Öffnungen (15) eine Anlageschulter ausgebildet ist, sodass als Schrauben ausgebildete Befestigungsmittel (11) zur Befestigung der Schneckensegmente (4) verwendbar sind.
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Dies ist auch in der in 4 dargestellten Detailansicht aus dem Verbindungsbereich des Wellenstummels (6) mit dem benachbarten Schneckensegment (4) ersichtlich. Die Öffnung (15) ist zusätzlich mit einer Verschlussschraube (17) verschlossen.
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Der Dichtrillenring (7) ist mithilfe von als Schrauben ausgebildeten Befestigungsmitteln (11) am Wellenstummel (6) befestigt.
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5 zeigt eine Seitenansicht eines als eine Druckschnecke (4c) ausgebildeten Schneckensegments (4). An der linken Seite weist das Schneckensegment (4) im Verbindungsbereich (12) eine Positivform (13) auf, die auf der rechten Seite angeordnete Negativform (14) ist nicht sichtbar.
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In 6 ist eine Ansicht des als Negativform (14) ausgebildeten Verbindungsbereichs (12) eines Schneckensegments (4) dargestellt.
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Die Negativform (14) ist als eine P3G-Polygonförmige Ausnehmung realisiert.
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In der Negativform (14) sind zur Verbindung mit dem aus dieser Perspektive hinter dem Schneckensegment (4) liegenden Schneckenwellensegment (3) vier Öffnungen (15) angeordnet, in die Befestigungsmittel (11) einsetzbar sind. Weiterhin sind in der Negativform (14) vier Sacklöcher (16) angeordnet, die zur Verbindung mit einem aus dieser Perspektive vor dem dargestellten Schneckensegment (4) liegenden Schneckenwellensegment (3) dienen.
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In 7 ist ein Schnitt durch ein Schneckensegment (4) entlang der in 6 eingezeichneten Achse A-A dargestellt.
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Es sind der erste als eine Positivform (13) ausgebildete Verbindungsbereich (12) und auf der gegenüberliegenden Seite des Schneckensegments (4) der als eine Negativform (14) ausgebildete zweite Verbindungsbereich (12) erkennbar.
