DE10330530A1

DE10330530A1 - Schneckenschaft für eine Extruderschneckenwelle

Info

Publication number: DE10330530A1
Application number: DE10330530A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Rauh (FH)
Original assignee: Leistritz AG; Leistritz Extrusionstechnik GmbH
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 2003-07-05
Filing date: 2003-07-05
Publication date: 2005-02-03

Abstract

Schneckenschaft für eine Extruderschneckenwelle, mit einer verzahnten Welle und einem an dieser vorgesehenen, radial vorspringenden und umlaufenden Anschlag, gegen den ein auf die Verzahnung aufzufädelndes Schneckenelement spannbar ist, wobei der Anschlag mittels einer auf die Welle aufgeschweißten Hülse gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneckenschaft für eine Extruderschneckenwelle, mit einer verzahnten Welle und einem an dieser vorgesehenen, radial vorspringenden und umlaufenden Anschlag, gegen den ein auf die Verzahnung aufzufädelndes Schneckenelement spannbar ist.

Ein Extruder dient der Materialbe- und -verarbeitung, was unter Verwendung einer oder mehrerer Extruderschneckenwellen erfolgt, die in einem Schneckenraum angeordnet sind und darin rotieren, in welchen Schneckenraum das zu ver- oder bearbeitende Material aufgegeben wird. Eine Extruderschneckenwelle besteht aus einem Schneckenschaft, auf den einzelne Schneckenelemente aufgefädelt sind. Der Schneckenschaft wiederum besteht aus einer verzahnten Welle, wobei jedes Schneckenelement eine entsprechende Innenverzahnung aufweist und hierüber auf die Welle gefädelt wird. An der Welle ist ein radial vorspringender, umlaufender Anschlag vorgesehen, gegen den das nächstliegende Schneckenelement nach Auffädeln aller Schneckenelemente gepresst bzw. verspannt wird, wozu am anderen Wellenende eine Schneckenspitze aufgeschraubt wird.

Bekannte Schneckenschäfte sind als Stufenwelle ausgeführt. Sie weisen einen ersten Verzahnungsabschnitt auf, auf den die Schneckenelemente zu fädeln sind. An diesen ersten Verzahnungsabschnitt schließt sich der Anschlag an, wobei dieser einstückig aus der Welle herausgearbeitet ist. An diesen Anschlag schließt sich wiederum ein zweiter Verzahnungsabschnitt an, über den der Schneckenschaft mit einem Wellenantrieb gekoppelt ist.

Ein solcher Schneckenschaft ist auf mehrerlei Hinsicht nachteilig. Der Anschlag muss bei der Schaftherstellung in aufwendiger Weise aus dem Wellenmaterial herausgearbeitet werden. Ferner sind zwei separate Verzahnungen vorzusehen, nämlich der eine Verzahnungsabschnitt für die Schneckenelemente und der andere Verzahnungsabschnitt zur Kopplung mit dem Antrieb, wobei beide Verzahnungen miteinander fluchten müssen. Hieraus resultiert insgesamt ein beachtlich ho her Fertigungsaufwand und relativ lange Fertigungszeiten, was sich auch nachteilig auf die beachtlichen Herstellungskosten eines Schneckenschaftes auswirkt.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, einen Schneckenschaft anzugeben, der in seiner Herstellung gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Schneckenschaft der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Anschlag mittels einer auf die Welle aufgeschweißten Hülse gebildet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Schneckenschaft wird eine im Durchmesser konstante Welle verwendet, auf die zur Ausbildung des Anschlags eine Hülse aufgeschweißt wird, was wesentlich einfacher, schneller und damit kostengünstiger erfolgen kann. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Welle über ihre ganze Länge verzahnt ist und die Hülse direkt auf die Verzahnung geschweißt ist. Dies bietet ferner die Möglichkeit, verzahnte Wellenrohlinge zu lagern und durch einfaches Aufschweißen der Hülse in einem Arbeitsgang einen fertigen Schneckenschaft in sehr kurzer Zeit zu erstellen. Nachdem insgesamt auch weniger Arbeitsgänge erfolgen sinkt auch das Ausschussrisiko beachtlich.

Für eine den Anforderungen insbesondere hinsichtlich der auf die Hülse wirkenden Kräfte im Betrieb der Extruderschneckenwelle gerechtwerdende Schweißverbindung ist es zweckmäßig, wenn die Hülse durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen auf die Welle geschweißt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Hülse mittels mehrerer sich zumindest über einen Teil der Hülsenlänge erstreckender Schweißnähte angeschweißt ist, das heißt, die Hülse ist an mehreren Orten mit der Welle verschweißt. Die Schweißnähte sollten zweckmäßigerweise parallel zur Wellenachse und parallel zueinander verlaufen, wobei wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens sechs gleichmäßig voneinander beabstandete Schweißnähte vorgesehen sind. Bei vier Schweißnähten stehen die Schweißnähte also unter einem Winkel von 90°, bei sechs Schweißnähten unter einem Winkel von 60° zueinander.

Die Wandstärke der Hülse sollte zwischen 1,5 mm und 15 mm betragen, wobei sie zweckmäßigerweise in Abhängigkeit der Größe des an der Hülse anliegenden Schneckenelements gewählt ist. Je größer das Schneckenelement ist, umso größer sollte die Wandstärke im Hinblick auf die Flächenpressung sein.

Um auch bei Hülsen größerer Wandstärke sicherzustellen, dass beim Elektronen- oder Laserstrahlschweißen ein hinreichender Energieeintrag in den Bereich der zu erzeugenden Schweißnaht erreicht wird, ist es zweckmäßig, wenn die Hülse im Bereich der Schweißnähte lokal im Durchmesser verringert ist. Dies wird zweckmäßigerweise über eingefräste lokale Eintiefungen an der Hülsenaußenseite in dem Bereich, wo die darunter liegenden Schweißnähte zur Verbindung mit der Welle erzeugt werden sollen, realisiert. Weiterhin sollte die Hülse aus dem gleichen Material wie die Welle sein, um eine optimale Materialverbindung über die Schweißnähte zu erzielen.

Neben dem Schneckenschaft betrifft die Erfindung ferner eine Extruderschneckenwelle, mit einem Schneckenschaft der vorbeschriebenen Art.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Extruderschneckenwelle in einem Extruder als Schnittansicht,
2 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Schneckenschaftes in einer Seitenansicht, und
3 der Schneckenschaft aus 2 in einer Schnittdarstellung längs der Linie III-III.
1 zeigt eine Extruderschneckenwelle 1 eines Extruders 2, von dem lediglich der die Extruderwelle aufweisende Teil gezeigt ist. Die Extruderschneckenwelle 1 ist im Schneckenraum 3 angeordnet, in dem sie über einen nicht näher gezeigten Antrieb, der an ihr angreift, rotiert.
Die Extruderschneckenwelle 1 besteht aus einem Schneckenschaft 4, an dem ein Anschlag in Form einer Hülse 5, die wie nachfolgend noch beschrieben wird aufgeschweißt ist, vorgesehen ist. Auf den Schneckenschaft 4 sind mehrere Schneckenelemente 6a, ..., 6n aufgefädelt, wobei das Schneckenelement 6a unmittelbar an der den Anschlag bildenden Hülse anliegt. Um die Schneckenelemente fest gegen die Hülse 5 zu verspannen ist am gegenüberliegenden Schaftende eine Spitze 7, die am Schneckenelement 6n anliegt, aufgeschraubt.
Um die verspannten Schneckenelemente bei einer Wellenrotation mitzunehmen, ist der Schneckenschaft 4 mit einer Außenverzahnung 11 versehen, auf die die eine entsprechende Innenverzahnung aufweisenden Schneckenelemente 6a, ...., 6n aufgefädelt werden. Dreht nun die Extruderschneckenwelle 1, so wirken auf die Hülse 5 neben den durch das Verspannen der Schneckenelemente gegen die Hülse 5 erzeugten Axialkräften auch die aus dem Bearbeitungsvorgang des sich im Schneckenraum 3 befindlichen Materials, z. B. eines Kunststoffgranulats oder dergleichen, resultierende Axialkraft F_ax. Das heißt, auf die Hülse werden während des Extruderbetriebs zusätzliche Axialkräfte übertragen.
2 zeigt den Schneckenschaft 4 im Detail ohne aufgefädelte Schneckenelemente. Der Schneckenschaft 4 besteht aus einer außen verzahnten Welle 8, wobei diese über ihre gesamte Länge verzahnt ist. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Welle, bei der es sich um ein im Durchmesser konstantes Teil mit gleichmäßiger Außenverzahnung 11 handelt. Auf die Welle 8 bzw. die Verzahnung 11 ist die Hülse 5 durch Laser- oder Elektronenstrahlschweißen aufgeschweißt. Die gerade verlaufenden Schweißnähte 9 liegen im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Wellenlängsachse und stehen parallel zueinander. Sie sind vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet, wie 3 zeigt. Der Winkel zwischen zwei Schweißnähten beträgt jeweils 60°, es sind insgesamt sechs Schweißnähte vorgesehen, wie durch die Pfeile S dargestellt. Durch Elektronen- oder Laserstrahlschweißen ist es möglich, durch das Hülsenmaterial hindurch eine Schweißverbindung zur Welle bzw. deren Verzahnung zu realisieren. Bei Hülsen größerer Wandstärke ist es zweckmäßig, von der Außenseite der Hülse 5 her lokal den Durchmesser im Bereich der zu erzeugenden Schweißnähte 9 zu verringern, zweckmäßigerweise mittels schmaler Ausfräsungen (wie durch die gestrichelte Linie 12 in 3 angedeutet), um durch den Materialabtrag sicherzustellen, dass in dem Bereich der zu erzeugenden Schweißnaht ein hinreichender Energieeintrag möglich ist. Die Hülse 5 ist zweckmäßigerweise aus dem gleichen Material, also dem gleichen Stahl wie die Welle 8.
Wie beschrieben ist die Welle 8 über ihre gesamte Länge verzahnt, lediglich am vorderen Bereich ist ein Gewindeabschnitt 10 vorgesehen, auf dem die Spitze 7 aufzuschrauben ist. Für die Kopplung zum Wellenantrieb dient der in 2 rechts an die Hülse 5 anschließende Abschnitt der Verzahnung 11, das heißt, es sind anders als im Stand der Technik keine unterschiedlichen Verzahnungsabschnitte vorzusehen. Darüber hinaus bietet die Verwendung einer einfachen verzahnten Welle die Möglichkeit, solche Rohlinge zu lagern und in einfacher Weise durch Anschweißen der Hülse 5 den Schneckenschaft herzustellen.

Claims

Schneckenschaft für eine Extruderschneckenwelle, mit einer verzahnten Welle und einem an dieser vorgesehenen, radial vorspringenden und umlaufenden Anschlag, gegen den ein auf die Verzahnung aufzufädelndes Schneckenelement spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag mittels einer auf die Welle (8) aufgeschweißten Hülse (5) gebildet ist.
Schneckenschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) über ihre ganze Länge verzahnt ist und die Hülse (5) direkt auf die Verzahnung (11) geschweißt ist.
Schneckenschaft nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) laser- oder elektronenstrahlgeschweißt ist.
Schneckenschaft nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) mittels mehrere sich zumindest über einen Teil der Hülsenlänge erstreckender Schweißnähte (9) angeschweißt ist.
Schneckenschaft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnähte (9) parallel zur Wellenlängsachse und parallel zueinander verlaufen.
Schneckenschaft nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens sechs gleichmäßig voneinander beabstandete Schweißnähte (9) vorgesehen sind.
Schneckenschaft nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) eine Wandstärke zwischen 1,5 mm und 15 mm aufweist.
Schneckenschaft nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) im Bereich der Schweißnähte (9) lokal im Durchmesser verringert ist.
Schneckenschaft nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke in Abhängigkeit der Größe des an der Hülse (5) anliegenden Schneckenelements (6a) gewählt ist.
Schneckenschaft nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) aus dem gleichen Material wie die Welle (8) ist.
Extruderschneckenwelle, mit einem Schneckenschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 10.