DE2115144C3 - Sehne cken welle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schneckenwelle, insbesondere eine Schneckenwelle zum Fördern oder Kneten von Rohstoffen, beispielsweise Kunststoffen, mit einer Hohlwelle und mindestens einer in der Bohrung der Hohlwelle koaxial angeordneten weiteren Welle.

Eine derartige Schneckenwelle ist bereits aus der DT-AS 10 47 417 bekannt, und zwar in Verbindung mit einer Schneckenpresse, bei der die Hohlwelle allein der Förderung von Kunststoffmaterial dient, während die weitere koaxiale Welle an ihrem vorderen Ende, d. h. on ihrem der Austrittsdüse der Schneckenpresse zugewandten Ende, einen Teil einer Mahl- und Knetvorrich-Itung bildet, welche zur Mischung, Zerkleinerung und Plastifizierung des Kunststoffmaterials dient, welches von der als Förderschnecke dienenden Hohlwelle angefördert wird. Die beschriebene Konstruktion der Schneckenwelle erfolgte bei der bekannten Schneckenpresse im Hinblick darauf, daß die der Materialförderung dienenden Teile und die der Plastifizierung dienenden Teile unabhängig voneinander mit optimalen Geschwindigkeiten antreibbar sein sollten.

Aus der CH-PS 2 96 747 und der US-PS 15 16 841 sind ferner Konstruktionen bekannt, bei denen jeweils zwei koaxial zueinander angeordnete Schneckenwellen vorgesehen sind, von denen jede der Verarbeitung eines anderen Materials dient, wobei bei der Konstruktion gemäß der US-PS 15 16 841 die beiden koaxialen Schneckenwellen über einen einzigen Antriebsmotor angetrieben werden.

Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auf die Schneckenwelle bei gegebenen Abmessungen derselben unter Aufrechterhaltung eines konstanten Verdrehungswinkels ein maximales Drehmoment zu übertragen.

Dieser Aufgabenstellung liegt folgende Problematik zugrunde: Es ist bekannt, daß bei getriebenen Schnekkenwellen deren Oberflächen, Form und Werkstoff in erster Linie von der äußeren Aufgabe. /. B. dem Fördern von Stoffen bestimmt wird und daß Form und Güte der Oberfläche einen großen Einfluß auf die höchstzulässige Beanspruchung der Schneckenwelle

haben.

Für eine höchstmögliche Drehmomentübertragung soll die Oberfläche glatt geschliffen bzw. poliert sein, und der Werkstoff soll gegebenenfalls vergütet, verdichtet oder gehärtet sein. )e besser diese Voraussetzungen erfüllt sind, um so höher kann die zulässige Beanspruchung gewählt werden und um so größer ist das übertragbare Drehmoment. Die Gestaltung der Oberfläche einer Schneckenwelle kann aber nicht nur im Hinblick auf die Erzielung einer maximalen Festigkeit erfolgen, sondern muß auch die weiteren Erfordernisse berücksichtigen, wenn beispielsweise die Schneckenwelle als Förderschnecke dienen soll oder eine Keilnut zur Drehmomentverzwcigung über Zahnräder. Schnekkenbüchsen od. dgl. aufweisen soll. Wird nun eine Schneckenwelle entsprechend den vorstehend angeführten Forderungen ausgestaltet, dann kann ihre Belastbarkeit beispielsweise gegenüber einer massiven Schneckenwelle erheblich absinken, so daß es Schwierigkeiten bereitet, die Schneckenwelle mit dem geforderten Drehmoment zu beaufschlagen.

Im Hinblick auf die vorstehend aufgezeigte Problematik wird die oben formulierte Aufgabe durch eine Schneckenwelle der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist. daß die Hohlwelle und die koaxiale Welle im Bereich ihrer freien, nicht angetriebenen Enden form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind und daß die Hohlwelle und die koaxiale Welle mit gleicher Winkelgeschwindigkeit antreibbar sind.

Als besonders vorteilhaft erweisen sich derartige Schneckenwellen in Schneckenpressen zur Kunststoffverarbeitung. Bei derartigen Maschinen ist das Verhältnis zwischen Ausstoßleistung und Schneckendurchmesser bzw. zwischen den Investitionskosten und der Ausstoßleistung ein Maß für die Leistungsfähigkeit und Preiswürdigkeit. Zur Erzeugung verbrauchsgerechter, in Mischung, Qualität und Aussehen homogener Produkte ist es erforderlich, den wesentlichen Teil der bei der Verarbeitung aufzubringenden Energie über die Schneckenwellen durch das Drehmoment und nicht über die äußere Heizung in den Kunststoff zu leiten. Andererseits wird der für die Schneckenwelle zu verwendende Werkstoff sowie die Art ihrer Oberflächengestaltung bzw. ihrer Oberflächenqualität weitgehend von dem zu fördernden bzw. zu bearbeitenden Material bestimmt. Werkstoff und Form der Wcllcnoberfläche können somit nicht im Hinblick auf die Übertragung eines maximalen Drehmoments gewählt weiden. Gemäß der Erfindung kann nun in einem solchen Fall die erforderliche Belastbarkeit dadurch erreicht werden, daß die Schneckenwelle als Hohlwelle mit einer dazu koaxialen Welle aus einem geeigneten Werkstoff hergestellt wird. Die Anwendung der Erfindung erweist sich insbesondere auch bei solchen Maschinen als günstig, bei denen auf einer Welle zur Matcrialförderung bzw. zum Kneten des Materials sogenannte Schneckenbüchsen vorgesehen sind, die mit der Welle über einen Keil verbunden sind, wobei die in der Welle vorhandene Keilnut jedoch eine wesentliche Verringerung der Belastbarkeit mit sich bringt, insbesondere wenn es sich um sogenannte Doppelschneckcnmaschincn handelt. Bei diesen greift der Schneckenkamm einer Schneckenwelle in den Schncckcngrund der zweiten Schnecken-

welle ein, so daß die Schneckenprofile mit geringem Spiel kämmen. Bei derartigen Maschinen erweist es sich nämlich schwierig die beiden Schneckenwellen, die nur einen geringen Abstund voneinander haben, mit dem gewünschten Drehmoment ai.zutreiben, wobei noch hinzu kommt, daß die für den Antrieb erforderlichen Getriebe sehr teuer sind. Ein wechselseiliger Antrieb der Schncckcnwellen, die oft ein Verhältnis von Länge /u Schneckendurchmcsser bis /u 50 : 1 haben, ist mit normalen Getrieben nämlich nicht möglich, da die Schneckenwellen durch die Addition der Schneckenverdrehungswinkel ineinander laufen würden. Hier ermöglicht nun die vorliegende Erfindung bei fast doppeltem Drehmoment eine wesentliche Verringerung der Getriebekosten, ohne daß sich hinsichtlich der Schneckenkonstruktion besondere Beschränkungen ergeben würden bzw. ohne daß besondere Maßnahmen getroffen werden müßten.

Zwei Ausführungsbeispicle der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Schneckenpresse mit einer Schneckenwelle und

F i g. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Doppclschneckenmaschine mit Schncckenwellcn.

Die in F i g. 1 gezeigte Schneckenpresse, beispielsweise eine Strangpresse, besitzt ein Gehäuse 9 mit einem Fülltrichter 10 und einer Auslaßöffnung 11, wobei in dem Gehäuse eine Schneckenwelle 1 zum Fördern und Plastifizieren von Kunststoff gelagert ist. Die Schneckenwelle 1 besteht aus einer Hohlwelle 5, an deren äußerem Umfang die Schneckengänge angeformt sind, und einer in der Bohrung der Hohlwelle 5 axial angeordneten weiteren Welle 6, wobei die Hohlwelle 5 und die koaxiale Welle 6 an ihrem freien, nicht angetriebenen — in F i g. 1 linken — Ende 2 formschlüssig verbunden sind. Der Antrieb der Schneckenwelle I erfolgt durch einen Antriebsmotor 4, dessen Gesamtleistung aufgeteilt und auf die beiden Enden 2 und 2' der Hohlwelle 5 übertragen wird, wobei die an dem freien, nicht angetriebenen Ende 2 eingeleitete Leistung bzw. das an dieser Stelle eingeleitete Drehmoment durch die weitere VVelie 6 übertragen w ird. Im einzelnen wird das von dem Antriebsmotor 4 gelieferte Gesarntdrehrnoment von einer Drehmomentenwaage 3 genau halbiert, welche vier Kegelräder umfaßt, von denen jeweils eines mit der Hohlwelle 5 und der weiteren Welle 6 verbunden ist, während zwei weitere Kegelräder 7 und ίο 8 in dem Gehäuse der ürehmcmentenwüage 3 drehbar gelagert sind und mit den mit den Wellen verbundenen Kegelrädern zusammenwirken. Mit Hilfe der Drehmomentenwaage 3 wird erreicht, daß die auf die beiden Wellen 5, 6 übertragene Leistung unabhängig von den Verdrehwinkeln derselben stets gleich ist. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Wellen 5 und 6, welche zusammen die Schneckenwelle 1 bilden, unabhängig vom Drehmoment und von der Länge der Hohlwelle 5 drehwinkelsynchron anzutreiben.

Die Doppelschneckenmaschine gemäß F i g. 2 umfaßt in einem Gehäuse 12 zwei Schneckenwclleii 5. 6 und 5', 6', die miteinander kämmen und jeweils eine Hohlwelle 5. 5' mit angeformten Schneckengängen sowie eine dazu koaxiale weitere Welle 6 bzw. 6' umfassen. Die Wellen 5, 6 bzw. 5', 6' sind an ihren freien, nicht angetriebenen Enden 2 bzw. 22 fest miteinander verbunden. Das erforderliche Drehmoment, welches zu gleichen Teilen von zwei Antriebsmotoren 4, 4' erzeugt wird, wird zu je einem Viertel an den Enden 2. 2' bzw. 22. 22' der Schneckenwellen eingeleitet. Die Antriebsmotoren 4. 4' treiben mittels ihrer Welle 14 bzw. 15 über Getriebe 13 bzw. 13' die koaxialen Wellen 6. 6' bzw. die Hohlwellen 5, 5' an. Dadurch gleichen sich die Verdrehungswinkel der Schncckenwellcn bzw. ihrer Hohlwellen unabhängig von ihrer Länge und dem eingeleiteten Drehmoment jeweils aus, so daß die einzelnen Schneckengänge auch bei geringem Spiel nicht ineinander laufen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schneckenwelle, insbesondere Schneckenwelle zum Fördern oder Kneter, von Rohstoffen, beispielsweise Kunststoffen, mit einer Hohlwelle und mindestens einer in der Bohrung der Hohlwelle koaxial angeordneten weiteren Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (5) und die koaxiale Welle (6) im Bereich ihrer freien, nicht angetriebenen Enden (2) form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, und daß die Hohlwelle und die koaxiale Welle mit gleicher Winkelgeschwindigkeit antreibbar sind.

2. Schneckenwelle nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (5) und die koaxiale Welle (6) über eine Drehmomentenwaage (3) durch einen gemeinsamen Antriebsmotor (4) antreibbar sind.

3. Doppelschneckcnmaschine mit zwei Schnekkenwellen nach Anspruch 1 und einem Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zwei geregelte Antriebsmotoren (4. 4') umfaßt, und daß die Hohlwellen (5, 5') durch den einen Antriebsmotor (4') und die koaxialen Wellen (6, 6') durch den ande- *5 ren Antriebsmotor (4) antreibbar sind.