DE2303120B2 - Vorrichtung zum Erzeugen einer axial hin- und hergehenden Bewegung einer umlaufend angetriebenen Mischerwelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer axial hin- und hergehenden Bewegung einer umlaufend angetriebenen Mischerwelle mit einem zur Mischerwelle geneigten Verbindungsglied, welches zwischen Drehantrieb und Mischerwelle angeordnet ist.

Bei Mischern, wie sie beispielsweise in den US-PS 023 455 und 3 362 044 beschrieben sind, sind unterbrochene Schnecken vorgesehen, die in einer rohrförmigen Mischtrommel gedreht und gleichzeitig hin- und herbewegt werden. Bei schweren und zähen zu mischenden Substanzen ist die Axialkraft, die auf die Welle zur Erzeugung einer Hin- und Herbewegung ausgeübt werden muß, verhältnismäßig groß. Der Mechanismus zum Erzeugen der Hin- und Herbewegung muß daher robust gebaut sein, denn sonst würde er durch die hohe axiale Belastung zerstört werden.

Eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise aus der GB-PS I 163 160 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist das Verbindungsglied über Lager einerseits mit dem Drehantrieb und andererseits mit der Mischerwelle verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß zur Verbindung mit Drehantrieb und Mischerwelle keine Lager erforderlich sind und damit der Mischer sehr stabil wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verbindungsglied mit dem Drehantrieb drehfest und mit der Mischerwelle starr verbunden ist, daß auf dem Verbindungsglied und koaxial dazu ein mit einem Rahmen über ein Kreuzgelenk verbundenes Gehäuse drehbar, axial dazu jedoch unverschiebbar gelagert ist, und daß die Achse des mit dem Gehäuse verbundenen ersten Gelenkes des Kreuzgelenkes in der durch die Achsen des Verbindungsgliedes und der Mischenvelle gebildeten Ebene und senkrecht zur Achse des Verbindungsgliedes liegt, während die Achse des über ein Verbindungselement mit dem ersten Gelenk verbundenen zweiten Gelenkes senkrecht zur Achse des ersten Gelenkes und im radialen Abstand zur Mischerwelle vorgesehen und das zweite Gelenk am ortsfesten Rahmen abgestützt ist.

Diese Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß sie ohne Lager mit Drehantrieb und Mischerwelle verbunden ist, so daß der Mischer auch für große Belastungen geeignet ist.

Die Erfindung wird im weiteren an Hand der Figuren erläutert. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen einer axial hin- und hergehenden Bewegung einer umlaufend angetriebenen Mischerwelle, teilweise in geschnittener Darstellung,

F i g. 2 eine vergrößerte Teildarstellung der auseinandergenommenen Vorrichtung,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig.4 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bestimmten Drehstellung, und

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung, die gegenüber der Darstellung in F i g. 4 um 180° verdreht ist.

Der Mischer weist eine rohrförmige Mischtrommel 10 auf, die eine sich axial erstreckende Misch- oder Vermischkammer 12 bildet, und besitzt in axialer Richtung einen Abstand voneinander aufweisende Knetzähne 14, die sich radial einwärts in die Mischkammer 12 erstrecken. Drehbar gelagert in der Mischtrommel 10 und in der Mischkammer 12 angeordnet ist eine rohrförmige Mischerwelle 16 vorgesehen mit einer Mehrzahl von Schneckenschaufeln oder Gewindeschnecken 18, die durch Zwischenräume unterbrochen werden, wie es bei 20 gezeigt ist, wodurch eine Hin- und Herbewegung der Mischerwelle 16 ohne Störung zwischen den Knetzähnen 14 und den Schaufeln 18 möglich wird. Ein Einfülltrichter 24 ist am einen Ende der Mischkammer 12 vorgesehen zur Zuführung von darin zu mischendem Kunststoffmaterial oder anderen Materialien. Es sind Wärmeaustauschkammern 22 in der Mischtrommel 10 vorgesehen, und die Mischerwelle 16 weist eine Bohrung 16a auf, durch die geeignete Temperatursteuerungsflüssigkeiten wie Wärmeaustauschmittel hindurchfließen können zur Steuerung der Temperatur des der Mischkammer 12 zugeführten Materials. An dem gegenüberliegenden Ende der Mischkammer 12 kann ein Spritz- oder Preßmechanismus vorgesehen werden.

In den F i g. 1 und 2 ist eine allgemein mit 26 bezeichnete Vorrichtung zur Hin- und Herbewegung und Drehbewegung der Mischerwelle 16 dargestellt. Sie besitzt einen Rahmen oder ein Gehäuse F mit einer Grundplatte 27a, Endwänden 27 und Seitenwänden 27i>. Eine der Endwände 27 ist abnehmbar verbunden mit einem Ende der Mischtrommel 10. Die Von ichiung 26 weist einen innen kerbverzahnten, drehmomentübertrag°nden Drehantrieb 30 auf (F ι g. 4), der drehbar in Lagern in der anderen Endwand 27 gelagert ist (hier nicht gezeigt), und der durch eine nicht gezeichnete Kraftquelle wie etwa einem Elektromotor angetrieben wird. Der Drehantrieb 30 besitzt eine Bohrung 30a, durch die ein Wärmeaustauschmedium zirkulieren kann. Eine Antriebswelle 28 greift mit einer äußeren Kerbverzahnung 28c axial gleitend in den zugehörigen Kerbzahnring des Drehantriebs 30 ein. Das andere Ende 28a der Antriebswelle 28 ist durch KoppJungsmiitel 286 (Fig. 1) fest mit der Mischerwelle 16 verbunden.

Die Antriebswelle 28 weist einen Wellenabschnitt 32 auf, der ein kurbelartiges Verbindungsglied 32a mit einer um einen Winkel * gegen die Rotationsachse b der Antriebswelle 28 geneigten Achse a besitzt. Das kurbelartige Verbindungsglied 32a, das wegen seiner Form als »Z-Wellenabschnitt« bezeichnet werden kann, kann geometrisch in zwei identische Wellenteile 28d und 28e (Fig. 2) aufgeteilt werden. Die beiden Wellenteile 2%d und 28e sind gleich exzentrisch relativ zur Achse b und um 180° gegeneinander versetzt, so daß störende Schwingungen nicht auf den Tragrahmen F übertragen werden, wenn die Antriebswelle 28 gedreht wird. Dreht sich die Antriebswelle 28 aus der in F i g. 4 gezeigten Stellung um 180" in die in F i g. 5 gezeigte Stellung, dann bewegt sich die Achse a, die die Achse b schneidet, zwischen den entgegengesetzt zur Horizontalen geneigten Stellungen, wie sie in Fig.4 und 5 gezeigt sind. Der Wellenabschnitt 32 besitzt auch einen Druckring 33 zwischen den Enden des kurbelartigen Verbindungsgliedes 32a für einen Zweck, der im weiteren noch deutlich werden wird. Die Antriebswelle 28 besitzt eine Bohrung 28/! die mit Bohrungen 16a und 30a der Mischerwelle 16 und des Drehantriebes 30 in Verbindung steht, um einen axialen Durchfluß von Wärmeübertragungsmittel zu ermöglichen.

Zur axialen Hin- und Herbewegung der Antriebswelle 28 und der Mischerwelle 16 bei deren Drehung ist ein Kreuzgelenk 34 vorgesehen, welches ein ringförmiges Verbindungselement 36 (F i g. 2) aufweist, das ein Gehäuse 48 umgreift. Das Verbindungselement 36 besitzt ein Paar horizontaler Lagerzapfen 37, die in Lagern 38 (F i g. 3) in den Seitenwänden 27 des Rahmens F gelagert werden. Wie in F i g. 1 gezeigt ist, weist die Achse c der Lagerzapfen 37 einen Abstand d\nn der Achse b der Antriebswelle 28 auf, durchsetzt aber das Verbindungselement 36, so daß große Kräfte mit einem sehr kleinen Hub übertragen werden können.

Es sind obere und untere Lagerblöcke 40 und 42 in dem Verbindungselement 36 vorgesehen zur Aufnahme eines Paares vertikaler Lagerzapfen 44 und 46, die an der oberen und unteren Seite des Kreuzkopfes befestigt sind. Die Achse e der vertikalen Lagerzapfen 44 und 46 ist im wesentlichen senkrecht zu der Achse cder horizontalen Lagerzapfen 37. Die Lagerblöcke 40 und 42 für die vertikalen Lagerzapfen 44 und 46 besitzen abnehmbare Aufsätze 40a und 42a, so daß die Lagerzapfen 44 und 46 leicht eingebaut werden können.

In der Bohrung 49 des Gehäuses 48 wird ein Paar von Axialkugellagern 50 aufgenommen, die Innenbohrungen 51 zur Aufnahme des kurbeiförmigen Verbindungsgliedes 32a aufweisen. Die Axialkugellager 50 befinden sich in lagerniäßigem Kontakt mit dem von der Kurbel getragenen Zwischenring 33. Die gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 48 werden mit Endaufsätzen 52 verriegelt, die durch sie hindurchgehende Bohrungen 53 aufweisen zur Aufnahme von Radiallagern

54. in denen der Wellenabschnitt 32 gelagert wird, um die Axialkugellager 50 und den Zwischenring 33 aneinander anliegend zu halten.

Bei Drehung des Drehantriebes 30 dreht sich die Antriebswelle 28 mit c'-'n Wellenabschnitt 32 und wirkt mit dem Gehäuse 48 zusammen, wodurch sich eine Taumelbewegung (Wobblebewegung) darauf ergibt und ein Hin- und Herschwingen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene um die Achse eder vertikalen Lagerzapfen 44 und 46 hervorgerufen wird. Zur gleichen Zeit, in der sich der Wellenabschnitt 32 um 180° zwischen den in den F i g. 4 und 5 gezeigten Stellungen dreht, so daß er entgegengesetzt zur Horizontalen geneigt ist und die Relativstellungen der Wellenteile 2Sd und 28e umgekehrt sind, wirkt das Verbindungselement 36 mit dem geneigten Wellenabschnitt 32 über das Gehäuse 48 zusammen zu einer Schwingung nur um die Achse c der Lagerzapfen 37 in einer vertikalen Ebene zwischen den in F i g. 4 und 5 gezeigten Stellungen.
Da die horizontalen Lagerzapfen 37 sich nicht horizontal bewegen können, zwingt die Schwingbewegung des ringförmigen Verbindungselementes 36 die Antriebswelle 28, auf dem Rahmen F zwischen der in F i g. 5 gezeigten Stellung, in der der kerbverzahnte Abschnitt 28c axial in den Drehantrieb 30 hineinbewegt ist, und der in F i g. 4 gezeigten Stellung, in der der Wellenabschnitt 28c axial aus dem verzahnten Drehantrieb 30 herausgezogen ist, zu gleiten. Die Axialbewegung der Antriebswelle 28 wird natürlich auf die Mischerwelle 16 übertragen zur Hin- und Herbewegung der Mischerwelle 16, wenn sie gedreht wird. Eine Drehung der Antriebswelle 28 schafft so eine längsmäßige Hin- und Herbewegung der Mischerwelle 16 mit einem Ausschlag, der gleich dem Zweifachen der Entfernung d von der geneigten Achse b zur Achse c multipliziert mit dem Sinus des Winkels χ zwischen den Achsen a und b ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer axial hin- und hergehenden Bewegung einer umlaufend angetriebenen Mischerwelle mit einem zur Mischerwelle geneigten Verbindungsglied, welches zwischen Drehantrieb und Mischerwelle angeordnet ist, d a durch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (32a) mit dem Drehantrieb (30) drehfest und mit der Mischerwelle (16) starr verbunden ist. daß auf dem Verbindungsglied und koaxial dazu ein mil einem Rahmen (276, F) über ein Kreuzgelenk (34) verbundenes Gehäuse (48) drehbar, axial jedoch unverschiebbar gelagert ist, und daß die Achse (e) des mit dem Gehäuse verbundenen ersien Gelenkes (40, 42, 44, 46) des Kreuzgelenkes in der durch die Achse (a) des Verbindungsgliedes und der Achse (b) der Mischerwelle gebildeten Ebene und senkrecht zur Achse (a) des Verbindungsgliedes liegt, während die Achse (c) des über ein Verbindungselement (36) mit dem ersten Gelenk verbundenen zweiten Gelenkes (37, 38) senkrecht zur Achse (e) des ersten Gelenkes und im radialen Abstand (d) zur Mischerwelle vorgesehen und das zweite Gelenk am ortsfesten Rahmen abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (36) ein Kreuzgelenkring ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (32a) gleichermaßen exzentrische, um 180° gegeneinander versetzte Wellenteile (28c/, 28e) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (32a) und die zum Drehantrieb (30) führende Antriebswelle (28) einstückig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (32a) einen Zwischenring (33) mit vergrößertem Durchmesser aufweist, gegen den Axialkugellager (50) anliegen.