DE2334707A1

DE2334707A1 - Verfahren zur herstellung einer foerderschnecke fuer eine schleuder

Info

Publication number: DE2334707A1
Application number: DE19732334707
Authority: DE
Inventors: Leonard Shapiro
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-07
Publication date: 1974-02-07
Also published as: JPS5135551B2; FR2193679B1; JPS4958069A; US3812564A; FR2193679A1; GB1398484A

Description

PATENTANWALT ' Änw, Akte: Dipl.-Ing. Wolfgang K. Rauh

51 AACHEN 1.434

Krtfeldtr Straß· 35 ■ Telefon 36452 PATENTANMELDUNG Anmelder: Pennwelt Corporation,Philadelphia, Penna« 19102 USA Priorität: 26.3uli 1972 Ser.No· 275 37S V$*

Bezeichnung! Verfahren zur Herstellung einer Förderschnecke für eine Schleuder

Die Erfindung betrifft «in Verfahren zur Herstellung einor Förderschnecke für sine Schleuder, möbel die Förderechnocke eu3 einer auf eine WaIIe aufgezogenen Schraubenflacha oder Windung bestimmter Steigung besteht.

Schleudern der in der US-PS 3 428 246 beschriebenen Art benutzen zum Abscheiden von Featatoffen aus einer Flüssigkeit Förderechnecken, die innerhalb eines Fördergehöusaa oder Förderko:?bea angeordnet eind« um dia abgetrennten Feststoffe zu entsprechenden FeatstorfaualaOüffnungen am einen Ende dee Fördergehäuaea zu transportieren· mährend des Betriebes einer aolchen Schleuder laufen die Förderschnecke und das Fördergehäuao mit sehr hohen Drehzahlen um, die einign tausend Umdrehungen pro minute betragen können« Allerdings laufen diet beiden Teils mit untarschied-

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lichen Drehzahlen urn, wobei der Drehzahlunterschied 1-200 U/min betragen kann· In jedem Fall sind beide maschinenteile eehr hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt.

Oit Förderschnecke beeteht aus schraubenförmigen Segmenten, die an einer Walle und miteinander verschweißt sind, um eine die .felle umgabende Schraubenfläche zu bilden« Damit die Fördersohnecke wirksam innerhelb des FördergehHuaes erbeiten kenn, sollte der Neigungswinkel der Windung eo gleichmäßig wie möglich, sein, ferner sollten die Seiten der Windungen relativ glatt i» Verhältnis zur Innenfläche .dee Fördergehäuses sein, so daß die abgetrennten Feststoffe mit dem Fördergehäuse und nicht mit der Förderschnecke umlaufen, mit anderen Worten sollen die abgetrennten Feststoffs, damit ein wirksamer Fördervorgang erzielt «erden kenn, auf den Flächen der Schnecke gleiten, nicht aber auf dar Innenoberfläche dee Fördergehäueea.

Des übliche Verfahren zur.Herstellung einer Förderschnecke für ein« Schleuder erfordert, daß ausgeschnittene Scheiben, die entlang eines Radius geschlitzt sind, euf eine Welle aufgezogen warnen· Dia \
felle verteta
Steigung, am

ereohiedenen Scheiben «arden dann axial auf der t engeordnet und zwar entsprechend der gewünschten chlieOend an dar Welle angeschweißt und eohliefllich

,auch Miteinander durch SchweiQung wer'bijnden, bis eie ein« durch-

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laufende Schraubenfläche auf der Welle bilden. Soweit bekannt ist, wurde dieses Verfahren bisher von Jedermann in der Industrie zur Herstellung von Förderechnecken für Schleudern benutzt» Die Fig. 1 und 2 zeigen die Probleme, die bei diesem bekannten Verfahren auftreten.

U/eil die Scheiben miteinander durch Schweißung verbunden werden müssen, um eine kontinuierliche Schraubenfläche oder Windung zu bilden, müssen die sich ergebenden Schweißnähte geschliffen oder auf andere Weise nach dem Schweißen geglättet werden. Zusätzlich zu den Schweißnähten selbst verursacht das Schweißen Verwerfungen an den Schweißstellen, was wiederum zu Änderungen des Steigungswinkels der Windung führte Xn Fig· 2 sind die Schweißnähte mit A und die Verwerfungen mit 8 bezeichnet· Wan kann erkennen, daß der Steigungswinkel «( , dar der Arcus fcangene der Durchschnittssteigung geteilt durch den Umfang einer einzelnen Windung der Schraubenfläche ist,an der Stella der ierwerfung B den U/ert -Θ· · Dieae Verwerfungen 8 müssen nach dem Schweißen ebenfalls geschliffen werden. Dazu kommt, daß dar neue Neigungswinkel ·&·, der durch die Verwerfungen entstanden ist, einen geringeren Wirkungsgrad der Förderschnecke herbeiführt. Bei Anwendung dieses Verfahrens sind darüberhinaus die Herstellungskosten bezüglich material .und Fabrikation sehr hoch.

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Kontinuierliche Schraubenflächen, die nicht für Schleudern verwendet werden, werden in üblicher Weise auf verschiedene Art hergestellt. Das erste Verfahren besteht darin, daß Flachmaterial mit rechteckigem Querschnitt durch einen Dreiwalzenstuhl geführt wird, in dem das Flachmaterial schraubenförmig gebogen wird. Der zweite Verfahrensweg besteht darin, da0 Flachmaterial an einer Drehbankspindel befestiqt wird und zwischen entsprechenden Führungen aufgewickelt wird.

Der dritte Verfahrensweg besteht darin, daß die Seiten des Flachmaterials,das zwischen Walzen hindurchgeführt wird, ungleich zusammengepreßt werden, wodurch eine Schraubenfläche erzeugt wird, deren Aufienumfang dünner ist als der Innenumfang·

UJie oben erwähnt wurde, werden Schraubenflächen, die nach einem dieser Verfahren hergestellt werden zwar für Förderschnecken benutzt, nicht aber in Schleudern. Die Steigungen solcher Förderschnecken sind nämlich nicht so wichtig wie die Steigungen von Förderschnecken in Schleudern, so daß man es sich ohne weiteres leisten kann, daß ein auf diese Weise hergestelltes Schraubenband auf einer Welle ausgestreckt werden kann, bis der Innendurchmesser dieser Schraubenfläche sich auf das ITIaG des Wellendurchmessers verringert hat, worauf die Schraubenfläche dann an der Welle angeschweißt wird. Da För-

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derschnecken dieser Art, die nicht in Schleudern verwendet werden,auch nicht so hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt sind, brauchen diese auch nicht dynamisch ausgewuchtet werden, um einen glatten Betrieb zu sichern»

Bei der Verwendung einer Förderschnecke in einer Schleuder ist die Steigung der Schnecke von großer Wichtigkeit und ändert sich in Abhängigkeit von den Stoffen, die mit der Schleuder abgetrennt werden sollen. Es war bisher nicht möglich, nach einem der vorgenannten Verfahren hergestellte kontinuierliche Schraubenflächen für Förderschnecken zu verwenden, die in Schleudern eingebaut werden können, weil die Toleranzen dieser Windungen viel zu groß sind hinsichtlich der Genauigkeit, die zum genauen Aufstecken auf die üblichen standardisierten Wellen von Schleudern erforderlich sind. Diese Genauigkeit wird deshalb erfordert, weil die Förderschnecken in Schleudern mit mehreren tausend Umdrehungen pro minute umlaufen und somit außerordentlich hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt sindo Infolgedessen ist es wichtig, daß diese Förderschnecken auch dynamisch ausgewuchtet sindo

Wie oben erwähnt, war es nicht möglich, die bisher üblichen Fertigungsverfahren für kontinuierliche Schraubenflächen für Förderschnecken in Schleudern zu verwenden, weil die Korstel« lungstoleranzen dieser Schraubenflächen zu groß aiaren.

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Beispielsweise wurde festgestellt, daß wenn eine derartige Schraubenfläche auf eine vorbestimmte Steigung axial gestreckt wurde, der radiale Spalt zwischen dem Innenumfang der Windung und dem Außenumfang der Welle sehr groß ist und wenn die Windung bei dieser Steigung an der U/eile angeschweißt worden wäre, die Schweißnaht nicht so stark wäre als eine Schweißnaht, die bei einer genauer angefertigten Schnecke erzielbar wäre. Weil die Förderschnecke einer Schleuder mit sehr hoher Drehzahl umläuft, ist es wichtig, daß die Schraubenfläche auch gut an der li/elle angeschweißt wird. Wenn darüberhinaus die Schraubenfläche nicht konzentrisch zur Welle angeordnet ist, «äre der Radialspalt zwischen dem Innenumfang der Windung und dem Außenumfang der (!felle nicht entlang der Länge der gesamten Schraubenfläche gleichmäßig· Es müßten daher beträchtliche Anstrengungen unternommen werden, um eine solche Förderschnecke zum Gebrauch in einer Schleuder richtig auszuwuchten.

Infolgedessen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungsverfahren zur Herstellung von Förderschnecken für Schleudern zu schaffen, bei denen kontinuierlich hergestellte Schraubenflächen nach einem der drei vorgenannten Fertigungsverfahren auch für Förderschnecken an Schleudern verwendbar sind und daß darüberhinaus auch Herstellungskosten vermindern hilft.

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Gemäß der Erfindung wird die Lösung der gestellten Aufgabe darin gesehen, daß aus Flachmaterial ein (üindungspaket mit der Steigung O hergestellt uiird, daß der Innendurchmesser dieses U/indungspakete um ein das Sollmaß übersteigendes Maß. ausgearbeitet wird, das dem Durchmesserschuiund beim Strecken des Uiindungspakets auf seiner Sollsteigung entspricht und daß anschließend das Üindungspaket auf die Sollsteigung gestreckt, auf eine Welle aufgezogen und an dieser angeschweißt wird·

Vorteilhaft wird der Außenumfang der Windung mit einer harten Oberfläche z.B. Hartmetall versehen.

Eine »eitere vorteilhafte maßnahme gemäß der Erfindung besteht darin, daß zur Bildung des Uiindungspakets Flachmaterial derart zwischen konischen Walzen geführt tuird, daß es bei der UJindungsbildung am Innenumfang einen dickeren Querschnitt erhält als am Außenumfang.

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Nachstehend ist die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert und ziuar zeigen:

Fig. 1 und 2 Beispiele für die Nachteile üblicher Förderschnecken in Schleudern

Fig. 3-6 Darstellungen betreffend die Herstellung einer Schraubenfläche für eine Förderschnecke einer Schleuder

Fig. 7 eine graphische Darstellung bezüglich des inneren Durchmessers einer gegebenen Schneckentuindung und der Steigung

Fig. 8 eine Darstellung des (flaschinenvorgangs

zur Bearbeitung der Innenoberfläche einer Windung

Fig. 9 u. 10 Arbeitsvorgänge des Befestigens und AnschtueiGens einer Windung auf der U/elle nachdem der Innendurchmesser der Windung bearbeitet worden ist

Fig. 11 die Bearbeitung des Außendurchmessers

nach der Befestigung der Windung auf der Welle und

Fig.12 u.13 das Härten und Schleifen des Außenumfangs einer Windung.

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DIq Fig. 3-6 zeigen ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Schneckeniuindung für eine Förderschnecke, die in einer Schleuder yeruiendet wird. Das Verfahren ist in aufeinanderfolgenden Arbeitsstufen dargestellt.

Zunächst u/ird eine Länge Flachmaterial 10 mit rechteckigem Querschnitt gemäß Fig. 3 so, wie dies die Fig. 4 zeigt, zwischen zwei drehbar gelagerten konischen U/alzan 12 hindurchgeführt und so zusammengepreßt, daß eine Windung gebildet wird, die an ihrem Innenumfang 14 dicker ist als an ihrem Außenumfang 16_O Das Verfahren zur Herstellung einer Windung in dieser Art ist ausführlicher in der US-Patentschrift Nr. 369 569 dargestellt« Im Gegensatz zu den anderen beiden der drei Verfahrenstuege, die oben ermähnt wurden, ist dies das bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer Windung für eine Förderschnecke einer Schleuder. Obgleich eine zufriedenstellende Windung für eine Förderschnecke einer Schleuder auch durch das IDalzankanten, wie es oben beschrieben ist, hergestellt werden kann, besteht doch ein Problem hinsichtlich der Deformation am Innen- und Außenumfang der auf diese Weise hergestellten Windung. Dies liegt daran, daß die Kanten des Flachmaterials extrem hohen Drücken ausgesetzt sind wenn sie zwischen Walzen gebogen werden,, Auch tuenn eine Förderschnecke in einer Schleuder verwendet werden soll, ist es megen der hohen auf die Förderschnecke u/irkenden Zentrifugalkräfte vorteilhafter, eine Windung zu haben, die am

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Innenumfang dicker let als em AuQenurnfang statt einen gleichmäßigen Querschnitt zu besitzen. Das in den Fig. 3-6 dargestellte Herstellungsverfahren ist auch besser als das erste oben erwähnte Verfahren, nämlich die Herstellung einer Windung durch das Aufwickeln von Flachtnaterial auf einem Kern, denn hierbei ergeben sich Verwerfungen infolge der Abmessungen des Flachmaterials, des für die Windung verwendet u/erden muß. Uienn das Flachmaterial 10 aus den Walzen 12 austritt wird, wie Fig* 5 zeigt, eine schraubenförmige Windung 18 gebildet.

Wenngleich die Windungen für die vorliegende Erfindung hergestellt werden, dürfen sie nur innerhalb vorbestimmter Toleranzen gefertigt werden. Welcher Typ einer Vorrichtung zur Herstellung der Windungen auch immer verwendet wird, stellt sie Windungen her, deren Innendurchmesser wesentlich größer sind als die zum genauen Aufsetzen auf genormten UJb 11 en erforderlich sind, die für Schleudern verwendet werden. Dies liegt an den großen Toleranzen, die durch das Verfahren zur Herstellung der Windungen erforderlich sind.

Fig. 7 zeigt in einer schaubildlichen Darstellung wie der Innendurchmesser einer gegebenen Windung sich ändert, urenn die Steigung der Windung verändert wird. Der Innendurchmesser ist hierbei als Ordinate, die Steigung als fltszissa dargsstelit. Entsprechen-

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de Kurven anderer Windungen haben im wesentlichen die gleiche Form ωίθ die Fig. 7 dargestellte Kurve«, UJenn somit zwei Windungen nur geringfügig abweichende Innendurchmesser bei einer Steigung 0 aufweisen und auf eine Steigung von beispielsweise 5 Einheiten gestreckt werden, so wird sich der Innendurchmesser für jede Windung um das gleiche RIaQ ändern, d.h. um 0,12 Einheiten (Fig.7). Beispielsweise betrage der Durchmesser einer gegebenen (Helle die für eine Schleuder verwendet wird 17,30 Einheiten, während der Innendurchmesser einer gegebenen Windung bei einer Steigung 0 ebenfalls 17,30 Einheiten betragen solle Man nehme nun an, daß diese Windung aufder Welle mit einer Steigung von 5 Einheiten aufgebracht wird. Wie oben erwähnt, wird sich der Innendurchmesser einer von einer Steigung von 0 auf 5 Einheiten gestreckten Windung durch Interpolation aus der Kurve der Fig. 7 mit 0,12 Einheiten ermittelt werden. Der Innenumfang der gegebenen Windung wird somit bei einer Steigung so bearbeitet, daß hierbei material so entfernt wird, bis der Innendurchmesser von 17,30 auf 17,42 erhöht worden ist. Wenn nun die Windung von der Steigung 0,in der sie bearbeitet worden ist, auf die Steigung 5 Einheiten gestreckt wird, so wird sich der Innendurchmesser von 17,42 auf 17,30 Einheiten verringern, wobei das letztgenannte IYIaO dasjenige dar Welle ist, auf der die Windung befestigt werden soll. Um den Innendurchmesser 14 einer gegebenen Windung 18 zu bearbeiten, wird letztere mittels Klammern 22 oder dgl. gegen einer mitnehmerscheibe 20 einer Drehbank

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gespannt, während ein Schneidwerkzeug 24 inwendig gegen die mitnehmerscheibe bewegt wird, wie dies in Fig. 8 dargestellt let. Auf diese U/eise wird die Windung so bearbeitet, daß der Innenumfang der Windung konzentrisch zum Außenumfang erhalten bleibt. Nachdem

der Innenumfang der Windung 1Θ auf den vorbestimmten

Durchmesser bearbeitet worden ist, wird die zusammengedrückte bindung

über eine Welle 24 gezogen, wie dies Fig. 9 zeigt. Anschließend wird die Windung 1Θ auf die vorbestimmte Steigung (im vorliegenden Beispiel 5 Einheiten) gestreckt und mit dieser Steigung, wie Fig. 10 zeigt, an der UfelIe angeschweißt. Es sei hier bemerkt, defl eine Schweißnaht 26 entlang der gesamten Länge am Fuß beider Seiten der Windung 18 angelegt wird, obgleich' des Anschweißen auf einer Seite in einigen Anwendungefällen auch

ausreichend» ist.

Nachdem die Windung 18 an der Welle 24 angeschweißt worden ist, wird die so ausgebildete Förderschnecke 28 auf einer Drehbank eingespannt, wobei ein Schneidwerkzeug 30 den Außenumfang 16 der Windung so bearbeitet, daß dieser konzentrisch mit dem Außenumfang der Welle wird. Der Außenumfang wird solange bearbeitet, bis genügend material entfernt worden ist, um den Außendurchmesser der Windung auf ein vorbestimmtes Maß zu verringern. Es sei hier erwähnt, daß, falls es erwünscht ist, der Außendurchmesssr der Windung 18 gleichzeitig mit dem Innendurchmesser bearbeitet werden kann.

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Nachdem der Außendurchmesser der Windung 1B auf das vorbestimmte fflaß bearbeitet worden ist, wird er mit einer verschleißfesten Oberfläche versehen, indem beispielsweise ein. verschleißfestes material z.B. Stellit, Karbit oder dgl* 32 mit Hilfe einer Schiueißflamme 34 aufgeschmolzen wird. Nachdem der Außenumfang der Windung 18 mit einer harten Oberfläche versehen worden ist, wird die Förderschnecke 28 dann auf eine Schleifbank gespannt und in Umlauf versetzt, wobei der verschleißfeste Außenumfang durch eine umlaufende Schleifscheibe 36 geschliffen wird. Das Aufbringen einer harten Oberfläche auf die Förderschnecke für einer Schleuder ist nicht in allen Fällen erforderlich.

Alle Bearbeitungsvorgänge gemäß der Erfindung verlaufen innerhalb der Toleranzen, die für den Schleuderbau typisch sind. .

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Claims

-if- .

PATENTANSPRÜCHE

.Jl/erf ehren zur Herstellung einer Förderschnecke Für eine Schleuder* wobei die Förderschnecke aus einer auf eine Welle ausgezogenen Schraubenfläche oder Windung bestimmter Steigung besteht, dadurch gekennzeichnet «daß aus Flachmateriel (10) ein Ufindungspaket mit der Steigung 0 hergestellt wird» daß der Innendurchmesser (14) dieses Ufindungspakets um sin das Sollmaß übersteigendes MsO ausgearbeitet wird, das dem Durchmesserschuiund beim Strecken des IVindungspakets auf seine Sollsteigung entspricht, daß anschließend das U/indungspakst auf die Sollsteigung gestreckt» auf «ine Welle (24) aufgezogen und an dieser angeschweißt urird.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne, t , daß der Außenumfang (16) auf ein bestimmtes Sollmaß vermindert wird.

3. Verfahren nech Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang (16) mit einer harten Oberfläche (32) beispielsweise aus Hartmetall versehen wird·

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ir -

4· Verfahren nach Anspruch 3» dadurch g · κ iη n zeichnet , daß die mit harter Oberfläche (32) versehene Windung (18) auf einen bestimmten Außendurchmesser abgeschliffen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekannzeichnet , daß zur Bildung des Wlndungapekets Flachmaterial (10) derart zwischen konischen Weizen (12) geführt und zusammengepreßt wird, daß es bei der Windungsbildung am Innenumfang (14) einen dickeren Querschnitt erhält als am Außenumfang

Für Pennuialt. Corporation

Dipl.-Ing. UJolfganQ K. Rauh PATENT. ANWALT

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