DE2559135A1

DE2559135A1 - Kunststoffextruder

Info

Publication number: DE2559135A1
Application number: DE19752559135
Authority: DE
Inventors: Warner Jan De Putter
Original assignee: Wavin BV
Current assignee: Wavin BV
Priority date: 1974-12-31
Filing date: 1975-12-30
Publication date: 1976-07-08
Also published as: NL7417062A

Description

Kunststoffextruder Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoffextruder mit zumindest zwei sich in entgegengesetzter Richtung drehenden Mischförderschnecken, einem Extrudergehäuse sowie einem Trichter, einem Antriebsglied zum Antrieb einer der Mischförderschnecken und einem Getriebe zum Antrieb der zweiten Mischförderschnecke.
Bei bekannten Extrudern dieser Art wird die Welle einer ersten Mischförderschnecke unmittelbar angetrieben, wobei ein auf der Welle der ersten Mischförderschnecke befestigtes Zahnrad mit einem der Welle der zweiten Mischförderschnecke angebrachten Zahnrad zusammenarbeitet.
Ein derartiger Antrieb hat den Nachteil, daß die beiden Wellen der Mischförderschnecken stark auf Biegung beansprucht werden.
Dies ist sehr unerwünscht.
Zur Beseitigung dieses Nachteils hat man schon vorgeschlagen, eine besondere Lagerung oder einen besonderen Antrieb für die zweite Mischförderschnecke vorzusehen, um die Durchbiegung auszuglei chen.
Ein hierfür Anfwendung findendes Getriebe kann aus zumindest zwei Zahnrädern mit in entgegengesetzter Richtung angeordneter Schrägverzahnung, die auf einer verschiebbaren und antreibbaren Hilfswelle befestigt sind, bestehen>wobei die Hilfswelle im wesentlichen parallel zur Welle der ersten ischförderschnece verjWft, ein erstes Zannrad mit SchrägverzannunÔ mtt einem Ritzel auf der Welle der anderen Mischförderschnecke zusammenarbeitet un das andere Zahnrad mit Schrägverzahnung mit einem auf dasselbe Ritzel, jedoch auf einen anderen Teil dieses Ritzels als das erste Zahnrad, einwirkenden Getriebe zusairJr#narbeitet.
Werden zwei auf einer verschiebbaren Hilfswelle angebrachte Zahnräder mit entgegengesetzt gerichteter Schrägverzahnung verwendet, so kann diese Hilfswelle sich in einer bestimmten Lage einstellen und hierdurch die Biegebeanspruchung der zweiten Mischförderschnecke auf ein Mindestmaß beschränken oder fast aufheben.
Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß die Gleitlager für die schrägverzahnten Zahnräder schwer belastet werden, da der Mittenabstand zwischen den Wellen der Mischförderschnecken in einem Extruder nur klein gewählt werden kann. Aus diesem Grunde finden sehr breite Zähne Anwendung, was wieder eine große Durchbiegung zur Folge hat, die großen Verschleiß für die Zähne und Gleitlager herbeiführt. Im allgemeinen tritt schon nach einem halben Jahr Zahnbruch auf. Außerdem ist eine solche Ausführung des Extruderantriebs sehr teuer. Auch bedarf es bei dieser Konstruktion noch eines hydrostatischen Drucklagers mit einer Pumpe für die Schmierung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für einen Doppelschneckenextruder zu schaffen, bei dem die Gefahr des Zahnbruchs der verwendeten Zahntriebe sehr gering, die schwere Belastung der Gleitlager aufgehoben und der Verschleiß der Zahnräder sehr beschränkt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb einen drehbar gelagerten Umlaufkranz mit Innenverzahnung aufweist, der einerseits mit einem der auf der Welle der Mischförderschnecken angebrachten Zahnräder und andererseits mit einem dritten Zahnrad kämst, das mit dem auf der Welle der anderen Mis chförders chnecke angebrachten Zahnrad zus anurienarbeitet.
Wird eines der Zahnräder auf der Welle einer der Mischförderschnek ken oder des dritten Zahnrades angetrieben, so wird auch der Umlaufkranz mit Innenverzahnung in Drehung versetzt, wodurch sich eine vorteilhafte Momentenverteilung auf die unterschiedlichen Zahnräder ergibt.
Der Umlaufkranz kann mit einer einzigen Inn-enschrägverzahnunb versehen sein. Um in diesem Fall die axialen Kräfte aufnehmen zu können, ist der Umlaufkranz schiebbar in Bezug auf die Zahnräder angebracht.
Besonders vorteilhaft hat der Antrieb zwei mit Abstand voneinander angeordnete Umlaufkränze mit Innenverzahnung, wobei jeder Umlaufkranz auf seiner Innenseite mit einer einzigen Schrägverzahnung versehen ist und die Schrägverzahnungen einander zugekehrt sind, wobei ferner zwei feste miteinander verbundene dritte Zahnräder sowie zwei fest miteinander verbundene Zahnräder auf der Welle jeder Mischförderschnecke miteinander und mit den beiden Umlaufkränzen zusammenarbeiten, und wobei die Umlaufkränze in axialer Richtung in Bezug auf die Zahnräder verschiebbar sind, so daß die Gleitlager für die Wellen der Mischförderschnecken statik entlastet werden.
Da die Wellen der Mischförderschnecken geringen Querkräften ausge setzt sind, können mechanisch radiale Lager für diese Wellen eing -setzt werden.
Auch ist die Durchbiegung fast Null, un-d zwar wegen der besseren Verteilung der auf die Zähne ausgeübten Kräfte über eine kleinere Breite der Zahnräder der unterschiedlichen Radsätze. Der Umlaufkranz führt weiterhin zu beträchtlichen Raumersparnissen, da man mit schmaleren und kompakteren Kasten arbeiten kann.
Weiter ist die Lebensdauer der Zahnräder erheblich höher, da wegen der entgegengesetzt gerichteten Schrägverzahnungen bei beiden Sätze steifere, Zahnbruch verhütende Zähne möglich sind.
Schließlich können wesentlich größere Momente ausgeübt werden, wodurch die Leistung erhöht wird.
Außerdem können auch die hydrostatischen Lager in Fortfall Rorræn, wodurch die Schmierungen und die dafür benötigten Pumpen nicht länger erforderlich sind.
Vorteilhaft sind ausdehnbare Verbindungsglieder zwischen den beiden Umlaufkranzen, insbesondere Federn, vorgesehen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils einen in Fig. 2 vereinfachten und abgebrochenen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Kunststoffextruder.
In Fig. 1 ist ein Kunststoffextruder 1 aargestellt, der eine erst Mischförderschnecke 2 und eine zweite Mischfö#rschnecke 3 in ein m Extruderg§Shse 4 umfaßt, das mit einem Schütt- oder Einlauftrichte r 5 versehen ist.
Weiter ist der Kunststoffextruder mit einem Antriebsglied in Form eines Motors 23 zum Antrieb der Mischförderschnecke 2 und einem Getriebe zum Antrieb der zweiten Mischförderschnecke 3 versehen, wobei die Anordnung so getroffen ist,daß die Mischförderschnecken 2 und 3 sich in entgegengesetzter Richtung drehen.
Die Mischförderschnecken 2 und 3 sind mit in Lagern 7 und 8 gelagerten Wellen 5 und 6 versehen. Eine mit dem Antriebs d 23 verbundene Welle 9 lagert in einem mechanisch axialen Tonnenlager 10.
Weiter ist die Welle 6 der Mischförderschnecke 3 in einem vorzugsweise mechanisch axialen Tandemlager 11 gelagert, was zur Lagerung der Welle 6 der Mischförderschnecke 3 genügt.
zurübertraguno der auf die Welle 9 ausgeübten Antriebskräfte auf die Wellen 5 und 6 der Mischförderschnecken ist eine Ko#-bination von Zahnradgetrieben vorgesehen. An erster Stelle ist ein Zahnrad 12 mit Schrägverzahnung auf der Welle 5 der Mischförderschnecke 2 vorgesehen, das mit einem auf der Welle 6 der Mischförderschnecke 3 befindlihen Zahnrad 13 mit Schrägverzahnung und mit einem Umlaufkranz 15 zusammenarbeitet. Das Zahnrad 13 mit Schrägverzahnung kämmt ferner mit einem schrägverzahnten Zahnrad 14 zusammen. Der Satz Zahnräder 12,13,14 mit abwechselnd entgegengesetzt gerichteter Schrägverzahnung ist innerhalb des mit einer inneren Schrägverzahnung versehenen Umlaufkranzes 15- untergebracht, der drehbar in den Lagern 16 und 17 gelagert ist. Das Zahnrad 14 liegt dem Zahnrad 12 diametral gegenüber.
In geringem Abstand von den schrägverzahnten Zahnrädern 12,13 und 14, die von dem eine Innenverzahnung aufweisenden Umlaufkranz 15 umgeben sind, ist eine ähnliche Einheit angebracht, die einen zwei ten##laufkranz 19 mit Innenverzahnung aufweist, dessen Verzahnung jedoch hinsichtlich der Schrägverzahnung des Umlaufkranzes 15 entgegengesetzt gerichtet ist. Auch ist das zweite im Satz (dritte) Zahnrad 14' in Bezug auf das Zahnrad 14 entgegengesetzt schräg verzahnt. Das gilt gleichfalls für das Zahnrad 13' in Bezug auf das Zahnrad 13 und das Zahnrad 12 t in Bezug auf dasZahnrad 12. Die beiden Umlaufkränze 15,19 sind vorzugsweise mittels Federpaketen 20 miteinander verbunden, wodurch die Umlaufkränze, die verschiebbar auf die Zahnräder gehängt sind, mit denen sie zusammenarbeiten, die richtige Stellung einnehmen können. Die in axialer Richtung wirksamen Federpakete werden im Betrieb durch die Schräg verzahnung auf einer vorgegebenen Spannung gehalten.
Durch eine derartige Kombination von zwei Umlaufkränzen 15 und 131 schräg die auf ihrer Innenseite unterschiedlich/verzahnt sind, wird eine bedeutene Entlastung der Lager 21,22,21' bzw. 22' der Wellen 5,6 beider Mischförderschnecken 2 und 3 erhalten.
Bei Anwendung von zwei gesonderten Umlaufkränzen 15>19 zusammen mit den Federpaketen 20 erhält man ferner eine optimale Erhöhung der Lebensdauer.
Die Zahnräder 14,14',13,13' bzw. 12>12' sind über Wellen 27,28 und 29 miteinander verbunden. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß nun ein mechanisch axiales Tandemlager 11 Anwendung finden kann, wohingegen bei den bekannten Einrichtungen dieses Lager als ein hydrostatisches Drucklager ausgebildet sein mußte, was eine spezielle Schmierung und einer Pumpe zur Zuführung des zur Schmierung erforderlichen Öls voraussetzte.
Durch die in verhältnismäßig in kurzem Abstand nebeneinander angeordneten Umlaufkränze 15,19, die vorzugsweise eine Schrägverzahnun aufweisen, jedoch auch mit einer geraden Verzahnung ausgeführt sein können, kann ein sehr kompakter und sehr achmaler Zahnradkasten zur Kapselung vorgesehen werden.
Die obenerwähnten Zahnräder weisen denselben Durchmesser, dieselben Zähne und dasselbe Modul auf; der Neigungswinkel der Zähne ist gleich.
Außer den Lagern 22 und 22' ist auch noch zwischen den Zahnrädern 12 und 12' ein Lager 22" vorgesehen. Ein derartiges Lager 21" ist auch zwischen den Zahnrädern 13 und 13' vorgesehen.
Zwischen den Zahnrädern 14 und 14' und zu deren beiden Seiten stützen Lager24,241 und 24" die Welle der Zahnräder 14 und 14' ab.
Zur Kupplung der Mischförderschnecken 2,3 an die Wellen 5 und 6 der Antriebseinheit sind Muffenkupplungen 25 und 25' vorgesehen.
In der Fig. 2 ist in skizzenhafter Darstellung gezeigt, in welcher Weise mit einem Umlaufkranz 15 mit gerader Verzahnung gearbeitet werden kann. Hierbei kann man die bei der bekannten Konstruktion auf die Zähne ausgeübten Kräfte bis auf die Hälfte verringern, während außerdem diametral gegeneinander auf jedes der mit den Mischförderschneckenwellen 5,6 verbundenen Zahnräder 12,13 gleiche und entgegengesetzt gerichtete Kräfte ausgeübt werden, wodurch diese Zahnräder keinem Biegemoment ausgesetzt sind.
Auf die Zähne des Hilfszahnrades 14 werden zwei Kräfte ausübt, die jeweils die Hälfte der bei der bekannten Konstruktion auf die Zähne ausgeübten Kräfte betragen.
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Zahnräder schmaler sein können und die Achsschenkel nicht durch Torsion beansprucht werden. Die Lagerung der Zahnräder kann deshalb beträchtlich besser und einfacher verwirklicht werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 mit zwei UmlauSkrnnzen mit Schrägverzahnung sind Tangentialkräfte in der Einheit über die bei den nebeneinander angeordneten Umlaufkränze verteilt, die ihre Stellung infolge der verschiebbaren Aufhängung auf den Zahnrädern 14,141 und 12,12' in axialer Richtung suchen können. Dies be-# deutet, daß sie auch in der Ebene der Tangentielkräfte beweglich ist. Die Federpakete zusammen vermitteln eine von den Zahnrädern 12 und 14 aufgenommene Axialkraft.

Claims

Ansprüche:

Kunststoffextruder mit zumindest zwei sich in entgegenletzter Richtung drehenden Mischförderschnecken, einem Extruder gehäuse sowie einem Einlauftriciiter, einem Antriebsglied zum Antrieb einer der Mischförderschnecken und einem Getriebe zum Antrieb der zweiten Mischförderschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einen drehbar gelagerten Umlaufkranz (15,19) mit Innenverzahnung aufweist, der einerseits mit einem der auf der Welle der #4ischförderschnecken angebrachten Zahnräder (12,12') und andererseits mit einem dritten Zahnrad (14,14') kämmt, das mit dem auf der Welle der anderen Mischförderschnecke angebrachte Zahnrad (13>13') zusammenarbeitet.
2. Kunststoffextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlaufkranz (15,19) mit einer der Schrägverzahnung der Zahnräder (12,14 bzw. 12',14') entsprechenden Innenschrägverzannungtiersehen ist.
3. Kunststoffextruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten, mit je einer Innenverzahnung versehenen Umlaufkränzen (15,19) ausgestattet ist, wobei diese Innenverzahnungen jeweils als einheitliche Schrägverzahnungen ausgebildet und die Schrägverzahnungen einander zugekehrt sind, und daß zwei fest miteinander verbundene dritte Zahnräder (14>14') sowie zwei fest miteinander verbundene Zahnräder (13,13') und (12,12') auf der Welle jeder Mischförderschnecke miteinander und mit den beiden Umlaufkränzen (15,19) zusammenarbeiten.
4. Kunststoffextruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufkränze (15,19) durch ausdehnbare Verbindungsglieder, insbesondere Federn (20) verbunden sind.
5. Kunststoffextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufkränze (15,19) verschiebbar in Bezug auf die mit einem Umlaufkranz zusammenarbeiten den Zahnräder angebracht sind.
6. Kunststoffextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (21,22 bzw. 21W,22#) als mechanisch radiale Gleitlager ausgeführt sind.
7. Kunststoffextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (6) der zweiten Mischförderschnecke <3) an ihrem Ende in einem mechanisch axialen Tandemlager (11) gelagert ist.
8. Kunststoffextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Antrieb (23) der für die Nischförderschneckenwelle (5) in Verbindung stehende Welle (9) in einem mechanisch axialen Tonnenlager (10) gelagert ist.
9. Kunststoffextruder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Mischförderschnecken (2, 3) als eine mit diesen kuppelbare gesonderte Antriebseinheit ausgebildet ist.