DE2619019A1

DE2619019A1 - Extrudergetriebe fuer achsparallel angeordnete, gegenlaufende doppelschnecken

Info

Publication number: DE2619019A1
Application number: DE19762619019
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Diekmann; Hans-Werner Ing Grad Selbach
Original assignee: ESDE MASCHTECH
Current assignee: ESDE MASCHTECH
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1977-11-10
Also published as: JPS52133469A; JPS5936141B2; US4170150A; NL7704592A; FR2349431B1; DE2619019B2; DE2619019C3; NL183343C; GB1523998A; FR2349431A1; NL183343B

Description

Extruderqetriebe für achsparallel angeordnete, qeqenlaufende Doppelschnecken.

Extrudergetriebe für gegenlaufende Doppelschnecken sind bekannt, wobei die im Gegenlauf arbeitenden Doppelschnecken auch miteinander im Eingriff stehen können. Die Konstruktion solcher Extrudergetriebe ist insbesondere dann problematisch, wenn die Doppelschnecken achsparallel angeordnet sind, da bei dieser Ausführungsform im Gegensatz zu Doppelschneckenanordnungen, die keilförmig auseinanderstreben, die Platzverhältnisse für den Doppelschneckenantrieb sehr beengt sind.

Die Erfindung betrifft ein Extrudergetriebe für achsparallel angeordnete und gegenlaufende Doppelschnecken, die entweder miteinander kämmen oder nicht miteinander kämmen können, mit anderen Worten ist die Forderung ge-

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stellt, daß die Winkelgeschwindigkeiten der den Doppelschnecken zugeordneten Abtriebswellen des Getriebes gleich seien sollen.

In verfahrenstechnischer Hinsicht, d.h. bezüglich der Plastizierung des Extrudats, sollen beide Extruderschnecken möglichst gleich belastet sein, so daß für den Konstrukteur der Extrudergetriebe die weitere Forderung besteht, über die Abtriebswellen ein im wesentlichen gleich großes Drehmoment an die Doppelschnecken abzugeben.

Die Auslegung der Abtriebswellen bei bekannten Extrudergetrieben dieses Typs ist besonders kritisch. Gewünscht ist eine möglichst große Dimensionierung der Abtriebswellen, um die aus den Verzahnungskräften resultierenden Durchbiegungen der Abtriebswellen so klein als möglich zu halten. Die gewünschte große Dimensionierung läßt sich jedoch in praxi nicht erreichen, da - wie bereits erwähnt - die Platzverhältnisse insbesondere bei achsparallel angeordneten, im Gegenlauf miteinander kämmenden Doppelschnecken sehr beengt sind. Es muß also eine Durchbiegung der Abtriebswellen in Kauf genommen werden.

Die Durchbiegung der Abtriebswellen ist nicht konstant, vielmehr hängt der Biegelinienverlauf von der jeweiligen Betriebsbelastung der Doppelschnecken ab. Dies führt zu einer ständig sich verändernden ungünstigen Belastung der Radiallager der Abtriebswellen, die den Konstrukteur zwingt, teure Sonderlager zu verwenden, um eine annähernd praktikable Lebensdauer der Extrudergetriebe bzw. deren Lagerungen sicherzustellen.

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Ein für diese Zwecke häufig verwendetes Sonderlager ist das mehrreihige Zylinderrollenlager. Aber auch dieses Lager kann optimal nur für einen bestimmten Biegelinienverlauf der Wellen ausgelegt sein. Jede Abweichung führt zu einem unerwünschten Kantenlauf des Lagers mit dem Ergebnis, daß beispielsweise die Lager allein deshalb frühzeitig ausfallen können, wenn der Doppelschneckenextruder vorwiegend unterhalb seiner Nennlast gefahren wird, was in praxi relativ häufig vorkommt.

Andere Ausführungsformen von Extrudergetrieben besitzen deshalb winkeleinstellbare Wälzlager, bei denen zwar die Laufbahnen wiederum zylindrisch geschliffen sind, aber der Außenkörper der Wälzlager einen balligen Schliff erhält, so daß sich das Lager mitsamt seinem Außenkörper auf die Veränderung des Biegelinienverlaufes einstellen kann. Das ballige Einschleifen solcher winkeleinstellbaren Lager ist aber ungemein teuer.

Diese Probleme hinsichtlich der erreichbaren Lebensdauer der Extrudergetriebe bzw. deren Lagerungen sind durch die in den letzten Jahren geforderten Leistungssteigerungen bei Doppelschneckenextrudern verstärkt hervorgetreten. Während man früher bei Platzverhältnissen, die einem Achsabstand der Extruderschnecken von beispielsweise 90 mm entsprechen, maximal 80 kg/h Ausstoßleistungen forderte, fährt man heute bei dem gleichen Achsabstand gut das Fünffache an Ausstoßleistung.

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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Extrudergetriebe des genannten Typs zu schaffen, das trotz der heute üblichen hohen Ausstoßleistungen bei niedrigsten Herstellungskosten eine möglichst hohe Lebensdauer erreicht.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird von einem Extrudergetriebe ausgegangen, das entfernt an ein Planetengetriebe erinnert, aber nicht mit diesem vergleichbar ist, da es nicht zur Drehmomentenübersetzung oder -Untersetzung dient, sondern nur zur gleichmäßigen Drehmomentenaufteilung von der Antriebswelle auf zwei parallel im Abstand der Doppelschnecken zueinander angeordnete Abtriebswellen benutzt wird. Die Antriebswelle ist durchgehend ausgeführt und zugleich eine der Abtriebswellen. Auf dieser Welle sitzt gewissermaßen als Sonnenrad ein Zentralritzel, vermittels dem das halbe Antriebsdrehmoment auf zwei untereinander und mit dem Zentralritzel gleich große Zahnräder zu je 1/4 aufgeteilt wird. Die Zahnräder sind in dem Getriebegehäuse ortsfest gelagert, und eines der Zahnräder sitzt auf der zweiten Abtriebswelle, gibt also sein vom Zentralritzel direkt empfangenes 1/4 Drehmoment an die zweite Abtriebswelle ab. Das andere Zahnrad, im folgenden Zwischenrad genannt, gibt sein vom Zentralritzel empfangenes 1/4 Drehmoment an ein frei umlaufendes, innenverzahntes Hohlrad ab, das mit dem Zahnrad auf der zweiten Antriebswelle und dem Zwischenrad gleichzeitig im Eingriff steht. Mithin gelangt also auch das restliche 1/4 Drehmoment über das Zwischenrad und das Hohlrad an die zweite Abtriebswelle, wenn auch auf einem indirekten Wege.

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Der Vorteil solch eines Getriebes zur Leistungsverzweigung, bei dem ein Zahnrad und ein Zwischenrad einander gegenüberliegend zu beiden Seiten eines Zentralritzels angeordnet sind, besteht darin, daß sich die Aktions- und Reaktionskräfte an dem auf der durchgehenden An- und Abtriebswelle sitzenden Zentralritzel und an dem auf der zweiten Abtriebswelle sitzenden gleich großen Zahnrad gegenseitig aufheben, so daß beide Abtriebswellen frei von unerwünschten Durchbiegungen und entsprechenden Belastungen ihrer Radiallager sind. Es können für diese Radiallager also relativ kleine Lager handelsüblicher Bauart verwandt werden. Ein wesentlicher Nachteil bleibt aber dennoch bestehen, nämlich der, daß die Welle für das Zwischenrad nach wie vor lastabhängigen Durchbiegungen unterworfen ist, da sich an dem ungebremsten Zwischenrad die Verzahnungskräfte nicht gegenseitig aufheben.

Dieser Nachteil wird bei einem erfindungsgemäßen Extrudergetriebe dadurch eliminiert, daß das Zwischenrad wesentlich größer als das Zentralritzel bzw. das gleich große Zahnrad auf der zweiten Abtriebswelle ausgeführt wird. Hierdurch gewinnt man für die Anordnung der einzig noch kritischen Radiallagerung der Zwischenradwelle so viel Platz, daß ohne weiteres die Zwischenradwelle ausreichend überdimensioniert werden kann. Somit läßt sich eine unerwünschte Durchbiegung der Zwischenradwelle gemäß dieser Lehre zum technischen Handeln vermeiden, so daß auch für diese letztlich noch verbliebene kritische Radiallagerung handelsübliche Lager verwandt werden können.

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Für die Herstellung, Lebensdauer und Reparaturfreundlichkeit solcher Extrudergetriebe bedeutet die ausschließliche Verwendung handelsüblicher Radiallager einen eminent wichtigen Vorteil, der bisher trotz aller Bemühungen der Fachwelt nicht erreicht werden konnte.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Extrudergetriebe,

Fig. 2 eine Ansicht des Teilkreisdurchmessers in Richtung der Pfeile II-II in Fig. 1 gesehen.

Das dargestellte Extrudergetriebe besitzt zwei Abtriebswellen 1 und 2, die entsprechend dem Doppelschneckenextruder achsparallel angeordnet sind. Die Antriebswelle 3 des Getriebes ist durchgehend ausgebildet und praktisch identisch mit der Abtriebswelle 1. Die auf die Abtriebswellen 1 und 2 wirkenden Rückdruckkräfte der Extruderschnecken werden bei den üblichen Bauarten solcher Getriebe vermittels eines Tandemlagers 4 bzw. eines Axialzylinderrollenlagers 5 abgefangen.

Auf der Abtriebswelle 1 ist ein Zentralritzel 7 angeordnet, das mit dem auf der Abtriebswelle 2 sitzenden Zahnrad 8 kämmt. Gleichzeitig befindet sich das Zentralritzel 7 in Eingriff mit dem Zwischenrad 9, wobei sowohl das Zwischenrad 9 als auch das Zahnrad 8 mit einem umlaufenden, innenverzahnten Hohlrad 10 kämmen.

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Ein Extrudergetriebe dieses Typs dient zur Leistungsverzweigung, wobei gefordert ist, daß an den Abtriebswellen 1 und 2 jeweils das gleiche Drehmoment und gleiche Winkelgeschwindigkeiten zur Verfügung stehen. Erreicht wird dies dadurch, daß das über die Antriebswelle eingegebene Drehmoment zur Hälfte an der Abtriebswelle 1 abgenommen wird. Die andere Hälfte des Drehmomentes wird vermittels des Zentralritzels 7 verzweigt zum Teil an das Zahnrad 8 und zum Teil an das Zwischenrad 9 abgegeben. Der an das Zwischenrad 9 abgegebene Anteil des Drehmomentes wird auf dem indirekten Wege über das Hohlrad 10 dem Zahnrad 8 wieder zugeführt, so daß ebenfalls an der Abtriebswelle 2 in summa ein halbes Eingangsdrehmoment zur Verfügung steht.

Vergegenwärtigt man sich anhand Fig. 2 die aus der Verzahnung resultierenden Aktions- und Reaktionskräfte, dann ist ersichtlich, daß sich diese Kräfte an dem durch die Extruderschnecken gebremsten Zentralritzel 7 und Zahnrad 8 aufheben. Die Abtriebswellen 1 und 2 unterliegen mithin keiner Durchbiegung und es ist relativ problemlos, hierfür die geeigneten Radiallager 11 bzw. 12 auszuwählen.

Anders verhält es sich mit dem ungebremsten, frei mitlaufenden Zwischenrad 9, an dem ein Ausgleich der Verzahnungskräfte nicht auftritt. Dieses Zwischenrad 9 ist jedoch gemäß der Erfindung wesentlich größer gewählt als das Zentralritzel 7 bzw. das gleich große Zahnrad 8. Hierdurch gewinnt man für die Unterbringung der Zwischenradwelle 13 mit den zugeordneten Radiallagern 14 so viel Platz, daß die Zwischenradwelle aus-

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reichend überdimensioniert werden kann, so daß nennenswerte Durchbiegungen der Zwischenradwelle 14 nicht auftreten. Im Ergebnis kann daher die zugeordnete Radiallagerung 14 handelsüblich ausgeführt sein.

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Claims

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Ansprüche

Iy Extrudergetriebe für achsparallel angeordnete, gegenlaufende Doppelschnecken mit einer durchgehenden An- und Abtriebswelle (1), auf der ein Zentralritzel befestigt ist, von dem das halbe Eingangsdrehmoment durch zwei einander gegenüberliegend zu beiden Seiten des Zentralritzels angeordnete Zahnräder abgenommen wird, wobei das eine der Zahnräder den gleichen Durchmesser wie das Zentralritzel besitzt und drehfest auf der Abtriebswelle (2) angeordnet ist und wobei das andere der Zahnräder als Zwischenrad fungiert und beide Zahnräder mit einem frei umlaufenden, innenverzahnten Hohlrad kämmen, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Zwischenrades (9) größer ist als der Durchmessers des Zentralritzess (7).

Extrudergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Zwischenradwelle (13) wesentlich größer ist als der Durchmesser der Abtriebswellen (1,2).

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