DE3527003C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Doppelschneckenmaschinen mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist ein Verzweigungsgetriebe für Doppelschneckenmaschinen aus US-PS 42 61 225 bekannt, bei dem die Zahnräder der Zwischenwellen zwecks gleichmäßiger Lei­ stungsaufteilung durch Torsionswellen verbunden sind. Die Zahnräder der Zwi­ schenwellen sind jeweils für sich zweiseitig gelagert, und zwischen diesen Zahn­ rädern ist für eine Getriebewelle das Axialdrucklager angeordnet. Hierdurch baut das Verzweigungsgetriebe sehr lang. Das Gehäuse sowie alle Wellen weisen eine große Erstreckung auf, wodurch das Getriebe groß baut, viel Platz beansprucht und teuer wird. Zusätzlich wird eine Vielzahl an Lagern für die Zwischenwellen benötigt.

Ferner ist aus DE-OS 30 18 610 eine federnde und aus DE-PS 8 78 140 eine hydrau­ lische Abstützung von Axiallagern bekannt in Verbindung mit einem Lastausgleich zwischen zwei Getriebezweigen. Bei diesen Druckstiften handelt es sich aber um Getriebe mit koaxialem An- und Abtrieb, bei denen die Synchronisation der ein­ zelnen Leistungszweige mittels des Zusammenfassungsgrades am Abtrieb zwangsläufig erfolgt. Somit ist es nicht möglich ein derartiges Leistungsverzweigungssystem auf Getriebe mit zwei miteinander nicht in Verbindung stehenden Abtriebswellen, die aber stets synchron zueinander laufen müssen, ohne weiteres zu übertragen. Konstruktiv müssen Vorkehrungen getroffen werden, die geeignet sind, Verdrehwin­ kelunterschiede der Abtriebswellen bei jedem Belastungszustand auszugleichen.

Auch ist aus DD-PS 1 31 951 bekannt, beide Axiallager der beiden Getriebewellen in einem gemeinsamen Lagertopf am antriebsseitigen Teil des Gehäuses anzuordnen und den Lagertopf mittels Zuganker mit dem Schneckengehäuse zu verbinden. Zwar ist bei dieser Druckschrift kein Axiallager für die Getriebewellen zwischen den Verzweigungszahnrädern mehr angeordnet, aber die dargestellte Bauart des Doppel­ schneckengetriebes weist keine Leistungsverzweigung auf, so daß es ein anmel­ dungsgemäßes Getriebe nicht nahelegen konnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für Doppelschneckenma­ schinen entsprechend des Oberbegriffes des Anspruches 1 zu schaffen, welches relativ kurz und kompakt baut, eine kostengünstige Ausführung darstellt und bei welchem die Leistungsaufteilung auf die Zwischenwellen einfach einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Eine kurze Bauweise wird durch die unmittelbar nebeneinanderliegende Anordnung der beiden Zahnräder der Zwischenwellen erzielt. Hierdurch werden die Torsions­ wellen ganz eingespart und die erste und zweite Getriebewelle verkürzen sich um den gleichen Betrag. Gleichzeitig wird das Getriebegehäuse entsprechend schma­ ler.

Eine gleichmäßige Leistungsaufteilung auf die beiden Zwischenwellen wird unter Ausnutzung der Differenz der axialen Zahneingriffskräfte der Zahnräder der Zwi­ schenwellen mittels einer federbelasteten oder hydraulisch abgestützten Einrich­ tung erzielt, welche eine definierte axiale Verschiebung der Zwischenwelle er­ möglicht.

So kann jede Zwischenwelle mit einem gradverzahnten und einem schrägverzahnten Zahnrad versehen sein. Des weiteren besteht die Möglichkeit, beide Zahnräder ei­ ner Zwischenwelle mit Schrägverzahnung zu versehen, diese aber mit unterschied­ lichem Schrägungswinkel (a und b) auszuführen, so daß die Differenz der Axial­ kräfte für einen Leistungsausgleich zwischen den beiden Zwischenwellen herange­ zogen werden kann. Auch ist es möglich, die Zahnräder einer Zwischenwelle mit entgegengesetzter Zahnschrägungsrichtung und unterschiedlichem Zahnschrägungs­ winkel (a und b) auszuführen. Hierbei addieren sich die Axialkräfte aus den bei­ den Zahneingriffen. Um die Axialkräfte nicht zu groß werden zu lassen, können die Zahnschrägungswinkel verhältnismäßig klein gewählt werden. Die unterschied­ lichen Zahnschrägungswinkel sorgen dafür, daß bei einer Axialverschiebung der Zwischenwelle eine Winkelverdrehung zwischen der antreibenden und der angetrie­ benen Welle stattfindet. So ist eine Leistungsaufteilung einfach möglich.

Anstelle unterschiedlicher Zahnschrägen können auch die Durchmesser der Verzah­ nungen der Zahnräder der Zwischenwelle unterschiedlich gewählt werden, so daß sich bei gleichem Verdrehweg am Umfang entsprechend der unterschiedlichen Radien unterschiedliche Verdrehwinkel einstellen. Außerdem ist auch eine Kombination von unterschiedlichen Zahnschrägungswinkel und unterschiedlichen Durchmessern denkbar. Somit ist der Konstrukteur verhältnismäßig frei in der Gestaltung der Konstruktion.

Da bei Doppelschneckenextrudern, wofür diese Getriebe besonders geeignet sind, die Schnecken jeweils eine bestimmte Winkellage zu einander aufweisen müssen, ist dafür Vorkehrung zu treffen, daß in allen Lastbereichen beide Getriebewellen synchron laufen. Da bei steigender Last die zweite Getriebewelle eine durch den Ausgleich bedingte Nachteilung erfährt, ist die erste Getriebewelle mit einer entsprechenden Torsionselastizität auszustatten. Hierfür kann ein Torsionsteil an geeigneter Stelle vorgesehen werden. Es muß sowohl die Verdrehwinkel aus den Elastizitäten parallel geschalteter Getriebeteile als auch die Verdrehwinkel, welche aus den lastabhängigen Verschiebungen der Zwischenwelle herrühren, aus­ gleichen.

Die zuvor beschriebene Konzeption erlaubt es, beide Axiallager für die Getriebe­ wellen an der Antriebsseite des Gehäuses anzuordnen. Diese können beide gemein­ sam in einem Lagertopf zusammengefaßt und am Gehäuse angeflanscht werden. Hier­ durch ergibt sich eine besonders kostengünstige Konstruktion.

Da das Verteilergetriebe keine oder nur eine geringe Übersetzung aufweist, ist es zweckmäßig, dieses über ein Vorschaltgetriebe mittels einer Kupplung anzutrei­ ben. Dieses Vorschaltgetriebe kann an dem Gehäuse des Verteilergetriebes ange­ flanscht werden. Auch ist es möglich, das Verteilergetriebe und das Vorschaltge­ triebe in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen.

Anhand von Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes für Doppelschneckenmaschinen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Getriebes für Doppelschneckenma­ schinen, wobei die Achsen der Getriebewellen und Zwischenwellen in einer Ebene liegend dargestellt sind;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines Getriebes für Doppelschnecken­ maschinen;

Fig. 3 eine Teilansicht einer Zwischenwelle mit erster und zweiter Getriebe­ welle.

In Fig. 1 ist ein Getriebe für einen Doppelschneckenextruder schematisch darge­ stellt. Der Übersichtlichkeit halber wurden entgegen der Wirklichkeit alle Ach­ sen in einer Ebene liegend dargestellt. Die wirkliche Lage der Achsen ist der Fig. 2 zu entnehmen. Über ein Vorschaltgetriebe 11 und eine Kupplung 18 wird eine erste Getriebewelle 1 angetrieben, die direkt eine erste Schnecke antreibt. Diese erste Getriebewelle trägt ein Ritzel 4, welches mit zwei Zahnrädern 5 und 6 der Zwischenwellen 12 und 13 in Eingriff steht. Unmittelbar neben den Zahnrä­ dern 5 und 6 ist zur Erzielung einer kurzen Bauweise auf jeder Zwischenwelle ein weiteres Zahnrad 7 und 8 angeordnet. Die Zahnräder 7 und 8 kämmen beide mit einem Zahnrad 9, welches auf der zweiten Getriebewelle 2 angeordnet ist. Diese zweite Getriebewelle steht direkt in Verbindungen mit einer zweiten Schnecke. Die zweite Getriebewelle 2 trägt an der Antriebsseite des Verteilergetriebes 20 ein Axiallager 10 in Tandemausführung zur Aufnahme der axialen Schneckenkräfte. Die erste Getriebewelle 1 trägt ebenfalls auf der Antriebsseite des Verteiler­ getriebes 20 ein Einfachaxiallager 3. Die Getriebewellen 1 und 2 liegen in Wirk­ lichkeit wesentlich näher zusammen, als dies in der schematischen Fig. 1 darge­ stellt ist. Somit liegt das Axiallager 10 in unmittelbarer Nähe des Axiallagers 3, so daß diese in einem gemeinsamen Topf 22 Platz finden. Dies stellt eine Ver­ einfachung der Konstruktion dar.

Die Zwischenwellen 12 und 13 sind im Gehäuse 19 des Verteilergetriebes 20 beid­ seitig radial gelagert. Die Zahnräder einer Zwischenwelle 5, 7 bzw. 6, 8 weisen beide eine Schrägverzahnung mit gleicher Schrägungsrichtung auf. Dabei unter­ scheidet sich der Zahnschrägungswinkel "a" des Zahnrades 5 gegenüber dem Zahn­ schrägungswinkel "b" des Zahnrades 7 dem Betrag nach. Die Zahnräder 5 und 7 wei­ sen gleiche Verzahnungsdurchmesser auf. Die unterschiedlichen Zahnschrägungswin­ kel haben zur Folge, daß die axialen Zahneingriffskräfte, welche entgegengesetz­ te Wirkrichtungen aufweisen, sich nicht ausgleichen sondern einen Differenzbe­ trag aufweisen. Dieser Differenzbetrag wird herangezogen zur Leistungsverteilung zwischen den Zwischenwellen 12 und 13. So ist die Zwischenwelle 12 mit einem Axiallager 14 und die Zwischenwelle 13 mit einem Axiallager 15 ausgestattet, welche sich über federnde Elemente 16 und 17 gegenüber dem Gehäuse 19 abstützen. Wird eine Zwischenwelle höher belastet, so gibt ihr federndes Element nach und die Zwischenwelle verschiebt sich geringfügig axial. Mittels der unterschiedli­ chen Zahnschrägungswinkel tritt somit eine Entlastung ein.

Anstelle unterschiedlicher Zahnschrägungswinkel können die Zahnräder der Zwi­ schenwellen auch mit unterschiedlichem Verzahnungsdurchmesser ausgeführt werden, wodurch der gleiche Effekt erzielt wird. Auch ist es möglich, unterschiedliche Zahnschrägungswinkel und unterschiedliche Durchmesser der Verzahnungen zu kombi­ nieren.

Die federnden Elemente 16, 17 können bei der Montage eingestellt werden, so daß eine gleichmäßige Leistungsverteilung auf die Zwischenwellen 12 und 13 gewähr­ leistet wird.

Dadurch, daß die Zahnräder der Zwischenwellen unmittelbar nebeneinander angeord­ net werden, baut das Verteilergetriebe äußerst schmal und kostengünstig. Bei großen Getriebeeinheiten ist diese Bauweise besonders günstig.

Es sei noch erwähnt, daß es auch möglich ist, die Zahnräder einer Zwischenwelle mit entgegengesetzt gerichteter Zahnschräge auszuführen. Auch ist es möglich, ein Zahnrad mit Geradverzahnung und das andere mit Schrägverzahnung auszuführen. Bei diesen Varianten erhöht sich lediglich die Axialkraft, die von den federnden Elementen aufzunehmen ist, sofern nicht entsprechend kleine Schrägungswinkel ge­ wählt werden.

Um zu gewährleisten, daß beide Getriebewellen jederzeit am Ankuppelpunkt der Schnecken synchron drehen, ist die Getriebewelle 1 noch mit einem Torsionsteil 21 ausgerüstet, so daß die an der Getriebewelle 2 auftretenden Drehwinkelände­ rungen bei jedem Lastzustand ausgeglichen werden.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform ermöglicht eine gleichsinni­ ge Drehung der Schneckenwellen 1 und 2. In bekannter und einfacher Weise ist aber auch durch das Zwischenschalten einer Umkehrstufe eine gegensinnige Drehung möglich.

Des weiteren kann die Leistungsaufteilung auch bei dem fertigmontiertem Vertei­ lergetriebe durch eine Einstellung der federnden Elemente 16, 17 von außen mit­ tels einer mehr oder weniger großen Zustellung verstellt und eingestellt werden. Mit Hilfe von Drehmomentmessungen können die Einstellungen so vorgenommen werden, daß bei Vollast eine gleichmäßige Lastverteilung vorliegt. Es sei noch erwähnt, daß durch die Einstellung der federnden Elemente Toleranzen bezüglich der Win­ kellage der einzelnen Zahnräder zueinander ausgeglichen werden. Messungen der Rückstellkräfte (Axialkräfte) der Zwischenwellen geben einen genaueren Aufschluß über die Leistungsverteilung.

Claims (6)

1. Getriebe für Doppelschneckenmaschinen mit einer unmittelbar angetriebenen er­ sten Getriebewelle (1) für den direkten Antrieb einer ersten Schneckenwelle und einer zweiten Getriebewelle (2) für den Antrieb einer zweiten Schnecken­ welle, wobei die zweite Getriebewelle (2) über zwei sich auf Axiallager (14, 15) abstützende Zwischenwellen (12, 13 ) mit mindestens je einem Zahnrad mit Schrägverzahnung von der ersten Getriebewelle (1) mittels eines Ritzels (4), welches auf der ersten Getriebewelle (1) angeordnet ist, und eines Zahnrades (9), welches auf der zweiten Getriebewelle (2) angeordnet ist, angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die beiden Zwischenwellen (12, 13) jeweils zwei unmittelbar nebenein­ ander angeordnete Zahnräder (5, 7; 6, 8) zur Erzielung einer kurzen Bau­ weise aufweisen und
• b) daß die Axiallager (14, 15) sich über federnde Elemente (16, 17) oder mit­ einander kommunizierende hydraulische Zylinder am Gehäuse (19) abstützen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden jeweils be­ nachbarten Zahnräder (5, 7; 6, 8) einer Zwischenwelle gleiche Zahnschrägungs­ richtungen aber unterschiedliche Zahnschrägungswinkel (a, b) und/oder unter­ schiedlich große Durchmesser ihrer Verzahnung aufweisen und somit entgegen­ gerichtete unterschiedlich große Axialkräfte erzeugen.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden jeweils be­ nachbarten Zahnräder (5, 7; 6, 8) einer Zwischenwelle entgegengesetzte Zahn­ schrägungsrichtungen und unterschiedliche Zahnschrägungswinkel (a, b) und/oder unterschiedliche Durchmesser ihrer Verzahnungen aufweisen.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Getriebewelle (1) zwischen dem Ritzel (4) und der ersten Schneckenwelle ein Torsionsteil aufweist.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Axiallager (3, 10) der Getriebewellen (1, 2) am antriebsseitigen Teil des Gehäuses (19) an­ geordnet sind.

6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallager (10, 3) in einem gemeinsamen Lagertopf (22) angeordnet sind und dieser am Gehäuse (19) angeflanscht ist.