DE3943344C1

DE3943344C1 - Worm unit for plastic working machine e.g. extruder - has wear resistant unit on worm section head

Info

Publication number: DE3943344C1
Application number: DE3943344A
Authority: DE
Inventors: Helmut 5305 Alfter De Arenz
Original assignee: Arenz 5309 Meckenheim De GmbH
Current assignee: Arenz 5309 Meckenheim De GmbH
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2009-12-30

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnecke für Kunststoffver arbeitungsmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge nannten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schnecke, insbesondere zum Aufbringen des Verschleißschutzes auf eine solche Schnecke.

Schnecken in Kunststoffverarbeitungsmaschinen, insbesondere Extruder- und Plastifizierschnecken unterliegen im Be trieb einem starken Verschleiß durch die Kunststoffschmel zen sowie durch direkte Reibung an der Wandung des die Schnecke aufnehmenden Zylinders. Die höchste Belastung einer solchen Schnecke durch abrasiven Verschleiß tritt am Kopf des Schneckensteges auf.

Aus der DE-OS 37 40 916 ist es bereits bekannt, eine Schnecke für Kunststoffverarbeitungsmaschinen mit einer auf die Kopfbahn der Schneckenstege aufgebrachten Schutz schicht aus einer verschleißfesten Legierung zu versehen, wobei die Schutzschicht durch Laserstrahlbehandlung in dem Werkstoff des Schneckensteges eingeschmolzen ist.

Dieses bekannte Verfahren erlaubt kein einfaches Wechseln der Verschleißschutzschicht zu Reparaturzwecken, da die Schutzschicht mit dem Werkstoff des Schneckensteges ver schmolzen ist.

Zudem ist das bekannte Verfahren äußerst kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnecke der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung mit einem verbesserten Verschleißschutz zu versehen, wobei insbesondere ein leichtes Auswechseln des Verschleißschutzes sowie Kostenvorteile ermöglicht sein sollen.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen eines verbesserten Ver schleißschutzes auf den Schneckensteg anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verschleißschutz aus einem verschleißfesten Wickelband be steht, welches auf dem Kopf des Schneckensteges angeordnet ist.

Verfahrensmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß ein verschleißfestes Wickel band rutschfest auf den Kopf des Schneckensteges gewickelt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrie ben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schneckensteg mit einem auf dem Kopf des Schneckensteges angeordneten Verschleißschutz-Wickelband,

Fig. 2 Querschnitte durch vier verschiedene Ausführungs formen des Verschleißschutz-Wickelbandes,

Fig. 3 Querschnitte durch Schneckenstege, deren Kopfbe reiche für die Anordnung eines Verschleißschutz-Wickelbandes vorbereitet sind,

Fig. 4 Ausführungsbeispiele für die Befestigung des Verschleißschutz-Wickelbandes gemäß der in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsform,

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Schneckensteg beim Aufwickeln des Verschleißschutz-Wickelbandes, wo bei dargestellt ist, daß die Breite des Wickelban des größer gewählt ist als die Breite des Schneckenstegkopfes,

Fig. 6 und 7 schematische Illustrationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen des Verschleißschutz-Wickelbandes auf den Schneckensteg.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist auf dem Kopf des Schnecken steges einer Schnecke (Förderschnecke, Transportschnecke, Plastifizierschnecke) ein Verschleißschutz-Wickelband be festigt, welches in Kreuzschraffur dargestellt ist. Das Bezugszeichen a bezeichnet die Dicke des Wickelbandes, das Bezugszeichen b die Breite des Wickelbandes und das Be zugszeichen d die Breite des Schneckensteges.

Das Verschleißschutz-Wickelband nach der Erfindung besteht aus einem Metallwerkstoff und ist nach bekannten Verfah ren, wie Walzen, Ziehen, Strangguß und dergleichen, herge stellt.

Bevorzugte Werkstoffe für das Verschleißschutz-Wickelband sind

1. Die Werkstoffe mit den folgenden Werkstoffnummern gemäß Stahlschlüssel: 1.8550; 1.4122; 1.2344 und 1.2379.
2. Werkstoffe mit besonderen Eigenschaften im Hinblick auf Korrosionsbeständigkeit und Notlaufeigenschaften, z. B. die unter den Warenzeichen Stellite 6 und Stellite 12 im Handel erhältlichen Hartmetalle mit 35 bis 70% Ko balt, 25 bis 33% Chrom, 10 bis 25% Wolfram, 2 bis 4% Kupfer und bis zu 10% Eisen sowie die unter dem einge tragenen Warenzeichen Hastelloy bekannte Nickellegie rung mit Zuschlägen von z. B. Molybdän, Chrom, Mangan, Kupfer, Silicium und Eisen in wechselnden Mengen je nach Verwendung.

Vorteilhafterweise sind die erfindungsgemäßen Verschleißschutz-Wickelbänder nach dem Aufwickeln auf dem Schneckensteg einer Oberflächenbehandlung zwecks Steige rung ihrer Verschleißeigenschaften unterzogen worden, wie z. B. dem Ionitrieren, dem Nitrieren, dem Härten, dem Va kuumhärten oder einer Molybdän-Beschichtung. Ferner ist bevorzugt, daß die erfindungsgemäßen Verschleißschutz-Wickelbänder vor dem Wickeln einer Ver chromung, einer Molybdänbeschichtung oder einer CVD-Beschichtung unterzogen worden sind.

Fig. 2 zeigt, daß das erfindungsgemäße Verschleißschutz-Wickelband durchaus unterschiedliche Querschnittsgestalten aufweisen kann. So zeigt die Ausfüh rungsform A in Fig. 2 ein Wickelband mit rechteckigem Querschnitt mit einer Banddicke a und einer Bandbreite c.

Die Ausführungsform B in Fig. 2 zeigt ein Verschleißschutz-Wickelband mit einem in der dem Schneckensteg zugewandten Oberfläche ausgebildeten Vor sprung. Die Dicke des dargestellten Wickelbandes ein schließlich Vorsprung ist mit b bezeichnet. Der Vorsprung dient dazu, das Wickelband formschlüssig mit einem Schneckenstegkopf zu verbinden, der gemäß Fig. 3, Ziffer 2 eine komplementär zu dem genannten Vorsprung ausgebildete Ausnehmung aufweist.

Ausführungsform C von Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Verschleißschutz-Wickelband, dessen dem Schneckensteg kopf zugewandte Oberfläche einen abgerundeten Vorsprung aufweist. Die Dicke dieses Wickelbandes ohne den Vorsprung ist mit a bezeichnet, und die Dicke des Wickelbandes ein schließlich Vorsprung ist mit b bezeichnet.

Die Ausführungsform D gemäß Fig. 2 zeigt ein zweischichtig aufgebautes Verschleißschutz-Wickelband mit einer Band breite c und einer Gesamtdicke a.

Für die in Fig. 2 dargestellten Bandquerschnitte sind fol gende Abmessungen bevorzugt:

a = 0,5 bis 2,5 mm;
b = 0,3 bis 1,5 mm;
c = d + 0,2 bis 1,0 mm;
d = Schneckenstegbreite (vgl. Fig. 1)

Fig. 3 zeigt Ausführungsbeispiele von bevorzugten Schneckenstegkopf-Querschnitten, wobei der Schneckenkopf für die Aufnahme des Verschleißschutz-Wickelbandes vorbe reitet ist. So zeigt Ziffer 1 in Fig. 3 eine aufgerauhte Oberfläche des Schneckenstegkopfes, wodurch einem Wickel band gemäß Ausführung A in Fig. 2 ein guter Haftgrund ge geben ist.

Ziffer 2 in Fig. 3 zeigt, wie schon erwähnt, einen Schneckenstegkopf mit darin ausgebildeter Vertiefung zur Aufnahme des Wickelbandes gemäß Ausführungsform B in Fig. 2. Dabei sind der Vorsprung im Wickelband und die Ausneh mung im Schneckenstegkopf komplementär zueinander ausge bildet, um eine formschlüssige Verbindung zu gewährlei sten.

Ziffer 3 in Fig. 3 zeigt einen Schneckensteg, dessen Kopf bereich mit einer Ausnehmung zwecks Aufnahme eines Wickel bandes mit entsprechend gestalteter Querschnittsform ver sehen ist.

Die Schneckenstegausgestaltungen gemäß Ziffern 1, 2 und 3 in Fig. 3 sind für die Ausführungsform D des Wickelbandes gemäß Fig. 2 geeignet.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die dem Schneckenkopf zuge wandte Oberfläche des Wickelbandes mit einem Vorsprung versehen. Dieser Vorsprung kann kontinuierlich über die gesamte Länge des Wickelbandes verlaufen oder kann nur an vorbestimmten Stellen vorgesehen sein.

In Fig. 4 sind Ausführungsbeispiele für das Befestigen des Verschleißschutz-Wickelbandes gemäß Ausführungsform A (Fig. 2) dargestellt. Gemäß Beispiel 1 sorgt eine rauhe Oberfläche des Schneckenkopfes für eine verrutschfeste Be festigung des Wickelbandes am Schneckenkopf. Gemäß Bei spiel 2 ist das Wickelband mit Hilfe von Schweißnähten mit dem Schneckenstegkopf verbunden, wobei die Schweißnähte im Bereich der Schneckenkopfkanten verlaufen.

Gemäß Beispiel 3 ist das Wickelband mit dem Schneckensteg kopf verschweißt, gelötet oder verklebt.

Gemäß Beispiel 4 ist das Wickelband mit dem Schneckensteg kopf durch Punktschweißung oder Rollenschweißung verbun den.

Alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfin dung zeigen, daß sich das Verschleißschutz-Wickelband (kreuzschraffiert) über die gesamte Breite der Kopfbahn des Schneckensteges erstreckt und auch die Kanten des Schneckensteges schützt.

Um ein besseres Anpassen des Wickelbandes an den Schneckensteg zu gewährleisten, kann das Verschleißschutz-Wickelband eine größere Breitenabmessung aufweisen als der Schneckenstegkopf, wie in Fig. 5 darge stellt. Der Überstand X wird nach dem Aufwickeln des Ban des beigeschliffen.

In den Fig. 6 und 7 ist ein bevorzugtes Verfahren zum Befestigen des Verschleißschutz-Wickelbandes auf dem Kopf eines Schneckensteges schematisch dargestellt.

Eine vorbereitete Schnecke wird in das Futter einer Dreh bank eingespannt. Eine verstärkte Körnerspitze wird mit dem Reitstock in die Zentrierbohrung der Schnecke gefah ren. Eine Führungs- und Bremseinrichtung für das Verschleißschutz-Wickelband wird auf dem Support der Dreh bank montiert. Diese Bremseinrichtung gestattet eine stu fenlose Einstellung der Bremskraft, beispielsweise mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung. Zum Einfädeln des Verschleißschutz-Wickelbandes kann die Bremse geöffnet werden.

Vor Wickelbeginn wird das Verschleißschutz-Wickelband an der vorgesehenen Stelle der Schnecke befestigt, z. B. ange schweißt.

Durch Anspassen der Wickelspannung an die Qualität des Wickelbandwerkstoffes sowie an den Querschnitt des Wickel bandes wird eine verrutschfeste Wickelbandauflage auf dem Schneckenstegkopf gewährleistet. Die Bremsvorrichtung wird dabei auf die gewünschte Wickelspannung Fv eingestellt, wie im nachfolgenden Berechnungsbeispiel gezeigt.

An der Drehbank wird die durch die Schnecke vorgegebene Steigung eingestellt, worauf mit geringer Drehzahl das Verschleißschutz-Wickelband auf den Schneckensteg ge wickelt wird.

Nach dem Beendigen des Aufwickelvorganges wird das Ende des Verschleißschutz-Wickelbandes am Schneckensteg, vor zugsweise an dessen Ende befestigt, beispielsweise durch Schweißen.

Mit Hilfe der Erfindung läßt sich der Verschleißschutz einer Schnecke sehr einfach dadurch auswechseln, daß das Verschleißschutz-Wickelband am Anfang und am Ende des Schneckensteges gelöst wird und daß nach Entfernen eines verbrauchten Wickelbandes ein neues Wickelband befestigt wird. Bei längeren Schnecken wird das Wickelband nicht nur am Anfang und am Ende des Schneckensteges, sondern auch auf Zwischenpositionen befestigt.

Da das Verschleißschutz-Wickelband bereits vor dem Auf wickeln beispielsweise behärtet worden ist, braucht die Schnecke nach Aufbringen des Verschleißschutz-Wickelbandes nicht einer (zeitraubenden) Wärmebehandlung zum Härten oder dergleichen unterzogen zu werden.

Berechnungsbeispiel zur Ermittlung der Wickelkraft Fv

Werkstoff des Wickelbandes: 1.4122 (gemäß Stahlschlüssel)
Streckgrenze σ s = 580 N/mm²
Vorspannring σ v = σ s × 0,7 = 406 N/mm²
Querschnittsfläche

Wird bei einem Wickelband und einem Schneckensteg gemäß Fig. 1 angenommen, daß a = 1,5 mm, b = 5 mm und d = 6,5 mm ist, so ergibt sich:

Fv = A × σ v = 406 × 8,625 = 3501 N

Die folgende Dimensionsbetrachtung zeigt, daß bei dieser Berechnung die Wickelkraft Fv in Newton (N) ermittelt wird.

Claims

1. Schnecke für Kunststoffverarbeitungsmaschinen, insbesondere Extruder- oder Plastifizierschnecke, mit einem auf dem Schneckenstegkopf aufgebrachten Verschleißschutz, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleißschutz aus einem verschleißfesten Wickelband besteht, welches auf dem Schneckenstegkopf angeordnet ist.

2. Schnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelband aus einem metallischen Werkstoff mit guten Verschleißeigenschaften besteht.

3. Schnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schneckenstegkopf zugewandte Ober fläche des Wickelbandes wenigstens einen Vorsprung aufweist.

4. Schnecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schneckensteges an die Quer schnittsgestalt des Wickelbandes angepaßt ist.

5. Schnecke nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Wickelband durch Schweißen, Punktschweißen, Löten oder Kleben mit dem Schnecken steg verbunden ist.

6. Schnecke nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Wickelband nach dem Aufwickeln auf den Schneckensteg durch Ionitrieren, Nitrieren, Härter, Vakuumhärten oder Molybdänbeschichten ober flächenbehandelt ist.

7. Verfahren zum Aufbringen eines Verschleißschutzes auf den Schneckensteg von Extruder- oder Plastifizierschnecken für Kunststoffverarbeitungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein verschleißfestes Wickelband rutschfest auf den Schneckensteg gewickelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelband mit einer Wickelspannung auf den Schneckensteg gewickelt wird, die in Abhängigkeit von der Qualität des Wickelbandwerkstoffes und dem Querschnitt des Wickelbandes bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufwickeln die Breite des Wickelbandes größer gewählt wird als die Breite des Schneckensteges und daß nach dem Aufwickeln der Überstand beigeschliffen wird.

10. Verfahren nach jeweils einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufwickeln der Anfang des Wickelbandes und nach Beendigung des Aufwickelns das Ende des Wickelbandes am Schneckensteg befestigt werden.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelband nach dem Aufwickeln auf dem Schneckensteg einer Oberflächenbehandlung durch Ionitrieren, Nitrieren, Härten, Vakuumhärten oder Molybdän-Beschichten unterzogen wird.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickelband vor dem Aufwickeln verchromt, mit Molybdän beschichtet oder mit einer Beschichtung durch chemisches Abscheiden aus der Dampfphase (CVD-Beschichtung) versehen wird.