DE4313079A1 - Getriebe für Doppelschnecken-Extruder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für Doppelschnecken-Extruder mit gegenläufig oder gleichsinnig drehenden Schneckenwellen, bei welchem die beiden Abtriebswellen über zwei unterschiedliche Getriebezüge angetrieben werden und diesen Getriebezügen ein gemeinsamer Vorgelege-Getriebezug zugeordnet ist.

Bekannt für diese Aufgabenstellung sind Mehrwellengetriebe in Stirn- und Planeten­ bauweise. Gemeinsame Kennzeichen sind dabei die eng beieinanderliegenden Abtriebs­ wellen zum Eintreiben in die Extruder-Schneckenwellen und damit das Problem, trotz der geringen Achsabstände hohe Drehmomente oder Leistungen und/oder hohe Rück­ druckkräfte aus den Schneckenwellen übertragen zu müssen.

Weitere gemeinsame Probleme sind die Forderung nach weitestgehend gleicher Torsion der Enden der Abtriebswellen unter Last und die Erfordernis eines gleichmäßigen Leistungsflusses durch die jeweiligen Getriebezüge.

Gegenläufig oder gleichsinnig drehende Abtriebswellen, je nach Forderung durch das Extrudersystem, werden dabei allgemein durch ein Zwischenrad erreicht, das innerhalb eines der Getriebezüge oder zwischen die Getriebezüge der beiden Abtriebswellen ein­ gebracht ist oder weggelassen wird.

Die Rückdruckkräfte aus den Schneckenwellen werden allgemein durch die Abtriebs­ wellen hindurch über Axiallager abgestützt, wobei wegen des geringen Achsabstandes mindestens ein sogenanntes Tandem-Axiallager mit kleinem Außendurchmesser und in manchen Ausführungen statt eines zweiten solchen Lagers ein normales Axiallager mit großen Außendurchmesser eingesetzt wird.

Es sind Bauarten bekannt, bei denen die Übersetzung von der schnellen Eintriebswelle zu den langsamer drehenden Abtriebswellen in beiden zugehörigen Getriebezügen gleichermaßen erzielt wird. Diese Mehrwellengetriebe zeichnen sich jedoch durch einen hohen Aufwand an Wellen und Zahnrädern aus. Einfachere Bauarten weisen einen gemeinsamen Vorgelege-Getriebezug auf oder kuppeln ein komplettes Zwischengetriebe davor.

Weiterhin sind Bauarten bekannt, die im mittleren Drehmomentenbereich mit Einzel­ stirnrädern in den Getriebezügen zu den Abtriebswellen hin auskommen. Dieses Getriebesystem eignet sich jedoch nicht für hohe Leistungen.

Zur Übertragung sehr hoher Drehmomente oder Leistungen werden in den Getriebe­ zügen zu den Abtriebswellen hin Leistungsteilungen über mehrfachen Zahneingriff in das Ritzel einer oder beider Abtriebswellen realisiert.

Planetenvarianten bieten hierbei die gleichmäßigste Lastverteilung auf das Ritzel und dessen Lagerung, erfordern jedoch eine besonders hohe und teure Fertigungs­ genauigkeit in den Gehäusestichmaßen und Zentrierungen.

Eine bekannte Stirnradbauart weist zur gleichmäßigen Leistungsteilung Zwischenwellen auf, die mit zwei Zwischenrädern mit entgegengesetzter Verzahnungsschrägung versehen sind (DE 28 56 068). Sie benötigt in diesen Bereich jedoch einen großen Bauraum.

Bei anderen Bauarten werden hohe Drehmomente durch hintereinander angeordnete Abtriebsritzel, die zur gleichmäßigen Leistungsteilung ebenfalls mit entgegengesetzter Verzahnungsschrägung versehen sind in eine Abtriebswelle übertragen.

Bei einer bekannten Bauart wird direkt über einen doppelten Satz Stirnräder in die hintereinander angeordneten Abtriebsritzel eingetrieben. Die zugehörige Eintriebswelle wird in den dahinter angeordneten Bereich des Vorgelege-Getriebezuges geführt. Dort ist jedoch eine aufwendige Anordnung von Stirnrädern erforderlich um gegenläufiges Drehen der Abtriebswellen zu erzielen.

Die Nachteile bekannter Bauarten dieser Extrudergetriebe bestehen darin, daß sie ent­ weder einen hohen Aufwand an Wellen und Zahnrädern oder hochgenaue teure Ferti­ gung erfordern. Im allgemeinen eignen sie sich jedoch schlecht zur Erweiterung als Baukastensystem.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe für Doppelschnecken- Extruder mit gegenläufig oder gleichsinnig drehenden Schneckenwellen zu schaffen, das in ausreichender Gleichmäßigkeit des Leistungsflusses und in Baukastenweise unter­ schiedlichen Anforderungen an Leistung, Drehmoment, Drehzahl, Platzbedarf für das Getriebe und die Anordnung des Antriebsmotors preiswert angepaßt werden kann und dabei eine nicht zu hohe Fertigungsgüte erfordert.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Anordnungen oder Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß ein der Aufgabenstellung ent­ sprechendes Getriebe derart gestaltet sein muß, daß es entsprechend der jeweiligen Leistungsanforderung mit möglichst wenigen und möglichst baugleichen Teilen aus­ kommt, einfache Montage und problemloses, auch nachträgliches Torsionsjustieren der Abtriebswellen zueinander und genaues, auch nachträgliches Anpassen der Torsions­ steifigkeit der Getriebezüge zu den Abtriebswellen und eine variable Anordnung des Antriebsmotors ermöglicht.

Diese erfindungsgemäßen Bedingungen werden durch ein Getriebe erfüllt, bei welchem die beiden Abtriebswellen über zwei unterschiedliche Getriebezüge und einen gemein­ samen Vorgelege-Getriebezug angetrieben werden, mit folgender Kombination von Merkmalen:

• a) der Vorgelege-Getriebezug ist mehrstufig ausgebildet und endet mit einem Ritzel, das in eines der beiden Großräder der Getriebezüge für die Abtriebswellen ein­ treibt;
• b) beide Großräder besitzen gleiche Zähnezahl und kämmen direkt oder über ein Zwischenrad miteinander;
• c) der Getriebezug der ersten Abtriebswelle weist, ausgehend vom ersten Großrad eine mit ihm verbundene, gelagerte Welle und die nachfolgend gekuppelte Abtriebswelle auf;
• d) der Getriebezug der zweiten Abtriebswelle weist, ausgehend vom zweiten Großrad eine mit ihm verbundene, gelagerte Welle, eine nachfolgende, gekuppelte Zwischen­ welle, wenigstens ein mit ihr verbundenes Eintriebsritzel und jeweils nachfolgend wenigstens ein einzelnes Zwischenrad und ein Abtriebsritzel auf, sowie die mit dem Abtriebsritzel verbundene Abtriebswelle.

Diese neuartige Zuordnung und Gestaltung hat den Vorteil, daß ein einfaches Vorge­ legegetriebe und die beiden Großräder der Getriebezüge zu den Abtriebswellen in einem separaten Gehäuse untergebracht sind, das von den Axialdrücken der Schneckenwellen nicht betroffen ist. Vorteilhafterweise stützt ein vorgelagertes Zwischengehäuse die gesamten Axialkräfte über ein Tandem-Axiallager und ein normales Axiallager ab. Die Anzahl der Eintriebsritzel, vorzugsweise eines oder zwei, und deren Anordnung wird durch Addition gleichartiger Teilgehäuse ermöglicht.

Die Anordnung des Zwischenrades zwischen Eintriebs- und Abtriebsritzel im zweiten Getriebezug, erzeugt hier eine Drehrichtungsumkehr und dadurch bei gegenläufiger Drehrichtung der Abtriebswellen einen vorteilhaft großen Achsabstand für die beiden miteinander kämmenden Großräder, so daß diese entsprechend schmal gestaltet werden können. Damit vereinfacht sich auch das Anordnen eines Rades zwischen den beiden Großrädern um Gleichlauf der Abtriebswellen zu erzeugen.

Erfindungsgemäß ermöglicht diese Anordnung auch das vorteilhafte Einbringen einer Zwischenwelle in den zweiten Getriebezug, die auf einfache Weise eingebracht oder ausgebaut werden kann. Sie kann in Differenzzahnkupplungen gedreht werden und er­ bringt dadurch eine einfache, ausreichend genaue Torsionsjustierung der Abtriebs­ wellen zueinander. Auch ermöglicht diese Anordnung durch nachträgliches Anpassen des Wellendurchmessers eine Abstimmung der Torsionsteifigkeit beider Getriebzüge.

Letztendlich kann das Gehäuse für den Vorgelege-Getriebezug unter weitestgehender Beibehaltung der Wellen und Räder derart variiert werden, daß die Anordnung der Eintriebswelle beliebig nach rechts oder links, auf gleiche Höhe zu den Großrädern oder nach oben oder unten verlegt und das Eintriebswellenende beliebig nach vorne oder hinten aus dem Gehäuse herausgeführt werden kann. Die vorteilhaften Eigenschaften des erfindungsgemäßen Getriebes sind anhand der Fig. 1 bis 4 beispielhaft dargestellt und nachfolgend beschrieben.

In Fig. 1 ist ein solches Getriebe für Doppelschnecken-Extruder in schematisierter Weise dargestellt, bei welchem die eng nebeneinanderliegenden Abtriebswellen (1, 2) die nicht dargestellten nachfolgenden Extruderwellen gegenläufig antreiben. Der erste Getriebezug (3) besteht aus der mehrfach radial gelagerten, lang gezogenen Abtriebs­ welle (1), einer achsgleichen Kupplung (17), einer vorgeordneten Welle (10) mit den Stützlagern (18, 19) und dem mit ihr fest verbundenen ersten Großrad (9), das von einem zweiten Großrad (7) getrieben wird. Der zweite Getriebezug (4) besteht aus der mehrfach radial gelagerten kürzeren Abtriebswelle (2), einem mit ihr fest verbundenen Abtriebsritzel (15), insgesamt axial abgestützt durch ein Tandem-Axiallager (20) und weiterhin aus einem vorgeordneten, einzelnen Zwischenrad (14), einem gelagerten Eintriebsritzel (13), einer Zwischenwelle (12), mit zweifachen Kupplungen (21, 16) und aus einer nachfolgenden Welle (11), die von dem mit ihr fest verbundenen zweiten Großrad (7) angetrieben wird.

Der Vorgelege-Getriebezug (5) beginnt mit der Eingangswelle (23), besitzt mehrere Vorgelegestufen (24, 25) und endet mit dem Ritzel (6), das kämmend mit dem zweiten Großrad (7), dieses antreibt. Die drei Getriebezüge sind ihrer jeweiligen Funktion, ihrem Kraftfluß und einer einfachen Montage entsprechend in unterschiedliche Gehäuseteile (26, 27, 28, 30) eingebracht.

Fig. 2 zeigt schematisiert einen Teilbereich des erfindungsgemäßen Getriebes, wobei im Getriebezug (4) zur Abtriebswelle (2) zwei Abtriebsritzel (15a, 15b) achsgleich neben­ einander angeordnet und durch eine Kupplungsbüchse (22) drehfest miteinander ver­ bunden sind. Ihnen vorgelagert sind je ein Zwischenrad (14a, 14b) und je ein Eintriebs­ ritzel (13a, 13b) dargestellt. Die Zwischenräder sind zueinander drehfrei angeordnet und die Eintriebsritzel sind durch eine gleichartige Kupplungsbüchse (22) drehfest mitein­ ander verbunden. Durch beide Abtriebsritzel erfolgt gemeinsam die axiale Abstützung der Abtriebswelle auf ein Tandem-Axiallager (20). Alle Ritzel und Zwischenräder sind mit entgegengesetzter Schrägverzahnung versehen und jeweils beidseitig für sich gelagert. Jeder Strang, bestehend aus Eintriebsritzel, Zwischenrad und Abtriebsritzel sitzt in einem separaten Teilgehäuse (28, 29).

In Fig. 3 ist eine schematische Frontansicht auf gleichsinnig drehende Abtriebswellen (1, 2) dargestellt, mit den Wälzkreisen aller Ritzel und Räder aus den drei Getriebe­ zügen (3, 4, 5), wobei im Getriebezug (4) zur Abtriebswelle (2) eine Leistungsteilung vom Eintriebsritzel (13) über ein oberes und ein unteres Zwischenrad (14o, 14u) zum Abtriebsritzel (15) hin erfolgt.

Das gleichsinnige Drehen der Abtriebswelle wird durch das Zwischenrad (8) zwischen den beiden Großrädern (7) und (9) erreicht.

Fig. 4 zeigt schematisiert einen Teilbereich des erfindungsgemäßen Getriebes, wobei im Getriebezug (4) die mit dem zweiten Großrad (7) fest verbundene, gelagerte Welle (11) als Hohlwelle ausgebildet ist. Die nachfolgende gleichachsig angeordnete Zwischen­ welle (12) ist über die Kupplung (31) im inneren der Hohlwelle und über eine als Steck­ büchse dargestellte Kupplung (21) drehfest eingebunden. Im fertigmontierten Zustand des Getriebes kann die Zwischenwelle gelöst und durch die Hohlwelle hindurch aus dem Getriebe gezogen bzw. innerhalb des Getriebes gedreht und wieder montiert werden.

Claims (7)

1. Getriebe für Doppelschnecken-Extruder, bei welchem die beiden Abtriebswellen über zwei unterschiedliche Getriebezüge und einen gemeinsamen Vorgelege-Getriebezug angetrieben werden, gekennzeichnet durch folgende Kombination von Merkmalen:

• a) der Vorgelege-Getriebezug (5) ist mehrstufig ausgebildet und endet mit einem Ritzel (6), das in eines der beiden Großräder (7, 9) der Getriebezüge (3, 4) für die Abtriebs­ wellen (1, 2) eintreibt;
• b) beide Großräder besitzen gleiche Zähnezahl und kämmen direkt oder über ein Zwischenrad (8) miteinander;
• c) der Getriebezug (3) der ersten Abtriebswelle (1) weist, ausgehend vom ersten Großrad (9) eine mit ihm verbundene, gelagerte Welle (10) und eine nachfolgend gekuppelte lange Abtriebswelle auf;
• d) der Getriebezug (4) der zweiten Abtriebswelle (2) weist, ausgehend vom zweiten Großrad (7) eine mit ihm verbundene, gelagerte Welle (11), eine nachfolgende, gekuppelte Zwischenwelle (12), wenigstens ein mit ihr verbundenes Eintriebsritzel (13) und jeweils nachfolgend wenigstens ein einzelnes Zwischenrad (14) und ein Abtriebs­ ritzel (15) auf, sowie die mit dem Abtriebsritzel verbundene Abtriebswelle.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Getriebezug (4) der zweiten Abtriebswelle zwei Ein­ triebsritzel (13a, 13b) nebeneinander angeordnet und drehfest miteinander verbunden sind und daß jedem Ritzel nachfolgend wenigstens ein einzelnes Zwischenrad (14a, 14b) und ein Abtriebsritzel (15a, 15b) zugeordnet ist, wobei die Zwischenräder drehfrei zueinander angeordnet und die beiden Abtriebsritzel drehfest miteinander verbunden sind.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander liegenden Eintriebsritzel (13a, 13b) und ihre zugeordneten Zwischenräder und Abtriebsritzel jeweils entgegengesetzt gerichtete Schrägverzahnung aufweisen.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander liegenden Eintriebsritzel (13a, 13b) eine entgegengesetzte Schrägverzahnung derart aufweisen, daß sie sich unter der Wirkung der seitlichen Zahnkräfte aneinander abstützen.

5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Getriebezug (4) der zweiten Abtriebswelle einem jeweiligen Eintriebsritzel (13) und zugehörigem Abtriebsritzel (15) je ein oberes und unteres Zwischenrad (14o, 14u) zugeordnet ist.

6. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gelagerte Welle (11) als Hohlwelle ausgebildet ist und mit der nachfolgenden Zwischenwelle (12), über eine Zahnwellenverbindung (31) im inneren der Hohlwelle gekuppelt ist.

7. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (11) beidseitig über Zahnwellenverbindungen (21, 16 bzw. 31) gekuppelt ist, die zueinander und/oder in sich kleine Zähnezahldifferenzen aufweisen.