DE7536078U - Schneckenmaschine zum homogenisieren von festen, fluessigen und zaehviskosen materialien - Google Patents

Description

DR.-ING. OIPL.-ΙΝβ. M. SC , ! , * , fTpL.-P Vi*- Ο«1 · · ■** DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTeART

A 41 373 b

b - 163

11.November 1975

Herr Josef Blach 712o Bietigheim Sucystr. 24

Schneckenmaschine zum Homogenisieren von festen, flüssigen und zähviskosen Materialien

Die Erfindung betrifft eine Schneckenmaschine zum Homogenisieren von festen, flüssigen und zähviskosen Materialien, welche mindestens zwei ineinandergreifende Schneckenwellen besitzt, deren jede mindestens einen Schneckenabschnitt and einen Kern-

• ι ·

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975

wellenabschnitt aufweist, auf dem mindestens eine Ringscheibe mit einer von einem zur Wellenachse konzentrischen Kreiszylinder abweichenden Form angeordnet ist, die mit dem Kernwellenabschnitt mindestens entgegen der Arbeitsdrehrichtung der Schneckenwelle drehfest verbindbar und deren Winkellage relativ zum Kernwellenabschnitt einstellbar ist.

Unter dem Begriff Homogenisieren sollen im folgenden alle Vorgänge verstanden werden, durch die Makro- oder MikroStruktur von Ein- oder Mehrkomponentenmassen vergleichmässigt wird, insbesondere also die Vorgänge Mischen, Kneten, Dispergieren, Emulgieren, Plastifizieren und dergleichen.

Schneckenmaschinen mit mehreren miteinander kämmenden, gleich- oder gegensinnig angetriebenen,Schneckenwellen der vorstehend erwähnten Art sind zur Ver- und Bearbeitung von Kunststoffen und anderen Materialien bekannt. Üblicherweise sind auf den Schneckenwellen dieser Maschinen mehrere zylindrische (nicht kreiszylindri.sche) Ringscheiben nebeneinander und durch Zwischen ringscheiben voneinander getrennt auf einem Kernwellenabschnitt angeordnet, welchen zwei der Förderung des zu verarbeitenden Materials dienende Schneckenabschnitte zwischen sich aufnehmen, die mit dem Kernwellenabschnitt drehfest verbunden sind. Die Zwischenringscheiben sind erforderlich, da verhindert werden muss, dass die zylindrischen Ringscheiben miteinander kämmender Schneckenwellen infolge ungleichmässiger Temperaturverhältnisse oder Fertigungsungenauigkeiten der beiden Schneckenwellen aneinander reiben.

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 3 -

Bei den bekannten Schneckenmaschinen der eingangs erwähnten Art sind die Ringscheiben der Schneckenwellen dadurch gegen Verdrehen auf dem jeweiligen Kernwellenabschnitt gesichert, dass der letztere über seinen Umfang verteilt mehrere Längsnuten aufweist, in die entsprechende Keile oder eine Innenverzahnung der Ringscheiben eingreifen. Mindestens einer der dem Ringscheibenpaket benachbarten Schneckenabschnitte kann entfernt werden, so dass es möglich ist, die Ringscheiben vom Kernwellenabschnitt abzuziehen und sie gegenüber diesem und gegeneinander verdreht wieder auf den Kernwellenabschnitt
aufzusetzen. Durch entsprechende Wahl der Winkellagen der
verschiedenen Ringscheiben relativ zueinander und zu den benach harten Schneckenabschnitten lassen sich die Verweilzeit des zu bearbeitenden Materials im Bereich der von dem Ringscheibenpaket gebildeten Homogenisierzone der Schneckenwelle und die in dieser Homogenisierzone in das zu bearbeitende Material
eingeleitete Energie verändern und vorbestinunen. Nachteilig ist an den bekannten Schneckenwellen mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau, dass sie zu einer Veränderung der Winkellagen der Ringscheiben aus der Maschine ausgebaut werden
müssen, was umständlich und zeitraubend ist, da Antrieb und Lagerung solcher Schneckenwellen erheblich Kräfte und Drehmomente aufzunehmen und zu übertragen imstande sein müssen
und deshalb so konstruiert sind, dass sie einen einfachen und raschen Aus- und Einbau der Schneckenwellen nicht zulassen. Da aber sowohl der Energiebedarf als auch die Verweilzeit je nach Produkt, Aufgabe und Verfahren sehr unterschiedlich sein können, ist es wünschenswert, zur Erzielung einer optimalen Nutzung von Maschine, Energie und Produkt die Geometrie der Schneckenwellen an die jeweiligen Erfordernisse anpassen zu

•ti»

■ ι ι II

A 41 373 b :

b - 163 V

11. November 1975 - 4 - $

können, was aber selbstverständlich nur durchgeführt wird, wenn sich diese Anpassung verhältnismässig rasch und einfach ausführen lässt.

Ein weiterer Nachteil der geschilderten, bekannten Schneckenmaschinen ist darin zu sehen, dass die Gestalt der erforder- ; liehen Zwischenringscheiben von der jeweils gewählten relativen Winkellage einander benachbarter Ringscheiben abhängig ist, will man ein Auflaufen der Zwischenringscheiben einer Schneckenwelle auf die Ringscheiben der gegenüberliegenden Schneckenwelle ausschliessen und Spalte und damit tote Zonen zwischen nichtaktiven Oberflächen einander benachbarter Ring- ' scheiben vermeiden - in derartigen toten Zonen können z.B. empfindliche Kunststoffe wegen zu grosser Verweilzeiten thermisch geschädigt werden, und ausserdem erschweren sie die Reinigung der Schneckenwellen beim Materialwechsel. Für die bekannten Schneckenmaschinen werden also die verschiedensten Formen von Zwischenringscheiben benötigt. ;

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, die Schneckenwellen einer Schneckenmaschine der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass deren Ausbau aus der Maschine zum Zwecke der Veränderung der Winkellage einer oder mehrerer Ringscheiben nicht mehr erforderlich ist. Diese Aufgabe lässt sich gemäss der Erfindung dadurch lösen, dass die Ringscheibe auf dem Kernwellenabschnitt der jeweiligen Schneckenwelle mindestens in Arbeitsdrehrichtung dieser Schneckenwelle verdrehbar ist da sich Schneckenwellen für die erwähnten Zwecke immer nur in einer konstruktionsbedingten Richtung drehen, genügt es, wenn sichergestellt ist, dass die Ringscheibe in dieser Richtung

111 · < ·

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 5 «

mitgenommen wird, d.h. sich normalerweise gegenüber den benachbarten Schneckonabschnitten entgegen der Arbeitsdrehrichtung nicht verdrehen lässt. Dann kann man aber ohne weiteres die Konstruktion so gestalten, dass sich die Ringscheibe in Arbeite drehrichtung der Schneckenwelle, d.h. im Sinne einer Voreilung, gegenüber dem benachbarten Schneckenabschnitt verdrehen und einstellen lässt, ohne dass hierzu die Schneckenwelle aus der Maschine ausgebaut werden muss. Selbstverständlich muss die Ringscheibe nicht stetig und über volle 360° verdrehbar sein, sondern es genügt, wenn sie in bestimmten Winkelschritten gegenüber dem Kernwellenabschnitt versetzbar ist. Würde man nun die Ringscheiben, wie bekannt, unter Zwischenschaltung von Zwischenringscheiben auf den Kernwellenabschnitten anordnen, so hätte eine Verstellung der Ringscheiben das Entstehen von toten Zonen zwischen benachbarten Ringscheiben sowie das Auflaufen von Ring- und Zwischenringscheiben einander gegenüberliegender Schneckenwellen zur Folge, so dass man die Schneckenwellen u.U. doch ausbauen müsste, insbesondere zum Zwecke der Reinigung bei einem Materialwechsel. Deshalb wird erfindungsgemäss desweiteren vorgeschlagen, die einander überlappenden Ringscheiben der ineinandergreifenden Schneckenwellen so auszubilden, dass sie im Uberlappungsbereich Umfangszonen verminderter Breite aufweisen. Insbesondere sollen die Ringscheiben ab einem Durchmesser, welcher geringfügig kleiner als der Achsabstand (praktischer Achsabstand) der beiden ineinandergreifenden Schneckenwellen ist, eine geringere Breite aufweisen Es kann dann nämlich auf Zwischenscheiben verzichtet werden, ohne dass Spalte und tote Zonen zwischen den inaktiven Oberflächen der Ringscheiben sowie das Auflaufen von Ring- und Zwischenringscheiben einander gegenüberliegender Schnecken-

■ «ι» *""♦ ff 4

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 6 -

wellen in Kauf genommen werden müssen. Infolgedessen besteht in keinem Fall mehr die Notwendigkeit, die Schneckenwellen aus der Schneckenmaschine auszubauen.

Die Ringscheiben könnten im Umfangsbereich z.B. dadurch eine geringere Breite aufweisen, dass sie dort mit einem dreieckigen Profil versehen werden. Man könnte auch daran denken, die Breite durch eine Reduzierung nur an einer Stirnfläche der Ringscheibe zu verringern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Ringscheiben in den Umfangszonen jedoch beidseitig zurückspringende Schultern auf.

Die in einer Homogenisierzone in das zu bearbeitende Material eingeleitete Energie hängt u.a. von der Breite der Spalte zwischen den aktiven Oberflächen miteinander kämmender Ringscheiben ab. Um auch hier eine leichte Anpassung an gewünschte Betriebsverhältnisse zu ermöglichen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Umfangszonen verminderter Breite durch auswechselbare Teile zu bilden. Die Spaltbreite kann also ohne Ausbau der Schneckenwellen verändert werden, indem das in bekannter Weise geteilte Maschinengehäuse geöffnet wird, um die Ringscheiben zugänglich zu machen, worauf die die Umfangszonen verminderter Breite bildenden Teile ausgewechselt werden könner

Zum Zwecke einer Neueinstellung der Ringscheibe bzw. der Ringscheiben einer Schneckenwelle kann z.B. das die Schneckenwelle umgebende Maschinengehäuse eine öffnung aufweisen oder in bekannter Weise geteilt und auseinanderfahrbar gestaltet sein, es ist aber auch möglich, eine hohle Kernwelle für die Schnecke welle vorzusehen und über den Kernwellenhohlraum die Ringscheit

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 7 -

bzw. die Ringscheiben zu verstellen. Da allein durch die Veränderung des Versatzwinkels einer Ringscheibe gegenüber benachbarten Schneckenabschnitten und/oder der Ringscheiben eines Ringscheibenpakets relativ zueinander die Wirkung der Anordnun von förderneutral auf axiales Vor- bzw. Rückwärtsfördern geändert werden kann und sich dadurch die Verweilzeiten und die Grosse der in der Homogenisierzone pro Zeiteinheit eingeleiteten Energie vorwählen lassen, ermöglicht es die Erfindung, eine Schneckenmaschine gesteuert, z.B. auch Rechner-gesteuert, zu optimieren, da es für die Anpassung der Homogenisierzone an das zu bearbeitende Material keines Ausbaus der Schneckenwelle mehr bedarf.

Die Ringscheiben können jeden von einem zum Zentrum des Kernwellenabschnitts konzentrischen Kreis abweichenden Querschnitt besitzen, häufig weisen sie aber die Form von Abschnitten einer Schnecke auf. Ferner können an die Stelle geschlossener Ringscheiben grundsätzlich natürlich auch Scheiben treten, welche keinen vollständig geschlossenen Ring bilden.

Bei einer ersten besonders vorteilhaften Ausführungsform einer Schneckenwelle für eine erfindungsgemässe Schneckenmaschine besitzt der Kernwellenabschnitt über seinen Umfang verteilt mehrere in Längsrichtung verlaufende Kerben, in die mindestens ein in radialer Richtung verstellbares Anschlagelement der Ringscheibe eingreift. Bei diesem Anschlagelement kann es sich beispielsweise um einen Schraubbolzen handeln, welcher von aussen durch die Ringscheibe hindurchgeschraubt ist und in ein« der Kerben des Kernwellenabschnitts eingreift. Um die Ringscheibe leichter verstellen zu können, empfiehlt es sich jedoct den Kernwellenabschnitt längs seines Umfangs mit einem Säge-

— 8 —

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 8 -

zahnprofil zu versehen,so dass man das Anschlagelement als in radialer Richtung,und zwar in Richtung auf den Kernwellenabschnitt, gefederten, in der Ringscheibe geführten Bolzen ausbilden und somit die Ringscheibe in einer Richtung auf dem Kernwellenabschnitt verdrehen kann, während sie in der anderen Drehrichtung der Schneckenwelle von den Sägezähnen des Kernwellenabschnitts mitgenommen wird.

Bei einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Ringscheibe in axialer Richtung zwischen ihr benachbarte Teile der Schneckenwelle eingespannt und mindestens ihre eine Stirnfläche sowie die dieser benachbarte Stirnfläche des angrenzenden Teils sind in radialer Richtung profiliert. Besitzt die Schneckenwelle mehrere Ringscheiben, so sind die Stirnflächen aller dieser Ringscheiben und die dem Ringscheibenpaket zugekehrten Stirnseiten der Schneckenabschnitte in der erwähnten Weise profiliert, so dass man durch eine Verstellung der Schneckenabschnitte in axialer Richtung, und zwar in Richtung auf das Ringscheibenpaket, die Ringscheiben unverdrehbar mit den Schneckenabschnitten koppeln kann, während sie frei auf den Kernwellenabschnitt gedreht werden können, wenn man die Schneckenabschnitte auseinanderfährt.

Bei einer dritten, besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ringscheibe auf einer Ringspannfeder angeordnet, welche zwischen an der Schneckenwelle drehfest angeordneten Teilen in axialer Richtung einspannbar ist. Bei einem Ringscheibenpaket sind alle Ringscheiben auf Ringspannfedern angeordnet, so dass beim Zusammenfahren der .Schneckenabschnitte in Richtung auf das Ringscheibenpaket die Ringspannfedern in axialer Richtun

1 lit ■

(I ti t t Il

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 9 -

eingespannt werden und sich dadurch in radialer Richtung aufweiten, so dass sie die Ringscheiben kraftschlüssig mit dem Kernwellenabschnitt kuppeln.

Schliesslich besitzt eine weitere Ausführungsform einen hohlen

Kernwellenabschnitt mit einem Fenster, durch welches ein in j eine Innenverzahnung oder dergleichen der Ringscheibe eingreifendes, gegenüber der Schneckenwelle-ein- und feststellbares Ritzel hindurchragt. Wird das Ritzel beispielsweise auf einer bis zu einem Ende der Schneckenwelle reichenden Achse befestigt, so lässt sich die Ringscheibe vom Ende der Schneckenwelle her ein- und feststellen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung verschiedener, bevorzugter Ausführungsformen erfindungsgemässer Schneckenmaschinen; es zeigen:

Fig. 1 eine Schneckenmaschine mit zwei miteinander kämmenden, erfindungsgemäss ausgebildeten Schneckenwellen in der Draufsicht und teilweise im Schnitt;

Fig. 2 zwei miteinander kämmende Ringscheibenpakete einer ersten Ausführungsform der Schneckenwellen im Schnitt und in grösserem Maßstab als in Fig. 1;

Fig. 3 eine der Ringscheiben aus Fig. 2 in Seitenansicht; Fig. 4a eine vollständige Seitenansicht eines Teils einer

- 10 -

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 10 -

der beiden Schneckenwellen aus den Fig. 1 und 2 mit einem Ringscheibenpaket, wobei jedoch die Ringscheiben andere Positionen relativ zueinander einnehmen;

Fig. 4b einen Schnitt durch die Schneckenwelle nach der Linie 4b-4b in Fig. 4a;

Fig. 5a eine der Fig. 4a entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schneckenwelle;

Fig. 5b einen der Fig. 4b entsprechenden Schnitt durch die zweite Ausführungsform;

Fig. 6a eine der Fig. 4a entsprechende Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Schneckenwelle, wobei diese jedoch teilweise im Schnitt gezeichnet wurde;

Fig. 6b einen der Fig. 4b entsprechenden Schnitt durch diese dritte Ausführungsform;

Fig. 7a eine der Fig. 4a entsprechende Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Schneckenwelle, wobei jedoch der Einfachheit halber nur eine einzige Ringscheibe gezeichnet wurde;

Fig. 7b einen der Fig. 4b entsprechenden Schnitt durch die vierte AusfUhrungsform;

Fig. 8a eine der Fig. 4a entsprechende Darstellung einer fünften Ausführungsform, und

- 11 -

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 11 -

Fig. 8b einen der Fig. 4b entsprechenden Schnitt durch diese fünfte Ausführungsform.

Die Fig. 1 lässt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Maschinengehäuse einer Zweiwellen-Schneckenmaschine erkennen, in dem zwei miteinander kämmende Schneckenwellen 12 und 14 gelagert sind. Am einen Ende besitzt das Maschinengehäuse 10 einen Auslass 16, während auf der anderen Seite des Maschinengehäuses ein Getriebe 18 angeordnet ist, über das mit Hilfe eines Motors 20 die beiden Schneckenwellen 12 und 14 synchron und z.B. gleichsinnig angetrieben werden. Da die beiden Schneckenwellen identisch ausgebildet sein können, wird die folgende Beschreibung mit Ausnahme der Erläuterung der Fig. 2 auf die SchiIderunc der Ausbildung einer Schneckenwelle, z.B. der Schneckenwelle beschränkt.

Diese besitzt drei Schneckenabschnitte 36 sowie aus mehreren Ringscheiben 40 zusammengesetzte Ringscheibenpakete 28 und 30, die zwischen Schneckenabschnitten angeordnet sind, über den Schneckenabschnitten 36 der beiden Schneckenwellen 12 und 14 besitzt das Maschinengehäuse 10 einen Einfülltrichter 32, durch den das zu bearbeitende Material der Maschine zugeführt werden kann.

Das bisher Beschriebene ist Stand der Technik, so dass sich eine detailliertere Beschraibung erübrigt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 4b ist für jede Schneckenwelle 12,14 eine durchgehende Kernwelle 34 vorgesehen, auf der zwischen den Schneckenabschnitten 36 (diese wurden in

- 12 -

■ ■

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 12 -

Flg. 2 weggelassen) die Ringscheiben 40 angeordnet sind, und zwar erflndungsgemäss praktisch ohne Zwischenraum, Die Schnek- \ kenabschnitte 36 sind mit den Kernwellen 34 In nicht dargestellter Weise drehfest verbunden, während die Ringscheiben 40 erfindungsgemäss in der Arbeitsdrehrichtung der Schneckenwel- ■ len formschlüssig mitgenommen werden und in Arbeitsdrehrichtung¹ im sinne einer Voreilung relativ zur Kernwelle verdreht werden ' können. Zu diesem Zweck besitzen die Kernwellen mindestens im \ Bereich zwischen den Schneckenabschnitten 36 den in Fig. 4b dargestellten Querschnitt mit einem Sägezahnprofil am Umfang. Dieses Sägezahnprofil· bildet in radialer und Längsrichtung liegende Anschlagkanten 44 sowie Auflaufflächen 46, die mit in radialen Bohrungen 48 der Ringscheiben 40 geführten und gefederten Anschlagbolzen 50 zusammenwirken. Dreht sich also eine Kernwelle 34 gemäss Fig. 4b im Uhrzeigersinn, so werden die Ringscheiben 40 stets mitgenommen. Die letzteren können aber im Uhrzeigersinn gegenüber der Kernwelle verdreht werden, ohne dass es einer Demontage der Schneckenwelle bedarf. Die Arbeitsdrehrichtung der Schneckenwelle stimmt also mit der Uhrzeigerrichtung gemäss Fig. 4b überein.

Wie die Fig. 3 und 4b erkennen lassen, besitzen die Ringscheiben 40 bei diesem ersten Ausführungsbeispiel eine ungefähr dreieckige Gestalt, so dass sich mit den drei Kämmen 42 dieser Ringscheiben eine dreigängige Schnecke annähernd wiedergeben lässt (siehe Fig. 4a und 4b). Da der Versatzwinkel der Ringscheiben gegeneinander und gegenüber den Schneckenabschnitten 36 der Schneckenwellen jedoch verändert und eingestellt werden kann, lässt sich in den von den Ringscheibenpaketen 28 und 30 gebildeten Homogenisierζonen die Wirkung der Schneckenwellen abschnittsweise auf unterschiedliche Fördergrade und Förder-

- 13. -

f (.11

t * \ « UM

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 13 -

richtungen einstellen. Damit lassen sich auch die Verweilzeit des zu bearbeitenden Materials in den von den Homogenisierzonen und die Energie, die in diesen Homogenisierzonen pro Zeiteinheit in das Material eingeleitet wird, mindestens innerhalb gewisser Grenzen frei wählen.

Um die Ringscheiben auf der Kernwelle 34 verdrehen zu können, . soll bei der in den Fig. 2 bis 4b dargestellen Ausführungsform das Maschinengehäuse 10 bei 52 geteilt und so ausgebildet sein, dass mindestens ein Gehäuseteil längs der Schneckenwellen vorschoben werden kann, um so die Ringscheiben 40 zugänglich zu machen. Selbstverständlich könnte das Maschinengehäuse aber im Bereich der Homogenisierzonen auch ein Fenster aufweisen.

Wie insbesondere die Fig. 2 erkennen lässt, sind die Ringscheiben 40 im Uberlappungsbereich an ihren Stirnflächen 40a abgenommen - in Fig. 2 sind sie ausserdem ohne winkelmässigen Versatz angeordnet, d.h. ihre Kämme 42 fluchten in Längsrichtung der Kernwellen 34 miteinander. Bezeichnet man den Achsabstand der Kernwellen 34 (den sog. praktischen Achsabstand) mit 2R, so weisen bei der gezeichneten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung diejenigen Bereiche 40b der Ringscheiben eine geringere Breite auf, welche von der Achse der zugehörigen Kernwelle 34 einen Abstand S= R haben. Auf diese Weise wird verhindert, dass - obwohl die zu einem Ringscheibenpaket 28,30 gehörenden Ringscheiben ohne Abstand nebeneinander auf der jeweiligen Kernwelle angeordnet sind - die miteinander kämmenden Bereiche 40b einander gegenüberliegenden Ringscheibenpakete infolge ungleichmässiger Temperaturen beider Schneckenwellen 12,14 aneinander reiben, was bisher stets mit ·Zwischenscheiben

- 14 -

•fl · *·*· ff«

t ·« · · t · frP • t t · t t

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 14 -

oder Abständen zwischen den Ringscheiben vermieden wurde. Da in den Bereichen mit einem Radius <; R Spalte gänzlich vermieden werden und im Bereich ·έ R sämtliche Oberflächen der miteinander kämmenden Ringscheibenpakete beim Arbeiten der Schneckenmaschine immer wieder abgestreift werden, gibt es in und zwischen den Schneckenwellen weder tote Zonen noch ein Auflaufen der Zwischenringscheiben auf die Ringscheiben einer gegenüberliegenden Schneckenwelle. Wegen des Fehlens toter Zonen können also in einer erfindungsgemässen Schneckenmaschine Kunststoffe nicht thermisch geschädigt werden und es treten keine Reinigungsprobleme auf.

Die Breite d der Ringscheibenbereiche 40b und damit die Breite der Spalte s zwischen den miteinander kämmenden Ringscheibenbereichen kann nun frei gewählt werden. Unter anderem von dieser Spaltbreite hängt aber die in den Homogenisierzonen in das zu bearbeitende Material eingeleitete Energie ab. Deshalb kann es zweckmässig sein, die Bereiche 40b der Ringscheiben durch austauschbare Aufsteckschuhe oder Segmente 40c zu bilden, wie dies bei der äussersten rechten Ringscheibe in Fig. 2 angedeutet worden ist; bei diesen Segmenten soll es sich um einen Mittelsteg 4Od der Ringscheibe beispielsweise mittels nicht dargestellter Schrauben befestigbare Platten handeln, deren Gestalt dann die Fig. 3 wiedergibt.

Für die in den Fig. 5a bis 7b dargestellten Ausführungsformen von Schneckenwellen für die erfindungsgemässe Maschine wurden soweit möglich dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 4b verwendet, so dass nur die abweichenden Merkmale im folgenden geschildert werden.

- 15 -

A 41 373 b . "

b - 163

11. November 1975 - 15 -

;; Bei der Schneckenwellen-Ausführungsform nach den Fig. 5a und

:' 5b könnte die Kernwelle 34 einen kreisrunden Querschnitt be-

}: sitzen; da es hierauf jedoch nicht ankommt, wurde ein von der

; Kreisform abweichender Querschnitt ohne Kerbwirkung dargestellt

Wie insbesondere die Fig. 5a erkennen lässt, sind die Stirnflächen der Ringscheiben 40 mit ineinandergreifenden Sägezahn

profilen 54 und 56 versehen, und auch die dem dargestellten
Ringscheibenpaket zugekehrten Stirnflächen der Schneckenabschnitte 36 weisen solche Sägezahnprofile 54 bzw. 56 auf.
Dadurch ergibt sich eine drehfeste Verbindung der Ringscheiben 40 mit den drehfest auf der Kernwelle 34 angebrachten Schnecken abschnitten 36. Schliesslich soll mindestens einer dieser
Schneckenabschnitte auf der Kernwelle 34 in axialer Richtung verschiebbar sein. Wie die Fig. 5b erkennen lässt, sind die
Ringscheiben 40 auf der Kernwelle frei verdreh- und verschieb--

' bar, wenn sie nicht zwischen den Schneckenabschnitten (durch

nicht dargestellte Mittel) eingespannt und durch deren Sägezahnprofile 54 und 56 gegen Verdrehen gesichert sind.

Auch bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine soll das nicht dargestellte Maschinengehäuse (wie in Fig. 4a angedeutet) geteilt sein und die Gehäuseteile sollen auseinandergefahren werden können, so dass die von den Ringscheiben 40 gebildeten Ringscheibenpakete zugänglich sind. Verschiebt man nun einen der Schneckenabschnitte 36 auf der Kernwelle 34, so lassen sich die Winkelstellungen der Ringscheiben 40 frei wählen und durch Einspannen der Ringscheiben zwischen den
Schneckenabschnitten 36 wieder fixieren.

Bei der dritten, in den Fig. 6a und 6b gezeigten Ausführungsform besitzen die Ringscheiben 40 innen einander entgegenge-

- 16 -

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 16 -

richtete Konusflächen 58 und 60, die mit entsprechenden Konusflächen von Ringspannfedern 62 zusammenwirken, welche ebenfalls auf der Kernwelle 34 angeordnet sind. Mindestens einer :; der Schneckenabschnitte 36 soll wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 5a und 5b längs der Kernwelle 34 verschiebbar sein und in Richtung auf das von den Ringscheiben 40 gebildete Ringscheibenpaket angezogen werden können, so dass auf die Ringspannfedern 62 in axialer Richtung wirkende Kräfte ausgeübt werden, die zu deren radialer Ausweitung führen. Ringspannfedern sind an sich bekannt, so dass sie keiner weiteren Beschreibung bedürfen. Zu ergänzen ist noch, dass beim Einspannen des Ringscheibenpakets die Schneckenabschnitte 36 axiale Kräfte auf die beiden äusseren Ringscheiben ausüben, dass diese die axialen Kräfte auf die von ihnen übergriffenen Ringspannfedern übertragen, welche diese axialen Kräfte ihrerseits auf die benachbarten Ringscheiben übertragen usf. Verbindet man also wieder mindestens einen der Schneckenabschnitte 36 drehfest mit der Kernwelle 34, so werden die eingespannten Ringscheiben 40 ebenfalls drehfest mit der Kernwelle gekuppelt.

Im übrigen lässt die Fig. 6b erkennen, dass die Ringscheiben 40 beispielsweise auch ungefähr die Form von Zweiecken haben können.

Bei der Erläuterung der Fig. 5a bis 6b wurde erwähnt, dass mindestens einer der Schneckenabschnitte 36 in axialer Richtung auf der Kernwelle 34 verschiebbar sein müsse, da in diesen Figuren jeweils nur ein Ringscheibenpaket dargestellt ist. Enthält eine Schneckenwelle mehrere Ringscheibenpakete, so müssen bei dieser Art der Sicherung der Ringscheiben natürlich

- 17 -

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 17 -

mehrere oder ggf. alle Schneckenabschnitte bis auf einen axial j

verschiebbar sein. j

■ ■ !

Die Fig. 7a und 7b zeigen eine Ausführungsform einer Schnecken-I welle mit nur einer einzigen Ringscheibe 40, die auf einer \ hohlen Kernwelle 34 zwischen Schneckenabschnitten 36 angeordnet! ist. Die Kernwelle besitzt ein Fenster 70, in dem ein Ritzel | 72 angeordnet ist. Dieses sitzt drehfest auf einer Achse 74, die sich bis zu einem Ende der Kernwelle erstreckt und in deren Bohrung 76 verläuft. Die Ringscheibe 40 besitzt eine entsprechende Innenverzahnung 78, mit der das Ritzel 72 kämmt. Besteht die Möglichkeit, die Achse 74 relativ zur Kernwelle festzulegen, so bedürfte es keiner weiteren Elemente, um die Ringscheibe 40 relativ zur Kernwelle ein- und feststellen zu können. Sollen Achse 74 und Ritzel 72 jedoch nur Einstellzwecken dienen, so kann man zur Festlegung der Ringscheibe auf der Kernwelle beispielsweise wieder zu Sägezahnprofilen 54 und 56 greifen, wie sie die Fig. 5a und 5b offenbaren.

Schliesslich zeigen die Fig. 8a und 8b eine Ausführungsform ähnlich derjenigen nach den Fig. 6a und 6b. Hier besitzt die Kernwelle 34 einen mehreckigen, und zwar beispielsweise einen achteckigen Querschnitt, und auf ihr sind zwischen den Schnekkenabschnitten 36 im Querschnitt innen und aussen ebenfalls achteckige Ringe 62· angeordnet, die somit drehfest auf der Kernwelle sitzen. Sie dienen der formschlüssigen Verbindung zwischen der Kernwelle und den Ringscheiben 40, die eine dem äusseren Querschnitt der Ringe 62' entsprechende, achteckige Öffnung 40' aufweisen. Damit die relative Winkellage der Ringscheiben 40 verändert werden kann, soll wiederum mindestens

- 18 -

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 18 -

einer der Schneckenabschnitte 36 wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5a, 5b und 6a, 6b längs der Kernwelle 34 verschiebbar -sein, damit die Ringscheiben von den sie blockierenden Ringen 62 abgezogen und verdreht werden können - eine axiale Verschiebung eines der Schneckenabschnitte ermöglicht es, zwischen den Ringen 62 durch Verschieben der letzteren Lücken zu schaffen, in denen die Ringscheiben 40 wegen des geringeren Durchmessers der Kernwelle 34 frei verdrehbar sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ringe 62 - wie dargestellt - jeweils in die Öffnungen 4O' zweier benachbarter Ringscheiben 40 eingreifen, so dass das Drehmoment nicht nur über die Kernwelle, sondern auch durch die Ringe 62 von Ringscheibe zu Ringscheibe übertragen wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 8a, 8b müssen die Schnekkenabschnitte 36 in axialer Richtung nur fixierbar sein, aber sie müssen in dieser Richtung nicht festgezogen werden können, wie dies bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5a, 5b und 6a, 6b der Fall ist. Es sei noch bemerkt, dass die Ringe 62 auch konisch sein könnten. Ferner wäre es möglich, ihren Umfang und entsprechend die Öffnungen 40* anders zu gestalten, z.B. eine Verzahnung zu wählen, da es nur darauf ankommt, einerseits eine formschlüssige Verbindung zu erhalten und andererseits die Verdrehbarkeit der Ringscheiben 40 zu gewährleisten.

Die Massnahme, den Ringscheiben im Überlappungsbereich eine geringere Breite als im inneren Bereich zu geben, um auf diese Weise verschiedenerlei Zwischenscheiben und tote Zonen zwischen den Ringscheiben zu vermeiden, ist natürlich auch bei Schnecken

- 19 -

A 41 373 b b - 163

11. November 1975

- 19 -

wellen von Vorteil, bei denen die Ringscheiben zur Veränderung ihrer Winkelpositionen von den Kernwellen abgezogen werden müssen.

ι t · *

ι ι ■

Claims (12)

A 41 373 b b - 135 28. Okt. 1975 a Ansprüche s

1. Schneckenmaschine zum Homogenisieren von festen, flüssigen und zähviskosen Materialien, welche mindestens zwei ineinandergreifende Schneckenwellen besitzt, deren jede mindestens einen Schneckenabschnitt und einen Kernwellenabschnitt aufweist, auf dem mindestens eine Ringscheibe mit einer von einem zur Wellenachse konzentrischen Kreiszylinder abweichenden Form angeordnet ist, die mit dem Kernwellenabschnitt mindestens entgegen der Arbeitsdrehrichtung der Schneckenwelle drehfest verbindbar und deren Winkellage relativ zum Kernwellenabschnitt einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (40) auf dem Kernwellenabschnitt (34) mindestens in Arbeitsdrehrichtung der jeweiligen Schneckenwelle (12,14) verdrehbar ist und daß die einander überlappenden Ringscheiben der ineinandergreifenden Schneckenwellen im Uberlappungsbereich Umfangszonen (40b) verminderter Breite aufweisen.

2. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (40) ab einem Durchmesser, welcher geringfügig kleiner als der Achsabstand (2R) der beiden ineinandergreifenden Schneckenwellen (12, 14) ist, eine geringere Breite aufweisen.

3. Schneckenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (40) zur Verringerung der Breite in den Umfangszonen (40b) beidseitig zurückspringende Schultern aufweisen.

a A 41 373 b

\ ' b - 135 - 2 -

ι' 28. Okt. 1975

4. Schneckenmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Urcfangszonen (40b) verminderter Breite durch auswechselbare Teile (40c) gebildet sind.

5. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, mit mehreren auf dem Kernwellenabschnitt nebeneinander angeordneten Ringscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ringscheiben (40) auf dem Kernwellenabschnitt (34) relativ zu diesem sowie zueinander verdrehbar sind.

6. Schneckenmascnine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernwellenabschnitt (40) über seinen Umfang verteilt mehrere in Längsrichtung verlaufende Kerben (44,46) besitzt, in die mindestens ein in radialer Richtung verstellbares Anschlagelement (50) der Ringscheibe (40) eingreift.

7. Schneckenmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernwellenabschnitt (40) längs seines Umfangs

ein Sägezahnprofil (44, 46) besitzt.

8. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (40) in axialer Richtung zwischen ihr benachbarte Teile (36) der Schneckenwelle (12,14) einspannbar ist und mindestens ihre eine Stirnfläche sowie die dieser benachbarte Stirnfläche des angrenzenden Teils in radialer Richtung profiliert (54,56) sind.

A 41 373 b

b - 163

11. November 1975 - 3 -

9. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Ringscheibe (40) auf einer Ringspannfeder (62) angeordnet ist, welche zwischen an der Schneckenwelle insbesondere drehfest angeordneten Teilen (36) in axialex Richtung einspannbar ist.

10. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Kernwellenabschnitt (34) hohl ist und ein Fenstc (70) besitzt, durch welches ein in eine Innenverzahnung (78) der Ringscheibe (40) eingreifendes, ein- und ggf. feststellbares Ritzel (72) hindurchragt.

11. Schneckenmaschine nach Anspruch 1, mit mehreren auf dem Kernwellenabschnitt nebeneinander angeordneten Ringscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kernwellenabschnitt (34) mehrere, mit dem letzteren drehfest verbundene und auf diesem in axialer Richtung verschiebbare Ringe (62') angeordnet sind, die aussen einen mehreckigen, derart ausgebildeten Querschnitt besitzen, dass Ringscheiben (40), die eine Öffnung (40*) entsprechender Form aufweisen, in mehreren Winkellagen auf die Ringe (62') aufschiebbar sind, und dass Ringe (62*) und Ringscheiben (40) zwischen Teilen (36) der Schneckenwelle (12,14) angeordnet sind, von denen mindestens eineζ in axialer Richtung verschiebbar ist.

12. Schneckenmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Ringscheibe in an sich bekannter Weise als Schneckensegment ausgebildet ist.