DE909395C

DE909395C - Mehrfachschneckenpresse zum Verarbeiten organischer plastischer Massen

Info

Publication number: DE909395C
Application number: DEB17802D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Beck; Dr-Ing Hans-Rudolf Jacobi
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1951-11-22
Filing date: 1951-11-22
Publication date: 1954-04-15
Also published as: FR1072448A; DE1039219B; GB714035A; DE921648C

Description

Die bisher bekanntgewordenen Mehrfachschneckenpressen haben gemeinsam, daß die Drehzahlen aller Schnecken untereinander gleich sind. Mit solchen Schnecken wird eine gleichmäßige Förder- und Knetwirkung erzielt. Es ist bekannt, daß man die Knetwirkung einer Einzelschnecke dadurch erhöhen kann, daß man diese gegenüber dem Gehäuse rythmisch hin und her bewegt, wobei im Innern des Gehäuses angebrachte Zähne oder Nocken in bestimmte Ausbrüche der Schneckengänge eingreifen. Bei Mehrfachschnecken ist dieses Verfahren nicht anwendbar.

Gegenstand der Erfindung sind Mehrfachschneckenpressen, bei denen eine Schnecke antreibbar ist und ein periodisches Umlaufgetriebe auf die übrigen Schneckenspindeln periodisch wechselnde Drehzahlen überträgt, während die Schneckengänge der einzelnen Schnecken untereinander rythmische Relativverschiebungen in der Achsrichtung ausführen, ohne daß jede Schnecke für sich eine Längsverschiebung erfährt. Als periodische Umlaufgetriebe kommen z. B. zwangsweise umlaufende Mehrkurbeltriebe oder exzentrisch gelagerte unrunde Zahnräder in Betracht, die mit den Schnecken gekoppelt sind. Die unrunden Zahnräder können elliptisch oder allgemein von beliebigen kongruenten Wälzkurven begrenzt sein. Am einfachsten und rechnerisch noch gut zu übersehen sind die Verhältnisse, wenn elliptische Zahnräder als Antriebsorgane verwendet werden, wobei eines dieser Zahnräder zweckmäßigerweise mit konstanter Drehzahl angetrieben wird.

Beispiel 1
Dreifachschneckenpressen

In Abb. la und ib sind zwei Stellungen dreier gleich elliptischer Zahnräder wiedergegeben, die in den Brennpunkten F₀, F₁ und F₂ gelagert sind. Die große

Halbachse sei α und die kleine b. Der Brennpunktabstand vom Mittelpunkt M₀ bzw. M₁ und M₂ ist dann c = ]/^2ZT&2, Die numerische Exzentrizität

ist ε = —. Wird das mittlere Zahnrad um F₀ mit der

konstanten Drehzahl η bzw. Winkelgeschwindigkeit ω angetrieben, dann ist die Drehzahl % bzw. Winkelgeschwindigkeit CO₁ des Zahnrades um F₁ veränderlich nach folgender Gleichung:

η co ι — 2ε · cos cot -J- ε²

und die Drehzahl M₂ bzw. Winkelgeschwindigkeit co« des Zahnrades um F₂ veränderlich nach folgender Gleichung:

Λ1 f,\ T £"2

η co I + 2 ε · cos cot +ε⁸

In den Formeln bezeichnet t die Zeit in Sekunden,

see

die Dimension von ω, co-· und ω, ist

In der Stellung α der Abb. ι hat das Zahnrad um F₁ die augenblicklich größte Drehzahl, nämlich:

ι +ε

ι — ε

und das Zahnrad um F₂ die augenblicklich kleinste Drehzahl, nämlich

I — £

TTT

η.

Bei einer Umdrehung sämtlicher drei Räder um i8o° sind die Drehzahlverhältnisse umgekehrt, d. h. dann hat das Zahnrad um F₁ die kleinste und das Zahnrad um F₂ die größte augenblickliche Drehzahl. In den Abb. 2 a und 2 b sind zwei Stellungen einer gegenläufigen Dreifachschneckenpresse mit elliptischem Zahnradantrieb gezeigt. In der Abb. 2 a ist die Anfangsstellung zur Zeit t = 0 als Mittelstellung gezeichnet. Die Mittelstellung Wird jedesmal dann erreicht, wenn der Antriebswinkel α = o°, iSo°, 360⁰ usw. beträgt. Die größte von der Mittelstellung aus gerechnete Relativverschiebung der Schnecke um F₁ bzw. F₂ gegenüber der Schnecke um F₀ findet in der Grenzstellung statt, wenn

ε = cos

bzw. ε = — cos

cot)

oder co = Co₁ bzw. ca — c»₂ ist.

In der Abb. 2b ist z. B. die Grenzstellung für ε = o,6 gezeichnet; diese ist jedesmal erreicht, wenn α = 53°, 127°, 233°, 307° usw. ist.

Ist die Ganghöhe für alle drei Schnecken gleich h, dann ist, gerechnet von der Anfangsstellung bzw. Mittelstellung, die größte Relativverschiebung der Gänge der Schnecken um F₁ bzw. F"₂ gegenüber der Schnecke um F₀:

aresme.

Bei gegebener engster Spaltweite w läßt sich die Stegbreite e einer z. B. rechtwinklig geschnittenen Dreifachschneckenpresse mit Ellipsenantrieb nach folgender Formel errechnen:

h_ π

arc cos ε.

In den Abb. 2a und 2b läuft die mittlere Schnecke gegensinnig zu den beiden äußeren Schnecken. Bei dieser Anordnung sind die Schnecken unmittelbar auf den Achsen der elliptischen Zahnräder angebracht. Durch eine zusätzliche Zahnradübersetzung können alle drei Schnecken auch gleichsinnig laufen, wie Abb. 3 a und 3 b zeigen. Die Drehzahlverhältnisse, Relativverschiebungen, Mittel- und Grenzstellungen sind hierbei dieselben wie bei der gegenläufigen Dreifachschneckenpresse.

Beispiel 2 Zweifachschneckenpressen

a) Durch Weglassen des elliptischen Zahnrades um F₂ (oder um F₁) erhält man eine gegenläufige Zweifachschneckenpresse mit den elliptischen Zahnrädern um F₀ und F₁ (oder F₂). Für diese Anordnung gelten die gleichen Beziehungen, wie sie für die Dreifachschnecke angegeben sind. Die Mittelstellungen entsprechen den Antriebswinkeln α = o°, i8o°, 360⁰ usw., die Grenzstellungen a — 53⁰, 307⁰ usw. (bzw. 127⁰, 233° usw.).

Durch eine zusätzliche Zahnradübersetzung kann man genau wie bei der Dreifachschnecke durch Koppeln der mittleren Schnecke um F₀ mit einer der beiden äußeren Schnecken um F₁ (bzw. F₂) eine gleichläufige Zweifachschneckenpresse erhalten.

b) Durch Weglassen der mittleren Schnecke um F₀, jedoch unter Beibehaltung des mittleren angetriebenen elliptischen Zahnrades um F₀ erhält man durch Koppeln der beiden äußeren Schnecken um F₁ und F₂ eine gleichläufige Zweifachschneckenpresse mit periodischen Relativbewegungen, wie sie in den Abb. 4a und 4b gezeigt sind. Bei einer solchen Doppelschnecke stellt sich unabhängig von ε jeweils dann die größte Relativverschiebung, d. h. Grenzstellung ein, wenn das elliptische Antriebszahnrad um F₀ sich um 90⁰ bzw. 270⁰ gedreht hat. Die größte, von der Anfangsstellung (t = 0) gleich Mittelstellung (Abb. 4a) aus gerechnete Relativverschiebung (Grenzstellung Abb. 4b) ist dann:

ι — ε²

Bei gegebener engster Spaltweite w läßt sich die Stegbreite e' einer z. B. rechtwinklig geschnittenen Doppelschnecke mit dreifachem Ellipsenantrieb nach folgender Formel errechnen:

e -t- w —

— arcsm —

π ι ■

■ε¹·

Durch eine zusätzliche Zahnradübersetzung können iao die beiden Schnecken auch gegenläufig angeordnet werden, wie aus den Abb. 5 a und 5b hervorgeht.

Die in den Abb. 1 bis 5 dargestellten Beispiele haben folgende Zahlenverhältnisse als Grundlage:

Numerische Exzentrizität der Ellipse ε — 0,6 und

Ganghöhe der Schnecken .h =60 mm.

Für die Ausgangslage (t = o) wird angenommen, daß alle Schnecken ihre mittlere Lage einnehmen und die großen Achsen der elliptischen Zahnräder auf einer Linie (= Verbindungslinie M₁-F₁-M₀-F₀-M₂-F₂) liegen, was jedoch keine notwendige Beschränkung darstellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Mehrfachschneckenpresse zum Verarbeiten organischer plastischer Massen, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schneckenspindeln antreibbar ist und ein periodisches Umlaufgetriebe, wie z. B. exzentrisch gelagerte Zahnräder mit beliebig gekrümmten kongruenten Wälzbahnen oder einem zwangsweise umlaufenden Mehrkurbeltrieb, periodisch wechselnde Drehzahlen auf die übrigen Schneckenspindeln überträgt, während die Schnekkengänge der einzelnen Schneckenspindeln untereinander rhythmische Relativverschiebungen in der Achsrichtung ausführen.
2. Mehrfachschneckenpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elliptische Zahnräder mit exzentrischer Lagerung.
3. Mehrfachschneckenpresse nach den Ansprüchen ι und 2, gekennzeichnet durch zusätzlich eingeschaltete kreisrunde Zahnräder.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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