DE9115931U1 - Composite screw for an extruder for the ceramic industry - Google Patents
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Description
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DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT KUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIERDR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT KUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER
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Handle GmbH & Co. KG., D-7130 MühlackerHandle GmbH & Co. KG., D-7130 Mühlacker
Zusammengesetzte Schnecke für einen Extruder für die keramische IndustrieComposite screw for an extruder for the ceramic industry
Beschreibung: Description :
Die Erfindung geht aus von einer Schnecke mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a screw having the features specified in the preamble of claim 1.
In der keramischen Industrie sind Extruder im Einsatz, mit welchen aus den plastischen Formmassen, aus denen keramische Erzeugnisse gebrannt werden, zunächst Stränge gebildet werden. Zu diesem Zweck wird die Formmasse im Extruder durch eine eingängige Schnecke in einen Preßkopf gefördert und dabei verdichtet; der Preßkopf setzt sich fort in ein Mundstück, aus welchem ein Strang aus der Formmasse austritt. Die Schnecke ist von einem Schneckenzylinder umgeben. In diesem strömt die Formmasse nicht gleichförmig, vielmehr wird am Ende der eingängigen Schnecke die Formmasse auf der Treibseite der Schnecke stärker gefördertIn the ceramics industry, extruders are used to first form strands from the plastic molding materials from which ceramic products are fired. For this purpose, the molding material in the extruder is conveyed through a single-threaded screw into a press head and compressed in the process; the press head continues into a mouthpiece from which a strand of the molding material emerges. The screw is surrounded by a screw cylinder. The molding material does not flow uniformly in this, but rather the molding material is conveyed more strongly on the drive side of the screw at the end of the single-threaded screw.
als auf ihrer Rückseite, deshalb treten im Schneckenzylinder drehzahlabhängige Druckschwankungen auf. Sowohl diese Druckschwankungen als auch die damit verbundene asymmetrische Förderung, die mit der Schneckendrehzahl im Austrittsquerschnitt des Schneckenzylinders umläuft, verursacht eine pulsierende Strömung der Formmasse im Preßkopf. Insbesondere bei bänderartigen Strangprofilen oder beim Pressen von mehreren Einzelsträngen zeigen sich dabei erhebliche Mängel in der Maßgenauigkeit der Stränge, oft auch in Form von Rissen.than on its back, which is why speed-dependent pressure fluctuations occur in the screw cylinder. Both these pressure fluctuations and the associated asymmetrical conveying, which circulates at the screw speed in the outlet cross-section of the screw cylinder, cause a pulsating flow of the molding compound in the press head. Particularly with band-like strand profiles or when pressing several individual strands, significant defects in the dimensional accuracy of the strands become apparent, often in the form of cracks.
Um diese für Schnecken typischen, aber unerwünschten Erscheinungen zu beseitigen, ist es bekannt, vor der eingängigen Schnecke eine kurze zweigängige Schnecke anzuordnen, die Spitzkopfschnecke, welche den von der eingängigen Schnecke angelieferten unsymmetrischen Förderstrom in zwei gleichgroße Hälften teilen und dadurch den Förderstrom im Preßkopf nachträglich vergleichmässigen soll. Damit das tatsächlich geschieht, müssen die Eintrittskanten der Wendeln der Spitzkopfschnecke gegenüber der Austrittskante der Wendel der eingängigen Schnecke so angeordnet sein, dass der Förderstrom der eingängigen Schnecke genau in zwei gleiche Teile geteilt wird und die Spitzkopfschnecke selbst muss symmetrisch ausgebildet sein. Nur dann sind die beiden Teilströme in den Schneckengängen der Spitzkopfschnecke hinsichtlich ihrer Menge als auch ihres Druckes gleich (Ziegeleitechnisches Jahrbuch ZTJ 1969, Seiten 224 und 225 sowie 1975, Seiten 268 und 269 sowie 321 bis 329). Die richtige, winkelmässige Zuordnung der Spitzkopfschnecke zur eingängigen Schnecke ist am wichtigsten, um eineIn order to eliminate these typical but undesirable phenomena for screws, it is known to arrange a short two-flight screw in front of the single-flight screw, the pointed head screw, which is intended to divide the asymmetrical flow delivered by the single-flight screw into two equal halves and thus subsequently equalize the flow in the press head. In order for this to actually happen, the inlet edges of the spirals of the pointed head screw must be arranged opposite the outlet edge of the spiral of the single-flight screw in such a way that the flow of the single-flight screw is divided exactly into two equal parts, and the pointed head screw itself must be symmetrical. Only then are the two partial flows in the screw flights of the pointed head screw equal in terms of their quantity and pressure (Ziegeleitechnisches Jahrbuch ZTJ 1969, pages 224 and 225 and 1975, pages 268 and 269 and 321 to 329). The correct angular alignment of the pointed head screw to the single-flight screw is most important in order to achieve a
gleichförmige Strömung der Formmasse im Preßkopf zu erreichen (ZTJ 1975, Seite 323). Es ist deshalb bekannt, dass man den Spitzkopf auf der Schneckenwelle gegenüber der eingängigen Schnecke verdrehen und in einer Anzahl von unterschiedlichen Drehwinkelstellungen mit der eingängigen Schnecke verbinden kann. Die Verbindung geschieht mittels einer starren, formschlüssigen Kupplung, beispielsweise mit einer Schalenkupplung mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten Paßfedernuten. Eine andere bekannte Möglichkeit besteht darin, an den einander zugekehrten Endflächen der Naben von Spitzkopfschnecke und eingängiger Schnecke auf einem Teilkreis eine Anzahl von achsparallelen Bohrungen vorzusehen, in welchen Zylinderstifte stecken. Damit ist aber nur eine sehr grobe Winkelverstellung möglich, weil sich nur verhältnismässig wenige Bohrungen auf dem Teilkreis anordnen lassen: Im Hinblick darauf, dass mit den Stiften das beim Fördern an der Schnecke auftretende Drehmoment übertragen werden muss, müssen die Bohrungen äußerst maßgenau angeordnet sein, was um so schwieriger wird, je mehr Bohrungen gewünscht sind. Bekannt ist eine Schnecke, bei der vier Bohrungen auf dem Teilkreis angeordnet sind und mehr als acht bis höchstens zwölf Bohrungen dürften in der Praxis nicht möglich sein.to achieve a uniform flow of the molding compound in the press head (ZTJ 1975, page 323). It is therefore known that the pointed head on the worm shaft can be rotated relative to the single-start worm and connected to the single-start worm in a number of different angle positions. The connection is made by means of a rigid, positive coupling, for example with a shell coupling with several keyways distributed in the circumferential direction. Another known possibility is to provide a number of axially parallel holes on the facing end surfaces of the hubs of the pointed head worm and single-start worm on a pitch circle, into which cylindrical pins are inserted. However, this only allows a very rough angle adjustment because only a relatively small number of holes can be arranged on the pitch circle: In view of the fact that the pins have to transmit the torque that occurs on the screw during conveying, the holes have to be arranged with extreme precision, which becomes more difficult the more holes are required. A screw is known in which four holes are arranged on the pitch circle and more than eight to a maximum of twelve holes are probably not possible in practice.
Man könnte daran denken, die optimale Drehwinkellage der Spitzkopfschnecke gegenüber der eingängigen Schnecke zu berechnen. Leider ist das aber nicht möglich, da die optimale Lage von mehreren Einflußfaktoren abhängt, u.a. von den Eigenschaften der verarbeiteten Formmasse, so dass es wichtig ist, dass derOne could think of calculating the optimal angle of rotation of the pointed head screw compared to the single-threaded screw. Unfortunately, this is not possible, as the optimal position depends on several influencing factors, including the properties of the molding compound being processed, so it is important that the
Benutzer des Extruders die Winkellage der Spitzkopfschnecke von Fall zu Fall den Gegebenheiten anpassen und optimieren kann. Dabei kommt erschwerend hinzu, dass der optimale Winkelbereich um so schmaler ist, je geringer der Abstand zwisehen der Wendel der eingängigen Schnecke und den Wendeln der Spitzkopfschnecke ist.The user of the extruder can adjust and optimize the angle position of the pointed head screw from case to case to suit the circumstances. What makes this even more difficult is that the optimal angle range is narrower the smaller the distance between the spiral of the single-start screw and the spirals of the pointed head screw.
Mit der verhältnismässig groben Verstellmöglichkeit über Paßfedernuten oder achsparallele Bohrungen mit Zylinderstiften ist dem Benutzer deshalb nicht viel geholfen, ganz abgesehen davon, dass die Verstellmöglichkeit mühsam ist, zumal die Gefahr eines Festfressens der Schnecke auf der Schneckenwelle besteht. So ist das Problem, welches aus der ungleichmässigen, unsymmetrischen Strömung im Extruder folgt, zwar seit langem bekannt, aber bis heute noch immer nicht zufriedenstellend gelöst.The relatively rough adjustment option via keyways or axially parallel holes with cylindrical pins is therefore of little help to the user, not to mention that the adjustment option is laborious, especially since there is a risk of the screw seizing on the screw shaft. The problem resulting from the uneven, asymmetrical flow in the extruder has been known for a long time, but has still not been satisfactorily solved to this day.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfache Weise eine gleichmässigere, von weniger Druckschwankungen begleitete Strömung der Formmasse im Preßkopf des Extruders zu erreichen.The invention is therefore based on the object of achieving a more uniform flow of the molding compound in the extruder's press head, accompanied by fewer pressure fluctuations, in the simplest possible way.
Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise gelöst durch eine Schnecke mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved in a surprisingly simple manner by a screw having the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäss sind die eingängige Schnecke und die Spitzkopfschnecke über eine Stirnverzahnung, insbesondere über eineAccording to the invention, the single-start worm and the pointed-head worm are connected by a spur gear, in particular by a
Hirth-Verzahnung,formschlüssig miteinander verbunden und in Achsrichtung miteinander verspannt. Der kleinste Drehwinkel, um welches die Spitzkopfschnecke gegenüber der eingängigen Schnecke verstellt werden kann, ist bestimmt durch die Zahnteilung bzw. die Zähnezahl. Für den vorgesehenen Verwendungszweck lassen sich Zähnezahlen von 24, 36 oder sogar 48 leicht erreichen. Aus diesem Grund läßt sich optimale Stellung der Spitzkopfschnecke gegenüber der eingängigen Schnecke sehr viel genauer einstellen als bei bekannten Schnecken. Bei einer Zähnezahl von 36 kann die Spitzkopfschnecke in Schritten von 10°, bei einer Zähnezahl von 48 in Schritten von 7,5° verstellt werden. Dabei ist die Verstellung ganz einfach zu bewerkstelligen: Es muss lediglich ein sich achsial erstreckender Schraubbolzen, durch den die Spitzkopfschnecke und die eingängige Schnecke miteinander verspannt sind, mindestens um die Zahnhöhe gelöst werden; dann kann die Spitzkopfschnecke verdreht und der Schraubbolzen wieder angezogen werden. Beim Anziehen des Schraubbolzens wird die Spitzkopfschnecke durch das Ineinandergreifen der Stirnverzahnung selbsttätig zentriert.Hirth gearing, positively connected to one another and clamped together in the axial direction. The smallest angle of rotation by which the pointed head worm can be adjusted relative to the single-threaded worm is determined by the tooth pitch or the number of teeth. For the intended purpose, tooth numbers of 24, 36 or even 48 can be easily achieved. For this reason, the optimal position of the pointed head worm relative to the single-threaded worm can be adjusted much more precisely than with known worms. With a number of teeth of 36, the pointed head worm can be adjusted in steps of 10°, and with a number of teeth of 48 in steps of 7.5°. The adjustment is very easy to accomplish: All that is needed is to loosen an axially extending screw bolt, by which the pointed head worm and the single-threaded worm are clamped together, by at least the height of the tooth; then the pointed head screw can be turned and the screw bolt tightened again. When the screw bolt is tightened, the pointed head screw is automatically centered by the meshing of the spur gear teeth.
Mit einem besonderen Verschleiß der Stirnverzahnung ist nicht zu rechnen, da sie die auftretenden Drehmomente in eine verhältnismässig große Fläche einleitet, und Verschmutzungen, die beim Lösen der Kupplung in die Stirnverzahnung eindringen können, lassen sich im Bedarfsfall leicht wieder entfernen, da die Stirnverzahnung gut zugänglich ist.There is no particular wear to be expected on the spur gearing, as it transmits the torques that occur over a relatively large area, and any dirt that may penetrate the spur gearing when the clutch is released can be easily removed if necessary, as the spur gearing is easily accessible.
Die Hirth-Verzahnung kann in Form von Ringen an den Naben der eingängigen Schnecke und der Spitzkopfschnecke angebracht werden. Zu diesem Zweck könnten die Ringe mit den Stirnseiten derThe Hirth gearing can be attached in the form of rings to the hubs of the single-start worm and the pointed-head worm. For this purpose, the rings could be connected to the front sides of the
Naben verschraubt werden. Vorzugsweise werden die Ringe jedoch mit den Stirnseiten der Naben verschweißt.Hubs can be screwed on. Preferably, however, the rings are welded to the front sides of the hubs.
Die Stirnverzahnung ermöglicht es dem Benutzer eines Extruders, die optimale Stellung der Spitzkopfschnecke gegenüber
der eingängigen Schnecke für seinen jeweiligen Anwendungsfall, insbesondere an die Art der zu verarbeitenden
Formmasse anzupassen. Dadurch können die Druckschwankungen im Preßkopf minimiert und die Gleichmässigkeit des Förder-Stroms
optimiert werden. Auf diese Weise läßt sich dieThe spur gearing enables the user of an extruder to select the optimal position of the pointed head screw relative to the single-start screw for his particular application, in particular for the type of material to be processed.
This allows pressure fluctuations in the press head to be minimized and the uniformity of the feed flow to be optimized. In this way, the
Qualität der aus dem Strang zu brennenden keramischen Erzeugnisse steigern.Increase the quality of ceramic products fired from the strand.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt die Schnecke eines Extruders in ihrem
Gehäuse in einer Seitenansicht, undFigure 1 shows the screw of an extruder in its
Housing in a side view, and
Figur 2 zeigt das vordere Ende der Schnecke vergrößertFigure 2 shows the front end of the screw enlarged
in einer Seitenansicht.in a side view.
Figur 1 zeigt eine zusammengesetzte Schnecke bestehend aus einer eingängigen Schnecke 1 und einer zweigängigen Spitzkopfschnecke
2 in ihrem Gehäuse 3, welches Teil eines Extruders ist, der in der keramischen Industrie Verwendung
findet, beispielsweise in Ziegeleien. Die zusammengesetzte Schnecke steckt auf einer Schneckenwelle 4, mit welcher sieFigure 1 shows a composite screw consisting of a single-flight screw 1 and a double-flight pointed-head screw 2 in its housing 3, which is part of an extruder used in the ceramic industry.
for example in brickworks. The assembled screw is mounted on a screw shaft 4, with which it
verdrehfest verbunden ist, zweckmassigerweise mit einer Paßfedernut. Im hinteren Bereich hat die Wendel 5 der eingängigen Schnecke 1 einen größeren Durchmesser als im vorderen Bereich, wo die Schnecke vom Schneckenzylinder 6 umgeben ist. Im hinteren Bereich der Schnecke befindet sich die Speisezone 7, in welcher die Formmasse zugeführt wird, die durch die Schnecke gefördert und verdichtet werden soll.is connected in a rotationally fixed manner, preferably with a keyway. In the rear area, the helix 5 of the single-start screw 1 has a larger diameter than in the front area, where the screw is surrounded by the screw cylinder 6. In the rear area of the screw is the feed zone 7, in which the molding compound is fed, which is to be conveyed and compacted by the screw.
Wie Figur 2 zeigt, sind die eingängige Schnecke 1 und die Spitzkopfschnecke 2 durch eine Kupplung 8 miteinander verbunden, welche zwei Ringe 9 und 10 mit Stirnverzahnung 11 umfaßt. Der eine Ring 9 ist auf die vordere Stirnfläche der Nabe 12 der eingängigen Schnecke aufgeschweißt, während der andere Ring 10 auf die rückseitige Stirnfläche der Nabe 13 der Spitzkopfschnecke aufgeschweißt ist.As Figure 2 shows, the single-start worm 1 and the pointed-head worm 2 are connected to one another by a coupling 8, which comprises two rings 9 and 10 with spur gear teeth 11. One ring 9 is welded onto the front face of the hub 12 of the single-start worm, while the other ring 10 is welded onto the rear face of the hub 13 of the pointed-head worm.
Die Spitzkopfschnecke und die eingängige Schnecke werden durch einen Schraubbolzen miteinander verspannt, der durch eine achsiale Bohrung 14 in der Spitzkopfschnecke von deren Spitze aus i-n &as vordere Ende der Schneckenwelle 4 eingedreht wird. Dieser Schraubbolzen wird gelöst, wenn die Spitzkopfschnecke 2 gegenüber der eingängigen Schnecke 1 verdreht werden soll. Im gezeichneten Beispiel steht die Spitzkopfschnecke 2 so, dass die Austrittskante 15 der Wendel 5 der eingängigen Schnecke ungefähr in der Mitte zwischen den Eintrittskanten 16 und 17 der beiden Wendeln 18 und 19 der Spitzkopfschnecke 2 liegt.The pointed head screw and the single-start screw are clamped together by a screw bolt which is screwed through an axial bore 14 in the pointed head screw from its tip into the front end of the screw shaft 4. This screw bolt is loosened when the pointed head screw 2 is to be rotated relative to the single-start screw 1. In the example shown, the pointed head screw 2 is positioned so that the exit edge 15 of the helix 5 of the single-start screw is approximately in the middle between the entry edges 16 and 17 of the two helixes 18 and 19 of the pointed head screw 2.
Grundsätzlich könnte anstelle einer zweigängigen Spitzkopfschnecke auch eine Spitzkopfschnecke mit mehr als zwei Gängen verwendet werden. Damit lassen sich Druckschwankungen im Förderstrom noch weiter ausgleichen, allerdings um den Preis eines erhöhten Energiebedarfs und einer Vergrößerung der Zahl der Schnittexturen im Strang.In principle, instead of a two-flight conical head screw, a conical head screw with more than two flights could be used. This would allow pressure fluctuations in the conveying flow to be compensated even further, but at the cost of increased energy requirements and an increase in the number of cutting textures in the strand.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9115931U DE9115931U1 (en) | 1991-12-23 | 1991-12-23 | Composite screw for an extruder for the ceramic industry |
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| DE9115931U DE9115931U1 (en) | 1991-12-23 | 1991-12-23 | Composite screw for an extruder for the ceramic industry |
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| DE9115931U1 true DE9115931U1 (en) | 1992-02-27 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9115931U Expired - Lifetime DE9115931U1 (en) | 1991-12-23 | 1991-12-23 | Composite screw for an extruder for the ceramic industry |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9115931U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0548861A1 (en) * | 1991-12-23 | 1993-06-30 | HÄNDLE GmbH & CO. KG | Assembled screw for an extruder used in the ceramic industry |
-
1991
- 1991-12-23 DE DE9115931U patent/DE9115931U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0548861A1 (en) * | 1991-12-23 | 1993-06-30 | HÄNDLE GmbH & CO. KG | Assembled screw for an extruder used in the ceramic industry |
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