EP1945437A1 - Multi-screw extruder - Google Patents

Multi-screw extruder

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Publication number
EP1945437A1
EP1945437A1 EP06806206A EP06806206A EP1945437A1 EP 1945437 A1 EP1945437 A1 EP 1945437A1 EP 06806206 A EP06806206 A EP 06806206A EP 06806206 A EP06806206 A EP 06806206A EP 1945437 A1 EP1945437 A1 EP 1945437A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
extruder according
extruder
elements
hub connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06806206A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef A. Blach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Blach Verwaltungs GmbH and Co KG
Original Assignee
Blach Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blach Verwaltungs GmbH and Co KG filed Critical Blach Verwaltungs GmbH and Co KG
Publication of EP1945437A1 publication Critical patent/EP1945437A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/50—Details of extruders
    • B29C48/505—Screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D1/101—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially without axial retaining means rotating with the coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
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    • B29C48/40—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections

Definitions

  • the invention relates to an extruder with at least two support shafts according to the preamble of claim 1.
  • the most economical worm shaft is that with the largest delivery volume and at the same time the highest, introductory torque.
  • the overall cross section of a Forderschneckensystems is limited by the diameter of Gehausebohrung and the distance between adjacent Gehausebohrungen. It must be distributed proportionately to the technical requirements and possibilities as well as the need for four cross sections.
  • For transporting the product first the free surface of the conveyor is determined, which is determined by the outside diameter of the screw element and the passage depth. Thus, the core diameter of the screw element and the center distance to the adjacent support shaft is fixed.
  • the support shaft requires the computationally usable surface portion for axial guidance of the required shaft torque for the subsequent attachment elements.
  • the constructive need for flat space for the acquisition of the proportionate torque for the slip-on element must be taken into account, and fourth, the remaining cross-sectional area of the slip-on element remains relatively to the shaft torque for a reliable slip-on element.
  • each support shaft which generally has a length which corresponds to at least twenty times the housing bore diameter, a plurality of Aufsteckelementen are plugged tight.
  • the performance and economy of an extruder is therefore determined by the highest permissible torque in the long term while maintaining the highest volume performance of the extruder.
  • the object of the invention is to substantially increase the volume performance of an extruder at the same torque.
  • the passage depth of the Forder- or the like Aufsteckelements is increased at high torque transmission of the shaft-hub Verbmdung. That is, at the same large center distance of the slip-on outer diameter is greater and the Aufsteckelementkern micr reduced by the same amount, which significantly increases the free Forderflache the Forderelement or working surface of the working element and thus the performance of the extruder.
  • the Aufsteckelement whose cross section is composed according to the preamble of claim 1 of three circular arc, (1) in the region of the circular arc which corresponds to the Aufsteckele- mentkern trimmesser formed without shaft-hub connection under flat contact with the support shaft and / or (2) provided with Verstarkungssegmenten at its ends.
  • the plug-on element In the region of the circular arc, which corresponds to the Aufsteckelementkern trimmesser, the plug-on element has the lowest wall thickness.
  • the shaft transmits torque, it tightens more than the slip-on elements, which are harder and more torsionally rigid than the shaft. Therefore, the slip-on element absorbs this force in the respective region of the shaft. In this power transmission, the ends are exposed to the smallest thickness of the Aufsteckelements the strongest load.
  • a support shaft designed in accordance with the invention can be produced in a simple manner by removing from a conventional support shaft, e.g. an involute profile shaft as in DIN 5480, in the region where the plug-in element bears with its corresponding to the arc of the Aufsteckelementkern micrs, thinnest region, the toothing of the shaft, for. removed by grinding.
  • a conventional support shaft e.g. an involute profile shaft as in DIN 5480
  • the surface with which the support shaft and the slip-on element abuts in the region of the slip-on element with the circular arc corresponding to the slip-on core diameter can be a curved arcuate surface or a flat surface, ie a surface corresponding in cross-section to a straight line.
  • the slip-on element can be reinforced at its ends by preferably annular reinforcing segments in order to accommodate the high forces occurring in the torque transmission occurring at the ends of the slip-on element.
  • the volume performance can be increased by about 30%.
  • the sealing surface is increased, which prevents material between the plug-in elements and the shaft can penetrate and crack.
  • the shaft-hub connection is formed by an involute profile, serrated or splined connection.
  • compounds have proven to be suitable in which the keyways in the slip-on and the teeth of the shaft are rounded.
  • the inventive extruder has at least two support shafts, but it may also have a significantly larger number of support shafts.
  • the extruder may have at least three shafts arranged in a cavity of an extruder housing along a circle or circular arc with the same central angular spacing, parallel to the extruder axis, the extruder housing being provided on the radially inner and outer side of the cavity with concave circular segments parallel to the extruder axis, where the plug-in elements are guided.
  • the cavity may also be annular.
  • Such an extruder is e.g. in EP 0 788 867 B.
  • the conveyor attachment element is in particular formed by a screw element, the working attachment element e.g. by a requesting screw element opposite slope direction, a kneading block a blister or a toothed disc.
  • Aufsteckieri may be provided which have a Forder- and a working section.
  • Figure 1 shows the front profile of two circumferentially closely intermeshing screw elements in a twin-screw extruder
  • Figure 2 and 3 is a side view and end view of annensteckelements according to a first embodiment
  • Figure 4 and 5 is a perspective view and a
  • Figure 6, 7 and 8 is a side view, end view and a perspective view of a Aufsteckelements according to a third embodiment.
  • the slip-on element 1 has an internal toothing 3, in which the support shaft 4 engages with its external toothing 5.
  • the slip-on element thus has a free Forderflache 6, which is determined by the diameter DA and the flight depth. Furthermore, the area fraction 7 is required for the shaft-hub connection, which results from dTA and dTi.
  • the formed as a screw element Aufsteckelement 1 also has an internal toothing 3, in which the support shaft 4 engages with its outer toothing 5 all around. In this case, an involute profile toothing is provided.
  • an annular reinforcing segment 8, 9 is provided at each end.
  • the two-pronged plug-in element 1 is formed in the thin region 11, 12 without shaft-hub connection corresponding to the circular arc E-F. That is, both the slip-on element 1 and the support shaft 4 are smooth in the sector corresponding to the circular arc E-F and are in full-flat contact with each other.
  • the splines of the involute 3 extend so that at the ends only in the thick-walled areas of the slip-on 1, which correspond to the circular arc A-E and A-B. That is, the areas 11 and 12 are not weakened by keyways at the ends.
  • the regions of the male plug-in element without shaft-hub connection corresponding to the circular arc EF are formed, and reinforcing rings 13, 14 are also provided at the ends, wherein the reinforcing rings 13, 14 are formed as concentric rings ,
  • the shaft-hub Compound formed concentric to the axis of the support shaft as shown in Figure 4 and 5.
  • the support shaft 4 is designed so that the smooth areas formed by the slip-on 1 correspond to this.

Abstract

In an extruder in which the push-on elements (1) have a cross-sectional profile which comprises arcs of a circle that correspond to the maximum diameter of the push-on element, the core diameter of the push-on element and the axial spacing of the push-on elements (1), the push-on element (1) does not have any shaft-hub connection in the region of the arc that corresponds to the core diameter of the push-on element and/or it is provided with reinforcing segments (13, 14) at its ends.

Description

Mehrwellenextruder Multi-screw extruder
Die Erfindung bezieht sich auf einen Extruder mit wenigstens zwei Tragwellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an extruder with at least two support shafts according to the preamble of claim 1.
Zur drehfesten Verbindung der Tragwelle mit den Schnecken oder dergleichen Aufsteckelementen sind unterschiedliche Welle-Nabe-Verbindungen bekannt.For non-rotatable connection of the support shaft with the screws or the like Aufsteckelementen different shaft-hub connections are known.
So geht aus DE-PS 813 154 eine Maschine mit zwei Wellen hervor, bei der eine Passfeder oder ein Vierkantprofil als Welle-Nabe-Verbindung verwendet wird. Nach DE 77 01 692 Ul wird eine Vielkeilwelle als Welle-Nabe-Verbindung mit integriertem Keil eingesetzt, während DE 27 50 767 Al und EP 0 001 970 Al runde Wellen mit drei getrennten Einlegekeilen bei gleichem Teilungswinkel und EP 0 330 308 Al zwei Keile mit ungleichem Teilungswinkel beschreiben. Eingesetzt wird heutzutage jedoch vor allem die Evolventenprofilwelle nach DIN 5480.Thus, from DE-PS 813 154 a machine with two shafts, in which a key or a square profile is used as a shaft-hub connection. According to DE 77 01 692 Ul a splined shaft is used as a shaft-hub connection with integrated wedge, while DE 27 50 767 Al and EP 0 001 970 Al round shafts with three separate insertion wedges at the same pitch angle and EP 0 330 308 Al two wedges with Describe unequal pitch angle. Nowadays, however, especially the involute profile shaft according to DIN 5480 is used.
Ferner sind in „Konstruktionsbücher", Springer-Verlag, 1984, Seiten 210 und 211, eine Vielfalt von formschlüssigen Welle- Nabe-Verbindungen mit unmittelbarem und mittelbarem Form- schluss unter Berücksichtigung der für die Auslegung der Maschine fundamentalen Kerbwirkungszahlen und der Dauerfestigkeit beschrieben und verglichen. In diesen Fällen weist die Nabe jedoch eine konstante Wanddicke auf. Bei einem Extruder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, bei dem die Schnecken- oder dergleichen Aufsteckelemente am ganzen Umfang dichtkammend ineinandergreifen, wird das Achsschnittprofil des Aufsteckelements jedoch durch drei Kreisbogen bestimmt, die dem Schneckenaußendurchπiesser, dem Schneckenkerndurchmesser und dem Achsabstand der Wellen entsprechen (vgl. EP 0 002 131 Bl).Furthermore, in "Design Books", Springer-Verlag, 1984, pages 210 and 211, a variety of positive shaft-hub connections with immediate and indirect positive fit taking into account the fundamental for the design of the machine Kerbwirkungszahlen and fatigue strength described and compared In these cases, however, the hub has a constant wall thickness Extruder of the type specified in the preamble of claim 1, in which the worm or the like Aufsteckelemente meshing around the entire circumference, the Achsschnittprofil the Aufsteckelements is determined by three circular arc corresponding to the Schneckenaußendurchπiesser, the Schneckenkerndurchmesser and the axial distance of the waves (see. EP 0 002 131 B1).
Die wirtschaftlichste Schneckenwelle ist die mit dem größtem Fordervolumen und gleichzeitig höchstem, einleitbaren Drehmoment. Der Gesamtquerschnitt eines Forderschneckensystems wird durch den Durchmesser der Gehausebohrung und den Abstand benachbarter Gehausebohrungen begrenzt. Er muss den technischen Anforderungen und Möglichkeiten sowie dem Bedarf entsprechend auf vier Querschnitte anteilig verteilt werden. Zum Transportieren des Produktes wird zuerst die freie Forderflache festgelegt, die durch den Außendurchmesser des Schneckenelements und die Gangtiefe bestimmt wird. Damit liegt auch der Kerndurchmesser des Schneckenelements und der Achsabstand zu der benachbarten Tragwelle fest. Als Zweites benotigt die Tragwelle den rechnerisch nutzbaren Flachenan- teil zur axialen Leitung des erforderlichen Wellendrehmoments für die nachfolgenden Aufsteckelemente. Als Drittes muss der konstruktiv notige Flachenbedarf für die Übernahme des anteiligen Drehmoments für das Aufsteckelement berücksichtigt werden, und als Viertes bleibt die restliche Querschnittsflache des Aufsteckelements verhältnismäßig zum Tragwellendrehmoment für ein betriebssicheres Aufsteckelement übrig.The most economical worm shaft is that with the largest delivery volume and at the same time the highest, introductory torque. The overall cross section of a Forderschneckensystems is limited by the diameter of Gehausebohrung and the distance between adjacent Gehausebohrungen. It must be distributed proportionately to the technical requirements and possibilities as well as the need for four cross sections. For transporting the product, first the free surface of the conveyor is determined, which is determined by the outside diameter of the screw element and the passage depth. Thus, the core diameter of the screw element and the center distance to the adjacent support shaft is fixed. Secondly, the support shaft requires the computationally usable surface portion for axial guidance of the required shaft torque for the subsequent attachment elements. Third, the constructive need for flat space for the acquisition of the proportionate torque for the slip-on element must be taken into account, and fourth, the remaining cross-sectional area of the slip-on element remains relatively to the shaft torque for a reliable slip-on element.
Auf jede Tragwelle, die im Allgemeinen eine Lange aufweist, die wenigstens dem zwanzigfachen Gehausebohrungsdurchmesser entspricht, sind eine Vielzahl von Aufsteckelementen dicht aufgesteckt. Das höchstmögliche Drehmoment, das auf den größten rechnerisch nutzbaren Tragwellendurchmesser dTi übertragen werden kann, bestimmt maßgebend die wirtschaftliche Nutzung des Extruders.On each support shaft, which generally has a length which corresponds to at least twenty times the housing bore diameter, a plurality of Aufsteckelementen are plugged tight. The highest possible torque on the the largest arithmetically usable shaft diameter dTi can be transmitted, determines the decisive economic use of the extruder.
Die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit eines Extruders wird daher vom höchsten zulassigen Drehmoment auf Dauer bei gleichzeitig höchster Volumenleistung des Extruders bestimmt.The performance and economy of an extruder is therefore determined by the highest permissible torque in the long term while maintaining the highest volume performance of the extruder.
In „Kunststoffe" 2/2005, Seite 75, wird beschrieben, dass das leistungslimitierende Maschinenelement eines Doppelschneckenextruders in erster Linie der Schneckenkerndurchmesser ist. Je tiefer die Schneckenelemente geschnitten sind, d.h. je großer das Freivolumen der Schneckenelemente anwachst, umso geringer wird jedoch der verbleibende Querschnitt für den Schneckenkerndurchmesser und die zugehörige Welle-Nabe- Verbindung. Hier wird das Problem des DIN- oder eines ahnlichen Profils in der Zahnfußfestigkeit gesehen, so dass eine asymmetrische Verzahnung zur besseren Krafteinleitung und Spannungsverteilung vorgeschlagen wird. Abgesehen von der aufwandigen Fertigung der asymmetrischen Verzahnung ist die Leistung auch dieses Extruders noch weiter steigerungsfahig.In "Kunststoffe" 2/2005, page 75, it is described that the performance-limiting machine element of a twin-screw extruder is primarily the screw core diameter: the deeper the screw elements are cut, ie the greater the free volume of the screw elements, the smaller the remaining cross-section For the screw core diameter and the associated shaft-hub connection, the problem of the DIN or a similar profile in the Zahnfußfestigkeit is seen, so that an asymmetric toothing for better force application and stress distribution is proposed.Apart from the costly production of asymmetric teeth the performance of this extruder even further increase.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Volumenleistung eines Extruders bei gleichem Drehmoment wesentlich zu erhohen.The object of the invention is to substantially increase the volume performance of an extruder at the same torque.
Dies wird erfindungsgemaß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Extruder erreicht. In den Unteranspruchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.This is inventively achieved with the characterized in claim 1 extruder. In the dependent claims advantageous embodiments of the invention are shown.
Nach der Erfindung wird bei hoher Drehmomentubertragung der Welle-Nabe-Verbmdung die Gangtiefe des Forder- oder dergleichen Aufsteckelements vergrößert. D.h., bei gleich großem Achsabstand wird der Aufsteckelementaußendurchmesser großer und der Aufsteckelementkerndurchmesser um das gleiche Maß verringert, was die freie Forderflache des Forderelements bzw. Arbeitsflache des Arbeitselements und damit die Leistung des Extruders erheblich erhöht.According to the invention, the passage depth of the Forder- or the like Aufsteckelements is increased at high torque transmission of the shaft-hub Verbmdung. That is, at the same large center distance of the slip-on outer diameter is greater and the Aufsteckelementkerndurchmesser reduced by the same amount, which significantly increases the free Forderflache the Forderelement or working surface of the working element and thus the performance of the extruder.
Dazu wird das Aufsteckelement, dessen Querschnitt sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus drei Kreisbogen zusammensetzt, (1) im Bereich des Kreisbogens, der dem Aufsteckele- mentkerndurchmesser entspricht, ohne Welle-Nabe-Verbindung unter flachiger Anlage an der Tragwelle ausgebildet und/oder (2) an seinen Enden mit Verstarkungssegmenten versehen.For this purpose, the Aufsteckelement whose cross section is composed according to the preamble of claim 1 of three circular arc, (1) in the region of the circular arc which corresponds to the Aufsteckele- mentkerndurchmesser formed without shaft-hub connection under flat contact with the support shaft and / or (2) provided with Verstarkungssegmenten at its ends.
Im Bereich des Kreisbogens, der dem Aufsteckelementkerndurchmesser entspricht, weist das Aufsteckelement die geringste Wandstarke auf. Wenn die Welle ein Drehmoment übertragt, verwindet sich diese mehr als die Aufsteckelemente, die harter und verdrehsteifer sind als die Welle. Daher nimmt das Aufsteckelement im jeweiligen Bereich der Welle diese Kraft auf. Bei dieser Kraftübertragung sind die Enden an der geringsten Dicke des Aufsteckelements der stärksten Belastung ausgesetzt .In the region of the circular arc, which corresponds to the Aufsteckelementkerndurchmesser, the plug-on element has the lowest wall thickness. When the shaft transmits torque, it tightens more than the slip-on elements, which are harder and more torsionally rigid than the shaft. Therefore, the slip-on element absorbs this force in the respective region of the shaft. In this power transmission, the ends are exposed to the smallest thickness of the Aufsteckelements the strongest load.
D.h., es ist erforderlich, eine Mindestwandstarke des Aufsteckelements im Bereich des Kreisbogens mit dem Aufsteckele- mentkerndurchmesser zumindest aufrechtzuerhalten.In other words, it is necessary to at least maintain a minimum wall thickness of the attachment element in the region of the circular arc with the attachment core diameter.
Dies wird bei der Erfindung dadurch erreicht, dass in diesem Bereich keine Kraftübertragung der Welle-Nabe-Verbindung vorgesehen ist. Damit kann die Querschnittsflache, die die Welle-Nabe-Verbindung in diesem Bereich sonst einnimmt, zur Querschnittsflache des Aufsteckelements in diesem Bereich hinzugefugt und damit die Gangtiefe entsprechend erhöht werden, ohne die Festigkeit der Tragwelle zu beeinträchtigen. Da sich der nutzbare Tragwellendurchmesser dTi nicht ändert, tritt auch keine Herabsetzung des übertragbaren Drehmomentes ein.This is achieved in the invention in that no power transmission of the shaft-hub connection is provided in this area. Thus, the cross-sectional area, which otherwise occupies the shaft-hub connection in this area, added to the cross-sectional area of the slip-on in this area and thus the flight depth can be increased accordingly, without affecting the strength of the support shaft. Since the usable shaft diameter dTi does not change, no reduction of the transmittable torque occurs.
Eine erfindungsgemaß ausgebildete Tragwelle kann dabei in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass von einer herkömmlichen Tragwelle, z.B. einer Evolventenprofilwelle wie nach DIN 5480, in dem Bereich, an dem das Aufsteckelement mit seinem dem Kreisbogen des Aufsteckelementkerndurchmessers entsprechenden, dünnsten Bereich anliegt, die Verzahnung der Welle z.B. durch Abschleifen entfernt wird.A support shaft designed in accordance with the invention can be produced in a simple manner by removing from a conventional support shaft, e.g. an involute profile shaft as in DIN 5480, in the region where the plug-in element bears with its corresponding to the arc of the Aufsteckelementkerndurchmessers, thinnest region, the toothing of the shaft, for. removed by grinding.
Die Flache, mit der die Tragwelle und das Aufsteckelement im Bereich des Aufsteckelements mit dem dem Aufsteckelementkern- durchmesser entsprechenden Kreisbogen anliegt, kann eine kreisbogenformig gekrümmte Flache oder eine plane, also eine im Querschnitt einer Geraden entsprechende Flache sein.The surface with which the support shaft and the slip-on element abuts in the region of the slip-on element with the circular arc corresponding to the slip-on core diameter can be a curved arcuate surface or a flat surface, ie a surface corresponding in cross-section to a straight line.
Zusatzlich und bei eingangigen Aufsteckelementen kann das Aufsteckelement an seinen Enden durch vorzugsweise ringförmige Verstarkungssegmente verstärkt werden, um die an den Enden des Aufsteckelements auftretenden, vorstehend geschilderten hohen Kräfte bei der Drehmomentubertragung aufzunehmen.In addition, and with male slip-on elements, the slip-on element can be reinforced at its ends by preferably annular reinforcing segments in order to accommodate the high forces occurring in the torque transmission occurring at the ends of the slip-on element.
Zwar wird der Produktfluss durch die Verstarkungssegmente gebremst, dieser Effekt ist jedoch partiell und so geringfügig, so dass er in der Praxis keine Rolle spielt.Although the product flow is slowed down by the reinforcing segments, this effect is partial and so slight that it plays no role in practice.
Wie Berechnungen und Versuche gezeigt haben, kann mit dem erfmdungsgemaßen Extruder bei gleichem Drehmoment die Volumenleistung um etwa 30 % erhöht werden. Zudem wird erfindungsgemaß die Dichtflache erhöht, die verhindert, dass Material zwischen die Aufsteckelemente und die Welle eindringen und vercracken kann.As calculations and tests have shown, with the erfmdungsgemaßen extruder at the same torque, the volume performance can be increased by about 30%. In addition, according to the invention, the sealing surface is increased, which prevents material between the plug-in elements and the shaft can penetrate and crack.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemaßen Extruder die Welle-Nabe-Verbindung durch eine Evolventenprofil-, Kerbzahnoder Keilwellenverbindung gebildet. Dabei haben sich insbesondere Verbindungen als geeignet erwiesen, bei denen die Keilnuten in dem Aufsteckelement und die Zahne der Welle abgerundet ausgebildet sind.Preferably, in the extruder according to the invention, the shaft-hub connection is formed by an involute profile, serrated or splined connection. In particular, compounds have proven to be suitable in which the keyways in the slip-on and the teeth of the shaft are rounded.
Der erfindungsgemaße Extruder weist mindestens zwei Tragwellen auf, er kann jedoch auch eine erheblich größere Anzahl von Tragwellen aufweisen. So kann der Extruder beispielsweise mindestens drei in einem Hohlraum eines Extrudergehäuses längs eines Kreises oder Kreisbogens mit gleichem Zentriwinkelabstand angeordnete, zur Extruderachse parallele Wellen aufweisen, wobei das Extrudergehause an der radial innen- und außenliegenden Seite des Hohlraumes mit zur Extruderachse parallelen konkaven Kreissegmenten versehen ist, an denen die Aufsteckelemente gefuhrt sind. Der Hohlraum kann dabei auch ringförmig ausgebildet sein. Ein solcher Extruder ist z.B. in EP 0 788 867 B beschrieben.The inventive extruder has at least two support shafts, but it may also have a significantly larger number of support shafts. Thus, for example, the extruder may have at least three shafts arranged in a cavity of an extruder housing along a circle or circular arc with the same central angular spacing, parallel to the extruder axis, the extruder housing being provided on the radially inner and outer side of the cavity with concave circular segments parallel to the extruder axis, where the plug-in elements are guided. The cavity may also be annular. Such an extruder is e.g. in EP 0 788 867 B.
Das FόrderaufSteckelement wird insbesondere durch ein Schneckenelement gebildet, das Arbeitsaufsteckelement z.B. durch ein ruckforderndes Schneckenelement entgegengesetzter Steigungsrichtung, ein Knetblock ein Blister oder eine Zahnscheibe. Auch können Aufsteckelemente vorgesehen sein, die einen Forder- und einen Arbeitsabschnitt aufweisen.The conveyor attachment element is in particular formed by a screw element, the working attachment element e.g. by a requesting screw element opposite slope direction, a kneading block a blister or a toothed disc. Also Aufsteckelemente may be provided which have a Forder- and a working section.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefugten Zeichnung beispielhaft naher erläutert. Darin zeigen: Figur 1 das Stirnprofil von zwei am Umfang dicht ineinandergreifenden Schneckenelementen in einem Zweiwellenextruder;The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings. Show: Figure 1 shows the front profile of two circumferentially closely intermeshing screw elements in a twin-screw extruder;
Figur 2 und 3 eine Seitenansicht bzw. Stirnansicht eines Aufsteckelements nach einer ersten Ausfuhrungsform;Figure 2 and 3 is a side view and end view of a Aufsteckelements according to a first embodiment;
Figur 4 und 5 eine perspektivische Ansicht bzw. eineFigure 4 and 5 is a perspective view and a
Stirnansicht eines Aufsteckelements nach einer zweiten Ausfuhrungsform; undEnd view of a slip-on element according to a second embodiment; and
Figur 6, 7 und 8 eine Seitenansicht, Stirnansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines Aufsteckelements nach einer dritten Ausfuhrungsform.Figure 6, 7 and 8 is a side view, end view and a perspective view of a Aufsteckelements according to a third embodiment.
Wie in Figur 1 dargestellt, weisen zwei ineinandergreifende Aufsteckelemente 1 eine Stirn- oder Querschnittsprofilflache 2 auf, die durch Kreisbogen A-B, E-F und A-E begrenzt wird. Der Kreisbogen A-B weist einen Durchmesser auf, der dem maximalen Aufsteckelementdurchmesser DA entspricht, der Kreisbogen E-F einen Durchmesser, der dem Aufsteckelement- kerndurchmesser Dk entspricht, und der Kreisbogen A-E einen Durchmesser, dessen Radius maximal dem Achsabstand Ax der beiden kombinierten Aufsteckelemente 1 entspricht.As shown in Figure 1, have two interlocking Aufsteckelemente 1 on a front or cross-sectional profile surface 2, which is bounded by circular arc A-B, E-F and A-E. The circular arc A-B has a diameter corresponding to the maximum Aufsteckelementdurchmesser DA, the circular arc E-F a diameter corresponding to the Aufsteckelement- core diameter Dk, and the circular arc A-E a diameter whose radius corresponds to the axial distance Ax of the two combined Aufsteckelemente 1 maximum.
Das Aufsteckelement 1 weist dabei eine Innenverzahnung 3 auf, in die die Tragwelle 4 mit ihrer Außenverzahnung 5 eingreift. Das Aufsteckelement weist damit eine freie Forderflache 6 auf, die durch den Durchmesser DA und die Gangtiefe bestimmt wird. Weiterhin wird der Flachenanteil 7 für die Welle-Nabe- Verbmdung benotigt, der sich aus dTA und dTi ergibt. Gemäß Figur 2 und 3 weist das als Schneckenelement ausgebildete Aufsteckelement 1 ebenfalls eine Innenverzahnung 3 auf, in die die Tragwelle 4 mit ihrer Außenverzahnung 5 rundum eingreift. Dabei ist eine Evolventenprofilverzahnung vorgesehen. An den beiden Enden des Aufsteckelements 1 ist an jedem Ende ein ringförmiges Verstarkungssegment 8, 9 vorgesehen.The slip-on element 1 has an internal toothing 3, in which the support shaft 4 engages with its external toothing 5. The slip-on element thus has a free Forderflache 6, which is determined by the diameter DA and the flight depth. Furthermore, the area fraction 7 is required for the shaft-hub connection, which results from dTA and dTi. According to Figure 2 and 3, the formed as a screw element Aufsteckelement 1 also has an internal toothing 3, in which the support shaft 4 engages with its outer toothing 5 all around. In this case, an involute profile toothing is provided. At the two ends of the slip-on element 1, an annular reinforcing segment 8, 9 is provided at each end.
Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 4 und 5 ist das zweigangi- ge Aufsteckelement 1 in dem dem Kreisbogen E-F entsprechenden, dünnen Bereich 11, 12 ohne Welle-Nabe-Verbindung ausgebildet. D.h., sowohl das Aufsteckelement 1 wie die Tragwelle 4 sind in dem Sektor, der dem Kreisbogen E-F entspricht, glatt ausgebildet und liegen vollflachig aneinander an. Die Keilnuten der Evolventenverzahnung 3 erstrecken sich damit an den Enden nur in die dickwandigen Bereiche des Aufsteckelements 1, welche den Kreisbogen A-E und A-B entsprechen. D.h., die Bereiche 11 und 12 werden durch Keilnuten an den Enden nicht geschwächt. Dabei weisen die Verzahnungen 3 beiderseits der dünnen Bereiche 11, 12, also in den den Kreisbogen A-B gegenüberliegenden Bereichen, jeweils vier Zahne auf, wobei fünf Keile der Tragwelle 4 in jede der beiden Verzahnungen 3 eingreifen. D.h. die Drehmomentubertragung findet mit zwei Gruppen von jeweils vier Zahnen und fünf Keilen statt, wobei die Distanz von der einen Gruppe zur anderen größerer ist als die von Zahn zu Zahn bzw. Keil zu Keil einer Gruppe.In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, the two-pronged plug-in element 1 is formed in the thin region 11, 12 without shaft-hub connection corresponding to the circular arc E-F. That is, both the slip-on element 1 and the support shaft 4 are smooth in the sector corresponding to the circular arc E-F and are in full-flat contact with each other. The splines of the involute 3 extend so that at the ends only in the thick-walled areas of the slip-on 1, which correspond to the circular arc A-E and A-B. That is, the areas 11 and 12 are not weakened by keyways at the ends. In this case, the teeth 3 on both sides of the thin regions 11, 12, ie in the areas opposite the circular arc A-B areas, each have four teeth, with five wedges of the support shaft 4 engage in each of the two teeth 3. That the torque transmission takes place with two groups of four teeth and five wedges, the distance from one group to another being greater than that from tooth to tooth or wedge to wedge of a group.
Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 6 bis 8 sind zum einen die dem Kreisbogen E-F entsprechenden Bereiche des eingangigen Aufsteckelements ohne Welle-Nabe-Verbmdung ausgebildet und zudem sind Verstarkungsringe 13, 14 an den Enden vorgesehen, wobei die Verstarkungsringe 13, 14 als konzentrische Ringe ausgebildet sind. Darüber hinaus ist die Welle-Nabe- Verbindung konzentrisch zur Achse der Tragwelle ausgebildet, wie nach Figur 4 und 5. Die Tragwelle 4 ist so ausgeführt, dass die glatt ausgebildeten Bereiche des Aufsteckelements 1 diesem entsprechen. In the embodiment according to FIGS. 6 to 8, the regions of the male plug-in element without shaft-hub connection corresponding to the circular arc EF are formed, and reinforcing rings 13, 14 are also provided at the ends, wherein the reinforcing rings 13, 14 are formed as concentric rings , In addition, the shaft-hub Compound formed concentric to the axis of the support shaft, as shown in Figure 4 and 5. The support shaft 4 is designed so that the smooth areas formed by the slip-on 1 correspond to this.

Claims

Patentansprüche claims
1. Extruder mit wenigstens zwei achsparallelen Tragwellen (4), auf die als Förder- und/oder Arbeitselemente ausgebildete Aufsteckelemente (1) durch eine Welle-Nabe- Verbindung verdrehsicher aufgesteckt sind, mit denen benachbarte Wellen (4) kämmend ineinandergreifen, wobei mindestens ein Teil der Aufsteckelemente (1) ein Querschnittsprofil (2) aufweist, das aus Kreisbögen (A-B, E-F und A-E) besteht, die dem maximalen Aufsteckelementdurchmesser (D), dem Aufsteckelementkerndurchmesser (d) und maximal dem Achsabstand (Ax) der Aufsteckelemente (1) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsteckelement (1) im Bereich des Kreisbogens (E-F), der dem Aufsteckelementkerndurchmesser (d) entspricht, ohne Drehmomentübertragung der Welle-Nabe-Verbindung unter flächiger oder teilflächiger Anlage an der Tragwelle (4) ausgebildet ist, und dass zur Drehmomentübertragung zwei Gruppen von jeweils mindestens zwei Keilen oder Zähnen vorgesehen sind, wobei die Distanz von Gruppe zu Gruppe größer ist als die von Zahn zu Zahn.1. extruder with at least two axis-parallel support shafts (4) on which formed as conveying and / or working elements Aufsteckelemente (1) are fitted against rotation by a shaft-hub connection with which adjacent shafts (4) intermesh, at least one Part of the Aufsteckelemente (1) has a cross-sectional profile (2) consisting of circular arcs (AB, EF and AE), the maximum Aufsteckelementdurchmesser (D), the Aufsteckelementkerndurchmesser (d) and at most the axial distance (Ax) of the Aufsteckelemente (1) correspond, characterized in that the Aufsteckelement (1) in the region of the circular arc (EF), which corresponds to the Aufsteckelementkerndurchmesser (d) without torque transmission of the shaft-hub connection under surface or partial contact with the support shaft (4) is formed, and that for torque transmission two groups of at least two wedges or teeth are provided, wherein the distance from group to group gr SSSR than the number of teeth.
2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Gruppen mindestens drei Zähne aufweist.2. Extruder according to claim 1, characterized in that each of the two groups has at least three teeth.
3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsteckelement (1) in dem Bereich ohne Welle- Nabe-Verbindung in Form eines Kreisbogens oder einer Geraden an der Tragwelle (4) flächig oder teilflächig anliegt .3. Extruder according to claim 1 or 2, characterized in that the slip-on element (1) in the area without shaft Hub connection in the form of a circular arc or a straight line on the support shaft (4) flat or partial surface rests.
4. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungssegment (8, 9; 13, 14) ringförmig ausgebildet ist.4. Extruder according to claim 1, characterized in that the reinforcing segment (8, 9, 13, 14) is annular.
5. Extruder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungssegment als konzentrischer Ring (8, 9) oder als sich nockenförmig erweiternder Ring (13, 14) ausgebildet ist.5. Extruder according to claim 4, characterized in that the reinforcing segment as a concentric ring (8, 9) or as a cam-shaped expanding ring (13, 14) is formed.
6. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe-Verbindung eine Evolventenprofil-, Kerbzahn- oder Keilwellenverbindung ist.6. Extruder according to claim 1, characterized in that the shaft-hub connection is an involute profile, serrated or splined connection.
7. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente durch Förderschneckenelemente und die Arbeitselemente durch Schneckenelemente entgegengesetzter Steigungsrichtung, Knetblöcke, Blister oder Zahnscheiben gebildet sind.7. An extruder according to claim 1, characterized in that the conveying elements are formed by screw conveyor elements and the working elements by screw elements opposite slope direction, kneading blocks, blisters or toothed discs.
8. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehmomentübertragung eine Mehrkeilwellenverbindung vorgesehen ist, die am Umfang nur partiell wirksam ist.8. An extruder according to claim 1, characterized in that a multi-splined shaft connection is provided for torque transmission, which is only partially effective on the circumference.
9. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungssegment (8, 9; 13, 14) mit einem Durchmesser ausgeführt ist, der größer ist als der Aufsteck- elementkerndurchmesser (Dk) und maximal dem Achsabstand (Ax) entspricht. 9. Extruder according to claim 1, characterized in that the reinforcing segment (8, 9, 13, 14) is designed with a diameter which is greater than the Aufsteck- element core diameter (Dk) and at most the axial distance (Ax) corresponds.
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