DE102005011695A1 - Antrieb für eine Mehrschneckenplastifiziereinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrschneckenplastifiziereinheit (1) mit mindestens einer angetriebenen Abtriebswelle (2) für eine Schnecke, wobei eine elektrische Antriebseinheit (3) mit mindestens einem Rotor (4) und einem Stator angeordnet ist, wobei die angetriebene Schnecke (2) über ein Winkelgetriebe (9) und eine Antriebswelle (8) antreibbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die elektrische Antriebseinheit (3) in einem Winkel (alpha), vorzugsweise von 90 DEG , zur angetriebenen Abtriebswelle (2) angeordnet ist und die Antriebswelle (8) mit einem Verteilgetriebe (10) in Verbindung steht, wobei die Antriebswelle (8) mit einem Axiallager (6) in Verbindung steht.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Mehrschneckenplastifiziereinheit mit mindestens einer angetriebenen Abtriebswelle für eine Schnecke, wobei eine elektrische Antriebseinheit mit mindestens einem Rotor und einem Stator angeordnet ist, wobei die angetriebene Schnecke über ein Winkelgetriebe und eine Antriebswelle antreibbar ist.
• Gattungsgemäße Antriebe für eine Mehrschneckenplastifiziereinheit sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die EP 1 008 437 eine Extrudervorrichtung mit einem Doppelschneckenextruder, wobei die Schnecken über einen Antriebsmotor und einem entsprechenden Getriebe angetrieben werden. Problematisch bei dieser Lösung ist, dass der Extruder relativ groß baut.
• Während des Betreibens der Extrusionsvorrichtung treten über die Schnecke eingeleitete Axialkräfte auf. Diese Kräfte werden über Axiallager, die sich ebenso wie die Wälzlager an dem drehfesten Gehäuse abstützen, aufgenommen. Die Höhe der aufnehmbaren Axialkräfte richtet sich nach der Bauart der Axiallager. Hierbei spielt die Größe der Lager eine entscheidende Rolle. Nachvollziehbarerweise können große Axiallager auch größere Axialkräfte aufnehmen. Die kompakte Bauweise des hier vorgeschlagenen Antriebes läßt hier wenig Freiraum für die Variierung der Baugröße des Axiallagers.
• Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Antrieb für eine Mehrschneckenplastifiziereinheit bereitzustellen, der möglichst wenig bewegte Bauteile verwendet und relativ große über die Schnecke eingeleitete Axialkräfte aufnehmen kann.
• Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit in einem Winkel vorzugsweise von 90° zur angetriebenen Abtriebswelle angeordnet ist, die Antriebswelle mit einem Verteilgetriebe in Verbindung steht, wobei die Antriebswelle mit einem Axiallager in Verbindung steht.
• Weiterbildungsgemäß umfaßt das Axiallager einen Lagerdeckel, an dem sich das Axiallager abstützt.
• Vorteilhafterweise ist der elektrische Antrieb nach unten angeordnet und ist somit weitgehend lotrecht. Es ist aber auch denkbar, den elektrischen Antrieb noch oben, also oberhalb der Schnecke anzuordnen, falls eine Mehrschneckenplastifiziereinheit mit niedrig bauender Schneckenachse benötigt wird. In beiden Fällen ist der elektrische Antrieb über ein Winkelgetriebe mit der Schnecke verbindbar. Die Lagerung der Abtriebswelle erfolgt mittels Axiallager, die sich an einem Lagerdeckel abstützen.
• Durch diese Anordnung werden die beweglichen Teile des Antriebs aus dem Bereich, der sich direkt an die Antriebswelle für die Schnecke erschließt, gebracht, wodurch genügend Freiraum für den Einsatz unterschiedlicher Größen von Axiallagern geschaffen wird. Da sich das Axiallager am Lagerdeckel abstützt, ist ein einfacher Wechsel des Lagers möglich, da lediglich ein für ein größeres Lager ausgeführter Lagerdeckel eingesetzt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass relativ große über die Schnecke eingeleitete Axialkräfte aufnehmbar sind.
• Die elektrische Antriebseinheit ist über ein Winkelgetriebe mit der Abtriebswelle in Wirkverbindung. Die Wirkverbindung erstreckt sich vom Rotor über eine Antriebswelle mit dem Winkelgetriebe. Der Rotor ist über diese Antriebswelle gelagert. Die Lager stützen sich an drehfesten Gehäusen bei der Rotation des Rotors ab.
• Der Stator des elektrischen Antriebs dient gleichzeitig als Abstützung für das Winkelgetriebe und macht daher einen eigenständigen Maschinenrahmen entbehrlich. Hierdurch wird die Lagerung des Rotors kostengünstiger und kann kleiner bauen und kann somit relativ einfach auf die Anwenderbedürfnisse abgestimmt werden. Ist die Achse des elektrischen Antriebs nicht lotrecht ausgeführt, da dies beispielsweise bauliche Bedingungen erfordern, kann auch auf eine nicht lotrechte Ausführung zurückgegriffen werden. In diesem Fall ist es aber nötig, eine zusätzliche Lagerung im unteren Bereicht des elektrischen Antriebs anzuordnen, damit die Querkräfte aufgenommen werden können.
• Als Winkelgetriebe wird ein einstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen. Den elektrischen Antrieb bildet vorteilhafterweise ein Torque-Motor, der ober- oder unterhalb der Schnecke angeordnet sein kann, wodurch das Eigengewicht des Rotors in Achsrichtung wirkt und somit keine Biegung auftritt.
• Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht den Einsatz unterschiedlich großer Axiallager und den Einsatz von kleinen Antriebsmotoren durch die einstufige Untersetzung im Getriebe. Dadurch baut auch die gesamte Mehrschneckenplastifiziereinheit, insbesondere Extruder, schmaler. Durch die vertikale Lagerung der Motorachse werden keine Lager für den Rotor benötigt. Diese Funktion übernimmt die Lagerung der Antriebswelle des Winkelgetriebes. Die gesamte Maschine baut kürzer, da der Motor eben nach unten oder nach oben und nicht nach hinten ragt. Es ist weiterhin ein einfacherer Maschinenrahmen einsetzbar, da der Stator, bei einer Ausrichtung des Motors nach unten, die Funktion eines Podestes übernimmt. Dadurch, dass keine Lagerungen im Motor erforderlich sind, ist der Motor selbst weitgehend wartungsfrei. Die Wartungsintervalle des gesamten Getriebes sind im Vergleich zum mehrstufigen Getriebe verlängert. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass das einstufige Getriebe kombiniert mit dem eingesetzten Torque-Motor niedrig drehend ist.
• Eine weitere Abtriebswelle wird über das Verteilgetriebe angetrieben, wobei die Lager der weiteren Abtriebswelle zur angetriebenen ersten Abtriebswelle parallel oder winklig angeordnet sein können.
• Durch diese unterschiedliche Winkelstellung der beiden Abtriebswellen kann die Vorrichtung für parallele oder konische Doppelschneckenextruder bevorzugt eingesetzt werden.
• In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
• Die Figur stellt eine Mehrschneckenplastifiziereinheit 1 dar. Die Mehrschneckenplastifiziereinheit weist eine angetriebene Abtriebswelle 2, über die eine nicht dargestellte Schnecke angetrieben wird, auf, die über einen elektrischen Antrieb 3 in Rotation versetzbar ist. Der elektrische Antrieb besteht aus einem Stator 5, der gleichzeitig als Podest für das Getriebe dient, und einem im Stator rotierenden Rotor 4, der über eine Antriebswelle mit einem Winkelgetriebe 9 in Verbindung steht. Über dieses Winkelgetriebe 9 wird die Kraft auf die Antriebswelle 8 übertragen, die über das Verteilgetriebe 10 mit der Abtriebswelle 2 in Verbindung steht. Sowohl die Antriebswelle 8, die Abtriebswelle 2 als auch das Winkelgetriebe 9 sind mittels Lager 11, vorzugsweise Wälzlager, abgestützt.
• Die über die Schnecke und die Abtriebswelle 2 eingeleitete Axialkraft kann sich über das Axiallager 6 am fest am Gehäuse montierten Lagerdeckel 7 abstützen. Durch diese Bauart wird genügend Freiraum geschaffen, um unterschiedlich große Axiallager 6 einzusetzen.
• Die vorzugsweise rechtwinklige Anordnung des elektrischen Antriebs 3 zur Abtriebswelle 2 und im wesentlichen lotrechte Ausrichtung, in diesem Fall ist die Ausrichtung auch senkrecht zum Maschinenbett, ermöglicht eine kurz bauende Mehrschneckenplastifiziereinheit 1.
• Der vorgeschlagene Antrieb einer Mehrschneckenplastifiziereinheit eignet sich besonders für den Antrieb von Extrudern, wie sie in der Kunststoffverarbeitung, beispielsweise bei der Rohr- oder Profilextrusion, eingesetzt werden. Der flexible Einsatz der Größen von Axiallagern durch den einfachen Austausch des Lagers und des entsprechenden Lagerdeckels ermöglicht es, den Extruder auf die individuellen Bedürfnisse anzu passen und die durch den Massedruck aufgebrachten Axialkräfte aufzunehmen.
• Die in der Figur dargestellte Ausführung ist für den Einsatz an einem konischen Doppelschneckenextruder vorgesehen, weshalb eine weitere Abtriebswelle 13, die über das Verteilgetriebe 10 antreibbar ist, in einem Winkel zur ersten angetriebenen Abtriebswelle 2 angeordnet ist.
• Das neuartige Konzept umfaßt somit eine neue Bauform eines Motors, der über ein als Winkelgetriebe ausgeführtes Untersetzungsgetriebe mittels eines üblichen Verteilgetriebes die Momente auf mehrere Abtriebswellen verteilt, an die Extruderschnecken angebracht werden. Die Achsen der Abtriebswellen können parallel oder im Winkel zueinander stehen, um für parallele oder konische Extruderschnecken gleichermaßen zum Einsatz gelangen zu können.

1

Mehrschneckenplastifiziereinheit

2

angetriebene Abtriebswelle für eine Schnecke

3

elektrischer Antrieb

4

Rotor

5

Stator

6

Axiallager

7

Lagerdeckel

8

Antriebswelle von 2

9

Winkelgetriebe

10

Verteilgetriebe

11

Lager

12

Achse von 3

13

weitere Abtriebswelle

α

Winkel zwischen 2 und 3

Claims (6)

1. Mehrschneckenplastifiziereinheit (1) mit mindestens einer angetriebenen Abtriebswelle (2) für eine Schnecke, wobei eine elektrische Antriebseinheit (3) mit mindestens einem Rotor (4) und einem Stator (5) angeordnet ist, wobei die angetriebene Abtriebswelle (2) über ein Winkelgetriebe (9) und eine Antriebswelle (8) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (3) in einem Winkel (α), vorzugsweise von 90°, zur angetriebenen Abtriebswelle (2) angeordnet ist und die Antriebswelle (8) mit einem Verteilgetriebe (10) in Verbindung steht, wobei die Antriebswelle (8) mit einem Axiallager (6) in Verbindung steht.
2. Mehrschneckenplastifiziereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (6) einen Lagerdeckel (7) umfaßt, an dem das Axiallager (6) abstützbar ist.
3. Mehrschneckenplastifiziereinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (12) des elektrischen Antriebs (3) weitgehend lotrecht ist.
4. Mehrschneckenplastifiziereinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (3) ein Torque-Motor ist.
5. Mehrschneckenplastifiziereinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (3) oberhalb oder unterhalb der angetrieben Abtriebswelle (2) angeordnet ist.
6. Mehrschneckenplastifiziereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass über das Verteilgetriebe eine weitere Abtriebswelle (13) antreibbar ist, wobei die angetriebene Abtriebswelle (2) und die weitere Abtriebswelle (13) parallel oder schräg zueinander angeordnet sind.