DE102006037509B4

DE102006037509B4 - Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken eines Doppelschneckenextruders

Info

Publication number: DE102006037509B4
Application number: DE102006037509A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: AT505063B1; AT505063A2; AT505063A3; DE102006037509A1

Abstract

Bei einer Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit zwei parallelen, eng zueinander angeordneten Getriebewellen (14, 24), die mit den Schneckenwellen (18, 26) koppelbar sind und von denen eine mit einer Antriebswelle (16) koppelbar ist, wobei die beiden Getriebewellen (14, 24) über mindestens zwei schräg verzahnte Zahnradpaare (20, 28) miteinander in Antriebsverbindung stehen, wobei ferner die Zahnräder (20) der einen Getriebewelle fest mit dieser verbunden sind, während die Zahnräder (28) der anderen Getriebewelle (24) relativ zueinander axial verschiebbar sind, und wobei eine Lastausgleichsvorrichtung zur gewünschten Verteilung der auf die axial verschiebbaren Zahnräder (28) wirkenden Axialkräfte vorgesehen ist, sind die Schrägungswinkel aller Zahnradpaare (20, 28) gleichsinnig, wobei für jede Getriebewelle (14, 24) eine deren axiale Reaktionskräfte aufnehmende Axiallagereinheit (32, 34) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit zwei parallelen, eng zueinander angeordneten Getriebewellen, die mit den Schneckenwellen koppelbar sind und von denen eine mit einer Antriebswelle koppelbar ist, wobei die beiden Getriebewellen über mindestens zwei schräg verzahnte Zahnradpaare miteinander in Antriebsverbindung stehen, wobei ferner die Zahnräder der einen Getriebewelle fest mit dieser verbunden sind, während die Zahnräder der anderen Getriebewelle relativ zueinander axial verschiebbar sind, und wobei eine Lastausgleichsvorrichtung zur gewünschten Verteilung der auf die axial verschiebbaren Zahnräder wirkenden Axialkräfte vorgesehen ist.
Eine Getriebeanordnung der vorstehend genannten Art ist beispielsweise aus der DE 1775782 B oder der DE 2412736 A1 bekannt. Bei der aus der DE 1775782 B bekannten Getriebeanordnung ist zu beiden Seiten der Lastausgleichsstelle eine geradzahlige Anzahl von Räderpaaren vorgesehen. Die Schrägverzahnung der Zahnradpaare ist so gewählt, dass die axial verschieblichen Zahnräder aufeinander zu bewegt werden. Damit ist die Getriebeanordnung nach außen hin axialkräftefrei, da sich die entstehenden einander entgegengesetzten Axialkräfte aufheben.
Da diese aus der DE 1775782 B bekannte Getriebeanordnung verhältnismäßig lang baut, wurde in der DE 2412736 A1 bereits vorgeschlagen, dass auf der einen Seite der Lastausgleichsstelle eine geradzahlige Anzahl von Räderpaaren, auf der anderen Seite dagegen eine ungeradzahlige Anzahl von Räderpaaren vorgesehen sind und dass die Zahnschräge der ungeradzahligen Räderpaare so gewählt ist, dass die an den zugehörigen verschieblichen Zahnrädern entstehenden Axialkräfte die von den geradzahligen Räderpaaren herrührenden Axialkräfte kompensieren.
Beide Lösungen haben sich in der Praxis an sich bewährt.
Weiterhin wird auf die EP 738 585 A2 verwiesen, die eine Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken einer Doppelschneckenpresse betrifft und welche die Merkmale des Oberbegriffs des nebengeordneten Patentanspruchs 2 zeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung der eingangs genannten Art zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schrägungswinkel aller Zahnradpaare gleichsinnig sind und dass für jede Getriebewelle eine deren axiale Reaktionskräfte aufnehmende Axiallagereinheit vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung können für alle Zahnradpaare die gleichen Zahnräder verwendet werden. Dies vereinfacht die Herstellung und die Lagerhaltung der Teile für die Getriebeanordnung. Entgegen der bisherigen Philosophie, nach der sich die Axialkräfte innerhalb der Getriebeanordnung möglichst kompensieren sollten, hat man erkannt, dass diese Axialkräfte außerhalb der Getriebeanordnung, wo ausreichend Platz für die Anordnung eines Axiallagers vorhanden ist, bequem aufgefangen werden können. So müssen zum Auffangen der Rückdruckkräfte der Schneckenwellen des Doppelschneckenextruders ohnehin starke Axiallager vorgesehen sein, wobei bei einer der Getriebewellen sich diese Rückdruckkräfte und die auf diese Getriebewelle wirkenden Axialkräfte zumindest teilweise kompensieren.
Die Erfindung betrifft ferner eine Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit zwei parallelen, eng zueinander angeordneten Getriebewellen, die mit den Schneckenwellen koppelbar sind und von denen eine erste Getriebewelle mit einer ersten Eingangswelle koppelbar ist, und mit einer zu den Getriebewellen parallelen Zwischenwelle, die mit einer zweiten Eingangswelle koppelbar ist und mit der zweiten Getriebewelle über mindestens zwei schräg verzahnte Zahnradpaare in Antriebsverbindung steht, wobei die Zahnräder der zweiten Getriebewelle oder der Zwischenwelle fest mit der jeweiligen Welle verbunden sind, während die Zahnräder der jeweils anderen Welle (Zwischenwelle, zweite Getriebewelle) relativ zueinander axial verschiebbar sind, und wobei eine Lastausgleichsvorrichtung zur gewünschten Verteilung der auf die axial verschiebbaren Zahnräder wirkenden Axialkräfte vorgesehen ist. Analog zu der oben genannten Lösung sind bei dieser Getriebeanordnung die Schrägungswinkel aller Zahnradpaare gleichsinnig, wobei für jede Welle (zweite Getriebewelle, Zwischenwelle) eine deren axiale Reaktionskräfte aufnehmende Axiallagereinheit vorgesehen ist.
Die Lastausgleichsvorrichtung kann in an sich bekannter Weise als hydraulische Ausgleichsvorrichtung ausgebildet sein, wobei zumindest bei einer kleineren Anzahl von Zahnradpaaren die Lastausgleichsvorrichtung eine einzige Hydraulikkammer für alte verschiebbaren Zahnräder haben kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 eine die Achsen enthaltenden, teilweise schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung,
2 einen die Achsen enthaltenden, teilweise schematischen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung und
3 einen die Achse enthaltenden schematischen Schnitt durch die Lastausgleichsvorrichtung bei der Ausführungsform nach 2.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist in einem Gehäuse 10 mit Hilfe von Lagern 12 eine erste Getriebewelle 14 gelagert, die an ihrem rückwärtigen Ende an eine Eingangs- oder Antriebswelle 16, die beispielsweise von der Ausgangswelle eines nicht dargestellten Reduziergetriebes gebildet sein kann, koppelbar ist. An ihrem vorderen Ende ist die erste Getriebewelle 14 mit einer ersten Abtriebswelle 18 gekoppelt, über die eine erste Schneckenwelle eines nicht dargestellten Doppelschneckenextruders angetrieben wird. Die Abtriebswelle 18 wird also von dem Reduziergetriebe über die erste Getriebewelle 14 direkt angetrieben. Die erste Getriebewelle 14 trägt drei fest mit ihre verbundene gleichsinnig schräg verzahnte Zahnräder 20.
In dem Getriebegehäuse 10 ist ferner über Lager 22 eine zweite Getriebewelle 24 mit geringem Achsabstand zu der ersten Getriebewelle 14 und parallel zu dieser gelagert. Die zweite Getriebewelle 24 ist mit einer zweiten Abtriebswelle 26 drehfest gekoppelt, die zum Antrieb der zweiten Schneckenwelle des Doppelschneckenextruders dient, und umfasst zum Eingriff mit den Zahnrädern 20 bestimmte Zahnräder 28, die passend zu den Zahnrädern 20 ebenfalls gleichsinnig schräg verzahnt sind, so dass die Zahnräder 20 und 28 drei gleichsinnig schräg verzahnte Zahnradpaare bilden. Die Zahnräder 28 sind durch Kupplungshülsen 30 drehfest miteinander gekuppelt. Die erste Getriebewelle 14 treibt über die Zahnräder 20 und die Zahnräder 28 die zweite Getriebewelle 22 in der entgegengesetzten Drehrichtung an, wie dies durch die Pfeile A1 und A2 in der 1 dargestellt ist.
Da die Zahnradpaare 20, 28 alle gleichsinnig schräg verzahnt sind, sind die auf die Getriebewellen 14 und 22 wirkenden resultierenden Axialkräfte nicht Null. Auf die erste Getriebewelle 14 wirkt bei der dargestellten Schrägung der Zähne der Zahnräder 20 und dem angegebenen Drehsinn A1 eine Axialkraft nach rechts in Richtung des Pfeiles B. Auf die zweite Getriebewelle 20 wirkt dementsprechend eine resultierende Axialkraft nach links in Richtung des Pfeiles C. Diese Axialkräfte werden durch Axiallagereinheiten 32 bzw. 34 aufgefangen.
Der Lastausgleich zwischen den verschieblichen Zahnrädern 28 erfolgt in an sich bekannter Weise folgendermaßen:
Das rechte Zahnrad 28 wirkt auf einen Stößel 36, der eine axiale Bohrung 38 in dem mittleren Zahnrad 28 durchsetzt und in einer topfförmigen Druckkammer 40 endet. In die Druckkammer 40 greift ferner eine das Stößelende umgebende Druckhülse 42, die in Kontakt mit dem mittleren Zahnrad 28 steht. Das Stößelende und die Druckhülse 42 begrenzen zusammen mit dem Boden der Druckkammer 40 einen Druckraum 44, der mit einem Hydraulikmedium gefüllt ist. Die Endfläche des Stößels 36 ist gleich der Ringfläche der ihn umgebenden Druckhülse 42, so dass durch den Druck des Hydraulikmediums in der Druckkammer 44 eine Gleichverteilung der axialen Reaktionskräfte auf das mittlere und das rechte Zahnrad 28 erfolgen.
Die topfförmige Druckkammer 40 wirkt über einen weiteren Stößel 46, der eine Bohrung 48 in dem linken Zahnrad 28 durchsetzt und in einer Druckkammer 50 endet, in die auch eine das Stößelende umgebende Druckhülse 52 mündet, an der sich das linke Zahnrad 28 axial abstützt. Der Stößel 46 und die Druckhülse 52 begrenzen mit dem Boden der Druckkammer 50 einen Druckraum 54, der mit einem Hydraulikmedium gefüllt ist. In der gleichen Weise wie oben beschrieben wird über das Hydraulikmedium in dem Druckraum 54 und die entsprechenden Flächen von Stößel 46 und Druckhülse 52 eine Gleichverteilung der Axialkräfte auf alle drei Zahnräder 28 gesorgt. Sowie eines der Zahnräder höher belastet wird und damit eine größere Axialkraft wirkt, erfolgt über das Hydraulikmedium in den Druckräumen 44 und 54 ein Ausgleich, durch den die höhere Last auf alle drei Zahnräder 28 gleichmäßig verteilt wird.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung, die sich von der ersten Ausführungsform gemäß 1 dadurch unterscheidet, dass die zweite Getriebewelle nicht von der ersten Getriebewelle her, sondern von einer Zwischenwelle her angetrieben wird.
In einem Getriebegehäuse 56 ist mit Hilfe von Lagern 58 eine erste Getriebewelle 60 gelagert, die an ihrem rückwärtigen Ende mit einer Ausgangswelle 62 eines nicht dargestellten Reduziergetriebes koppelbar ist und an ihrem vorderen Ende über eine eine Axiallagereinheit 64 durchsetzende Verbindungswelle 66 mit einer ersten Schneckenwelle 68 gekoppelt ist. Diese Schneckenwelle 68 wird somit von dem Reduziergetriebe über die erste Getriebewelle 60 direkt angetrieben.
Die zweite Schneckenwelle 70 ist über eine eine weitere Axiallagereinheit 72 durchsetzende Verbindungswelle 74 mit einer zweiten Getriebewelle 76 gekoppelt, die in dem Getriebegehäuse 56 mittels Lagern 78 gelagert ist und drei gleichsinnig schräg verzahnte Zahnräder 80 trägt.
Diese zweite Getriebewelle 76 wird von einer Zwischenwelle 82 her angetrieben, die mit Hilfe von Lagern 84 in dem Getriebegehäuse 56 gelagert ist und an ihrem rückwärtigen Ende mit einer weiteren Ausgangswelle 86 des nicht dargestellten Reduziergetriebes gekoppelt ist. Die Zwischenwelle 82 umfasst drei zu den Zahnrädern 80 passend schräg verzahnte Zahnräder 88, die axial beweglich gelagert sind. Die Zahnräder 88 sind über Kupplungshülsen 90 drehfest miteinander verbunden.
Bei der dargestellten Schrägung und dem durch die Pfeile A1 und A2 angegebenen Drehsinn der zweiten Getriebewelle 76 bzw. der Zwischenwelle 82 haben die resultierenden Axialkräfte die durch die Pfeile B bzw. C angegebenen Richtungen. Die auf die Zwischenwelle 82 wirkenden Axialkräfte werden durch eine Axiallagereinheit 92 und die auf die zweite Getriebewelle 66 wirkenden Axialkräfte durch eine Axiallagereinheit 94 aufgefangen.
Der anhand der ersten Ausführungsform bereits erläuterte Lastausgleich zwischen den verschiebbaren Zahnrädern 88 erfolgt bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer einzigen Druckkammer. Hierzu ist das linke Zahnrad 88 mit einem Stößel 96 verbunden, der die beiden anderen verschiebbaren Zahnräder 88 axial durchsetzt. Das mittlere und das rechte Zahnrad 88 sind jeweils mit einem rohrförmigen Kolben 98 bzw. 100 verbunden, wobei der Stößel 96 und die beiden rohrförmigen Kolben 98 und 100 koaxial zueinander angeordnet sind und in einer topfförmigen Druckkammer 102 münden (3). Die Stirnflächen des Stößels 96 und der beiden Kolben 98, 100 begrenzen zusammen mit dem Boden der Druckkammer 102 einen Druckraum 104 zur Aufnahme eines Hydraulikmediums. Über die Wahl der Stirnflächen und das Hydraulikmedium erfolgt ein Ausgleich und eine Gleichverteilung oder eine gewünschte Verteilung der resultierenden Reaktionskräfte auf die drei Zahnräder 88. Die Lastausgleichsvorrichtung könnte auch an der zweiten Getriebewelle 76 vorgesehen sein anstatt an der Zwischenwelle 82.

Claims

Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit zwei parallelen, eng zueinander angeordneten Getriebewellen (14, 24), die mit den Schneckenwellen (18, 26) koppelbar sind und von denen eine mit einer Antriebswelle (16) koppelbar ist, wobei die beiden Getriebewellen (14, 24) über mindestens zwei schräg verzahnte Zahnradpaare (20, 28) miteinander in Antriebsverbindung stehen, wobei ferner die Zahnräder (20) der einen Getriebewelle (14) fest mit dieser verbunden sind, während die Zahnräder (28) der anderen Getriebewelle (24) relativ zueinander axial verschiebbar sind, und wobei eine Lastausgleichsvorrichtung zur gewünschten Verteilung der auf die axial verschiebbaren Zahnräder (28) wirkenden Axialkräfte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungswinkel aller Zahnradpaare (20, 28) gleichsinnig sind und dass für jede Getriebewelle (14, 24) eine deren axiale Reaktionskräfte aufnehmende Axiallagereinheit (32, 34) vorgesehen ist.
Getriebeanordnung zum Antrieb der beiden Schnecken eines Doppelschneckenextruders mit zwei parallelen, eng zueinander angeordneten Getriebewellen (60 76), die mit den Schneckenwellen (68, 70) koppelbar sind und von denen eine erste Getriebewelle (60) mit einer ersten Eingangswelle (62) koppelbar ist, und mit einer zu den Getriebewellen (60, 76) parallelen Zwischenwelle (82), die mit einer zweiten Eingangswelle (86) koppelbar ist und mit der zweiten Getriebewelle (76) über mindestens zwei schräg verzahnte Zahnradpaare (80, 88) in Antriebsverbindung steht, wobei die Zahnräder der zweiten Getriebewelle (76) oder der Zwischenwelle (82) fest mit der jeweiligen Welle verbunden sind, während die Zahnräder der jeweils anderen Welle (Zwischenwelle (82), zweite Getriebewelle (76)) relativ zueinander axial verschiebbar sind, und wobei eine Lastausgleichsvorrichtung zur gewünschten Verteilung der auf die axial verschiebbaren Zahnräder (88) wirkenden Axialkräfte vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungswinkel aller Zahnradpaare (80, 88) gleichsinnig sind und dass für die zweite Getriebewelle (76) und die Zwischenwelle (82) jeweils eine deren axiale Reaktionskräfte aufnehmende Axiallagereinheit (94, 92) vorgesehen ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastausgleichsvorrichtung als hydraulische Ausgleichsvorrichtung ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastausgleichsvorrichtung eine einzige Hydraulikkammer (104) für alle verschiebbaren Zahnräder (88) hat.