Schneckenwelle

Schneckenwellen sind spindelförmige Wellen und stammen aus der Fördertechnik. In Anlehnung an die von Archimedes bereits im dritten Jahrhundert vor Christus entwickelte Archimedische Schraube wurden im Laufe der Zeit immer neue Anwendungsgebiete für Schneckenwellen erschlossen. So verwendet man sie heute beispielsweise sowohl zur Müllförderung in Recyclingcentern wie auch bei der Herstellung von Kaubonbons (s. auch Schneckenförderer). Eine weitere Anwendungsmöglichkeit besteht in der Übertragung von Kräften zwischen quer zueinander angeordneten Wellen (s. Duplex-Schnecke).

In der Lebensmittel- und Kunststoffindustrie sind sie als zentrales Bauteil von Extrudern zu finden. Die Schneckenwelle, oft einfach nur als Schnecke bezeichnet, steckt hierbei in einem Schneckenzylinder und wird durch eine Keilwellenverbindung oder Passfederverbindung mit der Getriebestufe verbunden. Angetrieben wird diese in den meisten Fällen durch einen Elektromotor. Die Wellen sind einseitig gelagert und fördern das Material durch einen Schneckenzylinder um es anschließend durch ein entsprechend ausgelegtes Werkzeug, auch Düse genannt, in seine endgültige Form zu bringen. Die Schneckenwellen sind hierfür ähnlich wie bei einem Fleischwolf geformt.

Funktionen von Schneckenwellen

Schneckenwellen haben die Aufgabe das zu formende Material, auch Extrudat genannt, einzuziehen, ggf. aufzuschmelzen, zu verdichten und es thermisch und mechanisch zu homogenisieren. Zusätzlich können durch entsprechende Gestaltung von Schneckenwellen Zusatzstoffe, wie z.B. Färbemittel, in die Grundkomponente mit eingemischt werden. Wichtigste Aufgabe hierbei ist das gezielte Einbringen von Scher- und Dehnungskräften durch speziell hierfür modifizierte Schneckenelemente bzw. Mischteile.

Wichtig bei der Auslegung einer Schnecke ist der voraussichtliche Füllgrad über die Prozesslänge. Er wird maßgeblich durch die Steigung der Schnecke und die Gangtiefe beeinflusst. Mit größer werdender Steigung nimmt hierbei der Füllgrad immer weiter zu, so dass der Druck nach Erreichen des vollgefüllten Zustands weiter zunimmt. Auf diese Weise wird der zum Durchströmen des Werkzeugs notwendige Druck aufgebaut.

Aufbau von Schneckenwellen in der Kunststoffindustrie

Für die industriellen Anwendungen werden Schneckenwellen aus einem Rundstahl gefräst. Jede Schnecke ist hierbei genau auf ihre Funktionen im Prozess ausgelegt. Für Standardanwendungen existieren jedoch zahlreiche katalogisierte Lösungen.

Schneckenwellen von Doppelschneckenextrudern weisen besondere Merkmale auf. Da das Spiel zwischen den Schnecken besonders eng und die Neigung zu Verschleiß entsprechend höher ist, müssen sie höchsten Qualitätskriterien in Bezug auf Festigkeiten und Härten erfüllen. Eine Besonderheit stellten Laborextruder dar. Sie werden zwecks flexibler Umrüstung mit modularen aufgebauten Schnecken bestückt, welche aus einzelnen Elementen wie z.B. Knetelementen, Zahnmischelementen und Förderelementen bestehen können.