Können Sie nur die verschlissenen Schraubenelemente anstelle des kompletten Schraubensatzes ersetzen?

Wenn mehrere Schneckenelemente sichtbaren Verschleiß aufweisen, stehen viele Extrusionsanlagen vor der gleichen Frage:

In vielen Fällen ist der Austausch nur der kritischen Verschleißzonenelemente technisch möglich und wirtschaftlich sinnvoll. Doppelschneckenextruder verwenden üblicherweise modulare Schneckenelemente, die auf Keilwellen montiert sind, sodass einzelne Förderelemente, Knetblöcke, Mischelemente und Umkehrelemente entfernt und ausgetauscht werden können.

Beim teilweisen Austausch geht es jedoch nicht nur darum, die am deutlichsten beschädigte Komponente zu identifizieren und eine neue einzubauen.

Der Zustand der verbleibenden Schneckenelemente, des Zylinders, der Wellenverzahnungen, der gesamten Baugruppenlänge und der vollständigen Schneckenkonfiguration muss bewertet werden. Unsachgemäßes Mischen neuer und abgenutzter Elemente kann zu instabiler Förderung, abnormaler Lastverteilung, schlechter Mischleistung oder vorzeitiger Beschädigung der Ersatzelemente führen.

In diesem Artikel erfahren Sie, wann ein teilweiser Austausch sinnvoll ist, wann ein größerer Abschnitt oder ein kompletter Schraubensatz ausgetauscht werden sollte und was vor der Bestellung von Ersatzschneckenelementen geprüft werden sollte.

Der Verschleiß verteilt sich selten gleichmäßig über den gesamten Schraubensatz.

Verschiedene Abschnitte eines Doppelschneckenextruders erfüllen unterschiedliche Funktionen und unterliegen unterschiedlichen Druck-, Scher-, Temperatur- und Materialfüllungsgraden.

Zu den häufig beanspruchten Bereichen gehören:

• Einzugs- und Feststoffförderzonen

• Schmelzzonen

• Knet- und Dispergierabschnitte

• Rückwärtsfördernde oder druckaufbauende Elemente

• Seitenzuführungsabschnitte

• Compoundierzonen mit hoher Füllung

• Abschnitte, die Glasfasern, Mineralien oder Schleifpigmente verarbeiten

• Bereiche, die korrosiven Zusätzen ausgesetzt sind

• Elemente, die sich vor restriktiven nachgeschalteten Komponenten befinden

Beispielsweise kann ein Förderelement in einem Niederdruckbereich in einem akzeptablen Zustand bleiben, während Knetblöcke in einer Zone mit hoher Scherung stark abgenutzt werden.

Dieses ungleichmäßige Verschleißmuster ist einer der Gründe, warum modulare Schneckenelemente vorteilhaft sind. Es kann möglich sein, den Abschnitt mit hohem Verschleiß auszutauschen, ohne jedes Element auf der Welle wegzuwerfen.

Ein teilweiser Austausch kann sinnvoll sein, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind.

Wenn die Maßprüfung bestätigt, dass nur eine begrenzte Anzahl von Elementen übermäßig abgenutzt ist, können diese Elemente einzeln oder als Funktionsgruppe ausgetauscht werden.

Typische Beispiele sind:

• Mehrere verschlissene Förderelemente in der Nähe der Einzugszone

• Eine Gruppe abgenutzter Knetblöcke im Schmelzbereich

• Ein beschädigtes Umkehrelement

• Starke Abnutzung im Bereich der seitlichen Zufuhrposition

• Lokale Korrosion in einem Bearbeitungsabschnitt

Es ist wichtig, den Austausch entsprechend dem Funktionsbereich und nicht nur nach dem Aussehen einer Komponente vorzunehmen.

Wenn ein Knetblock stark verschlissen ist, können auch die benachbarten Knetblöcke einen Teil ihrer ursprünglichen Geometrie verloren haben. Der Austausch der kompletten Knetgruppe kann daher sinnvoller sein als der Austausch nur einer Scheibe oder eines Elements.

Elemente, die akzeptabel aussehen, sollten trotzdem gemessen werden.

Eine visuelle Inspektion allein lässt möglicherweise nicht erkennen:

• Allmähliche Verringerung des Außendurchmessers

• Ungleichmäßiger Lappenverschleiß

• Endflächenverschleiß

• Spline-Lockerheit

• Lokalisierte Profilverformung

• Kleine Risse rund um die Innenbohrung

Die übrigen Elemente sollten mit Originalzeichnungen, Neuteilabmessungen, historischen Prüfprotokollen oder ungetragenen Referenzflächen verglichen werden.

Ein teilweiser Austausch ist zuverlässiger, wenn der Maßunterschied zwischen den neuen und den vorhandenen Elementen innerhalb eines akzeptablen technischen Bereichs bleibt.

Es gibt keine einheitliche Verschleißgrenze für alle Extruder. Der akzeptable Zustand hängt von der Maschinengröße, dem Schneckendesign, der Zylinderbohrung, den Prozessanforderungen und dem Originalspiel ab.

Schneckenelemente und Zylinder funktionieren als aufeinander abgestimmtes System.

Der Einbau neuer Schneckenelemente in ein stark verschlissenes Fass stellt unter Umständen nicht die ursprüngliche Förder-, Druckaufbau- oder Mischleistung wieder her. Das effektive Spiel kann zu groß bleiben, auch wenn der Außendurchmesser der Schraube wiederhergestellt wurde.

Überprüfen Sie vor dem teilweisen Austausch Folgendes:

• Abmessungen der Laufbohrung

• Verschleiß in verschiedenen axialen Abschnitten

• Verschleiß an verschiedenen Umfangspositionen

• Lokale Riefen oder Rillen

• Korrosionsschaden

• Ausrichtung zwischen Laufabschnitten

Wenn der Zylinder hauptsächlich in der gleichen Zone wie die Schneckenelemente abgenutzt ist, kann der Austausch nur der Schneckenelemente möglicherweise nur eine begrenzte Verbesserung bringen.

Ersatzelemente müssen korrekt auf die bestehende Welle passen.

Überprüfen Sie die Welle auf:

• Verschleiß der Keilverzahnung

• Verformung

• Reibspuren

• Risse

• Korrosion

• Übermäßige Lockerheit

• Beschädigte Gewindeabschnitte

• Abnormale Biegung oder Unrundheit

Ein neues Element, das auf einer verschlissenen Wellenverzahnung installiert wird, verteilt das Drehmoment möglicherweise nicht gleichmäßig. Dies kann zu Spline-Einwirkungen, lokaler Spannungskonzentration und vorzeitigen Schäden führen.

Auch die Innenverzahnung der vorhandenen Elemente sollte überprüft werden. Ein Problem, bei dem es sich scheinbar um den Verschleiß des Außenprofils handelt, kann tatsächlich mit einer Verschlechterung der Innenverzahnung einhergehen.

Notieren Sie vor dem Entfernen des Schraubensatzes Folgendes:

• Elementfolge

• Elementrichtung

• Elementwinkel

• Links- oder Rechtsausrichtung

• Position der Knetblöcke

• Position der Umkehrelemente

• Distanz- und Dichtringpositionen

• Gesamtlänge der Baugruppe

Bei der Demontage sollten Fotos, nummerierte Schilder und eine Schraubenkonfigurationszeichnung erstellt werden.

Ein teilweiser Austausch wird riskant, wenn die ursprüngliche Anordnung nicht wiederhergestellt werden kann. Auch wenn jedes Element physikalisch in die Welle passt, kann eine falsche Reihenfolge die Förderung, das Schmelzen, das Mischen und die Druckentwicklung verändern.

Ein Ersatzelement muss mehr als dem Nennaußendurchmesser entsprechen.

Zu den wichtigsten Kompatibilitätsparametern gehören:

• Außendurchmesser

• Elementlänge

• Interner Spline-Typ

• Anzahl der Spline-Zähne

• Eingriffswinkel oder Spline-Profil

• Bohrungsabmessungen

• Anzahl der Schneckengänge

• Lead oder Pitch

• Elementhand

• Knetwinkel

• Endflächengeometrie

• Materialqualität

• Wärmebehandlungszustand

• Kumulierte Baugruppenlänge

Zwei Elemente sehen möglicherweise ähnlich aus, sind aber dennoch für die gemeinsame Installation ungeeignet.

Bei OEM-Austauschprojekten werden häufig Zeichnungen, gebrauchte Muster, Wellendaten und angrenzende Elemente zusammen verwendet, um die Kompatibilität zu bestätigen.

Das am stärksten beschädigte Element ist nicht immer das einzige Element, das ersetzt werden muss.

Der Verschleiß kann sich als allmähliche Profilveränderung über den gesamten Funktionsbereich entwickeln. Angrenzende Elemente können sich bereits ihrem Ersatzzustand nähern, auch wenn sie noch keine Risse oder tiefe Rillen aufweisen.

Der Austausch nur eines Elements kann zu mehreren Problemen führen.

Ein neues Element hat sein wiederhergestelltes Außenprofil, während benachbarte Elemente möglicherweise bereits einen reduzierten Durchmesser haben.

Ein großer Unterschied kann Folgendes verursachen:

• Ungleichmäßige Materialfüllung

• Plötzliche Änderungen des Strömungswiderstands

• Lokale Druckkonzentration

• Instabiles Schmelzen

• Inkonsistente Mischung

• Höherer Verschleiß des neuen Elements

Dies ist besonders wichtig in den Knet- und Druckaufbauabschnitten.

Knetblöcke funktionieren als Gruppe.

Die relativen Winkel, die Scheibendicke, die Abstände und die Reihenfolge bestimmen die Mischintensität und die Fördereigenschaften.

Der Austausch eines stark verschlissenen Knetelements unter Beibehaltung mehrerer stark verschlissener benachbarter Elemente kann dazu führen, dass die beabsichtigte Mischfunktion nicht wiederhergestellt wird.

Jedes Schraubenelement trägt zur Gesamtbaulänge bei.

Endflächenverschleiß, falsche Austauschlänge oder falsche Abstandshalter können Folgendes verursachen:

• Axiale Lücken

• Lose Elementstapel

• Übermäßige Vorspannung

• Falsches Einrasten der Mutter

• Bewegung während des Betriebs

• Stirnflächenreibung

Nach einem teilweisen Austausch muss die Gesamtlänge überprüft werden.

Wenn die Wellenverzahnung, die Verzahnung des alten Elements und die Verzahnung des neuen Elements unterschiedlich stark abgenutzt sind, wird das Drehmoment möglicherweise nicht gleichmäßig verteilt.

Dies kann die Kontaktbelastung einer begrenzten Anzahl von Keilzähnen erhöhen und die Lebensdauer sowohl des Ersatzelements als auch der Welle verkürzen.

Der Austausch eines kompletten Funktionsteils ist oft sinnvoller als der Austausch eines isolierten Elements.

Erwägen Sie beispielsweise, den gesamten Abschnitt zu ersetzen, wenn:

• Mehrere benachbarte Förderelemente weisen einen ähnlichen Verschleiß auf

• Eine komplette Knetgruppe hat ihr ursprüngliches Profil verloren

• Mehrere Elemente weisen Korrosion auf

• Neue und bestehende Elementdurchmesser unterscheiden sich erheblich

• Stirnflächen in der gesamten Gruppe sind beschädigt

• Mehrere interne Splines zeigen Lockerheit

• Das Produktionsproblem ist mit einer vollständigen Prozesszone verbunden

• Die ursprüngliche Mischleistung muss exakt wiederhergestellt werden

Der Austausch funktioneller Gruppen kann für ein besseres Gleichgewicht zwischen Wartungskosten und Prozessstabilität sorgen.

Mögliche Ersatzgruppen sind:

• Beschickungsförderabschnitt

• Schmelzabschnitt

• Knetblockgruppe

• Seitenzuführbereich

• Abschnitt mit umgekehrten Elementen

• Hochdruck-Entladungsabschnitt

Unter den folgenden Bedingungen kann ein kompletter Schraubensatz empfohlen werden.

Wenn alle Förder-, Schmelz-, Misch- und Druckaufbauabschnitte verschlissen sind, bringt der Austausch einzelner Elemente möglicherweise nur eine vorübergehende Verbesserung.

Ein kompletter Austausch kann kostengünstiger sein als wiederholte Stillstände und mehrere Teilbestellungen.

Wenn die Reihenfolge der Elemente nicht erfasst wurde und die bestehende Anordnung möglicherweise bereits falsch geändert wurde, kann die Reproduktion einzelner Teile das Prozessproblem möglicherweise nicht lösen.

In dieser Situation sollte die vollständige Konfiguration überprüft werden gemäß:

• Verarbeitetes Material

• Erforderliche Ausgabe

• Füllinhalt

• Mischanforderungen

• Entlüftungsanforderungen

• Schneckengeschwindigkeit

• Motor- und Getriebekapazität

Wenn die verbleibenden Elemente bereits nahe an ihrer Verschleißgrenze sind, kann der Einbau mehrerer neuer Elemente zu übermäßigen geometrischen Diskontinuitäten führen.

Der Austausch des kompletten Schraubensatzes kann eine konsistentere Wirkung erzielen:

• Außendurchmesser

• Freigaben

• Oberflächenzustand

• Materialeigenschaften

• Drehmomentübertragung

• Prozessleistung

Wenn die Welle ausgetauscht oder repariert werden muss, kann es sinnvoll sein, gleichzeitig den kompletten Elementsatz zu bewerten.

Abgenutzte Innenverzahnungen passen möglicherweise nicht richtig auf eine neue Welle und die Verwendung beschädigter Elemente kann die Lebensdauer der Ersatzwelle verkürzen.

Bei kundenseitigem Wechsel kann ein kompletter Schraubensatz erforderlich sein:

• Polymertyp

• Füllstoffanteil

• Glasfaseranteil

• Ausgabeziel

• Dispersionsanforderung

• Entgasungsanforderung

• Fütterungsmethode

• Betriebstemperatur

In diesem Fall kann es sein, dass die bestehende Schraubenanordnung nicht mehr geeignet ist, auch wenn nur einige Elemente verschlissen erscheinen.

Wenn ein teilweiser Austausch den Durchsatz, die Drehmomentstabilität oder die Dispersionsqualität nicht wiederherstellt, sollten die verbleibenden Schneckenelemente, der Zylinderzustand und die vollständige Prozesskonfiguration neu bewertet werden.

Ja, neue und bestehende Elemente können manchmal zusammen verwendet werden, aber die Kombination muss sorgfältig geprüft werden.

Folgende Faktoren sollten überprüft werden:

• Unterschied im Außendurchmesser

• Unterschied in der Profilgeometrie

• Spline-Zustand

• Endflächenzustand

• Materialverträglichkeit

• Position in der Schraubenkonfiguration

• Prozessempfindlichkeit

• Laufverschleiß

• Erforderliche Produktkonsistenz

Das Mischen neuer und gebrauchter Elemente ist in einigen Förderzonen mit niedrigem Druck im Allgemeinen weniger empfindlich als in Knet- oder Druckaufbauabschnitten mit hoher Scherung.

Bei Produkten mit strengen Dispersions-, Farb- oder Eigenschaftsanforderungen kann ein kleiner Geometrieunterschied einen größeren Einfluss auf die Prozessstabilität haben.

Ein teilweiser Austausch kann die Ersatzteilkosten senken, jedoch nur, wenn dies durch Inspektionsdaten belegt wird.

Eine praktische Wartungsstrategie umfasst:

• Erfassen der Abmessungen neuer Elemente vor dem Einbau

• Messung kritischer Elemente während geplanter Stillstände

• Identifizieren wiederholt stark beanspruchter Stellen

• Vorhalten von Ersatzelementen für kritische Verarbeitungszonen

• Speicherung der kompletten Schraubenkonfiguration

• Erfassung der Betriebsstunden für jeden Elementsatz

• Inspektion des Laufs und Schafts zusammen mit den Elementen

• Überprüfung der Materialauswahl, wenn der Verschleiß zu schnell eintritt

• Bei Bedarf Elemente durch Funktionsgruppen ersetzen

Extrusionsanlagen, die stark abrasive Materialien verarbeiten, können davon profitieren, Ersatzförderelemente, Knetblöcke und Umkehrelemente für bekanntermaßen stark beanspruchte Zonen vorzuhalten.

Um zu beurteilen, ob nur die verschlissenen Elemente ausgetauscht werden können, stellen Sie möglichst viele der folgenden Informationen bereit:

• Marke und Modell des Extruders

• Schraubendurchmesser

• Wellenmittenabstand

• Komplette Schraubenkonfiguration

• Position der verschlissenen Elemente

• Fotos vor und nach der Reinigung

• Außendurchmessermessungen

• Elementlänge

• Interne Spline-Details

• Zustand der Welle

• Messungen der Laufbohrung

• Verarbeitetes Polymer

• Art und Prozentsatz des Füllstoffs

• Betriebstemperatur

• Leistung und Schneckengeschwindigkeit

• Vorhandenes Elementmaterial

• Betriebsstunden

• Beschreibung des Produktionsproblems

• Zeichnungen oder gebrauchte Muster

Wenn Originalzeichnungen nicht verfügbar sind, können verwendete Elemente häufig zusammen mit Wellendaten, angrenzenden Elementen und der gesamten Schraubenanordnung ausgewertet werden.

Oft ist es möglich, nur die verschlissenen Schraubenelemente auszutauschen, anstatt einen kompletten Schraubensatz zu kaufen.

Ein teilweiser Austausch ist am besten geeignet, wenn:

• Der Verschleiß ist auf einen bestimmten Abschnitt beschränkt

• Die übrigen Elemente sind maßlich akzeptabel

• Lauf und Schaft sind in gutem Zustand

• Die ursprüngliche Schraubenanordnung ist bekannt

• Neue und bestehende Elemente können korrekt zugeordnet werden

• Die komplette Baulänge kann beibehalten werden

Wenn jedoch nur das sichtbarste beschädigte Element ausgetauscht wird, ohne das gesamte System zu überprüfen, kann dies zu instabiler Leistung oder vorzeitigem Verschleiß führen.

Der richtige Austauschumfang sollte durch Maßkontrolle, Verschleißmusteranalyse und Prozessdatenvergleich ermittelt werden.

Für eine technische Bewertung senden Sie uns die Schraubenkonfiguration, Fotos verschlissener Elemente, Abmessungen, verarbeitetes Material, Zeichnungen oder gebrauchte Muster zu. Der Ersatzlieferant kann dann beurteilen, ob einzelne Elemente, ein Funktionsabschnitt oder der komplette Schraubensatz ausgetauscht werden sollten.