KR100720818B1

KR100720818B1 - 압출기용 스크류장치의 냉각구조

Info

Publication number: KR100720818B1
Application number: KR1020060015515A
Authority: KR
Inventors: 김준선; 배선혁; 이상훈
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-05-21

Abstract

본 발명은 외부로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하여 예컨대, 홀을 뚫거나 혹은 교반 기능을 수행하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조에 있어, 본 발명에서는 스크류장치의 내부에 냉각을 위한 냉각수 홀이 형성될 때, 비틀림 모멘트를 가장 많이 받는 부분에 대하여 충분한 강도를 보장하고, 냉각이 실질적으로 요구되는 부분은 열교환 효율이 향상될 수 있도록 한다. 아울러 냉각수를 공급하기 위한 냉각수단의 일 측 부분도 냉각이 요구되는 냉각수 홀의 내부 형상에 맞게 개선됨으로써, 냉각수의 유속이 느려지는 것을 방지하여 냉각수의 열전달 효과가 저하되는 현상이 발생하지 않도록 한다.

본 발명에서는, 서로 다른 외경을 가지는 구간(a,b,c)을 포함하여 길이방향으로 형성되는 하우징(12)의 내부에 냉각수를 공급하기 위한 파이프(18)가 일 측면으로부터 상기 구간(a,b,c)을 지나도록 삽입되면서 유로(20)를 따라 회수되는 냉각수에 의해 열 교환이 이루어지도록 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조에 있어서, 상기 하우징(12)의 내부에는 일 측면으로부터 길이방향을 따라 구간(a,b,c)을 지나가도록 형성되는 냉각수 홀(30)이 중심(0)을 기준으로 하여 상기 구간(a)에서는 중심(0)에 근접되도록 형성되고, 상기 구간(b,c)에서는 외경에 근접되도록 형성되어 있어, 냉각이 요구되는 상기 구간(b,c)에 대하여 열교환 효율을 향상시키면서 상기 구간(a)에서 비틀림이 방지되도록 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조가 제공된다.

회전, 압출기, 스크류, 냉각, 유로, 열, 교환, 전달, 두께, 내경

Description

압출기용 스크류장치의 냉각구조{Cooling Structure for Screw Device of Extruder}

도 1a 및 도 1b는 일반적인 압출기용 스크류장치를 보여주는 도면으로, 도 1a는 소형 냉각수 홀에 냉각수단이 설치된 모습이고, 도 1b는 대형 냉각수 홀에 냉각수단이 설치된 모습이다.

도 2는 본 발명에 따른 압출기용 스크류장치의 냉각구조를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 다른 예를 보여주는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

12 : 하우징 14,30 : 냉각수 홀

16 : 냉각수단 18 : 파이프

20 : 유로 22 : 조인트

24 : 공급라인 26 : 회수라인

32 : 몸체 34 : 외면 다단부

36 : 결합부재 38 : 공급공

40 : 내면 다단부

본 발명은 압출기용 스크류장치의 냉각구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 압출기용 스크류장치에 냉각수 홀이 형성될 때, 비틀림 모멘트를 가장 많이 받게 되는 부분에 충분한 강도를 보장하면서 냉각이 실질적으로 요구되는 부분에는 열교환 효율이 향상될 수 있도록 하며, 아울러 냉각수를 공급하기 위한 냉각수단의 일 측 부분도 냉각수 홀의 형상에 맞는 구조로 개선됨으로써, 냉각수의 유속이 느려지는 것을 방지하도록 한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 압출기용 스크류장치(10)가 도시되어 있다. 도시된 압출기용 스크류장치(10)를 구성하는 하우징(12)은 외경이 서로 다른 구간(a) 및 구간(c)과 그 사이를 연결하는 경사 구간(b)을 포함하여 길이방향으로 형성된다.

상기 하우징(12)의 내부에는 도면에서 보듯이 각각 내경(d1,d2)을 가지는 냉각수 홀(14)이 하우징(12)의 중심(0)을 기준으로 하여 일 측면에서 내측으로 일정 길이 만큼 형성되어 있고, 이 냉각수 홀(14)에는 냉각수의 공급과 회수기능을 가지는 냉각수단(16)이 결합 된다.

상기 냉각수단(16)은, 상기 냉각수 홀(14)에 길이방향으로 삽입되는 파이프(18)와; 상기 파이프(18)의 일끝에 구비되어 압출기용 스크류장치(10)의 하우징(12) 일 측면에 노출 상태로 고정되는 조인트(22)로 구성되어, 냉각수단(16)의 이탈과 누수를 방지하도록 한다.

이때, 상기 파이프(18)와 하우징(12)의 사이에는 냉각수의 회수시, 하우징(12)과 열교환 작용이 이루어지도록 유로(20)가 형성되며, 상기 조인트(22)에는 외부로부터 냉각수를 공급하기 위한 공급라인(24)과, 회수될 수 있도록 하기 위한 회수라인(26)이 각각 연결되어 있다.

위와 같은 구성을 가지는 상기 압출기용 스크류장치(10)를 이용하여 홀을 뚫거나 교반기능을 수행 할 경우, 실질적으로 홀을 뚫거나 교반기능이 수행되는 압출기용 스크류장치(10)의 구간(b) 및 구간(c)은 마찰에 의해 구간(a) 보다 더 높은 온도를 형성하게 된다.

이때, 상기 냉각수가 냉각수단(16)의 파이프(18)를 통하여 화살표 방향과 같이 공급되고, 유로(20)를 따라 회수되는 동안 특히, 구간(b) 및 구간(c)에 형성되는 높은 열과 열교환 작용을 하게 됨으로써, 압출기용 스크류장치(10)를 냉각시키게 된다.

그런데, 상기 도 1a에 도시된 바와 같이 냉각수 홀(14)이 소형의 내경(d1)을 형성하게 되면, 구간(b) 및 구간(c)에 형성되는 열전달 두께(t1,t2)가 두꺼워 열전도에 의해 이루어지는 열전달량이 작으므로 냉각효율이 저하되는 문제가 있다.

또한, 위의 문제를 다소 해소하기 위해 도 1b에 도시된 바와 같이 구간(b) 및 구간(c)의 열전달 두께(t3,t4)가 얇게 형성될 수 있도록 냉각수 홀(14)이 대형의 내경(d2)을 형성하게 되면, 상기 구간(b) 및 구간(c)에 대한 냉각 효율은 도 1a에 비해 향상될 수 있으나, 압출기용 스크류장치(10)에서 비틀림 모멘트를 가장 많이 받게 되는 중앙부분 특히, 구간(a)은 두께(t5)가 얇게 형성되어 강도가 취약하게 되고, 그에 따라 비틀림이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 압출기용 스크류장치에서 비틀림 모멘트가 집중되는 부분에 대한 충분한 강도를 보장하면서, 냉각이 실질적으로 요구되는 부분은 열교환 효율이 향상될 수 있도록 냉각수 홀이 형성되고, 아울러 냉각이 요구되는 부분에서 냉각수의 유속이 느려지는 것이 방지되도록 하는 점에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 하우징(12)의 내부에는 일 측면으로부터 길이방향을 따라 구간(a,b,c)을 지나가도록 형성되는 냉각수 홀(30)이 중심(0)을 기준으로 하여 상기 구간(a)에서는 중심(0)에 근접되도록 형성되고, 상기 구간(b,c)에서는 외경에 근접되도록 형성되어 있어, 냉각이 요구되는 상기 구간(b,c)에 대하여 열교환 효율을 향상시키면서 상기 구간(a)에서 비틀림이 방지되도록 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조에 기술적 특징이 있다.

또한, 상기에서 냉각수 홀(30)의 구간(c)은 외경에 근접되는 내경(D1)으로, 상기 구간(a)은 구간(c)의 내경(D1) 보다 작은 내경(D2)으로, 상기 구간(b)은 경사를 따라 구간(a)에서 구간(c) 방향으로 점차 커지는 내경(D3)로 형성되어 있고; 상기 구간(a)과 구간(b)에 삽입되는 파이프(18)의 외면에는 유로(20)를 따라 회수되는 냉각수의 유속이 느려지지 않도록 몸체(32)가 구비되는 구조가 바람직할 것이다.

또한, 상기에서 냉각수 홀(30)의 경사 구간(b)에는 길이방향을 따라 내면이 단차진 다단부(31)로 형성되는 구조가 바람직할 것이다.

또한, 상기에서 몸체(32)의 외면은 냉각수 홀(30)의 구간(b)과 구간(c)에 수용되도록 길이방향을 따라 단차진 외면 다단부(34)로 형성되는 구조가 바람직할 것이다.

또한, 상기에서 몸체(32)의 내부에는 파이프(18)와 통하도록 연결되는 공급공(38)과, 이 공급공(38)의 내면에 길이방향을 따라 단차진 내면 다단부(40)로 형성되는 구조가 바람직할 것이다.

다음에서는 본 발명의 실시 예를 도시한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 압출기용 스크류장치의 냉각구조를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 다른 예를 보여주는 도면이다. 아울러 첨부된 예시 도면 도 1a 및 도 1b와 동일한 참조번호는 동일한 구성요소므로 중복 설명을 피하고 자 생략하기로 한다.

본 발명의 압출기용 스크류장치의 냉각구조는 도 2에서 보듯이 압출기용 스크류장치(10)의 구간(a), 구간(b), 구간(c)의 내부에는 냉각수 홀(30)이 지나가도록 형성된다.

본 발명의 냉각수 홀(30)을 살펴보면, 상기 구간(c)은 해당 구간(c)의 외경에 근접되는 상태로 내경(D1) 형성되고, 구간(a)은 구간(c)의 내경(D1) 보다 작은 내경(D2)으로 형성되며, 구간(b)은 경사를 따라 구간(a)에서 구간(c)방향으로 내경(D3)이 커지도록 형성된다.

특히, 상기 냉각수 홀(30)의 구간(b)에는 내경(D3)의 길이방향을 따라 내면이 단차진 다단부(31)로 형성되어, 얇은 열전달 두께(T1)를 가지는 구조로 형성된다.

한편, 상기 구간(b)과 구간(c)에 삽입.수용되는 파이프(16)의 외면에는 냉각수의 유속이 빠르게 형성될 수 있도록 유로(20)를 좁게 형성하기 위한 몸체(32)가 감싸는 형태로 구비된다.

이러한, 상기 몸체(32)는, 구간(b) 및 구간(c)에 형성되는 냉각수 홀(30)의 내부 형상에 맞추어 수용될 수 있도록 형성되며, 특히 구간(b) 및 구간(c) 과 대응하는 외면이 단차진 외면 다단부(34)로 형성됨으로써, 열전달 두께(T1,T2)를 얇게 형성할 수 있게 된다.

그러나, 위와 같이 상기 구간(b)을 반드시 단차진 다단부(31)로 형성할 필요는 없다. 이는 본 발명의 일 예를 설명한 것일 뿐, 열전달 두께(T1)를 얇게 형성하 면서 유로(20)가 일정하게 형성될 수 있다면 어떠한 형태를 가지는 형상도 무방하며, 그 이외에 균등한 다양 변형도 본 발명에 포함될 것이다.

참고로, 상기 냉각수 홀(30)은 조인트(22)의 반대편 측면에서 길이방향으로 형성되며, 냉각수 홀(30)의 형성이 완료되면, 별도의 결합부재(36)를 용접으로 고정하여 누수가 발생하지 않도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 다른 예를 도시한 것이다. 앞서 설명된 도 2에서는 몸체(32)의 내부가 채워진 구조로 되어 있으나, 도 3에서는 몸체(32)의 내부에 파이프(18)와 통하도록 공급공(38)이 형성되고, 이 공급공(38)의 내면이 길이방향으로 단차지는 내면 다단부(40)로 확관.형성되어 있다.

상기 파이프(18)에 몸체(32)가 구비되는 이유는, 앞서 언급되었듯이 구간(b) 및 구간(c)에 냉각수 홀(30)의 확장으로 인하여 유로(20)가 크게 형성될 경우, 냉각수의 유속이 저하되고, 이에 따라 냉각수의 열전달효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.

따라서, 종래와 같이 압출기용 스크류장치(10)의 냉각을 위하여 냉각수가 파이프(18)와 몸체(32)를 통해 공급되고, 공급된 냉각수는 유로(20)를 따라 회수되는데, 이때 압출기용 스크류장치(10)의 구간(b) 및 구간(c)에서는 열전달 두께(T1,T2)가 얇게 형성되어 열전도에 의해 이루어지는 열 전달량이 크게 이루어지므로 냉각효율이 향상된다.

또한, 상기 압출기용 스크류장치(10)의 구간(a)에서는 구간(b)의 일 측 변곡점(P)의 내경을 기준으로 할 때, 그 보다 더 작은 내경(D2)을 형성함으로써, 비틀 림모멘트에 대하여 충분히 견딜 수 있는 두께(T3), 즉 강도를 가지게 되므로 비틀림이 방지된다.

본 발명의 압출기용 스크류장치의 냉각구조는 열 교환이 실질적으로 요구되는 구간(b) 및 구간(c)에 대해 효율적인 열 교환이 이루어지고, 비틀림 모멘트가 작용하는 구간(a)에 대해서는 충분한 강도를 갖는 구조이므로, 종래에 제시되었던 문제를 모두 해소할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

또한, 본 발명에 기재된 설명과 도면에 구성은, 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 이것이 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것을 의미하는 것이 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형구조의 예가 더 있을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 압출기용 스크류장치의 냉각을 위한 냉각홀이 내부에 형성될 때, 비틀림 모멘트를 가장 많이 받는 부분의 내경을 작게 하여 두께를 두껍게 하고, 냉각이 실질적으로 요구되는 부분은 열전달 두께가 얇게 형성되도록 내경을 크게 형성함으로써, 비틀림 모멘트을 가장 많이 받는 부분에 대 한 충분한 강도를 보장하고, 냉각이 실질적으로 요구되는 부분은 열교환이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 냉각수를 공급하는 냉각수단에 구비되는 몸체의 구조적 개선에 의해 유로가 좁게 형성됨으로써, 냉각수의 유속이 느려지는 것이 방지되고, 그에 따라 냉각수의 열전달 효과가 저하되는 것도 방지한다.

Claims

서로 다른 외경을 가지는 구간(a,b,c)을 포함하여 길이방향으로 형성되는 하우징(12)의 내부에 냉각수를 공급하기 위한 파이프(18)가 일 측면으로부터 상기 구간(a,b,c)을 지나도록 삽입되면서 유로(20)를 따라 회수되는 냉각수에 의해 열교환이 이루어지도록 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조에 있어서,

상기 하우징(12)의 내부에는 일 측면으로부터 길이방향을 따라 구간(a,b,c)을 지나가도록 형성되는 냉각수 홀(30)이 중심(0)을 기준으로 하여 상기 구간(a)에서는 중심(0)에 근접되도록 형성되고, 상기 구간(b,c)에서는 외경에 근접되도록 형성되어 있어, 냉각이 요구되는 상기 구간(b,c)에 대하여 열교환 효율을 향상시키면서 상기 구간(a)에서 비틀림이 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조.
제 1항에 있어서,

상기 냉각수 홀(30)의 구간(c)은 외경에 근접되는 내경(D1)으로, 상기 구간(a)은 구간(c)의 내경(D1) 보다 작은 내경(D2)으로, 상기 구간(b)은 경사를 따라 구간(a)에서 구간(c) 방향으로 점차 커지는 내경(D3)로 형성되어 있고; 상기 구간(a)과 구간(b)에 삽입되는 파이프(18)의 외면에는 유로(20)를 따라 회수되는 냉각수의 유속이 느려지지 않도록 몸체(32)가 구비되는 것을 특징으로 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조.
제 2항에 있어서,

상기 냉각수 홀(30)의 경사 구간(b)에는 길이방향을 따라 내면이 단차진 다단부(31)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조.
제 2항에 있어서,

상기 몸체(32)의 외면은 냉각수 홀(30)의 구간(b)과 구간(c)에 수용되도록 길이방향을 따라 단차진 외면 다단부(34)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조.
제 4항에 있어서,

상기 몸체(32)의 내부에는 파이프(18)와 통하도록 연결되는 공급공(38)과, 이 공급공(38)의 내면에 길이방향을 따라 단차진 내면 다단부(40)로 형성되는 것을 특징으로 하는 압출기용 스크류장치의 냉각구조.