KR100853552B1 - 고점성 매질용 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체 - Google Patents

고점성 매질용 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고점성 매질(highly viscous media)용, 특히 플라스틱 용융물(plastic melts) 및 고무 혼합물(rubber mixtures)용 스크루 압출기(screw extruder)(15) 및 기어 펌프(gear pump)(18) 장치에 관한 것으로, 하나 이상의 스크루 샤프트(screw shaft)(17) 및 스크루 샤프트(17)와 구동에 적합하게 기계적으로 연결된 기어 펌프(18)를 구비하고, 기어 펌프의 펌프 하우징(4)은 스크루 압출기 하우징(16)의 부분이거나 스크루 압출기 하우징에 직접 연결되어 있다.
스크루 압출기, 고점성, 플라스틱, 기어 펌프, 스크루 샤프트, 하우징

Description

고점성 매질용 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체{SCREW EXTRUDER AND GEAR PUMP ARRANGEMENT FOR HIGHLY VISCOUS MEDIA}
본 발명은 고점성 매질용 스크루 압출기 및 기어 펌프 장치에 관한 것이다.
DE-A 21 00 403에 기재되어 있는 유압 펌프는 유성 기어 장치(sun and planet gear) 형태로 태양 휠(sun wheel), 피니언 케이지(pinion cage)에 회전 가능하게 장착된 다수의 유성 휠(planet wheel) 및 링 휠(ring wheel)을 갖추고, 휠 전체에 톱니바퀴(toothed wheel)가 있다. 서로 맞물리는 유성 휠 및 링 휠 사이뿐만 아니라 마찬가지로 서로 맞물리는 유성 휠 및 선 휠 사이에 교대로 형성되는 흡입실(suction chamber) 및 압력실 부재는, 기어들 사이의 간격을 막는 피니언 케이지의 아치형 분리 벽에 의해 밀폐된다. 유성 휠, 링 휠 및 태양 휠의 평면들 각각은 서로 간격을 두고 배열되는 평평한 두 개의 하우징 벽에 밀폐되게 접촉하고, 하우징 벽에 있는 벽 구멍은 기어들 사이에 있는 각각의 흡입실 및 압력실 부재를, 유압 파이프를 구비하고 컬렉터(collector)로 기능하는 흡입실 또는 유압 파이프를 구비하고 마찬가지로 컬렉터로 기능하는 압력실과 연결한다. 유성 휠 펌프로 지칭될 수 있는 이러한 기어 펌프에서는 피니언 케이지가 주로 고정되어 있는 반면, 태양 휠 및 링 휠은 회전한다. 이러한 펌프는 근본적으로 고점성 매질의 이송에는 적합하지 않은데, 급기 압력(admission pressure)을 상당히 갖추어야 하므로 자동 세척(self-cleaning)이 이루어질 수 없기 때문이다.
이와 비슷한 기어 펌프가 DE 36 31 527 C1에 기재되어 있다. 이 기어 펌프의 경우 속도와 무관하게 이송량이 변화한다. 펌프는 또 치열이 달린 유성 휠, 피니언 케이지, 치열이 달린 링 휠뿐만 아니라 치열이 달린 태양 휠을 구비하고, 하나의 펌프 하우징이 외부에서 이것들을 둘러싼다. 이송량을 변화시키기 위해서는 구동되는 태양 휠의 속도와 무관하게, 피니언 케이지의 회전 운동이나 링 휠의 회전 운동을 선택적으로 정지시킬 수 있다. 피니언 케이지는 다수의 유입 구멍을 구비하는 입구 밀폐 벽 및 입구 밀폐 벽과 축 방향으로 간격을 두고 다수의 유출 구멍을 구비하는 출구 밀폐 벽을 갖고, 입구 밀폐 벽 및 출구 밀폐 벽은 실린더 펌프 하우징에 회전 가능하고 밀폐되게 장착된다. 펌프 하우징에서 흡입실은 이송 방향에서 볼 때 입구 밀폐 벽 앞에 배열되고, 압력실은 이송 방향에서 볼 때 입구 밀폐 벽 뒤쪽에 배열된다. 흡입실은 각각 유입 구멍을 통해 출구 밀폐 벽까지 이르는 개별 흡입실 부재 내로 연장되는 반면, 압력실은 유출 구멍을 통해 입구 밀폐 벽까지 이르는 개별 압력실 부재 내로 연장된다. 흡입실 부재 및 압력실 부재는 각각 유성 휠, 링 휠 및 태양 휠 사이의 간격에 배열되고, 입구 및 출구 밀폐 벽에 의해 서로 밀폐될 뿐만 아니라, 입구 및 출구 밀폐 벽 사이에 배열되는 솔리드(solid) 피니언 케이지의 간격을 채우는 부분에 의해서도 서로 밀폐된다. 이송될 매질용 파이프는 펌프 하우징의 벽을 관통하는 피니언 케이지 회전축 내에서 가로 보어(bore)로 넘어가는 세로 보어의 형태로 연장되는 반면, 이송된 매질용 파이프 는 이와 상응하게 태양 휠의 회전축을 관통한다. 이러한 펌프는 보어의 작은 직경과 유입 및 유출 구멍의 작은 횡단면 때문에 고점성 매질의 이송에 적합하지 않고 자동 세척이 이루어지지 않는다.
유성 휠 펌프로 작동하는 다른 기어 펌프는 US 3 870 437에 기재되어 있다. 이 경우 이송될 체적(volume)은 각각 태양 휠과 링 휠 사이 및 직접 이웃한 두 개의 유성 휠 사이의 간격에 모인다. 유성 휠이 회전하는 동안 펌프를 작동시킬 수 있는 간격의 크기를 흡입 위치 영역(유입 영역)에서 계속 확대시키고 압력 구역의 영역(유출 영역)에서 계속 감소시키기 위해, 펌프는 탄성 변형이 가능한 기어를 구비한다. 예를 들면 링 휠 및 구동된 태양 휠을 서로 편심 배치하고, 탄성 유성 휠을 삽입할 수 있다. 유성 힐은 변형(타원형) 때문에 링 휠 및 태양 휠 사이에 발생하는 틈새 폭의 차이에 적응할 수 있다.
이러한 유성 휠 펌프들의 경우, 유성 휠뿐만 아니라 링 휠 및 태양 휠 역시 각각, 회전 구동 시에 서로 맞물리는 톱니바퀴를 구비한다는 공통점이 있다.
플라스틱 용융물 또는 고무 혼합물을 가공할 때 지금까지 사용되고 있는 기어 펌프들은 스퍼 기어(spur gear)로 작동하고 대개 스크루 압출기에 연결되어 있다. 통상적으로 기어 펌프는 압출기 샤프트(extruder shaft)의 구동 기어와는 분리된 구동 기어를 별도로 구비한다. 이러한 압출기는 예를 들어 EP 0 508 080 A2에 기재되어 있다. 이 경우 압출기 스크루는 압출될 재료를 기어 펌프의 거싯 영역(gusset area) 내로 직접 운반하고, 기어 펌프는 서로 맞물리는 두 개의 스퍼 기어를 구비한다. 이러한 종류의 기어 펌프는 자동 세척이 이루어지지 않기 때문에, 재질 교체 후에 품질의 저하를 막으려면 각각 가공될 재료를 교체할 때 대개 분리 및 세척 작업에 비용이 많이 든다.
EP 0 564 884 A1에 기재되어 있는 이중 스크루 압출기의 스크루 샤프트는 한 부분에 가공될 용융물의 압력 상승을 위해 각각 기어 펌프의 양쪽 스퍼 기어 중 하나를 장착하고 있어서, 기어의 직접적인 구동은 스크루 샤프트에 의해 이루어진다. 전면의, 즉 스크루 샤프트의 세로축에 대해 수직으로 연장되는 두 개의 밀폐 벽은 유입면 또는 유출면 쪽으로 용융물용 용입창(penetration window)을 구비하는데, 이 밀폐 벽에 의해 흡입실과 압력실이 서로 분리된다. 이러한 기어 펌프 역시 자동 세척이 이루어지지 않는다. 이러한 기어 펌프의 이송 볼륨은 스크루 샤프트의 속도에 따라 달라진다.
마지막으로 EP 0642 913 A1에 기재되어 있는 싱글 스크루 압출기(single-screw extruder)는 마지막 스크루 부분 앞에 스퍼 기어 구조를 지닌 기어 펌프를 구비한다. 기어 펌프의 양쪽 스퍼 기어 중 하나는 스크루 압출기의 스크루 샤프트에 직접 고정되고 스크루 샤프트에 의해 구동된다. 압출기 하우징은 측면 덴트(dent)를 구비하고, 기어 펌프의 두 번째 스퍼 기어가 측면 덴트에 장착된다. 스퍼 기어의 평면에는 압출기 하우징에 폼 피팅(form-fitting) 장착되는 밀폐 벽이 각각 하나씩 접촉된다. 밀폐 벽 또는 압출기 하우징은 압출될 재료의 흡입 쪽 또는 압력 쪽 용입창을 각각 구비한다. 이러한 압출기의 경우에도 자동 세척은 보장되지 않는다.
본 발명의 목적은 특히 고점성 재질의 가공에 적합하고 대폭적으로 자동 세척이 가능하게 작동하는 스크루 압출기 및 기어 펌프 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다.
기어 펌프의 바람직한 개선 형태들은 종속항에 제시된다.
본 발명에서 사용되는 스크루 압출기 및 기어 펌프 장치의 경우, 기어 펌프는 원칙상 유성 구동 장치에 상응하게 구성되고, 특히 플라스틱 용융물 및 고무 혼합물과 같은 고점성 매질의 이송에 적합하며, 광범위한 자동 세척이 이루어지는 장점이 있는데, 이는 이송될 매질의 공급이 별다른 급기 압력 없이 이루어질 수 있기 때문이다. 본 발명은 피니언 케이지를 구비하는 유성 기어 펌프로부터 출발하고, 피니언 케이지는 피니언 케이지에 회전 가능하게 장착되는 유성 휠을 적어도 하나 갖는다. 또한 이러한 유성 휠 펌프는 두 개의 다른 작동 부재를 구비하고, 작동 부재는 태양 휠 또는 링 휠로 작용하되 적어도 하나의 유성 휠과 공동으로 작용한다. 뿐만 아니라 유성 휠 및 앞에서 언급한 두 개의 작동 부재와 함께 피니언 케이지를 밖에서 둘러싸는 펌프 하우징과 입구 및 출구 밀폐 벽을 구비한다. 입구 밀폐 벽은 피니언 케이지와 회전에 강하게 결합하고, 이송될 매질용 유입 구멍을 적어도 하나 구비한다. 출구 벽도 이와 상응하게 피니언 케이지와 회전에 강하게 결합하고, 이송될 매질용 출구 구멍을 적어도 하나 구비한다. 또한 이러한 기어 펌프는 펌프 하우징에 둘러싸이고 서로 밀폐되는 흡입실 및 압력실을 구비한다. 흡입실은 이송 방향에서 볼 때 입구 밀폐 벽 앞에 배열되고, 적어도 하나의 유입 구멍을 관통하여 적어도 하나의 유성 휠을 따라 적어도 하나의 흡입실 부재 내로 연장되어 출구 밀폐 벽에 이르며, 압력실은 이송 방향에서 볼 때 출구 밀폐 벽 뒤쪽에 배열된다. 본 발명에 따르면 동종의 기어 펌프의 경우, 태양 휠 또는 링 휠로 작용하는 두 개의 작동 부재 중 단 하나만 적어도 하나의 유성 휠과 맞물리는 톱니바퀴를 구비하는 반면, 다른 작동 부재는 적어도 하나의 밀폐 영역을 갖는다. 밀폐 영역은 벽이 매끄럽고, 원주의 한 부분 및 적어도 하나의 유성 휠의 길이에 걸쳐 미끄러질 수 있게 밀폐하면서 유성 휠에 닿도록 형성된다. 또한 본 발명에서 적어도 하나의 밀폐 영역을 구비하는 작동 부재는 피니언 케이지와 회전에 강하게 결합하여 동일한 운동을 수행한다. 적어도 하나의 흡입실 부재를 적어도 하나의 압력실 부재로부터 밀폐되게 확실히 분리하기 위해 본 발명은, 입구 밀폐 벽으로부터 출구 밀폐 벽까지 연장되는 적어도 하나의 분리 벽이 원주 방향에서 볼 때 적어도 하나의 유성 휠 쪽으로 옮겨져 배열된다는 다른 중요한 특징을 지닌다. 분리 벽은 벽이 매끄러운 밀폐 영역을 적어도 하나 구비하는 작동 부재와 회전에 강하게 그리고 밀폐하면서 결합되고, 반경 방향에서 볼 때 톱니바퀴를 구비하는 작동 부재의 톱니바퀴 헤드 영역에까지 연장된다.
본 발명에 따른 실시예에서는 압력실이 적어도 하나의 유출 구멍을 통해 적어도 하나의 유성 휠을 따라 적어도 하나의 압력실 부재 내로 연장되어 입구 밀폐 벽까지 연장된다. 이것은 압력실 부재 및 흡입실 부재가 각각 유성 휠 맞은편에 있음을 의미한다.
또 다른 실시예의 경우, 각각의 압력실 부재의 용적은 최소화되는데, 주로 제로(zero)가 된다. 즉 분리 벽은 각각 각 유성 휠의 전체 축 길이에 걸쳐, 큰 평 면으로 유성 휠의 원주에 걸쳐 유성 휠의 톱니바퀴에 밀폐하면서 접촉한다. 이러한 실시예에서는 기어 펌프의 특히 효과적인 자동 세척이 확실히 보장된다.
이와 상응하게 적어도 하나의 유성 휠처럼 치열이 달려있고 유성 휠과 맞물리는 작동 부재는 주로 링 휠이다. 링 휠은 고정 배열될 수 있기 때문에, 펌프 하우징과 일체를 이루거나, 링 휠을 둘러싸는 펌프 하우징에 적어도 회전에 강하도록 장착되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 피니언 케이지는 태양 휠에 상응하는 작동부와 함께 회전하고, 주로 작동부와 일체형을 이룬다. 종래의 유성 휠 기어에서와 마찬가지로, 치열이 달린 태양 휠은 이 경우에 존재하지 않는다. 따라서 적어도 하나의 유성 휠은 이러한 태양 휠의 톱니바퀴와 맞물리지 않고, 슬라이딩 가능하게 밀폐된 채 보통 태양 휠처럼 작용하는 작동부의 적어도 하나의 실 영역(seal area)에서 움직인다.
치열이 달린 태양 휠을 이용하는 반면, 링 휠처럼 작용하는 작동부가 톱니바퀴를 구비하지 않고 적어도 하나의 밀폐 영역을 갖추는 반대의 배열도 물론 가능하다. 이러한 경우 '링 휠'은 피니언 케이지처럼 멈출 수 있다. 그러나 비교적 단순한 구조 때문에, 치열이 달린 링 휠 및 치열이 달리지 않은 '태양 휠'을 갖는 앞서 언급한 해결 방안이 선호된다.
다수의 피니언 케이지, 분리 벽, 유입 구멍 및 유출 구멍을, 즉 각각 적어도 두 개씩, 주로 각각 적어도 네 개씩 갖는 것이 바람직하다. 유성 휠 및 유성 휠과 맞물리게 되는 작동부(주로 링 휠)의 톱니바퀴는 평 치열(spur toothed) 형태일 수 있지만, 주로 나선형 치열인 것이 바람직하다. 이로써 본 발명에 의한 유성 휠 펌 프의 특히 균일한 이송이 가능해진다.
유성 휠 및 유성 휠과 맞물리는 작동부는 또한 이중 헬리컬 기어(double helical gear) 형태일 수 있다. 이러한 경우에는 분리가 어려워진다. 그러나 예를 들어 링 휠을 분리시킴으로써 이처럼 어려운 조건 하에서도 분리가 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 분리 벽은 헬리컬 기어가 나선형(helix form)으로 연장되듯이 축 방향으로 상응하게 연장된다. 이 경우 분리 벽을 적어도 하나의 밀폐 영역을 구비하는 작동 부재와 일체형으로, 즉 주로 '태양 휠'과 일체형으로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 피니언 케이지 역시 '태양 휠'과 일체형인 것이 바람직하다.
유성 휠은 입구 밀폐 벽 및 출구 밀폐 벽에 장착되어, 입구 밀폐 벽 및 출구 밀폐 벽이 피니언 케이지의 부분이 되는 것이 바람직하다. 이러한 부품들의 분리된 형태 역시 물론 가능하다. 유성 휠이 쉽게 조립 및 분리될 수 있도록, 두 개의 밀폐 벽 중 하나만, 주로 입구 밀폐 벽만 피니언 케이지와 일체형을 이루고 다른 쪽 밀폐 벽을 분리된 부품으로 두는 것이 바람직하다.
기어 펌프를 스크루 압출기의 하우징에 쉽게 장착할 수 있고 간단하게 분리시킬 수 있기 위해서는, 입구 밀폐 벽의 외경을 불균등하게, 즉 주로 출구 밀폐 벽의 외경보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 이로써 대개 스크루 압출기의 이송 단부에서 스크루 압출기와 결합하는 기어 펌프는 압출기의 헤드 단부로부터 쉽게 하우징 밖으로 빠져나갈 수 있다.
구동 중 기어 펌프의 이송 체적을 변화시키기 위해 본 발명의 선호되는 또 다른 실시예에서는, 피니언 케이지를 태양 휠에 상응하는 작동부와 입구 밀폐 벽 및 출구 밀폐 벽과 함께 펌프 하우징 내에서 치열이 달린 링 휠에 대해 축 방향으로 이동로(w) 주위에 이동 가능하게 배열한다. 이로써 링 휠 및 유성 휠 사이에 치열이 맞물리는 길이 및 이와 함께 치열들의 변위 체적(displacement volume)을 변화시킬 수 있다. 흡입실 및 압력실 사이에 바람직하지 않은 누수가 발생하지 않도록, 펌프 하우징에 밀폐된 채 슬라이딩 가능하게 장착되고 이동할 때 링 휠의 톱니바퀴 영역 내로 움직이는 입구 밀폐 벽은 축 방향의 두께에 있어서(즉 이동 방향에서 볼 때) 최대 이동로(w)보다 큰 것이 바람직하다. 이로써 실은 펌프 하우징 및 입구 밀폐 벽 사이에 변화 없이 유지된다. 그러나 약간의 변위를 통해 압력실 및 흡입실 사이의 의도적인 누수를 조절하여 펌프의 이송 효율을 제한할 수도 있다.
잘 알려져 있는 유성 휠 펌프와는 달리 작동 부재(링 휠 또는 태양 휠) 중 하나를 위해 계속 필요한 제2 구동 기어가 없어도 구동 중 이송 효율의 제한이 가능한데, 이는 기어 펌프를 축 방향으로 조절하는 짧은 시간 동안만 에너지 소비가 극히 미미한 구동 기어가 필요하기 때문이다. 기어 펌프의 이송 효율을 조절함으로써 서로 다른 재질들의 가공에 적응할 수 있다.
제조 기술적인 관점에서 볼 때, 유성 휠 및/또는 유성 휠과 맞물리는 링 휠 또는 태양 휠이 톱니바퀴의 표면에 가까운 영역에서 가요성(flexible)을 갖추는 것이 바람직하다. 이러한 경우 정확한 톱니바퀴에 비해 제조 기술적으로 비교적 공 차가 큰 금속 기어 모체를 제조할 수 있다. 기어 모체의 치수는 완성된 톱니바퀴의 표준 치수보다 작고, 탄성 커버, 특히 고무 또는 열가소성 일래스토머(thermoplastic elastomer) 커버를 구비할 수 있다. 이러한 커버는 탄성의 특성에서 탁월하기 때문에 이런 방법으로 제조된 톱니바퀴에 대한 요구 역시 순전히 금속으로 된 톱니바퀴의 경우보다 작다. 과잉 치수는 성형에 의해 흡사 균형을 이룰 수 있는 것처럼 보인다. 치수가 약간 큰 고무 외장에 의해 링 휠의 투스 홀로(tooth hollow)가 완벽하게 세척될 수 있다.
본 발명의 또 다른 변형 형태에서는 링 휠 또는 유성 휠의 톱니바퀴가 교대로 또는 섹션별로 높이가 다른 치열들을 갖는다. 즉 예를 들면 치열의 절반은 보통 크기이고 치열의 다른 절반은 크기가 작은 유성 휠이 삽입되어, 두 가지 크기의 치열들이 원주에 걸쳐 계속 교대된다. 펌프가 유성 휠을 다수 구비하면 서로 상이한 유성 휠들 역시 사용될 수 있다. 즉 치열의 높이가 보통인 유성 휠 및 치열의 높이가 작은 다른 유성 휠이 사용될 수 있는 것이다. 이로써 야기될 수 있는 효과는, 부분적으로 줄어든 치열의 높이 때문에 각각의 기어와 공동으로 작용하는 상대 기어(mating gear)의 투스 스페이스(tooth space)에 포함되는 재질의 소형화가 이루어질 수 있다는 점에서 확인할 수 있다. 그 다음에 완전히 형성된 치열과 만날 때에야 비로소 소형화된 재질은 투스 스페이스로부터 밀려나고 이송될 수 있다.
치열의 높이가 계속 줄어드는 유성 휠의 경우, 링 휠의 투스 스페이스 내에 위치하는 재질은 우선 압축되고, 치열이 완전히 형성된 후속 유성 휠에 의해 비로소 연장 및 시어 플로(expansion- and shear-flow) 하에서 투스 스페이스로부터 각 각 밀려난다. 네 개의 유성 휠을 갖는 기어 펌프의 경우, 서로 마주보고 치열의 높이가 축소된 두 개의 유성 휠 및 치열의 높이가 보통인 서로 마주보는 두 개의 다른 유성 휠이 각각 형성된다. 기어 펌프에서 진행되는 강제 흐름은 가공될 재질의 연속 균질화 및 혼합(예를 들면 필터)을 촉진시킨다.
유성 휠 및 링 휠의 톱니바퀴의 치열 기하학은 근본적으로 임의적이다. 한쪽 기어의 치열이 다른 쪽 기어 각각의 투스 스페이스(tooth space)에 맞물림으로써, 다른 쪽 기어의 투스 스페이스 각각을 제한하는 두 개의 치열과 밀폐하면서 슬라이딩 접촉이 이루어져야 한다.
본 발명에 따르면, 유성 기어 구조에서는 하나 이상의 기어 펌프, 특히 플라스틱 용융물 및 고무 혼합물과 같은 유동성 매질의 이송을 위한 스크루 압출기에서는 특히 기어 펌프들이 사용된다. 스크루 압출기는 하나 이상의 스크루 샤프트를 구비할 수 있고, 스크루 샤프트는 기어 펌프의 구동 장치와 각각 기계적으로 연결될 수 있으므로, 별도의 펌프 구동 장치가 필요하지 않다. 이로써 기어 펌프의 구동 장치를 위한 자체 조정 역시 필요하지 않다.
펌프 하우징은 스크루 압출기의 하우징에 직접 연결되거나, 주로 압출기 하우징의 구성 요소인 것이 보통이다.
이송 단부에 있는 스크루 샤프트의 회전수는 각각 이송 단부에 연결되어 있는 기어 펌프의 유성 휠 수와 같은 것이 특히 바람직하다. 그러나 회전수가 스크루 길이 전체에 걸쳐 일정해야 한다는 것은 결코 아니다. 본 발명에 의한 기어 펌프를 바람직하게 사용하면, 이송 단부 앞에 위치하는 스크루 샤프트 부분에서 스크 루 샤프트의 회전수는 각각 이송 단부 회전수의 절반이 된다.
나선형 기어를 갖는 유성 휠 펌프를 사용할 때, 스크루 샤프트의 나선 경사는 스크루 압출기의 이송 방향에 관한 한 톱니바퀴의 경사와 마찬가지로 각각 반대 방향인 것이 바람직하다.
구동 장치의 속도를 변화시키기 않고도 유성 휠 펌프를 지닌 스크루 압출기의 이송 효율에 영향을 줄 수 있으려면, 스크루 샤프트를 각각 피니언 케이지뿐만 아니라 태양 휠과 입구 및 출구 밀폐 벽과 함께 축 방향으로 이동 가능하게 배열하는 것이 바람직하다. 피니언 케이지와 기계적으로 회전에 강하게 연결된 스크루 샤프트를 축 방향으로 이동시킴으로써 기어 펌프의 이송 효율에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 앞서 기술한 방법으로 변위 체적 및/또는 흡입실과 압력실 사이의 원하는 만큼의 누출을 조정할 수 있기 때문이다.
스크루 압출기를 기어 펌프와 연결할 때 나타나는 보다 중요한 장점으로는, 기어 펌프에 공급하기 위한 상당한 이송 압력이 동시에 꼭 필요하지 않을 때 나타나는 양호한 압력 구조 속성 때문에 압출기 스크루가 기어 펌프 앞에서 대단히 작은 형태를 띨 수 있다는 것을 들 수 있다. 압출기 스크루의 길이는 주로 스크루 직경의 2배 내지 5배이다.
특히 고무 혼합물을 가공하기 위한 스크루 압출기에서는 유성 휠 펌프를 특히 바람직하게 사용한 결과 기어 펌프 뒤쪽의 경우, 예를 들면 공고 내용이 본 출원에 포함되는 DE 40 39 942 A1에 기재된 것과 같은 핀 텀블러 실린더(pin tumbler cylinder) 압출기 영역이 생겨난다. 이 경우 유성 휠 펌프는 핀 텀블러 실린더 압 출기 영역에 바람직한 높은 급기 압력을 쉽게 구성할 수 있다.
유성 휠 펌프를 바람직하게 사용하는 또 다른 형태에서는, 이러한 핀 텀블러 실린더 압출기 영역 뒤쪽에 또 하나의 진공 가스 제거 영역(vacuum degasifying area)이 연결되고, 압출기의 단부에서 또 하나의 제2 유성 휠 펌프가 진공 가스 제거 영역에 이어짐으로써 압출기 출구에 필요한 압출 압력을 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들에 의거하여 하기에 보다 상세히 설명된다. 도면은 개략적으로 설명된다.
도 1은 유성 휠 펌프를 구비하는 싱글 스크루 압출기(single-screw extruder)의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 종단면의 펼친 형태를 보여주는 도면이다.
도 3a - 3d는 도 1의 선 A-A, B-B, C-C 및 D-D에 따른 횡단면도이다.
도 4는 스크루 샤프트를 축 방향으로 이동시킴으로써 이루어지는 도 1에 의한 스크루 압출기의 변화 형태를 나타내는 도면이다.
도 5는 유성 휠 펌프 및 유성 휠 펌프에 연결되는 핀 텀블러 실린더(pin tumbler cylinder) 압출기 영역을 구비하는 스크루 압출기를 나타내는 도면이다.
도 6은 직렬 연결된 두 개의 유성 휠 펌프, 핀 텀블러 실린더 압출기 영역 및 진공 가스 제거 영역을 구비하는 스크루 압출기를 나타내는 도면이다.
도 7은 탄성 커버를 구비하는 유성 휠을 절단한 도면이다.
도 8은 교대로 높이가 다른 치열을 갖는 유성 휠을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3d의 스크루 압출기(15)는 축 방향의 세로 단면, 다수의 횡단면 및 개략적으로 펼쳐진 형태(도 2)로 도시된다. 스크루 압출기(15)의 스크루 샤프트(17)는 이송 방향에서 볼 때 처음에는 2단 형태이고 이송 단부(19)에서는 회전수가 배로 되어 4단이 된다. 스크루 샤프트(17)는 하나의 압출기 하우징(16)으로 둘러싸인다. 이송 단부(19)에 직접 연결되는 유성 휠 펌프(18)는 대체로 실린더형 펌프 하우징(4)을 구비하고, 피니언 케이지(2)는 피니언 케이지 내에 회전 가능하게 장착되는 네 개의 유성 휠(1)과 함께 펌프 하우징 내부에 배열된다. 펌프 하우징(4)의 벽 영역 안쪽에 치열이 달린 링 휠(3)이 제공되고, 링 휠은 본 발명의 선호되는 실시예에서는 펌프 하우징(4)의 이 부분과 일체를 이룬다. 유성 휠(1) 좌측에 위치하는 입구 밀폐 벽(5)은 밀폐된 채 회전 가능하게 압출기 하우징(16)에 장착된다. 입구 밀폐 벽(5)은 유성 휠(1)의 수에 상응하게 네 개의 유입 구멍(6)을 구비한다(도 3a 참조). 유성 휠(1) 우측에 배열되는 출구 밀폐 벽(7)도 이와 상응하게 네 개의 유출 구멍(8)을 구비한다(도 3d 참조). 출구 밀폐 벽(7) 또한 회전 가능하게, 그것도 펌프 하우징(4) 내에 장착된다. 입구 밀폐 벽(5) 우측에, 즉 스크루 샤프트(17)의 4단 부분의 단부에 기어 펌프(18)의 흡입실(9)이 위치하는 반면, 기어 펌프의 압력실(10)은 출구 밀폐 벽(7) 우측에 위치한다. 흡입실(9)은 유출 구멍(6)을 통해 흡입실 부재(9a)의 형태로 각각의 유성 휠(1)을 따라 출구 밀폐 벽(7)까지 연장된다. 이와 상응하게 유성 휠(1)의 정반대 쪽에서 압력실(10)은 각각 압력 부재(10a)의 형태로 유출 구멍(6)을 관통하여 입구 밀폐 벽(5)까지 연장 된다(도 1, 3b, 3c). 기능적으로 볼 때 입구 밀폐 벽(5) 및 출구 밀폐 벽(7)은 피니언 케이지(2)에 해당되는데, 이는 입구 밀폐 벽 및 출구 밀폐 벽이 유성 휠(1)의 베어링 배열을 수용하기 때문이다. 피니언 케이지(2)는 전체적으로 네 개의 분리 벽(12)을 구비하고, 분리 벽은 대개 유성 휠(1) 사이에서 중앙의 모체로부터 반경 방향으로 링 휠(3)의 톱니바퀴까지 연장된다. 도 3b, 3c를 통해, 각각 매끄러운 실린더형 밀폐 영역(11)에 있는 유성 휠(1)은 각각 연결된 분리 벽(12) 또는 피니언 케이지(2)의 중앙 모체에 슬라이딩 가능하게 밀폐하면서 접촉하는 것을 알 수 있다. 밀폐 벽(12)은 피니언 케이지(2)와 일체형을 이룬다. 유성 휠(1)은 링 휠(3)의 톱니바퀴와 맞물리므로, 그곳에서도 밀폐된 채 접촉하게 된다. 이로써 횡단면에서 볼 때 흡입실 부재(9a)는 분리 벽(12), 피니언 케이지(2)의 중앙 모체, 중앙 모체를 밀폐하고 링 휠(3) 톱니바퀴에 접촉하는 추가의 유성 휠(1)에 의해, 또 링 휠(3)의 한 부분에 의해 폐쇄된다. 유성 휠(1)의 축에 관한 한 각각 정반대로 위치하는 압력실 부재(10a)의 경우도 마찬가지로, 압력실 부재는 도 3b에 도시된 절단 위치에서 볼 때 입구 밀폐 벽(5) 근처에 극히 작은 횡단면만을 갖는다. 절단면이 상응할 때 출구 밀폐 벽(7) 근처에서는 크기가 정반대로 된다. 이러한 경우, 흡입실 부재(9a)는 도 3b에서는 압력실 부재(10a)의 크기를 갖는다. 이와 마찬가지로 압력실 부재(10a)의 횡단면은 각각 도 3b에서 흡입실 부재의 크기가 될 것이다. 즉 흡입실 부재(9a)는 유입 구멍(6)으로부터 출구 밀폐 벽(7)에 이를 때까지 횡단면이 계속 줄어드는 반면, 맞은편에 있는 압력실 부재(10a)는 입구 밀폐 벽(5)으로부터 출구 밀폐 벽(7)에 있는 유출 구멍(8)에 이를 때까지 계속 횡단면이 커진다. 입구 밀폐 벽(5) 및 출구 밀폐 벽(7) 사이 한가운데서 흡입실 부재(9a)는 도 3c에 도시된 것처럼 횡단면 크기가 압력실 부재(10a)와 같다.
압력실 부재(10a)의 체적은 유성 휠 펌프(18)의 자동 세척 능력을 향상시킬 필요가 있으면 제로까지로도 줄일 수 있으므로, 분리 벽(12)은 흡입실 부재(9a)의 맞은편 쪽에 있는 유성 휠(1) 각각의 톱니바퀴에 각각 직접 밀폐하게 놓이고, 이송될 재질은 유성 휠(1) 및 링 휠(3)의 톱니바퀴의 투스 스페이스로부터 직접 유출 구멍(8)을 통해 압력실(10)에 도달한다.
보통의 유성 휠 기어에서는 태양 휠에 상응하는 피니언 케이지(2)의 중앙 모체가 톱니바퀴를 전혀 가지고 있지 않은 반면, 링 휠(3)은 유성 휠(1)과 마찬가지로 나선형 기어를 갖추는 것이 바람직하다. 마찬가지로 본 발명의 선호되는 개선 형태에서는 분리 벽(12)이 나선형으로, 즉 스크루 압출기(15)의 세로축에 관하여 비스듬히 조정된다. 이때 경사의 기울기는 스크루 샤프트(17) 나사산의 기울기와 마찬가지로 반대 방향을 가리킨다(도 1). 도시된 압출기로부터의 유출은 도면부호 22로 표시된다.
도 1의 단면도를 통해 알 수 있듯이, 펌프 하우징(4)은 압출기 하우징(16)에 비해 직경이 크다. 압출기 하우징(16)의 내경은 링 휠(3) 톱니바퀴의 이끝원(addendum circle) 직경보다 약간 작으므로, 절단선 B-B 가까이 있는 압출기 하우징(16)의 우측 전면 벽은 링 휠(3) 톱니바퀴의 투스 스페이스 횡단면을 완전히 가리게 된다. 유성 휠(1)이 링 휠(3) 톱니바퀴와 맞물리는 영역에 위치하는 한, 유성 휠의 투스 스페이스 역시 마찬가지이다. 또한 유성 휠(1) 및 전체 간격은 필 수 유입 구멍(6)에 이르기까지 입구 밀폐 벽(5)에 의해 완전히 폐쇄된다(도 3a). 출구 밀폐 벽(7) 및 유출 구멍(8)에 관한 한 유성 휠(1)의 다른 쪽도 마찬가지이다(도 3d). 출구 밀폐 벽(7)의 외경은 펌프 하우징(4)의 내경에 상응하므로, 링 휠(3) 톱니바퀴의 투스 스페이스는 톱니바퀴의 우측 전면에서 출구 밀폐 벽(7)에 의해 완전히 밀폐된다. 입구 밀폐 벽(5)의 외경은 링 휠(3) 톱니바퀴의 이끝원 직경보다 반드시 작아야 하므로 헤드 피스(head piece)(25)를 제거한 후 분리할 목적으로, 유성 휠(1) 및 두 개의 밀폐 벽(5, 7)을 갖는 피니언 케이지(2)의 전체 유닛을 펌프 하우징(4)으로부터 우측으로 어렵지 않게 추출할 수 있다.
도시된 스크루 압출기의 작동 방법은 다음과 같다. 가공될 매질, 예를 들어 열가소성 플라스틱 용융물은 스크루 샤프트(17)에 의해 기어 펌프(18) 방향으로 좌측에서 우측으로 이송된다. 2단 스크루 샤프트를 따라 움직이는 처음의 두 흐름이 이송 단부(19)에서는 추가되는 두 개의 나사산에 의해 네 개의 부분 흐름이 된다. 특히 도 2의 펼친 도면에서 분명히 드러나듯이, 나사산은 각각 유입 구멍(6)에서 끝이 나고, 따라서 흡입실 부재(9a)에 이르게 된다. 스크루 샤프트(17)가 피니언 케이지(2)와 기계적으로 연결되기 때문에, 피니언 케이지는 마찬가지로 피니언 케이지에 연결된 밀폐 벽(5, 7)과 함께 동일한 회전 운동을 수행한다. 용융물은 상당한 급기 압력이 없어도 비교적 큰 유입 구멍(6)을 통해 각각의 흡입실 부재(9a)에 도달한다. 용융물의 재질은 표시된 회전 방향을 따라 분리 벽(12)을 통해 링 휠(3) 톱니바퀴의 투스 스페이스 내로 흘러든다. 용융물이 각각 마주보는 압력실 부재(10a) 내로 이송되는 것은 각 유성 휠(1)에서 두 개의 부분 흐름으로 이루어진 다. 하나의 흐름은 각각의 유성 휠(1) 투스 스페이스에서 밀폐 구역(11)을 따라 부속 압력실 부재(10a) 내로 이어지는 반면, 다른 흐름은 유성 휠(1) 톱니바퀴에 맞물려 링 휠(3) 투스 스페이스로부터 용융물을 빠져나오게 함으로써 이루어진다. 펌프 입구에 아직 네 개의 흐름으로 이루어지는 전체 흐름이 이런 방법을 통해 전체적으로 여덟 개의 부분 흐름으로 나뉘어지므로, 유성 휠 펌프의 재질 혼합이 더욱 양호해질 수 있다. 피니언 케이지(2)가 회전할 때 이송될 재질이 반경 분리 벽(12)으로부터 링 휠(3)의 투스 스페이스 내로 흘러듦으로써, 이러한 기어 펌프가 전반적인 자동 세척에 특히 적합하게 된다.
입구 밀폐 벽(5) 및 이와 함께 피니언 케이지(2)의 적어도 한 부분은 또한 구조적으로 스크루 샤프트(17)의 구성 요소가 될 수 있으므로, 별도의 부품일 필요가 없다.
도 4에는 도 1 내지 도 3d에 도시된 유성 휠 펌프를 구비하는 스크루 압출기의 변형 형태가 도시되어 있다. 이 스크루 압출기의 기본 구조 및 기능은 앞에 설명된 스크루 압출기에 상응한다. 그러나 앞에 설명된 스크루 압출기와는 달리, 도 4에 도시된 스크루 압출기(15)의 스크루 샤프트(17)는 피니언 케이지(2), 그리고 피니언 케이지와 결합되는 입구 밀폐 벽(5) 및 출구 밀폐 벽(7)과 함께 축 방향으로 이동 가능하다. 압출기 세로축에 두껍게 표시된 이중 화살표가 이를 암시한다. 링 휠(3)의 톱니바퀴 폭은 b1로, 유성 휠(1)의 톱니바퀴 폭은 b2로 표시된다. 두 개의 톱니바퀴 폭(b1, b2)은 대략 크기가 같으므로, 스크루 샤프트가 스크루 샤프트 에 기계적으로 연결되는 피니언 케이지(2)와 함께 좌측으로 이동(좌측 단부 위치)하는 출구 위치(도시되지 않음)인 경우 두 개의 톱니바퀴 폭(b1, b2)은 완전히 가려진다. 이러한 출구 위치 맞은편에 나타나는 스크루 샤프트(17) 및 피니언 케이지(2) 이동로는 도 4에서 w로 표시된다. 이로써 도시된 위치(우측 단부 위치에 가까운 위치)에서 톱니바퀴는 길이(b1 - w)에 걸쳐서만 맞물린다. 따라서 기어 펌프(18)의 이송 체적은 감소한다. 이때 밀폐 영역(11)(도 3b, 3c)을 지나가는 이송량의 부분 흐름은 전혀 영향을 받지 않는다. 다만 부분 흐름, 즉 링 휠(3)의 투스 스페이스에 맞물리는 유성 휠(1)의 치열을 변위시킴으로써 야기되는 덩어리 부분 흐름만 바뀔 뿐이다. 기어 펌프(18)의 피니언 케이지(2)를 축 방향으로 이동시킴으로써 압력실(10) 및 흡입실(9) 사이의 링 휠(3) 좌측의 투스 스페이스 영역에서 원치 않는 누출이 생기는 것을 방지하기 위해, 입구 밀폐 벽(5)의 두께(d로 표시됨)는 출구 밀폐 벽(7)의 두께보다는 상당히 두껍다. 밀도를 유지하기 위해서는 이 두께(d)가 최대 이동로(w)보다 적어도 약간은 커야 한다. 이는 입구 밀폐 벽(5)의 원주가 이동에도 불구하고 압출기 하우징(16) 또는 압출기 하우징 영역에 장착되는 펌프 하우징(4)의 매끄러운 벽 내측에 틈새 없이 닿게 하기 위해서이다. 입구 밀폐 벽(5)을 압출기 하우징(17)으로 가릴 수 없다면 링 휠(3)의 투스 스페이스를 통해 압력실(10)로부터의 역류가 조성되어, 유성 휠(1)의 상응하는 치열과 바로 맞물리지 못한다. 그러나 이러한 역류 효과를 의도적으로 야기하고 조절하여 펌프의 이송 효율을 조정할 수 있다. 이러한 점에 있어서 입구 밀폐 벽(5) 두께가 반드시 커져야 할 필요는 없으므로, 기어 펌프(18)의 작동 능력은 피니언 케이지(2)의 이동에도 불구하고 축 방향에서 유지될 수 있다. 기어 펌프(18)의 이송 효율은 이러한 방법을 통해 도 4에 도시된 실시예에서 가능한 것보다 훨씬 감소할 수 있다.
도 5는 기어 펌프(18)를 구비하는 스크루 압출기(15)의 유사 장치를 보여준다. 이 장치는 좌측에서 우측으로 가는 이송 방향에서 볼 때 기어 펌프(18) 뒤쪽에 핀 텀블러 실린더 압출기 영역(20)이 연결되는 특징만 보완했을 뿐이다. 핀 텀블러 실린더 압출기 영역은 고무 혼합물을 가공하는 데 흔히 활용된다. 핀 텀블러 실린더 압출기 영역(20) 하우징에 삽입되는 핀(23)(이중 화살표로 암시됨)은 반경 방향에서 압출기 세로축에 맞추어 조정 가능하다. 이러한 경우 기어 펌프(18)는 가공되는 재질의 압출을 위한 압력을 핀 텀블러 실린더 압출기 영역(20) 단부에 충분히 제공해준다.
도 6은 도 5에 따른 장치에서 두 개의 다른 섹션을 확장시킨 것이다. 이송 방향에서 볼 때 처음에는 진공 연결(24) 및 입구 쪽 블리스터(blister)(26)뿐만 아니라 4단 스크루 샤프트(17)를 구비하는 진공 가스 제거 영역(21)이 핀 텀블러 실린더 압출기 영역(20)에 연결되는 반면, 압출이 끝날 때, 즉 장치의 우측 단부에서는 가공되는 용융물의 압출에 바람직한 이송 압력을 야기하는 제2의 기어 펌프(16)가 연결된다. 이러한 장치에서는 두 개의 기어 펌프(18)에 의한 체적 이송이 이루어짐으로써 뱅킹(banking) 길이 및 압출 압력의 분리가 가능하므로, 진공 가스 제거 영역(21)에서 진공 흡입이 넘치는 것을 방지할 수 있다.
링 휠의 톱니바퀴(또는 거꾸로 된 펌프 장치의 경우, 태양 휠의 톱니바퀴) 및/또는 유성 휠(1)의 톱니바퀴에 적합한 실시예는 도 7에서 유성 휠(1)의 부분 단면의 모습으로 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서 유성 휠(1)은 기어 모체(13)를 갖고, 기어 모체는 주로 금속(예를 들면 강)으로 제조되고 톱니바퀴에 관한 한 제조 기술상 비교적 큰 공차를 허용한다. 유성 휠(1) 단부 형태의 경우보다 각각의 치열은 상당히 작고, 투스 스페이스는 상당히 크다. 유성 휠의 단부 형태는 탄성 재질로 된 커버(14)(예를 들면 고무 또는 열가소성 일래스토머)로 만들어진다. 이러한 재질은 변형 가능성이 양호하기 때문에, 완성된 유성 휠(1)은 단단한 재질의 경우에 요구되는 것처럼 형태가 정확할 필요는 없다. 이는 치열이 맞물리는 동안 이루어지는 변형에 의해 치열 기하학의 지나친 크기가 보완될 수 있기 때문이다. 형태의 정확성을 별로 요구하지 않기 때문에 톱니바퀴의 제조 비용을 상응하게 줄일 수 있다. 또한 바람직하지 않은 재질 역류가 있는 경우 맞물려 있는 톱니바퀴의 밀도가 상당히 높아야 한다는 요구도 충족시킬 수 있다.
도 8은 단면으로 도시된 유성 휠(1)을 예로 하여 사용 가능한 톱니바퀴의 변형을 개략적으로 보여준다. 이러한 유성 휠의 경우 높이가 상이한 치열들이 교대된다. 치열 높이의 차이는 △h로 표시된다. 두 번째 치열마다 치열 높이가 보통보다 작다. 이에 대한 대안으로 다수의 치열이 차례로 각각 같은 높이를 가질 수도 있으므로, 치열 높이는 원주에 걸쳐 영역별로 변할 수 있다. 그 자체로는 치열 높이가 각각 같지만 차례대로 치열 높이가 다른 유성 휠(1) 역시 사용할 수 있다. 이로써 특별한 효과를 얻을 수 있는데, 링 휠(3)의 투스 스페이스 내에 위치하는 재질이 꽉 채워짐으로써 이 재질은 치열 높이가 감소된 치열에 의해 움직이게 되고, 그 결과 기껏해야 부분적으로 투스 스페이스로부터 압력실(10) 내로 이송된다. 그 다음으로 피니언 케이지가 회전할 때 이러한 투스 스페이스 내로 밀려들어가고 보통 높이를 갖는 다른 치열이 이처럼 꽉 찬 재질을 압력실로 이송할 수 있다.
본 발명에 의한 기어 펌프의 구조에서는, 이러한 기어 펌프를 갖춘 압출기의 공전 시 실제로 용융물 재질이 전부 압출기 및 압출기와 연결되는 기어 펌프로부터 이송된다. 이는 재질을 기어 펌프에 확실히 공급하는 데 실제로는 급기 압력이 필요하지 않기 때문이다. 이런 방법으로, 가공될 재질을 교체할 때 대체로 비용이 많이 드는 세척 작업을 방지할 수 있다. 또한 각 유성 휠마다 재질의 흐름을 두 개의 작은 부분 흐름으로 나누기 때문에, 이러한 기어 펌프는 스퍼 기어의 구조에서 용융물 펌프로 사용되는 종래의 기어 펌프보다 가공될 재질의 혼합에 상당히 양호한 영향을 미친다. 여기에서는 두 개의 재질 흐름만 만들어질 뿐이고 다시 함께 유도된다. 각각 네 개의 유성 휠을 갖춘 기어 펌프들(도면에 도시됨)의 경우, 용융물의 흐름에서 여덟 개의 부분 흐름이 만들어지고 다시 함께 유도된다. 이로써 상당히 양호한 재질 혼합이 보장된다. 피니언 케이지를 압출기의 스크루 샤프트와 간단히 기계적으로 연결함으로써, 기어 펌프를 별도로 엔진을 이용하여 구동하는 일을 완전히 방지할 수 있다. 그러나 이미 기술되었듯이, 기어 펌프가 축 방향으로 조절될 때 기어 펌프의 이송 효율의 조정은 가능하다.
도면부호 설명
1 유성 휠
2 피니언 케이지
3 링 휠
4 펌프 하우징
5 입구 밀폐 벽
6 유출 구멍
7 출구 밀폐 벽
8 유출 구멍
9 흡입실
9a 흡입실 부재
10 압력실
10a 압력실 부재
11 밀폐 영역
12 분리 벽
13 기어 모체
14 탄성 커버
15 스크루 압출기
16 압출기 하우징
17 스크루 샤프트
18 기어 펌프
19 이송 단부
20 핀 텀블러 실린더 압출기 영역
21 진공 가스 제거 영역
22 압출기 유출
23 조정 가능한 핀
24 진공 연결
25 헤드 피스(head piece)
26 블리스터(blister)
b1 링 휠의 톱니바퀴 폭
b2 유성 휠의 톱니바퀴 폭
w 이동로
d 입구 밀폐 벽 두께
△h 치열 높이의 차이

Claims (23)

  1. 고점성 매질용 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체로서,
    하나 이상의 스크루 샤프트(17) 및 상기 스크루 샤프트와 기계적으로 구동 가능하게 연결되는 기어 펌프(18)를 포함하고,
    상기 기어 펌프의 하우징(4)은 스크루 압출기(15)의 하우징(16)의 구성 요소이거나 상기 하우징(16)에 직접 부착되고,
    상기 고점성 매질용 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체는,
    - 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 유성 휠(1)을 갖춘 피니언 케이지(2),
    - 태양 휠 또는 링 휠(3)로 작용하되 적어도 하나의 유성 휠(1)과 공동으로 작용하는 두 개의 다른 작동 부재,
    - 상기 피니언 케이지(2)를 둘러싸는 펌프 하우징(4),
    - 상기 피니언 케이지(2)와 회전되지 않도록 결합되고 이송될 매질용 유입 구멍(6)을 적어도 하나 구비하는 입구 밀폐 벽(5),
    - 상기 피니언 케이지(2)와 회전되지 않도록 결합되고 이송될 매질용 유출 구멍(8)을 적어도 하나 구비하는 출구 밀폐 벽(7), 및
    - 상기 펌프 하우징(4)으로 둘러싸이고 상호 밀폐되는 흡입실(9) 및 압력실(10)
    을 구비하고,
    상기 흡입실(9)은 이송 방향에서 볼 때 입구 밀폐 벽(5) 앞쪽에 배열되고 적어도 하나의 유입 구멍(6)을 통해 적어도 하나의 유성 휠(1)을 따라 적어도 하나의 흡입실 부재(9a) 내로 출구 밀폐 벽(7)까지 연장되고, 상기 압력실(10)은 이송 방향에서 볼 때 출구 밀폐 벽(7) 뒤쪽에 배열되며,
    -태양 휠 또는 링 휠(3)로 작용하는 두 개의 작동 부재 중 어느 하나만 적어도 하나의 유성 휠(1)과 맞물리는 톱니바퀴를 구비하고, 다른 쪽 작동 부재는 적어도 하나의 밀폐 영역(11)을 갖고, 상기 밀폐 영역은 매끄러운 벽 형태로 원주의 한 부분 및 적어도 하나의 유성 휠(1)의 길이에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 밀폐하면서 접촉하고,
    - 적어도 하나의 밀폐 영역(11)을 구비하는 다른 작동 부재는 회전되지 않도록 상기 피니언 케이지(2)와 결합하고,
    - 적어도 하나의 흡입실 부재(9)를 적어도 하나의 압력실 부재(10a)로부터 분리하기 위해, 상기 입구 밀폐 벽(5)으로부터 상기 출구 밀폐 벽(7)까지 연장되는 적어도 하나의 분리 벽(12)이 원주 방향에서 볼 때 적어도 하나의 유성 휠(1) 쪽으로 옮겨져 배열되고, 상기 분리 벽은 벽이 매끄러운 밀폐 영역(11)을 적어도 하나 구비하는 다른 작동 부재와 회전되지 않고 밀폐되도록 결합하고, 반경 방향에서 볼 때 톱니바퀴를 구비하는 작동 부재의 톱니바퀴의 이끝원(addendum circle)까지 연장되는
    스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 압력실(10)은 적어도 하나의 유출 구멍(8)을 통해 적어도 하나의 유성 휠(1)을 따라 적어도 하나의 압력실 부재(10a) 내로 입구 밀폐 벽(5)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  3. 제1항에서,
    적어도 하나의 분리 벽(12)이 각각 적어도 하나의 유성 휠(1)의 축 길이 전체에 걸쳐 큰 평면으로, 상기 유성 휠(1)의 원주에 걸쳐 상기 유성 휠의 톱니바퀴에 밀폐하면서 접촉하는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    각각 적어도 두 개의 유성 휠(1), 분리 벽(12), 유입 구멍(6) 및 유출 구멍(8)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  5. 제1항에서,
    적어도 하나의 유성 휠(1) 및 치열을 갖춘 작동 부재의 톱니바퀴가 헬리컬 기어(helical gear)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  6. 제5항에서,
    적어도 하나의 분리 벽이 헬리컬 기어에 상응하게 축 방향으로 나선 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  7. 제1항에서,
    적어도 하나의 분리 벽(12)이 적어도 하나의 밀폐 영역(11)을 구비하는 작동 부재와 일체형을 이루는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  8. 제1항에서,
    상기 링 휠(3)은 톱니바퀴를, 상기 태양 휠에 상응하는 작동부는 적어도 하나의 밀폐 영역(11)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  9. 제8항에서,
    상기 피니언 케이지 및 상기 태양 휠에 상응하는 작동부가 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  10. 제8항 또는 제9항에서,
    상기 입구 밀폐 벽(5) 또는 상기 출구 밀폐 벽(7)은 상기 피니언 케이지(2)와 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  11. 제8항에서,
    상기 링 휠(3)은 상기 링 휠(3)을 둘러싸는 펌프 하우징(4) 부분과 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  12. 제8항에서,
    상기 입구 밀폐 벽(5)의 외경은 출구 밀폐 벽(7)의 외경과 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  13. 제8항에서,
    기어 펌프의 이송 체적을 변화시키기 위해, 상기 피니언 케이지(2)는 태양 휠에 상응하는 작동부와 입구 밀폐 벽(5) 및 출구 밀폐 벽(7)과 함께 펌프 하우징(4) 내에서 상기 링 휠(3)에 대해 축 방향으로 이동로(w) 주위에 이동 가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  14. 제13항에서,
    상기 입구 밀폐 벽(5)의 두께(d)는 이동 방향에서 볼 때 최대 이동로(w)보다 큰 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  15. 제1항에서,
    적어도 하나의 유성 휠(1), 및 적어도 하나의 유성 휠(1)과 맞물리는 톱니바퀴를 구비하는 작동부 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 톱니바퀴 영역에서 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  16. 제15항에서,
    상기 톱니바퀴는 각각 탄성 커버(14)를 구비하는 금속 기어 모체(13)에 의해 톱니바퀴 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  17. 제1항에서,
    상기 링 휠(3) 또는 적어도 하나의 유성 휠(1)의 톱니바퀴는 교대로 이루어지거나 부분적으로는 높이가 상이한 치열을 갖거나, 또는 복수의 유성 휠(1)의 경우에는 상기 유성 휠(1) 중 적어도 하나의 유성 휠 치열이 다른 유성 휠과는 치열 높이가 다른 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  18. 제1항에서,
    스크루 샤프트(17) 이송 단부(19)의 회전수는 각각 스크루 샤프트에 연결된 기어 펌프(18)의 유성 휠(1) 수와 같은 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  19. 제18항에서,
    상기 이송 단부(19) 앞에 위치하는 스크루 샤프트(17) 섹션의 회전수는 각각 이송 단부(19) 회전의 절반인 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  20. 제1항에서,
    상기 기어 펌프(18)의 톱니바퀴는 헬리컬 기어 형태이고, 상기 스크루 샤프트(17) 나사산의 나선 경사는 스크루 압출기(15)의 이송 방향과 관련하여 각각 반대가 되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  21. 제1항에서,
    상기 스크루 샤프트(17)는 각각 피니언 케이지(2) 및 상기 링 휠에 상응하는 작동부뿐만 아니라 입구 및 출구 밀폐 벽(5, 7)과 함께 축 방향으로 이동 가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  22. 제1항에서,
    이송 방향에서 볼 때 상기 기어 펌프(18) 뒤쪽에 핀 텀블러 실린더 압출기 영역(20)이 배열되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
  23. 제22항에서,
    상기 스크루 샤프트(17) 상에 축 방향으로 차례대로 두 개의 기어 펌프가 배열되고, 이송 방향에서 볼 때 제2 기어 펌프(18)가 진공 가스 제거 영역(21) 바로 다음에 배열되며, 상기 진공 가스 제거 영역은 상기 핀 텀블러 실린더 압출기 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 스크루 압출기와 기어 펌프의 조립체.
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