KR20090077083A - 다축 압출기 - Google Patents

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KR20090077083A
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요제프 블라흐
미카엘 블라흐
마르쿠스 블라흐
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블라흐 페르발퉁스 게엠베하 운트 코.카게
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Abstract

다축 압출기는 외부 하우징(9)과 내부 하우징(10) 사이에 최소한 6개의 웜 샤프트(4)를 구비하며, 이들 웜 샤프트는 원(7)을 이루면서 배치된다. 다축 압출기의 구동부(1)는, 동일한 구성의 군들로 분할되고 원형으로 배치되는 2개의 피니언 샤프트(2)를 구비하고, 피니언 샤프트는 내부 및 외부로부터 동일한 힘으로 그리고 동일한 방향으로 반경 방향으로 구동되고 서로로부터 정반대에 위치한다. 피니언 샤프트는 커플링(3)에 의해 가공부(5)의 웜 샤프트(4)에 동축으로 연결되고, 이송 스크류(11, 12, 13)의 외경이 Do이고 내경이 Di일 때, 웜 샤프트(4)는 최소한 6 Do의 이송 길이(L)와 1.5 내지 1.93의 Do/Di 비율을 가지며, 압출기의 토크 밀도는 최소한 50 Nm/㎤이다.
Figure P1020097011600
다축 압출기, 웜 샤프트, 피니언 샤프트

Description

다축 압출기{MULTI-SHAFT EXTRUDER}
본 발명은, 구동부 및 그에 고정 연결된 가공부로 구성되는 압출기로서, 재료의 연속 가공을 위해 청구범위 제1항의 전제부에 따라 복수의 웜 샤프트(worm shaft)가 원형으로 배치되는 압출기에 관한 것이다.
압출기를 사용한 재료의 기계 및 열 가공은 많은 경우에 혼합, 용융, 침윤(wetting), 분산, 탈기(degassing), 반응 등을 위해 이송부의 가공 길이에 걸쳐 분포된 복수의 단계의 조합을 통해 수행된다. 이러한 경우에, 최소한 부분적으로 점성을 갖거나 소성 변형가능한 입자, 섬유, 분말 등과 같은 상이한 형태 및 경도의 상이한 재료가 예를 들어 프로파일과 같은 성형 물품의 형성을 위해, 또는 비성형 입자의 형성을 위해 가소성의 열 제어식 공정에서 공급, 가공 및 압출된다. 산출물이 실온에서 압출기에 공급되면, 가열 및 가소화를 위해 대량의 에너지가 필요하다. 반면에, 나머지 공정 가공은 단지 작은 비율의 에너지만을 필요로 한다.
EP 0 852 533 B1에 따르면, 동일한 방향으로 회전되고 1.4 내지 1.6의 스크류 외경(Do)/스크류 내경(Di) 비율을 갖는 밀착 치합식(tightly meshing) 이축 압출기(twin screw extruder)에 대해 최소한 11 Nm/㎤의 토크 밀도가 사용되며, 600 rpm 이상의 회전 속도에서 토크 밀도는 축방향 거리의 세제곱에 대한 샤프트당 토 크의 비율이다(Md/a3). 이축 압출기에 1.55의 Do/Di를 갖는 이송 부재의 푸시온 시스템(push-on system) 및 지지 샤프트를 구비시키는 경우에, 종래 기술에 따른 토크 밀도인 샤프트당 14 Nm/㎤는 또한 지지 샤프트의 강도에 의해서도 제한되는 한계치이다. 따라서, 2개의 상응하는 샤프트를 구비한 압출기에 기초하면, 28 Nm/㎤의 토크 밀도가 얻어진다.
또한, 동일한 지지 샤프트 시스템을 구비한 압출기의 효율은 플라스틱(Kunststoffe) 8/2000의 프랑크 포르베르크(Frank Vorberg)에 의한 문헌에 따라, 12개의 샤프트를 구비한 청구범위 제1항의 전제부에 따른 다축 압출기를 사용하면 증가될 수 있다. 이러한 문헌에 제시된 기술적인 데이터에 의하면, 1.55의 Do/Di 비율에서 설계 데이터로서 단지 5 Nm/㎤의 샤프트당 토크 밀도(Md/a3)와 비교적 낮은 샤프트 하중이 산출된다. 그러나, 이축인 경우의 효율에 비해서, 다축 압출기의 토크 밀도는 2배 높은 60 Nm/㎤이다.
EP 1 425 151 B1은, 동일 방향으로 회전되고 축중합물의 가공을 위해 1.3 내지 1.7의 Do/Di 비율을 갖는 최소한 4개의 완전 자체 세정 웜 샤프트를 구비한 다축 압출기의 가공부를 개시하고 있다. 산출물의 높은 기계/열 하중으로 인해, 회전 속도는 600 rpm으로 제한되지만, 샤프트당 토크 밀도는 최소한 9 Nm/㎤이며, 이는 기계들의 대비시 4개의 샤프트의 경우에 36 Nm/㎤임을 의미한다.
본 발명의 목적은 높은 비용 효율성과 높은 산출물 품질 및 광범위한 적용성을 조합한 다축 압출기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이는 청구범위 제1항의 특징을 갖는 다축 압출기에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 구성들이 종속항들에 기재된다.
본 발명에 따른 압출기는, 이송 및 압력 증대를 위해 가공부에서 동일 방향으로 회전되도록 동축으로 배치되는 샤프트들을 커플링을 통해 구동하고 원형으로 배치되는 최소한 6개의 샤프트에 대한 구동부를 구비한다. 가공부의 축방향 길이는 최소한 6 Do이다.
본 발명에 따르면, 다축 압출기는 피치 원을 이루면서 배치되는 최소한 6개의 샤프트를 구비한다. 6개의 샤프트의 경우에, 폐쇄 피치 원으로의 구성이 일반적으로 가능하여, 샤프트는 가공부의 외부 하우징과 내부 하우징 사이의 환형 공간에 배치된다. 이의 중요한 이점은 가공부 시스템 및 특히 구동 시스템에 대한 작용력들의 이상적인 균형이며, 경제성 및 산출물 품질에 대한 제1 기본 변수로서 기계 토크가 발생된다.
이는 구동부의 토크가 휨 하중 없이 피니언을 통해 샤프트로 도입될 것을 필요로 한다. 이는 기어 휠들이 그들 사이에 위치된 피니언에 동일 힘으로 반경 방향으로 대향되어 치합됨으로써 이루어진다. 결과적으로, 샤프트의 반경 방향 베어링에 대한 하중이 해제될 뿐만 아니라, 샤프트에 작용하는 전술한 모든 휨 피로 하중이 제거되어, 허용가능 토크가 현저히 증가되도록 한다. 최대 가능 팁 직경을 갖는 피니언을 구성하기 위해서, 하나 걸러 샤프트의 피니언은 피니언의 폭 및 반경 방향 베어링의 폭을 약간 상회하여 축방향으로 편위되어서, 피니언의 팁 직경 더하기 샤프트의 직경 더하기 유극이 최소 축방향 거리로서 얻어진다.
본 발명에 따르면, 기어 기구에 연결되는 가공부는, 원형으로 배치되고 하나 이상의 외부 하우징 부분에 의해 둘러싸이는 복수의 이송 샤프트를 구비한다. 제1 부분에서, 이송 샤프트는, 0.25 내지 2 Do의 길이를 갖고 내부의 가공 공간을 외부의 대기 공간으로부터 분리시키기 위해 전체 원주에 걸쳐 하우징에 의해 밀폐되게 둘러싸이는 아주 밀착되게 치합되는 스크류에 의해 점유된다. 제1 부분은, 2.0 내지 6 Do의 길이를 갖고 대기 공간에 개방된 부분 비밀폐 하우징에 의해 둘러싸이는 이송 스크류를 구비한 제2 부분으로 이어진다. 제2 부분은, 최소한 1.25 Do의 길이를 갖고 산출물을 제4 부분에서 이송 구조체로 공급하기 위해 압력을 증대시키는 반경 방향 및 축방향 밀착 치합식 스크류를 구비하는 제3 부분과 인접하며, 상기한 이송 구조체는, 단부면을 형성하면서 서로에 대해 점진적으로 각도 편위되고 1 Do의 최소 길이에서 그리고 각각의 Do 길이에 대해 임의의 원하는 피치를 갖는 캠 디스크 또는 스크류 부분과, 자유 이송 면적의 최소한 1/4, 특히 1/3의 외부로부터 내부로의 피치 원에서의 자유 반경 방향 통과 단면적을 갖는다(EP 0 422 272 B2 및 DE 102 07 145 A1 참조). 이는 플라이트(flight)로부터 플라이트로의 반경 방향 재료 및 압력 보상을 유발하며, 이는 개별 부재의 각도 편위되어 배치되는 자유 단부면 또는 각도 편위되어 배치되는 부분으로 인해 특히 집중적으로 이루어진다. 이송 구조체를 형성하는 일체형 부재의 개별 부재 또는 부분은 개별적으로 또는 복합적으로 연속하여 동일 또는 상이한 방식으로 구현될 수 있거나, 서로에 대해 동일 또는 상이한 각도로 편위되어 배치될 수 있다. 따라서, 이중 플라이트 스크류(double-flighted screw)의 경우에, 각도 편위는 90°+/- 60°일 수 있다. 각도 편위로 인해 형성되고 자유 상태로 형성되는 단부면은 수직하게 구현될 수 있으며, 예를 들어 캠 디스크로 형성된 이송 구조체에서 연장될 수 있거나 샤프트의 축에 대해 각도를 형성하면서 연장될 수 있다.
이러한 샤프트 부분은, 최소한 0.25 Do의 길이를 갖고 또한 압력 소비장치(pressure consumer)로서 구현되는 제5 샤프트 부분과 인접할 수 있다. 압력 소비장치로 인해, 유동 저항이 발생되어 재료가 축적된다. 압력 소비장치는 이송 또는 역이송(refeeding) 스크류 부재, 역이송 작동 부재 또는 지연 디스크 등에 의해 형성될 수 있다. 필요로 하는 저항을 발생시키기 위해, 압력 소비장치는 최소한 0.25 Do의 길이를 갖는다.
압력 소비장치의 외경은 인접 샤프트들 간의 축방향 거리 이상일 수 있지만, 최대로 이송 스크류의 외경 Do만큼이다.
비율 Do/Di는 이중 및/또는 단일 플라이트 이송 스크류에 대해 특히 1.50 내지 1.93, 바람직하게는 1.6 내지 1.93이다. 이송 스크류는 동일한 바람직한 Do/Di 비율을 갖는다. 기계에 기초한, 본 발명에 따른 압출기의 토크 밀도(Md/a3)는 원하는 높은 비출력(specific power)을 얻기 위해, 최소한 50, 바람직하게는 최소한 100, 특히 최소한 160, 아주 바람직하게는 최소한 220 Nm/㎤이다.
이송 스크류 및 하우징의 부분은 또한 서로 연이어 배치되는 하나 이상의 동일 또는 상이한 부재로 구성될 수 있다. 따라서, 우측으로 상승하는 이중 플라이트 이송 스크류는 좌측으로 상승하는 단일 플라이트 및/또는 이중 플라이트 방식으로 전체적으로 또는 부분적으로 길이 및/또는 플라이트 깊이(fight depth)로 동일 및/또는 상이하게 자유 절단될 수 있고 그 역도 가능하며, 이에 의해 스크류 리지(ridge)로부터 아일랜드(island)가 형성된다.
샤프트가 폐쇄 원(closed circle)을 이루면서 배치되기 때문에, 독립적인 내부 공간이 형성되고, 이러한 내부 공간은 웜 샤프트에 의해 실질적으로 밀폐되게 둘러싸인다. 내부 공간의 일부는 내부 하우징에 의해 채워지고, 이러한 내부 하우징의 외형부에는 웜 샤프트의 외경에 따라 오목형 함입부가 제공된다. 이러한 경우에, 압력 소비장치는 바람직하게는 최소한 0.25 Do의 길이에 걸쳐 최소한 하나의 샤프트에서 내부 하우징에 의해 밀폐되게 둘러싸이지 않는다. 또한, 내부 하우징의 오목형 함입부는 상응하는 길이에 걸쳐 생략될 수 있다.
이러한 대책은 특히 내부 하우징이 축방향으로 상이하게 위치될 수 있도록 구성될 때 효과적이다. 따라서, 압력 소비장치를 밀폐되게 둘러싸지 않는 내부 하우징 영역은 그로부터 벗어나 축방향으로 압력 소비장치 영역에 위치될 수 있어,압력 소비장치, 즉 일례로 역이송 스크류 부재의 효과는 강화되고, 가능하다면 그와 동시에 압력 발생기의 효과가 약화되어서, 충진 레벨 및 체류 시간이 상승되어 보다 많은 에너지가 산출물에 도입되거나, 그 역도 가능하다. 이러한 경우에, 예를 들어 내부 하우징의 밀폐되지 않게 둘러싸는 영역을 축방향으로 편위 또는 변위시킴으로써, 내부 하우징은 동일하게, 또는 각각의 경우에 외부 하우징의 최소한 일단부로부터 전체적으로 또는 몇몇 부분에 상이하게 축방향으로 위치될 수 있다.
내부 하우징은 바람직하게는 냉각가능하게 구현되고, 외부 하우징은 가열 및 냉각가능하게 구현된다. 외부 하우징 및/또는 내부 하우징은 하나 이상의 쉘(shell)로 구현될 수 있다. 외부 하우징은 제1 및 제2 하우징 부분 부품 외에, 바람직하게는 2 내지 10 Do의 길이를 갖는 하나 이상의 추가 하우징 부품을 구비할 수 있으며, 이러한 추가 하우징 부품은 서로에 대해 위치될 수 있고 함께 밀폐되게 유지될 수 있으며 반경 방향으로 폐쇄되는 개구를 구비하거나 구비하지 않고서 구성될 수 있고, 폐쇄구(closure)는 교환가능하게 또는 반경 방향으로 조절가능하게 구성될 수 있고 원주 또는 길이에 걸쳐 연이어 분포되어 배치될 수 있다. 특히, 재료의 공급 및/또는 배출을 위해 외부 하우징의 원주의 하나 이상의 개구가 원주에 제공될 수 있으며, 이러한 개구는 하나 이상의 반경 방향 평면에 분포된다. 이들 개구는 예를 들어 분말 또는 연속 섬유를 선택적으로 복수의 스트랜드 또는 가스 배출 라인에 외부 하우징의 원주에서 대칭적으로, 1회 또는 수회 대향되게, 수평으로 및/또는 각도를 형성하면서 공급 장치에 의해 또는 공급 장치 없이 공급하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 압출기는 플라스틱 재료 및 유사한 압출가능 재료에 높은 경제성 및 품질을 부여하기 위해, 재료의 용융 및 탈기 뿐만 아니라 특히 나노 크기 고형물을 연속 섬유에 침윤시키는 것에도 적합하다. 이의 이유는 기계의 높은 토크 밀도로 인해, 기계가 아주 상이한 요건들에 맞게 적용가능한 에너지의 도입과 함께 비교적 낮은 원주 속도에서의 높은 용융 동력 및 그에 따른 재료 온도를 제공하는 것이다.
이하에서는 본 발명을 첨부 도면들을 참조하여 예시적으로 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 다축 압출기의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 도시한 압출기의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 혼련 블록 및 다른 실시 형태의 이송 구조체에 대한 사시도 및 측면도이다.
도 5는 도 1의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 도 1의 선 Ⅵ-Ⅵ 및 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 도시한 압출기의 구동부의 단면도이다.
도 1에 따르면, 다축 압출기는, 원형으로 배치되고 커플링(3)을 통해 가공부(process part)(5)의 웜 샤프트(4)에 연결되는 12개의 피니언 샤프트(2)를 구비한 구동부(1)로 구성된다.
도 2에 따르면, 가공부(5)의 12개의 샤프트(4)는 외부 하우징(9)과 내부 코어 또는 내부 하우징(10) 사이의 환형 공간(8)에 피치 원(7)을 이루면서 축평행(axis-parallel) 방식으로 배치되며, 동일한 방향으로 회전된다. 웜 샤프트(4)는 연동 이송 스크류(interlocking feed screw)(11, 12, 13) 및 다른 부재에 회전가능하지 않게 연결된다. 이를 위해서, 웜 샤프트는 톱니부(serration)(14)(도 3 참조)에 의해 샤프트(4)에 가압된다.
도 2에 따르면, 외부 하우징(9)에는 축평행 오목형 원호(15)들이 제공된다. 마찬가지로, 내부 하우징(10)은 축평행 오목형 원호(16)들을 구비한다. 원호(15, 16)는 각각의 샤프트(4)를 수용하여 그를 안내한다.
도 1에 따르면, 외부 하우징(9)의 일단부는 단부판(17)에 의해 상류 이송측에서 밀폐된다. 또한, 복수의 재료 배출구 개구(18)가 하류 이송측 단부판(19)에 제공된다.
가공부(5)의 축방향 이송 길이(L)는 예를 들어 20 Do이며, 여기서 Do는 이송 스크류(11, 12, 13)의 외경이다.
가공부(5)는 단부판(17)과 관련하여 예를 들어 0.5 Do의 길이를 갖는 제1 부분(S1)을 구비하며, 이러한 제1 부분(S1)은 외부 하우징(9) 및 내부 하우징(10)에 의해 밀폐되게 둘러싸이고 밀착 치합식(tightly meshing) 이송 스크류(11)를 구비한다. 제1 부분(S1)은 예를 들어 6 Do의 길이를 갖는 제2 부분(S2)과 인접하며, 이러한 제2 부분(S2)에 마찬가지로 이송 스크류(11)가 제공된다. 제2 부분(S2)에서, 외부 하우징(9)은 예를 들어 5 Do의 길이로 재료 공급 개구(20)를 구비하여, 이송 스크류(11)는 제2 부분(S2)에서 부분적으로 밀폐되지 않은 외부 하우징(9)에 의해 둘러싸인다.
제2 부분(S2)은 예를 들어 4 Do의 길이를 갖는 제3 부분(S3)과 인접하며, 이러한 제3 부분(S3)은 외부 하우징(9) 및 내부 하우징(10)에 의해 둘러싸이고, 이러한 제3 부분(S3)에서도 역시 이송 스크류(11)가 밀착 치합식으로 구현된다. 제3 부분(S3)은 이송 구조체(21)를 구비한, 예를 들어 2 Do의 길이를 갖는 제4 부 분(S4)으로 이어진다. 도 4에 따르면, 이송 구조체(21)는 서로에 대해 점진적으로 각도 편위되어 배치되는 짧은 스크류 부분(22a 내지 22d)으로 구성되는 일체형 부재에 의해 형성된다. 결과적으로, 샤프트의 축(24)에 대해 경사지는 자유 단부면(23a 내지 23d)이 형성된다.
도 3은 다른 실시 형태의 이송 구조체(25), 즉 선(27)으로 도시된 바와 같이 역시 이송 스크류(11 내지 13)에 상응하는 피치 방향으로 배치되어 샤프트의 축에 수직한 자유 단부면(28a 내지 28e)을 형성하는 캠 디스크 부분(26a 내지 26e)으로 구성되는 혼련 블록(kneading block)을 도시한다. 외부로부터 내부로의 피치 원(7)에서의 반경 방향 자유 통과 단면적은 이송 구조체(21, 25)에서 기계 이송 면적의 최소한 1/4, 특히 최소한 1/3이다.
도 1에 따르면, 제4 부분(S4)은 샤프트(4)에 압력 소비장치(pressure consumer)가 제공되는 제5 부분(S5)에 인접한다. 압력 소비장치는 높은 유동 저항을 발생시켜 재료를 축적한다. 압력 소비장치는 도 1에 도시된 바와 같이 역이송(refeeding) 스크류 부재(21)에 의해서 형성될 수 있지만, 역이송 혼련 블록, 지연 디스크 등과 같은 역이송 작동 부재에 의해서도 형성될 수 있다. 압력 소비장치는 또한 이송 스크류들 또는 스크류 또는 작동 부재들에 의해서 형성될 수 있다. 필요로 하는 압력의 증대를 위해, 제5 부분(S5)은 최소한 0.25 Do의 길이를 갖는다.
도 1에 따르면, 외부 하우징(9)에는 채널(30)이 제공되며, 이러한 채널을 통해 고온 또는 저온의 액체가 외부 하우징(9)의 가열 및/또는 냉각을 위해 통과된 다. 도 2는 예를 들어 연결부(33, 34)를 통해 공급 및 배출되는 액체로 내부 하우징(10)을 가열 및/또는 냉각하기 위해 내부 하우징이 축방향 보어(32)를 구비하는 것을 도시한다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 오목형 함입부(16)는 압력 소비장치를 형성하는 역이송 스크류 부재(29)의 영역(35)에서 내부 하우징(10)에서 제거 또는 생략된다. 따라서, 압력 소비장치는 이들 영역에서 더 이상 밀폐되게 둘러싸이지 않으며, 즉 역이송 스크류 부재(29)가 발생시키는 유동 저항이 감소된다.
내부 하우징(10)은 재료 배출구 개구(18)와 대면하는 하류 이송측 단부판(19)에 부동(floating) 방식으로 장착된다. 이를 위해서, 스크류(36)가 해제되며, 이에 의해 내부 하우징(10)이 단부판(19)에 고정되고, 내부 하우징(10)의 영역(35)의 위치가 예를 들어 스페이서 링(37)에 의해 조절된다. 이는 압력 소비장치의 유동 저항이 조절되도록 한다.
도 2에 따르면, 외부 하우징(9)은, 원주에 걸쳐 분포되고 각각 정지부(39)에 의해 밀폐될 수 있는 4개의 개구(38)를 반경 방향 평면에 구비한다. 내부 하우징(10)과 대면하는 정지부(39)의 표면에도 마찬가지로 외부 하우징(9)의 내벽의 원호(15)에 따라 오목형 원호(40)가 제공된다. 따라서, 개구(38)의 영역에서 압력 소비장치의 효과는 정지부(39)를 부분적으로 취출함으로써 변경될 수 있다.
도 5에 따르면, 재료 공급 개구(20)는 공급 노즐(41)을 구비한다.
또한, 도 1에 따르면, 각각 이송 스크류(46)를 구비한 설치물(45)이 배치되는 추가 개구들이 외부 하우징(9)에 제공될 수 있다.
상류 이송측 단부판(17)을 통해 연장되는 웜 샤프트(4)들은 구동부(1)에 의해 동일 방향으로 회전하도록 구동된다. 도 1에 따르면, 구동부(1)는 연결 하우징(47)에 의해 가공부(5)의 단부판(17)에 연결된다.
구동부(1)는 주 구동 샤프트(미도시)를 구비하며, 이러한 주 구동 샤프트는 분기형 기어 기구(branching gear mechanism)를 통해 그에 동축으로 내부에 위치되는 구동 샤프트(48)와 4개의 외부 축평행 구동 샤프트(55 내지 58)를 구동시킨다.
바람직하게는 샤프트(2)와 피니언(59, 60)을 각각 일체로 형성함으로써, 구동부(1)의 출력 샤프트를 형성하는 피니언 샤프트(2)에 각각의 피니언(59, 60)이 회전가능하지 않게 고정된다. 인접 샤프트(2)들의 피니언(59, 60)은 축방향으로 편위되어 배치되며, 즉 피니언(59)은 피니언(60)보다 근접하게 가공부(5)에 배치된다.
중앙 구동 샤프트(48)에는 피니언(59, 60)과 치합되는 2개의 축방향으로 편위된 내부 외치형(externally toothed) 구동 휠(61, 62)이 회전가능하지 않게 제공된다. 피니언(59, 60)은, 중앙의 외치형 구동 휠(61, 62)에 의해서, 그리고 반경 방향으로 대향되어 배치되고 상응하게 축방향으로 편위되어 배치되는 둘러싸는 내치형(internally toothed) 중공 휠(64, 65)에 의해서 구동된다.
각각의 중공 휠(64, 65)에는 4개의 외부 구동 샤프트(55 내지 58)의 외치형 구동 휠(66 내지 69)과 치합되는 외치(external toothing)가 제공된다. 외부 구동 휠(66 내지 69)은 피니언(59, 60) 또는 내부 구동 휠(61, 62) 또는 중공 휠(64, 65)에 따라 축방향으로 편위되어 배치된다.
외부 구동 휠과, 도시된 바와 같은 중앙 구동 샤프트(48)의 추가 구동 휠은 각각의 샤프트에 대해 별개의 전기 모터에 의해서, 또는 기계식 동력 분로(power branching)에 의해 구동될 수 있다.
따라서 중공 휠(64, 65)은 2개의 각각의 외부 정반대 구동 휠(66, 68 및 67, 69)에 의해 실질적으로 힘 중화(force-neutral) 방식으로 각각 중심 설정된다. 그러나, 원칙적으로는, 각각의 중공 휠에 대해 단지 하나의 구동 휠만이 필요하다.
따라서, 구동부(1)는, 동일한 구성의 2개의 군으로 분할되고 원(7)을 이루면서 배치되는 피니언 샤프트(2)들을 구비하며, 이들 피니언 샤프트는 내부 및 외부로부터 동일한 힘으로 그리고 동일한 방향으로 반경 방향으로 구동되고 정반대에 위치하며 커플링(3)을 통해 가공부(5)의 웜 샤프트(4)에 동축으로 연결된다.

Claims (18)

  1. 구동부(1) 및 그에 연결된 가공부(5)로 구성되는 다축 압출기로서, 외부 하우징(9)과 내부 하우징(10) 사이에서 원(7)을 이루면서 배치되고 동일 방향으로 회전되며 연동 이송 스크류(11, 12, 13) 및 다른 부재에 회전가능하지 않게 연결되는 최소한 6개의 축평행 웜 샤프트(4)를 구비하고, 외부 하우징(9)의 일단부에서 최소한 하나의 재료 공급 개구(20)를 구비하며, 최소한 하나의 재료 배출구 개구(18)를 구비하고, 외부 하우징(9)의 내부와 내부 하우징(10)에는 각각의 웜 샤프트(4)를 수용하는 축평행 오목형 원호(15, 16)가 제공되는 다축 압출기에 있어서,
    구동부(1)는, 동일한 구성의 군들로 분할되고 원(7)을 이루면서 배치되는 2개의 피니언 샤프트(2)를 구비하고, 피니언 샤프트는 내부 및 외부로부터 동일한 힘으로 그리고 동일한 방향으로 반경 방향으로 구동되고 정반대에 위치하며 커플링(3)에 의해 가공부(5)의 웜 샤프트(4)에 동축으로 연결되고, 이송 스크류(11, 12, 13)의 외경이 Do이고 내경이 Di일 때, 웜 샤프트(4)는 최소한 6 Do의 이송 길이(L)와 1.5 내지 1.93의 Do/Di 비율을 갖고, 압출기의 토크 밀도는 최소한 50 Nm/㎤인 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  2. 제1항에 있어서,
    압출기의 토크 밀도는 최소한 100 Nm/㎤인 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  3. 제1항에 있어서,
    압출기의 토크 밀도는 최소한 160 Nm/㎤인 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  4. 제1항에 있어서,
    압출기의 토크 밀도는 최소한 220 Nm/㎤인 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  5. 제1항에 있어서,
    Do/Di 비율은 1.6 내지 1.93인 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  6. 제1항에 있어서,
    내부 하우징(10)은 외부 하우징(9)의 일단부 또는 양단부에 반경 방향으로 고정되게 배치되고 외부 하우징(9)의 일단부 또는 양단부로부터 축방향으로 조절가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    가공부(5)는 구동부(1)와 대면하는 단부에서, 0.25 내지 2 Do의 길이를 갖고 외부 하우징(9) 및 내부 하우징(10)에 의해 밀폐되게 둘러싸이며 밀착 치합식 이송 스크류(11)를 구비하는 제1 부분(S1)을 구비하고, 상기 제1 부분은, 최대 6 Do의 길이를 갖는 공급 개구(20)를 포함하는 부분 비밀폐 외부 하우징(9)에 의해 둘러싸이는 이송 스크류(11)를 포함하고 2 내지 12 Do의 길이를 갖는 제2 부분(S2)과 인 접하며, 상기 제2 부분은, 최소한 1.25 Do의 길이를 갖고 외부 하우징(9) 및 내부 하우징(10)에 의해 밀폐되게 둘러싸이며 밀착 치합식 이송 스크류(11)를 구비하는 제3 부분(S3)에 이어지고, 상기 제3 부분은, 최소한 1 Do의 길이를 갖는 제4 부분(S4)으로서, 단부면(23a 내지 23d, 28a 내지 28d)을 형성하고 서로에 대해 점진적으로 각도 편위되는 스크류 부분(22a 내지 22e) 또는 캠 디스크(26a 내지 26e)와, 자유 기계 이송 면적의 최소한 1/4, 특히 최소한 1.3인 외부로부터 내부로의 부분 원(7)에서의 반경 방향 자유 통과 단면적을 갖는 제4 부분(S4)과 인접하는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  8. 제6항에 있어서,
    제4 부분(S4)은, 최소한 0.25 Do의 길이를 갖고 샤프트(4)가 압력 소비장치로서 작동하는 제5 부분(S5)과 인접하는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  9. 제7항에 있어서,
    압력 소비장치는 이송 또는 역이송 스크류 부재나 작동 부재나 지연 디스크인 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  10. 제6항에 있어서,
    제1 부분(S1), 제2 부분(S2) 및 제3 부분(S3)은 전체적으로 최대 16 Do의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  11. 제6항에 있어서,
    제1 부분(S1), 제2 부분(S2) 및 제3 부분(S3)은 전체적으로 최대 12 Do의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  12. 제6항에 있어서,
    제1 부분(S1), 제2 부분(S2) 및 제3 부분(S3)은 전체적으로 최대 8 Do의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  13. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    내부 하우징(10)에서 오목형 함입부(16)는 최소한 0.25 Do의 길이로 최소한 부분적으로 생략되어, 압력 소비장치가 밀폐되게 둘러싸이지 않는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  14. 제13항에 있어서,
    비밀폐 내부 하우징 부분은 동일 또는 상이한 거리를 두고 그리고 동일 또는 상이한 실시 형태로 압력 소비장치에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  15. 제1항에 있어서,
    이송 스크류는, 단일 및/또는 이중 플라이트 방식으로 이송 또는 역이송 스크류 방향을 따라 동일 또는 상이한 피치에서 길이 및/또는 플라이트 깊이로 전체적으로 또는 부분적으로 자유롭게 절단되는 이중 플라이트 이송 또는 역이송 스크류 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  16. 제1항에 있어서,
    내부 하우징(10)은 하나 이상의 부품으로 구현되고 하나 이상의 영역에서 냉각 및/또는 가열될 수 있게 구현되는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  17. 제1항에 있어서,
    외부 하우징(9)은 가열 및/또는 냉각될 수 있게 구현되고 하나 이상의 쉘로 구현되는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
  18. 제1항에 있어서,
    외부 하우징(9)은, 공급 장치에 의해 또는 공급 장치 없이 재료를 공급 및/또는 배출하기 위해 그 외부 하우징의 원주 및/또는 길이에 걸쳐 분포되는 밀폐가능 개구(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다축 압출기.
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