KR20150076109A

KR20150076109A - 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프

Info

Publication number: KR20150076109A
Application number: KR1020140187922A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 헨케
Original assignee: 헨케 프라퍼티 유쥐 (하프퉁스베슈렝트)
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2015-07-06
Also published as: DE102013021902B4; MX361168B; MX2014015484A; EP2889118A1; CN104742353A; EA030581B1; DE102013021902A1; US10519952B2; PL2889118T3; MY177332A; US20150184655A1; BR102014031751A2; CA2872741A1; CN104742353B; CA2872741C; EA201401313A1; BR102014031751B1; TR201900853T4; KR101705952B1; EP2889118B1

Abstract

본 발명은 하우징 내부에 배치된 2개의 이송 스크루(408, 408')를 구비하는 압축기(406), 이송 스크루(408, 408)를 동기식으로 구동시킬 수 있는 기어(405) 및 구동 장치(404)를 구비하며, 상기 기어(405)가 구동 장치(404)와 압축기(406) 사이에 배치되어 있으며, 각각의 이송 스크루(408, 408')를 위한 기어(405) 내부에는 하나의 고유한 피동 샤프트(416, 416')가 제공되어 있으며, 이송 스크루(408, 408')가 커플링(414, 414')을 통해서 상응하는 피동 샤프트(416, 416')에 연결된, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프에 관한 것이다. 본 발명의 과제는,
커플링(414, 414')이 피동 샤프트(416, 416')에 제공된 피동 톱니 림(418, 418'), 이송 스크루(408, 408')에 제공된 구동 톱니 림(419, 419') 그리고 피동 톱니 림(418, 418') 및 구동 톱니 림(419, 419')을 수집하는 커플링 부시(421, 421')를 포함하며, 상기 구동 톱니 림(419, 419') 및 상기 피동 톱니 림(418, 418')이 상이한 개수의 톱니를 가짐으로써, 2개 이송 스크루 사이의 스크루 간극이 간단한 방식으로 임의로 조절될 수 있는 용융물 펌프를 제공하는 것이다.

Description

공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프{MELT PUMP FOR BUILDING UP PRESSURE IN ORDER TO EXTRUDE PLASTIC MELT THROUGH A TOOL}

본 발명은 청구항 1의 서문에 따른, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프에 관한 것이다.

플라스틱 부품을 제조하기 위하여, 우선 스크루 기계(screw machine) 내에서 다양한 출발 물질로부터 중합 반응 공정에 의해 플라스틱 용융물이 발생한다. 이 플라스틱 용융물에는 또한 예컨대 탄산칼슘, 부목(splint), 유리 공 등과 같은 첨가물도 첨가될 수 있다. 플라스틱 용융물이 또한 예컨대 달걀 흰자와 같은 재생 가능한 미정제 원료로부터 제조되는 그러한 용융물로도 이해될 수 있음은 자명하다. 이와 같은 절삭기는 컴파운더(compounder), 압출기, 나사 반죽기 또는 플라스틱 용융물을 제조하기 위한 유사 장치일 수 있다.

예컨대 독일 공개 특허 출원서 EP 0 564 884 A1호에는, 유동성 플라스틱 용융물이 존재하게 될 때까지 다양한 출발 재료들이 동기식 스크루 샤프트(screw shaft)에 의해 서로 혼합되고 반죽되는 스크루 기계가 공지되어 있다.

추후에 예컨대 플라스틱 사출 성형기 내에서 추가 가공되는 플라스틱 과립을 제조하기 위하여, 플라스틱 용융물은 30 bar까지의 압력으로 공구를 통해, 본 경우에는 천공 디스크를 통해서 압출된다. 플라스틱 프로파일 또는 플라스틱 성형 부품을 제조하기 위하여, 플라스틱 용융물은 압출 성형 방법에서 300 bar까지의 압력으로 상응하는 압출 공구 또는 성형 공구를 통해 프레싱 된다.

유럽 공개 특허 출원서 EP 0 564 884 A1호에는, 플라스틱 용융물이 스크루 기계로부터 예를 들어 독일 공개 공보 DE-OS 38 42 988호에 공지된 바와 같은 톱니 휠 펌프로 전달되고, 원하는 과립, 프로파일 또는 성형 부품을 얻기 위하여 상기 톱니 휠 펌프에 의해서 공구를 통해 압출 또는 프레싱 된다.

그러나 별도의 톱니 휠 펌프에서의 단점은, 이 톱니 휠 펌프가 다른 무엇보다도 고유 구동 장치 및 반드시 필요한 고유 제어 장치 때문에 제조 비용이 비싸다는 것이다. 고유 구동 장치를 구비하는 톱니 휠 펌프의 또 다른 문제점은, 특히 회전수가 50 U/Min으로 낮은 경우에는 구조적인 형상으로 인해 맥동이 생성되고, 이 맥동은 플라스틱 용융물을 톱니 휠 펌프 내부로 이송시키는 과정을 어렵게 한다는 것이다. 더 나아가, 플라스틱 용융물이 공구로 전달되는 경우에는 전체 플라스틱 용융물이 공구를 통해 프레싱 되는 것이 아니라, 오히려 플라스틱 용융물의 일부분이 펌프 유입 개구로 되돌아가며, 이 펌프 유입 개구에서는 사소하지 않은 상응하는 유입 압력이 구성된다. 그러나 이와 같은 유입 압력이 균일하지 않고 오히려 단지 소정의 펄스 형태의 간격을 두고서만 발생하기 때문에, 맥동이 존재한다. 이와 같은 펄스 형태의 유입 압력을 극복하기 위해서는 용융물이 상응하는 압력에 의해서 전달되어야만 하며, 이와 같은 상황은 스크루 기계 단부에서 충분한 압력 구성이 필요하게끔 한다.

톱니 휠 펌프 대신에, 고유 구동 장치를 구비하는 단일 스크루 펌프도 자주 사용된다. 그러나 단일 스크루 펌프의 경우에도 구조적인 형상으로 인해 펌프 유입구에서 사소하지 않은 유입 압력이 인가되고, 이 유입 압력은 스크루 채널을 채우기 위하여 스크루 기계에 의해서 극복되어야만 한다.

따라서, 톱니 휠 펌프 또는 단일 스크루 펌프의 사용은 다만 스크루 기계의 압력 상승 유닛이 축소될 수 있다는 장점만을 갖고, 압력 상승 가능성이 완전히 배제될 수는 없는데, 그 이유는 인가되는 유입 압력이 필수적으로 스크루 기계에 의해 계속해서 극복되어야만 하기 때문이다.

톱니 휠 펌프 또는 단일 스크루 펌프의 또 다른 단점은, 사용이 종료된 후에 톱니 휠들 사이에 또는 스크루 채널 내부에 플라스틱 용융물이 남아 있어서 톱니 휠 펌프 또는 단일 스크루 펌프가 비용을 들여서 세척되어야만 한다는 것이다.

유럽 공개 특허 출원서 EP 0 564 884 A1호는, 톱니 휠 펌프를 스크루 기계 내부에 통합함으로써 결과적으로 톱니 휠 펌프를 구비하는 스크루 샤프트가 단 하나의 구동 장치에 의해 구동되는 방식을 개시하고 있다. 이와 같은 방식에서의 장점은, 톱니 휠 펌프가 스크루 샤프트와 동일한 높은 회전수로 구동됨으로써 맥동이 최소로 줄어든다는 것이다.

유럽 공고 특허 출원서 EP 1 365 906 B1호에는 스크루 펌프가 통합된 2-스크루 압출기가 공지되어 있으며, 이와 같은 압출기에서는 동기식 스크루 샤프트에 압력 상승을 야기하는 2개의 스크루 요소가 설치되어 있다. 특정한 스크루 구조로 인해 스크루 요소들 사이에서는 챔버들이 형성되며, 이들 챔버가 플라스틱 용융물의 용적 강제 이송을 가능케 함으로써, 결과적으로 압력 구성에 도달하게 된다. 하지만, 이 경우에는 유럽 공개 특허 출원서 EP 0 564 884 A1호에 따른 스크루 기계에서뿐만 아니라 유럽 공고 특허 출원서 EP 1 365 906 B1호에 따른 2-스크루 압출기에서도 전체 설비의 구동 장치를 확대시킬 필요가 있는데, 그 이유는 이때에는 압력 상승을 위한 그리고 혼합 과정 및 반죽 과정을 위한 파워 및 에너지가 구동 장치에 의해서 동시에 제공되어야만 하기 때문이다. 결국, 훨씬 더 강력한 전동기 및 그에 상응하게 증폭된 기어, 샤프트 하우징 등이 제공되어야만 한다.

유럽 공개 특허 출원서 EP 0 564 884 A1호에 따른 스크루 기계에서 그리고 유럽 공고 특허 출원서 EP 1 365 906 B1호에 따른 2-스크루 압출기에서는, 통합된 톱니 휠 펌프 및 압력 상승을 야기하는 스크루 요소가 혼합 및 반죽을 위해서 사용되는 스크루 샤프트와 동일한 회전수를 갖는다. 균일한 플라스틱 용융물을 얻기 위해서는 높은 회전수가 필요하다. 그러나 압력 상승을 야기하는 스크루 요소에서와 마찬가지로 톱니 휠 펌프 내부에서는 상기와 같이 높은 회전수가 높은 마찰을 발생시키고, 이러한 높은 마찰은 높은 파워- 및 에너지 비용 그리고 높은 열 발생을 결과적으로 야기한다. 이때에는 열이 플라스틱 용융물로 송출되지만, 이와 같은 상황은 플라스틱 용융물에 악영향을 미칠 수 있거나 극단적인 경우에는 플라스틱 용융물을 손상시킬 수도 있다. 결국, 통합된 톱니 휠 펌프 및 특수한 스크루 요소의 적용 가능성이 제한되었다. 이와 같은 문제점은, 사용된 플라스틱 용융물에 따라 개별적으로 적응된 톱니 휠 펌프 또는 개별적으로 형성된 스크루 요소가 사용됨으로써 완화된다. 또한, 이와 같은 마찰 손실은 상응하게 더 크게 치수 설계되어야만 하는 구동 장치 및 전체 설비에도 작용을 미친다. 이와 같은 상황은 또한 높은 장치적인 비용, 높은 준비 비용(원가) 및 매우 높은 마모를 야기한다.

본 발명은, 압력 상승 유닛을 스크루 기계 내부에 결합시키는 과정이 다만 상승 된 장치적인 비용으로써만 가능하다는 것 그리고 다른 무엇보다도 압력 상승 유닛에서뿐만 아니라 스크루 기계에서도 절충이 강구되어야만 함으로써 결과적으로 상기 부품들 중에서 어떤 것도 최적으로 설계될 수 없다는 사실의 발견을 토대로 한다.

그와 관련하여, 독일 출원서 DE 10 2013 010 505.6호에서는, 스크루 기계가 오로지 플라스틱 용융물의 혼합 및 반죽을 위해서만 사용되는 한편, 용융물 펌프는 일관되게 압력 상승을 목적으로 설계된, 플라스틱 과립, 압출 성형 프로파일 또는 성형 부품을 제조하기 위한 장치가 기술되었다.

청구항 1의 서문에 따른 용융물 펌프는 이미 본 출원서에 전체 내용적으로 참조되는 독일 출원서 DE 10 2013 010 505.6호에 기술되어 있다. 이와 같이 일관되게 압력 상승을 목적으로 설계되었고 2개의 이송 스크루를 구비하는 용융물 펌프에서는, 스크루 스레드(screw thread) 사이에 형성된 스크루 간극이 각각 가공될 플라스틱 용융물에 적응되는 것이 중요하다. 따라서, 예컨대 폴리에틸렌(PE)의 경우에는 0.1mm의 스크루 간극이 바람직한 한편, 예컨대 탄산칼슘의 비율이 높은 플라스틱 용융물의 경우에는 0.5mm의 스크루 간극이 바람직하다. 예컨대 부목 또는 유리 구슬(glass bead)과 같은 다른 첨가물의 경우에는, 1mm 또는 2mm의 스크루 간극도 적당할 수 있다.

상기와 같은 내용으로부터 출발하는 본 발명의 과제는, 2개 이송 스크루 사이의 스크루 간극이 간단한 방식으로 임의로 조절될 수 있는, 서문에 언급된 유형의 용융물 펌프를 제조하는 것이다.

상기 과제의 기술적인 해결책으로서, 본 발명에 따라 청구항 1의 특징을 갖는 서문에 언급된 유형의 용융물 펌프가 제안된다. 이와 같은 용융물 펌프의 바람직한 개선 예들은 종속 청구항들에서 인용될 수 있다.

상기 기술적인 이론에 따라 형성된 용융물 펌프가 지닌 장점은, 이송 스크루가 간단한 방식으로 해체될 수 있는 커플링으로 인해 기어로부터 신속하고도 복잡하지 않게 분리될 수 있다는 것이다. 이와 같은 장점은 재차 이송 스크루들이 서로에 대하여 상대적으로 종축을 중심으로 회전할 수 있게끔 하고, 이와 같은 새로운 각 설정으로 인해 재차 기어와 연결될 수 있게끔 한다. 그럼으로써, 이송 스크루들 사이에 형성된 스크루 간극이 가공할 플라스틱 용융물에 적응될 수 있다. 이 경우에는, 피동 샤프트 상에 있는 피동 톱니 림에 이송 스크루 상에 있는 구동 톱니 림에서와 다른 피치(pitch)를 제공하는 것이 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 상이한 피치, 다시 말해 개별 톱니 림 내에 있는 상이한 개수의 톱니는 이송 스크루가 구동 샤프트에 설치될 수 있는 훨씬 더 많은 개수의 위치를 허용한다. 결국, 스크루 간극은 훨씬 더 정확하게 조절될 수 있다.

바람직한 일 실시 예에서는, 제1 및 제2 이송 스크루의 구동 톱니 림도 상이한 개수의 톱니를 구비한다. 이때 3개의 상이한 톱니 림이 제공된 경우에는, 가능한 위치의 개수가 더욱 확대된다.

상기와 유사한 내용은 제1 및 제2 피동 샤프트의 피동 톱니 림이 상이한 개수의 톱니를 구비하는 경우에도 적용된다.

특히 바람직한 일 실시 예에서는, 4개의 모든 톱니 림이 2개의 피동 샤프트 및 2개의 이송 스크루에서 상이한 피치를 가짐으로써, 결과적으로 특히 다수의 위치가 이송 스크루의 각 조정을 위해 이용된다. 그럼으로써, 스크루 간극을 특히 정확하게 조절하는 것이 가능해진다. 이상적인 맞물림 조합의 결정이 매우 복잡하기 때문에, 실제로 이와 같은 결정을 위해서는 상응하는 소프트웨어가 사용된다.

바람직한 추가의 일 실시 예에서, 커플링은 이송 스크루의 축 방향 위치를 조절할 수 있는 조절 디스크를 포함한다. 이 경우에는 이송 스크루의 실제의 축 방향 위치가 결정되고, 상기 조절 디스크의 두께는 이송 스크루가 장착된 상태에서 원하는 위치를 취하도록 선택된다.

바람직한 일 개선 예에서는, 제1 커플링의 조절 디스크가 제2 커플링의 조절 디스크에 대하여 상이한 두께를 가질 수 있음으로써, 결과적으로 조절 디스크를 통해서는 마찬가지로 스크루 간극도 조절될 수 있다. 이와 같은 사실은 스크루 간극의 더욱 정확한 조절을 가능케 한다.

바람직한 추가의 일 실시 예에서는, 2개의 이송 스크루가 위·아래로 겹쳐서, 다시 말하자면 서로에 대하여 수직으로 배치되어 있다. 이와 같은 배열 상태가 갖는 장점은, 유입 개구가 이송 스크루에 대하여 중앙에 배치될 수 있음으로써, 결과적으로 도달하는 용융물이 2개의 이송 스크루에 의해 양호하게 수집되어 높은 충전율에 도달하게 된다는 것이다. 또한, 상기와 같은 배열 상태는, 유입 개구가 용융물 펌프에서 측면에 배치될 수 있음으로써, 결과적으로 매질의 방사 방향 유입 및 방사 방향 배출이 이루어진다는 장점도 갖는다. 이와 같은 사실은 재차 장치의 총 길이가 줄어든다는 장점과 더불어 용융물 펌프가 스크루 기계에 대하여 각을 이룬 형태로 배열되는 것을 가능케 한다. 예를 들어 용융물 펌프는 스크루 기계에 대하여 45°의 각으로 설치될 수 있으며, 이와 같은 설치 상태는 높은 공간 절약을 유도한다.

바람직한 일 실시 예에서, 이송 스크루는 외부 직경(D_a) 대 코어 직경(D_i)의 비율이 2가 되도록 설계되었다. 예컨대 달걀 흰자가 플라스틱 용융물에 사용되는 다른 일 실시 예에서는, 외부 직경 대 코어 직경의 비율이 5이다. 플라스틱 용융물의 종류에 따라 D_a 대 D_i의 비율은 1.6 내지 6으로 선택될 수도 있다. 그럼으로써, 비교적 얇고 그로 인해 저렴한 스크루의 경우에는 큰 이송 용적에 도달하게 된다.

상기와 같은 기술적인 이론에 따라 형성된 장치 및 상기와 같은 기술적인 이론에 따라 형성된 용융물 펌프는, 용융물 펌프 내에서의 용융물의 강제 이송으로 인해 용융물 펌프의 유입 개구에서는 상당한 정도의 유입 압력이 인가되지 않으며, 그 결과 용융물이 무압력 상태에서 스크루 기계로부터 용융물 펌프로 전달될 수 있다는 장점을 갖는다. 단지 플라스틱 용융물의 운송을 위해서 필요한 파워, 예컨대 용융물의 관성, 마찰 등을 극복하기 위한 파워(질량 압력으로도 불림)만 스크루 기계에 의해서 제공되어야만 하고, 용융물의 성질에 따라서는 0.1 내지 0.4 bar의 약간의 압력 상승을 야기할 수 있다. 그러나 이와 같은 파워가 스크루 기계의 스크루 자체에 의해서 제공될 수 있음으로써, 결과적으로 스크루 기계 내에서는 압력 상승 장치가 생략될 수 있다. 이와 같은 상황은 재차, 압력 상승 장치가 없는 스크루 기계는 크기가 작은 구동 장치, 본원에서는 상대적으로 크기가 작은 전동기, 경우에 따라서는 상대적으로 크기가 작은 기어, 상대적으로 크기가 작은 스크루, 상대적으로 크기가 작은 하우징 및 상대적으로 크기가 작은 다른 부품들에 의해서 구동될 수 있다는 장점을 갖는데, 그 이유는 이때에는 전달할 파워가 훨씬 더 적기 때문이다. 이와 같은 사실은 스크루 기계의 제조 비용을 훨씬 더 줄여준다. 그럼으로써, 에너지 비용도 줄어들게 된다.

압력 상승 장치의 생략에 의해서는 또한, 스크루 기계가 이제는 일관되게 출발 재료의 혼합을 목적으로 그리고 플라스틱 용융물의 발생을 목적으로 설계될 수 있다는 장점도 형성되며, 이와 같은 사실은 스크루 기계의 효율 및 그와 더불어 경제성도 개선한다. 그와 동시에 스크루 기계는 덜 강한 하중을 받는데, 이와 같은 상황은 마모를 줄여준다.

또 다른 한 가지 장점은, 용융물 펌프를 스크루 기계로부터 분리시킨 후에는 용융물 펌프가 오로지 효과적인 압력 상승에 도달하기 위해서만 구성 및 설계될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 장치의 기본 형태의 구조 및 작동에서 드러난 놀라운 사실은, 스크루 기계 및 용융물 펌프의 구동 장치의 전력 총합이 선행 기술에 따른 상응하는 장치의 전력보다 작았다는 것이다. 이로써, 스크루 기계 및 용융물 펌프의 분리에 의해서는 (크기가 상대적으로 더 작은 부품으로 인해) 장치 제조 비용이 줄어드는 외에 플라스틱 과립, 압출 성형 프로파일 및 성형 부품을 제조하기 위한 에너지 비용도 줄어들었다.

바람직한 다른 일 실시 예에서는, 스크루 스레드가 직사각형의 또는 사다리꼴의 나선 프로파일을 갖는다. 그럼으로써, 특히 (프로파일 각도로도 불리는) 측면 각도가 0° 내지 20°에서 선택되면, 용융물의 양호한 강제 이송에 도달하게 된다. 스크루 스레드의 형상은 사용할 용융물에 적응되어야만 하며, 이로써 예컨대 폴리에틸렌(PE)의 가공시에는 0°의 프로파일 각이 계속 유지되는 한편, PVC는 13°의 프로파일 각에서 더 양호하게 가공될 수 있다.

바람직한 일 실시 예에서, 스크루 스레드는 평평한 표면을 가지며, 이와 같은 사실도 마찬가지로 경제적인 제조에 기여를 한다.

평평한 측면, 0°의 측면 각 및 평평한 표면을 갖는 스크루 스레드가 형성됨으로 인해, 스크루 스레드는 직각의 횡단면을 갖는다. 특히 이때 스크루 스레드들의 간격이 피치에 따라 스크루 스레드의 폭에 거의 상응하는 경우에는, 최소로 줄어든 균일한 스크루 간격에 도달하게 되며, 이로써 상응하는 스크루 챔버가 밀봉된다. 이와 같은 밀봉은 공구에서, 특히 천공 디스크에서 높은 압력 구성을 가능케 한다.

바람직한 또 다른 추가의 일 실시 예에서, 2개 이송 스크루의 스크루 스레드는 가장 좁은 장소에서 유지되고 있는 스크루 간극이 간극 밀봉부를 형성하도록 서로 맞물린다. 이와 같은 간극 밀봉은 한 편으로는 매질의 역류를 막고, 강제 이송을 증가시키며, 다른 한 편으로 간극 밀봉부는 정압 보상부로서 기능을 한다. 강제 이송에 의해서는 높은 압력 구성에 도달하게 되고, 그와 동시에 정압 보상에 의해서는 특히 간극 밀봉부가 가공할 매질에 적응된 경우에 매질의 손상이 방지된다. 동일한 장점들이 하우징 간극에 대해서도 적용된다.

한 가지 추가의 장점은 2개의 이송 스크루가 비교적 적은 파워로 구동될 수 있다는 것이며, 이와 같은 장점은 상대적으로 크기가 작은 구동 모터 및 상대적으로 적은 에너지 소비를 유도한다.

바람직한 다른 일 실시 예에서는, 하우징과 이송 스크루 혹은 이 이송 스크루의 스크루 스레드 사이에 소수의 스크루 챔버가 형성되어 있으며, 이들 스크루 챔버 내부에 매질이 고정되어 있다. 이때 스크루 챔버들은 스크루 간극 및/또는 하우징 간극에 상응하게 준 폐쇄된 상태로 구현되어 있으며, 그 결과 원하는 압력이 구성될 수 있고 플라스틱 용융물의 강제 이송에 도달하게 되지만, 압력이 (국부적으로) 과도하게 상승 된 경우에도 소정의 압력 보상이 이루어지게 된다.

바람직한 일 실시 예에서는, 스크루 챔버가 스크루 스레드의 피치를 따라서 연장된다. 이때 스크루 챔버의 처음과 끝은 2개 이송 스크루의 교차 지점 안에 있는데, 더 상세하게 말하자면 2개 이송 스크루의 축들에 의해서 규정된 바로 그 평면 안에 있다. 이와 같은 사실이 갖는 장점은, 이로써 매질이 규정된 공간을 차지하게 되어 다른 매질과 혼합되지 않는다는 것이다. 그와 동시에, 이와 같은 사실은 천공 디스크에서 효율적인 압력 구성을 가능케 한다.

바람직한 추가의 일 실시 예에서는, 스크루 스레드와 하우징 사이에 하우징 간극이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 스크루 스레드와 이 스크루 스레드의 이웃하는 이송 스크루 사이에도 스크루 간극이 형성되어 있고, 이들 간극 모두 간극 밀봉부로서 구현됨으로써, 결과적으로 매질은 실질적으로 관련 스크루 챔버 내부에 고정되며, 이때 상기 간극(간극 밀봉부)을 통해서는 매질이 이웃하는 역 방향 스크루 챔버 내부로 역류하는 현상이 두드러지게 나타나지 않는다. 이와 같은 상황이 갖는 장점은, 이로써 개별 스크루 챔버 내에서의 높은 압력, 플라스틱 용융물의 강제 이송 및 천공 디스크에서 400 bar 초과 내지 600 bar까지의 압력을 허용하는 밀봉 작용이 스크루 챔버들 사이에서도 이루어진다는 것이다.

또 다른 바람직한 추가의 일 실시 예에서는, 하우징 간극 및/또는 스크루 간극이 0.05mm 내지 2mm의 폭을 갖는다. 결국, 간극 폭 및 그와 더불어 간극 밀봉부의 크기는 가공할 매질 및 이 매질의 첨가물에 의존한다. 80%의 탄산칼슘 비율로 그리고 천공 디스크에서 500 bar의 압력으로 고도로 충전된 플라스틱의 경우에는 0.5mm의 간극 폭이 바람직한 것으로 입증되었다.

또 다른 추가의 장점은, 한 편으로는 상응하게 구현된 스크루 스레드와 정확하게 서로 맞물리는 2개 이송 스크루의 상호 작용에 의해서 그리고 다른 한 편으로는 강제 이송에 의해서 신속한 압력 구성이 이루어짐으로써, 결과적으로 용융물 펌프의 구조가 비교적 짧은 경우에는 높은 압력에 도달하게 되고, 용융물 펌프 내에서의 체류 시간은 적어지며, 그 결과 용융물의 열적인 그리고 기계적인 손상도 줄어든다.

또 다른 추가의 바람직한 일 실시 예에서, 용융물 펌프는 이송 스크루가 플라스틱 용융물의 종류에 따라 30 U/Min 내지 300 U/Min의 회전수로, 바람직하게는 50 U/Min 내지 150 U/Min의 회전수로 회전하도록 설계되었다. 이와 같은 설계 방식에서의 장점은, 선택된 회전수가 적어도 대부분의 경우에는 톱니 휠 펌프 또는 단일 스크루 펌프의 회전수 위에 놓임으로써, 결과적으로 기하학적인 구조로부터 기인하는 용융물의 강제 이송과 관련하여 용융물이 거의 맥동 없이 이송된다는 것이다.

최대 300 U/Min으로 제한된 회전수가 갖는 장점은, 높은 회전수에서 발생하는 고분자 사슬(polymer chain)의 유해한 전단 현상이 피해진다는 것이다.

바람직한 일 실시 예에서, 이송 스크루의 길이 대 직경의 비율이 2 내지 5, 바람직하게 3.5인 경우에 용융물 펌프는 천공 디스크에서 250 bar 이상 내지 600 bar의 압력에 도달한다. 이와 같은 상황이 갖는 장점은, 용융물 펌프가 저렴하게 제조되어 공간 절약 방식으로 사용될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 용융물 펌프의 추가의 장점들은 첨부된 도면 및 이하에 기술된 실시 예들로부터 드러난다. 또한, 전술된 그리고 앞으로 더 설명될 장점들도 본 발명에 따라 각각 개별적으로 또는 서로 임의로 조합된 형태로 사용될 수 있다. 실시 예들은 한정적인 것으로 이해되어서는 안 되며, 오히려 예로서의 특성을 갖는 것으로 이해되어야만 한다.

도면 설명:
도 1은 플라스틱 용융물로부터 플라스틱 과립, 압출 성형 프로파일 또는 성형 부품을 제조하기 위한 장치를 평면도로 도시한, 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제1 실시 예의 개략도이며;
도 2는 도 1에 따른 용융물 펌프의 단면으로 도시된 측면도이고;
도 3은 도 5a의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절단된, 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제2 실시 예의 단면으로 도시된 측면도이며;
도 4는 도 5b의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단된, 도 3에 따른 용융물 펌프의 단면으로 도시된 측면도이고;
도 5a 및 도 5b는 도 3의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단된, 도 3에 따른 용융물 펌프의 단면도이며;
도 6은 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제3 실시 예의 이송 스크루를 도시한 측면도이고;
도 7은 도 6에 따른 이송 스크루의 정면도이며;
도 8은 도 6의 선 Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단된, 도 6에 따른 이송 스크루의 단면으로 도시된 측면도이고;
도 8a는 도 8의 원형 선 Ⅷa에 따른 상세 확대도이며;
도 9는 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제4 실시 예의 이송 스크루를 도시한 사시도이고;
도 10은 도 9에 따른 이송 스크루의 측면도이며;
도 11은 도 9에 따른 이송 스크루의 평면도이고;
도 12는 도 9에 따른 이송 스크루의 정면도이며;
도 13은 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제5 실시 예의 단면으로 도시된 측면도이고;
도 14는 도 13에 따른 용융물 펌프의 커플링을 도시한 분해도이며; 그리고
도 15는 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제6 실시 예의 커플링을 도시한 분해도이다.

도 1에는 플라스틱 용융물로부터 플라스틱 과립, 압출 성형 프로파일 또는 성형 부품을 제조하기 위한 장치가 개략적으로 도시되어 있으며, 이 장치는 출발 물질을 플라스틱 용융물로 혼합 및 반죽하기 위한 스크루 기계(1), 플라스틱 용융물을 압축하기 위한 본 발명에 따른 용융물 펌프(2)의 제1 실시 예 및 공구(3), 본 실시 예에서는 천공 디스크를 구비하며, 이 천공 디스크를 통해서는 원하는 플라스틱 과립을 형성하기 위하여 50 bar를 초과하는 압력까지 압축된 플라스틱 용융물이 압출된다. 본원에 도시되지 않은 일 실시 예에서는, 천공 디스크 대신에 압출 성형 공구가 원하는 플라스틱 프로파일 또는 원하는 플라스틱 부품을 제조하기 위하여 사용되며, 이 경우 공구에는 250 bar를 초과하는 압력이 인가될 수 있다.

본원에 도시되지 않은 실시 예에서, 용융물 펌프는 생산 현장에서의 공간 비용을 줄이기 위해서 스크루 기계에 대하여 45°로 기울어진 상태로 배치되어 있다.

특히 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 용융물 펌프(2)는 구동 장치, 본원에서는 전동기(4), 기어(5) 및 압축기(6)를 포함한다. 압축기(6)의 하우징(7) 내에는 2개의 이송 스크루(8)가 서로에 대하여 평행하게 배치된 상태로 고정되어 있고, 서로 반대 방향으로 회전한다. 이송 스크루(8)는 전동기(4)에 접속된 기어(5)에 연결되어 있다. 2개의 이송 스크루(8) 각각은 실질적으로 방사 방향으로 돌출하는 그리고 나사 모양으로 주변을 둘러싸는 스크루 스레드(9)를 가지며, 이 경우 일 이송 스크루(8)의 스크루 스레드(9)는 플라스틱 용융물의 강제 이송이 이루어지도록 다른 이송 스크루(8)의 스크루 스레드(9) 내부에 맞물린다.

도 2에 도시된 본 발명에 따른 용융물 펌프(2)의 제1 실시 예에서 2개의 이송 스크루(8)는 반대 방향으로 회전한다. 상호 정확하고 올바른 맞물림을 보증하기 위하여, 이송 스크루(8)가 기어(5)를 통해 강제적으로 결합되어 있음으로써, 결과적으로 이송 스크루(8)의 동일 방향으로의 회전 동작이 보증된다. 이때 2개의 이송 스크루(8)는 동기적으로 구동된다.

하우징(7)은 스크루 스레드(9)의 외부 에지와 하우징(7) 사이에서 좁은 하우징 간극(10)이 유지되도록 이송 스크루(8)에 상응하게 형성되었으며, 이 하우징 간극은 0.5mm 내지 2mm일 수 있고, 본원에 도시된 실시 예에서는 0.5mm이다.

측면이 평평하게 구현되었고 특히 스레드 표면이 평평한 구현된 경우에, 스크루 스레드(9)의 각 측면에서 방사 방향으로 돌출하는 스크루 스레드(9)와 측면 각 사이의 각도가 0°인 경우에는, 횡단면 상으로 볼 때 직사각형의 스크루 스레드(9)가 나타난다. 그와 동시에, 이웃하는 스크루 스레드(9)들의 간격은 일 스크루 스레드(9)의 폭에 상응한다. 그로부터, 일 이송 스크루(8)의 스크루 스레드(9)가 다른 이송 스크루(8)의 스크루 스레드(9)의 중간 공간 내부에 피팅에 정확하게 맞물리는 상황이 나타난다. 이때 스크루 스레드(9)와 이송 스크루(8) 사이에서 유지되는 스크루 간극(11)은 최소로 줄어들었고, 0.05mm 내지 2mm, 바람직하게는 0.5mm이다. 실제로 선택된 스크루 간극(11)은 사용된 매질에 의존하며, 이 경우 스크루 간극(11)은 매질의 연성이 증가함에 따라 상응하게 더 크게 선택되었다. 최소로 줄어든 스크루 간극(11)에 의해 이웃하는 이송 스크루(8) 간에 밀봉부가 생성됨으로써, 결과적으로 하우징(4), 스크루 스레드(9)와 이송 스크루(8) 사이에서는 소수의 스크루 챔버(12)가 형성되며, 이 경우에는 상기 밀봉부로 인해 각각의 스크루 챔버(12)가 폐쇄되었고, 상기 챔버 내부에 있는 플라스틱 용융물이 연속으로 강제로 이송된다. 서로 밀봉 방식으로 맞물리는 이송 스크루(8)에 의해 플라스틱 용융물의 일 부분의 역류가 최소로 줄어듦으로써, 결과적으로 압력 손실도 최소로 줄어들게 된다. 이와 같은 상태는 축 방향 밀봉으로도 언급된다.

높은 이송 용량에 도달하기 위하여, 스크루 챔버(12)는 비교적 크게 구현되었다. 이와 같은 구현은 높은 스크루 스레드(9)에 의해서 성취되며, 이 경우 외부 직경(D_a) 대 코어 직경(D_i)의 비율은 2이다.

용융물 펌프(2)의 적은 전체 크기를 실현하기 위하여, 이송 스크루(8)는 본원에 도시된 실시 예에서 3.5의 길이 대 외부 직경의 비율을 갖는다.

하우징(7) 내부에 형성된 스크루 챔버(12)는 하우징(7)에 의해서 외부로 그리고 스크루 스레드(9)에 의해서 측면으로 제한되었다. 이웃하는 이송기 스크루(8)의 스크루 스레드(9)가 서로 맞물려 있는 영역에서는 스크루 챔버(12)가 밀봉 작용에 의해서 상호 분리되어 있다. 결국, 일 스크루 챔버(12)는 스크루 채널에 걸쳐서 연장된다.

하우징 간극(10) 및/또는 스크루 간극(11)의 폭의 형성은 사용된 물질에 의존한다. 따라서, 예를 들어 80%의 탄산칼슘 비율로 고도로 충전된 플라스틱을 가공하는 경우에 필요한 압력이 250 bar인 경우에는 0.5mm의 폭이 유지되었다. 유동성이 상대적으로 더 높은 매질의 경우에 간극은 더 작게 유지되고, 유동성이 적은 매질의 경우에는 간극이 더 크게 구현된다. 매질 내부에서 경질의 입자, 섬유 또는 염료가 상호 혼합된 경우에는, 간극이 마찬가지로 더 크게 구현될 수 있다.

이때에는 하우징 간극(10) 및 스크루 간극(11)이 준 폐쇄된 스크루 챔버(12)의 형성을 가능케 하고, 이로 인해서 천공 디스크(3) 쪽으로 압력이 구성되는데, 그 이유는 다른 무엇보다도 이로써 매질의 상당한 역류가 방지되기 때문이다.

압력이 국부적으로 한 번 원하는 양 이상으로 상승하는 경우에는, 상기 간극이 보상적으로 작용을 하는데, 그 이유는 이 경우에는 약간의 플라스틱 용융물이 이웃하는 스크루 챔버(12) 내부로 누설되기 때문이며, 이와 같은 상황은 국부적으로 압력을 재차 강하시키고/강하시키거나 막힘 현상 및/또는 손상을 방지해준다. 이로써, 간극의 크기는 또한 압력 보상에도 영향을 미친다. 공구(3)에서 상대적으로 더 높은 압력을 원한다면, 하우징 간극(10) 및 스크루 간극(11)이 줄어들어야만 한다. 이와 같은 사실은 점성이 높은 플라스틱 용융물이 가공되는 경우에도 적용된다. 점성이 낮은 플라스틱 용융물의 경우에는, 상기 간극이 또한 확대될 수도 있다.

그 결과, 간극은 각각의 개별 경우를 위해 본원에서 언급된 기준들에 상응하게 선택될 수 있다. 이때 간극 폭은 0.05mm 내지 2mm에서 유지되었다. 본원에서 언급된 모든 실시 예들은 축 방향 밀봉부로서 유효하다.

본원에 기술되어 있고 0.5mm의 간극 폭을 갖는 용융물 펌프(2)의 실시 예들은 고도로 충전된 플라스틱, 다시 말해 예컨대 탄산칼슘, 목재 또는 탄화물과 같이 고체 함량이 높은 플라스틱을 위해서 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 이때 고도로 충전된 플라스틱은 적어도 80%의 탄산칼슘 비율을 갖는다.

수많은 플라스틱 용융물로 인해, (프로파일 각으로도 불리는) 측면 각은 각각 반드시 필요한 형태로 적응될 수 있다. 이때, 적어도 이송 스크루(8)가 반대 방향으로 동작하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같은 직사각형의 나선 프로파일 또는 도 8에 도시된 바와 같은 사다리꼴의 나서 프로파일이 선택될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 직사각형의 나선 프로파일들은 폴리에틸렌(PE)의 가공을 위해서도 사용된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명에 따른 용융물 펌프(102)의 제2 실시 예에서는, 2개의 이송 펌프(108)가 동일한 방향으로 회전하고, 하나의 공동 구동 샤프트(113)에 의해서 구동된다. 본 실시 예에서도, 이송 스크루(108)의 스크루 스레드들은 최소의 스크루 간극이 유지되도록 서로 맞물린다.

상기와 같이 고도로 충전된 플라스틱은 용융물 펌프(2, 102)에 의해서 재료 보호 방식으로 운송 및 압축될 수 있으며, 이 경우 플라스틱은 주변 압력에서 용융물 펌프(102) 내부로 유입되고, 50 bar 내지 600 bar까지의 압력으로, 바람직하게는 400 bar까지의 압력으로 용융물 펌프(102)를 재차 벗어난다. 본 실시 예에서도 높은 이송 용량에 도달하기 위한 D_a 대 D_i의 비율은 2이다.

도 6 내지 도 8에는 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제3 실시 예의 이송 스크루(208)가 도시되어 있다. 이 이송 스크루(208)는 2-경로로 구현되었고, 이 이송 스크루의 스크루 스레드(209)는 횡단면 상으로 볼 때 13°의 측면 각을 갖는 사다리꼴로 구현되었다. 이와 같은 이송 스크루(208)는 반대 방향으로 삽입되고, 바람직하게는 PVC를 가공하기 위해서 사용된다. 본 실시 예에서도 양호한 압력 구성 및 양호한 강제 이송을 가능케 하는 축 방향으로 밀봉된 스크루 챔버(212)가 형성된다. 본 실시 예에서도 D_a 대 D_i의 비율은 2이다.

도 9 내지 도 12에는 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제4 실시 예의 이송 스크루(308)가 도시되어 있다. 이 이송 스크루(308)는 4-경로(A, B, C, D)로 구현되었고, 이 이송 스크루의 스크루 스레드(309)는 횡단면 상으로 볼 때 0°의 측면 각을 갖는 직사각형으로 구현되었다. 이와 같은 이송 스크루(308)는 반대 방향으로 삽입되고, 바람직하게는 달걀 흰자를 함유하는 매질을 가공하기 위해서 사용된다. 본 실시 예에서도 양호한 압력 구성 및 양호한 강제 이송을 가능케 하는 축 방향으로 밀봉된 스크루 챔버(312)가 형성된다. 본 실시 예에서도 D_a 대 D_i의 비율은 2이다.

도 13 및 도 14에는 도시된 본 발명에 따른 용융물 펌프(402)의 제5 실시 예에서는, 압축기(406), 기어(405) 및 구동 장치(404)가 도 2에 따른 제1 실시 예에서와 동일하게 형성되었으나, 단 한 가지 차이점은, 제5 실시 예에서는 2개의 이송 스크루(408 및 408')가 각각 하나의 커플링(414 및 414')을 통해서 기어(405)의 피동 샤프트(416, 416')와 해체 가능하게 연결되어 있다. 2개의 피동 샤프트(416, 416') 각각에는 경사 톱니 결합부(417, 417')가 각각 하나씩 형성되어 있으며, 이들 경사 톱니 결합부는 이로써 2개의 피동 샤프트(416, 416') 및 그와 더불어 이송 스크루(408, 408')도 동기화되도록 서로 맞물린다. 그럼으로써, 이송 스크루(408, 408')의 정확한 동일 방향으로의 회전이 이루어지게 되며, 그 결과 스크루 스레드(409, 409')의 서로에 대한 위치는 작동 중에도 변경되지 않는다.

각각의 커플링(414, 414')은 피동 샤프트(416, 416')의 일 자유 단부에 제공된 피동 톱니 림(418, 418'), 이송 스크루(408, 408')의 대응하는 일 자유 단부에 제공된 구동 톱니 림(419, 419'), 조절 디스크(420, 420') 및 커플링 부시(421, 421')를 포함한다. 커플링 부시(421, 421')의 내측에는 피동 톱니 결합부(422, 422') 및 구동 톱니 결합부(423, 423')가 형성되어 있으며, 이 경우에는 피동 톱니 결합부(422, 422')가 피동 톱니 림(418, 418')에 상응하게 피동 샤프트(416, 416')에 형성되어 있는 한편, 구동 톱니 결합부(423, 423')는 구동 톱니 힘(419, 419')에 상응하게 이송 스크루(408, 408')에 형성되어 있다. 본원에 도시된 실시 예에서는 DIN 54 80에 따른 직선 톱니 결합부가 선택되었다.

장착된 상태에서는, 커플링 부시(421, 421')가 피동 톱니 림(418, 418')을 통해서뿐만 아니라 구동 톱니 림(419, 419')을 통해서도 이동됨으로써, 결과적으로 피동 톱니 결합부(422, 422')는 피동 톱니 림(418, 418')과 맞물리고, 구동 톱니 결합부(423, 423')는 구동 톱니 림(419, 419')과 맞물린다. 그럼으로써, 커플링 부시(421, 421')는 파워 및 모멘트를 피동 샤프트(416, 416')로부터 이송 스크루(408, 408')로 전달할 수 있다.

상호 맞물리는 이송 스크루(408, 408')의 스크루 스레드(409, 409')가 계속 맞물려 있도록 하기 위해서는, 이송 스크루(408, 408')를 서로에 대하여 상대적으로 정렬시킬 필요가 있다. 이와 같은 정렬은 하나 또는 2개의 이송 스크루(408, 408')가 자신의 개별 종축을 중심으로, 원하는 위치에 도달할 때까지 회전함으로써 이루어진다. 이때에는 스크루 간극(411)의 크기도 원하는 치수로 조절된다.

피동 샤프트(416, 416')의 피동 톱니 림(418, 418')은 소수의 톱니를 구비하고, 이들 톱니는 이송 스크루(408, 408')의 구동 톱니 림(419, 419') 내에 있는 톱니 개수와 상이하다.

따라서, 이송 스크루(408, 408')는 구동 톱니 림(419, 419') 내에서의 피치에 상응하게 또는 피동 톱니 림(418, 418') 내에서의 피치에 상응하게 변위 될 수 있다. 당연히 이송 스크루(408, 408')는 또한 구동 톱니 림(419, 419') 내에서뿐만 아니라 피동 톱니 림(418, 418') 내에서도 변위 될 수 있다. 또한, 제2 이송 스크루(408')에서 이루어지는 것과 다르게 제1 이송 스크루(408)를 변위시킬 수 있는 가능성도 존재한다.

그 결과, 상기와 같은 상황에 의해서는 이송 스크루(408, 408')를 서로에 대하여 상대적으로 위치 설정하기 위한 소수의 가능성들이 나타나게 된다. 실제로, 이송 스크루(408, 408')의 위치를 서로에 대하여 상대적으로 최적으로 설정하기 위한 톱니 결합의 조합은 적합한 소프트웨어에 의해서 계산상으로 결정된다. 그 다음에는, 상기 결정된 톱니 결합의 조합에 상응하게 커플링 부시(421, 421')가 피동 샤프트(416, 416') 상에 삽입되고, 그에 상응하게 이송 스크루(408, 408')가 결정된 위치에서 커플링 부시(421, 421') 내부로 삽입된다.

조절 디스크(420, 420')에 의해서는, 개별 이송 스크루(408, 408')의 축 방향 위치가 조절된다. 이때에는 우선 스크루 스레드(409, 409')의 서로에 대한 실제 위치가 결정된다. 그 다음에는, 그에 상응하게 원하는 스크루 간극(411)이 설정되도록, 제1 두께를 갖는 제1 조절 디스크(420) 및 제2 두께를 갖는 제2 조절 나사(420')가 선택되며, 이 경우 제1 조절 디스크(420)는 제1 이송 스크루(408)와 제1 피동 샤프트(416) 사이에 삽입되는 한편, 제2 조절 디스크(420')는 제2 이송 스크루(408')와 제2 피동 샤프트(416') 사이에 삽입된다.

도 13 및 도 14에 도시된 제5 실시 예에서는, 피치들, 다시 말해 제1 및 제2 피동 샤프트(416, 416')의 피동 톱니 림(418)의 톱니 개수가 동일하다. 이와 유사한 내용은 제1 및 제2 이송 스크루(408, 408')의 구동 톱니 림(419, 419')에 대해서도 적용된다.

도 15에 도시된 본 발명에 따른 용융물 펌프의 제6 실시 예는, 제1 피동 샤프트(516)의 피동 톱니 림(518)이 제2 피동 샤프트(516')의 피동 톱니 림(518')과 다른 개수의 톱니를 구비한다는 점에서 도 13 및 도 14에 도시된 제5 실시 예와 상이하다. 따라서, 직선 톱니 결합부로서 설계된 제1 피동 샤프트(516)의 피동 톱니 림(518)은 총 16개의 톱니를 가지며, 이 경우 제2 피동 샤프트(516')의 피동 톱니 림(518')은 총 17개의 톱니를 갖는 한편, 제1 이송 스크루(508)의 구동 톱니 림(519)은 제2 이송 스크루(508')의 구동 톱니 림(519')과 동일하게 각각 18개의 톱니를 갖는다. 그로 인해 2개의 커플링(514, 514') 내부에 3개의 상이한 톱니 림이 제공되어 있음으로써, 결과적으로 가능한 톱니 결합의 조합 개수는 훨씬 더 늘어나게 되며, 그 결과 스크루 간극(511)은 더욱 정확하게 조절될 수 있다.

본원에 도시되지 않은 다른 일 실시 예에서는, 2개의 커플링 내부에 제공된 4개의 톱니 림 모두에 상이한 개수의 톱니가 제공됨으로써, 결과적으로 더 많은 톱니 결합 조합이 이용된다.

Claims

하우징 내부에 배치된 2개의 이송 스크루(408, 408')를 구비하는 압축기(406), 이송 스크루(408, 408'; 508, 508')를 동기식으로 구동시킬 수 있는 기어(405) 및 구동 장치(404)를 구비하며, 상기 기어(405)가 구동 장치(404)와 압축기(406) 사이에 배치되어 있으며, 각각의 이송 스크루(408, 408'; 508, 508')를 위한 기어(405) 내부에는 하나의 고유한 피동 샤프트(416, 416'; 516, 516')가 제공되어 있으며, 이송 스크루(408, 408'; 508, 508')가 커플링(414, 414'; 514, 514')을 통해서 상응하는 피동 샤프트(416, 416')에 연결된, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프에 있어서,
상기 커플링(414, 414'; 514, 514')은 피동 샤프트(416, 416'; 516, 516')에 제공된 피동 톱니 림(418, 418'; 518, 518'), 이송 스크루(408, 408'; 508, 508')에 제공된 구동 톱니 림(419, 419'; 519, 519') 그리고 피동 톱니 림(418, 418'; 518, 518') 및 구동 톱니 림(419, 419'; 519, 519')을 수집하는 커플링 부시(421, 421')를 포함하며, 상기 구동 톱니 림(419, 419'; 519, 519') 및 상기 피동 톱니 림(418, 418'; 518, 518')은 상이한 개수의 톱니를 갖는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항에 있어서,
제1 이송 스크루의 구동 톱니 림은 제2 이송 스크루의 구동 톱니 림에 대하여 상이한 개수의 톱니를 갖는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제1 피동 샤프트(516)의 피동 톱니 림(518)은 제2 피동 샤프트(516')의 피동 톱니 림(518')에 대하여 상이한 개수의 톱니를 갖는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
커플링(414, 414'; 514, 514')은 교체 가능한 조절 디스크(420, 420')를 포함하며, 상기 조절 디스크는 피동 샤프트(418, 418'; 518, 518')와 이송 스크루(408, 408'; 508, 508') 사이에 제공된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 4 항에 있어서,
제1 커플링(414; 514)의 조절 디스크(420)는 제2 커플링(414'; 514')의 조절 디스크(420')에 대하여 상이한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
이송 스크루(408, 408'; 508, 508')를 동기식으로 구동시키기 위하여, 제1 피동 샤프트(416; 516)가 경사 톱니 결합부(417, 417'; 517, 517')를 통해서 제2 피동 샤프트(416'; 516')에 기능적으로 연결된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 이송 스크루(8, 208, 408, 408', 508, 508')가 위·아래로 겹쳐서, 더 상세하게 말하자면 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')는, 외부 직경(D_a) 대 코어 직경(D_i)의 비율이 1.6 내지 6, 바람직하게는 2.0 내지 5.0이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')에 제공된 스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409')는 매질의 강제 이송이 이루어지도록 형성된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 9 항에 있어서,
스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409')가 직사각형 또는 사다리꼴의 나서 프로파일을 가지며, 상기 스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409')는 0° 내지 20°의 프로파일 각(α)을 갖는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409') 및 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')는, 하우징 간극(10) 및/또는 스크루 간극(11, 411, 511)을 제외하고 폐쇄된 하나 이상의 스크루 챔버(12, 212, 312)가 스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409')를 갖는 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')와 하우징(4) 사이에서 형성되도록 서로에 대하여 상응하게 형성되고 서로 맞물리도록 배치된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
하우징 간극(10)이 간극 밀봉부를 형성할 정도로 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')와 하우징(7) 사이에서 유지되는 하우징 간극(10)이 작게 나타나도록, 상기 하우징(7)이 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')의 외부 윤곽에 상응하게 형성되었으며,
스크루 간극(11, 411, 511)이 간극 밀봉부를 형성할 정도로 스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409')와 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508') 사이에서 유지되는 스크루 간극(11, 411, 511)이 작게 나타나도록, 상기 스크루 스레드(9, 209, 309, 409, 409') 및 상기 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')가 서로에 대하여 상응하게 형성되고 서로 맞물리도록 배치된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 12 항에 있어서,
하우징 간극(10) 및/또는 스크루 간극(11, 411, 511)은 압축기(6, 406)가 축 방향 밀봉부로서 유효하도록 매질에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
구동 장치(4, 404) 및 기어(5, 405)는 30 U/Min 내지 300 U/Min, 바람직하게는 50 U/Min 내지 150 U/Min의 이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508') 회전수용으로 설계된 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
이송 스크루(8, 108, 208, 308, 408, 408', 508, 508')가 2 내지 5, 바람직하게는 3.5의 길이 대 외부 직경 비율을 갖는 것을 특징으로 하는, 공구를 통해 플라스틱 용융물을 압출할 목적으로 압력을 구성하기 위한 용융물 펌프.