KR20160137422A

KR20160137422A - 압출기용 웜 스크류 및 압출기

Info

Publication number: KR20160137422A
Application number: KR1020160061982A
Authority: KR
Inventors: 헬뮛 메이어; 헬?? 메이어; 요헨 헤네스
Original assignee: 라이펜호이저 게엠베하 운트 코. 카게 마쉬넨파브릭
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2016-11-30
Also published as: DE102015006479A1; EP3095580A1; CN106166830A; BR102016011413A2; EP3181326A1; JP2016215645A; TW201706113A; US20160340124A1; CA2930260A1

Abstract

본 발명은 압출기, 특히 단일 스크류 압출기 또는 다중 스크류 압출기에 사용되는 스크류 및 이러한 압출기에 관한 것이다.
종래 기술에서, 압출기 스크류는, 종종 스핀들에 의해 지지되고 축방향으로 서로 지탱되는 세그먼트들로 구성된다. 압출기 실린더 내부의 스크류를 사용하는 중에 토크를 세그먼트에 전달하기 위해, 스핀들과 세그먼트 사이에 확고한 결합을 이루기 위한 수단이 제공된다.
본 발명은 대신에 스핀들에서 하중을 인출하기 위해 세그먼트 사이에 직접 있는 모멘트 브리지로서 추가적인 요소를 사용하는 것을 제안한다.

Description

압출기용 웜 스크류 및 압출기{WORM SCREW FOR USE IN AN EXTRUDER AND EXTRUDER}

본 발명은 압출기용 웜 스크류 및 이러한 웜 스크류를 갖는 압출기에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 트윈 스크류 압출기에 사용되는 웜 스크류 및 트윈 스크류 압출기에 관한 것이다.

일반적으로, 웜 스크류는 모듈형 구조를 갖는다. 그러므로, 웜 스크류는 변경된 역할 및 제품 특성에 매우 유연하게 적합하게 될 수 있다. 모듈형 구조의 웜 스크류는 맨드릴 또는 스핀들이라고 하는 로드형 코어 및 그 스핀들 상으로 슬라이딩하는 개별적인 스크류 요소를 포함한다. 스크류 요소는 압출기 안으로 전달되어 그를 통과하게 되는 플라스틱 재료의 전달, 반죽, 혼합 또는 절단과 같은 스크류의 전통적인 기능을 압출 과정 중에 수행하게 된다.

높은 토크를 전달하기 위해, 스크류 요소는 스핀들과 확고하게 결합하고 또한 축방향으로 지탱된다.

DE 10 2008 028 289 A1 에는, 끝면에서 치형부에 의해 토크를 세크먼트 간에 전달하는 웜 스크류가 개시되어 있다.

DE 103 30 530 A1 에는, 슬리브가 용접되는 축이 기재되어 있다. 세그먼트는 멈춤점까지 끼워지게 된다. DE 10 2011 112 148 A1, DE 10 2004 042 846 B4, 및 DE 196 21 571 C2 각각은 스크류 세그먼트와 스핀들 사이의 특별한 치형 기어를 개시한다.

본 발명의 목적은, 종래 기술을 개선시키거나 그에 대한 대안을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양태에서, 상기 목적은 압출기용 웜 스크류로 달성되는데, 이 스크류는 스핀들 및 스핀들에 의해 지지되며 축방향으로 서로 배치되는 복수의 세그먼트를 가지며, 세그먼트 경계는 시일링되며, 스크류의 각각의 제 1 세그먼트 및 축방향으로 인접하는 각각의 제 2 세그먼트 사이에는 별도의 모멘트 브리지가 제공되어 있고, 이 모멘트 브리지는 스핀들에 대해 횡방향으로 모멘트를 제 1 세그먼트로부터 상기 세그먼트 경계를 지나 제 2 세그먼트에 전달하도로 되어 있다.

이하는 용어에 대한 상세한 설명이다.

"세그먼트"는 압출기 실린더와 협력하여 압출기를 통해 전달되는 플라스틱을 소성화하기 위한 나선형부 또는 복수의 나선형부를 함께 형성하는 스크류의 구성 요소이다.

축방향으로 서로 인접하는 모든 2개의 세그먼트는 세그먼트 경계에서 직접(서로 직접 인접하는 세그먼트의 경우) 또는 간접적으로(세그먼트들 사이에 하나 이상의 중간 세그먼트가 있는 경우) 축방향으로 서로에 접촉하게 된다. 세그먼트 사이에 형성되어 있는 슬롯(가장 간단한 경우에는 환형)은, 플라스틱 용융뮬이 내부 쪽으로, 즉 스핀들 쪽으로 침투하지 못하도록 시일링되어야 한다. 이러한 목적으로, 세그먼트는 통항적으로 축방향으로 지탱된다. 표면 압력으로 인한 부(negative)의 법선 방향 힘으로 인해 충분한 시일링이 이루어진다.

"모멘트 브리지"는 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트 모두와 협력해야 한다. 하나의 특정 세그먼트에서 스크류에 모멘트가 작용하면, 제 1 세그먼트가 모멘트를 주로 모멘트 브리지에 전달하게 된다. 그리고 모멘트 브리지는 모멘트를 축방향으로 인접하는 제 2 세그먼트에 전달하게 된다.

모멘트 브리지 자체는 제 1 세그먼트 및 제 2 세그먼트와 일체적으로 되어 있지 않고, 복합 스크류의 별개의 요소이다.

제 1 세그먼트에서 제 2 세그먼트로 가는 천이 점에서, 모멘트 브리지는 수개의 구성 요소 또는 단지 하나의 구성 요소로 이루어질 수 있다.

일반적으로, "정확히 하나", "정확히 두개" 등을 말하는 것임이 문맥상 명시적으로 또는 암시적으로 포함되어 있거나 당업자에게 분명한 것이 아니라면, 본 발명에서 부정 관사 및 "하나", "둘" 등과 같은 수학적 용어는 최소 용어, 즉 "적어도 하나", "적어도 두개" 등으로 이해되어야 한다.

그러나, 본 발명에 따른 웜 스크류는 모멘트 브리지를 갖는 복수의 서로 인접하는 세그먼트를 포함한다. 다시 말해, 축방향으로 서로 인접하는 두 세그먼트 사이에 있는 수개의 세그먼트 경계는 모멘트 브리지에 의해 연결된다. 연결될 복수의 세그먼트 경계에 대해 하나의 브리지가 세그먼트 간에 모멘트를 전달할 수 있지만, 바람직한 실시 형태에서는, 하나의 모멘트 브리지가 하나의 세그먼트 경계 천이의 모멘트만 전달할 수 있다.

모멘트가 "스핀들에 대해 횡방향으로" 전달된다는 것은, 모멘트 전달이 적어도 대부분에 대해, 특히 적어도 90%에 대해 스핀들과는 독립적으로 일어남을 의미한다. 각 세그먼트가 스핀들에 작용하는 중력에 의해 마찰이 생긴다는 것을 고려하여, 바람직하게는 모멘트 전달은 가능한 한 멀리서 스핀들에서 인출되어 세그먼트와 모멘트 브리지(ββ)에 전달된다.

스핀들에 대해 "횡방향으로"의 전달은 바람직하게는 모멘트 전달이 반경 방향으로 스핀들 외측에서 일어난다는 것을 의미하지만, 반드시 그럴 필요는 없다.

유리하게는, 전술한 본 발명의 양태에서, 압출기, 즉 단일 스크류 압출기 또는 트윈 스크류 압출기의 영역에서 스크류 세그먼트를 사용하여 토크 전달이 이루어지며, 종래 기술에 알려져 있는 바와 같이 스핀들에 작용하는 스트레스(매우 높을 수 있고 비틀림 응력, 트랙선(traction) 응력, 압력 및 굽힘 응력으로 이루어짐)가 감소된다. 그러므로, 스핀들의 기계적 파손의 위험이 또한 상당히 감소된다. 추가로, 덜 비싼 축, 이상적으로는 매끄러운 실린더가 스핀들용으로 사용될 수 있는데, 그래서 추가적으로 축의 이용 가능성이 증가된다.

상기 모멘트 브리지는 세그먼트와는 다른 재료로 만들어질 수 있다.

예컨대, 세그먼트와는 다른 하중에 적합하게 모멘트 브리지를 설계할 수 있다. 이론적으로, 모멘트 브리지는 거의 전단 응력만 받게 되는데, 그래서, 압출기 권선의 가장자리(많은 다른 종류의 응력을 받게 됨)를 위한 재료 보다 더 좋은 기계적 특성을 갖는 재료가 종종 사용될 수 있다.

추가로, 상기 모멘트 브리지는 스핀들과는 다른 재료로 만들어질 수 있다.

이와 관련해서도, 예상되는 응력은 스크류의 구성시 더 잘 경감될 수 있다. 이상적인 구성의 경우, 스핀들은 세그먼트 경계의 시일링을 위해 세그먼트들이 지탱되는 동안에 발생되는 축방향 인장 하중을 실질적으로 견딜 수 있어야 할 것이다. 또한, 일반적으로 스핀들은, 압출기 방향이 수직 방향에서 벗어나자 마자 세그먼트 자체의 중량 및 그 자신의 중량으로 인해 생기는 굽힘 모멘트를 견뎌야 할 것이다. 그러나, 일반적으로 자신의 중량의 영향은 지탱력과는 달리 사소한 문제로 간주될 수 있다.

상기 모멘트 브리지가 반경 방향으로 스핀들의 외측에 배치되는 경우, 스핀들의 기하학적 구조는 간단해질 수 있다.

이상적으로, 상기 스핀들은 세그먼트 내부에서 원형 단면을 갖는다. 노치 계수(β)는 이상적으로는 1이 될 것이다. 스핀들의 단면이 더 원형이고 매끄러울 수록, 확고한 결합에 의해 토크 중 세그먼트로부터 모멘트 브리지를 통해 그래서 스핀들에 대해 횡방향으로 이웃 세그먼트에 전달되는 부분은 더 많게 된다.

이는 기계적 응력의 원하는 분리를 도와 주며, 스크류 세그먼트 자체의 역할은 모멘트 브리지를 통해 비틀림 응력을 전달하는 것이다.

상기 모멘트 브리지는 바람직하게는 스핀들과 대향하는 원형 오목부를 가지며, 그래서 모멘트 브리지와 스핀들 사이에서, 발생되는 캣치 효과는 가능한 한 적고 그래서 모멘트 전달도 가능한 한 적다.

상기 모멘트 브리지는 적어도 2개의 세그먼트에 결합해야 한다.

모멘트 브리지에 의해 연결되는 2개의 세그먼트는 가장 간단한 구성의 경우, 축방향으로 스크류에 직접 인접하는 세그먼트이다. 그러나, 모멘트 브리지는 예컨대 각각의 한 모멘트 브리지 또는 모멘트 브리지의 일 부분을 위한 세그먼트를 통과하는 오목부에 의해 모멘트도 또는 모멘트만 제 1 세그먼트로부터 제 3 세그먼트 또는 더 멀리 있는 세그먼트에 전달하는 대안적인 구성도 가능하다.

구성 면에서, 모멘트 브리지는 축방향 연장 및 반경 방향 재료 두께를 갖는 슬리브의 형태로 되어 있고, 상기 축방향 연장은 반경 방향 재료 두께 보다 복수 배 더 크다.

특히, 축방향 연장이 반경 방향 재료 두께, 즉 슬리브 벽의 단순 두께의 적어도 5배, 바람직하게는 10 배 더 크다. 여기서 축방향 연장과 반경 방향 두께는 원주에 대한 산술적 평균으로 결정된다.

슬리브가 원통형 스핀들 상으로 쉽게 슬라이딩될 수 있고 또한 제 1 세그먼트 안으로 쉽게 슬라이딩될 수 있고, 또는 제 2 세그먼트가 그 위로 쉽게 슬라이딩될 수 있으며, 그래서 제 1 세그먼트와 모벤트 브리지 사이 및 모멘트 브리지와 제 2 세그먼트 사이에는, 늦어도 비틀림의 경우에 확고한 결합이 각각 이루어진다.

나선형부를 가능한 한 고정된 위치에 유지시키기 위해, 세그먼트는 바람직하게는 모멘트 브리지에 의해 접선 방향으로 고정되어야 한다.

모멘트 브리지와 세그먼트 사이에 확고한 결합을 이루기 위해, 모멘트 브리지는 축방향 치형부와 반경 방향 치부 모두를 갖는다.

모멘트 브리지가 축방향으로 가압되는 것을 방지하고 또한 다양한 기계적 응력이 가능한 한 완전하게 분리되도록 하기 위해, 모멘트 브리지는 세그먼트 사이에서 축방향 유격을 갖는다.

예컨대, 페더 키이가 삽입될 수 있는데, 이 페더 키이는 비틀림 방향으로 모멘트 브리지와 그 위로 슬라이딩되어 있는 세그먼트 사이의 캐리어로서 작용하게 되며, 축방향 유격에 의해, 전체 축방향 프리스트레스(prestress)는 세그먼트 사이의 틈에만 영향을 주고 페더 키이나 다른 캐리어에는 영향을 주지 않는다.

바람직하게는, 상기 세그먼트가 스핀들에 대해 억지 슬라이딩 끼워맞춤되며 그리고/또는 세그먼트는 모멘트 브리지 대해 억지 슬라이딩 끼워맞춤되는 것과 유사하게, 상기 모멘트 브리지는 스핀들에 대해 억지 슬라이딩 끼워맞춤된다. 모멘트 브리지는 접선 방향으로 스핀들에 대해 고정되어야 하는데, 즉 모멘트 브리지는 억지 슬라이딩 끼워맞춤되어야 할 뿐만 아니라, 슬립 없이 세그먼트에 대해 고정되어야 한다.

"억지 슬라이딩 끼워맞춤"은 고정된 자리를 규정하는 끼워맞춤인데, 하지만 부품들은 서로에 대해 고정되지는 않는다. "억지 슬라이딩 끼워맞춤"에 대한 설명은, 예컨대 Lueger, Otto: "Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Band 7" Stuttgart, Leipzig 1909, 47 페이지에서 찾을 수 있다.

"스핀들"은 어떤 경우에도 제 1 세그먼트의 단부로부터 마지막 세그먼트의 시작부까지 축방향으로 연장되어 있는 것으로 이해하면 된다. 스크류에의 모멘트 전달은 스핀들을 통해(이 경우에는 기어 동력 인출점과 스핀들 사이의 접선 방향 고정이 필요함) 또한 기어 동력 인출점과 적어도 하나의 세그먼트, 바람직하게는 축방향으로 제 1 세그먼트의 연결부를 통해 가능하며, 이 연결부가 모멘트를 전달한다.

조립을 용이하게 하기 위해, 상기 모멘트 브리지는 비파괴적으로 분리될 수 있도록 세그먼트에 부착될 수 있다. 예컨대, 모멘트 브리지는 압입 끼워맞춤 또는 억지 슬라이딩 끼워맞춤으로 세그먼트의 내부에 부착될 수 있다. 스크류가 조립될 때, 세그먼트를 이미 부착되어 있는 모멘트 브리지와 함게 스핀들 상으로 끼우기만하면 된다. 동일한 측에서 모멘트 브리지가 부착되어 있는 수개의 이러한 세그먼트가 직렬로 끼워지면, 상기 스크류는 자동적으로 조립된다.

대안적으로, 모멘트 브리지는 이에 의해 연결되는 2개의 세그먼트와는 별개의 것일 수 있다.

어떤 경우든, 상기 세그먼트, 스핀들 및 모멘트 브리지는 세그먼트 간에 모멘트의 적어도 70%, 특히 80%가 모멘트 브리지(들)를 통해 전달되도록(따라서, 최대 30%, 특히 최대 20%는 스핀들을 통해 전달됨) 조화를 이룰 때 본 발명이 실현된다.

그러나, 본 발명자가 수행한 원형(prototype) 시험 및 그의 모델 계산에서, 스핀들에 대한 전달율은 실질적으로 더 낮은 것으로 나타났다.

특히, 세그먼트가 스핀들 둘레로 자유롭게 회전할 수 있으면, 단순히 이러한 사실에 의해서, 모멘트는 마찰과 세그먼트 자신의 중량으로 인해서만 세그먼트로부터 스핀들에 전달된다.

전술한 스크류의 이점은 전술한 바와 같은 스크류를 갖는 압출기, 특히 단일 스크류 압출기 또는 트윈 스크류 압출기에도 직접 해당됨은 명백하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 서로 다른 실시 형태들을 가지고 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 1 은 세그먼트 및 스핀들 상에 있는 캣치 판의 형태로 되어 있는 모멘트 브리지를 갖는 스크류의 제 1 실시 형태의 단순화된 종단면을 나타낸다.
도 2 는 Ⅱ - Ⅱ 선을 따른 도 1 의 스크류를 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 스크류의 제 2 실시 형태를 도 1 과 유사한 도로 나타낸 것이다.
도 4 는 Ⅳ - Ⅳ 선을 따른 단면으로 도 3 의 스크류를 나타낸다.
도 5 는 스크류의 내부에 있는 도 3 및 4 에 나타나 있는 커플링 링의 상면도를 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시 형태에서 모멘트 브리지로서 외측 치형부를 갖는 슬리브를 갖는 스크류를 나타낸다.
도 7 은 도 6 의 스크류를 Ⅶ - Ⅶ 선을 따른 단면으로 나타낸 것이다.
도 8 은 본 발명의 제 4 실시 형태에서 모멘트 브리지로서 포크형 슬리브를 갖는 스크류를 나타낸다.
도 9 는 도 8 의 포크형 슬리브만 나타낸 것이다.
도 10 은 본 발명의 제 5 실시 형태에서 모멘트 브리지로서 만곡된 치형부를 갖는 치형 링을 갖는 스크류를 나타낸다.
도 11 은 모멘트 브리지로서 연속적인 바아를 갖는, 본 발명에 따른 스크류의 제 6 실시 형태의 개략적인 종단면을 나타낸다.
도 12 는 도 11 에 있는 ⅩⅡ - ⅩⅡ 선을 따른 개략적인 단면으로 도 11 의 스크류를 나타낸 것이다.
도 13 은 도 11 및 12 에서 사용되는 바아의 사시도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1 및 2 에 있는 스크류(1)는, 도면에서 볼 수 있는 단면에서, 축방향으로 서로 접해 있고 길이 방향 연장(2)을 따라 서로에 대해 예압을 받는 스크류 세그먼트, 즉 제 1 세그먼트(3), 제 2 세그먼트(4), 제 3 세그먼트(5) 및 제 4 세그먼트(6)를 포함한다. 이들 스크류 세그먼트는 길이 방향 연장(2)으로 스핀들(7) 상에서 끼워지듯이 서로에 밀리게 된다.

각각의 스크류 세그먼트는 반경 방향으로 외측에 있는 나선형부(8)(갯수는 예로써 주어져 있음) 및 반경 방향으로 내부에 있는 내부 실린더를 갖는데, 예컨대 제 1 세그먼트(3)는 제 1 내부 실린더(9) 위에 있다.

또한, 축방향 끝면(10)에서, 각각의 스크류 세그먼트는 정확히 4개의 디스크형 오목부(11)(갯수는 예로써 주어져 있음)를 갖는다.

서로 인접하는 모든 2개의 스크류 세그먼트(예컨대, 제 1 세그먼트(3)와 제 2 세그먼트(4))의 디스크형 오목부(11)는 축방향으로 서로의 앞에서 동일한 평면에 있고 서로 접촉한다. 오목부는 4개의 핑거형 디스크(12)(갯수는 예로써 주어져 있음)를 포함한다. 이 핑거형 디스크(12)는 디스크형 오목부(11)의 축방향 깊이를 100% 미만으로 확연히 초과하는 축방향 연장을 갖는다. 이렇게 해서, 서로 이웃하는 모든 2개의 스크류 세그먼트의 축방향 끝면(10)은 예압 하에서 서로에 확실하게 안착되며, 그래서 외부로부터 내부로 들어와 스핀들(7) 쪽으로 향하는 플라스틱 재료의 흐름에 대해 최종 스크류(1)를 시일링하게 되며, 그러나 동시에, 핑거형 디스크(12)는, 각기 2개의 디스크형 오목부(11)의 축방향 치수를 갖는 오목부들 안에서 안내된다. 핑거형 디스크는, 디스크형 오목부(11)의 축방향 깊이 보다 작고 또한 핑거형 디스크(12)의 축방향 연장 보다 작은 축방향 유격(13)을 두고 오목부에 위치된다.

접선 방향으로 핑거형 디스크(12)는 억지 슬라이딩 끼워맞춤으로 상기 디스크형 오목부(11)의 내부에 안착되며, 그래서 접선 방향으로 세그먼트와 핑거형 디스크(12) 사이에는 유격이 없는데, 예컨대 회전 운동시 제 1 세그먼트(3)는 핑거형 디스크(12)와 확고하게 결합하고, 핑거형 디스크(12)는 제 2 세그먼트(4)와 확고하게 결합하여, 제 1 세그먼트(3)의 회전 운동이 유격 없이, 축방향으로 서로 인접하는 제 2 세그먼트(4)에 전달된다.

스크류(1)의 작동 중에, 제 1 세그먼트(3)와 제 2 세그먼트(4) 사이의 4개의 핑거형 디스크(12)는 모멘트 브리지로서 역할한다.

상기 모멘트 브리지는 본원에서 제안되는 새로운 구성 요소인데, 모멘트 브리지는 적어도 2개의 스크류 세그먼트에 연결되고 모멘트 브리지의 역할은 한 세그먼트의 토크를 다른 세그먼트에 전달하는 것이다. 그러므로, 토크는 더 이상 종래 기술에서 처럼 스핀들(7)을 통해 전달되지 않는다. 스핀들(7)은 토크 스트레스를 받지 않으며, 재료의 강도와 관련한 경우에는 비틀림 스트레스와 직접적인 스트레스 사이의 분리를 말할 것이다. 따라서, 신규한 스크류 스핀들은 더 작은 직경을 가지며, 외부에서 완전히 매끄러울 수 있다. 이리하여, 스핀들(7) 영역에서 허용 스트레스가 증가된다. 또한, 상기 새로운 구성 요소, 즉 모멘트 브리지의 기본 재료는 스핀들과 다를 수 있다. 따라서, 각각의 재료는 완수해야 할 역할에 더 적합하게 될 수 있으며, 새로운 구성 요소(즉, 모멘트 브리지)의 재료는 주로 전단력에 적합하게 될 수 있고, 이와는 달리 스핀들 재료는 주로 굽힘 스트레스 및 축방향 힘에 적합하게 될 수 있다.

핑거형 디스크(12) 중의 하나는 이미 캣치로서 역할할 수 있다. 그러나, 본 발명에서 복수의 개별적인 부품(본 경우는 4개의 핑거형 디스크(12))를 축방향으로 서로 인접하는 두 세그먼트 사이의 캣치로서 사용하고 그래서 모멘트 브르지로서 사용하면, 하중이 분산되고 또한 자체의 무게 중심이 길이 방향 축선 상에 있는 스크류가 얻어진다. 스크류가 회전할 때, 편심적인 원심력 및 편심적인 중량 하중이 발생하지 않을 것이다.

도 3 및 4 를 참조하면, 축방향으로 분할된 스크류(14)에 대한 본 발명의 제 2 실시 형태에서, 제 1 커플링 링(15)(특히 도 4 및 5 참조요) 및 제 2 커플링 링(16)이 모멘트 브리지로서 사용된다. 각각의 거플링 링(15, 16)은 내부에서 원통형이고 그래서 토크의 어떤 실질적인 전달 없이 스핀들(7) 상에서 활주하게 된다(기능적으로 등가이거나 동일한 요소는 가끔 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호로 나타나 있음). 그러므로, 여기서도, 스핀들(7)은 스크류(14)의 작동 중에도 대체로 토크를 전달하지 않으며 단순히 인장력만 받게 되며, 스크류 세그먼트들은 나선형부를 시일링하고 고정하기 위해 축방향으로 함께 가압되므로, 상기 스핀들이 인장력을 흡수하게 된다.

스크류 세그먼트, 여기서는 예컨대 제 1 세그먼트(17), 제 2 세그먼트(18) 및 제 3 세그먼트(19) 또한 그의 내부(20) 쪽에서 원통형으로 형성되어 있는데, 양측에 있는 커플링 링(15, 16)의 슬리브형 부분에서의 그 커플링 링의 외경(22)에 대응하는 내경(21)을 갖는다. 그러므로, 스크류(14)의 세그먼트(17, 18, 19)는 바람직하게는 억지 슬라이딩 끼워맞춤으로 슬리브형 부분(23)(예로서 나타나 있음) 상으로 슬라이딩할 수 있다. 커플링 링(15, 16)과 세그먼트(17, 18, 19) 사이의 모멘트는, 세그먼트(17, 18, 19)에 있는 대응하는 반경 방향 오목부(25)(갯수는 예로써 주어져 있음)에 결합되는 반경 방향 돌출부(24)에 의해 전달된다.

모멘트 브리지를 만들기 위해, 다양한 다른 실시 형태, 예컨대 도 6 및 7 에 있는 스크류(26)의 제 3 실시 형태도 가능한데, 이는 외측 치형부(28)를 갖는 슬리브(27)를 사용하며, 그 외측 치형부는 세그먼트와 스핀들 사이의 링형 슬롯(29)을 사용하지만, 외측 치형부(28)와 세그먼트의 재료 가장자리 사이에 축방향 유격을 남겨두어 직접적인 힘이 외측 치형부(28)에 영향을 주는 것을 방지하기 위한 제 2 링형 슬롯(30)이 더 제공되어 있다.

도 8 에 나타나 있는 스크류(31)의 제 4 실시 형태에서, 포크형 슬리브(32)(도 8 및 9 참조)가 모멘트 브리지로서 사용된다. 이 포크형 슬리브(32)는, 후방부에서 서로 부착되어 있고 연속적인 뚜렷한 홈(33)(갯수는 예로써 주어져 있음)을 갖는 2개의 허브에 실질적으로 상당하는데, 이들 허브는 세그먼트에 형성되어 있거나 부착되어 있는 페더 키이(feather key)가 슬라이딩하여 홈(33) 안으로 들어갈 수 있도록, 또한 여기서도 바람직하게 접선방형 유격이 없어 비틀림력에 대한 즉각적인 캣치가 생성되는 반면 축방향으로는 유격이 유지되도록 바람직하게 일체화되어 있다.

스크류(34)의 제 5 실시 형태에서(도 10 참조), 복수의 만곡된 치형부(36)(갯수는 예로써 주어져 있음)를 가지며 스핀들(7) 상에서 길이 방향으로 슬라이딩할 수 있는 환형 기어(35)가 모멘트 브리지로서 제공되어 있는데, 이 경우에도, 축방향으로 서로에 가압되는 세그먼트들 사이에 개방 링형 슬롯(37)이 존재하고, 이 링형 슬롯의 길이 축방향 연장은 환형 기어(35)의 길이 축방향 연장 보다 크며, 그래서 축방향 힘이 세그먼트에 의해 상기 만곡된 치형부(36)에 전달되지 않으며, 가능한 경우 유격이 없는 접선 방향 결합이 상기 만곡된 치형부(36)와 이웃 세그먼트 사이에 생성된다.

본 발명의 제 6 실시 형태의 스크류(도 11 및 12)도 스핀들(38) 상에 배치되는 복수의 세그먼트(도 11 에 3개의 세그먼트가 나타나 있음)를 갖는다. 스핀들(38)은 원형 단면을 가지며, 이 원형 단면의 외주에는 세그먼트의 원형 내주(39)가 억지 끼워맞춤으로 끼워맞춤된다.

세그먼트는 그의 내주(39)에서, 직사각형 단면을 가지면서 균일하게 이격되어 있는 구동 슬롯(40)(갯수는 예로써 주어져 있음)을 갖는다.

세그먼트의 상기 구동 슬롯(40)은 서로 동일 면에 있도록 배치된다. 동일 면에 있는 구동 슬롯(40)을 통해 구동 바아(41)(갯수는 예로써 주어져 있음, 도 13 참조요)가 삽입된다. 각각의 바아는 축방향으로 분할될 수 있고 또는 전체 세그먼트 길이에 걸쳐 연장되어 있을 수 있다. 구동 바아(41)는 스프링 강과 같은 높은 전단 강도를 갖는 재료로 만들어지며, 그래서 거의 모든 전단 응력에 완벽하게 적합하다.

일반적으로, 일 가능한 실시 형태로서, 원주에 걸쳐 분산되어 있고 추가적으로 링에 의해 연결될 수 있는 수개의 페더 키이를 사용할 수 있다. 패더 키이는 또한 다른 축방향 길이를 가질 수 있고/있거나 축방으로 서로 오프셋되어 배치될 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 수개의 부싱이 스핀들 상으로 슬라이딩하게 된다. 부싱의 외부에는, 추가적인 페더 키이에 의해 적어도 2개의 세그먼트를 연결하는 예컨대 홈이 제공될 수 있다. 그러나, 부싱은 스프링도 가질 수 있는데, 이 스프링으로 인해 추가적인 페더 키이는 불필요하게 된다. 여기서도, 적어도 2개의 세그먼트가 서로 연결되어 있다.

모든 가능한 실시 형태에서, 스프링 또는 홈은 좁게 되어 있을 수 있고 또는 큰 폭을 가질 수 있다. 큰 폭으로 인한 이점으로서, 갯수는 몇개로 한정될 수 있고 또한 비틀림 전달의 기능이 보장된다.

바람직하게는, 그러므로, 본 발명의 일 실시 형태에서, 한 세그먼트로부터 모멘트 브리지까지의 최대 10개, 바람직하게는 최대 8개, 6개, 4개 또는 2개의 구동 에지 및, 바람직하게는 모멘트 브리지로부터 다음 이웃 세그먼트까지의 동일한 갯수가 제공된다.

간략히 말해, 본 발명은 추가적인 구성 요소가 세그먼트와 스핀들 사이에 제공되면 실시되고, 그 요소는 적어도 2개의 세그먼트와 결합하고, 세그먼트는 추가적인 구성 요소와 반경 방향으로 겹치고, 토크의 적어도 70%, 특히 적어도 80% 또는 90%가 상기 추가적인 구성 요소(들)를 통해 세그먼트(들)로부터 세그먼트(들)에 전달되는데, 즉 최대 30%, 특히 최대 20% 또는 10%는 스핀들을 통해 전달된다.

일반적으로, 기어 동력 인출점에서 볼 때 가장 처음에 위치되어 있는 세그먼트에 있는 스크류에 모멘트가 가장 쉽게 가해지게 된다. 가해질 모멘트는 거기서 가장 큰데, 이는 전달될 재료의 최대 질량%가 입자 형태로 존재하기 때문이다. 재료가 압출기를 통해 더 진행할 수록, 용융된 입자가 더 많게 되는데, 그리하여, 스크류 회전에 대한 재료의 저항이 낮아지게 되며, 그래서 지탱되어야 할 모멘트가 감소하게 된다.

1 스크류
2 길이 방향 연장
3 제 1 세그먼트
4 제 2 세그먼트
5 제 3 세그먼트
6 제 4 세그먼트
7 스핀들
8 나선형부
9 제 1 내부 실린더
10 축방향 끝면
11 디스크형 오목부
12 핑거형 디스크
13 축방향 유격
14 스크류
15 제 1 커플링 링
16 제 2 커플링 링
17 제 1 세그먼트
18 제 2 세그먼트
19 제 3 세그먼트
20 내부
21 내경
22 외경
23 슬리브형 부분
24 반경 방향 돌출부
25 반경 방향 오목부
26 스크류
27 슬리브
28 외측 치형부
29 링형 슬롯
30 제 2 링형 슬롯
31 스크류
32 포크형 슬리브
33 홈
34 스크류
35 환형 기어
36 만곡된 치형부
37 링형 슬롯
38 원형 스핀들
39 내주
40 구동 슬롯
41 구동 바아

Claims

압출기용 웜 스크류로서, 상기 스크류는 스핀들 및 스핀들에 의해 지지되며 축방향으로 서로 배치되는 복수의 세그먼트를 가지며, 세그먼트 경계는 시일링되며, 제 1 세그먼트 및 축방향으로 인접하는 제 2 세그먼트 사이에는 별도의 모멘트 브리지가 제공되어 있고, 상기 스핀들 외에도 상기 모멘트 브리지가 모멘트를 제 1 세그먼트로부터 상기 세그먼트 경계를 지나 제 2 세그먼트에 전달하도록 되어 있는 압출기용 웜 스크류.
압출기용 웜 스크류로서, 상기 스크류는 스핀들 및 스핀들에 의해 지지되며 축방향으로 서로 배치되는 복수의 세그먼트를 가지며, 세그먼트 경계는 시일링되며, 상기 세그먼트는 반경 방향으로 외측면에서 나선형부를 형성하며, 상기 스크류는 축방향으로 배치되어 있는 제 1 세그먼트, 다음의 추가적인 세그먼트 및 마지막 세그먼트를 가지며, 스핀들은 제 1 세그먼트로부터 마지막 세그먼트까지 연장되어 있고, 특히 제 1 항에 따른 스크류이고, 일 세그먼트와 대향하여, 특히 모든 세그먼트와 대향하여 상기 스핀들은 원형 단면을 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 세그먼트와는 다른 재료, 특히 스프링 강으로 만들어져 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 스핀들과는 다른 재료로 만들어져 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 반경 방향으로 스핀들의 외측에 배치되어 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 반경 방향으로 세그먼트의 내부에 배치되어 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스핀들은 세그먼트 내부에서 원형 단면을 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세그먼트는 스핀들과 대향하는 원형 오목부를 가지며 또한 원형 오목부에서 벗어나 있는 구동 결합 노치를 가지며, 구동 결합 노치는 상기 모멘트 브리지와 대향하는 압출기용 웜 스크류.
제 8 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 바아의 형태로 되어 있고 복수의 세그먼트를 통과하며, 상기 바아는 수개의 세그먼트, 특히 상기 복수의 세그먼트에서 접선 방향 유격(play) 없이 하나의 구동 슬롯을 통과하는 압출기용 웜 스크류.
제 9 항에 있어서,
상기 바아는 스핀들의 길이를 따라 스핀들 상에 안착되며, 세그먼트의 상기 구동 결합 노치는 스핀들 쪽으로 개방되어 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 스핀들과 대향하는 원형 오목부를 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스핀들은 세그먼트의 내부에서 축방향으로 바람직하게는 스핀들의 전체 길이 방향 연장에 걸쳐 원형 단면을 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 2개 이상의 세그먼트에 결합되는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 축방향 연장 및 반경 방향 재료 두께를 갖는 슬리브의 형태로 되어 있고, 상기 축방향 연장은 반경 방향 재료 두께 보다 복수 배 더 큰 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 축방향 치형부를 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는, 반경 방향으로 배치되어 접선 방향으로 작용하는 치형부를 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 세그먼트 사이에서 축방향 유격을 갖는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 스핀들에 대해 억지 슬라이딩 끼워맞춤되는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세그먼트는 스핀들에 대해 억지 슬라이딩 끼워맞춤되는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세그먼트는 모멘트 브리지 대해 억지 슬라이딩 끼워맞춤되는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 비파괴적으로 분리될 수 있도록 세그먼트에 부착되어 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 모멘트 브리지는 2개의 세그먼트와는 별개인 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세그먼트, 스핀들 및 모멘트 브리지는 모멘트 브리지를 통해 세그먼트 간 모멘트의 적어도 70%, 특히 80% 또는 90%를 전달하도록 되어 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세그먼트, 적어도 하나의 세그먼트, 특히 하나를 제외한 모든 세그먼트가 스핀들 둘레로 자유롭게 회전할 수 있는 압출기용 웜 스크류.
제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 웜 스크류를 갖는 압출기.