Способ регулирования шнекового экструдера и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B29C47/92 

4

СО

расплава, затем измеряется температура расплава. На основе измеренной температуры вырабатывается измерительный сигнал. На основе разности измерительного и основного сигнапов и с учетом базового и разностного (сигналов выр абатываются регулирую- ЕЩЙ сигнал и сигналы воздействия доя установв:и в секторах экструдера уровня температур в соответствии с заданным реясимом. В устройстве термометр расположен в экструдерной головке. Выход генератора основных сигналов подведен к входу соединенного с выходом генератора разностных сигналов первого дифференциального усилителя и к сумматору. Сумматор соединен с выходом преобразователя сигналов; а через операционный усилитель - с арифметическим блоком. По- сшедний входами подключен к первому дифференциальному усилителю и к датчику сигналов. 2 с, и 2 з.п. ф -лы 1 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам регулирования шнекового экструдера. Оно м.б. использовано в химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности и снкле- ние инерционности регулирования. Для этого в шнековом экструдере, снабженном экструдерной головкой и нагреваемыми и охлаждаемыми секторами, измеряется температура. Измеренное значение сравнивается с заданным значением. В соответствии с их разностькз вьфабатыв ается регулирующий сигнал. Посредством генератора основных сиг- , налов, генератора разностных сигналов, датчика сигналов и преобразоваг теля сигналов вырабатываются: разностный сигнал, соответствующий разности температур экструдерной головки и материала, базовый.сигнал, относящийся к первому сектору шнекового экструдера, и основной сигнал, соответствующий требуемой температуре а и

Изобретение относится к регулированию шнекового экструдера для переработки пластмасс и может быть использовано в химической промышленности.

Цель изобретения - повьшдение точ- ности и сн ижение инерционности регулирования .

На черте;же показана блок-схема устройства .для осуществления предложенного сггособа.

Способ заключается в том, что измеряется характеристическая для процесса обработки температура шнекового экструдера, оснащенного экструдерной головкой, имеющего подогреваемые и охлаждаемые секторы, измеренное значение сравнивается с заданным значением и в соответствии с разницей между измеренным значением и заданным значением Е1ырабатывается регулирующий сигнал для регулирования температуры регулирующ1-й сигнал подается на терморегулятор я таким образом устанавливается заданное значение температуры. При этом, во-первых, вырабаты- вается разностный сигнал, соответствующий разности температур экструдерной головки и находящегося в последней расплавленного материала, во-вторых, вырабатывается базовый сигнал, относящийся к первому сектору шнекового экструдера при переработке материала и соответствуюидай согласно заранее известному распределению температуры желательному заданному значе- нию температуры данного сектора, и, в-третьих, вырабатывается основной

сигнал, соответствующей требуемой температуре расплавленного материа- xia, измеряется температура расплавленного материала или в заранее определенной точке экструдерной головки определяется значение температуры, являющееся характеристическим для расплавленного материала, а на основе измеренной температуры расплавленного материала или характеристического значения температуры расплавленного материала вырабатывается измеритель- ньй сигнал, исходя из разнии э1 изме ри- тельного сигнала и основного сигнала и с учетом базового сигнала и разностного сигнала, затем на основе регулирующего сигнала вырабатываются сигналы воздействия ,. с помощью которых в секторах шнекового экструдера, от второго до экструдерной головки, устанавливается такой уровень значений температуры, который обеспечивает распределение температур в соответствии с заданным режимом,

Предпочтительный вариант выполнения способа состоит в том, что в целях более точного регулирования условий переработки в продукте, выходящем из шнекового экструдера, может определяться заданный признак и на его основе вырабатываться корректирующий сигнал для изменения основного сигнала.

Таким образом, при осуществлении предложенного способа измеряется температура вещества расплавленного материала, которьп - передается дальше

10

15

экструдерной головки шнекового экст- рудера, разделенного на охлаждаемые и подогреваемые сектора. Кроме того, обеспечивается возможность измерения температуры в такой точке шнекового экструдера, где может быть получено значение, которое точно соответствует температуре расплавленного материала (зависит от нее точно определимым образом). На основе измеренного значения вырабатывается измерительный сигнал. Перед началом переработки на основе характеристик поступающего вещества и конструкции применяемого шнекового экструдера определяется температура, которая должна быть преобладающей в первом секторе (начальный сектор) с тем, чтобы на выходе получить расплавленный материал требуемой температуры (и качества). Этой температуре соответствует базовый сигнал, а требуемой температуре расплавленного материала - основной сигнал. Одновременно необходимо уста- 25 новить, на сколько велика разница между температурой экструдерной головки данной конструкции и температурой расплавленного материала, и этой разности соответствует разностный сигнал . Основной, базовый и разностный сигналы применяются для выработки регулирующих сигналов, причем эти сигналы, применяемые во внимание при выработке регулирующего сигнала, во время переработки такого же синтетического материала остаются неизменнеизмеряемой отметки в экструдерио) головке.

Функция шнекового экотрудера, определяющая распределение температур, может быть определена на осноце теоретических рассуждений. Эта функция дает Tpe6yeNr,To температуру как первого сектора, разделенного па п секторов шнекового экструдера, так i температуру (п+1)-го сектора, т.е. температуру экструдерной головки. Основой предложенного способа является отклонение от последней температуры, с регулированием первой тем.пе- ратуры при учете прочих необходим з1х факторов изменения.

Устройство для регулирования шпе- кового экструдера содержит )

20

ными.

1 для материала, установленньп на шнековом экструдере, разделеяном пл п секторов оснащенном экструдериой головкой, которая является (п+1)-м сектором экструдера, и вырабатывающем расплавленнъш материал из подлежащего переработке материала, а также регулирующий блок, который на одном входе принимает выходной сигнал термометра 1 для материала и снабжен 30 арифметическим блоком 2, который пре дусмотрен для выработки сигналот- - - действия для управления устапоьк : -ь регулирующими температуру секторов, причем термометр 1 для -материала рас- 35 положен в экструдерной головке, регулирующий блок содержит датчик 3 сигналов для регулирования температуIры первого сектора шнекового экструдера в соответствии с заданной, хаВо время переработки синтетическо- о рактеризующей переработку функцией го материала, как было упомянуто, распределения температур, преобразо- измеряется температура .экструдерной ватель 4 сигналов для выработки сиг- головки, т.е. температура полученно- нала, соответствующего измеренной го в результате переработки расплав- термометром 1 для материала теьтера- ленного материала, на основе чего вы- g туре в экструдерной головке, генера- рабатывается измерительный сигнал. тор 5 разностньтх сигналов для выработки разностного сигнала в соответствии с определенной опытным.путем разностью между температурами экстру- 50 дерной головки и содержащегося в ней расплавленного материала, а также генератор 6 основных сигналов для выработки сигналов в соответствии с требуемой температурой расплавленно- можно в случае необходимости заменить gg го материала, причем выход генерато- корректирующим сигналом еще до срав- ра 6 основных сигналов подведен к

входу соединенного с входом генератора 5 разностных сигналов первого

Измерительный сигнал сравнивается с основным сигналом,, т.е. с сигналом, KOTOpbrti представляет собой такую температуру расплавленного материала, которая является необходимой для достижения требуемого качества изготовляемого из расплавленного материала конечного продукта. Основной сигнал

нения его с измерительным сигналом, если параметр конечного продукта требует подобной корректировки на основе

дифференциального усилителя 7, а

неизмеряемой отметки в экструдерио) головке.

Функция шнекового экотрудера, определяющая распределение температур, может быть определена на осноце теоретических рассуждений. Эта функция дает Tpe6yeNr,To температуру как первого сектора, разделенного па п секторов шнекового экструдера, так i температуру (п+1)-го сектора, т.е. температуру экструдерной головки. Основой предложенного способа является отклонение от последней температуры, с регулированием первой тем.пе- ратуры при учете прочих необходим з1х факторов изменения.

Устройство для регулирования шпе- кового экструдера содержит )

25

20

30 35

дифференциального усилителя 7, а

также к сумматору 8, причем сумматор 8 соединен с выходом преобразователя А сигналов,, а также операционным усилителем 9 с арифметическим блоком 2, который входами подключен к первому дифференциальному усилителю 7, а также к датчику 3 сигналов. Генератор 6 основньЕХ сигналов подключен к входу второго дифференциального усилите ля 10, другой вход которого через накопитель 11 соединен с выходом генератора 12 корректирующих сигналов. Арифметический блок 2 оснащен программируемым центральным процессором Генератор 12 корректирующих сигналов соединен с расположенным вне шнеково го экструдера чувствительным элементом, вырабатывающим сигнал, являю- характеристическим для парамет ра конечного продукта. Преобразователь 2 сигналов вырабатывает измерительный сигнал 13, соответствующий измеренной термометром 1 температуре для сумматора 8.

В ходе функционирования сумматор 8 учитывает знак поступающего в него сигнала. Вход сумматора 8 соединен с Генератором 6 основных; сигналов, вследствие чего передается дальще основной сигнал 1А, соответствующий требуемой температуре расплавленного материала. Выход генератора 6 основных сигналов подведен к входу первого дифференциального усилителя 7. Другой вход последнего подкл очен к выходу генератора 5 разностньк сигналов, причем последний отражает разность температур расплавленного материала и экструдерной головки, которая определяется на основании опыта. На выходе генератора 6 основных сигналов можно включить второй дифференциальный усилитель 10, один из входов которого соединен накопителем 11 с генератором 12 корректирующих сигналов. Выход второго дифференциального усилителя 10 подключен к сумматору 8 и к первому дифференциальному усилителю 7. На выходе сумматора В имеется операционный усилитель 9, который передает первый регулирующ1 й сигнал 15 на вход арифметического блока 2. Последний блок предпочтительно является программируемым и его другой вход подведен к выходу первого дифференциального усилителя 7, пригчем второй регулирующий сигнал i6 передается дальше. Следующий вход арифме

25

30

-JQ ig д

35

0

5

0

5

тического олока л соединен с датчиком 3 сигналов, который вырабатывает характеристический сигнал для требуемой температуры первого сектора шне- кового экструдера. Арифметический блок 2 вырабатывает сигналы 17 воздействия, которые могут передаваться через выходы последнего на-такие блоки, которые могут устанавливать требуемую температуру секторов щнеково го экструдера посредством блоков для отдачи требуемой мощности. Таким путем может устанавливаться требуемое распределение температур шнекового экструдера.

Согласно изобретению преобразователь А сигналов вырабатывает основной сигнал 13 из сигнала термометра 1 для материала, генератор 12 корректирующих сигналов(которьй расположен, например, в регулирующем контуре) вырабатывает сигнал, соответствующий заданному значению параметра, и это значение автоматически удерживается в накопителе 11 до тех пор, пока новое измерение параметра не дает новое значение. Генератор 5 разностных сигналов вырабатывает сигнал, соответствующий разности температур между экструдерн :,й головкой и содержащимся в ней расплавленным материалом, а датчик 3 сигналов генерирует сигнал, обеспечиваюищй регулирование температуры первого сектора шнекового экструдера, затем выход генератора 6 основных сигналов передает дальше сигнал, соответствующий требуемой температуре расплавленного материала.

Устройство согласно изобретению действует следующим образом.

Перед началом переработки устанавливают функцию, которая определяет в зависимости от конструкции шнекового экструдера и от подлежащего переработке вещества характеристическое распределение температур вдоль шнекового экструдера, которое необходимо при получении конечного продукта требуемого качества. Эта функция накапливается в арифметическом блоке 2, и последний лучше всего выполнять с программируемым блоком ввода данных, так как таким путем можно легко хранить и функцию, изменяющуюся в зависимости от вещества, На основе накопленной функции определяют, какую температуру должен иметь первый сектор

при требуемой температуре расплавленного материала. Регулирование этой температуры обеспечивается с помощью датчика 3 сигналов в первом секторе экструдера. Арифметический блок 2 определяет на основе накопленной функции, какая температура должна быть установлена в отдельных секторах, Определенные значения устанавливаются при первой операции после включения устройства. Единственное измеренное значение при переработке - это температура расплавленного материала, которую измеряют на выходе из экстру- дерной головки. Эта температура всегда отл1мается на по стоянную величину от температуры экструдерной головки в цикле обработки, и генератор 5 разностных сигналов вырабатывает соответствующий сигнал. Если необходимо, то на основе измеренного признака конечного продукта генератор 12 корректирующих сигналов может всегда выработать корректирующий сигнал. Таким образом процесс экструзии может быть улучшен. Генератор 6 основных сигналов устанавливают на уровень, соответо,твующий требуемой температуре вещества (измеренной термометром

1-для материала). На основе сигнала термометра 1 для материала первый дифференциальный усилитель 7 и операционный усилитель 9 вырабатывают сигнал, соответствующий разности между фактической и требуемой температурой и на его основе арифметический блок

2может определить, в какой степени требуется вмешательство в секторах. Из упомянутой функции устройство осуществляет ступенчатое шаговое приближение необходимого распределения температур, и в ходе этого процесса в . качестве основы всегда служит температура экструдерной головки, причем температура первого сектора экструдера всегда остается постоянной. Исходя из опыта, этот итерационньй процесс может осуществляться быстро и надежно.

. Предложенный способ, а также устройство для его осуществления позволяют в ходе регулирования шнековых экструдеров снизить продолжительность регулирования, повысить его точность и, таким образом, позволяет легко обеспечить требуемое качество конеч ного продукта.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

и снабженном экструдерной головкой для получения расплавленного материала из подлежащего переработке материала, регулирующий блок, один вход

которого связан с выходом термометра причем регулирующий блок снабжен арифметическим блоком для выработки сигналов воздействия для управления установками, регулирующими температуру секторов, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности и снижения инерционности регулирования, термометр расположен в экструдерной головке, регулирующий блок снабжен датчиком сигналов для регулировавши температуры первого сектора шнекового экструдера в соответствии с заданной, характеризующей переработку функцией распределения температур, преобразователем сигнало для выработки сигнала, соответствующего измеренной термометром температуре, генератором разностньзс сигнало для выработки разностного сигнала в соответствии с определенной онытмзгм путем разностью между температурами экструдерной головки и находящегося в ней расплавленного материала, гене ратором основных сигналов для выработки сигналов в соответствии с требуемой температурой расплавленного материала, первым дифференциальным

усилителем, сумматором и операционным усилителем, причем выход генератора основных сигналов соединен с входом первого дифференциального усилителя, которьй соединен входом с генератором разностных сигналов, и с сумматором, который соединен с выходом преобразователя сигналов, а посредством операционного усилителя - с арифметическим блоком, который входами подключен к первому дифференциальному усилителю и к датчику сигналов .

4.Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что арифметический блок снабжен программируе- --1ым центральным процессором.