Устройство автоматического регулирования экструдера Советский патент 1993 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к экструзионно- му формованию материалов, в частности к оборудованию для переработки пластических материалов в гранулированную массу с автоматической регулировкой техпроцес- са, и может быть использовано для переработки вторичных полимерных материалов во вторичное сырье.

, Цель изобретения - повышение точности экструдации.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства автоматического регулирования экструдера; на фиг.2 - функциональная схема блока вычисления; на фиг.З - схема задатчика величин в цифровой форме; на фиг.4 - схема задатчика скорости; на фиг,5 - схема датчика мощности; на фиг.6 - схема компаратора.

Устройство содержит привод 1 загрузки, привод 2 гранулятора, который через редуктор 3 подает шнеком материал через зону, обогреваемую нагревателями, где материал расплавляется при температуре 200°С, контролируемой регулятором 4 температуры. Через сквозные каналы мундштука полученный экструдат в виде тонких жгутов подается на ножи устройства для резки, приводимые во вращение приводом 5, отрезающие гранулы экструдата определенной заданием длины.

К входу привода 1 загрузки подключен выход регулятора 6 производительности, связанного первым входом с выходом ком- параторного ключа 7, информационный вход которого подключен к выходу аналогового задатчика 8, а управляющий вход подключен к выходу компаратора 9, первый вход которого подключен к выходу цифрового задатчика 10, а второй - к выходу цифрового задатчика 11 скорости, отражающего скорость вращения гранулятора через редуктор 3 от привода 2. При этом выход задатчика 11 скорости подключен также к первому входу блока 12 вычисления задания

СО

с

00

о

ю ю ю

Ј

скорости привода резки, на второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого подключены пять выходов цифрового задат- чика 13. Причем выход блока 12 вычисления подключен к входу привода 5 резки, а вход привода 2 гранулятора подключен к выходу сумматора 14, к первому входу которого подключен выход ключевого элемента 15, соединенного управляющим входом с выходом датчика 4 температуры, а информационным входом с выходом ключевого элемента 16, соединенного управляющим входом с выходом датчика 17 уровня материала в бункере, а информационным входом с выходом аналогового задатчика 18. При этом второй вход сумматора 14 подключен к выходу датчика 19 мощности, подключенного, одновременно к второму входу регулятора 6 производительности, а вход датчика 19 мощности подключен к выходу привода 2 гранулятора.

Функциональная схема блока 12 вычисления (фиг.2) содержит умножитель 20, к первому входу которого подключен выход датчика 11 скорости, а к второму - первый выход цифрового задатчика 13. При этом выход умножителя 20 подключен к первому входу умножителя 21, к второму входу которого подключен второй выход задатчика 13, связанного третьим и четвертым выходами с двумя входами умножителя 22, выход которого подключен к первому входу умножителя 23, связанного вторым входом с пятым выходом задатчика 13, а выход умножителя 23 подключен к первому входу делителя 24, к второму .входу которого подключен выход умножителя 21. При этом выход делителя 24 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 25, выход которого является выходным сигналом блока вычисления.

Задатчик величин (фиг.З) состоит из пяти одинаковых устройств 3.1-3.5, в которые входят четыре одинаковых переключателя 3.6-3.9 на десять ступеней каждый, четыре шифратора 3.10-3.13 и один преобразователь 3.14 двоично-десятичного кода в двоичный. Для простоты задания нужное число задается переключателями 3.6-3.9 отдельно для единиц, десятков, сотен и тысяч в двоично-десяти чном коде, а поскольку арифметические операции протекают в двоичном коде, выходы шифраторов 3.10-3.13 подключены к входу преобразователя 3.14 кода, выход которого подключен непосредственно к вычислительному блоку 12 (фиг.1). Структура задатчика 10 аналогична описанному задатчику величин с той лишь разницей, что он имеет одно устройство задания.

Слежение за загрузкой экструдера осуществляет датчик 19 мощности (фиг.5), который содержит датчик 5.1 тока, датчик 5.2 напряжения приводного двигателя экстру- дера, входные сигналы которых перемножаются на умножителе 5.3 и через выходной потенциометр 5.4 подключаются к сумматору 14. задания скорости привода гранулятора, регулятору 6 производительности

0 привода загрузки (фиг.1).

Слежение за достижением гранулято- ром заданного числа оборотов осуществляет компаратор 9 (фиг.6), содержащий компаратор 6.1, к первому входу которого

5 подключен выход датчика 11 числа оборотов гранулятора, а к второму входу - эталонный сигнал, характеризующий величину минимальной скорости привода 2 экструдера, набираемую после пуска, когда он наберет

0 обороты, регламентированные задатчиком 18 скорости. При этом через элементы 6.2- 6.5 включается реле 6.6, которое замыкает свой контакт включения привода загрузки гранулятора. Отключение реле 6.6 происхо5 дит при переводе избирателя 6.7 режима работы из положения АВТОМАТ в положение ОТКЛЮЧЕНО.

Задатчик скорости привода 5 (фиг.4) представляет собой цифроаналоговый пре0 образователь двоичного кода в аналоговый сигнал и построен на принципе сложения токов от весовых резисторов на входе операционного усилителя. Весовые токи формируются от выходного уровня логических

5 элементов 4.1-4.7, которые резисторная матрица 4.3-4.21 и операционный усилитель 4.22 преобразуют в аналоговый сигнал, который является задающим для тиристор- ного привода 5.

0Схемы умножителя, делителя и преобразователя общеизвестны (не показаны).

Устройство автоматического регулирования работает следующим образом.

После включения нагрева и по достиже5 нии нормальной величины температуры в зоне нагрева регулятор 4 температуры включает свой ключевой элемент 15, подающий сигнал с задатчика 18 минимальной скорости на сумматор 14 задания скорости,

0 при условии включения ключевого элемента 16 датчика уровня материала в бункере, который включает тиристорный привод 2 гранулятора на малые обороты, при этом датчик 11 числа оборотов червяка грануля5 тора подает сигнал в двоичном коде в блок 12 вычисления скорости резки, который включает на соответствующие обороты тиристорный привод 5 устройства резки, и по достижении гранулятором заданного числа малых оборотов компаратор 9, сравнивающий сигнал датчика 11 оборотов с эталонным сигналом от задатчика 10 величин, при их равенстве включает ключевой элемент 7, подключающий задатчик 8 к регулятору 6 производительности, который включает привод 1 загрузки гранулятора на максимальные обороты. Происходит интенсивная загрузка гранулятора перерабатываемым материалом из бункера, при этом возрастает нагрузка на привод 2 гранулятора, затра- чивающего возрастающую мощность на проворачивание червяка, в результате чего возрастает выходной сигнал датчика 19 мощности, поступающий на первый вход сумматора 14, где суммируется с задающим сигналом и увеличивает выходной сигнал на вход тиристорного привода 2, который набирает обороты до номинальной величины, и пропорционально его оборотам увеличивает обороты привод 5 резки на основании заданных предварительно в задатчике 13 значений частоты вращения гранулятора, номинальной скорости привода резки, длины жгута экструдата, длины гранул, числа единиц задания в цифровой форме, числа ножей, поступающих на постоянно протекающую вычислительную операцию на умножителях 20, 21, 22, 23 и делителе 24. Как только нагрузка на привод 2 гранулятора превысит допустимую, выходной сигнал датчика 19 мощности становится равным задающему сигналу с задатчика 8, сигнал на выходе регулятора 6 производительности уменьшается, а поскольку он является задающим для тиристорного привода 1 загруз- ки, сигнал задания скорости уменьшается, поэтому уменьшаются обороты двигателя 1 загрузки. Подача материала уменьшается, а следовательно, уменьшается нагрузка на привод 2 гранулятора, сигнал на выходе дат- чика 19 мощности не возрастает, поэтому выходной сигнал сумматора 14 остается на том же уровне, и процесс стабилизируется.

Таким образом обеспечивается автома- тическая загрузка экструдера материалом до номинальной величины, вследствие чего стабилизируется давление материала на устройство для резки экструдата, при этом скорость резки вычисляется на основании заданных параметров получаемого экструдата и скорости червяка экструдера. За счет введения в устройство регулирования положительной обратной связи по мощности привода гранулятора и отрицательной обратной связи по производительности привода загрузчика через регулятор производительности и блок задания скорости резки в экструдере обеспечивается под- держание постоянства соотношения скоростей приводов резки и гранулятора, что повышает точность процесса экструда- ции.

Формула изобретения Устройство автоматического регулирования экструдера, содержащее привод загрузки материала, привод гранулятора, привод резки материала, задатчики скорости привода загрузки материала и скорости привода гранулятора, датчики уровня материала в бункере и температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок вычисления скорости привода резки материала, задатчик параметров процесса экструдации, за- датчик минимальной скорости привода гранулятора, задатчик мощности и скорости, регулятор, три ключа, компаратор, сумматор и редуктор, причем выход задзтчика скорости привода загрузки материала соединен через последовательно соединенные первый ключ и регулятор с входом привода загрузки материала, выход задатчика минимальной скорости привода гранулятора соединен через последовательно соединенные второй и третий ключи и сумматор с приводом гранулятора, первый выход которого кинематически через редуктор соединен с входом датчика скорости, а второй выход через датчик мощности соединен одновременно с вторыми входами регулятора и сумматора, вход датчика скорости соединен с первым входом компаратора, соединенного вторым входом с выходом задатчика скорости гранулятора, а выходом - с управляющим входом первого ключа и с информационным входом блока вычисления скорости резки материала, соединенногозадающими входами с соответствующими выходами задатчика параметров процесса экструдации, а выходом с входом привода резки материала, выходы датчиков уровня материала в бункере и температуры соединены с управляющими входами соответственно второго и третьего ключей.

Фиг./

Изобретение относится к экструзионно- му формированию материалов, в частности к оборудованию для переработки пластических материалов в гранулированную массу с автоматической регулировкой техпроцес- са, и может быть использовано для переработки вторичных полимерных материалов во вторичное сырье. С целью повышения точности устройства оно дополнительно содержит блок вычисления скорости привода резки материала, задатчик параметров процесса экструдации, задатчик минимальной скорости привода гранулятора. датчик мощности и скорости, регулятор, три ключа, компаратор, сумматор и редуктор. 6 ил.

А П

Фиг. 2

О

з.Ю Vsoto д. /

-& &

J.ft

N

Фиг.з

-V Л

/У

ППТ vuc/a оЬорото

or цисрро f задагчи Ю

Л

Кб

fous. /J

(Риг. 6