Устройство для автоматического управления процессом переработки полимерных материалов в червячных машинах Советский патент 1982 года по МПК B29B1/10 G05D27/00 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЧЕРВЯЧНЫХ МАШИНАХ

I

Изобретение относится к области автоматизации процессов переработки пластмасс и Может быть использовано в процессах переработки полимерных материалов в червячных машинах.

Основным технологическим требованием к гранулирующим установкам является обеспечение постоянства насыпного веса переработанного материала. Данная задача решается обеспечением постоянного расхода материала на зходе машины, что требует применения накопителей с перемешивающим устройством и дозаторов. Это приводит к значительным капитальным затратам и неэкономичному использованию энергии на перемешивание материала.

Более перспективна такая технология, в которой гранулирующая установка подстраивается под производительность предыдущих аппаратов. В этом случае гранулятор должен иметь регулируемый привод II.

Эта конструкция гранулятора может обеспечить заданные размеры гранул либо ручным изменением частоты вращения ножей гранулятора, либо в зависимости от производительности дозатора, подающего исходный материал в червячную машину. Ручное изменение частоты вращения ножей гранулятора требует постоянного присутствия оператора и все же не всегда обеспечивает постоянство насыпного веса. Управление частотой вращения гранулятора по сигналу от дозирующего устройства требует применение дозатора, который является сложным и дорогим устройством, причем для большинства вязких и пластичных;: материалов его нельзя использовать.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для автоматического управления процессом переработки полимерных материалов в червячных машинах с регулируемым приводом,

выгрузным устройством и гранулятором содержащее датчик температуры, соединенный через первый регулятор с приводом мервяка 21.

Известное устройство не обеспечивает заданных размеров гранул (постоянства насыпного веса). Например при уменьшении расхода материала в машину температура начинает увеличиваться, для его восстановления устройство уменьшает частоту вращения червячного вала и одновременно увеличивает сопротивление выгрузного устройства. Таким образом при одновременном воздействии на частоту вращения червячного вала и на сопротивление выгрузного устройства обеспечивается заданное значение температуры и давления материала и в машине. Однако поскольку скорость выхода материала через выгрузное устройство при этом уменьшается, а вращение ножей гранулятора останется прежним, то величина гранул соответственно изменяется, что приводит к изменению насыпного веса.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации насыпного веса перерабатываемого полимерного материала.

Указанная цель достигается тем., что известное устройство для автоматического управления процессом переработки полимерных материалов в червячных машинах с регулируемым приводом, выгрузным устройством и гранулятором, содержащее датчик температуры, соединенный через первый регулятор с приводом червяка, снабжено датчиком момента на валу червяка, соединенным через второй регулятор с приводом выгрузного устройства датчиком частоты вращения червяка, соединенным через функциональный блок с приводом регулятора.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Процесс гранулирования происходит в червячной машине 1, в загрузочную воронку которой поступает исходный материал. По мере продвижения материал интенсивно перемешивается, уплотняется и разогревается под действием трения материала о поверхность червяка и цилиндра и внутреннего трения в материале. Разогретый материал в виде жгутов выдавливается через фильеры и режется на гранулы вращающимися ножами гранулятора 2.

Температура материала на выходе из червячной машины 1 измеряется

с помощью датчика 3. Сигнал, пропорциональный температуре, поступает на вход первого регулятора , выход которого воздействует на исполнительный орган 5 привода 6, изменяющий частоту вращения червяка. Момент на валу червяка измеряется с помощью датчика 7. Сигнал, пропорциональный моменту, поступает на вход второго регулятора 8, выход которого воздействует на исполнительный орган 9, изменяющего величину сопротивления выгрузного устройства. Частота вращения червячного вала червячной.машины 1 измеряется с помощью датчика

0 10, Сигнал, пропорциональный частоте вращения, поступает на вход функционального блока 11, выход которого воздействует на исполнительный орган 12 привода 13, изменяиэщий частоту

5 вращения гранулятора 2.

Устройство работает следующим образом.

При колебании подачи исходного материала контуры регулирования

0 температуры и момента на валу червяка обеспечивают постоянство этих параметров. При этом условии частота вращения червяка становится пропорциональна производительности и исполь5зуется для измерения частоты вращения гранулятора 2. При изменении подачи материала, например при ее уменьшении, первый и второй регуляторы и 8, стремясь обеспечить заданные знаСчения, начинают соответственно уменьшать частоту вращения червяка и увеличивать величину сопротивления выгрузного устройства. Сигнал об уменьшении частоты вращения Червяка поступает через функциональный блок 11 на исполнительный орган 12, который начинает уменьшать частоту вращения ножей гранулятора 2. По окончании переходного процесса температура и момент на валу червяка принимают

0 заданные значения, а функциональный блок 11 устанавливает новое, уменьшенное значение частоты вращения гранулятора 2, соответствующее уменьшенной производительности червячной

5 машины 1. При увеличении подачи материала в червячную машину 1 контуры регулирования работают аналогично 5 вышеизложенному, только в противопо ложную сторону. При изменении физико-механически свойств исходного материала первый и второй регуляторы и 8 стремятся обеспечить заданные значения темпера туры и момента на валу червяка, нач нают изменять частоту вращения червяка и величину сопротивления выгрузного устройства. Так как стабили зация момента на валу червяка в этом случае приводит к компенсации возмущения по свойствам перерабатываемого материала, то частота враще ния червяка в статике не изменяется По окончании переходного процесса температура принимает заданное значение при прежней частоте вращения червяка и следовательно частота вра щения гранулятора 2 сохраняет свое первоначальное значение. Момент на валу червяка принимает также заданное значение, но при новой длине заполнения канала червяка материалом с соответствующими изменившимися физико-механическими свойствами перерабатываемого материала. Следовательно при колебаниях расхода исходного материала стабилизация момента на валу червяка обеспечивает пропорциональную связь частоты вращения червячного вала с производительностью червяка машины 1 и эта связь используется для изменения частоты вращения гранулятора 2, обеспечивая постоянство насыпного веса. При колебаниях же физикомеханических свойств материала контур регулирования момента на валу червяка полностью компенсирует это возмущение, и частота вращения гранулятора 2 не изменяется и, следовательно, обеспечит постоянство заданных размеров гранул, т.е. постоянство насыпного веса. Таким образом при колебаниях расхода и свойств исходного материала устройство обеспечивает постоян46ство заданных размеров гранул (постоянство насыпного веса). Зависимость частоты вращения гранулятора 2 от частоты вращения червяка, обеспечивающая постоянство заданных размеров гранул и реализованная на функциональном блоке 11, может быть получена -расчетным или эк :периментальиым путем для конкретных конструкций машины и перерабатываемого материала. Экономический эффект от внедрения описываемого устройства для автоматического управления процессом переработки полимерных материалов может быть получен в результате снижения себестоимости перерабатываемого материала, за счет сокращения выпуска некондиционного материала, уменьшения затрат на электроэнергию, упаковку и транспортные расходы. Формула изобретения Устройство для автоматического управления процессом переработки полимерных материалов в червячных машинах с регулируемым приводом, выгрузным устройством и гранулятором, содержащее датчик температуры, соединенный через первый регулятор с приводом червяка, отличающееся тем, что, с целью повышения точности стабилизации насыпного веса переработанного полимерного материала, оно снабжено датчиком момента на валу червяка, соединенным через второй регулятор с приводом Выгрузного устройства, датчиком частоты вращения 4epBiRKa, соединенным через функциональный блок с приводом гранулятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № , кл. 18-12, обпулик. 1965. 2.Авторское свидетельство СССР N i+576l6, кл. F 29 F 1/00, 1970 (прототип).