Устройство для автоматического управления процессом переработки полимерных материалов в червячных машинах

Соеэ СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтоском свидютвльствЮ(я)м, Кл. В 29 В 1/10 6 05 0 27/00 Ьеударстаениый каиитет СССР ио делан изобретений и вткрытнй(511) УСТРОЙСТВО ДХЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВВ ЧЕРВЯЧНЫХ МАШИНАХ Изобретение относится к области автоматизации процессов переработки пластмасс и может быть использовано в процессах переработки полимерных материалов в червячных машинах.Основным технологическим требовал нием к гранулирующим установкам является обеспечение постоянства насыпного веса переработанного материала. Данная задача решается обеспечением постоянного расхода материала на входе 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 производитель" ность предыдущих аппаратов. В этом случае гранулятор должен иметь регулируемый привод ,11. Эта конструкция гранупятора 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, 910424выгрузньм устройством и гранулятором,содержащее датчик температуры, соединенный через первый регулятор с приводом червяка ",23.Известное устройство не обеспечивает заданных размеров гранул (постоянства насыпного веса). Напримерпри уменьшении расхода материалав машину температура начинает увеличиваться, для его восстановления 0устройство уменьшает частоту вращения червячного вала и одновременноувеличивает сопротивление выгрузного устройства. Таким образом приодновременном воздействии на частоту вращения червячного вала ина сопротивление выгрузного устройства обеспечивается заданное значение температуры и давления материалаи в машине. Однако поскольку скорость выхода материала через выгрузное устройство при этом уменьшается, а вращение ножей гранулятораостанется прежним, то величина гра"нул соответственно изменяется, чтоприводит к изменению насыпного веса,Целью изобретения является повы"шение точности стабилизации насыпного веса перерабатываемого полимерного материала.30Указанная 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 первыйрегулятор с приводом червяка, снабжено датчиком момента на валу червяка, соединенным через второй регуЛятор с приводом выгрузного устройства,датчиком частоты вращения червяка,соединенным через функциональныйблок с приводом регулятора. 45На чертеже приведена блок-схема устройства.Процесс гранулирования происходитв червячной машине 1, в загрузочную воронку которой поступает исходный материал, По мере продвижения материал интенсивно перемешивается, уплотняется и разогреваетсяпод действием трения материала оповерхность червяка и цилиндра ивнутреннего трения в материале.Разогретый материал в виде жгутоввыдавливается через фильеры и режется на гранулы вращающимися ножамигранулятора 2,Температура материала на выходеиз червячной машины 1 измеряетсяс помощью датчика 3, Сигнал, пропорциональный температуре, поступаетна вход первого регулятора 4, выходкоторого воздействует на исполнительный орган 5 привода.б, изменяющийчастоту вращения червяка. Моментна валу червяка измеряется с помощьюдатчика 7. Сигнал, пропорциональныймоменту, поступает на вход второгорегулятора 8, выход которого воздействует на исполнительный орган 9,изменяющего величину сопротивлениявыгрузного устройства, Частота вращения червячного вала червячной машины 1 измеряется с помощью датчика10, Сигнал, пропорциональный частотевращения, поступает на входфункционального блока 11, выход котороговоздействует на исполнительный орган12 привода 13, изменяющий частотувращения гранулятора 2.Устройство работает следующимобразом,При колебании подачи исходногоматериала контуры регулированиятемпературы и момента на валу червяка обеспечивают постоянство этих параметров. При этом условии частотавращения червяка становится пропорциональна производительности и используется для измерения частоты вращениягранулятора 2, При изменении подачиматериала, например при ее уменьшении, первый и второй регуляторы 4 и8, стремясь обеспечить заданные значения, начинают соответственно уменьшать частоту вращения червяка и увеличивать величину сопротивления выгрузного устройства. Сигнал об умень"шении частоты вращения червяка поступает через функциональный блок 11на исполнительный орган 12, которыйначинает уменьшать частоту вращенияножей гранулятора 2. По окончаниипереходного процесса температура имомент на валу червяка принимаютзаданные значения, а функциональныйблок 11 устанавливает новое, уменьшенное значение частоты вращениягранулятора 2, соответствующее уменьшенной производительности червячноймашины 1. При увеличении подачи материала в червячную машину 1 контурырегулирования работают аналогично5 9104 вышеизложенному, только в противоположную сторону.При изменении физико-механических свойств исходного материала первый и второй регуляторы 4 и 8 стремятся обеспечить заданные значения температуры и момента на валу червяка, начинают изменять частоту вращения червяка и величину сопротивления выгруэного устройства. Так как стабили эация момента на валу червяка в этом случае приводит к компенсации возмущения по свойствам перерабатываемого материала, то частота вращения червяка в статике не изменяется. 15 По окончании переходного процесса температура принимает заданное значение при прежней частоте вращения червяка и следовательно частота вращения гранулятора 2 сохраняет свое 20 первоначальное значение. 24 6ство 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 экспериментальным 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.Момент на валу червяка принимает также заданное значение, но при новой длине заполнения канала червя ка материалом с соответствующими изменившимися физико-механическими свойствами перерабатываемого материала.Следовательно при колебаниях 30 расхода исходного материала стабилизация момента на валу червяка обеспечивает пропорциональную связь частоты вращения червячного вала с производительностью червяка машины 1 з и эта связь используется для изменения частоты вращения гранулятора 2, обеспечивая постоянство насыпного веса, При колебаниях же физико- механических свойств материала кон" 40 тур регулирования момента на валу червяка полностью компенсирует это возмущение, и частота вращения гранулятора 2 не изменяется и, следовательно, обеспечит постоянство задан ных размеров гранул, т.е. постоянство насыпного веса.Таким образом при колебанияхрасхода и свойств исходного материала устройство обеспечивает постоянФормула изобретения Устройство для автоматическогоуправления процессом переработкиполимерных материалов в червячныхмашинах с регулируемым приводом,выгрузным устройством и гранулятором,содержащее датчик температуры, сое"диненный через первый регулятор сприводом червяка, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации насыпноговеса переработанного полимерного материала, оно снабжено датчиком момента на валу червяка, соединеннымчерез второй регулятор с приводомвыгрузного устройства, датчикомчастоты вращения червяка, соединенным через функциональный блок сприводом гранулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3164862,кл. 18-12, обпулик. 1965.2, Авторское свидетельство СССРЙ 457616, кл. Г 29 Г 1/00, 1970Подписн СССР 4/ виап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж б 73 ИПИ Государственного по делам изобретенийМосква, Ж, Рауш омитета открыт ая наб.