DD200214A1

DD200214A1 - Vorrichtung und verfahren zur extruderstrassenregelung

Info

Publication number: DD200214A1
Application number: DD23292381A
Authority: DD
Inventors: Csaba Villanyi; Wolfgang Beck; Dieter Scheuschner
Original assignee: Csaba Villanyi; Wolfgang Beck; Dieter Scheuschner
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1983-03-30

Abstract

Die Erfindung ist zur Konstanthaltung der Fertigungsmasse beim Extrudieren von Rohren, Huellen und Profilen aus Plast- oder Elastwerkstoff anwendbar. Die erfindungsgemaesse Loesung soll die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur Regelung des Massedurchsatzes bei Extrudern ermoeglichen, wodurch bei guter Materialoekonomie Erzeugnisse wirtschaftlich mit hoher Gebrauchswerteigenschaften gefertigt werden koennen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Regelung der Extruderstrasse mit moeglichst geringem mechanischem Aufwand zu schaffen, die eine Konstanthaltung der Fertigungsmasse der zu extrudierenden Erzeugnisse gewaehrleistet. Erreicht wird dies dadurch, dass unterhalb eines Beschickungsbehaelters vor dem Extrudiereinzug mehrere beschickbare Waegebehaelter zur Gewichtsverlustbestimmungen und Rohmaterialbereitstellung wechselweise einsetzbar angeordnet sind, wobei die jeweiligen Waegebehaelter zugeordnete Messeinrichtungen aufweisen, die mit einer Auswerteeinheit gekoppelt sind, welche weiterhin mit einem Impulsgeber und einem Raupenabzug verbunden ist.

Description

-A-

^rVorriehtung und Verfahren zur Extruderstraßenregelung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Extruderstraßenregelung und ist zur Konstanthaltung der Fertigungsmaße beim Extrudieren von Eohren, Hüllen und Profilen aus Plast- oder Elastwerkstoff anwendbar, vorzugsweises Einsatzgebiet ist ,die Zabelindustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Extrudieren können Schwankungen der Querschnittsabmessungen des Extrudats, beispielsweise" beim Ummanteln von Zabeln, zu Y'anddickenänderungen führen. Diese Querschnittsänderungen können durch Abzugsgeschv/indigkeitsänderungen der Extruderstraße, durch Temperaturänderungen des extrudierten Materials, durch Verschmutzungen im Spritzwerkzeug des Extruders oder durch Viskositätsänderungen hervorgerufen werden. Um eine erforderliche V/andstärke der Plasthüllen nicht zu unterschreiten, werden diese allgemein mit einer größeren Dicke extrudiert. Dadurch ergibt sich für das Extrudat ein höherer Materialverbrauch.

So sind Verfahren zur Messung des Materialverbrauchs an Anlagesystemen und der Vergleich mit theoretischen oder empirisch ermittelten Werten, wobei Abweichungen von diesen in den Eegelungsprozeß eingreifen, bereits bekannt. Aus der DE-AS 1 964 386 ist eine Vorrichtung zur Zonstanthaltung·der V/andstärke beim Extrudieren von Plastmänteln für elektrische Zabel oder Rohre aus Plastgranulat bekannt, bei der das. Eohmaterial in Granulatform über einen Meßzylinder dem Extruder zugeführt wird.

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Mit-Hilfe einer KLveauschranke wird der Füllgraä des Meßzylinders überwacht. Der Abruf der Materialzufuhr erfolgt durch die von der Niveauschranke abgegebenen Impulse, deren seitlicher Abstand ein laß für die vom. Extruder eingezogene Granulatmenge pro Zeiteinheit ist. lter zeitliche Abstand der 'Impulse als Istwertzeit wird mit einer von'der Abzugsgeschwindigkeit' und vom Gewicht des Mantels pro Längeneinheit abhängigen Sollwertzeit verglichen und. zur Regelung der Ab- Zugsgeschwindigkeit oder Sehne okendrehzahl des Extruders verwendet. Biese Vorrichtung hat aber, den Hachteil, daß sie diskontinuierlich arbeitet und einen erheblichen mechanischen Aufwand erfordert. Bei der Materialmenge, die dem Meßzylinder zugegeben wird, werden Überdosierungen nicht erkannt und durch den unebenen Granulatspiegel können erhebliche Meßfehler entstehen. Die Bestimmung der Dosierungen erfolgt über das Gewicht und der Einzug des Extruders wird Über eine Volumenkontrolle überwacht, hierbei treten aber bei Schutt- . dichteschwankungen Meßfehler auf.

Weiterhin ist aus der EB-OS 26 34 280 eine Vorrichtung bekannt, bei dem die Dosiereinrichtung entsprechend der vorgegebenen Ausstoßleistung des Exti*u&ers einen kontinuierlichen Rohmaterialfluß zum Pufferspeicher gewährleistet. Der Pufferspeicher ist zum kontinuierlichen Vergleich der ihm zugeführten und der ihm vom Extruder entzogenen Rohmaterialmenge mit einer Einrichtung zur kontinuierlichen gewichtsmäßigen Bestimmung seines Füllstandes verbunden.

Des weiteren ist aus der Schrift ein Verfahren zur Regelung der AusstoBleistung bekannt. Dazu ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Schneckendrehzahl des' Extruders, den auftretenden Füllstandsänderungen des Pufferspeichers ent- sprechend, regelt, nachteilig daran ist, daß eine präzise und kontinuierliche Dosierung nur mit einem erheblichen technisohsi-'.Aufwand zu erreichen ist. Die Dosiergenauigkeit der Bandwaage wird nicht überwacht und im· Falle eines Dosierfehlers kann keine Korrektur vorgenommen werden.

Bekannt ist auch aus der UE-OS 2 353 -110 eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Wandstärke während des Pertigungsprozesses über eine Mengenmessung des von dem Extruder innerhalb einer vorwählbaren Zeit oder einer vorwählbaren länge verarbeiteten Ummantelungsmaterials in Verbindung mit einer Auswerte- und Ableseeinrichtung. Die Mengenmessung des ummantelungsmaterials erfolgt mit einer als Hilltriohter ausgebildeten Yiaage, deren Kraftarm .mit einem Meßwertgeber verbunden ist. Бег Eachteil der gesamten Vorrichtung ist, daß keine lösung zur Beschickung des Kllltrichters während des Sertigungsprozesses angegeben ist und damit ein kontinuierliches Eegelungsprinzip nicht möglich ist und somit auch keine typengebundene Parameter als Sollwert eingegeben werden, die mit. dem Istwert vergleichbar sind. Auch ist die Auswerteeinriohtung aufgrund ihres beschriebenen Aufbaus sehr stärungsempfindlich..

Ziel der Erfindung

Die erfindungsgemäße lösung soll die Bereitstellung einer Vorrichtung und'eines Verfahrens zur .Regelung des Massedurchsatzes bei Extrudern ermöglichen,- wodurch bei guter Materialökonomie Erzeugnisse wirtschaftlich'mit hohen Se-Drauohsvierteig'enschaften gefertigt -»erden ScBnnen.

Darlegung des Vfesens der Erfindung

ДЗег Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Regelung der Extruderstraße mit möglichst geringem mechanischem Aufwand zu schaffen, die eine Konstanthaltung der Pertigungsmaße der zu extrudierenden Erzeugnisse gewährleistet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch geläst, daß unterhalb eines Beschickungsbehälters vor dem. Sxtrudereinzug mehrere beschickbare WHgebehälter zur Gewichtsverlustbestimmung und Eohmaterialbereitstellung wechselweise einsetzbar ' angeordnet sind, wobei die jeweiligen VJägebehälter züge- . ordnete Meßeinrichtungen .aufweisen, die mit einer Auswerteinheit gekoppelt sind,' welche weiterhin mit einem dem Extruder naohgeschalteten und auf die extrudierte lange ansprechenden Impulsgeber und mit einem Raupenabzug verbunden sind. ^:

Sind die über eine Masseflußwegumsohalteinheit besohickbaren Wägebehälter nebeneinander angeordnet, ist jeweils ein Wägebehälter über eine vor dem Extruder angeordnete Masseflußwegumschalteinheit mit diesem gekoppelt. An jeweils dieser Einrichtung erfolgt über die dem jeweiligen Wägebehälter 'zugeordnete Meßeinrichtung die Meßwertgewinnung. Im anderen Wägebehälter erfolgt die Bereitstellung des neuen Materials und die Bestimmung äes Masseanfangswertes', der als Meßwert der mathematischen Verarbeitungseinheit vor Erreichen des Umschaltens auf die neu bereitgestellte Materialmenge vorliegt. Das umschalten auf die neu bereitgestellte Eaterialmenge erfolgt nach Erreichen eines Grenzwertes. Beide Wägebehälter arbeiten mit wechselnder Funktion in Abhängigkeit der Stellung der Masseflußwegumsohalteinheit.. Die Zugabe von neuem Material in die Wägebehälter erfolgt wechselseitig entsprechend ihrem Arbeitszustand.

Bei übereinander angeordneten Wägebhältern werden diese über Masseflußsperreinheiten beschickt und der untere Wägebehälter ist über eine Zuführung mit dem Extruder -verbunden.

' Bei.der Eohmaterialzuführung in die Wägebehälter sollen zwei Arbeitszustände unterschieden werden! "Füllen", "Verbrauch". Im Arbeitszustand "Füllen" ist keine genaue Materialzugabe erforderlich, da nach beendetem Füilvorgang e-ine gewichtsmäßige Bestimmung der eingegebenen Menge erfolgt. Materialspezifische Eigenschaften haben damit untergeordnete Bedeutung. Bie Zugabe des Materials kann sehr unterschiedlich erfolgens

. Volumenmäßig als grob bestimmte Gewichtsmenge oder als zeitlich begrenzter Materialfluß.

Im Arbeitszustand "Verbrauch" wird der gewichtsmäßige Zustand, des tfägeb'ehälters bestimmt und einer mathematischen Verarbeitung in der Auswerteeinheit , beispielsweise über einen Mikroprozessor, zugeführt. Das Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß mittels mehrerer '.Tägebehälter eine kontinuierliche Eohmaterialzuführung zum Extruder erreicht und der durch Extrudereinzug entstehende' Gewichtsverlust ermittelt wird, um mit ihm durch Vergleich mit einem dem Gewicht des Extrudats je Pertigungslänge entsprechenden Sollwert die Abweichungen für

eine Nachregelung der Abz-ugsgeschviino.igke.it und Sehne оке ndrehzahl zu gewinnen. Ύογ dem Extrudereinzug werden zwei nebeneinander angeordnete Wägebehälter wechselseitig über eine Masse-. flußwegumschalteinheit gefüllt, die'wiederum den Extruder über eine zweite Masseflußwegumschalteinheit beschicken, wobei 5eweils ein MaterialaufnahmebehHlter den Extruder beschickt und . der andere vom Beschickungsbehälter gefüllt wird, so daß der Gewichtszustand des Materialaufnahmebehälters, der den Extruder beschickt, gewichtsmäßig Überwacht wird und daß Abweichungen von einer vorgegebenen, am Kegler eingestellten Materialmenge eine Wirkung auf den Abzug ausüben und daß die Abzugsgeschwindigkeit in den Regler eingegeben wird*' Um "die negativen Auswirkungen der Umschaltzeit der unteren Masseflußwegumschaltung auf die Prozeßsteuerung zu eliminieren, ist es notwendig, die während des Umsehaltvorganges aus dem abzuschaltenden Wägebehälter ausfließende Masse für die Bestimmung des Massedurchsatzes zu berücksichtigen; d.h. nach Abschluß des Uraschaltvorganges und vor Beg-inrt des Nachfüllens ist noch eine Erfassung der vorhandenen Masse im Behälter nötig, um die Differenz zu bestimmen. ' Bei dar zweiten Variante bestehen die Merlanale der Erfindung darin, daß bei zwei'übereinander angeordneten Wägebehältern der.untere der Sohmaterialzuführung zum-Extruder und zur Gewichtsbestimmung dient. Der obere V/ägebehälter übernimmt die Materialbereitstellung für den unteren Vfägebehälter und die Gewiohtsbestimmung des bereitgestellten Hohmaterials. Zu Beginn des Nachfüllens des bereitgestellten Rohmaterials vom oberen Viägebehälter wird die im unteren ii'ägebehälter verbliebene Eestraenge und die im. oberen V/ägebehälter bereitgestellte Bohmaterialmenge rechnerisch addiert und als Anfangsgewicht der Eohmaterialmenge des unteren ϊ/ägebehälters definiert. Dadurch ist die Auswirkung des zeitlichen Ablaufes' des KaohfUllens auf den ϊ/ägeprozeß und eine negative Auswirkung auf die Prozeßsteuerung eliminiert, sofern die Füllzeit kleiner ist als der kontinuierliche.Zeitabstand.'Anderenfalls muß die Zuverlässigkeit der Steuerung dadurch gewährleistet werden, daß über die. Püllzeit die Stellgröße des Regelmechanismus der Abzugsgeschwindiglteit oder/und der Sohne.ckendrehzahl konstant 'geha'lt.en wird.

Ausf ührungsbe i spie 1

Die' Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den-zugehörigen Zeichnungen zeigen Pig. 1i Eine schematisohe Barstellung der-läxtruderstraße mit¹

nebeneinander angeordneten Wägebehältern.- !ig. 2: Eine sohematisohe'Darstellung der Bxtruderstraße mitübereinander angeordneten 'ü'ägebehältern.

Ober einem Extruder 6 mit einem Spritzkopf 7 sind zwei Wägebehälter 3.1 und3.2 nebeneinander oder übereinander angeordnet." Die Wägebehälter sind mit einer Meßeinrichtung 4.1 und 4.2 versehen, um ihren Masseinhalt gewichtsmäßig zu bestimmen. Ein Beschickungsbehälter 1 ist über den Wägebehältern 3.1; 3.2 angeordnet und mit einer .Masseflußwegumschalteinheit 2 Fig. 1 bzw. mit einer Masseflußsperreinheit 13 ^ig. 2 versehen. Der Extruder 6 ist mit den nebeneinander angeordneten Wägebehältern iig.i über'eine Masseflußwegumschalteinheit gekoppelt.

Bei übereinander angeordneten Wägebehältern Fig.2 weisen die Wägebehälter eine Masseflußwegsperreinheit 13; 14 auf, der untere VVägebehälter 3.1 eine Zuführung 15 zum Extruder 6. Zur' Förderung des Extrudats durch die Extruderstraße dient ein Raupenabzug 10. Die Abzugsgeschwindigkeit und die Länge äes Extrudats werden über den Impulsgeber 9 bestimmt. Die Steuerung der Anlage'erfolgt über eine Auswerteeinheit 11, die mit Mikroprozessoren bestückt ist.

An der Auswerteeinheit 11 wirS mit dem Einstellschalter 12 die vorgegebene Materialmenge pro" Längeneinheit eingestellt sowie ein materialspezifischer Code, aus dem sich die optimale Sohneckendrehzahl bzw. ein optimaler Materialdurchsatz des Extruders 6. ableitet.

Tor äem Anfahren des Extruders 6 sind die V/ägebehälter ЗІ1 und 3.2 beschickt. Hach dem Starten der Extrudersohnecke ist durch entsprechende Stellung der Masseflußwegumschalteinheit 5 ein Wägebehälter beispielsweise 3.1 mit dem Extruaereinzug verbunden. Der Extruder 6 fährt'auf die vorgegebene Drehzahl hoch und die jeweilige .Abzugsgeschwindigkeit des Extrudats wird über die Auswerteeinheit nachgeregelt.

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Am Wägebehälter 3.1 erfolgt die Meßwertgewinnung mit der Meßeinrichtung 4.1. Im Wägebehälter 3.2 wird das neue Material bereitgestellt und nach der Pullung.der Masseanfangswert über die Meßeinrichtung 4.2 bestimmt.

Bs ist vorteilhaft) die vom Extruder eingezogene Materialmenge über die zeitliche Differenzbildung der Masse im Wägebehälter 3.1 gewichtsmäßig.so zu bestimmen,-daß der Zeitpunkt .. der Kontrolle nach dem Ablauf einer vorgegebenen ganzen Impulszahl, die vom Impulsgeber 9 abgegeben wird, liegt. Diese lösung ist deshalb möglich, weil die auf eine längeneinheit des Extruders fallende Impulszahl immer konstant und unabhängig von der Abzugsgeschwindigkeit ist. Durch die vorgegebene Impulszahl wird das Maß der Kontinuität bestimmt. Wenn die Materialmenge im Wägebehälter З.І eine vorgegebene Minimalmasse erreicht, wird die Masseiflußwegumschalteinheit 5 betätigt und der Wägebehälter 3.2 mit dem Extruder б anstelle des Wägebehälters 3.1 gekoppelt. Beide Wägebehä'lter arbeiten mit wechselnder Funktion in Abhängigkeit-der Stellung der Masseflußwegumschalteinheit 5. Die Zugabe von neuem Material aus dem Beschickungsbehälter 1 erfolgt.ebenso wechselseitig über die Itasseflußwegumschalteinheit 2. Das Beschicken der Wägebehälter 3.Ί und 3.2 vom Beschickungsbehälter 1 erfordert keine genaue Materialzuführung, da. nach beendetem I¹UIlvorgang eine genaue gewichtsmäßige Bestimmung der eingegebenen Masse im Yiägebehälter erfolgt. Die Ausv/erteeinheit 11 steuert die gesamte Vorrichtung so, daß in Abhängigkeit vom tatsächlichen gewichtsmäßigen Verbrauch über einen Vergleich mit einem Sollwert und über die Bestimmung äer Abzugsgeschwindigkeit ade Abzugsraupe 10 geregeltvird. Im Ausführungsbeispiel Pig. 2 sind gleiche Teile wie in üg.1 mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. .Im Gegensatz zu !Pig.1 sind hier jedoch die Masseflufiwegumschaiteinheiten 2 und 5 als Masseflußsperreinheiten 13;14 ausgeführt. Der un-tere Wägebehälter 3.1 dient der Rohmaterialzuführung zum Extruder und der Bestimmung· der Menge des eingezogenen Materials. Der obere Wägebehälter-3.2 dient der Massebereitstellung für den unteren 'rfägebehälter 3.1 und der .Bestimmung des bereitgestellten Materials.

Die Zuführung des Materials aus dem Beschiclruiigsbehalter 1 erfolgt immer- zum oberen Wägebehälter 3.2» Pur die Zuführung aus dem"Beschickungsbehälter 1 zum oberen Wägebehälter 3-2 ist keine genaue Dosierung erforderlich, da nach beendetem Füllvorgang-eine genaue .GewichtsbeStimmung der eingegebenen Blasse im oberen V/ägebehälter 3·2 durch die Meßeinrichtung erfolgt.

Die Begelung erfolgt gemäß.Figur 1.

Claims

Erfindungsanspruchs

1. Vorrichtung zur Extruderstraßenregelung über eine den Eoh-•materialeinzug des Extruders gewicht sinäßig überwachende Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb eines Besohickungsbehälters (1) vor dem Extrudereinzug mehrere beschickbare Wägebehälter zur Gewichtsverlustbestimmung und Eohmaterialbereitstellung wechselweise einsetzbar angeordnet sind, wobei die jeweiligen Wägebehälter zugeordnete Meßeinrichtungen aufweisen, die mit einer Auswerteeinheit (11) gekoppelt sind, welche weiterhin mit einem dem Extruder (6) nachgeschalteten und auf die extrudierte Länge ansprechenden Impulsgeber (9) und mit einem Raupenabzug (10) verbunden ist.

2« Vorrichtung nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß die über eine Masseflußwegumschalteinheit (2) beschickbaren Wägebehälter nebeneinander angeordnet und über eine MassefluBwegumschalteinheit (5) mit dem Extruder (6.) gekoppelt .sind.
3. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet., daß die jeweils über "eine Masseflußsperreinheit (13Л4) beschick- 'baren Vfägebehälter übereinander -angeordnet^: sind und der ' untere li'ägebehälter (3.1) über eine Zufuhrung (15) mit dem .Extruder (6) verbunden ist.
4. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung· nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mehrerer Wägebehälter

eine kontinuierliche Eohmaterialzuführung zum Extruder (6) erreicht und der durch Extrudereinzug entstehende Gewichtsverlust ermittelt wird, um mit ihm durch Vergleich mit

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einem dem Gewicht- des Extrudats je Pert igung s länge entsprechenden Sollwert die Abweichungen für eine Bachregelung der Abzugsgeschwindigkeit und Sehneckendrehzahl zu gewinnen.
5.Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Punkt 1,2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den vor dem Extrudereinzug . nebeneinander angeordneten 7/ägeoehältern jeweils ein .Wägebehälter dem Extruder (6) flas Eohmaterial zuführt und der Gewi chtsbeStimmung in Verbindung mit.einer exakten Fertigungslänge dient, während dem jeweils anderen Wägebehälter das Eohmaterial über den Beschickungsbehälter (1) und die' Masseflußwegumschalteinheit (2)' zugeführt und nach Erreichen einer in seinem Gewicht nicht genauen Materialmenge die Fallung beendet wird und der Massewert in der Auswerteeinheit (11) gespeichert und nach Erreichen eines Mindestniveaus in dem Extruder (6) Eohmaterial zuführenden 'iägebehälter (3.1 oder · 3.2) ein .Umschalten der Masseflußwegumsclialteinheit (5) auf den anderen'".Vägebehälter (3.1 oder. 3.2) erfolgt, wobei-während des Umschaltens kurzzeitig beide Wägebehälter der Gewicht sue Stimmung dienen.
6.Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Hinkt 1,3 und 4., dadurch gekennzeichnet, daß von den übereinander angeordneten Vi'ägebehältern .der untere 7/ägebehälter (3.1) den Extruder (6) über die Zuführung (15) mit Eohmaterial beschickt und dabei der Gewichtsuestimmung in Verbindung mit einer ex-.akten Fertigungslänge dient, während der obere Y/ägebehälter (3.2) das Eohmaterial aus dem Beschiokungsbehälter (1) über die Masseflußsperreinheit (13) erhält und gleichzeitig eine gewichtsmäßige Bestimmung erfolgt, wobei zwischen zwei Gewichtsbestimmungen und nach Erreichen eines festgelegten. ' Mindestniveaus im unteren Viag eb ehält er (3.1) das Eohmaterial •über die Masseflußsperreinheit (14) in denselben fließt.

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen -

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