EP2010367A1 - Verfahren zur steuerung einer kunststoffverarbeitenden anlage und kunststoffverarbeitende anlage - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer kunststoffverarbeitenden anlage und kunststoffverarbeitende anlage

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Publication number
EP2010367A1
EP2010367A1 EP07721890A EP07721890A EP2010367A1 EP 2010367 A1 EP2010367 A1 EP 2010367A1 EP 07721890 A EP07721890 A EP 07721890A EP 07721890 A EP07721890 A EP 07721890A EP 2010367 A1 EP2010367 A1 EP 2010367A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
volume
volume control
screen
control
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07721890A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Stark
Harald Pohl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maag Pump Systems GmbH
Original Assignee
Maag Pump Systems Textron GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maag Pump Systems Textron GmbH filed Critical Maag Pump Systems Textron GmbH
Publication of EP2010367A1 publication Critical patent/EP2010367A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a plastics processing plant and a corresponding plant, wherein the plant comprises at least one feed device for a polymeric melt, in particular an extruder, a conveyor, in particular a melt pump, a filter device and a tool.
  • Plastics are processed, for example, in extrusion lines, wherein an extruder is used as a feeder, by means of which a downstream tool is supplied continuously and uniformly with a polymer melt of plastic.
  • delivery devices can be used as volumetric delivery units to produce a constant volume flow. These are needed to produce a product within given tolerances.
  • Operation with a conveying device, for example a gear pump offers advantages over operation without a pump, since the operating stability and handling of the system can be improved.
  • Suitable products of a continuous extrusion process are films, tubes, profiles, flat films, plates and the like. Demands made on the purity of the plastic melt, the melt is passed through a filter device which is arranged between the extruder and the tool.
  • the filter device can result in a considerable, partially non-linear pressure drop, which often reduces the delivery pressure applied by the extruder to such an extent that an additional delivery device is arranged in the melt stream which provides sufficient melt pressure for the tool provides.
  • two different types of screen changers for continuous operation can be used as filter means, which during operation of the system are capable of changing, in particular exchanging or cleaning, the soiled filters, which are also referred to as screens to interrupt the flow of material.
  • a screen changer When processing non-soiled or only slightly soiled virgin material, a screen changer is used, which allows an exchange of soiled sieves during continuous production, which may also involve sieve packets (DE 35 27 173 C1).
  • the melt stream is split, for example, into two streams (channels) on the material inlet side and directed to two sieves. After flowing through the sieves, the two separate streams of the polymer melt are recombined to exit the material.
  • a screen-carrying screen bolt is first pushed axially out of the housing by means of a hydraulic cylinder or manually. As a result, the corresponding channel is shut off at the same time and production continues on the other sieve. After the the screen bolt moved back into the housing.
  • a continuous backflush screen changer can be used.
  • This application benefits from a self-cleaning backwash system.
  • the contamination from the sieve or the sieve pack is washed out with a backward flow of the filtered melt by diverting part of the filtered melt and leading it to the back of the sieve. This dissolves the contamination from the sieve or sieve package and is transported outside.
  • the backwashing process can be carried out repeatedly until Siebverschl foundation, which has a high life of the sieves result.
  • continuous operation is possible if the melt stream is split into at least two streams (channels) and directed to at least two screens or screen packages.
  • Such a device for filtering a fluid is evident from EP 0 798 098 Bl.
  • Backwashing sieve changers are known, to which a reservoir is connected, which is capable of receiving melt be designed in the manner of a hydraulic accumulator.
  • a small partial flow of the filtered melt is diverted into the reservoir until it is filled.
  • the derived partial flow in relation to the main flow must be kept very low in order to disturb the main stream of melt when filling the reservoir little and to ensure the most constant melt main stream can.
  • For backwashing a screen no melt is removed from the production process. Rather, the back of the sieve to be backwashed is connected to the reservoir, which discharges stored melt, which flows through the sieve and cleans it. In this way, the reservoir can compensate for a melt loss during backwashing.
  • the present invention is based on the object
  • the method according to the invention serves to control a continuous plastics-processing installation, the installation having at least one feed device for a polymeric melt, in particular an extruder, a conveying device, in particular a melt pump, a filter device and a tool.
  • Suitable feed devices are, for example, screw extruders or twin-screw extruders.
  • the conveying device is preferably a volumetrically conveying unit, for example a pump, in particular a gear pump, the number is adjustable and generates a constant volume flow.
  • a filter device for example, the screen changer described above, which requires a replacement of the sieves when dirty, or a backwash screen changer can be used.
  • the extrusion tool can be a corresponding tool for producing films, tubes, profiles, flat films, plates and the like, and a flat film die.
  • the invention is not limited to the specifically mentioned extruders, pumps, screen changers and extrusion tools.
  • the method according to the invention is characterized in that a volume control or volume control is activated and intervenes in the case of a change in volume, that is to say in the event of a change in the passage of the melt stream between the feed device and the tool over time.
  • the change in the passage rate of the melt stream occurs primarily in a melt loss at a location between the feeder and the tool. It can be done by a manually or automatically generated intervention in the production process. It occurs primarily during a screen change, irrespective of whether the screen change is an exchange of the screens or a backwashing of the screens, in which the melt is withdrawn from the production process.
  • the volume control affects the conveyor to compensate for the volume change.
  • volume control or volume control becomes active.
  • the volume control or volume control increases the volume flow and compensates for the volume loss, for example, the speed of a the delivery rate increases.
  • volume loss can be compensated by the delivery rate of the conveyor (pump) is adapted so that the pressure and thus the delivery volume is kept constant before the tool.
  • the process according to the invention described above is particularly advantageously applicable to extrusion lines using extruders which are not capable of producing high yields press device.
  • extruders are used, for example, in the processing of recycled material, where the material must be gently homogenized and degassed to remove residual moisture.
  • a conveying device in particular a pump and preferably a gear pump, by which the pressure of the melt exiting the extruder is further increased, so that the pressure now sufficient to push the melt through the filter device and to supply the tool properly and continuously as well as pressure and volume constant with melt.
  • the method according to the invention is particularly effective applicable where the filter device contains at least one screen changer, which causes a volume loss in the melt stream during the screen change, in particular the Sieve replacement or rewinding.
  • two types of screen changers are used.
  • a so-called continuous screen changer is used, which makes it possible during the operation of the system to replace sieves, without interrupting the flow of material.
  • a backflush screen changer is preferably used.
  • the latter has the option of diverting the contaminated sieves from the filter by means of bypassing filtered melt
  • the screen change can be carried out automatically in the case of the two variants mentioned, for example by measuring the pressure increase across the sieve or sieve plate, which gives an indication of the degree of soiling of the sieves, and is used as a size which initiates the sieve change. If a screen change signal is present, a screen change control performs backwashing according to a predefinable program. Automatic backwash controls are well known to those skilled in the art. When using a handles a handles this invention.
  • the screen change can be signaled manually or automatically after a predetermined time and be performed manually accordingly.
  • volume control is activated according to the invention during the screen change or rewinding.
  • the volume control may consist in the fact that in a screen change, the delivery rate of the conveyor is automatically increased by values that were determined by previous attempts at sieve replacement or backwashing.
  • a preferred development of the invention proposes that the tool inlet pressure of the pumped medium (polymer melt) be detected and adjusted for adjustment. subsidized volume flow is used.
  • the pressure of the polymer melt is referred to, which prevails in front of the tool and that at a point between the tool and a lying upstream of the tool component of the system, in particular at a point between the tool upstream filter device and the tool.
  • a melt pressure signal for volume control or volume control is of particular advantage because the pressure measurement at any point of the melt stream can be done in a simple, well-known manner, while a direct flow measurement usually eliminates in practice for polymer melts for practice.
  • pressure can be evaluated either in a volume control, which, for example, when the pressure falls below or exceeds certain pressure values corresponding signals to the conveyor off to give the volume flow to increase or decrease.
  • a volume control is used with a closed loop in which the tool inlet pressure is used as a controlled variable, which is converted by the conveyor into a suitable control variable for volume control.
  • the tool inlet pressure can be kept constant within narrow limits, which stabilizes the melt flow and has an advantageous effect on product quality and production safety.
  • volume control or volume control using the tool inlet pressure is essentially only during the occurrence of a volume loss, so relatively short time. Long-term intervention using a pressure signal is not expedient, since parameters of the melt (for example, the viscosity) can change over a longer period of time, and then a predictable relationship between pressure and volume flow is only conditionally present.
  • volume control or volume control only for short time intervals in the method according to the invention. It is activated automatically if a volume loss is produced by an intervention in the production process. Preferred time intervals are between 10 seconds and 10 minutes, in particular between 1 minute and 5 minutes.
  • a loss of volume occurs in particular during a screen change (replacement or backwashing).
  • these operations can also be performed at least partially manually.
  • the screen change process and the volume control or volume control affect each other. After the initiation of an automatic screen change process, it intervenes by suspending (stopping) the screen change process just before a volume loss is expected to occur for a predetermined period of time. Within this period, the volume control or volume control is activated.
  • a preferred embodiment of the invention provides that after the volume control has been activated and before the backwashing process starts, the reservoir is filled with melt.
  • a screen pin of the backwash screen changer can be moved to a position in which it allows melt passage from the main melt stream to the reservoir.
  • the filling of the reservoir can be done relatively quickly, because the melt, which is branched off from the main melt stream for filling the reservoir, is compensated by the volume control.
  • the rapid filling of the reservoir has the consequence that it can be used if necessary with short backwash intervals.
  • the screen is automatically backwashed by moving the screen bolt further to a position where the reservoir is at the clean back of the screen a melt discharge channel is connected.
  • the reservoir is filled relatively quickly with melt until shortly before backwashing, so that the residence time of the melt in the reservoir is short and chemical degradation and cracking of the polymeric melt is avoided.
  • a displacement sensor can be arranged on the screen pin of the screen changer, the signals of which provide information about the screen pin position and thus also about an imminent loss of volume.
  • the initial values of the volume control are adjusted, in particular during the suspension of the screen change process, by determining the instantaneous tool inlet pressure during a predeterminable period of time before starting the volume control or volume control.
  • the value is taken over as setpoint in the following volume control or volume control. Due to this setpoint equalization, the output of the volume controller is switched to the current conditions bumplessly active after accepting the setpoint.
  • the screen bolt After activating the volume control or volume control, the screen bolt continues to move into preprogrammed positions to perform a sieve replacement or a backwash. In this case, a product volume is removed from the delivery process by venting or backwashing the sieves.
  • the volume loss is compensated by the volume control or volume control, so that in particular pressure and volume flow fluctuations are effectively prevented on the tool. be activated, if previously there were constant conditions for a certain period of time. In particular, no changes in the production speed of the pump should have been made for a selectable period of time since it is necessary for the production process to be stable before and while volume control or volume control becomes active.
  • the volume controller controls the delivery volume of the delivery device (eg the speed of the gear pump) and regulates the pressure drop caused by the volume loss.
  • the pressure is used in particular as an auxiliary quantity for averaging the volume flow.
  • the use of the printing size is of particular advantage because no reliable, inexpensive direct volume meters for plastic melts are available.
  • Measurements in the sense of the inventions cover not only individual pressure measurements but also the measurements of differential pressures.
  • the activation of the volume control or volume control can in principle be maintained for a predefinable period of time and then canceled again.
  • the time span must be chosen so that the volume loss is completed with certainty. This requires an additional safety period.
  • a further development of the invention therefore proposes that the volume control or volume control is automatically deactivated if an intervention in the finished.
  • volume loss occurs, for example, during a screen change, in particular if a screen is exchanged (during venting) or backwashed, a signal from the screen change control, which marks the end of the screen change, can be used to deactivate the volume control.
  • a controller for the conveyor device is bumplessly closed by a transfer to an existing prior to the activation of the speed controller of the conveyor.
  • a pump used as a conveying device, in particular gear pump after the deactivation of the volume control or volume control again with the prevailing prior to activation production value (Dreh Lawrence) promotes.
  • volume control is not activated. It is advantageous to operate the conveying device at a constant delivery volume in this operating state. This constant delivery volume is expediently predetermined by the operator by means of an operating device.
  • a conveying device may serve a pump, such as a pulsation gear pump, which delivers a constant volume flow as a volumetric pumping unit of constant speed.
  • a pump such as a pulsation gear pump
  • the pump is in normal operation, if no volume loss is expected during the production process and the volume control is not activated, set to a desired volume flow corresponding constant speed. The operator can wanted production volume, set.
  • the feed device is an extruder and the conveying device is a gear pump
  • the melt inlet pressure can be detected at the inlet of the gear pump and used as a controlled variable for the extruder rpm control.
  • the delivery volume of the delivery device follows the requirements of the delivery device, as long as the delivery volume (eg the speed of the gear pump) of the delivery device is changed.
  • This variant of the method according to the invention can be effective both in normal operation (no volume loss) and in activated volume control or volume control.
  • the tool inlet pressure is measured and a signal is triggered at a predefinable tolerance deviation of the tool inlet pressure.
  • the signal may be, for example, an acoustic and / or optical signal.
  • the operator can intervene at any time in the extrusion process and, for example, change the pump speed in order to set the production speed.
  • the volume control For a correct function of the volume control, however, it is a prerequisite that during the activated volume control no setpoint changes of the conveyor are made by the operator. Otherwise, the controlled variable, namely the melt pressure at the inlet of the tool, would no longer be usable.
  • the screen change In the case of an intervention by the operator during a screen change (for example during a sieve replacement or a backwash), the screen change is stopped and the volume control is ended.
  • the corresponding screen pin is stopped and a warning signal is generated.
  • a quick retraction of the screen bolt in its middle position should not take place, as there may still be air pockets, which could lead to significant production disruptions.
  • the operator then has the option of well-thought-out manual manipulation to end the process without a production aborted or polar disorders occur.
  • volume control or volume control is aborted and transferred to the controlled normal operation (no volume loss).
  • the screen pin is usually moved automatically according to predetermined program specifications to positions which are predetermined for the backwashing and venting process sequences in accordance with the present screen pin geometry.
  • These predetermined positions of the filter device usually do not depend on changing production conditions. Certain production conditions, such as higher pressures, higher temperatures and loss, which can not be compensated by the pump used (pump), so that it comes despite the volume control to reduce the flow rate at the tool inlet.
  • a development of the invention provides that, when the volume control or volume control is activated, the positioning of the screen bolts is carried out as a function of the opening of the volume regulator, ie the positioning of the sieve bolts is stopped or the volume control is reached when a predefinable control deviation of the volume control is reached slows down and resumes when the control swing has decreased.
  • the abovementioned predetermined positions of the filter device merely serve as "safety limit switches", ie as maximum permissible deflection positions.
  • volume losses due to changing pressures, temperatures and viscosities can be compensated in the inventive method even if the performance of the conveyor is not sufficient to compensate for volume losses in a normal, not affected by the volume control screen change.
  • the positioning of the screen pin in response to the opening of the volume controller but if, conversely, the screen pin is automatically moved to predeterminable program for the purpose of venting Siebkavticianen in predeterminable positions, and the volume controller responds to this and compensates for a volume loss by increasing the speed of the gear pump.
  • the screen pin is not immediately moved to a maximum 5, réellestechnik, but initially placed in a so-called Vorflutposition in which only a small overlap between the backwashed channel is given. The overlap can be, for example, a few tenths of a millimeter. After a time program then the screen pin is moved in one or more other positions with increasing overlap.
  • the respective Siebbolzenpositionen are determined empirically for the respective filter such that the melt loss occurring in the positions of the volume controller is not overwhelmed and the volume controller can compensate for melt loss at any time.
  • the invention relates to a plastic processing plant, which serves primarily to carry out the method described above.
  • the plant according to the invention consists at least of a feed device for a polymeric melt, in particular an extruder, a conveying device, in particular a melt pump, a filter device and a tool.
  • the plastics processing plant is characterized by a volume control device or a volume control device which can be activated at a volume change of the polymer melt occurring between the feed device and the tool, in particular a volume loss, wherein the volume control device or volume control device is in communication with the conveying device and these influenced to make a volume control or volume control of the conveyor, which adjusts the flow rate and compensates for the change in volume.
  • the system according to the invention makes it possible to maintain a constant volumetric flow even when material is removed from the volumetric flow as a result of a screen change or a screen backflush.
  • the filter device contains a backwash screen changer, to which a reservoir for receiving filtered melt is connected.
  • the reservoir serves to receive a partial melt stream from the production process and to use this for backwashing of sieves.
  • the filling of the reservoir and the removal of melt for the purpose of rewinding can be done by moving a sieve pin. In this case, for example, by moving the screen pin backwashed sieve from its production position, d. H. from the melt stream to be driven.
  • the screen bolt then first reaches a predeterminable position in which a connection is established between the filtered main melt stream and the reservoir and the reservoir is filled with melt.
  • the volume control balances the melt loss in the melt main stream.
  • the screen pin After filling the reservoir, the screen pin is moved to another predeterminable position in which a connection between the reservoir and the clean side of the screen is made and the dirty side of the screen communicates with a drain channel. In this position, the backwashing of the screen is carried out without affecting the main stream of melt. After completion of the backwash, the screen pin is moved back to the production position of the screen.
  • the volume control device or volume control device contains a closed control loop.
  • the control circuit uses the tool inlet pressure as a controlled variable and converts it by the conveying device into a suitable control variable for volume control. This ensures that, in particular, in the course of a screen change, the volume flow is kept constant.
  • a pump and preferably a gear pump as the conveying device.
  • the pump is in normal operation of the system, if no volume loss during the production process is to be expected, adjustable to a desired volume flow corresponding constant speed.
  • a second pressure sensor is preferably provided.
  • a first pressure sensor In order to increase the operational safety of the plastics processing plant, it is further expedient to monitor the tool inlet pressure by a first pressure sensor.
  • the pressure sensor is connected to a signaling device, in particular an acoustic and / or optical signaling device. A signal is triggered if the tolerance of the tool inlet pressure is specified and / or if the operator malfunctions.
  • FIG. 1 is a schematic view of a plastic processing plant according to the invention
  • Fig. 2 is a block diagram of the functional sequence for a
  • FIG. 3 is a block diagram of the functional sequence for a
  • 5 is a block diagram of the functional sequence for a
  • a plastic processing plant in which in melt flow of the polymeric melt successively designed as a screw extruder 10 feeder, a safety filter 12, designed as a gear pump 14 conveying device, a filter device 16 and a tool 18, for example, a flat foil nozzle are arranged ,
  • the screw extruder 10 has a filling device in the form of a funnel 20, over which the still to be melted consists of a plastic granules, the or the screw of the screw extruder 10 is supplied. In the screw extruder 10, the granules are heated, melted and conveyed in the direction of the safety filter 12. Depending on the properties of the pumped medium, a degassing device not shown in the worm cylinder of the screw extruder 10 is provided.
  • the gear pump 14 is a low-pulsation gear pump, which supplies a constant volume flow as a volumetrically conveying unit of constant speed.
  • the filter device 16 arranged downstream of the pump 14 can be designed, for example, as a backwash screen changer and / or as a screen changer for a screen replacement.
  • the filter device 16 is designed such that an uninterrupted flow of melt to the tool is also conveyed during the backwashing or replacement of the sieve.
  • a reservoir 21 for receiving filtered melt can be connected to it, which was indicated in FIG. 1 by dashed lines.
  • a first pressure sensor 22 measures the melt pressure (for example 100 bar) which prevails between the filter device 16 and the tool 18.
  • a second pressure sensor 24 measures the melt pressure (for example 30 to 50 bar) which prevails between the safety filter 12 and the gear pump 14.
  • a third pressure sensor 26 measures the melt pressure (for example, 140 bar) prevailing between the gear pump 14 and the filter device 16.
  • a fourth pressure sensor 28 measures the melt pressure (eg, 50 bar) prevailing between the screw extruder 10 and the safety filter 12.
  • the pressure signals of the four pressure sensors 22, 24, 26, 28 are transmitted to an extruder control unit 30.
  • the extruder control unit 30 controls the screw extruder 10 and the gear pump 14. Through an extruder control panel 32 communicating with the extruder control unit 30, an operator can set control signals to influence the operation of the screw extruder 10 and the gear pump 14 To specify, for example, their speed and thus the flow rate.
  • the operator For normal operation, in which no sieve replacement and no backwash, the operator sets a constant melt or volume flow. Because of the use of the gear pump 14, the pump speed is substantially proportional to the delivered melt flow rate through the plant. To keep the volume flow constant, the operator therefore sets a nominal speed for the gear pump 14 via the extruder control panel 32.
  • the extruder control unit 30 delivers corresponding signals to a pump control 34, which activates the drive 36 of the gear pump 14 in order to keep the speed of the gear pump 14 constant at the predetermined desired speed (speed control). Because of the constant speed, the gear pump 14 delivers a constant volume flow, which ensures the required product quality.
  • the third pressure sensor 26, which detects the melt flow at the output of the gear pump 14, serves as a control device to report disturbances.
  • the inlet pressure of the gear pump 14 is detected by the second pressure sensor 24.
  • the extruder control unit 30 regulates the rotational speed of the screw extruder 10 such that the inlet pressure of the gear pump 14 is kept constant. This regulation can be used in all modes of operation described below Screw extruder 10 adapted to the speed of the gear pump 14, and responds to changes in the gear pump speed to a greater or smaller melt demand caused thereby.
  • a screen change control unit 38 automatically controls the screen change (sieve replacement or backwash). About a screen change control panel 40, the operator can influence the screen change, for example, trigger a screen change, cancel the screen change or adjust a degree of contamination of the filter device 16, in which a screen change is triggered automatically.
  • the screen changer control unit 38 and the extruder control unit 30 communicate with one another via the data line 42.
  • the communication is mainly used to control between a speed control of the gear pump 14 and a volume control 39 of the gear pump 14.
  • a filter device 16 can be used, for example, a device as described in EP 0 798 098 Bl.
  • a sequencer runs in the control program. Initially, there is no screen change and the gear pump 14 is speed-controlled as described. In step 100 it is checked Starting condition may be, for example, a manual selection by, the operator, exceeding a preset Siebprordrucks, exceeding a differential pressure threshold or exceeding a time limit.
  • the differential pressure is determined from the measured values of the first and third pressure sensors 22, 26. It increases with the degree of contamination of the sieves of the filter device 16.
  • step 110 If a start condition is present, the hydraulic aggregate of the screen changer is started in step 110.
  • step 120 that sieve or backwash opening is selected with which the backwashing is started.
  • a backwash opening is provided for each of the four screens.
  • all sieves are backwashed in a certain order one after the other.
  • a backflush process is preferably started with the screen following second after the last flushed screen in a previous backflush process. This means that the sieve, which should be started with the backwashing process, if the order is kept knitting, is first skipped and is backwashed last. This ensures that inaccuracies in the rinsing effect after various cycles are compensated.
  • the piston carrying the screen to be backflushed is not immediately moved to the backwashing position. He is first moved to a position in which the backwashing sieve receiving connecting channel area just barely communicates with the associated spillway.
  • the screen changer control unit 38 now carries out an averaging of the signal transmitted by the first printing activates the volume control.
  • the extruder control unit 30 adopts the determined pressure control value and adds this value to the regulation of the gear pump 14. By averaging, the two types of control are adjusted so that a bumpless transfer takes place.
  • pressure is used as a controlled variable and the gear pump 14 as a manipulated variable. This has the consequence that the pressure of the first pressure sensor 22 is kept constant.
  • the speed of the gear pump 14 is a measure of the respective system throughput or volume flow of the polymer melt. It is up to the operator to set and set a speed reference.
  • the gearwheel control is switched from speed control to volume control for a short time.
  • a suitable speed value is formed from the pressure value of the pressure sensor 22.
  • the speed value formed from the pressure value is adjusted to the previously prevailing, "old" speed setpoint such that a smooth transition takes place at the transition between the two control modes. If volume losses occur as a result of the backwash, the pressure measured by the pressure sensor 22 and thus also the associated speed setpoint change.
  • the value of the speed change is added up to the "old" speed setpoint (adder value) and the adder value is used as the current speed setpoint for the volume control.
  • a monitoring algorithm is activated which checks whether an abort criterion exists which requires an interruption of the backwashing.
  • An abort criterion is the Zahnrad.pu.mpe 14 changes, for example, to change the amount of melt flow.
  • the control variable obtained by the first pressure sensor also changes. Consequently, the volume control no longer operates without errors when the setpoint speed is changed.
  • the monitoring algorithm determines the presence of an abort criterion during the intervention of the volume control 39, the control intervention is controlledly interrupted as far as possible and the screen changer is moved into its normal production position. After a waiting period during which no further change takes place, the process is started again with step 100. Alternatively or additionally, a warning signal can be issued to the operator, so that they can finish the Sieb grillvorgang by hand.
  • the screen plunger is moved to its pre-programmed backwash position by step 150. Occurring pressure changes that occur due to the volume loss during backwashing at the first pressure sensor 22 are compensated by the screen changer control unit 38 in combination with the extruder control unit 30.
  • Step 160 sets a programmable backflush time.
  • step 160 After expiry of the backflush time of step 160, the screen bolt is returned to its normal production position as a result of step 170.
  • the volume control closes automatically as soon as no volume loss occurs after closing the backwash opening.
  • the speed control is activated. In this case, the number of revolutions of the put-down gear is set back to the "old" setpoint speed, because the Using the Addierivess can be ensured that after completion of the volume control intervention, the "old" setpoint speed is applied again.
  • the system throughput remains the same before and after the backwash and is not permanently and undesirably changed by the volume control intervention.
  • Step 180 starts a hard-coded waiting period during which the production process can calm down.
  • Step 190 returns the algorithm to step 100 and starts the backwash process for the next sieve until all sieves of the filter device 16 are backwashed. After successful completion of all backwashing processes, the readiness for restarting the backwashing process is activated.
  • FIG. 3 shows a fully automatic functional sequence of a "backwashing" step sequence for a backflush screen changer, in which an intervention by the volume control 39 and, in addition, a dynamic screen pin positioning takes place.
  • the steps 100, 110, 120, 130, 140, 160, 170, 180 and 190 of the functional sequence shown in FIG. 3 correspond to the steps 100, 110, 120, 130 explained with reference to FIG. 2,
  • FIG. 3 deviates from the step 150 of FIG. 2.
  • the different step is designated in FIG. 3 with step 151 and explained below.
  • the screen bolt is replaced by step 151
  • the strainer pin does not move immediately to its position in which the connecting channel region receiving the sieve to be backwash fully covers the associated discharge channel (maximum backwashing position, safety limit switch), as is the case in step 150 of FIG. Rather, the screen pin is driven dynamically controlled in his under the prevailing production conditions maximum backwash position. In this case, occurring pressure changes, which occur due to the volume loss during backwashing at the first pressure sensor 22, are regulated by the screen changer control unit 38. When a preselected threshold value of the control output is reached, the screen pin movement is stopped.
  • FIG. 4 shows a fully automatic functional sequence of a step sequence "screen change" for a screen exchange changer in which an intervention by the volume control 39 takes place.
  • Step 200 is essentially the same as step 100 of FIG. 2. It should be noted, however, that the change of screens involves a manual input assisted by the controller. NEN operator intervention is started.
  • step 210 the hydraulic aggregate of the screen changer is started in step 210.
  • Step 220 moves the screen pin to a pre-programmed screen change position.
  • the order and manner of Siebwechseins depends on this type and not relevant. It is only important here that the sieve holder (cavity) is moved outwards, so that it is accessible and the sieves can be replaced. For screen exchangers with four cavities, two cavities can be moved simultaneously into positions accessible from the outside, in order to make the interchangeability of the screen change more effective.
  • a Sieveendwechsler is for example a filter device into consideration, as described in DE 35 27 173 Cl.
  • step 230 When the screen change position is reached, the operator cleans the externally accessible screen cavities and replaces the screens. After completion of this activity, the re-entry of the screen pin by the operator is started in step 230.
  • the piston carrying the replaced screen is not immediately moved to its normal production position. This would have the consequence that air pockets in the cavity could get to the tool and interfere with the production process. Rather, the screen pin is moved into one or more venting positions, in which the cavities are vented. In this case, a volume loss occurs, which is compensated by the volume control Has reached the ventilation position.
  • the screen changer control unit 38 assumes the current value of the pressure sensor 22 and forms the desired value of the volume control.
  • the extruder control unit 30 adds the determined volume control value to the existing speed setpoint of the gear pump 14 and forwards it to the gear pump 14 as a new desired value. Thus, the speed control is switched to volume control.
  • the two types of control are adjusted so that a bumpless transfer takes place.
  • pressure is used as a control variable and the speed of the gear pump 14 continuously adapted so that the pressure of the first pressure sensor 22 is kept constant.
  • the gear pump 14 thus forms the manipulated variable for the volume control.
  • the speed of the gear pump 14 is a measure of the plant throughput or volume flow. It is up to the operator to set and set a speed reference.
  • the gear pump control switches from the speed control to a volume control for a short time.
  • a suitable speed value is formed from the pressure value of the pressure sensor 22.
  • the speed value formed from the pressure value is adjusted to the previously prevailing, "old" speed setpoint by averaging so that a smooth transition occurs at the transition between the two control modes. If volume losses occur as a result of the sieve replacement, the changes due to the
  • Pressure sensor 22 measured pressure and thus also the associated speed setpoint. The value of the speed change is summed up to the "old" speed setpoint (adding value) and the used.
  • step 250 moves the screen bolt to its pre-programmed bleed position.
  • the Siebkavticianen inflowing melt creates a pressure drop at the first pressure sensor 22, which is compensated by the volume control of the pump speed.
  • Step 270 starts a fixed programmable wait time during which the production process can stabilize.
  • Step 190 returns the algorithm to step 200 and starts the screen changing operation for a second and further screen pin, if any.
  • Sequencer "sieve change" for a sieve replacement in which an intervention by the volume control 39 and additionally a dynamic screen pin positioning takes place.
  • the steps 200, 210, 220, 230 and 240 of the functional sequence shown in FIG. 5 correspond to the steps 200, 210, 220, 230 and 240 explained with reference to FIG. 4 and will not be dealt with again here.
  • the functional sequence of FIG. 5 deviates from the step 250 of FIG. 4.
  • the different step is designated in FIG. 5 with step 251 and explained below.
  • step 251 moves the screen bolt toward its pre-programmed bleed position.
  • the screen bolt is not immediately moved into its position in which a maximum connection between the screen cavity and the environment is produced, as is the case in step 250 of FIG. 4. Rather, the screen pin is driven dynamically controlled in his under the prevailing production conditions maximum ventilation position. In this case occurring pressure changes, which occur due to the volume loss during venting or filling of the cavity at the first pressure sensor 22, through the
  • Screen changer control unit 38 regulated. When a preselected threshold value of the control output is reached, the screen pin movement is stopped. This ensures that the positioning of the screen pin always takes place according to the possibilities of the process components. This allows a controlled outflow of melt, which does not overwhelm the gear pump performance. By these measures, variations in the process, such. As changing pressures, temperatures and viscosities compensated. In addition, always the minimum possible conditions are maximized.
  • the dynamically controlled setting of the screen changer positions is considerably simplified, while at the same time the quality of the positioning is improved with regard to the effectiveness in fulfilling the task.
  • the screen pin After completion of the venting or filling of the Siebkavtician the screen pin is moved according to step 260 in its production position. Before reaching these, the volume control closes automatically as no volume loss occurs and needs to be compensated. The volume control is deactivated and the speed control is activated. The pump speed is set back to the "old" level, since the aforementioned addition value is zero.
  • Step 270 starts a fixed programmable wait time during which the production process can stabilize.

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Abstract

Es werden ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage sowie eine entsprechende Anlage beschrieben, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder (10), eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzepumpe (14), eine Filtereinrichtung (16) und ein Werkzeug (18) aufweist. Um einen konstanten Volumenstrom auch dann aufrechterhalten zu können, wenn eine Volumenänderung zwischen der Zuführeinrichtung (10) und dem Werkzeug (18) eintritt, wird vorgeschlagen, bei Auftreten einer Volumenänderung eine Volumensteuereinrichtung zu aktivieren, welche die Fördermenge der Fördervorrichtung (14) derart beeinflußt, daß die Volumenänderung ausgeglichen wird. Die Volumensteuereinrichtung enthält einen Regelkreis, welcher den Werkzeugeinlauf druck als Regelgröße verwendet.

Description

Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage und kunststoffverarbeitende Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage sowie eine entsprechende Anlage, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder, eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzepumpe, eine Filtereinrichtung und ein Werkzeug aufweist .
Kunststoffe werden beispielsweise in Extrusionslinien verarbeitet, wobei als Zuführeinrichtung ein Extruder zum Einsatz kommt, mit Hilfe dessen ein nachgeschaltetes Werkzeug kontinuierlich und gleichförmig mit einer polymeren Schmelze aus Kunststoff versorgt wird. Für den kontinuierlichen Betrieb können Fördervorrichtungen als volumetrisch fördernde Aggregate eingesetzt werden, um einen konstanten Volumenstrom zu erzeugen. Diese werden benötigt, um ein Produkt innerhalb gegebener Toleranzen herstellen zu können. Der Betrieb mit einer Fördervorrichtung, beispielsweise einer Zahnradpumpe, bietet Vorteile gegenüber einem Betrieb ohne Pumpe, da die Betriebsstabilität und Handhabbarkeit der Anlage verbessert werden können. Als Herstellungsprodukte eines kontinuierlichen Extrusionsprozesses kommen Folien, Rohre, Profile, Flachfolien, Platten und dergleichen in Betracht. Anforderungen an die Reinheit der Kunststoffschmelze gestellt, so wird die Schmelze durch eine Filtereinrichtung geleitet, die zwischen Extruder und Werkzeug angeordnet ist. Die Filter- einrichtung kann insbesondere abhängig von der Verschmutzung der Filter einen erheblichen, teilweise nicht linearen Druckabfall zur Folge haben, der den vom Extruder aufgebrachten Förderdruck häufig so stark vermindert, daß eine zusätzliche Fördervorrichtung im Schmelzestrom angeordnet wird, die einen ausreichenden Schmelzendruck für das Werkzeug bereitstellt.
Eine derartige Extrusionslinie wurde beispielsweise durch die EP 1 208 956 Bl offenbart.
Als FiItereinrichtung können beispielsweise zwei unterschied- liehe Typen von Siebwechslern für den kontinuierlichen Betrieb eingesetzt, die während des Betriebs der Anlage in der Lage sind, die verschmutzten Filter, die auch als Siebe bezeichnet werden, zu wechseln, insbesondere auszutauschen, oder zu reinigen, ohne den Materialfluß zu unterbrechen.
Bei der Verarbeitung nicht verschmutzter oder nur wenig verschmutzter Neuware wird ein Siebwechsler eingesetzt, der während der kontinuierlichen Produktion einen Austausch von verschmutzten Sieben, hierbei kann es sich auch um Siebpakete handeln, ermöglicht (DE 35 27 173 Cl) . Dabei wird auf der Materialeintrittsseite der Schmelzestrom beispielsweise in zwei Ströme (Kanäle) aufgeteilt und zu zwei Sieben geleitet. Nach dem Durchströmen der Siebe werden die beiden getrennten Ströme der polymeren Schmelze zum Materialaustritt wieder vereinigt. Zum Wechseln eines verschmutzten Siebes wird zunächst ein das Sieb tragender Siebbolzen mit Hilfe eines Hydraulikzylinders oder manuell axial aus dem Gehäuse geschoben. Dadurch wird gleichzeitig der entsprechende Kanal abgesperrt und die Produktion läuft über das andere Sieb weiter. Nachdem das ver- der Siebbolzen wieder in das Gehäuse zurückgefahren. Um die Siebkavitäten, in welche das neue Sieb eingelegt wurde, wieder mit Material (Schmelze) zu füllen und die dort enthaltene Luft herauszudrücken, ist es zweckmäßig, daß beim Zurückschieben des Siebbolzens bestimmte Entlüftungspositionen eingestellt werden, bei denen die Luft und ein Teil der Schmelze durch Entlüftungsnuten abfließen kann.
Wird Material mit größeren Verschmutzungsanteilen eingesetzt, so z.B. Recycling-Material, so kann vorzugsweise ein kontinuierlich arbeitender Rückspül-Siebwechsler verwendet werden. Diese Anwendung profitiert von einem selbstreinigenden Rückspülsystem. Im automatisierten Spülzyklus wird die Ver- schmutzung aus dem Sieb, bzw. dem Siebpaket, mit einem rückwärtigen Strom der filtrierten Schmelze ausgewaschen, indem ein Teil der gefilterten Schmelze umgeleitet und zur Rückseite des Siebes geführt wird. Damit löst sich die Verschmutzung aus dem Sieb oder Siebpaket und wird ins Freie befördert. Der Rückspülvorgang läßt sich bis zum Siebverschleiß wiederholt ausführen, was eine hohe Standzeit der Siebe zur Folge hat. Auch hierbei ist ein kontinuierlicher Betrieb möglich, wenn der Schmelzestrom auf wenigstens zwei Ströme (Kanäle) aufgeteilt und zu wenigstens zwei Sieben oder Siebpaketen geleitet wird. Eine derartige Vorrichtung zum Filtrieren eines Fluids geht aus der EP 0 798 098 Bl hervor.
Bei Siebwechslern kann es nachteilig sein, daß bei Inbetriebnahme eines ausgewechselten Siebes zu viel Material aus dem Schmelzestrom entnommen wird, wodurch die normale Arbeit der Maschine beeinträchtigt wird.
Es sind Rückspülsiebwechsler bekannt, an die ein Reservoir angeschlossen ist, welches in der Lage ist, Schmelze aufzunehmen nach Art eines Hydraulikspeichers ausgebildet sein. Während des kontinuierlichen Betriebs der Anlage wird ein kleiner Teilstrom der gefilterten Schmelze in das Reservoir abgelei- tet, bis dieses gefüllt ist. Dabei muß der abgeleitete Teilstrom im Verhältnis zum Hauptstrom sehr gering gehalten werden, um den Schmelzehauptström beim Füllen des Reservoirs wenig zu stören und einen möglichst konstanten Schmelzehaupt- strom gewährleisten zu können. Zum Rückspülen eines Siebes wird keine Schmelze aus dem Produktionsprozeß entnommen. Vielmehr wird die Rückseite des rückzuspülenden Siebes mit dem Reservoir verbunden, welches gespeicherte Schmelze abgibt, die das Sieb durchströmt und dieses reinigt. Auf diese Weise kann das Reservoir einen Schmelzeverlust beim Rückspülen aus- gleichen. Da das Reservoir nur relativ langsam gefüllt wird, sind die Siebwechselintervalle entsprechend lang. Dies kann nachteilig sein, wenn bei stark verschmutztem Ausgangsmaterial ein häufiger Siebwechsel erforderlich ist. Des Weiteren besteht die Gefahr, daß während der langen Reservoirfüllzeiten die polymere Schmelze chemisch abgebaut wird und vercrackt.
Damit steht für das Rückspülen keine saubere Schmelze zur Verfügung mit der Folge einer unzureichenden Reinigung des Filters .
Sowohl beim Siebaustausch als auch beim Rückspülen verschmutzter Siebe ist es erforderlich, Material aus dem Prozeß zu entnehmen. Beim Siebaustausch müssen die Siebkavitäten, in welche neue Siebe eingelegt wurden, mit Material aufgefüllt werden und die enthaltene Luft herausgedrückt werden. Beim Rückspülen wird ein Teil des rückwärtigen, die Schmutzfracht tragenden Schmelzestromes ins Freie geleitet, so daß er am Werkzeug für die Herstellung der Produkte nicht mehr zur Verfügung steht. der Siebe wird der konstante Volumenstrom durch die Material- entnahme gestört. Der eintretende Volumenverlust führt zu einem Druckverlust am Extruderwerkzeug, was sofort eine Ver- schlechterung der Produktqualität (z. B. Schwankungen der Produktdicke) zur Folge hat. Dies kann von einem Unterschreiten der Toleranzgrenzen bis hin zu Produktionsunterbrechungen und Fehlproduktionen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage sowie eine entsprechende Anlage der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit der besonders wirksam die zuvor beschriebene Störung eines konstanten Volumenstroms vermieden wird, eine hohe Produktqualität gewährleistet werden kann und ein zügiger Siebwechsel bzw. eine zügige Rückspülung ohne den vorstehend beschriebenen Problemen möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Steuerung einer kunststoffverarbeitenden Anlage nach der Lehre eines der Ansprüche 1 bis 19 sowie durch eine entsprechende Anlage nach der Lehre eines der Ansprüche 20 bis 29 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Steuerung einer kon- tinuierlich kunststoffverarbeitenden Anlage, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder, eine Fördervorrichtung, insbeson- ■ dere eine Schmelzepumpe, eine Filtereinrichtung und ein Werkzeug aufweist.
Als Zuführeinrichtung kommen beispielsweise Schneckenextruder oder Doppelschneckenextruder in Betracht . Die Fördervorrichtung ist vorzugsweise ein volumetrisch förderndes Aggregat, beispielsweise eine Pumpe, insbesondere eine Zahnradpumpe, die zahl einstellbar ist und einen konstanten Volumenstrom erzeugt. Als Filtereinrichtung kann beispielsweise der zuvor beschriebene Siebwechsler, der bei Verschmutzung einen Austausch der Siebe erfordert, oder ein Rückspül-Siebwechsler verwendet werden. Bei dem Extrusionswerkzeug kann es sich um ein entsprechendes Werkzeug zur Herstellung von Folien, Rohren, Profilen, Flachfolien, Platten und dergleichen und um eine Flachfoliendüse handeln. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret genannten Extruder, Pumpen, Siebwechsler und Extrusi- onswerkzeuge beschränkt .
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß bei einer Volumenänderung, d. h. bei einer zeitlichen Änderung der Durchtrittsmenge des Schmelzestromes zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug, eine Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiviert wird und eingreift . Die Änderung der Durchtrittsmenge des Schmelzestromes tritt vornehmlich bei einem Schmelzeverlust an einer Stelle zwischen der Zuführ- einrichtung und dem Werkzeug auf. Sie kann durch einen manuell oder automatisch erzeugten Eingriff in den Produktionsprozeß erfolgen. Sie tritt vornehmlich bei einem Siebwechsel, unabhängig davon, ob der Siebwechsel ein Austausch der Siebe oder ein Rückspülen der Siebe ist, ein, bei welchem dem Produk- tionsprozeß Schmelze entzogen wird. Die Volumensteuerung oder Volumenregelung beeinflußt die Fördervorrichtung, um die Volumenänderung auszugleichen. Wird beispielsweise bei einem zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug angeordneten Siebwechsler ein Sieb ausgetauscht oder rückgespült, was zu einem Volumenverlust führt, so wird die Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiv. Die Volumensteuerung oder Volumenregelung vergrößert den Volumenstrom und gleicht den Volumenverlust aus, indem sie beispielsweise die Drehzahl einer als die Fördermenge steigert.
Ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Volumensteuerung oder Volumenregelung würde der eintretende Volumenverlust zum sofortigen mehr oder weniger großen Druckverlust am Werkzeug führen, was eine Verschlechterung der Produktqualität oder gar eine Produktionsunterbrechung zur Folge haben kann. Durch die Erfindung läßt sich der Volumenverlust kompensieren, indem die Fördermenge der Fördervorrichtung (Pumpe) derart angepaßt wird, daß der Druck und damit auch das Fördervolumen vor dem Werkzeug konstant gehalten wird.
Durch die erfindungsgemäße Lösung läßt sich ein konstanter Vo- lumenstrom vor dem Werkzeug insbesondere dann aufrechterhalten, wenn infolge eines Siebaustausches oder einer Siebrückspülung Material aus dem Volumenstrom entnommen wird. Folglich kann die Produktqualität auf einem hohen Niveau aufrechterhalten und eine Produktionsunterbrechung infolge eines Eingriffs in den Siebwechselprozeß ausgeschlossen werden. Maßnahmen, die den Siebwechselprozeß verzögern, beispielsweise eine langsame Entlüftung der jeweiligen Siebkammer, sind nicht erforderlich, so daß der Siebwechsel oder eine Rückspülung zügig erfolgen kann. Nachteilige Folgen durch einen verlang- samten oder unterbrochenen Schmelzestrom können daher vermieden werden. Diese Vorteile treten insbesondere dann auf, wenn als Werkzeug eine Flachfoliendüse vorgesehen wird, so daß die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Folien eine sehr enge Toleranz, insbesondere auch Dickentole- ranz, besitzen.
Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ist bei Ex- trusionslinien besonders vorteilhaft anwendbar, bei denen Extruder eingesetzt werden, die nicht in der Lage sind, hohe tereinrichtung zu drücken. Derartige Extruder werden beispielsweise bei der Verarbeitung von Recycling-Material verwendet, wo das Material schonend homogenisiert und zur Entfer- nung von Restfeuchtigkeit entgast werden muß. In diesem Fall ist es von besonderem Vorteil, hinsichtlich der Förderrichtung der Schmelze vor der Filtereinrichtung eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Pumpe und vorzugsweise eine Zahnradpumpe, anzuordnen, durch welche der Druck der aus dem Extruder aus- tretenden Schmelze weiter erhöht wird, so daß der Druck nunmehr ausreicht, um die Schmelze durch die Filtereinrichtung zu drücken und das Werkzeug sachgerecht und kontinuierlich sowie druck- und volumenkonstant mit Schmelze zu versorgen.
Des weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirkungsvoll dort anwendbar, wo die Filtereinrichtung wenigstens einen Siebwechsler enthält, welcher während des Siebwechsels, insbesondere des Siebaustausches oder Rückspulens, einen Volumenverlust im Schmelzestrom verursacht.
Bevorzugt werden zwei Arten von Siebwechslern eingesetzt. Beim Verarbeiten von Neuware wird insbesondere ein sogenannter kontinuierlicher Siebwechsler eingesetzt, der es während des Betriebs der Anlage ermöglicht, Siebe auszutauschen, ohne den Materialfluß zu unterbrechen.
Beim Verarbeiten von Material mit größerem Verschmutzungsanteil (z.B. Recycling) wird vorzugsweise ein Rückspül-Sieb- Wechsler verwendet. Dieser hat die Möglichkeit, mittels Umlei- tung von gefilterter Schmelze die verschmutzten Siebe von der
Rückseite her zu spülen und damit die Verschmutzung aus bzw. auf den Sieben ins Freie zu befördern. Hierbei kann eine höhere Standzeit der Siebe erreicht werden, die davon abhängt, schlissen ist .
Der Siebwechsel kann bei den beiden genannten Varianten auto- matisch erfolgen, indem beispielsweise der Druckanstieg über den Sieben, bzw. Siebplatten, welcher einen Hinweis auf den Verschmutzungsgrad der Siebe gibt, gemessen und als eine den Siebwechsel in Gang setzende Größe verwendet wird. Beim Vorliegen eines Siebwechselsignals führt eine Siebwechselsteue- rung das Rückspülen nach einem vorgebbaren Programm durch. Automatische Siebrückspülsteuerungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Bei Verwendung eines Austauschsiebwechslers wird der Siebaustausch in der Regel manuell durch die Bedienungsperson vorgenommen.
Ebenso kann der Siebwechsel nach einer vorgegebenen Zeit manuell oder automatisch signalisiert und entsprechend manuell vorgenommen werden.
Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, geht sowohl beim Austauschen als auch beim Rückspülen verschmutzter Siebe Schmelzevolumen verloren. Um den Volumenverlust auszugleichen, wird während des Siebwechsels bzw. Rückspulens erfindungsgemäß eine Volumensteuerung aktiviert . Die Volumensteuerung kann darin bestehen, daß bei einem Siebwechsel die Fördermenge der Fördervorrichtung automatisch um Werte erhöht wird, die durch vorherige Versuche beim Siebaustausch oder Rückspülen ermittelt wurden.
Um eine weitere Steigerung der Produktqualität sowie der Produktionssicherheit und die Einhaltung enger Toleranzgrenzen bei dem Volumenstrom zu ermöglichen, schlägt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Werkzeugeinlaufdruck des Fördermediums (polymeren Schmelze) erfaßt und zur Einstel- geförderten Volumenstroms herangezogen wird.
Als Werkzeugeinlaufdruck wird der Druck der polymeren Schmelze bezeichnet, der vor dem Werkzeug herrscht und zwar an einer Stelle zwischen dem Werkzeug und einer stromauf des Werkzeugs liegenden Komponente der Anlage, insbesondere an einer Stelle zwischen einer dem Werkzeug vorgelagerten Filtereinrichtung und dem Werkzeug.
Es hat sich herausgestellt, daß sich bei ansonsten konstanten Verfahrensbedingungen durch das Drucksignal der jeweilige Schmelzedurchfluß sehr gut abbilden läßt. Ein Siebwechsel bzw. ein Rückspülen erfolgt relativ rasch, so daß die Zeitspanne, in der ein Volumenverlust auftreten kann, begrenzt ist und somit die Volumenregelung nur für relativ kurze Zeit aktiviert werden muß. Es kann davon ausgegangen werden, daß sich während des relativ kurzen Aktivierungsintervalls der Volumensteuerung oder der Volumenregelung die Verfahrensbedingungen der Produk- tion (Temperatur, Viskosität der Schmelze u.a.), die sich auf den Produktionsprozeß und die Produktqualität auswirken könnten, nicht wesentlich ändern. Ein konstanter Druck vor dem Werkzeug ist daher ein Indikator für einen konstanten Volumenstrom, während Druckschwankungen an dieser Stelle einen rela- tiv sicheren Hinweis auf Schmelzedurchflußschwankungen geben.
Die Verwendung eines Schmelzedrucksignals für die Volumensteuerung oder Volumenregelung ist von besonderem Vorteil, weil die Druckmessung an beliebiger Stelle des Schmelzestroms auf einfache, bekannte Weise erfolgen kann, während eine direkte Durchflußmengenmessung in der Regel bei polymeren Schmelzen für die Praxis ausscheidet. druck entweder in einer Volumensteuerung ausgewertet werden, welche beispielsweise bei Unter- oder Überschreiten bestimmter Druckwerte entsprechende Signale an die Fördervorrichtung ab- gibt, um den Volumenstrom zu erhöhen oder abzusenken. Vorzugsweise wird jedoch eine Volumenregelung mit einem geschlossenen Regelkreis verwendet, bei dem der Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße herangezogen wird, welche durch die Fördervorrichtung in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung umgewandelt wird. Bei der Verwendung eines derartigen Regelkreises kann der Werkzeugeinlaufdruck in engen Grenzen konstant gehalten werden, was den Schmelzestrom verstetigt und sich vorteilhaft auf die Produktqualität und Produktionssicherheit auswirkt.
Die Volumensteuerung oder Volumenregelung mit Hilfe des Werkzeugeinlaufdrucks erfolgt im wesentlichen nur während des Auftretens eines Volumenverlustes, also relativ kurzzeitig. Ein Langzeiteingriff unter Verwendung eines Drucksignals ist nicht zweckmäßig, da sich während längerer Zeiten Parameter der Schmelze (beispielsweise die Viskosität) ändern können und dann ein vorhersehbarer Zusammenhang zwischen Druck und Volumenstrom nur noch bedingt vorhanden ist.
Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig und auch bevorzugt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung nur für kurze Zeitintervalle anzuwenden. Sie wird automatisch aktiviert, wenn durch einen Eingriff in den Produktionsprozeß ein Volumenverlust erzeugt wird. Bevorzugte Zeitintervalle liegen dabei zwischen 10 Sekunden und 10 Minu- ten, insbesondere zwischen 1 Minute und 5 Minuten.
Ein Volumenverlust tritt insbesondere bei einem Siebwechsel (Austausch oder Rückspülen) ein. Beim automatisch durchgeführten Siebwechseln ist es von besonderem Vorteil, die Aktivie- des automatisch ablaufenden Siebwechselprozesses vorzunehmen. Damit kann gewährleistet werden, daß bei einem Siebwechsel die Volumensteuerung oder Volumenregelung vollautomatisch akti- viert wird, ohne daß die Bedienungsperson in den Prozeß eingreifen muß. Selbstverständlich können diese Vorgänge auch zumindestens teilweise manuell ausgeführt werden.
Zweckmäßigerweise beeinflussen sich der Siebwechselprozeß und die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung gegenseitig. Nach der Einleitung eines automatischen Siebwechselprozeß wird in diesen eingegriffen, indem der Siebwechselprozeß kurz bevor ein Volumenverlust zu erwarten ist für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt (angehalten) wird. Innerhalb dieser Zeitdauer wird die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung aktiviert.
Sofern die Filtereinrichtung einen Rückspülsiebwechsler enthält, an den ein Reservoir zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Er- findung vor, daß nachdem die Volumenregelung aktiviert wurde und bevor der Rückspülvorgang einsetzt das Reservoir mit Schmelze gefüllt wird. Beispielsweise kann zu diesem Zweck mit der Aktivierung der Volumenregelung ein Siebbolzen des Rückspülsiebwechslers in eine Stellung gefahren werden, in welcher er einen Schmelzedurchtritt vom Schmelzehauptstrom zum Reservoir zuläßt. Das Befüllen des Reservoirs kann verhältnismäßig zügig erfolgen, weil die Schmelze, die zum Befüllen des Reservoirs aus dem Hauptschmelzestrom abgezweigt wird, durch die Volumenregelung ausgeglichen wird. Das schnelle Füllen des Re- servoirs hat zur Folge, daß im Bedarfsfall mit kurzen Rückspülintervallen gearbeitet werden kann. Nachdem das Reservoir gefüllt ist, erfolgt automatisch die Rückspülung des Siebes, in dem der Siebbolzen weiter in eine Stellung gefahren wird, in der das Reservoir mit der sauberen Rückseite des Siebes nem Schmelzeabflußkanal verbunden wird. Infolge dieser Ausgestaltung der Erfindung wird das Reservoir erst kurz vor dem Rückspülen relativ schnell mit Schmelze gefüllt, so daß die Verweilzeit der Schmelze im Reservoir kurz ist und ein chemischer Abbau und ein Vercracken der polymeren Schmelze vermieden wird.
Zur Überwachung des Siebwechselprozesses kann an dem Siebbol- zen des Siebwechslers ein Weggeber angeordnet sein, dessen Signale Aufschluß über die Siebbolzenstellung und damit auch über einen kurz bevorstehenden Volumenverlust geben.
In vorteilhafter Weise werden insbesondere während des Aus- setzens des Siebwechselprozesses die Anfangswerte der Volumenregelung eingestellt, indem vor dem Ingangsetzen der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung der momentane Werkzeugeinlauf- druck während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer ermittelt wird. Der Wert wird als Sollwert bei der folgenden Volumen- Steuerung bzw. Volumenregelung übernommen. Bedingt durch diese Sollwertangleichung wird nach der Übernahme des Sollwertes der Ausgang des Volumenreglers an die aktuellen Bedingungen stoßfrei aktiv geschaltet.
Nach der Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung verfährt der Siebbolzen weiter in vorprogrammierte Positionen, um einen Siebaustausch oder eine Rückspülung vorzunehmen. Hierbei wird durch das Entlüften oder Rückspülen der Siebe ein Produktvolumen aus dem Förderprozeß entnommen. Der Volumenver- lust wird durch die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung ausgeglichen, so daß insbesondere Druck- und Volumenstromschwankungen am Werkzeug wirksam verhindert werden. tiviert werden, wenn zuvor für eine bestimmte Zeitdauer konstante Bedingungen vorlagen. Insbesondere sollten für einen wählbaren Zeitraum keine Änderungen an der Produktionsdrehzahl der Pumpe vorgenommen worden sein, da es erforderlich ist, daß der Produktionsprozeß stabil läuft, bevor und während die Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiv wird.
Nach seiner Aktivierung steuert der Volumenregler das Förder- volumen der Fördervorrichtung (z. B. die Drehzahl der Zahnradpumpe) und regelt den durch den Volumenverlust verursachten Druckeinbruch aus . Dabei wird der Druck insbesondere als Hilfsgröße zur Mittelung des Volumenstroms verwendet. Die Verwendung der Druckgröße ist von besonderem Vorteil, weil keine zuverlässigen, preiswerten direkten Volumenmesser für Kunststoffschmelzen verfügbar sind.
Durchmessungen im Sinne der Erfindungen decken nicht nur einzelne Druckmessungen sondern auch die Messungen von Differenz- drücken ab.
Die Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung kann grundsätzlich für eine vorgebbare Zeitspanne aufrechterhalten und dann wieder aufgehoben werden. Die Zeitspanne muß dabei so gewählt werden, daß der Volumenverlust mit Sicherheit beendet ist. Dies erfordert eine zusätzliche Sicherheitszeitspanne. Es ist jedoch anzustreben, die Aktivierungsphase möglichst kurz zu halten, damit sich Änderungen der Verfahrensbedingungen (z.B. Viskosität der Schmelze) nicht nachteilig auswirken. Es ist daher von Vorteil, nicht nur den Beginn, sondern auch das Ende der Aktivierungsphase an den den Volumenverlust auslösenden Prozeß anzupassen. Eine Weiterbildung der Erfindung schlägt daher vor, daß die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung automatisch deaktiviert wird, sofern ein Eingriff in den beendet ist. Tritt der Volumenverlust beispielsweise bei einem Siebwechsel ein, insbesondere wenn ein Sieb ausgetauscht (beim Entlüften) oder rückgespült wird, so kann ein Signal der Sieb- Wechselsteuerung, welches das Ende des Siebwechsels markiert, herangezogen werden, um die Volumenregelung zu deaktivieren.
Vorzugsweise wird beim Deaktivieren der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung ein Regler für die Fördervorrichtung stoßfrei geschlossen, indem eine Übergabe an einen vor der Aktivierung vorhandenen Drehzahlregler der Fördervorrichtung erfolgt . Dies bedeutet beispielsweise, daß eine als Fördervorrichtung verwendete Pumpe, insbesondere Zahnradpumpe, nach der Deaktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung wieder mit dem vor der Aktivierung herrschenden Produktionswert (Drehzähl) fördert .
In einem normalen Produktionsprozeß, bei dem kein Volumenverlust zu erwarten ist, ist die Volumensteuerung bzw. Volumen- regelung nicht aktiviert. Es ist von Vorteil, in diesem Betriebszustand die Fördervorrichtung bei einem konstanten Fördervolumen zu betreiben. Dieses konstante Fördervolumen wird zweckmäßigerweise durch die Bedienungsperson mittels einer Bedienungseinrichtung vorgegeben.
Als Fördervorrichtung kann eine Pumpe dienen, beispielsweise eine pulsationsarme Zahnradpumpe, die als volumetrisch förderndes Aggregat konstanter Drehzahl einen konstanten Volumenstrom liefert. Vorzugsweise wird die Pumpe im Normalbetrieb, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist und die Volumenregelung nicht aktiviert ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl eingestellt. Die Bedienungsperson kann bei diesem ge- wünschte Produktionsvolumen, einstellen.
Es ist von Vorteil, den Druck vor der Fördervorrichtung zu er- fassen und zur Einstellung der Fördertnenge der Zuführeinrich- tung heranzuziehen. Ist insbesondere die Zufuhreinrichtung ein Extruder und die Fördervorrichtung eine Zahnradpumpe, so kann der Schmelzeneinlaufdruck am Eintritt der Zahnradpumpe erfaßt und als Regelgröße für die Extruderdrehzahlregelung herange- zogen werden. Dies hat zur Folge, daß das Fördervolumen der Zuführeinrichtung den Anforderungen der Fördervorrichtung folgt, sofern das Fördervolumen (z. B. die Drehzahl der Zahnradpumpe) der Fördervorrichtung geändert wird. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl bei einem Normal- betrieb (kein Volumenverlust) als auch bei aktivierter Volumensteuerung bzw. Volumenregelung wirksam sein.
Um die Bedienungsperson auf Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozeß aufmerksam zu machen, schlägt eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der Werkzeugeinlaufdruck gemessen wird und bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werkzeugeinlauf- drucks ein Signal ausgelöst wird. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um ein akustisches und/oder optisches Signal handeln.
Grundsätzlich kann die Bedienungsperson jederzeit in den Ex- trudierprozeß eingreifen und beispielsweise die Pumpendrehzahl verändern, um die Produktionsgeschwindigkeit einzustellen. Für eine fehlerfreie Funktion der Volumenregelung ist es jedoch Voraussetzung, daß während der aktivierten Volumenregelung keine Sollwertänderungen der Fördervorrichtung durch die Bedienungsperson vorgenommen werden. Andernfalls wäre die Regelgröße, nämlich der Schmelzedruck am Einlauf des Werkzeugs, nicht mehr brauchbar. Um nachteilige Folgen einer Fehlbedie- vor, daß bei einem Eingriff durch die Bedienungsperson während eines Siebwechsels (beispielsweise während eines Siebaus- tauschs oder einer Rückspülung) der Siebwechsel gestoppt und die Volumenregelung beendet wird.
Beispielsweise wird bei einem Eingriff durch die Bedienungs- person, der während eines Siebaustauschs erfolgt, der entsprechende Siebbolzen gestoppt und ein Warnsignal erzeugt. Ein schnelles Einfahren des Siebbolzens in seine mittlere Position sollte nicht erfolgen, da möglicherweise noch Lufteinschlüsse vorhanden sind, die zu erheblichen Produktionsstörungen führen könnten. Die Bedienungsperson hat dann die Möglichkeit mittels wohlüberlegter Handmanipulationen den Vorgang zu beenden ohne daß ein Produktionsabbruch oder Polgestörungen auftreten.
Wird hingegen durch die Bedienungsperson ein Eingriff während eines aktiven Rückspülvorganges vorgenommen, so wird der Spülvorgang abgebrochen und der Siebbolzen zurück in seine Mittel- läge gebracht. Der Rückspülvorgang wird hierdurch zwar verkürzt. Es kann jedoch ausgeschlossen werden, daß Fehlbedienungen durch die Bedienungsperson zu nennenswerten Produktions- störungen führen. Die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung wird abgebrochen und in den gesteuerten Normalbetrieb (kein Volumenverlust) überführt.
Werden als Filtereinrichtung Bolzensiebwechsler verwendet, so wird der Siebbolzen üblicherweise automatisch gemäß vorbestimmter Programmvorgaben zu Positionen bewegt, die für die Prozessabläufe Rückspülen und Entlüften gemäß der vorliegenden Siebbolzengeometrie vorgegeben sind. Diese vorgegebenen Positionen der Filtereinrichtung hängen üblicherweise nicht von wechselnden Produktionsverhältnissen ab. Bestimmte Produktionsverhältnisse, wie höhere Drücke, höhere Temperaturen und verlust führen, der durch die verwendete Fördervorrichtung (Pumpe) nicht mehr ausgeglichen werden kann, so daß es trotz der Volumenregelung zu einer Verminderung der Fördermenge am Werkzeugeintritt kommt. Um diesem nachteiligen Effekt vorzubeugen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß bei aktivierter Volumensteuerung bzw. Volumenregelung die Positionierung der Siebbolzen in Abhängigkeit der Öffnung des Volumenreglers vorgenommen wird, d.h. die Positionierung der Sieb- bolzen wird bei Erreichen eines vorgebbaren Regelausschlags der Volumenregelung gestoppt oder verlangsamt und erst wieder fortgesetzt, wenn sich der Regelausschlag verringert hat. Die oben genannten vorgegebenen Positionen der Filtereinrichtung dienen dabei lediglich als "Sicherheitsendschalter", d.h. als maximal zulässige Auslenkstellungen.
Durch diese Vorgehensweise können Volumenverluste aufgrund wechselnder Drücke, Temperaturen und Viskositäten auch dann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kompensiert werden, wenn die Leistungsfähigkeit der Fördervorrichtung nicht ausreicht, um Volumenverluste bei einem normalen, durch die Volumenregelung nicht beeinflußten Siebwechsel auszugleichen.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn nicht, wie soeben be- schrieben, die Positionierung des Siebbolzens in Abhängigkeit der Öffnung des Volumenreglers erfolgt, sondern wenn umgekehrt der Siebbolzen zum Zweck der Entlüftung von Siebkavitäten nach einem vorgebbaren Programm automatisch in vorbestimmbare Positionen verfahren wird und der Volumenregler hierauf reagiert und einen Volumenverlust durch Erhöhung der Drehzahl der Zahnradpumpe ausgleicht. Dabei wird der Siebbolzen nicht sofort in eine maximale Rückspülsteilung gefahren, sondern zunächst in eine sogenannte Vorflutposition gebracht, in der lediglich eine geringe Überschneidung zwischen dem das rückzuspülende kanal gegeben ist. Die Überschneidung kann beispielsweise einige Zehntel Millimeter betragen. Nach einem Zeitprogramm wird dann der Siebbolzen in eine oder mehrere weitere Stellungen mit zunehmender Überschneidung verfahren. Die jeweiligen Siebbolzenpositionen werden empirisch für das jeweilige Filter derart ermittelt, daß der in den Positionen auftretende Schmelzeverlust den Volumenregler nicht überfordert und der Volumenregler den Schmelzeverlust jederzeit ausgleichen kann.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine kunststoffverarbeitende Anlage, die vorrangig der Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren dient .
Die erfindungsgemäße Anlage besteht wenigstens aus einer Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einem Extruder, einer Fördervorrichtung, insbesondere einer Schmelzepumpe, einer Filtereinrichtung und einem Werkzeug. Die kunststoffverarbeitende Anlage ist erfindungsgemäß durch eine Volumensteuervorrichtung oder eine Volumenregelvorrichtung gekennzeichnet, welche bei einer zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeug auftretenden Volumenänderung der polymeren Schmelze, insbesondere eines Volumenverlustes, aktivierbar ist, wobei die Volumensteuervorrichtung oder Volumenrege1vor- richtung mit der Fördervorrichtung in Verbindung steht und diese beeinflußt, um eine Volumensteuerung bzw. Volumenregelung der Fördervorrichtung vorzunehmen, welche die Fördermenge einstellt und die Volumenänderung ausgleicht.
Damit ermöglicht es die erfindungsgemäße Anlage, daß ein konstanter Volumenstrom auch dann aufrechterhalten wird, wenn infolge eines Siebwechsels oder einer Siebrückspülung Material aus dem Volumenstrom entnommen wird. Es stellen sich auch hier ren vorstehend beschriebenen Vorteile ein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anlage enthält die Filtereinrichtung einen Rückspülsiebwechs- ler, an den ein Reservoir zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist. Das Reservoir dient dazu, einen Schmelzeteilstrom aus dem Produktionsprozeß aufzunehmen und diesen zum Rückspülen von Sieben zu verwenden. Das Befüllen des Reser- voirs und die Entnahme von Schmelze zum Zwecke des Rückspulens kann durch Verschieben eines Siebbolzens erfolgen. Dabei wird beispielsweise durch Verschieben des Siebbolzen das rückzuspülende Sieb aus seiner Produktionsstellung, d. h. aus dem Schmelzestrom, gefahren werden. Der Siebbolzen erreicht dann zunächst eine vorgebbare Position, in der eine Verbindung zwischen dem gefilterten Schmelzehauptstrom und dem Reservoir hergestellt und das Reservoir mit Schmelze gefüllt wird. Dabei gleicht die Volumenregelung den Schmelzeverlust im Schmelzehauptstrom aus. Nach dem Füllen des Reservoirs wird der Sieb- bolzen in eine weitere vorgebbare Position gefahren, in welcher eine Verbindung zwischen dem Reservoir und der sauberen Seite des Siebes hergestellt wird und die verschmutzte Seite des Siebes mit einem Abflußkanal in Verbindung steht. In dieser Stellung erfolgt die Rückspülung des Siebes, ohne den Schmelzehauptstrom zu beeinträchtigen. Nach erfolgter Siebrückspülung wird der Siebbolzen zurück in die Produktions- Stellung des Siebes gefahren.
Andere Bauformen als der zuvor beschriebene Bolzensiebwechs- ler, so zum Beispiel Rückspülsiebwechsler oder Siebwechsler mit einem Siebrad, sind gleichwertig zu betrachten, da sie im Prinzip identische Funktionsabläufe aufweisen. Erfassung des Werkzeugeinlaufdruckes des Fördermediums vorzusehen, welcher über eine Signalleitung mit der Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung verbunden ist. Die Volumensteuervorrichtung bzw. VolumenregeIvorrichtung nimmt aufgrund der Drucksensorsignale eine Einstellung des durch die Fördervorrichtung geförderten Volumenstroms vor. Diese Maßnahme ermöglicht eine weitere Steigerung der Produktivität und die Einhaltung enger Toleranzgrenzen hinsichtlich des Volumen- ström, wie es bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem entsprechenden Verfahren erläutert wurde .
Um den Volumenstrom bei einem nicht vorhersehbaren oder nicht gleichbleibenden Verlauf des Volumenverlustes aufrechterhalten zu können, ist es von Vorteil, wenn die Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung einen geschlossenen Regelkreis enthält. Der Regelkreis verwendet insbesondere den Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße und wandelt diese durch die Fördervorrichtung in eine geeignete Stellgröße zur Volumen- regelung um. Hierdurch wird gewährleistet, daß insbesondere auch im Verlauf eines Siebwechsels der Volumenstrom konstant gehalten wird.
Beim Übergang vom Normalbetrieb (kein Volumenverlust) in den Betrieb mit Volumensteuerung bzw. Volumenregelung, bei dem ein Volumenverlust ausgeglichen wird, sollen möglichst keine Schwankungen des Volumenstroms auftreten. Es ist daher von Vorteil, einen Mittelwertbildner vorzusehen, der während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer vor der automatischen Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung den gemessenen momentanen Werkzeugeinlaufdruck mittelt. Der hierbei gewonnene Mittelwert wird bei der sich anschließenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung als Sollwert übernommen. Dies ermöglicht menregelung .
Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfah- ren ausgeführt wurde, ist es von Vorteil, als Fördervorrich- tung eine Pumpe und vorzugsweise eine Zahnradpumpe zu verwenden. Die Pumpe ist im Normalbetrieb der Anlage, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl einstellbar.
Wie des Weiteren bereits im Zusammenhang mit dem erfindungs- gemäßen Verfahren ausgeführt wurde, ist es ebenso von Vorteil, den Druck vor der Fördervorrichtung zu erfassen und zur Ein- Stellung der Fördermenge der Zuführeinrichtung heranzuziehen. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein zweiter Drucksensor vorgesehen.
Um die Betriebssicherheit der kunststoffverarbeitenden Anlage zu erhöhen, ist es des Weiteren zweckmäßig, den Werkzeugeinlaufdruck durch einen ersten Drucksensor zu überwachen. Der Drucksensor steht mit einer Signaleinrichtung, insbesondere einer akustischen und/oder optischen SignaIeinrichtung, in Verbindung. Bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werk- zeugeinlaufdrucks und/oder einer Fehlbedienung durch die Bedienungsperson wird ein Signal ausgelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anlage sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Anlage sowie weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Anordnungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und erläutert . Es zeigt :
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen kunststoffverarbeitenden Anlage,
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen
Rückspülsiebwechsler mit Eingriff durch die Volumen- regelung,
Fig. 3 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen
Rückspülsiebwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung und mit dynamischer Siebbolzenpositionierung,
Fig. 4 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen
Siebaustauschwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung und
Fig. 5 ein Blockdiagramm des Funktionsablaufs für einen
Siebaustauschwechsler mit Eingriff durch die Volumenregelung und mit dynamischer Siebbolzenpositionierung.
In Fig. 1 ist eine kunststoffverarbeitende Anlage dargestellt, bei der in Schmelzeflußrichtung der polymeren Schmelze nacheinander eine als Schneckenextruder 10 ausgebildete Zuführeinrichtung, ein Sicherheitsfilter 12, eine als Zahnradpumpe 14 ausgebildete Fördervorrichtung, eine Filtereinrichtung 16 und ein Werkzeug 18, beispielsweise eine Flachfoliendüse, angeordnet sind.
Der Schneckenextruder 10 weist eine Füllvorrichtung in Form eines Trichters 20 auf, über den das noch aufzuschmelzende zesses aus einem Kunststoffgranulat besteht, der oder den Schnecken des Schneckenextruders 10 zugeführt wird. Im Schneckenextruder 10 wird das Granulat erhitzt, aufgeschmolzen und in Richtung des Sicherheitsfilters 12 gefördert. Je nach den Eigenschaften des Fördermediums ist eine nicht näher dargestellte EntgasungsVorrichtung im Schneckenzylinder des Schneckenextruders 10 vorgesehen.
Bei der Zahnradpumpe 14 handelt es sich um eine pulsationsarme Zahnradpumpe, die als volumetrisch förderndes Aggregat konstanter Drehzahl einen konstanten Volumenstrom liefert. Die der Pumpe 14 nachgeordnete Filtereinrichtung 16 kann beispielsweise als Rückspül-Siebwechsler und/oder als Siebwechs- ler für einen Siebaustausch ausgebildet sein. Die Filtereinrichtung 16 ist so ausgestaltet, daß auch während der Rückspülung oder eines Siebaustausches ein ununterbrochener Schmelze- strom zum Werkzeug gefördert wird.
Sofern ein Rückspül-Siebwechsler zum Einsatz kommt, kann an diesen ein Reservoir 21 zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen sein, was in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet wurde .
Ein erster Drucksensor 22 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 100 bar) , der zwischen der Filtereinrichtung 16 und dem Werkzeug 18 herrscht. Ein zweiter Drucksensor 24 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 30 bis 50 bar) , der zwischen dem Sicherheitsfilter 12 und der Zahnradpumpe 14 herrscht. Ein dritter Drucksensor 26 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 140 bar) , der zwischen der Zahnradpumpe 14 und der Filtereinrichtung 16 herrscht. Ein vierter Drucksensor 28 mißt den Schmelzedruck (beispielsweise 50 bar) , der zwischen dem Schneckenextruder 10 und dem Sicherheitsfilter 12 herrscht. Die Drucksignale der vier Drucksensoren 22, 24, 26, 28 werden an eine Extruder-Steuereinheit 30 übertragen. Die Extruder- Steuereinheit 30 steuert den Schneckenextruder 10 und die Zahnradpumpe 14. Über ein Extruder-Bedienfeld 32, welches mit der Extruder-Steuereinheit 30 in Verbindung steht, kann eine Bedienungsperson Steuersignale vorgeben, um den Betrieb des Schneckenextruders 10 und der Zahnradpumpe 14 zu beeinflussen, um beispielsweise deren Drehzahl und damit deren Fördermenge vorzugeben.
Für den Normalbetrieb, bei dem kein Siebaustausch und auch keine Siebrückspülung erfolgt, stellt die Bedienungsperson einen konstanten Schmelze- oder Volumenstrom ein. Wegen der Ver- Wendung der Zahnradpumpe 14 ist die Pumpendrehzahl im wesentlichen proportional zum geförderten Schmelzedurchsatz durch die Anlage. Zur Konstanthaltung des Volumenstroms stellt die Bedienungsperson daher über das Extruder-Bedienfeld 32 eine Solldrehzahl für die Zahnradpumpe 14 ein. Die Extruder-Steuer- einheit 30 gibt entsprechende Signale an eine Pumpensteuerung 34 ab, welche den Antrieb 36 der Zahnradpumpe 14 ansteuert, um die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 bei der vorgegebenen SoIl- drehzahl konstant zu halten (Drehzahlregelung) . Wegen der konstant gehaltenen Drehzahl liefert die Zahnradpumpe 14 einen konstanten Volumenstrom, was die geforderte Produktqualität sicherstellt. Der dritte Drucksensor 26, der den Schmelzefluß am Ausgang der Zahnradpumpe 14 erfaßt, dient als Kontrollorgan, um Störungen zu melden.
Der Einlaufdruck der Zahnradpumpe 14 wird durch den zweiten Drucksensor 24 erfaßt. Die Extruder-Steuereinheit 30 regelt die Drehzahl des Schneckenextruder 10 derart, daß der Einlauf - druck der Zahnradpumpe 14 konstant gehalten wird. Diese Regelung kann in allen nachfolgend beschriebenen Betriebsweisen Schneckenextruders 10 an die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 angepaßt, und reagiert bei Änderungen der Zahnradpumpendrehzahl auf einen dadurch hervorgerufenen größeren oder kleineren Schmelzebedarf.
Eine Siebwechsel-Steuereinheit 38 steuert automatisch den Siebwechsel (Siebaustausch oder Siebrückspülung) . Über ein Siebwechsel-Bedienungsfeld 40 kann die Bedienungsperson den Siebwechsel beeinflussen, um beispielsweise einen Siebwechsel auszulösen, den Siebwechsel abzubrechen oder einen Verschmutzungsgrad der Filtereinrichtung 16 einzustellen, bei dem ein Siebwechsel automatisch ausgelöst wird.
Bei einem Siebwechsel kommunizieren die Siebwechsler-Steuereinheit 38 und die Extruder-Steuereinheit 30 über die Datenleitung 42 miteinander. Die Kommunikation dient vor allem dazu, zwischen einer Drehzahlregelung der Zahnradpumpe 14 und einer Volumenregelung 39 der Zahnradpumpe 14 umzusteuern.
Im Folgenden werden anhand der Figuren 2 bis 5 verschiedene Punktionsablaufe für einen Rückspülsiebwechsler und einen Siebaustauschwechsler beschrieben. Dabei werden für gleiche Schritte die selben Bezugszeichen verwendet.
Anhand der Fig. 2 wird ein vollautomatischer Ablauf einer Schrittkette "Rückspülen" erläutert, bei der ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 erfolgt. Als Filtereinrichtung 16 kann dabei beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie in EP 0 798 098 Bl beschrieben wurde.
Gemäß Fig. 2 läuft im Steuerprogramm eine Schrittkette ab. Zunächst steht kein Siebwechsel an und die Zahnradpumpe 14 wird wie beschrieben drehzahlgeregelt. In Schritt 100 wird geprüft, Startbedingung kann beispielsweise eine manuelle Anwahl durch, die Bedienungsperson, ein Überschreiten eines voreingestellten Siebvordrucks, ein Überschreiten eines Differenzdruckschwell- wertes oder ein Überschreiten eines Zeitlimits dienen. Der Differenzdruck wird dabei aus den Meßwerten des ersten und dritten Drucksensors 22, 26 ermittelt. Er steigt mit dem Verschmutzungsgrad der Siebe der Filtereinrichtung 16.
Bei Vorliegen einer Startbedingung wird in Schritt 110 das Hydraulikaggregat des Siebwechslers gestartet.
In Schritt 120 wird dasjenige Sieb bzw. diejenige Rückspülδffr nung ausgewählt, mit der die Rückspülung begonnen wird. Für den Fall, daß die Filtereinrichtung 16 zwei hydraulisch verschiebbare Kolben mit jeweils zwei Sieben aufweist, ist für jedes der vier Siebe eine Rückspülöffnung vorhanden. Bei dem Rückspülprozeß werden nacheinander alle Siebe in einer bestimmten Reihenfolge rückgespült . Ein Rückspülprozeß wird vor- zugsweise mit dem Sieb begonnen, daß an zweiter Stelle nach dem in einem vorherigen Rückspülprozeß zuletzt gespülten Siebes folgt. Das bedeutet, daß das Sieb, mit dem der Rückspülprozeß begonnen werden sollte, sofern man die Reihenfolge strickt einhält, zunächst übersprungen wird und als letztes rückgespült wird. Hierdurch wird erreicht, daß Ungenauigkeiten im Spüleffekt nach Ablauf diverser Zyklen ausgeglichen werden.
Infolge des nachfolgenden Schritts 130 wird der Kolben, der das rückzuspülende Sieb trägt, nicht sofort in die Rückspül- Stellung gefahren. Er wird zunächst in eine Stellung verfahren, bei welcher der das rückzuspülende Sieb aufnehmende Verbindungskanalbereich gerade noch nicht mit dem zugehörigen Abflußkanal kommuniziert. Die Siebwechsler-Steuereinheit 38 führt nun eine Mittelwertbildung des durch den ersten Druck- aktiviert den Volumenregler. Die Extruder-Steuereinheit 30 übernimmt den ermittelten Druckregelwert und addiert diesen Wert der Regelung der Zahnradpumpe 14 zu. Durch die Mittelwertbildung erfolgt eine Angleichung der beiden Regel- arten, so daß ein stoßfreier Übergang erfolgt. Bei der Volumenregelung wird der vom Drucksensor 22 erfaßte Druck als Regelgröße und die Zahnradpumpe 14 als Stellgröße verwendet. Dies hat zur Folge, daß der Druck des ersten Drucksensors 22 konstant gehalten wird.
Wie bereits erwähnt, ist im normalen Betrieb, d.h. dann, wenn keine Siebrückspülung erfolgt, die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 ein Maß für den jeweiligen Anlagendurchsatz bzw. Volumen- ström an polymerer Schmelze. Es obliegt der Bedienungsperson, einen Drehzahlsollwert festzulegen und einzustellen. Während der Siebrückspülung erfolgt kurzzeitig eine Umschaltung der Zahnradpumpensteuerung von der Drehzahlregelung auf eine Volumenregelung. Bei der Volumenregelung wird aus dem Druckwert des Drucksensors 22 ein geeigneter Drehzahlwert gebildet. Zu Beginn der Umschaltung wird der aus dem Druckwert gebildete Drehzahlwert an den zuvor herrschenden, "alten" Drehzahl- sollwert derart angeglichen, daß beim Übergang zwischen den beiden Regelarten ein stoßfreier Übergang erfolgt. Treten in Folge des Siebrückspülens Volumenverluste auf, so ändert sich der durch den Drucksensor 22 gemessene Druck und damit auch der zugehörige Drehzahlsollwert. Der Wert der Drehzahländerung wird auf den "alten" Drehzahlsollwert aufsummiert (Addierwert) und der Addierwert wird als aktueller Drehzahlsollwert für die Volumenregelung verwendet.
In Schritt 140 wird ein Überwachungsalgorithmus aktiviert, der prüft, ob ein Abbruchkriterium vorliegt, welches eine Unterbrechung der Rückspülung erfordert. Ein Abbruchkriterium liegt der Zahnrad.pu.mpe 14 ändert, um beispielsweise die Schmelzeflußmenge zu verändern. Ein solcher Eingriff hätte jedoch zur Folge, daß sich auch die vom ersten Drucksensor gewonnenen Re- gelgröße ändert. Die Volumenregelung arbeitet folglich bei einer Änderung der Solldrehzahl nicht mehr fehlerfrei. Stellt der Überwachungsalgorithmus während des Eingriffs der Volumenregelung 39 das Vorliegen eines Abbruchkriteriums fest, so wird nach Möglichkeit der Regeleingriff gesteuert abgebrochen und der Siebwechsler in seine normale Produktionsstellung gefahren. Nach Ablauf einer Wartezeit, während der keine weitere Änderung erfolgt, wird der Vorgang erneut mit Schritt 100 gestartet. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Warnsignal an die Bedienungsperson ausgegeben werden, so daß diese von Hand den Siebwechselvorgang beenden kann.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist und kein Abbruchkriterium festgestellt wurde, wird durch Schritt 150 der Siebbolzen in seine vorprogrammierte RückspülStellung gefahren. Auftretende Druckänderungen, die durch den Volumenverlust beim Rückspülen am ersten Drucksensor 22 auftreten, werden durch die Siebwechsler-Steuereinheit 38 in Kombination mit der Extruder- Steuereinheit 30 ausgeregelt.
Schritt 160 legt eine programmierbare Rückspülzeit fest.
Nach Ablauf der Rückspülzeit des Schritts 160 wird infolge des Schritts 170 der Siebbolzen in seine normale Produktionsstel- lung zurückgefahren. Der Volumenregler schließt automatisch, sobald kein Volumenverlust nach dem Schließen der Rückspülöffnung mehr auftritt. Nach der Deaktivierung des Volumenreglers wird die Drehzahlreglung aktiviert. Dabei wird die Putnpendreh- zahl wieder auf die "alte" Solldrehzahl eingestellt, weil der Verwendung des Addierwertes kann sichergestellt werden, daß nach Beendigung des Volumenregeleingriffs die "alte" Solldrehzahl wieder anliegt. Somit kann garantiert werden, daß der An- lagendurchsatz vor und nach der Siebrückspülung gleichbleibt und durch den Volumenregeleingriff nicht dauerhaft und unerwünscht verändert wird.
Schritt 180 startet eine festprogrammierbare Wartezeit, wäh- rend der sich der Produktionsprozeß beruhigen kann.
Schritt 190 führt den Algorithmus zu Schritt 100 zurück und startet den Rückspülvorgang für das nächste Sieb bis alle Siebe der Filtereinrichtung 16 rückgespült sind. Nach erfolg- tem Ablauf für alle Rückspülvorgänge wird die Bereitschaft für einen erneuten Start des Rückspülvorgangs aktiviert .
Fig. 3 zeigt einen vollautomatischen Funktionsablauf einer Schrittkette "Rückspülen" für einen Rückspülsiebwechsler, bei welchem ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 und zusätzlich eine dynamische Siebbolzenpositionierung erfolgt.
Die Schritte 100, 110, 120, 130, 140, 160, 170, 180 und 190 des in Fig. 3 dargestellten Funktionsablaufs entsprechen den anhand der Fig. 2 erläuterten Schritten 100, 110, 120, 130,
140, 160, 170, 180 und 190 und werden hier nicht erneut abgehandelt. Der Funktionsablauf der Fig. 3 weicht jedoch von dem Schritt 150 der Fig. 2 ab. Der unterschiedliche Schritt wird in Fig. 3 mit Schritt 151 bezeichnet und im folgenden erläu- tert.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist und kein Abbruchkriterium festgestellt wurde, wird durch Schritt 151 der Siebbolzen der Siebbolzen jedoch nicht sofort in seine Position verfahren, in welcher der Verbindungskanalbereich, der das rückzuspülende Sieb aufnimmt, den zugehörigen Abflußkanal voll über- deckt (maximale RückspülStellung, Sicherheitsendschalter) , wie es bei Schritt 150 der Fig. 2 der Fall ist. Vielmehr wird der Siebbolzen dynamisch gesteuert in seine unter den herrschenden Produktionsbedingungen maximale Rückspülstellung gefahren. Dabei werden auftretende Druckänderungen, die durch den Volumen- Verlust beim Rückspülen am ersten Drucksensor 22 auftreten, durch die Siebwechsler-Steuereinheit 38 ausgeregelt. Bei Erreichen eines vorgewählten Schwellwertes des Regelausgangs wird die Siebbolzenbewegung gestoppt. Hierdurch wird erreicht, daß die Positionierung des Siebbolzens immer nach den Möglich- keiten der Prozeßkomponenten stattfindet. Dies ermöglicht einen gesteuerten Abfluß an Rückspülmenge, der die Zahnradpumpenleistung nicht überfordert. Durch diese Maßnahmen werden Variationen im Prozeß, wie z. B. wechselnde Drücke, Temperaturen und Viskositäten kompensiert. Zusätzlich wird im- mer der maximal mögliche Spüleffekt erreicht, da die Rückspül- menge unter den jeweils herrschenden Bedingungen maximiert wird. Die dynamisch gesteuerte Einstellung der Siebwechslerpositionen wird erheblich vereinfacht bei gleichzeitig verbesserter Qualität der Positionierung in Bezug auf die Effektivi- tat bei der Erfüllung der Aufgabe.
Fig. 4 zeigt einen vollautomatischen Funktionsablauf einer Schrittkette "Siebwechseln" für einen Siebaustauschwechsler, bei welchem ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 erfolgt.
Der Schritt 200 entspricht im wesentlichen dem Schritt 100 der Fig. 2. Es ist jedoch hier zu beachten, daß der Wechsel der Siebe einen durch die Steuerung unterstützten manuellen Ein- nen Bedienereingriff gestartet wird.
Bei Vorliegen einer Startbedingung wird in Schritt 210 das Hy- draulikaggregat des Siebwechslers gestartet.
Schritt 220 fährt den Siebbolzen in eine vorprogrammierte Siebwechselstellung. Je nach Bauart des Siebwechslers sind mindestens zwei Siebe vorhanden. Die Reihenfolge sowie Art und Weise des Siebwechseins ist von dieser Bauart abhängig und hier nicht von Belang. Wichtig ist hier lediglich, daß die Siebaufnahme (Kavität) nach außen gefahren wird, damit sie zugänglich wird und die Siebe ausgewechselt werden können. Bei Siebwechslern mit vier Kavitäten können gleichzeitig zwei Ka- vitäten in von Außen zugängliche Stellungen gefahren werden, um den Eingriff des Siebwechseins effektiver zu gestalten. Als Siebaustauschwechsler kommt beispielsweise eine Filtereinrichtung in Betracht, wie sie in der DE 35 27 173 Cl beschrieben ist.
Wenn die Siebwechselstellung erreicht ist, reinigt die Bedienungsperson die von außen zugänglichen Siebkavitäten und tauscht die Siebe aus. Nach Beendigung dieser Tätigkeit wird gemäß Schritt 230 das Wiedereinfahren des Siebbolzens durch die Bedienungsperson gestartet.
Infolge des nachfolgenden Schritts 240 wird der Kolben, der das ausgetauschte Sieb trägt, nicht sofort in seine normale ProduktionsStellung gefahren. Dies hätte nämlich zur Folge, daß Lufteinschlüsse in der Kavität zum Werkzeug gelangen könnten und den Produktionsprozeß stören. Vielmehr wird der Siebbolzen in eine oder mehrere Entlüftungspositionen gefahren, in welcher die Kavitäten entlüftet werden. Hierbei tritt ein Volumenverlust auf, der durch die Volumenregelung ausgeglichen Entlüftungsposition erreicht hat. Die Siebwechsler-Steuereinheit 38 übernimmt den momentanen Wert des Drucksensors 22 und bildet daraus den Sollwert der Volumenregelung. Die Extruder- Steuereinheit 30 addiert den ermittelten Volumensteuerwert auf den vorhandenen Drehzahlsollwert der Zahnradpumpe 14 auf und gibt diesen als neuen Sollwert an die Zahnradpumpe 14 weiter. Somit ist die Drehzahlregelung auf Volumenregelung umgeschaltet. Durch die Mittelwertbildung erfolgt eine Angleichung der beiden Regelarten, so daß ein stoßfreier Übergang erfolgt. Bei der Volumenregelung wird der durch den Drucksensor 22 erfaßte Druck als Regelgröße verwendet und die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 laufend so angepaßt, daß der Druck des ersten Drucksensors 22 konstant gehalten wird. Die Zahnradpumpe 14 bildet somit die Stellgröße für die Volumenregelung.
Wie bereits erwähnt, ist im normalen Betrieb, d.h. dann, wenn kein Siebaustausch erfolgt, die Drehzahl der Zahnradpumpe 14 ein Maß für den Anlagendurchsatz bzw. Volumenstrom. Es obliegt der Bedienungsperson, einen Drehzahlsollwert festzulegen und einzustellen. Während des Siebaustauschs erfolgt kurzzeitig eine Umschaltung der Zahnradpumpensteuerung von der Drehzahl- regelung auf eine Volumenregelung. Bei der Volumenregelung wird aus dem Druckwert des Drucksensors 22 ein geeigneter Drehzahlwert gebildet. Zu Beginn der Umschaltung wird der aus dem Druckwert gebildete Drehzahlwert an den zuvor herrschenden, "alten" Drehzahlsollwert per Mittelwertrechnung derart angeglichen, daß beim Übergang zwischen den beiden Regelarten ein stoßfreier Übergang erfolgt. Treten in Folge des Siebaus- tauschs Volumenverluste auf, so ändert sich der durch den
Drucksensor 22 gemessene Druck und damit auch der zugehörige DrehzahlSollwert. Der Wert der Drehzahländerung wird auf den "alten" Drehzahlsollwert aufsummiert (Addierwert) und der menregelung verwendet.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist, wird durch Schritt 250 der Siebbolzen in seine vorprogrammierte Entlüftungsstellung gefahren. In die Siebkavitäten einfließende Schmelze erzeugt einen Druckabfall am ersten Drucksensor 22, welcher durch die Volumenregelung der Pumpendrehzahl kompensiert wird.
Nach Beendigung der Entlüftung bzw. der Befüllung der Siebkavitäten mit polymerer Schmelze wird der Siebbolzen gemäß Schritt 260 in seine Produktionsstellung zurückgefahren. Bevor er diese erreicht, tritt kein Volumenverlust mehr auf und muß auch dementsprechend nicht ausgeglichen werden. Der Volumenregler schließt automatisch. Nach der Deaktivierung des Volumenreglers wird die Drehzahlreglung aktiviert. Dabei wird die Pumpendrehzahl wieder auf die "alte" Solldrehzahl eingestellt, weil der zuvor genannte Addierwert jetzt wieder Null ist. Durch die Verwendung des Addierwertes kann sichergestellt werden, daß nach Beendigung des Volumenregeleingriffs die "alte" Solldrehzahl wieder anliegt. Somit kann garantiert werden, daß der Anlagendurchsatzwert an polymerer Schmelze vor und nach dem Siebaustausch gleichbleibt und durch den Volumenregelein- griff nicht dauerhaft verändert wird.
Schritt 270 startet eine festprogrammierbare Wartezeit, während der sich der Produktionsprozeß stabilisieren bzw. beruhigen kann.
Schritt 190 führt den Algorithmus zu Schritt 200 zurück und startet den Siebwechselvorgang für einen zweiten und weitere Siebbolzen, sofern vorhanden. Schrittkette "Siebwechseln" für einen Siebaustauscnwecnsier, bei welchem ein Eingriff durch die Volumenregelung 39 und zusätzlich eine dynamische Siebbolzenpositionierung erfolgt.
Die Schritte 200, 210, 220, 230 und 240 des in Fig. 5 dargestellten Funktionsablaufs entsprechen den anhand der Fig. 4 erläuterten Schritten 200, 210, 220, 230 und 240 und werden hier nicht erneut abgehandelt. Der Funktionsablauf der Fig. 5 weicht jedoch von dem Schritt 250 der Fig. 4 ab. Der unterschiedliche Schritt wird in Fig. 5 mit Schritt 251 bezeichnet und im folgenden erläutert.
Nachdem ein stoßfreier Übergang von der Drehzahlregelung auf die Volumenregelung sichergestellt ist, wird durch Schritt 251 der Siebbolzen in Richtung seiner vorprogrammierten Entlüftungsstellung gefahren. Dabei wird der Siebbolzen jedoch nicht sofort in seine Position verfahren, in welcher eine maximale Verbindung zwischen der Siebkavität und der Umgebung herge- stellt wird, wie es bei Schritt 250 der Fig. 4 der Fall ist. Vielmehr wird der Siebbolzen dynamisch gesteuert in seine unter den herrschenden Produktionsbedingungen maximale Entlüftungsstellung gefahren. Dabei werden auftretende Druckänderungen, die durch den Volumenverlust beim Entlüften bzw. Befüllen der Kavität am ersten Drucksensor 22 auftreten, durch die
Siebwechsler-Steuereinheit 38 ausgeregelt. Bei Erreichen eines vorgewählten Schwellwertes des Regelausgangs wird die Siebbolzenbewegung gestoppt. Hierdurch wird erreicht, daß die Positionierung des Siebbolzens immer nach den Möglichkeiten der Prozeßkomponenten stattfindet. Dies ermöglicht einen gesteuerten Abfluß an Schmelze, der die Zahnradpumpenleistung nicht überfordert. Durch diese Maßnahmen werden Variationen im Prozeß, wie z. B. wechselnde Drücke, Temperaturen und Viskositäten kompensiert. Zusätzlich wird immer die minimal mögliche herrschenden Bedingungen maximiert wird. Die dynamisch gesteuerte Einstellung der Siebwechslerpositionen wird erheblich vereinfacht bei gleichzeitig verbesserter Qualität der Posi- tionierung in Bezug auf die Effektivität bei der Erfüllung der Aufgabe .
Nach Beendigung der Entlüftung bzw. Befüllung der Siebkavität wird der Siebbolzen gemäß Schritt 260 in seine Produktions- Stellung gefahren. Bevor er diese erreicht, schließt der Volumenregler automatisch, da kein Volumenverlust mehr auftritt und auszugleichen ist. Der Volumenregler wird deaktiviert und die Drehzahlreglung wird aktiviert. Dabei wird die Pumpendrehzahl wieder auf das "alte" Niveau eingestellt, da der zuvor genannte Addierwert Null ist.
Schritt 270 startet eine festprogrammierbare Wartezeit, während der sich der Produktionsprozeß stabilisieren bzw. beruhigen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer kunstStoffverarbeitenden Anlage, wobei die Anlage wenigstens eine Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einen Extruder (10) , eine Fördervorrichtung, insbesondere eine Schmelzepumpe (14) , eine Filtereinrichtung (16) und ein Werkzeug (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Volumenänderung der polymeren Schmelze zwischen der Zuführeinrichtung (10) und dem Werkzeug (18) eine Volumensteuerung oder Volumenregelung aktiviert wird, welche die Fördervorrichtung (14) beeinflußt, um die Volumenänderung auszugleichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich der Förderrichtung die Filtereinrichtung (16) der Fördervorrichtung (14) nachgeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Siebwechsler, insbesondere für einen Siebaustausch oder das Siebrückspülen, enthält, der derart ausgebildet ist, daß beim Siebwechseln ein Volumenverlust auftritt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinlaufdruck der polyme- ren Schmelze erfaßt und zur Einstellung des durch die gezogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinlaufdruck als Regelgröße verwendet wird, welche durch die Fördervorrichtung (14) in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung umgewandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung aktiviert, insbesondere automatisch aktiviert wird, sofern durch einen Eingriff in den Produktionsprozeß ein Volumenverlust erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung in Abhängigkeit eines Siebwechsel- Prozesses, insbesondere eines automatisch ablaufenden Siebaustausches oder Siebrückspülens, erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Siebwechselprozeß, insbesondere in den automatisch ablaufenden Siebwechselprozeß, eingegriffen wird, wobei der Siebwechselprozeß kurz bevor ein Volumenverlust zu erwarten ist für eine vorbestimmte Zeitdauer angehalten wird, und daß innerhalb dieser Zeitdauer die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung aktiviert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Rückspülsiebwechsler enthält, an den ein Reservoir (21) zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist, und der Rückspülvorgang einsetzt das Reservoir (21) mit Schmelze gefüllt wird, welche für den nachfolgenden Rückspülvorgang verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer vor dem Ingangsetzen der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung der momentane Werkzeugeinlaufdruck ermit- telt wird und durch Mittelwertbildung stoßfrei als Sollwert bei der hierauf folgenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung übernommen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensteuerung bzw. Volumenregelung automatisch deaktiviert wird, sofern ein Eingriff in den Produktionsprozeß, durch den ein Volumenverlust erzeugt wird, beendet ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Deaktivieren der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung ein Regler für die Fördervorrichtung stoßfrei geschlossen wird, indem eine Übergabe an einen vor der Aktivierung vorhandenen Drehzahlregler der För- dervorrichtung (14) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem normalen Produktionsprozeß, bei dem kein Volumenverlust zu erwarten ist, die Förder- Vorrichtung (14) bei einem konstanten Fördervolumen betrieben wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer als Fördervorrich- der Anlage, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck vor der Fördervorrichtung (14) erfaßt und zur Einstellung der Fördermenge der Zu- führeinrichtung (10) herangezogen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugeinlaufdruck gemessen wird und bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werk- zeugeinlaufdrucks ein Signal ausgelöst wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Eingriff durch die Bedienungsperson während eines Rückspülvorganges der Vorgang automatisch gestoppt und gegebenenfalls die Volumenregelung beendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei aktivierter Volumensteuerung bzw. Volumenregelung die Positionierung der Filtereinrichtung (16), insbesondere eines Siebbolzens, in Abhängigkeit der Öffnung des Volumenreglers vorgenommen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Filteranordnung einen Siebbolzen enthält, der zum Zweck der Entlüftung von Siebkavitäten und gegebenenfalls des Rückspulens nach einem vorgebbaren Programm automatisch in vorbestimmbare Positionen verfahren wird.
20. Kunststoffverarbeitende Anlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit wenigstens einer Zuführeinrichtung für eine polymere Schmelze, insbesondere einem Extruder (10) , einer Fördervorrichtung, insbesondere einer Schmelzepumpe (14) , einer Filtereinrichtung (16) und einem Werkzeug (18) , dadurch gekennzeichnet, daß eine Volumensteuervorrichtung oder eine Volumenregelvorrichtung (39) , welche bei einer zwischen der Zuführeinrichtung (10) und dem
Werkzeug (18) auftretenden Volumenänderung der polymeren Schmelze aktivierbar ist, vorgesehen ist, wobei die Volumensteuervorrichtung bzw. die Volumenregelvorrichtung (39) mit der Fördervorrichtung (14) in Verbindung steht und diese beeinflußt, um eine Volumensteuerung bzw. eine Volumenregelung vorzunehmen, welche die Fördermenge einstellt und die Volumenänderung ausgleicht .
21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß hin- sichtlich der Förderrichtung die Filtereinrichtung (16) der Fördervorrichtung (14) nachgeordnet ist.
22. Anlage nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Siebwechsler ent- hält, der beim Siebwechseln einen Volumenverlust verursacht .
23. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (16) einen Siebwechsler, insbesondere einen Rückspülsiebwechsler, enthält, an den ein Reservoir (21) zur Aufnahme gefilterter Schmelze angeschlossen ist. gekennzeichnet, daß ein erster Drucksensor (22) zur Erfassung des Werkzeugeinlaufdrucks vorgesehen ist und daß der erste Drucksensor (22) über eine Signalleitung mit einer Extruder-Steuereinheit (30) verbunden ist, wobei eine Siebwechsel-Steuereinheit (38) aufgrund der Drucksensorsignale über eine Kommunikationsleitung (42) eine Einstellung des durch die Fördervorrichtung (14) geförderten Volumenstroms vornimmt.
25. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumensteuervorrichtung bzw. Volumenregelvorrichtung (39) einen geschlossenen Regelkreis enthält, welcher den Werkzeugeinlaufdruck als Re- gelgröße verwendet und diese durch die Fördervorrichtung (14) in eine geeignete Stellgröße zur Volumenregelung umwandelt .
26. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwertbildner vorgesehen ist, der während einer vorherbestimmbaren Zeitdauer vor der automatischen Aktivierung der Volumensteuerung bzw. Volumenregelung den erfaßten momentanen Werkzeugeinlaufdruck per Mittelwertbildung angleicht, wobei der Mittelwert als Sollwert bei der sich hieran anschließenden Volumensteuerung bzw. Volumenregelung stoßfrei übernommen wird.
27. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Fördervorrichtung eine Pumpe (14) vorgesehen ist, die im Normalbetrieb der Anlage, wenn kein Volumenverlust während des Produktionsprozesses zu erwarten ist, auf eine dem gewünschten Volumenstrom entsprechende konstante Drehzahl einstellbar ist. gekennzeichnet, daß ein zweiter Drucksensor (24) vorgesehen ist, der den Druck vor der Fördervorrichtung (14) erfaßt, wobei das Drucksignal zur Einstellung der Förder- menge der Zuführeinrichtung (10) herangezogen wird.
29. Anlage nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Drucksensor (22) , der den Werkzeugeinlaufdruck mißt, und eine Signaleinrichtung vorgesehen sind, und daß bei einer vorgebbaren Toleranzabweichung des Werkzeugeinlaufdrucks und/oder einer Fehl- bedienung ein Signal ausgelöst wird.
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