Способ регулирования шнекового экструдера и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и устройствам регулирования шнекового экструдера. Оно м.б. использовано в химической промышленности. Цель изобретения - повышение точности и снкление инерционности регулирования. Для этого в шнековом экструдере, снабженном экструдерной головкой и нагреваемыми и охлаждаемыми секторами, измеряется температура. Измеренное значение сравнивается с заданным значением . В соответствии с их разностькз вьфабатыв ается регулирующий сигнал. Посредством генератора основных сиг- , налов, генератора разностных сигналов , датчика сигналов и преобразоваг теля сигналов вырабатываются: разностный сигнал, соответствующий разности температур экструдерной головки и материала, базовый.сигнал, относящийся к первому сектору шнекового экструдера, и основной сигнал, соответствующий требуемой температуре а и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 B 29 С 47/92

К flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

{21) 4028526/23-05 (22) 21.11. 86 (31) 4441/85 (32) 21 11. 85. (33) НП (46) 15.10.88. Бюл. Р 38 (71 ) ХиРадаштехникай Гепдьяр (НЦ)

{72) Ласло Эрдеди, Ласло Крезингер и Габор Сервански (Н11) (53) 678.027.3(088.8)

{56) Патент США Р 4480981, кл. В 29 F 3/08, опублик. 1984.

Патент США Р 4290986, кл. 264-40.3, опублик. 1981. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ШНЕКОВОГО

ЭКСТРУДЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и устройствам регулирования шнекового экструдера. Оно м.б, использовано в химической промышленности. Цель изобретения — повышение точности и сНККВ. ние инерционности регулирования. Для этого в шнековом экструдере, снабженном экструдерной головкой и нагреваемыми и охлаждаемыми секторами, измеряется температура. Измеренное значение сравнивается с заданным значением. В соответствии с их разностью вырабатывается регулирующий сигнал.

Посредством генератора основных сиг-. налов, генератора разностных сигналов, датчика сигналов и преобразователя сигналов вырабатываются; разностный сигнал, соответствующий разно" сти температур экструдерной головки и материала, базовый сигнал, относящийся к первому сектору шнекового экструдера, и основной сигнал, соответствующий требуемой температуре

j 31663 расплава, затем измеряется температура расплава. На основе измеренной температуры вырабатывается измерительный сигнал. На основе паз ности измерительного и основного сигналов и с учетом базового и разностного сигналов вырабатываются регулирующий сигнал и сигналы воздействия для установк:и в секторах "-. êñòpóäåðà уровня температур в ""îîòíåтствии с заданным режимом. В устройстве термометр расположен в экструдерной гоИзобретение относится к регулированию шнековогo экструдера для переработки пластмасс и может быть использовано в химической промышленности.

Цель изобретения — повышение точности и снижение инерционности регулирования.

На чертеже показана блок-схема устройства цля осуществления предложенного способа. i Q

Способ закяочается в том, что из— меряется характеристическая для процесса обработки темпера" óðà шнекового экструдера, оснащенного экструдер— ной головкой, имеющего подогреваемые 1 > и охлаждаемые секторы, измеренное значение сравнивается с заданным значением и в соответствии с разницей между измеренным значением и заданным значением вырабатывается регул>лрующий 2Д сигнал для регулирования температуры, регулирующий сигнал подается на терморегулятор и таким образом устанавливается заданное значение темпера-туры. При этом, во-первых, выр абаты- 25 вается разностный си-.íàë,,соответствующий разности температур зкструдерной головки и находящегося в последней расплавленного материала, во-вторых, вырабатывается базовый с;лгнал, 1О относящийся к первому сектору шнекового экструдера при переработке материала и соответствующий согласно заранее изве"тному распределению температуры желательному заданному значению температуры данного сектора, и, в-третьих, вырабатывается основной ловке. Выход генератора основных сигналов подведен к входу соединенного с выходом генератора разностных сигналов первого дифференциального усилителя и к сумматору. Сумматор соединен с выходом преобразователя сигналов, а через операционный усилитель — с арифметическим блоком. Последний входами подключен к первому дифференциальному усилителю и к датчику сигналов, 2 с . и 2 3 . и . ф-лы, 1 ил.

2 сигнал, соответствующий требуемой температуре расплавленного материала, измеряется температура расплавленного материала или в заранее опре,целенной точке экструдерной головки определяется значение температуры, являюшееся харак Tåðèñòè÷åñêèì для расплавленного материала, а на основе измеренной температуры расплавленного материала или характеристического значения температуры расплавленного материала вырабатывается измерительный сигнал, исходя из разницы измерительного сигнала и основного сигнала и с учетом базового сигнала и разно-ò-.íîão сигнала, затем на основе регул>лрующего сигнала вырабатываются сигналы воздействия, с помощью которых в секторах шнекового экструдера, от второго до экструдерной головки, устанавливается такой уровень значений температуры, который обеспечивает распределение температур в соответствии с заданным режимом.

Предпочтительный вариант выполнения способа состоит в том, что в целях более точного регулирования условий перер" áî-.êè в продукте, выходящем из шнекового зкструрера, может определяться заранее заданный признак и на его основе выраб»тываться корректирующий сигнал для изменения основного сигнала.

Таким образом, при осуществлении предложенного способа измеряется температура веществ» р»сплавленного материала, которьп ;.еред»ется дальше

l 431 665

Устройство для регулирования шнекового экструдера содержит термоь1етр

1 для материала, установленный на шнековом эксгрудере, разделенном ип и секторов оснащенном экструдернай головкой, которая является (и+1)--м сектором экструдера, и вырабатывающем расплавленный материал из подлежащего переработке материала, а также регулирующий блок, который на одном входе принимает выходной сигнал термометра 1 для материала и снабжен арифметическим блоком 2, который пг-.-. дусмотрен для выработки сигнале . действия для управления устапоь:.. регулирующими температуру секторов", причем термометр 1 для материала расположен в экструдерной головке, регулирующий блок содержит датчик 3

1 сигналов для регулирования температу-ры первого сектора шнекового экструдера в соответствии с заданной, характеризующей переработку функцией распределения температур, преобразователь 4 сигналов для выработки сигнала, соответствующего измеренной термометром для материала температуре в экструдерной головке, генератор 5 разностных сигналов для выр:zботки разностного сигнала в соответствии с определенной опытным путем разностью между температурами экструдерной головки и содержащегося в ней расплавленного материала, а также генератор 6 основных сигналов для вы-работки сигналов в соответствии с требуемой температурой расплавленного материала, причем выход генератора 6 основных сигналов подведен к входу соединенного с входом генератора 5 разностных сигналов первого дифференциального усилителя 7, а экструдерной головки шнекового экструдера, разделенного на охлаждаемые и подогреваемые сектора. Кроме того, обеспечивается возможность измерения температуры в такой точке шнекового экструдера, где может быть получено значение, которое точно соответствует температуре расплавленного материала (зависит от нее точно определимым об1О разом) . На основе .измеренного значения вырабатывается измерительный сигнал. Перед началом переработки на основе характеристик поступающего вещества и конструкции применяемого шнекового экструдера определяется температура, которая должна быть преобладающей в первом секторе (начальный сектор) с тем, чтобы на выходе получить расплавленный материал требуемой температуры (и качества).

Этой температуре соответствует базовый сигнал, а требуемой температуре расплавленного материала — основной сигнал. Одновременно необходимо уста- 5 новить, на сколько велика разница между температурой экструдерной головки данной конструкции и температурой расплавленного материала, и этой разности соответствует разностный сигнал . Основной, базовый и разностный сигналы применяются для выработки регулирующих сигналов, причем эти сигналы, применяемые во внимание при выработке регулирующего сигнала, во время переработки такого же синте- З5 тического материала остаются неизменными.

Во время переработки синтетическо- 40 го материала, как было упомянуто, измеряется температура экструдерной головки, т.е. температура полученного в результате переработки расплавленного материала, на основе чего вы- 45 рабатывается измерительный сигнал.

Измерительный сигнал сравнивается с основным сигналом,. т ° е. с сигналом, который представляет собой такую температуру расплавленного материала, которая является необходимой для достижения требуемого качества изготовляемого из расплавленного материала конечного продукта. Основной сигнал можно в случае необходимости заменить корректирующим сигналом еще до сравнения его с измерительным сигналом, если параметр конечного продукта требует подобной корректировки на основе неизмеряемой отметки в экструдерпой головке.

Функция шнекового экотрудера, определяющая распределение температур, может быть определена на основе теоретических рассуждений. Эта функция дает требуемую температуру как первого сектора, разделенного на и секторов шнекового экструдера, так температуру (и+1)-го сектора, т.е. температуру экструдерной головки.

Основой предложенного способа является отклонение от последней температуры, с регулированием первой теьп ературы при учете прочих необходимых факторов изменения.

1431

5 также к сумматору 8, причем сумматор

8 соединен с выходом преобразователя

4 сигналов, а также операционным усилителем 9 с арифметическим блоком ? „

5 которыи входами подключен к первому дифференциальному усилителю 7, а также к датчику 3 сигналов, Генератор

6 основных сигналов подкл очек к входу второго дифференциального усилите- 1

0 ля 10, другой вход которого через накопитель l l соединен с выходом генератора 12 корректирующих сигналов.

Арифметический блок 2 оснащен программируемым центральным пропессором.

Генератор 12 корректирующих сигналов соединен с расположенным вне шнекового экструдера чувствительным элементом, вырабатывающим сигнал, являю— щийся характеристическим для гарамет- ?и ра конечного продукта. Преобразователь 2 сигналов вырабатывает измерительный сигнал 13, соответствующий измеренной термометром 1 температуре, для сумматора 8. 25

В ходе функционирования сумматор

8 учитывает знак посту-пающего в него сигнала. Вход сумматора 8 соединен с генератором 6 основных сигналов, вследствие чего передается дальше основной сигнал 14, соответствуюший требуемой температуре расплавпенкого материала. Выход генератора 6 основных сигналов подведен к входу первсго дифферекциального ус» воителя 7.

Другой вход последнего подключен к

35 выходу генератора 5 разносткьгх сигналов, причем последний отражает разность температур расплавленного материала и экструдерной головки, кото40 рая определяется на основании опыта.

На выходе генератора 6 основных сигналов можно включить второй дифференциальный усилитель 10, один из входов которого соединен накопителем 11 с

45 генератором 12 корректирующих сигналов. Выход второго дифференциального усилителя 10 подключен к сумматору 8 и к первому дифференциальному усилитела 7. На выходе сумматора 8 имеет50 ся операционный усилитель 9, который передает первый регулирующий сигнал

15 на вход арифметического блока 2.

По сл едний блок предпочти тельно является программируемым и его другой вход подведен к выходу и ерво го диф55 ференциального усилителя 7, причем второй регулирующий сигнал 16 передается дальше. Следующий яхо,п арифме665

6 тического G.òîêà 2 соединен с датчиком 3 сигналов, который вырабатывает характеристический сигнал для требуе" мой температуры первого сектора шнекового экструдера. Арифметический блок 2 вырабатывает сигналы 17 воз— действия, которые могут передаваться через выходы последнего на такие блоки, которые могут устанавливать тре.буемую температуру секторов шнекового экструдера посредством блоков для отдачи требуемой мощности. Таким путем может устанавливаться требуемое распределение температур шнекового экструдера.

Согласно изобретению преобразователь 4 сигналов вырабатывает основной сигнал 13 из сигнала термометра для материала, генератор 12 корректирующих сигналов(который расположен, например, в регулирующем контуре) вырабатывает сигнал, соответствующий заданному значению параметра, и это значение автоматически удерживается в накопителе 11 до тех пор, пока новое измерение параметра не дает новое значение. Генератор S разностных сигналов вырабатывает сигнал, соответствующий разности температур между экструдерн и головкой и содержащимся в ней расплавленным материалом, а датчик 3 сигналов генерирует сигнал, обеспечивающий регулирование температуры первого сектора шнекового экструдера, затем выход генератора

6 основных сигналов передает дальше сигнал, соответствующий требуемой температуре расплавленного материала.

Устройство согласно изобретению действует следующим образом.

Перед началом переработки устанав— ливают функцию, которая определяет в зависимости от конструкции шнекового экструдера и от подлежащего переработке вещества характеристическое распределение температур вдоль шнекового экструдера, которое необходимо при получении конечного продукта требуемого качества. Эта функция накапливается в арифметическом блоке 2, и последний лучше всего выполнять с программируемым блоком ввода данных, так как таким путем можно легко хранить и функцию, изменяющуюся в зависимости оТ вещества. На основе накопленной функции определяют, какую температуру должек иметь первый сектор

30

45

50 при требуемой температуре расплавленного материала. Регулирование этой температуры обеспечивается с помощью датчика 3 сигналов в первом секторе экструдера. Арифметический блок 2 определяет на основе накопленной функции, какая температура должна быть установлена в отдельных секторах.

Определенные значения устанавливаются при первой операции после включения устройства. Единственное измеренное значение при переработке — это температура расплавленного материала, которую из ме ряют на выходе из э к ст рудерной головки. Эта температура всегда отличается на постоянную величину от температуры экструдерной головки в цикле обработки, и генератор 5 разностных сигналов вырабатывает соответствующий сигнал. Если необходимо, то на основе измеренного признака конечного продукта генератор 12 корректирующих сигналов может всегда выработать корректирующий сигнал. Таким образом процесс экструзии может быть улучшен. Генератор 6 основных сигналов устанавливают на уровень, . соответствующий требуемой температуре вещества (измеренной термометром

1 .для материала). На основе сигнала термометра 1 для материала первый дифференциальный усилитель 7 и операционный усилитель 9 вырабатывают сигнал, соответствующий разности между фактической и требуемой температурой, и на его основе арифметический блок

2 может определить, в какой степени требуется вмешательство в секторах.

Из упомянутой функции устройство осуществляет ступенчатое шаговое приближение необходимого распределения температур, и в ходе этого процесса в . качестве основы всегда служит температура экструдерной головки, причем температура первого сектора экструдера всегда остается постоянной. Исходя из опыта, этот итерационный процесс может осуществляться быстро и надежно.

Предложенный способ, а также устройство для его осуществления позволяют в ходе регулирования шнековых экструдеров снизить продолжительность регулирования, повысить его точность и, таким образом, позволяет легко обеспечить требуемое качество. конечного продукта.

Формула изобретения

1. Способ регулирования шнекового экструдера, имеющего экструдерную головку и нагреваемые и охлаждаемые секторы, заключающийся в том, что измеряют температуру, определяющую пр-— цесс переработки, сравнивают измеренное значение с заданным и в соответствии с разностью с измеренным значением вырабатывают регулирующий сигнал для температуры, который подают на терморегулятор для установки заданного значения температуры, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и снижения инерционности регулирования, вырабатывая:r разноствый сигнал, соответствующий разности температур экструдерной головки и находящегося в ней расплавленного материала, вырабатывают базовый сигнал, относяпщйся к первому сектору экструдера и соответствующий согласно заранее известному распределению температур требуемому заданному значению температуры данного сектора, вырабатывают основной сигнал, соответствующий температуре расплавленного материала, измеряют температуру расплавленного материала или в заранее определенной точке экструдерной головки определяют значение температуры, характеристическое для расплавленного материала, и на основе измеренной температуры расплавленного материала или характеристического значения температуры расплавленного материала вырабатывают измерительный сигнал,. причем регулирующий сигнал вырабатывают исходя из разницы измерительного сигнала и основного сигнала с учетом базового и разностного сигналов, затем на основе регулирую" щего сигнала вырабатывают сигналы воздействия для установки в секторах шнекового экструдера от второго до экструдерной головки уровня значений температуры, обеспечивающего распределение температур в соответствии с заданным режимом.

2. Устройство для регулирования шнекового экструдера, содержащее термометр, установленный на шнековом экструдере, разделенном на секторы и снабженном экструдерной головкой для получения расплавленного материа-ла иэ подлежащего переработке матери" ала, регулирующий блок, один вход

1431бб5

Составитель Л. Кольцова

Техред Л. Олийнык Корректор 1, Васильева

Редактор М. Келемеш

Заказ 5356!58

Тираж 559 Подписное

ВЕ1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/S

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 которого связан с выходом термометра, причем регулирующий блок снабжен арифметическим блоком для выработки сигналов воздействия для управления установками, регулирующими температуру секторов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и снлжения инерционности регулирования, термометр расположен в экструдерной головке, регулирующий блок снабжен датчиком сигналов для регулирования температуры первого сектора шнековогo экструдера в соответствии с заданной, характеризующей переработку функцией распределения температур, преобразователем сигналов для выработки сигнала, соответствующего измеренной термометром температуре, генератором разностных сигналов для выработки разностного сигнала в соответствии с определенной опытным путем разностью между температурами экструдерной головки и находящегося в ней расплавленного материала, генератором основных сигналов для выработки сигналов в соответствии с требуемой температурой расплавленного материала,, первым дифференциальным усилителем, сумматором и операционным усилителем, причем выход генератора основных сигналов соединен с

В входом первого дифференциального усилителя, который соединен входом с генератором разностных сигналов, и с сумматором, который соединен с выходом преобразователя сигналов, а. no)() средством операционного усилителя с арифметическим блоком, который входами подключен к первому дифференциальному усилителю и к датчику сигналов .

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабже" но вторым дифференциальным усилителем,, накопителем и генератором корректирующих сигналов, причем генератор основных сигналов подключен к входу второго дифференциального усилителя, другой вход которого через накопитель соединен с выходом генератора корректирующих сигналов °

Устройство по пп. 2 и 3, о т лич ающе е ся тем, чтоарифметический блок снабжен программируемым центральным процессором.