Устройство автоматического регулирования экструдера

 

Изобретение относится к экструзионному формированию материалов, в частности к оборудованию для переработки пластических материалов в гранулированную массу с автоматической регулировкой техпроцесса, и может быть использовано для переработки вторичных полимерных материалов во вторичное сырье. С целью повышения точности устройства оно дополнительно содержит блок вычисления скорости привода резки материала, задатчик параметров процесса экструдации, задатчик минимальной скорости привода гранулятора. датчик мощности и скорости, регулятор, три ключа, компаратор , сумматор и редуктор. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 В 11/01

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

О

ЬЭ

К)

М (21) 4760769/24 (22) 21.10.89 (46) 07.03.93. Бюл. ¹ 9 (71) Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт местной промышленности РСФСР (72) С.B,Äîíîâ (73) Научно-производственное внедренческое предприятие "Нижегородец" (56) Патент CLLIA ¹ 44776677330011, кл. B 29 С

47/78, 1988, (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

PEГУЛИРОВАНИЯ ЭКСТРУДЕРА

Изобретение относится к экструзионному формованию материалов, в частности к оборудованию для переработки пластических материалов в гранулированную массу с автоматической регулировкой техпроцесса, и может быть использовано для переработки вторичных полимерных материалов во вторичное сырье.

Цель изобретения — повышение точности экструдации.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства автоматического регулирования экструдера; на фиг.2 — функциональная схема блока вычисления; на фиг.3— схема задатчика величин в цифровой форме; на фиг,4 — схема задатчика скорости; на фиг,5 — схема датчика мощности; на фиг.6— схема компаратора, Устройство содержит привод 1 загрузки, привод 2 гранулятора, который через редуктор 3 подает шнеком материал через зону, обогреваемую нагревателями, где ма1801222 АЗ (57) Изобретение относится к экструзионному формированию материалов, в частности к оборудованию для переработки пластических материалов в гранулированную массу с автоматической регулирбвкой техпроцесса, и может быть использовано для переработки вторичных полимерных материалов во вторичное сырье. С целью повышения точности устройства оно дополнительно содержит блок вычисления скорости привода резки материала, задатчик параметров процесса экструдации, задатчик минимальной скорости привода гранулятора. датчик мощности и скорости. регулятор. три ключа, компаратор. сумматор и редуктор. 6 ил, териал расплавляется при температуре

200 С, контролируемой регулятором 4 температуры. Через сквозные каналы мундштука полученный экструдат в виде тонких жгутов подается на ножи устройства для резки, приводимые во вращение приводом

5, отрезающие гранулы экструдата определенной заданием длины.

К входу привода 1 загрузки подключен выход регулятора 6 производительности, связанного первым входом с выходом компараторного ключа 7, информационный вход которого подключен к выходу аналогового задатчика 8, а управляющий вход подключен к выходу компаратора 9, первый вход которого подключен к выходу цифрового задатчика 10, а второй — к выходу цифрового задатчика 11 скорости, отражающего скорость вращения гранулятора через редуктор 3 от привода 2. При этом выход задатчика 11 скорости подключен также к первому входу блока 12 вычисления задания

1801222 скорости привода резки, на второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого подключены пять выходов цифрового задатчика 13. Причем выход блока 12 вычисления подключен к входу привода 5 резки, а вход привода 2 гранулятора подключен к выходу сумматора 14, к первому входу которого подключен выход ключевого элемента 15, соединенного управляющим входом с выходом датчика 4 температуры, а информационным входом с выходом ключевого элемента 16, соединенного управляющим входом с выходом датчика 17 уровня материала в бункере, а информационным входом с выходом аналогового задатчика 18.

При этом второй вход сумматора 14 подключен к выходу датчика 19 мощности, подключенного, одновременно к второму входу регулятора 6 производительности, а вход датчика 19 мощности подключен к выходу привода 2 гранулятора, Функциональная схема блока 12 вычисления (фиг.2) содержит умножитель 20, к первому входу которого подключен выход датчика 11 скорости, а к второму — первый выход цифрового задатчика 13. При этом выход умножителя 20 подключен к первому входу умножителя 21, к второму входу которого подключен второй выход задатчика 13, связанного третьим и четвертым выходами с двумя входами умножителя 22, выход которого подключен к первому входу умножителя 23, связанного вторым входом с пятым выходом задатчика 13, а выход умножителя

23 подключен к первому входу делителя 24, 35 к второму. входу которого подключен выход умножителя 21. При этом выход делителя 24 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 25, выход которого является выходным сигналом блока вычисления. 40

Задатчик величин (фиг,3) состоит из пяти одинаковых устройств 3,1-3,5, в которые входят четыре одинаковых переключателя

3.6 — 3,9 на десять ступеней каждый, четыре шифратора 3.10 — 3.13 и один преобразова- 45 тель 3,14 двоично-десятичного кода в двоичный. Для простоты задания нужное число задается переключателями 3.6 — 3,9 отдельно для единиц, десятков, сотен и тысяч в двоично-десятичном коде, а поскольку арифметические операции протекают в двоичном коде, выходы шифраторов 3.10 — 3.13 подключены к входу преобразователя 3.14 кода, выход которого подключен непосредственно к вычислительному блоку 12 (фиг,1).

Структура задатчика 10 аналогична описанному задатчику величин с той лишь разницей, что он имеет одно устройство задания.

Слежение за загрузкой экструдера осуществляет датчик 19 мощности (фиг.5), который содержит датчик 5.1 тока, датчик 5.2 напряжения приводного двигателя экструдера, входные сигналы которых перемножаются на умножителе 5,3 и через выходной потенциометр 5.4 подключаются к сумматору 14 задания скорости привода гранулятора, регулятору 6 производительности привода загрузки (фиг.1).

Слежение за достижением гранулятором заданного числа оборотов осуществляет компаратор 9 (фиг.6), содержащий компаратор 6.1, к первому входу которого подключен выход датчика 11 числа оборотов гранулятора, а к второму входу — эталонный сигнал, характеризующий величину минимальной скорости привода 2 экструдера, набираемую после пуска, когда он наберет обороты, регламентированные задатчиком

18 скорости. При этом через элементы 6.2—

6,5 включается реле 6.6, которое замыкает свой контакт 7 включения привода загрузки гранулятора, Отключение реле 6,6 происходит при переводе избирателя 6.7 режима работы из положения АВТОМАТ в положение ОТКЛ ЮЧ Е НО.

Задатчик скорости привода 5 (фиг,4) представляет собой цифроаналоговый преобразователь двоичного кода в аналоговый сигнал и построен на принципе сложения токов от весовых резисторов на входе операционного усилителя. Весовые токи формируются от выходного уровня логических элементов 4.1 — 4.7, которые резисторная матрица 4.3 — 4,21 и операционный усилитель 4,22 преобразуют в аналоговый сигнал, который является задающим для тиристорного привода 5, Схемы умножителя, делителя и преобразователя общеизвестны (не показаны).

Устройство автоматического регулирования работает следующим образом.

После включения нагрева и по достижении нормальной величины температуры в зоне нагрева регулятор 4 температуры включает свой ключевой элемент 15, подающий сигнал с задатчика 18 минимальной скорости на сумматор 14 задания скорости, при условии включения ключевого элемента

16 датчика уровня материала в бункере, который включает тиристорный привод 2 гранулятора на малые обороты, при этом датчик 11 числа оборотов червяка гранулятора подает сигнал в двоичном коде в блок

12 вычисления скорости резки, который включает на соответствующие обороты тиристорный привод 5 устройства резки, и по достижении гранулятором заданного числа малых оборотов компаратор 9, сравниваю1801222

55 щий сигнал датчика 11 оборотов с эталонным сигналом от задатчика 10 величин, при их равенстве включает ключевой элемент 7, подключающий задатчик 8 к регулятору 6 производительности, который включает привод 1 загрузки гранулятора на максимальные обороты. Происходит интенсивная загрузка гранулятора перерабатываемым материалом из бункера, при этом возрастает нагрузка на привод 2 гранулятора, затрачивающего возрастающую мощность на проворачивание червяка, в результате чего возрастает выходной сигнал датчика 19 мощности, поступающий на первый вход сумматора 14, где суммируется с задающим сигналом и увеличивает выходной сигнал на вход тиристорного привода 2, который набирает обороты до номинальной величины, и пропорционально его оборотам увеличивает обороты привод 5 резки на основании заданных предварительно в задатчике 13 значений частоты вращения гранулятора, номинальной скорости привода резки, длины жгута экструдата, длины гранул, числа единиц задания в цифровой форме, числа ножей, поступающих на постоянно протекающую вычислительную операцию на умножителях 20, 21, 22, 23 и делителе 24. Как только нагрузка на привод 2 гранулятора превысит допустимую, выходной сигнал датчика 19 мощности становится равным задающему сигналу с задатчика 8, сигнал на выходе регулятора 6 производительности уменьшается, а поскольку он является задающим для тиристорного привода 1 загрузки, сигнал задания скорости уменьшается, поэтому уменьшаются обороты двигателя 1 загрузки, Подача материала уменьшается, а следовательно, уменьшается нагрузка на привод 2 гранулятора, сигнал на выходедатчика 19 мощности не возрастает, поэтому выходной сигнал сумматора 14 остается на том же уровне, и процесс стабилизируется.

Таким образом обеспечивается автоматическая загрузка экструдера материалом до номинальной величины, вследствие чего стабилизируется давление материала на устройство для резки экструдата, при этом скорость резки вычисляется на основании заданных параметров получаемого экструдата и скорости червяка экструдера, За счет введения в устройство регулирования поло5

50 жительной обратной связи по мощности привода гранулятора и отрицательной обратной связи по производительности привода загрузчика через регулятор производительности и блок задания скорости резки в экструдере обеспечивается поддержание постоянства соотношения скоростей приводов резки и гранулятора, что повышает точность процесса экструдации.

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования экструдера, содержащее привод загрузки материала, привод гранулятора, привод резки материала, задатчики скорости привода загрузки материала и скорости привода гранулятора, датчики уровня материала в бункере и температуры, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок вычисления скорости привода резки материала, задатчик параметров процесса экструдации, задатчик минимальной скорости привода гранулятора, задатчик мощности и скорости, регулятор, три ключа, компаратор, сумматор и редуктор, причем выход задатчика скорости привода загрузки материала соединен через последовательно соединенные первый ключ и регулятор с входом привода загрузки материала. выход задатчика минимальной скорости привода гранулятора соединен через последовательно соединенные второй и третий ключи и сумматор с приводом гранулятора, первый выход которого кинематически через редуктор соединен с входом датчика скорости, а второй выход через датчик мощности соединен одновременно с вторыми входами регулятора и сумматора, вход датчика скорости соединен с первым входом компаратора, соединенного вторым входом с выходом задатчика скорости гранулятора, а выходом— с управляющим входом первого ключа и с информационным входом блока вычисления скорости резки материала, соединенного задающими входами с соответствующими выходами задатчика параметров процесса экструдации, а выходом с входом привода резки материала, выходы датчиков уровня материала в бункере и температуры соединены с управляющими входами соответственно второго и третьего ключей.

1801222

1801222

1801222

1801222 (Pluz t) 35!

50

Редактор

Заказ 1190 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

07 ФсУУИl

„б ClcrtCy о&рож /

or цорооl, И а7йГЮЮ

Составитель С.Донов

Техред М,Моргентал Корректор В.Петраш