CH670314A5

CH670314A5 -

Info

Publication number: CH670314A5
Application number: CH349685A
Authority: CH
Inventors: Lubomir Zeman
Original assignee: Statni Vyzkumny Ustav Material
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1989-05-31
Also published as: GB8520735D0; CS622884A1; DE3528581A1; CS246238B1; GB2164160B; GB2164160A

Description

670314 670314

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur, bestehend aus einer wärmeisolierten Druckzelle (2) und einer Belastungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeisolierten Druckzelle (2) ein regelbares Heiz-und Kühlsystem zugeordnet ist, und dass die programmiert gesteuerte Belastungsanordnung einen hydraulischen Linearantrieb (12) mit elektrohydraulischem Servoventil (13) aufweist, dessen Rückkopplungssteuerung einen Kraftmesser (14) für die vom Linearantrieb (12) auf den Druckkolben (10) ausgeübte Kraft und einen Hubmesser (15) für die Bewegung des Druckkolbens (10) enthält, wobei das elektrohydrau-lische Servoventil (13) mit einem Summenelement (22) verbunden ist, an dessen Eingänge der Kraftmesser (14) und der Hubmesser (15) über einen Umschalter (23) sowie ein Steuersystem (19) über einen weiteren Umschalter (24) angeschlossen sind und dessen Ausgang mit dem elektrohydrauli-schen Servoventil (13) verbunden ist. PATENT CLAIM Device for measuring the dependence of the specific volume of plastics on pressure and temperature, consisting of a heat-insulated pressure cell (2) and a load arrangement, characterized in that the heat-insulated pressure cell (2) is assigned a controllable heating and cooling system, and that Programmed, controlled load arrangement has a hydraulic linear drive (12) with an electro-hydraulic servo valve (13), the feedback control of which has a dynamometer (14) for the force exerted by the linear drive (12) on the pressure piston (10) and a stroke meter (15) for the movement of the pressure piston (10) contains, the electrohydraulic servo valve (13) being connected to a sum element (22), at the inputs of which the dynamometer (14) and the lifting knife (15) are connected via a changeover switch (23) and a control system (19) a further changeover switch (24) is connected and its output is connected to the electrohydraulic servo valve (13) is bound.

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens eines Kunststoffes von Druck und von der Temperatur. Diese Ergebnisse geben Aufschluss über die Reaktion des Materials auf die isothermische hydrostatische Kompression oder auf die isobarische Abkühlung, allfällig Erwärmung. Beide Messungen werden durch eine Vorrichtung ausgeführt. The invention relates to a device for measuring the dependence of the specific volume of a plastic on pressure and temperature. These results provide information about the reaction of the material to isothermal hydrostatic compression or to isobaric cooling, possibly heating. Both measurements are carried out by one device.

Die Kenntnis dieser gemessenen Werte konkreter Kunststoffe wird in der Praxis vor allem bei Projekten von Maschinen zum Verarbeiten von Kunststoffen ausgenützt, zum Bestimmen des adiabatischen Erwärmens von Kunststoffen und in letzter Zeit insbesondere als Werte eines Satzes von Eintrittparametern für ein selbsttätiges Regeln und Steuern des technologischen Spritzvorganges von Kunststoffen. The knowledge of these measured values of concrete plastics is used in practice especially in projects of machines for processing plastics, for determining the adiabatic heating of plastics and lately in particular as values of a set of entry parameters for an automatic regulation and control of the technological spraying process of plastics.

Bekannte Vorrichtungen zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur sind verschiedener Bauart, wobei meist die folgenden drei Typen angewendet werden ; Known devices for measuring the dependency of the specific volume of plastics on pressure and temperature are of various designs, the following three types mostly being used;

- die erste Gruppe bildet Vorrichtungen, deren wesentlicher Teil eine Druckzelle in Form eines Presswerkzeuges bildet, die am Tisch einer hydraulischen Presse befestigt ist, the first group forms devices, the essential part of which forms a pressure cell in the form of a pressing tool which is attached to the table of a hydraulic press,

- die zweite Gruppe enthält Vorrichtungen, wo die Druckzelle in einem Thermostat angeordnet ist; der Druck auf den Prüfkörper wird hydraulisch erzeugt; eine Modifikation dieses Systems bildet eine Vorrichtung, wo die hydraulische Flüssigkeit direkt auf den Prüfkörper einwirkt, - The second group contains devices where the pressure cell is arranged in a thermostat; the pressure on the test specimen is generated hydraulically; a modification of this system forms a device where the hydraulic fluid acts directly on the test specimen,

- die dritte Gruppe vertritt Vorrichtungen, wo der Prüfkörper beliebiger Form in einem nachgiebigen Behälter angeordnet ist, der mit Quecksilber gefüllt ist, der in einem temperierten, mit einer Flüssigkeit gefüllten Druckbehälter getaucht ist. - The third group represents devices where the test specimen of any shape is arranged in a flexible container filled with mercury, which is immersed in a tempered pressure container filled with a liquid.

Keine der erwähnten Vorrichtungen ermöglicht ein Messen beider Arten von Messungen; alle diese Vorrichtungen ermöglichen nur ein Messen aufgrund des Prinzipes des isothermischen hydraulischen Zusammendrückens, sie sind kompliziert, ermöglichen kein Automatisieren des Messens und deren Genauigkeit ist nicht hoch. Neither of the devices mentioned enables measurement of both types of measurements; all of these devices only allow measurement due to the principle of isothermal hydraulic compression, they are complicated, do not allow measurement to be automated and their accuracy is not high.

Die erwähnten Nachteile behebt die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs. The disadvantages mentioned are overcome by the device according to the invention for measuring the dependence of the specific volume of plastics on pressure and temperature through the combination of features of the patent claim.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht ein genaues, hoch automatisiertes Messen und Auswerten der geforderten Abhängigkeiten. Zum Beispiel bei einer selbsttätigen rechnergesteuerten Vorrichtung eines Einspritzverfahrens werden die gemessenen Werte des Regeins von Volumenänderungen der Kunststoffspritze im Formhohlraum der Einspritzform ausgenützt, was als Folge zu einem wesentlichen Erhöhen der Güte der so erzeugten Bestandteile führt. The device according to the invention enables precise, highly automated measurement and evaluation of the required dependencies. For example, in the case of an automatic computer-controlled device of an injection method, the measured values of the re-adjustment of volume changes of the plastic syringe in the mold cavity of the injection mold are used, which consequently leads to a substantial increase in the quality of the components produced in this way.

Ein Beispiel einer erfindungsgemässen Schaltvorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, die eine Vorrichtung zum Messen der Abhängigkeit des spezifischen Volumens von Kunststoffen von Druck und Temperatur zeigt, bestehend aus einer wärmeisolierten Druckzelle mit Temperaturregelung, einer Belastungsanordnung und einer Steuereinheit mit den betreffenden Regelkreisen. An example of a switching device according to the invention is shown in the accompanying drawing, which shows a device for measuring the dependence of the specific volume of plastics on pressure and temperature, consisting of a heat-insulated pressure cell with temperature control, a load arrangement and a control unit with the relevant control loops.

Ein Prüfkörper 1 ist im Arbeitsraum einer wärmeisolierten Druckzelle 2 angeordnet. Die Druckzelle 2 wird durch eine elektrische Heizung 3 beheizt, die über einen Wärmeabnehmer 5 durch eine Regelanordnung 4 beheizt oder durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium in einer Kühlschnecke gekühlt wird, wobei die Temperatur des Mediums durch eine Temperieranordnung 7 mit einem Temperaturabnehmer 8 des Temperiermediums und einen Durchflussmesser 9 gesteuert wird. Der Prüfkörper 1 wird mittels eines Druckkolbens 10 belastet, wobei in einer Bohrung an dessen Stirnseite ein Temperaturabnehmer 11 des Prüfkörpers 1 vorgesehen ist. Der Antrieb des Kolbens 10 wird von einem hydraulischen Linearantrieb 12 abgeleitet, der durch ein elektrohydraulisches Servoventil 13 und einen Kraftmesser A test specimen 1 is arranged in the work space of a heat-insulated pressure cell 2. The pressure cell 2 is heated by an electric heater 3, which is heated via a heat consumer 5 by a control arrangement 4 or cooled by a liquid or gaseous medium in a cooling screw, the temperature of the medium being controlled by a temperature control arrangement 7 with a temperature collector 8 of the temperature control medium and a flow meter 9 is controlled. The test specimen 1 is loaded by means of a pressure piston 10, a temperature sensor 11 of the test specimen 1 being provided in a bore on its end face. The drive of the piston 10 is derived from a hydraulic linear drive 12, which is operated by an electro-hydraulic servo valve 13 and a dynamometer

14 für das Messen der erzeugten Kraft oder einen Hubmesser 14 for measuring the force generated or a lifting knife

15 für die Deformation oder die Bewegung der Kolbenstange gesteuert wird. Der Auswurf des Prüfkörpers 1 aus dem Arbeitsraum und dessen Reinigen wird durch einen unteren beweglichen Kolben 16 ausgeführt, an dessen Stirnseite ein Druckabnehmer 17 angeordnet ist. Das Messen der Temperatur der Druckzelle 2 wird durch einen Temperaturabnehmer 18, das Programmeinstellen der Kraft oder der Deformation durch ein Steuersystem 19 ausgeführt. Alle gemessenen Werte werden durch eine Registrieranordnung 20 aufgenommen und in einer Auswertungseinheit 21 ausgewertet. 15 is controlled for the deformation or the movement of the piston rod. The ejection of the test specimen 1 from the work space and its cleaning is carried out by a lower movable piston 16, on the end face of which a pressure transducer 17 is arranged. The temperature of the pressure cell 2 is measured by a temperature sensor 18, the program setting of the force or the deformation by a control system 19. All measured values are recorded by a registration arrangement 20 and evaluated in an evaluation unit 21.

Die Anordnung arbeitet entweder mit einer isothermischen hydrostatischen Kompression, das ist bei T = konst., wo der Prüfkörper 1 bei konstanter Deformation y = konst. belastet wird. In diesem Fall gibt der Hubmesser 15 für die Bahn y der Bewegung des Kolbens ein Signal yx über den wirklichen Wert der Bewegung dem Steuersystem 19 und dem Summenelement 22, wo dieses Signal mit dem Wert y = konst. verglichen wird und allfällig einen Befehl für eine Änderung von y und so für ein Kompensieren des geforderten und wirklichen Wertes der Bewegung des Druckkolbens 10 auslöst. Um den realen Verlauf der Prüfung wahrzunehmen, wird der Wert yx laufend aufgezeichnet. Ähnlich verläuft das Prüfverfahren bei isobarischem Kühlen oder Erwärmen, das ist bei konstantem Druck p = konst., wo der Prüfkörper 1 bei konstanter Kraft F = konst. belastet wird. Die Kraft F wird am Steuersystem 19 eingestellt und wird im Summenelement 22 mit der mittels des Kraftmessers 14 festgestellten Kraft F* verglichen. Das Prinzip beruht darin, dass bei einer Änderung der Länge des Prüfkörpers durch dessen gesteuertes Abkühlen oder Erwärmen der Kraftwert F = konst. sich zu Fx ändert und nach Verarbeiten im Summenelement 22 ein Signal F für eine Änderung des Einstellens des Kolbens des geradlinigen Motors 12 ausgelöst wird. Der Verlauf der Kraft Fx wird während des Prüfens registriert. Beide bestehenden Handlungen werden für gegebene Niveaus F = konst. und y = konst. wiederholt. The arrangement works either with isothermal hydrostatic compression, that is at T = const., Where the test specimen 1 is loaded with constant deformation y = const. In this case, the stroke meter 15 for the path y of the movement of the piston gives a signal yx about the actual value of the movement to the control system 19 and the sum element 22, where this signal is compared with the value y = const. And possibly a command for one Change of y and so triggers to compensate for the required and real value of the movement of the pressure piston 10. In order to perceive the real course of the test, the value yx is continuously recorded. The test procedure is similar for isobaric cooling or heating, that is at constant pressure p = const., Where the test specimen 1 is loaded at constant force F = const. The force F is set on the control system 19 and is compared in the sum element 22 with the force F * determined by means of the force meter 14. The principle is based on the fact that when the length of the test specimen changes due to its controlled cooling or heating, the force value F = constant changes to Fx and, after processing in the sum element 22, a signal F is triggered for a change in the setting of the piston of the straight-line motor 12 becomes. The course of the force Fx is registered during testing. Both existing actions are repeated for given levels F = const. And y = const.

Die elektrische Heizung 3, die durch den Regler 4 gesteuert wird, dient dazu, eine konstante Temperatur des Prüfkörpers 1 bei lange andauerndem Erwärmen zu sichern. The electric heater 3, which is controlled by the controller 4, serves to ensure a constant temperature of the test specimen 1 in the event of prolonged heating.

2 2nd

s io s io

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

670314 670314

Aus dem Steuersystem 19 wird der Wert der eingestellten Temperatur Te konst. dem Regler 4 zugeführt, der mittels der Speiseleistung Pw die elektrische Heizung steuert. Der Temperaturabnehmer 5 zeigt die wirkliche Temperatur Te* an, die im Regler 4 mit Te konst. verglichen wird und eine allfällige Änderung der Speiseleistung Pw verursacht. Gleichzeitig wird die Temperatur Tx der Druckzelle 2 vom Abnehmer 18 abgelesen. From the control system 19, the value of the set temperature Te const. Is fed to the controller 4, which controls the electrical heating by means of the feed power Pw. The temperature sensor 5 shows the actual temperature Te *, which is compared in the controller 4 with Te const. And causes a possible change in the feed power Pw. At the same time, the temperature Tx of the pressure cell 2 is read by the customer 18.

Für ein direktes Kühlen oder Erwärmen des Prüfkörpers 1 wird entweder ein flüssiges oder gasförmiges Medium angewendet, das durch die Temperieranordnung 7 auf die gewünschte Temperatur Tk konst., allfällig auf den Temperaturgradient eingestellt wird. Das Temperiermedium einer Temperatur Tk konst. und einer Durchflussmenge Qkonst. führt durch das Temperiersystem der Druckzelle 2, wobei am Austritt der Zelle dessen Temperatur Tkx durch den Temperaturabnehmer 8 des Temperiermediums festgestellt wird. Die wirkliche Temperatur der Druckzelle 2 istTx, die registriert wird und einen Eintrittswert für einen Vergleich mit Tkx bildet. For a direct cooling or heating of the test specimen 1, either a liquid or gaseous medium is used, which is set to the desired temperature Tk by the temperature control arrangement 7, possibly to the temperature gradient. The temperature control medium of a temperature Tk const. And a flow rate Qkonst. leads through the temperature control system of the pressure cell 2, the temperature Tkx of which is determined by the temperature collector 8 of the temperature control medium at the exit of the cell. The actual temperature of the pressure cell 2 is Tx, which is registered and forms an entry value for a comparison with Tkx.

Im Verlauf des ganzen Messens sowohl unter isothermischen, als auch isobarischen Verhältnissen werden die Werte aus den Abnehmern 11 und 17 abgenommen und registriert. Die durch den Abnehmer 11 angegebene Temperatur Ts stellt eine nächste Annäherung zur realen Temperatur des Prüfkörpers 1 vor, ähnlich wie der Wert Fs der Kraft, allfällig der Wert ps des Druckes vom Abnehmer 17, der gleichzeitig als Kontrollwert für den durch den Kraftmesser 14 angegebenen Wert dient. In the course of the entire measurement, both under isothermal and isobaric conditions, the values from customers 11 and 17 are taken and registered. The temperature Ts indicated by the consumer 11 represents a next approximation to the real temperature of the test specimen 1, similar to the value Fs of the force, possibly the value ps of the pressure from the consumer 17, which at the same time serves as a control value for the value indicated by the dynamometer 14 serves.

In der Beschreibung der Wirkungsweise wurden folgende Bezeichnungen angewendet: The following designations were used in the description of the mode of action:

y = konst. konstante Deformation des Prüfkörpers yx wirkliche Deformation des Prüfkörpers y = constant constant deformation of the test specimen yx actual deformation of the test specimen

A y Differenz zwischen y = konst. und yx A y difference between y = const. And yx

F = konst. konstante, auf den Prüfkörper wirkende Kraft F = constant constant force acting on the test specimen

Fx wirkliche, auf den Prüfkörper wirkende Kraft Fx real force acting on the test specimen

A F Differenz zwischen F = konst. und Fx A F difference between F = const. And Fx

Te konst. eingestellter Wert der elektrischen Heizung Te constant set value of the electric heating

Te\ wirklicher Wert der Temperatur in der Nähe der Te \ real value of the temperature near the

Heizung heater

Pw Speiseleistung der elektrischen Heizung Pw electrical heating power

Tk konst. eingestellter Temperaturwert für Erwärmen s oder Kühlen (Temperaturgradient) Tk constant set temperature value for heating s or cooling (temperature gradient)

Tkx Temperatur des Temperiermediums am Austritt aus der Zelle Tx wirkliche Temperatur der Zelle Tkx temperature of the temperature control medium at the outlet from the cell Tx actual temperature of the cell

Qkonst. Durchflussmenge des Temperiermediums l» Ts wirkliche Temperatur des Prüfkörpers Q const. Flow rate of the temperature control medium l »Ts actual temperature of the test specimen

Fs wirkliche Kontrollkraft, die auf den Prüfkörper wirkt ps wirklicher Druck im Prüfkörper i5 Verzeichnis der Bezugszeichen: Fs real control force acting on the test specimen ps real pressure in the test specimen i5 List of reference symbols:

1 Prüfkörper 1 test specimen

2 Druckzelle 2 pressure cells

3 elektrische Heizung 3 electric heating

20 4 Regler der elektrischen Heizung 20 4 Electric heater controls

5 Temperaturabnehmer 5 temperature sensors

6 Flüssigkeits- oder Gaskühler (Schnecke) 6 liquid or gas cooler (screw)

7 Temperieranordnung 7 temperature control arrangement

8 Temperaturabnehmer des Temperiermediums 25 9 Durchflussmesser 8 Temperature sensor of the temperature control medium 25 9 Flow meter

10 Druckkolben 10 pressure pistons

11 Temperaturabnehmer des Prüfkörpers 11 temperature sensor of the test specimen

12 hydraulischer Linearantrieb 12 hydraulic linear drive

13 elektrohydraulisches Servoventil 30 14 Kraftmesser 13 electro-hydraulic servo valve 30 14 dynamometer

15 Hubmesser 15 lifting knives

16 unterer Kolben 16 lower pistons

17 Druckabnehmer 17 pressure transducers

18 Temperaturabnehmer 35 19 Steuersystem 18 Temperature sensors 35 19 control system

20 Registrieranordnung 20 Registration arrangement

21 Auswertungselement 21 evaluation element

22 Summenelement 22 sum element

23 Messstellenumschalter 40 24 Programmumschalter 23 measuring point switch 40 24 program switch

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings