CN101687343A - 生产塑料颗粒的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产塑料颗粒的方法和装置，该装置具有造粒机，该造粒机将基本上连续传送的塑料团流体破裂为碎粒，该造粒机(17、40)包括切割单元(21、22、32、33、34)，在对该塑料进行破裂的时候，该切割单元(21、22、32、33、34)的切割元件与该塑料团流体接触，并且该装置包括至少一个借以探测到在装置(1、31)上尤其是在该造粒机(17、40)上发生的振荡的振荡传感器(24、25、60、61)。

Description

生产塑料颗粒的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于生产塑料颗粒的装置。此外，本发明涉及一种根据方法独立权利要求前序部分的用于在塑料颗粒生产过程中操作装置的方法。
背景技术
在生产塑料颗粒的过程中使用一般类型的装置和方法。这种类型的装置位于比如聚合反应器的下游，以便让在反应器中聚合的塑料具有容易传输并且适合于存储的形式。从反应器流出的塑料团流体在造粒机中破裂成小碎粒。可容易地对这些碎粒进行计量和传递。此外，可以将碎粒包装在袋子内并且随后运输和存储。聚合物在其内与添加剂混合以便形成复合物的复合工厂也可位于一般类型装置的下游。
为了能够将塑料团流体破碎成碎粒，造粒机包括切割单元，当对塑料进行破裂的时候，切割单元的切割元件与塑料团流体接触。可以同时想到的是：塑料仍然处于熔融状态，因此可以塑性变形，同时塑料已经固化为固体条。
用于将塑料团流体制成颗粒的一般类型的装置描述于比如DE19931222A1和DE10302645A1中。在所引用的第一个装置中，首先对塑料条进行充分冷却，以便让塑料条形成条状固体。然后通过固定式切割带上的转动切割辊子将这些塑料条破裂成碎粒。在所引用的第二个装置中，将液态塑料传递到其内有水流过的腔室中，并且利用在出口喷嘴上方摆动的刀具在腔室内将液态塑料破碎。
造粒过程相当复杂，并且受到多种临界条件的影响。此外，造粒装置的状态对颗粒产品至关重要，尤其是因为在造粒过程中可能出现较高磨损，该磨损对颗粒产品具有负面影响。在已知的造粒装置中，连续的过程监视和/或对造粒装置的状态进行连续监视是不可能的。而且，操作者的任务是在特定参数基础上通过比如检查颗粒产品或通过特定的过程测量例如预测性维护来确保对造粒过程进行充分的过程检查和/或对造粒装置的状态进行充分检查。
发明内容
根据现有技术，因此本发明的目的是提出一种新的用于生产塑料颗粒的造粒装置，该装置允许改善过程和/或状态监视。此外，本发明的目的是提出一种操作造粒装置的方法，其改进了过程和/或状态监视。
分别通过根据两个独立权利要求的教导的装置和方法实现发明目的。
发明的有益实施例为从属权利要求的主题。
根据本发明的装置基于这样的思路：装置包括至少一个振荡传感器，利用该振荡传感器可以探测到造粒机上出现的振荡。在造粒机上进行的实验已经证明：在装置中出现的振荡明显地成为造粒过程和/或造粒装置状态的特征。通过探测在造粒装置上出现的振荡，可以容易分析和/或获得明显成为造粒过程和/或装置状态特征的信息。
对振荡传感器探测到的振荡信号进一步处理的方式基本上任意。在特别简单的变型实施例中，在装置上设置显示器单元，比如显示器屏幕或打印机，借此可以显示利用振荡传感器探测到的频率信号和/或在一定时间内探测到的频率曲线。通过对该显示器进行适当检查，然后操作者能够容易地从信号曲线得出结论并且自此获得适当测量。作为简单地显示频率信号和/或频率曲线的另一种选择，或者除简单地显示频率信号和/或频率曲线之外，还可以在装置上设置频率分析单元。为此，比如可以将适当软件安装在装置的主机上。然后可以利用频率分析单元对借助振荡传感器探测到的频率曲线进行分析，优选地自动进行分析。
借助振荡传感器探测到的振荡参数基本上任意。如果测量到在造粒机上出现的有效振荡强度，则对造粒过程和/或造粒装置的状态进行的描述尤其重要。比如，如果装置上出现的磨损增加，则机器运行时的噪声更大，进而增加了有效出现的振荡强度。如果超过了特定的振荡强度，则不再提供正确的造粒过程的过程可靠性。
利用频率分析单元执行频率分析的可能性非常多。根据一个优选实施例，将参考频率曲线或参考频率信号存储在频率分析单元内。这些存储起来的参考频率曲线或参考频率信号与显著成为造粒过程或造粒装置状态的特征的已知特征关联。可以通过将借助振荡传感器探测到的实际频率曲线与存储起来的参考曲线和/或参考信号进行比较而对当前过程和/或装置状态做出判断。
参考振荡等级是否存储在频率分析单元内至关重要。这些参考振荡等级为单独的数值，这些数值中的每一个形成了特定振荡强度的特征。将借助传感器在装置上探测到的有效出现的振荡强度与该参考振荡等级进行比较，并且根据比较结果得出与过程状态和/或装置状态有关的结论。
在根据用于探测造粒装置上振荡信号的发明原理扩展中，可以另外将振荡促动器设置在装置内。利用该振荡促动器可以产生目标振荡信号，比如振荡脉冲，以便进行频率激励。利用振荡传感器探测到与该频率激励有关的信号响应，以便根据振荡激励与振荡响应之间的关联度得出与过程状态和/或装置状态有关的结论。
造粒装置中的造粒机的构造基本上任意。根据一个构造，将固定式切割带和从动切割转子设置在造粒机内，塑料条在切割带与切割转子之间的切割间隙内被破碎成颗粒。这种类型的造粒的明显特征是出现了振荡信号，因此非常适合于实现根据发明的原理。
如果振荡传感器探测到在切割带和/或切割转子上出现的振荡，则是有益的。特别地，可以通过对在切割带和/或切割转子上出现的振荡进行分析而很好地判断出造粒机内出现的磨损，以便通过这种方式进行有效的磨损监视。
作为具有切割带和切割转子的造粒机构造(条状造粒机)的替换，根据发明的原理也可以在包括固定式喷嘴板和在该喷嘴板的上方摆动的转动刀具的构造(水下造粒机)上实现。可延展的塑料从有水流过的腔室内的喷嘴板的喷嘴处以条状的形式排出，并且甚至在固化之前通过在喷嘴上摆动的刀具破碎成颗粒。在这种构造的造粒机当中，如果振荡传感器探测到在喷嘴板上和/或刀具上出现的振荡，则尤其可取。在此，振荡分析优选地同时用于磨损监视。
根据发明的用于操作造粒装置的方法的特征是：首先利用振荡传感器探测在造粒装置的造粒机上出现的振荡，随后在频率分析单元内对因此测量到的振荡信号进行分析。然后借助频率分析的结果数据对造粒装置的生产过程和/或状态进行监视。
比如，能够通过适当的频率分析判断出将要形成颗粒的材料特性，尤其是颗粒的温度、湿度和/或几何形状，并且能够监视对特定极限数值的依赖性。
备选或单另地，同时能够通过频率分析判断出造粒机的正确设定，比如正确调节转子与切割带之间的切割间隙。
此外，也可以通过适当的频率分析判断出造粒装置的磨损并且对磨损进行监视。
通过这种方式，可以作为磨损监视结果的函数建议和/或启动预防性维护测量。
特别地，可以根据频率分析的分析结果计算出剩余运行参数，比如造粒装置直到执行不可避免的维护性测量为止的剩余运行时间，以便能够通过这种方式得出用于进一步处理计划的结果。
特别地，可以将剩余运行参数与正在运行和/或将来的生产批次的要求参数进行比较。通过这种方式能够估计出在维护性测量之前是否可以继续进行当前或将来的生产批次。比如，如果结果仅仅是一直到在频率分析结果基础上预料到出现重大磨损破坏的时间为止的相对短暂且仍在进行的剩余运行时间，则可以开始提前替换造粒装置，并且可以将下一次的生产批次转换到该替换后的造粒装置上。同时可以构思出：在开始新批次的造粒之前提供和/或插入适当的维护性测量。
如果将探测到的实际频率曲线与存储起来的实际频率曲线或存储起来的参考频率信号进行比较，则可以导出特别简单和有效的频率分析。
如果在造粒装置的运行过程中发生了新的以前未知的重大事件，则可以将在这些事件过程中探测到的实际频率曲线作为新的参考频率曲线和/或新的参考频率信号存储起来，以便通过这种方式扩展参考频率的数据库(参考频率教导)。
为了简化参考频率教导，可以在发生重大事件之后由工厂控制器自动提供对应教导，只有在操作员确认之后才将新的参考频率曲线存储起来。
在将实际频率曲线与参考频率曲线进行比较的过程中可以构思出多个策略。根据一种可能的策略，对实际频率曲线是否逼近特定的参考频率曲线和/或特定的参考频率信号进行监视。如果逼近值在特定的误差数值以下，则可以产生警告信号，以便在发生与参考频率曲线和/或参考频率信号有关的事件之前警告操作员。
警告信号可以包含以频率分析为基础的与所预料的事件有关的信息和/或与一直到发生该事件为止的持续时间有关的信息。
作为产生警告信号的替换或补充，可以分别产生或触发报警信号和/或紧急关闭。
根据优选方法的变型实施例，将通过震荡传感器探测到的有效发生的振荡强度与存储起来的参考振荡等级进行比较。
根据进一步的方法变型实施例，借助振荡促动器产生振动信号，尤其是用于造粒机频率激励的振荡脉冲。借助振荡传感器探测到在造粒机上引起的这种振荡。如果提供了频率分析单元，则可以根据借助促动器产生的振荡信号与在造粒机上测量到的振荡响应之间的比较判断出过程和/或装置的状态。
在频率分析单元内，如果通过数学频率分析方法，尤其是通过傅立叶变换将通过频率传感器探测到的频率曲线分解为频谱中单独的频率分量，则能够进行尤其不同(differentiated)的分析。因此能够比如对有关于特定重大事件和/或重大状态或者系统组件的特定频率分量进行监视。
附图说明
此后为了示例性目的，在附图中示意性地展示并且解释了发明的各种实施例。
图1展示了用于将固体塑料条形成颗粒的并且具有切割转子和切割带的条状造粒装置的立体图。
图2展示了具有喷嘴板和切割刀片的水下造粒装置的截面图。
具体实施方式
图1展示了造粒装置1，用于将从喷嘴(图未示)出来的塑料熔融条2形成颗粒。展示了跟随冷却管路(图未示)的排水管路的末端，条状物2由排水管路携带，并且通过旋转式传送带3被传送，传送带3通过从动偏移辊子4移动。因此这些是现有技术。
入口支撑体5与排水管路邻接，条状物2在入口支撑体5上被移动后的传输带3推动。入口支撑体5具有位于两个墙体6与7(后者展示为断开)之间的两个台阶部8和9，支撑表面10、11和12为于两个墙体的前面和后面。支撑表面10靠近传送带3向上延伸，因此将传送带3输送的条状物2牢固地推动到支撑表面10上。台阶部8用于形成具有沟槽的喷嘴13，该具有沟槽的喷嘴13在入口支撑体5的上方横向延伸。同时在入口支撑体5上横向延伸的具有沟槽的喷嘴14对应地在台阶部9当中形成。通过管状空气连接器15将压缩空气供应给这些具有沟槽的喷嘴，从而使在每个情况中通过四个相邻的短箭头表示的空气流从每一个具有沟槽的喷嘴13和14出来，该空气流作用于搁置在支撑表面11和12上的条状物，并且将这些条状物带走，从而确保在入口支撑体5的区域内进一步传送条状物。空气流的这种作用一直延伸到支撑表面12的末端，支撑表面12延伸到造粒机17的入口。从而确保了在从传送带3的末端一直到造粒机17入口(该入口由入口支撑体5填充)的区域内，牵引力作用于条状物2，从而安全地将条状物引导至造粒机17当中，因此在排水管路之后的区域内，即在条状物2已经离开传送带3之后的区域内，不会发生不想要的扭动和因此而来的缠结。
正如从现有技术所知道的那样，造粒机17包括两个拉入辊子18和19，这两个拉入辊子18和19之间留下了拉入间隙，造粒机17的入口20延伸到该拉入间隙内。通过拉入辊子18和19被拉入的条状物到达固定式切割刀片21，切割转子22面对固定式切割刀片21运转，并且将条状物破碎为碎粒23。
振荡传感器24和25分别整合在切割刀片21和切割转子22当中，以便在将碎粒23破碎的时候探测在造粒机17中出现的振荡。通过传感器24和25探测到的振荡信号通过线路(图未示)被中继到造粒装置1的控制器，并且借助频率分析单元在造粒装置1当中对信号进行分析。分析结果提供了与造粒过程状态和/或造粒装置1尤其是造粒机17的状态有关的信息。特别地，可以通过适当的振荡分析判断出造粒机17中的磨损。
图2展示了具有造粒机40的装置31，造粒机40具有喷嘴板32和转动的切割头33，切割头33的刀具34在喷嘴板32的出口端上方摆动，并且刀具34将从喷嘴36和37出来的熔融塑料切割成碎粒。喷嘴板32包含大量环状定位的喷嘴36和37(图2中没有展示)。这种设计也是已知结构。
通过转子轴38将切割头33设置成转动状态，转子轴38及切割头33及刀具34容纳于壳体39当中，冷却液流过壳体39，冷却液流进入口41a并且通过出口41b流出。冷却液携带有刀具34切割之后的碎粒，并且将碎粒输送到壳体39的外部。壳体39永久连接到喷嘴板32。
转子轴33通过比如螺纹连接或销栓连接的方式连接到驱动马达42的驱动轴43。通过轴密封件80将壳体39的内部腔室相对于外部腔室密封起来，轴密封件80一方面压在转子轴38上面，另一方面安装在管状部件44内，管状部件44通过其法兰45形成了壳体39的一个构件。驱动轴43延伸到驱动转子56当中，并且承载该驱动转子56，其中转子可以为异步电机的已知短路转子。驱动转子56在定子46当中转动，通过已知方式将所需要的电源供应给定子46，以便让驱动转子56转动。定子46通过已知并且传统的方式安装在马达壳体47内。马达壳体47通过两个支撑件48和49搁置在支撑框架50上，支撑框架50与喷嘴板32固定安装，喷嘴板32与支撑框架50之间的距离永久固定。
线性调整元件52固定于支撑框架50的一个腿部51，线性调整元件52通过已知的线性位移产生单元比如通活塞-汽缸单元(在线性调整元件52中象征性地进行了展示)形成。线性调整元件52通过其可以轴向移动的活塞53作用于位于线性调整元件52与转子轴38之间的构件上，活塞53的位置移动作用于转子轴38，并且因此作用于切割头33。通过这种方式产生了所需要的刀具34的设定，尤其是便于对磨损进行补偿，刀具34与喷嘴板32接触，并且与喷嘴板32之间保持特定距离。因此通过支撑框架50、管状部件44和壳体39在线性调整元件52与喷嘴板32之间形成了刚性连接。
振荡传感器60和61分别安装在喷嘴板32当中和支撑框架50与线性调整元件52之间，借此可以探测到喷嘴板32上的振荡和刀具34上的振荡。通过信号线(图未示)将振荡传感器60和61的测量信号中继到频率分析单元，该频率分析单元集成在造粒装置31的控制器当中。可以通过对振荡传感器60和61测量到的频率信号进行频率分析判断出造粒过程的状态和/或造粒装置31的状态。

Claims (27)

1、一种用于生产塑料颗粒的装置，所述装置具有造粒机，所述造粒机将基本上连续传送的塑料团流体破裂为碎粒，所述造粒机(17、40)包括切割单元(21、22、32、33、34)，在对所述塑料进行破裂的时候，所述切割单元(21、22、32、33、34)的切割元件与所述塑料团流体接触，其特征在于：所述装置包括至少一个借以探测到在装置(1、31)上尤其是在所述造粒机(17、40)上发生的振荡的振荡传感器(24、25、60、61)。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包括借以显示借助所述振荡传感器探测到的频率曲线的显示单元，尤其是显示屏幕或打印机。
3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述装置包括借以对通过所述振荡传感器探测到的所述频率曲线尤其自动地进行分析的频率分析单元。
4、根据权利要求1-3中任何一项所述的装置，其特征在于：可以借助所述振荡传感器(24、25、60、61)测量到在所述造粒机(17、40)上有效出现的振荡强度。
5、根据权利要求1-4中任何一项所述的装置，其特征在于：将参考频率曲线或者参考频率信号存储在所述频率分析单元内，并且可以将参考频率曲线或者参考频率信号与所述振荡传感器(24、25、60、61)探测到的所述频率曲线进行比较。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：将参考振荡等级存储在所述频率分析单元内，并且可以将所述参考振荡等级与所述振荡传感器探测到的有效发生的振荡强度进行比较。
7、根据权利要求1-6中任何一项所述的装置，其特征在于：装置(1、31)包括借以产生用于频率激励的振荡信号尤其是振荡脉冲的振荡促动器。
8、根据权利要求1-7中任何一项所述的装置，其特征在于：所述造粒机(17)具有固定式切割带(21)和从动切割转子(22)，能够在所述切割带(21)与切割转子(22)之间的切割间隙内将所述塑料条破裂为碎粒。
9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述振荡传感器(24、25)探测在所述切割带(21)和/或在所述切割转子(22)上出现的振荡以便尤其用于磨损监视。
10、根据权利要求1-7中任何一项所述的装置，其特征在于：所述造粒机(40)具有固定式喷嘴板(32)，所述固定式喷嘴板(32)具有用于让可延展塑料条出来的喷嘴(36、37)，并且具有在喷嘴(36、37)上方摆动的转动刀具(34)，以便将所述可延展塑料条破裂。
11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述振荡传感器(60、61)探测在所述喷嘴板(32)和/或在所述刀具(34)上出现的振荡以便尤其用于磨损监视。
12、一种用于操作用于生产塑料颗粒的装置(1、31)的方法，尤其是用于操作根据权利要求1-11中任何一项所述的装置(1、31)的方法，所述装置具有造粒机(17、40)，所述造粒机(17、40)将基本上连续传送的塑料团流体破裂为碎粒，所述造粒机(17、40)包括切割单元(21、22、32、33、34)，在对所述塑料进行破裂的时候，所述切割单元(21、22、32、33、34)的切割元件与所述塑料团流体接触，其特征在于：
借助振荡传感器(24、25、60、61)探测到在所述装置(1、31)上尤其是在所述造粒机(17、40)上出现的振荡；
在频率分析单元内对测量到的振荡信号进行分析；
借助所述频率分析单元的数据对所述生产过程和/或所述装置(1、31)的状态进行监视。
13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：借助所述频率分析单元的所述数据对将形成颗粒的材料的材料特性尤其是温度、湿度和/或几何形状进行监视。
14、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：借助所述频率分析单元的所述数据对所述造粒机(17、40)的设定进行监视。
15、根据权利要求12所述的方法，其特征在于：借助所述频率分析单元的所述数据对所述造粒机(17、40)的磨损进行监视。
16、根据权利要求15所述的方法，其特征在于：作为所述分析结果的函数建议和/或启动预防性维护测量。
17、根据权利要求16所述的方法，其特征在于：作为对所述分析结果的函数计算出剩余运行参数尤其是一直到执行维护测量为止的剩余运行时间。
18、根据权利要求17所述的方法，其特征在于：将所述剩余运行参数与正在运行和/或将来的生产批次的要求参数进行比较。
19、根据权利要求12-18中任何一项所述的方法，其特征在于：在所述频率分析单元内，将所述振荡传感器(24、25、60、61)探测到的所述实际频率曲线与存储起来的参考频率曲线和/或存储起来的参考频率信号进行比较。
20、根据权利要求12-19中任何一项所述的方法，其特征在于：尤其是在发生重大频率变化之后，将实际的频率曲线存储为新的参考频率曲线和/或新的参考频率信号。
21、根据权利要求20所述的方法，其特征在于：将实际频率曲线存储为新的参考频率曲线是在操作员确认之后进行的。
22、根据权利要求12-21中任何一项所述的方法，其特征在于：如果实际的频率曲线逼近特定的参考频率曲线和/或特定的参考频率信号，则产生警告信号。
23、根据权利要求22所述的方法，其特征在于：所述警告信号包含与所预料的事件有关的信息和/或与一直到发生所述事件为止的持续时间有关的信息。
24、根据权利要求12-23中任何一项所述的方法，其特征在于：如果所述实际的频率曲线偏离特定的参考频率曲线和/或偏离特定的参考频率信号，则产生报警信号和/或触发紧急关闭。
25、根据权利要求12-24中任何一项所述的方法，其特征在于：将借助所述振荡传感器(24、25、60、61)探测到的有效发生的振荡强度与存储起来的参考振荡等级进行比较。
26、根据权利要求12-25中任何一项所述的方法，其特征在于：借助振荡促动器产生用于所述造粒机频率激励的振荡信号尤其是振荡脉冲，并且借助所述振荡传感器(24、25、60、61)探测到因此在所述造粒机上引起的振荡。
27、根据权利要求12-26中任何一项所述的方法，其特征在于：通过数学频率分析方法尤其是通过傅立叶变换将所述频率传感器(24、25、60、61)探测到的所述频率曲线分解为频谱中单独的频率分量。
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