CN106393648A - 用于挤出机输出的自动压力调节的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于挤出机输出的自动压力调节的系统和方法。该系统和方法使用阀块来调节流体的压力，所述阀块具有阀块入口和阀块出口，阀块入口与挤出机的出口流体连通，阀块出口与模具流体连通。与流道流体连通并且与马达的控制器信号连通的传感器能够感测压力并且将压力传递至马达的控制器。马达能够调整阀的位置，从而调节流体的压力。

Description

用于挤出机输出的自动压力调节的系统和方法

技术领域

本公开涉及挤出机，并且更具体地涉及用于自动调节挤出机输出的压力的系统和方法。

背景技术

挤出为用于产生具有相对恒定的横截面轮廓的制品的过程。在塑料挤出中，塑料颗粒或碎片被馈送至具有至少一个螺杆的挤出机中。通过挤出机中的加热元件和/或来自挤出螺杆的剪切热，将塑料熔融为熔化状态。单个螺杆或多个螺杆的转动迫使熔融的聚合物经过挤出机并且到达模具，所述模具将熔融塑料形成为期望形状。

发明内容

总的来说，本公开涉及用于挤出机输出的自动压力调节的系统和方法。流体例如熔融聚合物通常离开挤出机的出口并且进入模具，用以形成为期望结构，例如膜。在本公开中描述的系统和方法提供了在没有直接的操作者干预的情况下的在进入模具之前控制离开挤出机的流体的压力的方式。

在一个示例中，本公开描述了使用阀块来调节流体的压力的方法，所述阀块具有与挤出机的出口流体连通的阀块入口和与模具流体连通的阀块出口。在一种构造中，流道在阀块入口和阀块出口之间延伸，并且具有阀的阀组件被选择性地定位在流道内。与流道流体连通并且与马达的控制器信号连通的传感器能够感测经过流道的流体的压力。传感器还能够将表示压力的信号发送至马达的控制器。如果信号指示压力低于目标压力，则示例性的方法能够包括致动马达以相对于流道在第一方向上驱动阀的步骤。可替换地，如果信号指示压力高于目标压力，则示例性的方法能够包括致动马达以相对于流道在与第一方向相反的第二方向上驱动阀的步骤。而且，如果信号指示压力处于目标范围内，则马达不会根据示例性的方法来被致动。

在另一个示例中，本公开描述了可用于调节进入模具的流体的压力的系统。在一种构造中，所述系统包括阀块，阀块具有阀块入口，该阀块入口与挤出机的出口流体连通；阀块出口，该阀块出口与模具的入口流体连通；以及流道，该流道在阀块入口和阀块出口之间延伸。所述系统还能够包括阀组件，阀组件具有阀，该阀通过马达而可选择性地定位在流道内；和传感器，该传感器与流道流体连通并且与马达的控制器信号连通。传感器能够感测经过流道的流体的压力，并且将表示压力的信号传递至马达的控制器。如果信号指示压力低于目标压力，则控制器能够致动马达以相对于流道在第一方向上驱动阀，并且如果信号指示压力高于目标压力，则控制器能够致动马达以相对于流道在与第一方向相反的第二方向上驱动阀。

如在本文中所述的，这样的示例性方法和系统可用于在没有直接的操作者干预的情况下调节进入模具的流体的压力，并且能够以相对恒定的压力提供流体，从而使用模具制造均匀的制品。

一个或多个示例的细节将在下文的附图和说明中阐述。其它的特征、目的和优点将根据说明书和附图以及权利要求书而变得明显。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的包括示例阀块的系统的第一侧视图，其中一些特征以隐藏线视图描绘。

图2为根据本发明的实施例的系统的示意图。

图3为图1的系统的第二侧视图。

图4为图1的系统的端视图。

图5A为根据本发明的实施例的描绘处于第一位置的阀的系统的侧视剖视图。

图5B为根据本发明的实施例的描绘处于第二位置的阀的图5A的系统的侧视剖视图。

图5C示出处于图5B的位置的阀的近视。

图6A为根据本发明的实施例的系统的分解透视图。

图6B为根据本发明的实施例的阀组件的分解透视图。

图7为示出根据本发明的实施例的示例性方法的流程图。

具体实施方式

下文详细的说明在本质上为示例性的，并且不意图以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。本说明提供了用于实施本发明的特定的优选实施例的实践的描述。为所选择的元素提供构造、材料、尺寸和制造过程的示例；所有其它的元素采用本发明的领域的技术人员所熟知的那些。本领域的技术人员将认识到许多所给出的示例具有各种各样的适当的替换。

本公开涉及在流体进入模具之前自动调节离开挤出机的流体例如熔融聚合物的压力的系统和方法。在一种实施例中，挤出机具有与阀块流体连通的出口。传感器感测离开挤出机和处于阀块内的流体的压力，并将表示压力的信号发送至马达的控制器。所述控制器将表示压力的信号和目标压力比较。如果所感测的压力低于目标压力，则控制器致动马达以在第一方向上驱动阀，从而提高阀块中的流体的压力。相反地，如果所感测的压力高于目标压力，则控制器致动马达以在第二方向上驱动阀，从而降低阀块中的流体的压力。在某些实施例中，目标压力为单个的设定压力(例如加上或者减去误差的余量的设定压力)。在其它实施例中，目标压力包括一定范围的压力。这样的系统和方法可用于在没有直接操作者干预的情况下将在期望压力范围内的流体的流提供至模具，所述期望压力范围例如为约4,500磅每平方英寸(psi)至约4,800psi。

图1为包括阀块20的系统10的侧视图说明，阀块20具有阀块入口30，该阀块入口30与挤出机50的出口40流体连通。阀块接收来自挤出机50的流体，例如熔融热塑料材料。阀块具有阀块出口60，该阀块出口60与模具(在图1中未示出)的入口70流体连通。流道80在阀块入口30和阀块出口60之间延伸。因此，在流至模具的入口70之前，由挤出机50排出的流体经过阀块20的流道80，用以形成为结构件，例如膜。

图1还描绘了具有阀110的阀组件100，该阀110通过马达120可选择性地定位于流道80内。马达120能够将阀110定位在流道80内，以提高或降低经过流道的流体的压力，从而达到期望压力。因此，基于流道内的阀的位置，阀110能够调节由挤出机递送至模具的流体例如熔融聚合物的压力。

系统10还能够包括传感器130，该传感器130与流道80流体连通。传感器130可用于感测经过流道的流体的压力。传感器130能够是适用于感测流道中的流体的压力的任何类型。如在图2的示意图中所示，传感器130还能够与定位阀110的马达120的控制器140信号连通(例如非瞬时无线、或者经由导线例如电连接)。在这种实施例中，传感器130感测经过流道80的流体的压力，并将表示压力的信号传递至控制器140。控制器140能够将所感测的压力和在先提供至控制器的目标压力比较。如果信号指示所感测的压力低于目标压力，则控制器能够致动马达120以相对于流道80在第一方向上驱动阀110从而提高流体的压力。在某些实施例中，第一方向为开启方向，该开启方向减小阀对流道的阻塞从而降低横穿过阀的压力降。如果信号指示压力高于目标压力，则控制器140致动马达120以相对于流道80在第二方向上驱动阀110从而减小流体的压力。在某些实施例中，第二方向为闭合方向，该闭合方向增加阀对流道的阻塞从而提高横穿过阀的压力降。第一方向和第二方向能够是彼此相反的。如果信号指示压力处于目标压力，则控制器140不会致动马达120来改变阀相对于流道80的位置。因此，这样的系统可用于在流体进入模具150的入口之前自动调节来自挤出机50的出口的流体例如熔融聚合物的压力。

传感器130能够被置于任何期望位置。在图1所示的实施例中，传感器130在流体经过流道80的方向上定位于阀110的上游。在其它实施例中，传感器在流体经过流道的方向上定位于阀的下游。此外，传感器能够被设置在阀的上游以及下游两者处。图3描绘了具有传感器130B的系统10，所述传感器130B定位于阀110的下游，并且图4描绘了具有传感器130A和传感器130B的系统，该传感器130A定位于阀110的上游，该传感器130B定位于阀110的下游。在阀块内可以形成孔隙以提供通向流道的传感器入口。

在某些实施例中，阀相对于流道平移。图5A和5B分别描述了阀110相对于流道80处于第一位置和第二位置。更特别地，图5A描绘了阀110处于与在图5B中描绘的位置相比较少在流道80内的位置处。图5C示出在图5B的位置中的阀的近视，其示出阀110周围的间隙G。所述间隙的大小能够依赖于材料和期望压力，但是能够是在约0.05英寸至约0.1英寸(例如约0.07英寸)的范围内。因为横穿过阀110的压力降能够作为其相对于流道80的位置的函数而改变，所以经过流道的流体的压力能够通过定位阀来调节。在某些实施例中，在阀行程的范围内，阀可以定位于无穷数目的位置处。在其它实施例中，在阀行程的范围内，阀可以定位于离散的数目的位置处。在所示的实施例中，行程的范围为在约2英寸至约3英寸(例如约2.5英寸)之间。

阀块20能够包括适用于限定流道80并且允许阀110行进的任何结构。在某些实施例中，从阀块入口30至阀块出口60的流道通常为线性的。在图5A和5B中所示的实施例中，从阀块入口30至阀块出口60的流道80为非线性的。更特别地，在所示的实施方式中，流道80具有第一部，182和第二部184，该第一部182与阀110的行进方向平行，该第二部184与阀110的行进的方向垂直。因此，流道80包括约90度弯曲部，并且阀110在弯曲部处与流动路径对接(在与第一部182平行并且与第二部184垂直的线中)。

所述系统的实施例还能够包括在阀块和/或流动路径内的其它部件。例如，继续参考在图5A和5B中所示的实施例，过滤网组(screen pack)200能够在流体经过流道80的方向上定位于阀110的上游。作为另一个示例，多孔板(breaker plate)210能够在流体经过流道80的方向上定位于阀110的上游。过滤网组200和多孔板210可适用于以下中的一个或多个：提高背压、将流体的旋转流动转化为平行流动、和去除杂质。

阀组件100能够包括可用于调节流道80中的流体的压力的任何阀110。能够使用任何类型的阀，包括杆阀、球阀、蝶形阀、闸阀和针阀。在图6A和6B的分解图中所示的实施例中，阀110包括阀杆250。阀组件100还能够包括阀调整机构260，用以调整阀110的位置。在所示的实施例中，调整机构260包括蜗轮270，该蜗轮270连接至阀110。调整机构260响应于马达120旋转蜗轮270，相对于流道80来平移阀110。在图6A中，马达120(例如二分之一马力A/C马达)通过至少一个隔离棒290附接至与阀块20偏移的马达安装支架280。马达120的输出能够连接至从动构件300，以在期望方向上驱动连接至阀110的调整机构260。在所示的实施例中，阀在阀引导件310内平移，所述阀引导件310延伸至阀块20内。

本发明的实施例还包括使用阀块来调节流体的压力的方法，例如使用在本文中所讨论的任何实施例的阀块。在图7中描绘了这样的方法1000的实施例的代表性步骤。在所示的实施例中，所述方法1000包括使用传感器来感测经过流道的流体的压力1010，并且将表示压力的信号从传感器发送至马达的控制器1020。控制器能够将所述信号和目标压力比较1030，所述目标压力为例如具有正或负的误差的余量的设定压力。如果信号指示压力低于目标压力(所述目标压力已在先设定)，则所述方法包括致动马达以相对于流道在第一方向上驱动阀1040，从而提高在其中经过的流体的压力。如果信号指示压力高于目标压力，则所述方法能够包括致动马达以在与第一方向相反的第二方向上驱动阀1050，从而降低在其中经过的流体的压力。如果信号指示压力处于目标压力，则控制器并不会致动马达，并且使阀处于其目前的位置。不管控制器的输出，压力被感测以再次启动周期。流体的压力的频率能够被感测，和/或表示压力的信号可以以任何期望频率而被传递至控制器。在某些实施例中，压力能够至少约每秒一次地被感测并传递(例如至少约每5毫秒一次)。因此，根据本发明的方法可用于在没有直接的操作者干预的情况下以相对恒定的期望压力将流体提供至挤出模具。

已经描述各种实施例。这些和其它的示例均处于所附权利要求的范围内。

Claims (14)

1.一种使用阀和传感器来调节流道内的流体的压力的方法，所述流道与挤出机的出口和模具的入口流体连通，所述阀能够选择性地定位于所述流道内，所述传感器与所述流道流体连通并且与马达的控制器信号连通，所述方法包括：

使用所述传感器来感测行进通过所述流道的流体的压力；

将表示所述压力的信号从所述传感器发送至所述马达的所述控制器；并且

如果所述信号指示所述压力低于目标压力，则致动所述马达以相对于所述流道在第一方向上驱动所述阀；并且

如果所述信号指示所述压力高于所述目标压力，则致动所述马达以相对于所述流道在与所述第一方向相反的第二方向上驱动所述阀。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述阀的、在通过所述流道的流体的行进方向上的上游感测所述压力。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：相对于所述流道平移所述阀。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述阀连接至蜗轮，

所述方法进一步包括：通过旋转所述蜗轮来相对于所述流道平移所述阀。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述阀的、在通过所述流道的流体的行进方向上的下游感测所述压力。

6.一种用于调节流体的压力的阀系统，所述阀系统包括：

阀块，所述阀块具有：阀块入口，所述阀块入口被构造为放置成与挤出机的出口流体连通；阀块出口，所述阀块出口被构造为放置成与模具的入口流体连通；和流道，所述流道在所述阀块入口和所述阀块出口之间延伸；

马达，所述马达具有控制器；

阀组件，所述阀组件具有阀，所述阀能够通过所述马达选择性地定位于所述流道内；和

传感器，所述传感器与所述流道流体连通并且与所述控制器信号连通，所述传感器被构造为感测行进通过所述流道的流体的压力并且将表示所述压力的信号传递至所述控制器，所述控制器被构造为如果所述信号指示所述压力低于目标压力，则致动所述马达从而相对于所述流道在第一方向上驱动所述阀，并且所述控制器被构造为如果所述信号指示所述压力高于所述目标压力，则致动所述马达从而相对于所述流道在与所述第一方向相反的第二方向上驱动所述阀。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述传感器定位于所述阀的、在通过所述流道的流体的行进方向上的上游。

8.根据权利要求6所述的系统，进一步包括马达安装支架和至少一个隔离棒，所述马达连接至所述马达安装支架并且通过所述至少一个隔离棒从所述阀块偏移。

9.根据权利要求6所述的系统，进一步包括阀引导件，所述阀被构造为在所述阀引导件内平移。

10.根据权利要求6所述的系统，进一步包括调整机构，所述调整机构包括蜗轮，所述阀连接至所述调整机构并且被构造为响应于所述蜗轮的旋转来相对于所述流道平移。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述流道具有第一部和第二部，所述第一部与所述阀的行进方向平行，所述第二部与所述阀的行进方向垂直。

12.根据权利要求6所述的系统，其中所述传感器定位于所述阀的、在通过所述流道的流体的行进方向上的下游。

13.根据权利要求6所述的系统，进一步包括过滤网组，所述过滤网组定位于所述阀的、在通过所述流道的流体的行进方向上的上游。

14.根据权利要求6所述的系统，进一步包括多孔板，所述多孔板定位于所述阀的、在通过所述流道的流体的行进方向上的上游。