CN108472855A - 利用螺旋输送机的调温装置加工热塑性材料的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于加工热塑性塑料的设备(1a…1g)，所述包括用于容纳块状塑料颗粒的储存容器(2)/输送管道(11)以及与其连接的螺旋输送机(3)。所述设备(1a…1g)还具有连接到螺旋输送机(3)上的挤出机(4)以及设置在螺旋输送机(3)的进程中的调温装置(7)。此外在螺旋输送机(3)/挤出机(4)的进程设置温度传感器(8、8a、8b)，和/或设有用于检测挤出机(4)的驱动装置(6)的负载的器件(10)。最后，所述设备(1a…1g)包括用于影响调温装置(7)的器件以及与所述至少一个温度传感器(8、8a、8b)和/或调温装置(7)的影响器件连接的控制器/调节器(9)。本发明还涉及一种用于所述设备(1a…1g)的运行方法，其中通过调温装置(7)在螺旋输送机(3)的进程中对塑料颗粒进行调温。

Description

利用螺旋输送机的调温装置加工热塑性材料的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于加工热塑性材料的设备，所述设备包括用于容纳块状塑料颗粒的储存容器或用于输送块状塑料颗粒的输送管道，在转送口处与储存容器/输送管道相连接的螺旋输送机以及连接到螺旋输送机上的挤出机。另外，本发明还涉及一种用于运行上述设备的方法。
背景技术
上述类型的设备和方法原则上是由现有技术已知的。例如，EP 0 934 144 B1就此公开了一种用于处理热塑性材料的设备。该设备包括带有进料斗的机器外壳和受驱动的滑动件，该滑动件将位于底板上的要加工的塑料材料压入处理转筒或输送管道。在处理转筒上螺旋状地安装刀片。刀片和紧邻其后的螺旋输送机将粉碎的塑料材料运送至挤出机的螺杆，塑料材料被输出到挤出机中。
这里不利的特别是，难以预测和调节挤出机入口处的温度。所述温度主要取决于所加工的材料(特别是其热容量)、吞吐量以及还有塑料颗粒的形状和尺寸。通过摩擦、剪切和压缩，在螺旋输送机中就已经可能出现明显的升温，以致塑料颗粒可能发生粘结或可能在挤出机入口处结块并堵塞挤出机入口。但是基本上也可以设想的是，例如当塑料以非常低的温度输送给再加工处理时，在挤出机的入口处塑料颗粒的温度较低。由于挤出机仅具有有限的手段用于影响温度，因此根据现有技术有时可能无法保证在任何情况下在挤出机的喷嘴处实现目标温度。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种用于加工热塑性材料的改进的设备和改进的方法。尤其是应以较高可靠性在挤出机中和/或在挤出机入口处以及其喷嘴处实现目标温度。
本发明的目的通过前面所述种类的设备来实现，所述设备具有设置在螺旋输送机的进程中的调温装置以及
a)至少一个设置在螺旋输送机的进程中和/或在挤出机的进程中的温度传感器、用于影响调温装置的器件以及与所述至少一个温度传感器和调温装置的所有影响器件连接的控制器/调节器，和/或
b)用于检测挤出机的驱动装置的负载的器件、用于影响调温装置的器件以及与检测器件和影响器件连接的调节器。
本发明的目的还通过用于运行上述设备的方法来实现，其中块状塑料颗粒在螺旋输送机的进程中通过调温装置进行温度调节。
通过所提出的措施，能够以较高的可靠性实现挤出机中和/或挤出机入口处以及其喷嘴处的目标温度。调温装置例如可以通过加热装置、冷却装置或组合式的加热及冷却装置构成。
调温装置的影响器件可通过用于加热/冷却功率的调节器构成，例如通过用于调整通过调温装置的加热线圈的电流的晶体管或晶闸管构成。但所述影响器件例如也可以由在电压和/或电流方面的可调节的电的能量源构成，加热盘管连接到所述能量源上。如果设定为用液态或气态的载热体来运行，则借助于接入入流或回流的阀可以调整调温装置的供应流，或者也可以通过调整接入载热体的循环中的泵或压缩机的功率来调整调温装置的供应流。也可以设想的是，能够经过旁路以可调的方式引导载热体。附加地或备选地也可以设定，通过连接到调温装置上的热交换器的功率来调节载热体的温度。
可以设想的是，例如，当以非常高的温度提供材料和/或材料具有较低的热容量和/或具有较低的熔点和/或由于输送管道中的摩擦、剪切功和压缩而被过度加热时，借助调温装置使供应给挤出机的塑料颗粒冷却。因此避免了或至少减少了挤出机入口发生粘连或堵塞或者避免了或至少减少了塑料颗粒在挤出机入口上结块。
例如，当所述材料以非常低的温度提供和/或所述材料具有高热容量和/或具有高熔点和/或所述材料没有通过输送管道中的摩擦、剪切功和压缩以预期的方式被加热时，也可以借助调温装置加热供应给挤出机的材料。
通常塑料颗粒在挤出机内部通过内部摩擦升温，此时挤出机的驱动功率几乎完全转化为热量。换句话说，机械式输出的马达功率几乎全部转化为热能，而挤出机的驱动马达实际上起加热器的作用。挤出机越长，就能将越多的热量引入塑料。通过巨大的剪切力，在极端情况下也会对材料质量产生负面影响。
由于材料在挤出机中轻微熔化，现在挤出机有较高进料温度是有利的，这是因为所述材料已预热地进入挤出机。由此可以减小用于挤出机的驱动功率并且可以减小挤出机的结构长度。对于单位重量的挤出材料挤出机的能量消耗因此也得到降低和/或材料通过量提高。此外也可以降低挤出机中的材料磨损。
因此在最终结果上也不总是合理的是，为了避免挤出机入口阻塞或塑料颗粒在其上结块而在螺旋输送机中过度冷却塑料颗粒。相反可以设定，挤出机入口处的塑料颗粒的温度特别是有这样的大小，使得还不会(过度)出现所述负面现象。因此能够在基本上避免对所公开设备的维护，或者延长维护间隔，这一方面是因为挤出机入口保持畅通，另一方面也是因为挤出机和缓的运行方式。
在情况a)中，直接根据塑料颗粒的温度调整或调节热量的供应和/或导出。与此相对，在情况b)中，根据挤出机的负载并且因此间接地通过塑料颗粒的温度来调整或调节热量的供应和/或导出。这里这样来利用这种情况，在挤出机中达到目标温度时，以特有方式(特征值)对挤出机驱动装置进行加载。如果负载大于所述特征值，就表明塑料颗粒太冷并且没有按照规定熔化。如果负载小于特征值，这表明塑料颗粒过热并且过于稀薄。相应地，在一个有利的方法中，在情况a)中，当挤出机中和/或在挤出机入口处的温度升高时，则加强热量的导出，反之也相应地处理(即当挤出机中和/或在挤出机入口处的温度降低时，则加强热量的供应)。以类似的方式，当挤出机中和/或在挤出机入口处的负荷降低时，有利地加强热量的导出，反之也相应地处理。
本发明的有利的实施形式和改进方案由从属权利要求和说明书结合附图得出。
有利的是，冷却装置或组合式的加热及冷却装置的冷却功率大于在螺旋输送机中通过摩擦输送给块状塑料颗粒的功率。由此，可以在塑料颗粒进入挤出机之前冷却塑料颗粒，并且可以避免或至少减轻挤出机口发生堵塞或阻塞(Verkleben)或塑料颗粒在挤出机口上发生结块。在另一个优选变型方案中，冷却装置或组合式的加热及冷却装置的冷却功率大于螺旋输送机的驱动功率。所述驱动功率通常比通过摩擦供应给螺旋输送机中的块状塑料颗粒的功率更容易确定，由此简化了冷却装置或组合式的加热及冷却装置的尺寸设计。任何由此产生的轻微超尺寸可以用作安全性措施。
有利的是，在情况a)中，所述至少一个温度传感器沿所输送的塑料颗粒的输送方向设置在调温装置的下游。以这种方式就可以对调温装置进行(闭环)控制。但原则上也可以将所述至少一个温度传感器沿输送方向设置在调温装置的上游。这种温度传感器同样可以参与对调温装置的调节。当然也可以只是(开环)控制调温装置。特别是可能出现这样的情况，即所有温度传感器都沿输送方向设置在调温装置的上游。
特别有利的是，在情况a)中，所述至少一个温度传感器设置在螺旋输送机和挤出机之间的过渡部的区域中。以这种方式，可以特别好地保持供应给挤出机的塑料颗粒的可预先设定的(目标)温度。这种类型的调节或这种调节回路优选与控制挤出机中加热的另外调节回路相组合。螺旋输送机的调节回路和挤出机的调节回路可以彼此独立地工作，或者这两个调节回路的上级有另一个调节回路。
也可以设想，在a)情况中，温度传感器布置在挤出机的进程中，特别是在出口或喷嘴的区域中。因此可以很好地调节塑料颗粒符合规定的熔化。例如，将挤出机中的调温装置和加热器设定为调整环节。这里调温装置尤其是可以具有优先性，也就是说，只有当通过调温装置进行的加热不充分时才接通挤出机的加热器。
在一个特别有利的实施方案中，在情况b)中，当挤出机负载提高时，热量供应提高，反之也相应地处理。因此有利的是，调节器设置成，当挤出机负载提高时，通过调温装置提高热量供应，反之也相应地处理。由此，当挤出机的加热功率不足以使塑料颗粒符合规定地熔化，则重新给挤出机供应较热的材料，并且当塑料颗粒在挤出机中过度熔化时，则给挤出机供应较冷的材料。
通常对调温装置的控制/调节可以仅以在挤出机中或上的温度测量为基础、仅以挤出机的驱动这种的负载的测量为基础或以温度测量和挤出机-驱动装置的负载的测量为基础。
有利的是，为了确定挤出机的负载，测量挤出机的驱动装置的转速、由驱动装置消耗的电流或驱动装置中的轴的扭矩。为此目的，可以设置用于测量挤出机的驱动装置转速的传感器(如数字增量编码器)、用于测量驱动装置消耗的电流的传感器(如电流感应电阻上的电压计)或者例如也可以设置用于测量驱动装置中的轴的扭矩的传感器(例如带有应变片的测量电桥)。一般来说，驱动装置还具有传动装置。上述转速和上述扭矩因此也可以在传动装置中的构件上获得。通常，如果驱动装置转速降低、驱动装置消耗的电流提高或驱动装置中的轴的扭矩提高，则挤出机则负载变大。
此外，特别有利的是，
通过传感器识别和/或经由输入器件获得所加工塑料类型/种类；
从存储器中读出：在情况a)中，塑料类型/种类与挤出机中和/或在挤出机喷口处的目标温度之间的配设关系和/或在情况b)中，塑料类型/种类与挤出机的驱动装置的目标负载之间的配设关系，以及
将对应于识别到/所输入的塑料类型/种类的目标温度/目标负载装载到控制器/调节器中，以便控制/调节调温装置。
相应地也有利的是，所提出的设备具有：
用于识别所加工的塑料类型/种类的传感器和/或用于输入所加工塑料的类型/种类的输入器件，
存储器，所述存储器中存储：在情况a)中，塑料类型/种类与挤出机中和/或在挤出机喷口处的目标温度之间的配设关系；和/或，在情况b)中，塑料类型/种类与挤出机的驱动装置的目标负载之间的配设关系，以及
用于将目标温度/目标负载装载到控制器/调节器中的器件，所述目标温度/目标负载对应于识别到/所输入的塑料类型/种类。
由此可以有利地加工不同的材料。这特别是与用于回收利用塑料的设备相结合是有利的，这是会出现特别多不同的塑料。通常不知道要处理哪种塑料或哪种塑料混合物。然而，通过使用上述传感器或所述的输入器件可以确定所处理的塑料的类型/种类，并且可以据此设置所述设备，使得特别是恰好仍可以避免挤出机入口发生堵塞或者塑料颗粒在挤出机入口处发生结块。因此可以基本上避免对所公开设备的维护，或者延长维护间隔，这一方面是因为挤出机入口保持通畅，另一方面是因为挤出机和缓的运行方式。此外，挤出机所需的驱动功率或挤出机的结构长度较小并且所获得的材料质量高。
在所提出的变型方案中，通常如果在螺旋输送机进程中和/或在挤出机进程中设置至少一个温度传感器(情况a)，可以根据挤出机中和/或挤出机入口处的目标温度进行控制/调节，或者如果设有用于检测挤出机的驱动装置负载的器件(情况b)，可以根据挤出机驱动装置上的目标负载进行控制/调节。
输入器件可以例如通过键盘、触摸屏或者例如也可以由用于存储介质的读取装置构成，在所述存储介质上存储有所处理的塑料的类型/种类并且必要时还存储有与目标温度/目标负载的配设关系。
在所提出的方法的另一个特别有利的改型中，
从存储器中读出：在情况a)中，塑料类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标温度分布之间的配设关系，所述目标温度分布包含在挤出机中/在挤出机入口处的目标温度，和/或，在情况b)中，塑料的类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标负载分布之间的配设关系，目标负载分布包含挤出机的驱动装置的目标负载，以及，
将所述目标温度分布/目标负载分布或其部分装载到在塑料颗粒输送进程中的另外的控制回路/调节回路中，所述另外的控制回路/调节回路设定为用于控制/调节塑料颗粒的温度。
相对应地，所公开的设备的一个特别有利的设计方案的特征在于，
在存储器中存储：在情况a)中，塑料类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标温度分布之间的配设关系，所述目标温度分布包含在挤出机中/在挤出机入口处的目标温度，和/或，在情况b)中，塑料的类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标负载分布之间的配设关系，目标负载分布包含挤出机的驱动装置的目标负载，以及，
在塑料颗粒输送进程中的另外的控制回路/调节回路，利用所述另外的控制回路/调节回路能够影响塑料颗粒的温度并且所述的目标温度分布/目标负载分布或其部分能装载到加载到所述另外的控制回路/调节回路中。
特别是这种情况下有利的是，所述设备具有多个设置在塑料颗粒输送进程中的温度传感器。在这个方案中，不只可以点状地预先规定单个目标温度，而是沿塑料颗粒的分布通过螺旋输送机和挤出机的输送进程的至少一部分预先规定一个目标温度分布。由此所述设备还能更好地很对所加工的塑料的类型/种类进行调整。
一般来说也可以设想的是，可以以类似的方式备选地或附加地根据目标负载分布(情况b)来实施上面关于目标温度分布提到的方法(情况a)。如果在塑料颗粒的输送进程中集成了多个驱动马达，那么这尤其是可能的。例如，可以在多个相互独立地受驱动的挤出级中进行塑料颗粒的熔化，或者也可以设置多个相互独立地受驱动的螺旋输送机。
特别是可以根据塑料颗粒类型/种类在塑料颗粒的整个输送进程中或直到挤出机中的一个位置处使塑料颗粒的温度：
连续升高，或者
连续升高，但是在螺旋输送机的进程中基本上保持不变，或者
连续升高，但是在螺旋输送机的进程中下降。
第一种情况特别适用于在螺旋输送机中通过摩擦供应的能量较少的塑料，或相对具有高熔点的塑料。这种塑料的例子是聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。另外两种情况涉及在螺旋输送机中通过摩擦供应的能量较多的塑料或者具有较低熔点的塑料。这种塑料的例子是聚烯烃和乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。
在另一个有利的实施方案中，所述螺旋输送机具有设置在该螺旋输送机上的破碎机构，所述破碎机构具体地由齿和/或刀片和/或连续的切削刃构成。以这种方式，输送到螺旋输送机中的材料可以在到达挤出机之前被进一步粉碎。因此，可以供应给挤出机最佳大小的材料，由此可以确保材料符合规定的混合和符合规定的熔化并且可以避免挤出机的堵塞。螺旋输送机因此也可以(部分地)理解为处理滚筒/粉碎螺杆或者包含这个功能。
螺旋输送机可以连贯地具有切削刃和/或齿和/或刀片，或者只在一个(连续的)部分区域(即在粉碎区内)内具有所述切削刃和/或齿和/或刀片，所述部分区域与开始区域和/或结束区域邻接。在所述开始区域和/或结束区域内没有设置切削刃、齿或刀片。在螺旋输送机上可以分别单独地安装或以任意的组合安装切削刃、齿和刀片。
“连续的切削刃”基本上在螺旋输送机的整个长度或粉碎区域的整个长度上延伸。连续切削刃特别是可以螺旋形或沿轴向延伸。可以有多个连续的切削刃在螺旋输送机的周边上分布，或者螺旋输送机只有一个连续的切削刃。在螺旋输送机的旋转时，连续的切削刃基本上横向于螺旋输送机的纵向延伸运动，或者螺旋输送机的旋转实现了具有这种横向分量的运动。因此塑料颗粒的分离主要是通过剪切来实现。
“齿”可以理解为间断的切削刃或带间隙的切削刃。而且，齿的切削刃可以是螺旋形或沿轴向延伸，并且所述齿的切削刃在螺旋输送机的旋转时也横向于螺旋输送机的纵向延伸方向运动。因此塑料颗粒的分离主要是通过剪切和撕裂来实现。
“刀片”没有明显的轴向延伸，并且刀片的切削刃基本上沿径向向外延伸。在螺旋输送机的旋转时，切削刃横切也横向于螺旋输送机的纵向延伸运动，但“刀背”的平面此时基本上垂直于螺旋输送机的旋转轴线。塑料颗粒的分离主要通过切割实现。
通常，准确地区分分离方法几乎是不可能的，特别是当切削刃不是准确地沿轴向或沿径向定向时。通常塑料颗粒因此通过剪切和撕裂及切削来破碎。
最后有利的是，在螺旋输送机区域中设置有与其齿/刀片/连续的切削刃(特别在其破碎区域内)配合作用的固定的对应齿/对应刀片/对应切削刃。由此改善了螺旋输送机的切割效率。特别是在设有刀片和对应刀片时，塑料颗粒的分离不再必须主要通过切削，而也可能通过剪切来实现。
这里需要指出的是，针对用于加工热塑性塑料的设备公开的方案以及由此得到的优点合理地也适用于根据本发明的运行方法的实施形式，反之亦然。
附图说明
为了更好地理解本发明，参考以下附图来详细说明本发明。
分别以高度简化的示意图表示：
图1示出用于加工热塑性塑料的第一示例性和示意性的设备，该设备带有调温装置和在挤出机入口的区域中通过温度传感器进行控制的调节器；
图2示出带有通过挤出机的驱动装置负载进行调节的调节器的第二示例性设备；
图3示出了具有扩展的调节器的另一个示例性设备；
图4与图1类似，只是带有在螺旋输送机上的齿和刀片以及挤出机喷嘴处的温度传感器；
图5与图1类似，只是带有螺旋输送机上的连续的切削刃；
图6示出带有用于识别所加工塑料类型/种类的传感器和用于输入所加工塑料类型/种类的输入器件的设备；
图7示出在塑料颗粒的输送路径的进程中具有多个影响点的设备，以及
图8示出四个不同类型/种类的塑料颗粒沿其通过所述设备的输送路径的温度分布。
具体实施方式
首先要确认的是，在不同地说明的实施形式中相同部件具有相同的附图标记或相同的构件名称，包含在整个说明书中的公开内容可以合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中选用的位置表述如上、下、侧等也涉及当前说明和示出的附图并且在位置改变时这些位置说明能合理地转用到新的位置。
图1示出用于加工热塑性塑料的设备1a，所述设备包括用于容纳块状塑料颗粒的储存容器2，以及在转送口B处连接到储存容器2上的螺旋输送机3，和连接到螺旋输送机3上的挤出机4。螺旋输送机3由第一驱动马达5驱动，挤出机4由第二驱动马达6驱动。在所示的示例中，螺旋输送机3和挤出机4彼此交叉。但是要指出的是，这是图1中的纯示意图，并且螺旋输送机3和挤出机4也可以以不同的方式相对于彼此设置，特别是相对于彼此同轴设置。也可以设想的是，螺旋输送机3和挤出机4由单一的马达驱动。
除了已经提到的构件之外，设备1a还具有设置在螺旋输送机3的进程中的调温装置7。由此可以在输送期间对螺旋输送机3或由其所输送的块状塑料颗粒进行调温。根据调温装置7的设计，可以通过调温装置7给塑料颗粒供应热量或从塑料颗粒导出热量，由此相应地加热或冷却塑料颗粒。
调温装置7可以由加热装置、冷却装置或组合式的加热及冷却装置构成。此外，调温装置7可以用电流或载热体运行。在利用电流运行的情况下，调温装置7特别是可以构造成加热线圈。如果调温装置7利用载热体运行，则所述调温装置例如可以构造成载热体流动通过的盘管，载热体可以是气态或液态的并且可以加热或冷却调温装置7。
在图1中，调温装置7作为围绕螺旋输送机3设置的加热和/或冷却套。这虽然是有利的，但不是强制性的。也可以设想，调温装置7备选或附加地集成在螺旋输送器3的轴中。以这种方式，可以特别好地实现塑料颗粒与调温装置7之间的传热。
在图1中，此外，调温装置7略微在挤出机4的入口的前方示出。也可以设想的是，调温装置7直接与挤出机4邻接或者甚至伸入挤出机4的区域中。
通常，热量供应和/或导出是可调节的。例如，为此可以调整流过调温装置7的加热线圈的电流，例如借助晶体管或晶闸管来调整。当然也可以调整连接到加热线圈上的电能量源的电压和/或电流。如果设定为利用液态或气态的载热体来运行，则可以通过接入入流或回流中的阀来调节到调温装置7的供应流，或者也可以通过调节接入载热体循环回路中的泵或压缩机的功率来调整供应流。也可以设想的是，能够以可调的方式引导载热体通过旁路。附加地或备选地也可以设定，可以通过未示出的加热或冷却回路的热交换器来调节载热体的温度。
因此，所述晶体管/晶闸管、可调的电能量源、所述阀、泵/压缩机，或者还有所述的热交换器构成调温装置7的影响器件，所述影响器件例如与控制器/调节器9的输出端相连并且相应地由控制器/调节器9操控。
另外，在图1所示的示例中，可以根据测得的温度来调整或调节热量的供应和/或导出。为此目的，设备1a具有用于检测挤出机4的入口区域中的温度的温度传感器8以及与温度传感器8和调温装置7连接的调节器9。调节器9设置成，当挤出机4的入口处的温度降低时，提高通过调温装置7进行的热供应，反之也相应地处理。也就是说，在挤出机4的入口处的温度下降时，加热调温装置7，并且当这里温度上升时，冷却调温装置。
通过设备1a的上述变型方案，用“a”标注的情况的代表性示例得以实现。这意味着，将至少一个温度传感器8设置在螺旋输送机3的进程中和/或设置在挤出机4的进程中，并且设有用于影响调温装置7的器件以及与所述至少一个温度传感器8和调温装置7的影响器件相连的控制器/调节器9。
在所示的示例中，温度传感器8具体地沿所输送的塑料颗粒的输送方向设置在调温装置7之后。以这种方式可以调节供应给挤出机4的塑料颗粒的可预先规定(目标)的温度，并由此特别好地保持所述温度。
原则上也可以将温度传感器8沿输送方向布置在调温装置7的前方。在这种情况下，例如可以设有用于调温装置7的控制器，所述控制器根据所供应的塑料颗粒的温度来控制调温装置7的功率输出。也可以设想，在调温装置7的前面以及在调温装置7的后面都设置温度传感器8。
通过所提出的措施，可以以高可靠性在挤出机4中和/或在挤出机入口处实现目标温度。如果例如所述材料是以非常低的温度提供的和/或具有高热容量和/或具有高熔点和/或通过输送管道中的摩擦、剪切和压缩没有以预期的方式被加热，则可以通过调温装置7加热供应给挤出机4的材料。特别也可以设想，如果例如材料以非常高的温度提供和/或具有较低的热容量和/或具有较低的熔点和/或由于输送管道中的摩擦、剪切和压缩被过度加热，则借助于调温装置7冷却供应给挤出机4的塑料颗粒。
图2现在示出了与图1所示的设备1a非常相似的设备1b。不同的是，调节器9不是与温度传感器8连接，而是与用于检测挤出机4的驱动装置6负载的器件10连接。因此，在图2所示的实例中，热量的供应和/或导出根据挤出机4的负载来调整或调节。当挤出机4的负载增加时，特别是提高热量供应，反之也相应地处理。也就是说，如果挤出机4的负载提高，调温装置7被加热，而如果挤出机4的负载降低，则调温装置被冷却。
通过设备1b的上述变型方案，用“b”标注的情况的代表性示例得以实现。也就是说，设置了用于检测挤出机4的驱动装置6的负载的器件10、用于影响调温装置7的装置以及与检测器件10和与影响器件相连的调节器9。
为了测量挤出机4负载，检测器件10可以构造成用于测量挤出机4的驱动装置6的转速的传感器(如数字增量编码器)、用于测量驱动装置6所消耗的电流的传感器(如电流感应电阻上的电压计)或用于测量驱动装置6中的轴的扭矩的传感器(如带有应变片的测量电桥)。如果驱动装置6的转速降低、驱动装置6所消耗的电流增大，或者如果驱动装置6中的轴的扭矩的提高，则表明挤出机4的负载较强。
这里要指出的是，驱动装置6不一定只是单一的马达，驱动装置6例如也可以具有传动装置。上述转速和上述扭矩因此也可以在传动装置的构件上获得。
图3现在示出所述设备1c的另一个示例，该示例与在图1和2描述的设备1a和1b非常类似。在设备1c中，调节器9既与挤出机4的温度传感器8连接，也与用于检测挤出机4的驱动装置6的负载的器件10连接。因此可以对调温装置7进行特别多种调节。
在设备1c中，特别也将螺旋输送机的驱动马达5连接到调节器9上并且集成到设备1c的控制/调节中。例如如果挤出机4的负载提高，例如可以特别是与温度升高同步地降低螺旋输送机的转速，反之也可以相应地处理，。
与图1不同，温度传感器8安置在挤出机4的出口区域。因此调节器9可以调节挤出机4出口处的温度，从而能很好地控制实现塑料颗粒按规定的熔化。当然，温度传感器8也可以设置在挤出机4的入口处，如在图1中示出的那样。
从图3中特别是也能看出，设备1c不必一定具有容器2，而是如所示的那样可以将螺旋输送机3连接到输送管道11上。通过输送管道11，塑料颗粒不仅被输送到螺旋输送机3，而且也被输送到其它单元(未示出)。特别是输送方向是从上向下实现的。通过塑料颗粒的运动和伸入输送管道11中的突出部，一些在输送管道11中被运送的材料被分出并输送给螺旋输送机3。
目前为止示出的示例中，螺旋输送机3水平方向定向，而转送口B沿垂直方向定向。虽然这是有利的，但不是必须的。通常当然也可以设想的是，螺旋输送机3和/或转送口B的横截面倾斜地定向。
通常也有利的是，螺旋输送机3具有径向设置的切削刃、刀片或齿。以这种方式，在材料到达挤出机4前，可以进一步破碎输送到螺旋输送机3中的材料。因此也可以(部分地)把螺旋输送机3理解成处理滚筒和/或破碎螺杆或者包括所述功能。
图4根据基本上对应图1中所示的设备1a的设备1d示出，如何构成这种螺旋输送机3。具体而言，设备1d的螺旋输送机3包括齿12和对应齿13以及刀片14和对应刀片15，在此，齿12和对应齿13更确切地说是设置在螺旋输送机3的前部区域中，而刀片14和对应刀片15设置在螺旋输送机3的末端区域中。以这种方式，在所述材料到达挤出机4之前，被输送到螺旋输送机3中的材料被进一步破碎。因此可以给挤出机4供应具有优化尺寸的材料，所以能够确保材料符合规定的混合和符合规定的熔化并且能够防止挤出机4发生堵塞。
与图1不同，除了设置在挤出机4入口区域的温度传感器8a，还设有另一个温度传感器8b，所述另一个传感器设置在挤出机4的喷嘴的区域中(也参见图3)。由此，调节器9既能以挤出机4入口处的塑料颗粒温度为基础，也能以挤出机4出口处的塑料颗粒温度为基础进行调节。因此能够特别好地控制塑料颗粒的处理过程。特别是可以讲挤出机4的加热器(未示出)连接到调节器9上。由此可以构成第一调节回路，该第一调节回路包括第一温度传感器8a和调温装置7，以及由此可以构成第二调节回路，该第二调节回路包括第二温度传感器8b和挤出机加热器。这两个调节回路可以相互独立地工作，或者这两个调节回路可以具有上级的另一个调节回路。
图5最后示出设备1e的一个实施例，该设备与图4中所述的设备1d非常相似。但在这种变型方案中，螺旋输送机3没有齿12，也没有刀片14，而是具有连续的切削刃16，该切削刃16与固定的切削刃17配合作用，因此同样破碎所供应的材料。
固定的切削刃17例如可以构造成轴向定向的切削刃(也参见正视图B)，但或者同样也可以螺旋形地延伸(参见正视图C)。特别有利的是，固定的螺旋状切削刃17的螺距不同于螺旋输送机的切削刃16的螺距，因为这样就可以避免驱动扭矩中的负载峰值。螺旋状切削刃17沿与螺旋输送机3的切削刃16相同的方向盘绕，或者也可以与其反向地盘绕。最后也可以设想的是，固定的切削刃17垂直于螺旋输送机3的轴线。
通常有利的是，固定的切削刃17只设置在螺旋输送机3的上部和侧面的区域中，因为以这种方式可以避免没有被运走的材料积聚在螺旋输送机3的下部区域中。螺旋输送机3在其中运转的管漏斗状地汇聚，由此有利于将塑料颗粒拉入螺旋输送机3中。当然，所述偏心配置和/或所述漏斗形结构同样适用于图4中所示的齿12和刀片14。相反，对于图5的切削刃17来说，也可以采用与螺旋输送机3的同轴的和/或圆柱形的布置结构。最后也可以设想，螺旋输送机3具有切削刃12、刀片14和齿16或者具有这三者任意的组合。
图6现在示出设备1f的另一个变型方案，该设备具有：用于识别所加工的塑料的类型/种类的传感器18；具有存储在其中的塑料类型/种类与压力机4中和/或压力机4入口处的目标温度之间的配设关系的存储器19；以及用于将与所识别的塑料类型/种类相对应的目标温度装载到控制器/调节器9中的器件。在所示实施例中，存储器19和控制器/调节器9是过程控制计算机20的一部分。当然，存储器19和控制器/调节器9也可以构成独立的单元。
在这个变型方案中，不仅调节温度传感器8上的温度，而且还确定，调节应以怎样的目标值作为基础。原则上可以使用不同的传感器18来检测塑料的类型/种类。例如，传感器可以根据频谱分析的原理工作。在一些情况下，由于必要的测量时间，持续地确定塑料的类型/种类是不可能的或仅能有限制地实现。因此也可以设想，在加料开始时进行测量并将结果作为后续加工的基础。
通过所提出的措施可以有利地加工各种不同的材料。这特别是与用于塑料回收利用的设备1f相结合是有利的，因为此时会出现特别多不同的塑料。通常甚至不知道要加工哪种塑料或者哪种塑料混合物。但通过使用上面所述的传感器18就能够确定所加工的塑料类型/种类，并可以据此设置设备1f。
当在螺旋输送机3的进程中和/或挤出机4的进程中设置温度传感器8、8a、8b时(情况a)，如上所述，在所介绍的变型方案中通常根据挤出机4内和/或挤出机入口处的目标温度进行控制/调节。附加地或备选地，当设有用于确定挤出机6的驱动装置4负载的器件10时(情况b)，也可根据挤出机4的驱动装置6的目标负载进行控制/调节。
备选于或附加于传感器18，也可以设有用于输入所加工塑料类型/种类的输入器件21，如在图6中示出的那样。以这种方式，机器操作人员可以输入类型/种类，其方式例如是，所述机器操作人员从所提供的表格中选择一种或多种塑料。这种输入的基础例如可以是实验室分析的结果或供应商提供的信息。输入器件21例如可以由键盘、触摸屏构成，或者例如也可以由用于存储介质的读取装置构成，所述存储介质上存储有所加工的塑料类型/种类并且必要时还存储有与目标温度/目标负载的配设关系。
补充于上述实施形式要指出的是，在存储器19中也可以存储塑料类型/种类与沿塑料颗粒的输送进程的至少一部分的目标温度分布之间的配设关系，目标温度分布包含挤出机4中和/或挤出机入口处的目标温度。此外可以在塑料颗粒的输送进程中设有其它的控制回路/调节回路，利用所述其它的控制回路/调节回路能够影响塑料颗粒的温度是并且所述的目标温度分布或所述目标温度分布的一些部分可装载到所述其它的控制回路/调节回路中。
在这个变型方案中，不仅点状地预先规定单一的目标温度，而且预先规定沿塑料颗粒的输送进程的至少一部分的目标温度分布，所述输送进程至少通过螺旋输送机3和挤出机4。由此设备1f还可以更好地针对所加工的塑料类型/种类进行调整。
图7为此示出一个实施例，其中控制器/调节器9在设备1g的多个点处施加影响，如简化地用虚线箭头示出的那样。为此目的，也可以在塑料颗粒的输送进程中设置多个(图7中未明确示出的)温度传感器8、8a、8b。在图7中，还设有能由螺旋输送机3独立驱动的破碎轴22，所述破碎轴带有设置在其上的刀片。为了驱动破碎轴，设备1g因此还包括另一个马达23。借助所述破碎轴或刀轴22，可以与通过螺旋输送机3的材料流地调整供应给挤出机的塑料颗粒的大小。如果破碎轴或刀轴22的转速相对于对螺旋输送机3的转速提高，则塑料颗粒被更大程度地破碎，反之亦然。
特别是根据具体的类型/种类塑料颗粒的温度在其整个输送进程中直至挤出机4中的一个位置处：
连续升高，或
持续升高，但是在螺旋输送机的进程中基本保持不变，或
持续升高，但是在螺旋输送机的进程中下降，
如图8中示例性示出的那样。图8具体示出通过设备1g的温度分布。具体而言示出在路径s上分布的多个点A…F处的温度T。这里，点A表示储存容器2入口，点B表示通向破碎轴或刀轴22的入口，点C表示通向螺旋输送机3的入口，点D表示通向挤出机4的入口，点E表示挤出机4中的一个位置，而点F表示挤出机4的出口或喷嘴。
具体示出了四种不同材料M1…M4的温度分布。对于材料M1和M2，温度T在直至位置E的整个输送进程中持续升高。这种分布尤其适用于通过螺旋输送机3中摩擦供应了较少能量的塑料，或具有较高熔点的塑料。例如对于材料M1可以设置聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，而对于材料M2设置聚酰胺(PA)。
对于材料M3和M4，温度T在直至点E的整个输送进程中持续升高，但在螺旋输送机3的进程中下降。这种分布尤其适于通过螺旋输送机摩擦供应了较多能量的塑料，或具有较低熔点的塑料。例如对于材料M3可以设置聚烯烃，而对于材料M4可以设置乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。
就是说，材料M3和材料M4在螺旋输送机的进程中通过调温装置7冷却，以避免或至少减小挤出机开口D发生堵塞或粘连或者在挤出机开口上出现塑料颗粒的结块。在这种情况下也是特别有利的是，调温装置7的冷却功率大于螺旋输送机3中通过摩擦供应给块状塑料颗粒的功率。在另一个优选的变型方案型中，调温装置7的冷却功率大于螺旋输送机4的驱动功率。与在螺旋输送机4中通过摩擦供应给块状塑料颗粒的功率相比，通常所述驱动功率更容易确定，由此也简化了调温装置7的尺寸设计。由此可能产生的略微的超尺寸可以用作安全性措施。
在当前的示例中以直到为E的输送进程为参照。从这个位置E开始直至喷嘴E温度T不再升高。但是也可以设想，温度T从位置E直到喷嘴F也升高。在这种情况下，以上考量适用于塑料颗粒的通过设备1g的整个输送进程。
在上面的实例中，所介绍的方法基于目标温度分布并借助多个设置在输送进程中的温度传感器8、8a、8b来实施。但是通常也可以设想，以类似的方式备选或附加地根据负载分布实施所述方法。特别是当将多个驱动马达集成到塑料颗粒输送进程中时，这是可能的。在所示实施例中，所述驱动马达是螺旋输送机3的第一驱动装置5、挤出机4的第二驱动装置6以及破碎轴/刀轴22的马达23。但是也可以设想，塑料颗粒的熔化在多个相互独立驱动的挤出级中进行，或将塑料颗粒的输送设定为通过多个相互独立驱动的螺旋输送机3。在这种情况下，也可以将这些驱动装置的目标负载结合到目标负载分布中。
这些实施例示出了用于加工热塑性塑料的设备1a...1g及其运行方法可能的实施方案，这里要指出的是，各个实施方案相互间也可以进行各种组合。
特别要指出的是，所介绍的调节原理不是必须与设备1a...1g的为了说明而选择的结构形式的机械特性相结合。也就是说，在其调节技术上的特性方面以及在其机械结构方面，这些实施例是可以互换的。例如，图1中介绍的调节原理也可以与根据图4或5的螺旋输送机3或与输送管道11相结合得到应用。图3中示出的调节原理也可以应用与设备1a、1b、1d、1f、1g及其它。
尤其要确认的是，设备1a...1g实际上也可以包括比所示情况更多或更少的组成部分。
为了符合规定最后要指出的是，为了更好地理解设备1a...1g的构造，所述设备或其组成部分有时不是符合比例地示出的，和/或是放大地和/或缩小地示出的。作为独立的创造性的解决方案基础的目的可以从说明书中得出。
附图标记列表
1a...1g 用于加工热塑性塑料的设备
2 储存容器
3 螺旋输送机
4 挤出机
5 第一驱动装置(用于螺旋输送机)
6 第二驱动装置(用于挤出机)
7 调温装置
8、8a、8b 温度传感器
9 调节器
10 挤出机负载的检测器件
11 输送管道
12 齿(在螺旋输送机上)
13 对应齿
14 刀片(在螺旋输送机上)
15 对应刀片
16 连续切削刃(在螺旋输送机上)
17 对应切削刃
18 用于识别塑料类型/种类的传感器
19 带有塑料类型/种类与目标温度/目标负载的配设关系的表格/存储器
20 过程控制计算机
21 输入器件用于输入塑料种类/类型
22 破碎轴/刀轴
23 破碎轴/刀轴的马达
A 储存容器入口
B 转运口/破碎轴/刀轴的入口
C 螺旋输送机入口
D 挤出机入口
E 挤出机内的位置
F 挤出机出口/喷嘴
M1...M4 材料
s 路径
T 温度

Claims (24)

1.用于加工热塑性塑料的设备(1a...1g)，包括：
用于容纳块状塑料颗粒的储存容器(2)或用于输送块状塑料颗粒的输送管道(11)，
与储存容器(2)/输送管道(11)在转运口(B)处连接的螺旋输送机(3)，以及
连接到螺旋输送机(3)上的挤出机(4)，
其特征在于，
设置在螺旋输送机(3)的进程中的调温装置(7)，以及
a)设置在螺旋输送机(3)的进程中和/或挤出机(4)的进程中的至少一个温度传感器(8、8a、8b)、用于影响调温装置(7)的器件以及与所述至少一个温度传感器(8、8a、8b)和调温装置(7)的所述影响器件连接的控制器/调节器(9)，
和/或
b)检测挤出机(4)的驱动装置(6)的负载的器件(10)、用于影响调温装置(7)的器件以及与所述检测器件(10)和所述影响器件连接的调节器(9)。
2.根据权利要求1所述的设备(1a...1g)，其特征在于，所述调温装置(7)通过加热装置、冷却装置或组合式的加热及冷却装置构成。
3.根据权利要求2所述的设备(1a...1g)，其特征在于，冷却装置或组合式的加热及冷却装置的冷却功率大于在螺旋输送机(3)中通过摩擦输送给块状塑料颗粒的功率。
4.根据权利要求1至3之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，在情况a)中，所述至少一个温度传感器(8、8a、8b)沿输送方向设置在调温装置(7)的下游。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，在情况a)中，所述至少一个温度传感器(8、8a、8b)设置在螺旋输送机(3)和挤出机(4)之间的过渡部的区域中。
6.根据权利要求1至5之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，在情况a)中，所述调节器(9)设置成，当在挤出机(4)中/挤出机(4)入口处的温度(T)下降时，使得通过调温装置(7)提高热量供应，反之也相应地处理。
7.根据权利要求1至3之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，在情况b)中，所述调节器(9)设置成，当挤出机(4)的负载提高时，使得通过调温装置(7)提高热量供应，反之也相应地处理。
8.根据权利要求1至7之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，具有：
用于识别所加工的塑料类型/种类的传感器(18)和/或用于输入所加工塑料的类型/种类的输入器件(21)，
存储器(19)，所述存储器中存储：在情况a)中，塑料类型/种类与挤出机(4)中和/或在挤出机(4)入口处的目标温度之间的配设关系；和/或，在情况b)中，塑料类型/种类与挤出机(4)的驱动装置(6)的目标负载之间的配设关系，以及
用于将对应于识别到/所输入的塑料类型/种类的目标温度/目标负载装载到控制器/调节器(9)中的器件。
9.根据权利要求1至8之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，具有多个设置在塑料颗粒输送进程中的温度传感器(8、8a、8b)。
10.根据权利要求8或9之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，在存储器(19)中存储：在情况a)中，塑料类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标温度分布之间的配设关系，所述目标温度分布包含在挤出机(4)中/在挤出机(4)入口处的目标温度，和/或，在情况b)中，塑料的类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标负载分布之间的配设关系，目标负载分布包含挤出机(4)的驱动装置(6)的目标负载，以及，
在塑料颗粒输送进程中的另外的控制回路/调节回路，利用所述另外的控制回路/调节回路能够影响塑料颗粒的温度(T)并且所述的目标温度分布/目标负载分布或其部分能装载到所述另外的控制回路/调节回路中。
11.根据权利要求1至10之一所述的设备(la...lg)，其特征在于，所述螺旋输送机(3)具有设置在该螺旋输送机上的破碎机构(12，14，16)。
12.根据权利要求11所述的设备(la...lg)，其特征在于，所述破碎结构由齿(12)和/或刀片(14)和/或连续的切削刃(16)构成。
13.根据权利要求12所述的设备(la...lg)，其特征在于，在螺旋输送机的区域内设置有与其齿(12)/刀片(14)/连续的切削刃(16)配合作用的固定的对应齿(13)/对应刀片(15)/对应切削刃(17)。
14.用于利用一种设备(1a...1g)来加工热塑性塑料的方法，所述设备包括：用于容纳块状塑料颗粒的储存容器(2)或用于输送块状塑料颗粒的输送管道(11)；在转送口(B)处与储存容器(2)/输送管道(11)连接的螺旋输送机(3)；以及连接到螺旋输送机(3)上的挤出机(4)，其特征在于，通过调温装置(7)在螺旋输送机(3)进程中调节块状塑料颗粒的温度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过经由调温装置(7)供应或导出热量对塑料颗粒进行温度调节。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，根据挤出机(4)中/挤出机(4)入口处的温度(T)来设定或调节热量的供应和/或导出。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，如果挤出机(4)中/挤出机(4)入口处的温度(T)升高，则增强热量的导出，反之也相应地处理。
18.根据权利要求15至17之一所述的方法，其特征在于，根据挤出机(4)的负载来设定或调节热量的供应和/或导出。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，如果挤出机(4)的负载下降，则增强热量的导出，反之也相应地处理。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，为了确定挤出机(4)的负载，测量挤出机(4)的驱动装置(6)的转速、由驱动装置(6)消耗的电流或驱动装置(6)中的轴的扭矩。
21.根据权利要求14至20之一所述的方法，其特征在于，在螺旋输送机的进程中通过调温装置(7)冷却块状塑料颗粒。
22.根据权利要求14至21之一所述的方法，其特征在于，
通过传感器(18)识别和/或经由输入器件(21)获得所加工塑料类型/种类；
从存储器(19)中读出：在情况a)中，塑料类型/种类与挤出机(4)中和/或在挤出机(4)入口处的目标温度之间的配设关系和/或在情况b)中，塑料类型/种类与挤出机(4)的驱动装置(6)的目标负载之间的配设关系，以及
将对应于识别到/所输入的塑料类型/种类的目标温度/目标负载装载到控制器/调节器(9)中，以便控制/调节调温装置(7)。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，
从存储器(19)中读出：在情况a)中，塑料类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标温度分布之间的配设关系，所述目标温度分布包含在挤出机(4)中/在挤出机(4)入口处的目标温度，和/或，在情况b)中，塑料的类型/种类与沿塑料颗粒输送进程的至少一部分的目标负载分布之间的配设关系，目标负载分布包含挤出机(4)的驱动装置(6)的目标负载，以及，
将所述目标温度分布/目标负载分布或其部分装载到在塑料颗粒输送进程中的另外的控制回路/调节回路中，所述另外的控制回路/调节回路设定为用于控制/调节塑料颗粒的温度(T)。
24.根据权利要求14至23之一所述的方法，其特征在于，根据塑料颗粒的类型/种类在塑料颗粒的整个输送进程中或直到挤出机(4)中的一个位置处使塑料颗粒的温度(T)：
连续升高，或者
连续升高，但是在螺旋输送机(3)进程中基本上保持不变，或者
连续升高，但是在螺旋输送机(3)进程中下降。
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