CN115494889B - 一种波纹管挤出机挤出温度控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波纹管挤出机挤出温度控制系统及方法。解决现有挤出机挤出温度没有分段式控制，温度控制不够精确，温度控制反馈慢的问题。系统包括加热导管、壳体和处理模块，在加热导管上设置有若干加热模块，加热模块之间设有阻隔板分隔成若干加热部，加热部连接风腔散热设备和导出机构；处理模块将检测的实际温度与额定温度进行比较，在实际温度小于额定温度时，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度大于额定温度时，控制风腔散热设备以不同功率进行降温。本发明对波纹管挤出温度进行分段化控制，保障挤出温度始终保持在误差范围内，确保挤出波纹管尺寸精度较高，前后尺寸差异较小。
Description
技术领域
本发明涉及波纹管制作技术领域，尤其是涉及一种波纹管挤出机挤出温度控制系统及方法。
背景技术
波纹管挤出机使用电磁线圈加热实现挤出环境温度的控制。但现有挤出机的温度控制装置并没有对挤出环境温度进行分段式控制，电磁线圈对整段加热导管进行同步加热，温度加热控制不够精确，还存在以下缺点：
1.没有对挤出温度进行分段式控制，导致挤出波纹管管径整体不均匀；
2.加热温度控制不够精确，容易产生温度突变，导致波纹管材料性质发生改变；
3.温度控制反馈速度慢，挤出环境温度不能保持在稳定温度，挤出的波纹管尺寸差异较大。
发明内容
本发明主要是解决现有挤出机挤出温度没有分段式控制，温度控制不够精确，温度控制反馈慢的问题，提供了一种波纹管挤出机挤出温度控制系统及方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，包括加热导管和包围在加热导管上的壳体，其特征在于：在加热导管上设置有若干加热模块，加热模块之间设有阻隔板相隔，将壳体内腔分隔成若干加热部，所述加热模块包括对加热导管进行升温的线圈和检测加热导管温度的温度传感器，加热部设有导入口和导出口，导入口连接风腔散热设备，导出口连接导出机构，系统还包括处理模块，处理模块分别与温度传感器、线圈、风腔散热设备控制相连；
处理模块，通过温度传感器实时检测加导管实际温度，与额定温度进行比较，在实际温度小于额定温度时，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度达到额定温度时停止加热；在实际温度大于额定温度时，且实际温度达到上限温度，控制风腔散热设备进行降温，根据实际温度与上限温度的温差不同以不同功率进行冷却，在实际温度达到额定温度是停止冷却。
本发明对波纹管挤出温度进行分段化控制，实现保障挤出温度始终保持在误差范围内，以确保挤出波纹管尺寸精度较高，前后尺寸差异较小。通过在加热导管上分隔设置多个加热部，每个加热部分别对一段加热管道进行加热，并根据温度差值细分多个温度区间，在加热时，需要等所有加热部温度都达到当前温度区间设定温度，再进入下一个温度区间。本发明加热过程中温度上升为高精度细分化梯度上升，有效防止温度突变导致软管材料性质改变。另外随着实际温度与额定温度的差值不同，温度区间细分不同，如实际温度与额定温度差值越小，对于温度区间细分越小，使得温度逐渐稳定在额定温度值。各加热部之间通过阻隔板相隔开，使得每一段温度的调节对其它段影响较小。温度传感器实时检测各自加热部内加热导管的温度，在需要进行加热时，控制该段加热部内的线圈进行加热，当需要进行冷却时，控制风腔散热设备将冷源导入对应的加热部内，进行气流交换散热，完成冷却功能的冷源由导出机构排出。冷却过程中根据实际温度与额定温度的温差不同以不同功率进行冷却，随着温差减小，风腔散热设备功率也逐渐降低，当温度达到额定温度时风腔散热设备停止工作。
作为一种优选方案，逐梯度对各加热部进行加热过程包括，将实际温度与额定温度的温差进行细化，分成多个温度区间，各加热部进行同步逐级加热，在加热部温度都达到当前温度区间设定温度后进入下一个温度区间进行加热；风腔散热设备降温过程包括，随着实际温度与上限温度的温差减小，风腔散热设备功率逐步降低。对温差进行细化，细化后温度区间温度值可以为1度，或者根据需求另外设定，通过程序算法可以控制温度的细分逐级升高，加热部加热时要等所有加热部都达到当前温度区间设定温度，再进入下一个温度区间进行加热，有效防止软管材料老化。在温度区间内会启动PID控制，在没有外界热源进入的时候，会由于高频保温的特性加热上来，当外界无规律热量进入影响原来温度时才进入冷却。当实际温度升高至额定温度后，线圈停止工作，应用余热保持温度稳定在合适的额定温度范围内。
作为一种优选方案，所述加热模块还包括套设在加热导管上的支撑架，所述线圈缠绕在支撑架内，在线圈上部设置有隔热层，在隔热层和支撑架上贯穿设置有安装套，安装套一端与加热导管表面连通，所述温度传感器设置在安装套内并与加热导管相连。支撑架套置在加热导管上，支撑架表面设置有一圈凹槽，支撑架截面呈工字形，线圈缠绕在支撑架的凹槽内，本方案优选一个支撑架凹槽内设置有两端线圈。在线圈上部的凹槽内设置有隔热层，将热量与外部相隔离。每一个加热模块包括一个温度传感器，在隔热层和支撑架上对应开始有通孔，通孔连通至加热导管表面，在通孔内设置有安装套，温度传感器设置在安装套内，加热导管表面上开设有缺口，温度传感器检测一端插入在加热导管的缺口内。
作为一种优选方案，所述加热模块与加热导管、阻隔板之间具有间隙形成导热流体通道，导热流体通道分别与导入口、导出口连通。支撑架与加热导管之间具有间隙，支撑架两侧与阻隔板间具有间隙，间隙共同构成了导热流体通道，导流流体通道通过导入口和导出口分别与风腔散热设备、导出机构连接。风腔散热设备的冷源导入导热流体通道内，吸收热量后导入到导出机构，对加热区间内温度进行降温。
作为一种优选方案，在各加热部上部设置有热源导出部，热源导出部上设置有若干导出孔将各加热部导出口与导出机构相连通，在各加热部下部设置有冷源导入部，冷源导入部上设置有若干导入孔，导入孔一端与对应的加热部导入口连通，导入孔另一端连接电磁阀，电磁阀输入端连通在一起，通过高压软管连接到风腔散热设备上。热源导出部和冷源导入部采用刚性隔热材料制成，热源导出部和冷源导入部分别设置在壳体的上下部，进一步起到热隔绝的作用，保持加热区间内温度稳定。进行冷却时，电磁阀打开，将冷源导入对应的加热部，停止冷却时，电磁阀关闭，关闭导入孔。
作为一种优选方案，所述导出机构包括汇流罩和导出泵体，所述汇流罩罩在壳体上部，汇流罩为伞状，所述导出泵体设置在汇流罩顶部。本方案中汇流罩设置在壳体上部，壳体内的加热部的导出口连通至汇流罩，将完成冷却功能后的气液排入到汇流罩内，由导出泵体将余热气液排出。该导出泵体为风机、水泵或油泵。
一种波纹管挤出机挤出温度控制方法，包括以下步骤：
S1.由设定温度传感器实时监测加热区间的实际温度；设定温度传感器选择任意一个温度传感器。
S2.根据实际温度与额定温度的温差判断进行加热或冷却；具体过程为实际温度与额定温度的差值△T绝对值是否大于a，a为非零绝对值，用于防止临界震荡，若实际温度与额定温度差值绝对值小于等于a，则不进行加热或冷却操作，若实际温度与额定温度的差值绝对值大于a，再进一步判断实际温度与额定温度的差值△T是否大于零，若是进行冷却，若否进行加热。另外在理想条件下，系统没有干扰，a可以设置为零，此时就通过下一步判断实际温度与额定温度差值是否大于零来进行是否冷却或加热判断。
S3.进行加热状态下，控制线圈加热，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度达到额定温度时停止加热；
进行冷却状态下，且实际温度达到上限温度，控制风腔散热设备进行降温，根据实际温度与上限温度的温差不同以不同功率进行冷却，在实际温度达到额定温度是停止冷却。
作为一种优选方案，步骤S3中进行加热的具体过程包括：
S301.将实际温度与额定温度的温差进行细化，分成多个温度区间；细化的温度区间温度值可以为1度，或者根据需求另外设定。
S302.对各加热部进行加热至当前温度区间设定温度；
S303.检测各加热部温度是否达到当前温度区间设定温度，若否返回继续检测各加热部温度，等待直到所有加热部温度到达当前温度区间设定温度，若是进入下一步骤；
S304.判断加热后各加热部温度是否达到额定温度，若是线圈停止加热，若否进入下一个温度区间进行加热，返回步骤S301。
作为一种优选方案，步骤S3中进行冷却的具体过程包括：
S311.判断实际温度是否达到上限温度，若是进入下一步骤，若否返回步骤S2；
S312.判断实际温度与额定温度差值的绝对值|△T|是否大于t，若是进入步骤S313，若否进入步骤S314；t为设定温度阈值，t根据实际需求进行设定。通过t来判断实际温度与额定温度温差情况，根据温差程度不同对风腔散热设备进行不同控制。
S313.控制风腔散热设备以第一频率进行工作，进行大功率散热，进入步骤S315；减小频率以第一频率工作，占空比增大，风腔散热设备进行大功率散热。
S314.控制风腔散热设备以第二频率进行工作，进行小功率散热，进入步骤S315；增大频率以第二频率工作，占空比减少，风腔散热设备进行小功率散热。第一频率小于第二频率。
S315.判断冷却后各加热部温度是否达到额定温度，若是风腔散热设备停止工作，若否返回步骤S312。随着实际温度与额定温度温差减小，风腔散热设备工作功率降低，当实际温度达到额定温度时停止工作。
作为一种优选方案，步骤S301中随着实际温度与额定温度的差值较小，温度细分越小。本发明中实际温度与额定温度差值越小，对于温度细分越小，温度区间温度值越小。如差值较大时，设定温度区间温度值为2度，差值减小后设定温度区间温度值为1度，使得实际温度逐渐稳定在额定温度，实现高精度温度控制。
因此，本发明的优点是：
1. 对波纹管挤出温度进行分段化控制，实现保障挤出温度始终保持在误差范围内，以确保挤出波纹管尺寸精度较高，前后尺寸差异较小。
2.加热过程中温度上升为高精度细分化梯度上升，有效防止温度突变导致软管材料性质改变。
3.实现高反馈控制，温度偏离是可快速进行调节，稳定挤出环境温度。
附图说明
图1是本发明的一种结构剖视示意图；
图2是图1中A处的放大结构示意图；
图3是本发明方法的一种流程示意图。
1-加热导管 2-壳体 3-阻隔板 4-线圈 5-温度传感器 6-支撑架 7-隔热层 8-安装套 9-导热流体通道 10-热源导出部 11-导出孔 12-冷源导入部 13-导入孔 14-电磁阀15-风腔散热设备 16-导出机构 17-汇流罩 18-导出泵体 19-高压软管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，如图1所示，包括加热导管1和包围在加热导管上的壳体2，壳体内设置有对加热导管加热的加热机构，壳体下部连接用于冷却的风腔散热设备15，在壳体上部设置有将冷却作用后冷源排出的导出机构15。
具体的，加热机构包括四个设置在加热导管上加热部，分别对加热导管四段位置分段进行加热，图1中只是给出了三个加热部的结构，并不限于只设置三个加热部。各加热部之间通过阻隔板3相隔离，对热传导进行隔离，使得每一段加热导管的温度调节对其它段影响较小。
如图2所示，加热模块包括支撑架6、线圈4和检温度传感器5，支撑架套设在加热导管上，在支撑架表面设置有一圈凹槽，线圈缠绕在凹槽内，本实施例在一个凹槽内并排缠绕有两段线圈，在线圈上的凹槽内还设置有隔热层7，隔热层填满凹槽，对线圈加热后温度进行保温。在隔热层和支撑架上对应开始有通孔，通孔连通至加热导管表面，在通孔内设置有安装套8，温度传感器设置在安装套内，加热导管表面上开设有缺口，温度传感器检测一端插入在加热导管的缺口内。加热模块与加热导管1、阻隔板3之间具有间隙形成导热流体通道9，导热流体通道输入端形成加热部的导入口，导热流体通道输出端形成加热部的导出口。
在各加热部上部设置有热源导出部10，热源导出部上设置有四个导出孔11，通过导出孔将各加热部导出口与导出机构相连通。在各加热部下部设置有冷源导入部12，冷源导入部上设置有四个导入孔13，导入孔为锥形孔，导入孔窄口一端与对应的加热部导入口连通，导入孔宽口一端连接有电磁阀14，电磁阀控制导入孔通断。电磁阀输入端连通在一起，并通过高压软管19连接到风腔散热设备15上。导出机构16包括汇流罩17和导出泵体18，汇流罩罩在壳体2上部，汇流罩为伞状，热源导出部导出孔排出的气液收集在汇流罩内，导出泵体设置在汇流罩顶部。
系统还包括处理模块，处理模块分别与温度传感器、线圈、风腔散热设备控制相连；处理模块通过温度传感器实时检测加导管实际温度，与额定温度进行比较，在实际温度小于额定温度时，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度达到额定温度时停止加热；在实际温度大于额定温度时，且实际温度达到上限温度，控制风腔散热设备进行降温，根据实际温度与上限温度的温差不同以不同功率进行冷却，在实际温度达到额定温度是停止冷却。
其中逐梯度对各加热部进行加热过程包括，将实际温度与额定温度的温差进行细化，分成多个温度区间，细化后温度区间温度值可以为1度，或者根据需求另外设定。各加热部进行同步逐级加热，在加热部温度都达到当前温度区间设定温度后进入下一个温度区间进行加热；在每一个温度区间内加热都启动PID控制。风腔散热设备降温过程包括，随着实际温度与上限温度的温差减小，风腔散热设备功率逐步降低。额定温度为设定温度，当设定一个额定温度后，系统自动生成一个符号要求的额定温度区间，通过将温度传感器检测到的实际温度与额定温度进行对比判断，来控制线圈加热或控制风腔散热设备进行冷却，以使得温度维持在额定温度。
本系统对波纹管挤出温度进行分段化控制，实现保障挤出温度始终保持在误差范围内，以确保挤出波纹管尺寸精度较高，前后尺寸差异较小。加热过程中温度上升为高精度细分化梯度上升，有效防止温度突变导致软管材料性质改变。具有风腔散热设备对加热部偏高温度进行冷却，风腔散热设备功率随着温差减小逐渐降低。本系统温度偏离快速进行调节，稳定挤出环境温度。
一种波纹管挤出机挤出温度控制方法，如图3所示，包括以下步骤：
S1.由设定温度传感器实时监测加热区间的实际温度；由于各加热部之间温度相差不大，设定温度传感器选择任意一个温度传感器。由设定温度传感器检测的温度作为实际温度。
S2.根据实际温度与额定温度的温差判断进行加热或冷却；具体为判断实际温度与额定温度的差值△T绝对值是否大于a，a为非零绝对值，用于防止临界震荡，若实际温度与额定温度差值绝对值小于等于a，则不进行加热或冷却操作，若实际温度与额定温度的差值绝对值大于a，再进一步判断实际温度与额定温度的差值△T是否大于零，若是进行冷却，若否进行加热。另外在理想条件下，系统没有干扰，a可以设置为零，此时就通过下一步判断实际温度与额定温度差值是否大于零来进行是否冷却或加热判断。
S3.进行加热状态下，控制线圈加热，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度达到额定温度时停止加热；具体过程包括：
S301.将实际温度与额定温度的温差进行细化，分成多个温度区间；并且随着实际温度与额定温度的差值较小，温度细分越小，实现高精度温度控制。
S302.对各加热部进行加热至当前温度区间设定温度；
S303.各温度传感器检测各加热部温度是否达到当前温度区间设定温度，若否返回继续检测各加热部温度，等待直到所有加热部温度到达当前温度区间设定温度，若是进入下一步骤；
S304.判断加热后各加热部温度是否达到额定温度，若是线圈停止加热，应用余热保持温度稳定在额定温度区间内，若否进入下一个温度区间进行加热，返回步骤S301。
进行冷却状态下，且实际温度达到上限温度，控制风腔散热设备进行降温，根据实际温度与上限温度的温差不同以不同功率进行冷却，在实际温度达到额定温度是停止冷却。具体过程包括：
S311.判断实际温度是否达到上限温度，若是进入下一步骤，若否返回步骤S2；
S312.判断实际温度与额定温度差值的绝对值|△T|是否大于t，若是进入步骤S313，若否进入步骤S314；
S313.控制风腔散热设备以第一频率进行工作，进行大功率散热，进入步骤S315；减小频率以第一频率工作，占空比增大，风腔散热设备进行大功率散热。
S314.控制风腔散热设备以第二频率进行工作，进行小功率散热，进入步骤S315；增大频率以第二频率工作，占空比减少，风腔散热设备进行小功率散热。第一频率小于第二频率。
S315.判断冷却后各加热部温度是否达到额定温度，若是风腔散热设备停止工作，若否返回步骤S312。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了加热导管、壳体、阻隔板、线圈、温度传感器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，包括加热导管和包围在加热导管上的壳体，其特征在于：在加热导管（1）上设置有若干加热模块，加热模块之间设有阻隔板（3）相隔，将壳体内腔分隔成若干加热部，所述加热模块包括对加热导管进行升温的线圈（4）和检测加热导管温度的温度传感器（5），加热部设有导入口和导出口，导入口连接风腔散热设备（15），导出口连接导出机构（16），系统还包括处理模块，处理模块分别与温度传感器、线圈、风腔散热设备控制相连；
处理模块，通过温度传感器实时检测加热导管实际温度，与额定温度进行比较，在实际温度小于额定温度时，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度达到额定温度时停止加热；在实际温度大于额定温度时，且实际温度达到上限温度，控制风腔散热设备进行降温，根据实际温度与上限温度的温差不同以不同功率进行冷却，在实际温度达到额定温度时停止冷却；逐梯度对各加热部进行加热过程包括，将实际温度与额定温度的温差进行细化，分成多个温度区间，各加热部进行同步逐级加热，在加热部温度都达到当前温度区间设定温度后进入下一个温度区间进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，其特征是风腔散热设备降温过程包括，随着实际温度与额定温度的温差减小，风腔散热设备功率逐步降低。
3.根据权利要求1所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，其特征是所述加热模块还包括套设在加热导管（1）上的支撑架（6），所述线圈（4）缠绕在支撑架内，在线圈上部设置有隔热层（7），在隔热层和支撑架上贯穿设置有安装套（8），安装套一端与加热导管表面连通，所述温度传感器设置在安装套内并与加热导管相连。
4.根据权利要求1所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，其特征是所述加热模块与加热导管、阻隔板之间具有间隙形成导热流体通道（9），导热流体通道分别与导入口、导出口连通。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，其特征是在各加热部上部设置有热源导出部（10），热源导出部上设置有若干导出孔（11）将各加热部导出口与导出机构相连通，在各加热部下部设置有冷源导入部（12），冷源导入部上设置有若干导入孔（13），导入孔一端与对应的加热部导入口连通，导入孔另一端连接电磁阀（14），电磁阀输入端连通在一起，通过高压软管（19）连接到风腔散热设备（15）上。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制系统，其特征是所述导出机构（16）包括汇流罩（17）和导出泵体（18），所述汇流罩罩在壳体（2）上部，汇流罩为伞状，所述导出泵体设置在汇流罩顶部。
7.一种波纹管挤出机挤出温度控制方法，采用权利要求书1-6任一项中的系统，其特征是包括以下步骤：
S1.由设定温度传感器实时监测加热区间的实际温度；
S2.根据实际温度与额定温度的温差判断进行加热或冷却；
S3.进行加热状态下，控制线圈加热，逐梯度对各加热部进行加热，在实际温度达到额定温度时停止加热；
进行冷却状态下，且实际温度达到上限温度，控制风腔散热设备进行降温，根据实际温度与上限温度的温差不同以不同功率进行冷却，在实际温度达到额定温度时停止冷却。
8.根据权利要求7所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制方法，其特征是步骤S3中进行加热的具体过程包括：
S301.将实际温度与额定温度的温差进行细化，分成多个温度区间；
S302.对各加热部进行加热至当前温度区间设定温度；
S303.检测各加热部温度是否达到当前温度区间设定温度，若否返回继续检测各加热部温度，若是进入下一步骤；
S304.判断加热后各加热部温度是否达到额定温度，若是线圈停止加热，若否进入下一个温度区间进行加热，返回步骤S301。
9.根据权利要求7所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制方法，其特征是步骤S3中进行冷却的具体过程包括：
S311.判断实际温度是否达到上限温度，若是进入下一步骤，若否返回步骤S2；
S312.判断实际温度与额定温度差值的绝对值|△T|是否大于t，若是进入步骤S313，若否进入步骤S314；
S313.控制风腔散热设备以第一频率进行工作，进行大功率散热，进入步骤S315；
S314.控制风腔散热设备以第二频率进行工作，进行小功率散热，进入步骤S315；
S315.判断冷却后各加热部温度是否达到额定温度，若是风腔散热设备停止工作，若否返回步骤S312。
10.根据权利要求8所述的一种波纹管挤出机挤出温度控制方法，其特征是步骤S301中随着实际温度与额定温度的差值减小，温度细分越小。
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