DE10307335A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Masseströme - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Aufteilung eines Massestromes bei der Mehrstrangextrusion, das die Schritte umfasst: a) Aufschmelzen von Kunststoffmasse in mindestens einem Extruder (6), b) Weiterleiten der Schmelze in Einzelschmelzestränge (8, 9), wobei bei Aufschmelzung in einem Extruder (6) die Schmelze aufgeteilt wird oder wobei die Schmelze von mehreren Extrudern erzeugt wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass dem Einzelschmelzestrang (8, 9) eine Messstrecke (10) zugeordnet ist, in der die Druckdifferenz zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten ermittelt wird und die Verteilung des Gesamtmassestromes mittels Verhältnisrechnung bestimmt wird. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung der Aufteilung eines Massestromes bei der Mehrstrangextrusion in mindestens zwei Teilströme, wobei einem Extruder (6) mindestens zwei separate Schmelzeleitungen (11) nachgeschaltet sind, oder wobei die mindestens zwei Schmelzeleitungen (11) von mindestens einem Extruder (4) versorgt werden. Hier ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in den mindestens zwei Schmelzeleitungen (11) eine Messeinrichtung (5) angeordnet ist, die über Messmittel zur Ermittlung der Druckdifferenz zwischen zwei Messpunkten einer Messstrecke (10) geeignet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Aufteilung eines Massestromes bei der Mehrstrangextrusion, das die Schritte umfasst:
    Aufschmelzen von Kunststoffmasse in mindestens einem Extruder, Weiterleiten der Schmelze in Einzelschmelzestränge,
    wobei bei Aufschmelzung in einem Extruder die Schmelze aufgeteilt wird oder
    wobei die Schmelze von mehreren Extrudern erzeugt wird.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine diesbezügliche Vorrichtung zur Ermittlung der Aufteilung eines Massestromes bei der Mehrstrangextrusion in mindestens zwei Teilströme, wobei einem Extruder mindestens zwei separate Schmelzeleitungen nachgeschaltet sind, oder wobei die mindestens zwei Schmelzeleitungen von mindestens einem Extruder versorgt werden.
  • Die Doppelstrangextrusion ist allgemein bekannt. Das Prospektblatt der Battenfeld Extrusionstechnik GmbH „Rohr-Extrusionsanlagen" zeigt auf Seite 19 eine gattungsgemäße Anlage, bei der jeder Strang unabhängig in der Abzugsgeschwindigkeit eingestellt werden kann. Es können auf der Anlage ebenfalls unterschiedliche Durchmesser von Rohren gefahren werden.
  • Nachteilig bei diesen Anlagen ist es, dass es nicht bekannt ist, wie sich der Massestrom in die einzelnen Einzelstränge aufteilt und somit eine Regelung der Querschnittsfläche erschwert ist. Die Einstellung der Querschnittsfläche kann gegenwärtig nur durch manuelles Verändern der Abzugsgeschwindigkeit nach dem Werkzeug vorgenommen werden. Somit kann der Einsatz einer Metergewichtsregelung und eine automati sche Kalibrierung einer Ultraschallwanddickenmessung aufgrund der nicht bekannten Aufteilung der Masseströme auf die Einzelstränge nicht statt finden. Dieses hat zur Folge, dass alle Meßmittel und Stellmittel unabhängig voneinander in ihrem Kalibriervorgang manuell eingestellt werden müssen.
  • Des weiteren verhindert insbesondere mangelnde Kenntnis über die rheologischen Daten der Kunststoffschmelze, die von einer Vielzahl und zum Teil unbekannten Parametern abhängen, die Massestromermittlung in den Schmelzesträngen vor dem Extrusionswerkzeug
  • Eine Kalibrierung der Ultraschalltechnik ist beispielsweise in der EP 0118672 A1 beschrieben.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzubieten, mit dem/der es möglich ist, die Aufteilung des Massestromes in die Einzelströme vor der Kalibriereinrichtung zu ermitteln.
  • Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem Einzelschmelzestrang eine Messstrecke zugeordnet ist, in der die Druckdifferenz zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten ermittelt wird und die Verteilung des Gesamtmassestromes mittels Verhältnisrechnung bestimmt wird.
  • Allen Schmelzesträngen ist nach der jeweiligen Vereinzelung eine Messstrecke zugeordnet, in der sichergestellt wird, dass alle nicht oder nur sehr schwer zu ermittelnden Parameter zur Massestrombestimmung gleich oder näherungsweise gleich sind. Ohne Kenntnisse über die rheologischen Materialdaten ist dieses nur möglich, wenn der geometrische Aufbau der Messstrecke sowie Einström- und Ausströmverhalten der Schmelze und das Temperatur- und Druckgefüge gleich oder näherungsweise gleich ist. Mit Hilfe dieser Voraussetzung können die jeweiligen Masseströme mit den Übrigen im Verhältnis gestellt werden. Differenzdruckmessungen in den jeweiligen Messstrecken ermöglichen eine Überwachung und eine Regelung der Einzelströme. Es können somit die Messeinrichtungen in den weiteren Einzelsträngen über die ermittelte Massestromaufteilung kalibriert werden und somit die gesamte Linie, bestehend aus mindestens einem Extrusionswerkzeug, einem Kalibrator und einem Abzug, die an jedem der Einzelstränge angeordnet sind, aufeinander abgestimmt werden.
  • Die Aufteilung der Schmelze in den Einzelströmen ist somit bekannt und die Nachfolgeeinrichtungen können synchron gesteuert oder geregelt werden.
  • Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass der Gesamtmassestrom durch Messmittel bekannt ist und an jedem der Einzelstränge mindestens ein Extrusionswerkzeug, ein Kalibrator, ein Abzug und in dieser Linie eine weitere Messeinrichtung angeordnet sind, mit dessen Hilfe eine Metergewichtsregelung ermöglicht wird.
  • Der jeweilige Massestrom in jedem der Einzelstränge ist über angeordnete Stellmittel beeinflussbar. Diese Stellmittel können mechanische, motorische oder thermische Stellmittel sein. Hierbei kann die Beeinflussung derart erfolgen, dass die Masseströme in den Einzelströmen weitgehend identisch, aber auch bewußt unterschiedlich sind.
  • Um nicht nur die prozentuale Aufteilung, sondern auch die Absolutwerte in den Einzelströmen zu kennen, ist vorgesehen, dass der Gesamtmassestrom gravimetrisch ermittelt wird. Dies kann aber auch über eine Schmelzepumpe berechnet werden. Die so ermittelten Einzelmasseströme können nun zu Absolutwerten kalibriert werden.
  • Durch die bekannten Absolutwerte ist es nun möglich, ein gewünschtes Gewicht pro Längeneinheit des zu erzeugenden Kunststoffteiles zu erreichen, in dem die Geschwindigkeit der Abzugseinrichtung geregelt wird. Hohe Abzugsgeschwindigkeit bedeutet somit geringeres Gewicht, beispielsweise g/m.
  • Weiterhin ist es aber auch möglich, eine bestimmte Wanddicke konstant zu halten. Der jeweilige Strang wird also so kalibriert, dass die Ultraschallmesstechnik eine absolute Wanddickenmessung ermöglicht.
  • Wenn die Einzelströme bekannt sind und folglich auch einheitlich kalibrierbar sind, können mindestens zwei Kunststofferzeugnisse über ein und die selbe Abzugseinrichtung abgezogen werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den mindestens zwei Schmelzeleitungen eine Messeinrichtung angeordnet ist, die über Messmittel zur Ermittlung der Druckdifferenz zwischen zwei Messpunkten einer Messstrecke geeignet ist.
  • Weiterbildungsgemäß ist die Messstrecke thermisch isoliert und verfügt über Messmittel, um die Temperatur in der Messeinrichtung zu beeinflussen.
    •
  • In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei in
  • 1 eine schematische Darstellung der Gesamtanlage und in
  • 2 ein vergrößerter Teilbereich mit den Messstrecken dargestellt ist.
  • Die 1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Anlage mit einem Extruder 6, der Messstrecke 5 und den Werkzeugen 4. An jedes Werkzeug 4 reiht sich ein Kalibrator 3 an, gefolgt von einem Ultraschallmeßgerät 12 und einem ersten bzw. zweiten Abzug 1, 2. Am Extruder 6 ist eine Waage 7 angeordnet, über die die gesamte zugeführte Masse gravimetrisch ermittelt werden kann.
  • In diesem Beispiel wird die Kunststoffmasse über einen Extruder 6 plastifiziert und in zwei Schmelzestränge aufgeteilt, deren Details in 2 vergrößert dargestellt sind und folgend das Verfahren an dieser Figur beschrieben wird.
  • Vom Extruder 6 wird die Schmelze in die beiden Schmelzeleitungen 11 aufgeteilt und bildet somit einen ersten und einen zweiten Schmelzestrang 8, 9. Jedem Schmelzestrang ist eine Messeinrichtung 5 nachgeschaltet.
  • Die Messeinrichtung 5 weist eine Messstrecke 10 auf, zwischen deren beiden Messpunkten die Druckdifferenz ermittelt wird. Ein Vergleich der beiden ermittelten Druckdifferenzen führt über eine Verhältnisrechnung zur Aufteilung der Masseströme auf die beiden Schmelzestränge.
    • 1
    erster Abzug
    2
    zweiter Abzug
    3
    Kalibrator
    4
    Extrusionswerkzeug
    5
    Messeinrichtung
    6
    Extruder
    7
    Waage
    8
    erster Einzelstrang
    9
    zweiter Einzelstrang
    10
    Messstrecke
    11
    Schmelzeleitung
    12
    Ultraschalltechnik

Claims (15)

  1. Verfahren zur Ermittlung der Aufteilung eines Massestromes bei der Mehrstrangextrusion, das die Schritte umfasst: a) Aufschmelzen von Kunststoffmasse in mindestens einem Extruder (6), b) Weiterleiten der Schmelze in Einzelschmelzestränge (8, 9), wobei bei Aufschmelzung in einem Extruder (6) die Schmelze aufgeteilt wird oder wobei die Schmelze von mehreren Extrudern erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einzelschmelzestrang (8, 9) eine Messstrecke (10) zugeordnet ist, in der die Druckdifferenz zwischen zwei vorgegebenen Messpunkten ermittelt wird und die Verteilung des Gesamtmassestromes mittels Verhältnisrechnung bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der Einzelstränge (8, 9) mindestens ein Extrusionswerkzeug (4), ein Kalibrator (3) und ein Abzug (1, 2) angeordnet sind, wobei in dieser Linie eine Messeinrichtung (5) angeordnet ist, die zu den Messeinrichtungen in den weiteren Einzelsträngen über die ermittelte Massestromaufteilung kalibrierbar ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Einzelstränge (8, 9) der jeweilige Massestrom über angeordnete Stellmittel beeinflussbar ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die angeordneten Stellmittel mechanische, motorische oder thermische Stellmittel sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Massestrom über die Stellmittel derart beeinflusst wird, dass die Masseströme in den Einzelströmen (8, 9) weitgehend identisch sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Massestrom über die Stellmittel derart beeinflusst wird, dass die Masseströme in den Einzelströmen (8, 9) unterschiedlich sind.
  7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtmassestrom gravimetrisch ermittelt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtmassestrom über eine Schmelzepumpe berechnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Anspruch 1 ermittelten Einzelmasseströme zu Absolutwerten kalibriert werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht pro Längeneinheit der jeweiligen Kunststoffstränge durch Änderung der Geschwindigkeit der Abzugseinrichtungen (1, 2) geregelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallmesstechnik (12) der jeweiligen Kunststoffstränge so kalibriert wird, dass eine absolute Wanddickenmessung ermöglicht wird.
  12. Verfahren nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kunststofferzeugnisse über ein und die selbe Abzugseinrichtung abgezogen werden.
  13. Vorrichtung zur Ermittlung der Aufteilung eines Massestromes bei der Mehrstrangextrusion in mindestens zwei Teilströme, wobei einem Extruder (6) mindestens zwei separate Schmelzeleitungen (11) nachgeschaltet sind, oder wobei die mindestens zwei Schmelzeleitungen (11) von mindestens einem Extruder (4) versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in den mindestens zwei Schmelzeleitungen (11) eine Messeinrichtung (5) angeordnet ist, die über Messmittel zur Ermittlung der Druckdifferenz zwischen zwei Messpunkten einer Messstrecke (10) geeignet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (10) thermisch isoliert ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (10) mit Messmitteln versehen ist, um die Temperatur in der Messeinrichtung zu beeinflussen.
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