DE1554831A1

DE1554831A1 - Schneckenfoerdervorrichtung

Info

Publication number: DE1554831A1
Application number: DE19631554831
Authority: DE
Inventors: Buckley Page Scott
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1962-10-17
Filing date: 1963-10-16
Publication date: 1970-01-29
Also published as: GB1031611A; US3111707A; BE638803A; LU44574A1; NL299295A

Description

Schneokenfördervorrlchtung

Die Erfindung betrifft eine Schneckenfurdervorrlehtung zur ununterbrochenen Förderung eines erweichten plastischen Materials, mit einem veränderlichen Regelmechanismus zur Regelung der Drehzahl der Sohnecke, einer hohlen Formgebungsvorrichtung, durch weloha das plastische Material durch die Fördervorrichtung gefördert wird, und einen Kanal zur Förderung des plastischen Materials von der Schneckenfördervorrlchtung zur Formgebungsvorrichtung mit einer mit dem Regelmechanismus in Verbindung stehenden einstellbaren, beispielsweise als,magnetische Kupplung ausgebildeten Einrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Schneckendrehzahl, die mit einen im Kanal angeordneten druckempfindlichen Element in Verbindung steht«

Zum genauen Pressen oder Spritzen von Thermoplasten 1st eine konstante Pllessgesohwindlgkeit duroh die Press- oder Spritz-

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form wesentlich. Innerhalb dee Extruders bein Aufpressen oder Spritzen des Thermoplaste auftretende DruokverMnderungen verursachen jedoch Schwankungen in der Auspress- oder Spritzgesohwindigkeit. Diese Schwankungen können fur die Durchführung des Verfahrens sehr nachteilig wirken und zu hohen Kosten führen, wenn Abfall oder nicht brauchbares Material entsteht·

Da die mittlere Fliessgeschwindigkeit durch die Press» oder Spritzform durch die Drehgeschwindigkeit der Sohnecke in einer herkömmlichen Schneckenpresse bestimmt wird, glaubte man, dass durch eine Beeinflussung d? · Sohneckengeschwindigkeit Schwan» klingen in der Fliessgeschwindigkeit vermieden werden können. Insbesondere glaubte man, dass duroh Messen des Druokea unmittelbar oberstromaeitig der Press- bzw. Spritzform und Verwendung dieser Messung zur selbsttätigen Einstellung der Schneckengeschwindigkeit der Druck konstant gehalten und damit Schwankungen in der Fliessgesohwindigkelt praktisch vermieden werden könnten· Geringe Veränderungen in der Viskosität oder im SchmelzIndex des thermoplastischen Materials oder Veränderungen in der Temperatur des Materials können jedoch alle solche Schwankungen hervorrufen· Da die geregelte Orösne, nämlich der Druok, nur eine, indirekte Wirkung auf die zu regelnde Grobse, nämlich die Fliessgeschwindigkeit, hat, lässt sich in vielen Fällen feststellen, dass die Konstanthaltung des Druckes zu einer unerwünschten Veränderung der Durchsatzgeschwindigkeit statt zu einer konstanten DurchBat«geschwindigkeit führt.

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Ih einer bekannten Anordnung (belgische Patentschrift 545 573)* wird der Druck des plastischen Materials von eineni Manometer gemessen und über einen elektrischen kreis auf einen Regeiaotor und eine hydraulische Einrichtung Übertragen, weiche eine Drehzahländerung der Sohrieoke hervorruft· Desgleichen wird in der Anordnung der belgischen Patentschrift 520 992 eine Druckänderung dazu verwendet, das Über eine Kupplung Übertragene Drehmoment zu verändern.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, eine Sohneckenfördervorrichtung zu βohäffen, welche eine in Wesentlichen konstante Durohsatzgesohwindigkeit ergibt, unabhängig von Veränderungen in der Temperatur, der Viskosität u.s.w. der Pressmieohung, und unabhängig davon, ob die Veränderungen von vorübergehender oder * bleibender Art sind.

Dies Wird erfindungegeroäss erreicht durch eine auf die Schnekkendrehzahl ansprechende Einrichtung, welche? mit der einstellbaren Einrichtung in Verbindung steht, um den veränderlichen EegelmeohanismuB so zu steuern, dass die Drehzahl der Schnecke auf der gewünscht eh flöhe gehalten wird, und durch einen Regelowohanismus, der zwischen dem druckempfindlichen Organ und der eingestellten Einrichtung angeordnet ist und dazu dient, eine Stell* grttase auf den veränderlichen Regelmeohaniemus Über die eingestellte Einrichtung zu Übertragen, um die Schneokendrehzahl entepreehend den Dxuokveränderungen nur dann zu korrigieren, Wenn die Druokverinderung während eines vorgegebenen Zeitabschnitts an-

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Als Polge dieeer Auebildung können Yeränderliohe Orössen, wie der Schnelzindex, die Viskosität, d. h. veränderliche Grossen, die mit dem durch den Extruder hindurohgeforderten Material im Zusammenhang stehen, Jedooh von nur sehr kurzer Dauer sein können, eine Wirkung auf die Extrudergesohwindigkeit nur haben, wenn sie wiederholt auftreten oder linger andauern.

In den Zeichnungen ist ein AuefUhrunt*beispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

l ein Blockschaltbild der erfiadungsgeaäesen Vorrichtung and Fig.2 tin Schaltbild der kr it Uc hen Teils dtr Vorrichtung.

Di· Sehneck«npr«es« ist in Pig. 1 «llg··.·in alt 11 be*·lehnet. 01· Schneckenfördervorrichtung veiat «Im Lauf buch·· 9 auf, in welcher •ich die Schnecke 12 drehen kann. Dl« Laufbuchse 9 let ait einer Einlaßöffnung 13 versehen. Oaa thermoplastische Material wird der Laufbuchse 9 in fester granelierter Fora sugeführt. Die Laufbuchse kann τοη einer Be is- oder Kühleinrichtung βατ Verüadsrunf der Ion-•istens des Materials nag«beη sein, venn dieses verarbeitet and der oh ils Schnecke gefordert wird.

Die Schnecke 12 wird daroh el »en Motor Ik, gewöhnlich einen Aeynchronsotor, angetrieben. Die «ell· dee Motors 1% ist alt der «eile der Seaaeeke 12 Über ein gesifmtts Oetrieb· 15 verbanden. Massen des Motor lh and des Getriebe 1$ befindet sich sine aagnetische Kupplung 16, «ins sogenannt« "Dynauatic"-Kupplung (hergestellt

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▼ob der Eaton Manufacturing Coapaaj), dit als Mechanismua zur Regelung der Geschwindigkeit der Schnecke 12 verwendet wird.

Die Drehzahl der Kupplung 16 steht in Beziehung Bit dem und wird geregelt durch den Feldatroa la Kupplungestronkreia. Dieser Feidatrom wird von zwei Quellen geliefert. Die eine «uelle, ein Tachometer generator 17, erzeugt eine Wechselspannung, die zu der Schnekkendrehzahl in dem jeweiligen besonderen Augenblick proportional let. Dieae Spannung ergibt einen Strom durch eine Regelvorrichtung l8. Die Regelvorrichtung 18 kann die For» einer Thyratronröhre haben* wobei der Stro» aua dem Tachometergenerator 17 dem Qitterkatho· denkreia de« Thyratron* sugefUhrt wird. Durch Einstellen der Vorspannung dea Thyratrone wird der abgegebene Strom rom Bingange- et rom dea Tachometergenerator ao geändert, daß der Kupplung 16 ein Strom sugefUhrt wird, daß die gewUnachte besondere (leechwindigkeit für die Schneckenpreaae 12 erhalten wird.

Die zweite Stromquelle für die reldwioklung der Kupplaag wird aua dam Druck dam geaetimolMnan Mater lala ae/Laehen dar Schneckenpreaae U und dam Sprite- oder PreOwerkfceug Io erhalten. Der Druck dea geachmolzenen Matariala wird abgefUhlt und einem elektrischen itfand-

ler 19 angeführt, um einen Strom au erhalten, dar au dem abgeftth. ten Druck direkt proportional lot. Dar Druck kann abgefUhlt und in Strom umgewandelt werden durch einen ^M"Dyniaoo"-üruckmesaer (ein AuagleichbrUcken-Dehnungameßgerit, daa von dar Dynamic Inatru-

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■ent Division of the Aeerican Brake Shoe Coapany hergestellt wird). Eine Regelabweichung wird festgestellt und in einea MeQ- und Verstärkungsglied 2o verstärkt. Die verstärkte Regelabweichung wird einea D-Kegler 21 (uon-set point controller) sugefUhrt. Dt Regler liefert eine Stellgröese, die der Anderungsgeschwlndigkeit des Eingangssignal· proportional ist. Der Ausgang des D-Reglers 21 wird der Regelvorrichtung 18 augefUhrt* Wenn eine Thyratronröhre verwendet wird, werden das Signal aus dea D-Regler 21 und das Signal aus den Tachos·tergenerator 17 beide d*a Thyratrongitterkreis sugefUhrt. Di· koabinierten Signal« ia Oitterkreis in Koabinatlon ait der eingeetellten Vorsp nung des Thyratrons liefern den Strom in der Feldwicklung der Kupplung 16, ua deren Wirkung auf die Drehzahl der Schneckenpresse 12 su regeln.

Eins abgliohe Schaltung fUr den kritischen D-Regler 21 ist in Kombination ait den Meß- und Verstärkungeglied 2o in Fig. 2 geseigt. Der Regler 21 weist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Jb'ingangsglied 24, einen Ausgangsverstärker 23 und eine RUckfUhrungeschältung 22 auf. Ein Oteohwindlglc*itekontrollkr«le let alt 6? b«*wlohnet·

Ein den abgefUhlten Druck darstellendes Signal wird vom fandler 19 den (litter einer Vakuuaröhre 28 sugefUhrt. Hach der Entzerrung und Verstärkung in der Schaltung, die durch .Yideratände 26, 27, 29» Jo, 31· 32, 33 und 3k und Kondensatoren 35. 36 und 37 und die fakuuaröhre 38 gebildet wird, wird das Signal durch einen Kondensator 39 sub Vergleich ait dea Besugssignal in der allgemein Bit ko bβ«eichneten Brückenschaltung geleitet. Die Stroasufuhr sur BrUckenschalt-

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ung geschieht Über einen Widerstand kl tos der Stromversorgung und wird durch ein Potentiometer kZ geregelt. Die ßrUcke wird durch Tier Gleichrichter ¹O, kk, k$ und ^6, einen *ideratand k7 und einen Kondensator ^8 gebildet.

Die Regelabweichung wird dann den Eingang«glied Zk zugeführt, wobei die Zufuhrungeleitung Über «inen Kondensator k^ geerdet ist, üb irgendwelche Ungenauigkeiten au verhindern. Das Singangeglied Zk imfaßt einen Blockkonaenautor ^o und einen Kegelwlderatand 51 von 62,7 Kegoha. Der Kondensator 5o dient tür Lieferung eines RIederfrequenseignale an einen Proportionalregler Bit Rückstellung ▼on Hand, wobei die Rückstellung in der RUckfUhrungeschältung ZZ geschieht, weiche durch WlderstMnde 52 und 53 oad einen fiegelwideret and 5k gebildet wird. Die Kapazität dee BlockJtondeneators 5o wird aus der folgenden QIeichung beetiKBt:

C (rarad)

χ 62,7 x lo⁶ (On·)

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wobei "t" die leitkonsVante des D-Ieflers Ut BBd "I_p ^rt dl« ί Ina teilaag des Proportlonalbereiches ist.

Dt· sur Berechnung verwendete Eeitkonatante "t" kann durch die Beobachtung des Uruek-lBpula-Yerlaofes tm ScbJMlsastroa das Äxtruders and dadurch bestisat warden, daft al« tapiriac ha Seitkonatante ein ■art gewKhlt wird, dar awiaoben dar lMngatac and der kürsasten

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liegt, über welche die Drucketörung auftritt. Bei einen belepiexeweisen Arbeitsvorgang wurde bei einem Alert fUr die Zeitkonetante ron 1/3 Minute ι welche für die Druckstoßeigensch&ften de« fixtruders charakteristisch ist, und einer Eineteilung dee Proportionate- · reiches ron 5«8 % ein Kondenaatorwert von gwei Mikrofarad ersielt. Die Einstellung des Proportionalbereiche· von 5,8 % wurde In der Weise herbeigeführt, daß mit einer hohen Einstellung von etwa 2 oo % begonnen wurde. Bei tune hue nder Drehmahl der öchneckenpreRtie und dem Erreichen stetiger Betriebsbedingungen wurde die Bereicheineteilung auf niedrigere «erte gebracht, bis das System Überempfindlich wurde. Für die vorangehend *ng«geb«ne Kombination hat. sich eine Einstellung von 5,8 % ale a« besten geeignet erwiesen. Sie war geringfügig höher als der tiberempfindlichkeitewert.

Das eignal aas de· tingangeglied Zk wird im Verstärker 23 verstärkt. Der Verstärker 23 nimBt da* Signal au« des BiBgangeglied Zk. a& "itter einer Vakuumröhre 56 auf. Die StrOMufuhr *ua ftretHriter goschiebt von der Stromversorgung 25 au« tib«r tf.d«ratftad« 57 und 62. Di« übrig« ochaltanordnun« des Vtratürker· oafmtt eine* tor 5?, Wideret Und· 6o und 5β und «in« Takuumrubr»

Das erhaltene öigual wird Ub«r «inen Regelwideratand 55 dta QItUrkreis des Thyratrons l8 sugefUhrt. Die dem aittsrkrtl· d·· Thy. ratrode eugefUhrte Stellgrösse ist der Druckveränderttmgmgeeebwindigke^t im weaentlichen proportional.

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Claims

P 15 5* 831. 9

B.I. du Pent d· Meaour· _η 8. Oktober I968

and Coapeny γ »-1001/P 32 788

Patrntta iprllohi

M ·/ SchneokenfÖrdervorriohtung zur ununterbrochenen Förderung elnea erweichten plastischen Materials, mit einem veränderlichen Regelmechanismua zur Regelung der Drehzahl der Schnekke, einer hohlen Formgebung·vorrichtung, durch welch« daa ^x plastische Material durch die Fördervorrichtung gefördert wird, und einen Kanal zur Förderung des plastischen Materials von der Schneokenfördervorriohtung but Formgebunßsvorriohtung, mit einer mit dem Eegelmeohaniemus in Verbindung stehenden einstellbaren,beispieleweise als magnetische Kupplung ausgebildeten Einrichtung zur Einstellung einer vorgegebenen Sohneokendrehzahl, die mit einem im Kanal angeordneten druckempfindlichen Element in Verbindung steht, gekennzeichnet durch eine auf die Sohneokendrehzahl ansprechende Einrichtung (17)t welche mit der einstellbaren Einrichtung (16)' in Verbindung steht, um den veränderlichen Regelmeohaniemus ao zu steuern, dass die Drehsani der Sohnekke (12) auf der gewtinsohten Hü he gehalten wird, und durch einen Regelmeohanismus (21), dtr zwisohen dta druckempfindlichen Organ (19) und der eingestellten Einrichtung (16) angeordnet ist und dazu dient, ein· Stellgrusae auf den veränderlichen Regelmeohanlsmus Ubtr die eingestellt· Einrieb-

(Alt 7 S1 Ate. 2 . . . _.^_„^

tung zu Übertragen, um die Schneckendrehzahl entsprechend den Druclcveränderungen nur dann zu korrigieren, wenn die Druckveränderung während einea vorgegebenen Zeitabschnitts andauert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Zeitabschnitt, in welohem die Druckänderung andauern bzw. wiederkehren muss, durch die Zeitkonetante eines Kondensators {50) tea Regelmechanismus (21) bestimmt

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