DE2029337C2 - Verfahren zur Messung von Verweilzeitspektrum und Summenkurve bei der kontinuierlichen Verarbeitung von rheologischen Medien, insbesondere Kunststoffschmelzen, und Schneckenstrangpresse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine beschäftigt, die Proben vom austretenden Strang Schneckenstrangpresse zur Messung von Verweil· abzuschneiden, zu verbrennen und zu wiegen· «me zeitspektrum und Summenkurve bei der kontinuier- kontinuierliche und zerstörungsfreie Arbeitsweise liehen Verarbeitung von rheologischen Medien, ins- direkt an der Maschine ist nicht möglich. Außerdem besondere Kunststoffschmelzen. 3 ist die beschriebene Methode nicht bei allen plasti-

Die Verwcilzeit ist einer der wichtigsten Verarbei- sehen Materialien anwendbar, tungsparameter bei der kontinuierlichen Behandlung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eines Gutes. Man versteht darunter die Zeit, welche ein Verfahren und eine Schneckenstrangpresse zur das Gut der Behandlung ausgesetzt ist. Nur bei der Messung von Verweilzeitspektrum und Summenkurve sogenannten Propfströmung ist diese Zeit eindeutig jo bei der kontinuierlichen Verarbeitung von rheodefiniert. In allen übrigen Füllen ergibt sich ein logischen Medien, insbesondere KunststorTschmelzen, Verweilzeitspektrum, d.h., es gibt Materialteilchen zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile bei dem zu behandelnden Gut, welche lunger oder nicht aufweisen. Ein kontinuierlicher und zerstöweniger lang als eine mittlere Verweilzeit in der rungsfreier Meßvorgang direkt an der Maschine Maschine bzw. dem Behandlungsraum bleiben. 15 bzw. wahrend der Produktion soll ermöglicht werden,

Die mittlere Verweilzeit kann auf verschiedene welcher bei allen in Frage kommenden Medien Weise definiert sein, zur Bestimmung ist jedoch anwendbar ist, relativ wenig Bauaufwand erfordert immer das Verweilzeitspektrum erforderlich. Das und vor allem die durch den Zeitaufwand bedingten Verweilzeitspektrum läßt ferner Aussagen über die sehr hohen Kosten vermeidet.
Mischwirkung einer Verarbeitungsmaschine zu. So ao Durch die Erfindung wird die gestellte Aufgabe bedeutet z. B. ein enges Verweilzeitspektrum eine gelöst. Das eingangs beschriebene Verfahren zeichgeringe Längsmischung, ein breites Spektrum eine net sich daher erfindungsgemäß dadurch aus, daß stärkere Längsmischung in der Maschine. An Hand die Messung kontinuierlich und zerstörungsfrei auf des Verweilzeitspektrums kann auch die Selbstreini- elektrischem Wege erfolgt, wobei dem zu verarbeigung einer Verarbeitungsmaschine beurteilt werden, 95 tenden Medium ein magnetisches Indikatormaterial ebenso wie sich »tote Ecken« in einer solchen Ver- zugesetzt wird und an einem am Ende der Verarbeiarbeitungsmaschine nachweisen lassen. tungsstrecke befindlichen Meßpunkt das mit den Ein-

Die Kenntnis der Verweilzeit bzw. des Verweil- Schlüssen des magnetischen Indikatormaterials verzeitspektrums ist also eine wichtige Voraussetzung sehene strömende Medium als Kern eine Spule bei der Durchführung von kontinuierlichen Bear- 30 durchfließt, welche das Indikatormaterial in Abhänbeitungsverfahren an rheologischen Medien. Um ein gigkeit von seiner Konzentration registriert und die Verweilzeitspektrum im beschriebenen Sinne zu Konzentration über weitere elektrische und/oder messen, ist es bekannt, so vorzugehen, daß man elektronische Einrichtungen meßbar werden läßt,
einen in die Einfüllöffnung des Behandlungsraumes Als vorteilhaft zur Durchführung des erfindungs-

dem zu verarbeitenden Material zugegebenen Indi- 35 gemäßen Verfahrens hat sich eine Schneckenstrangkator nach einer Zeitspanne an einem stromabwärts presse erwiesen, die sich dadurch kennzeichnet, daß gelegenen Meßpunkt der Verarbeitungsmaschinen an der als Meßpunkt vorgesehenen Austrittsöffnung bzw. des Behandlungsraumes — z. B. an der Aus- unmittelbar anschließend eine aus nichtmagnetrittsöffnung desselben — in dem dort austretenden tischem Werkstoff bestehende Röhre angeordnet ist. Materialstrom des behandelten Gutes registriert. 40 deren Innendurchmesser dem Durchmesser des zu Dabei wird als Indikator eine Substanz verwendet, extrudierenden, mit Einschlüssen magnetischen die in dem verarbeiteten Medium z. B. chemisch Indikatormaterials versehenen Stranges und deren nachgewiesen werden kann. Man nimmt dann am Außendurchmesser dem Innendurchmesser einer Ende des Behandlungsraumes periodisch Proben, in auf der Röhre, diese umschließend angeordneten, mit denen der Indikator nach Gewichtsanteil ermittelt 45 elektrischen Meß- und Anzeigeeinrichtungen verwird. Dazu verbrennt man beispielsweise, wenn das bundenen Prüfspule entspricht,
zu verarbeitende Material ein brennbarer Kunststoff In besonders günstiger Weise gestaltet man die

ist, dasselbe und wiegt die Menge des nichtbrenn- Schneckenstrangpresse so, daß die Prüfspule als baren Indikators — z. B. Eisenoxyd — zurück. Prüftransformator ausgebildet ist, dem ein Abgleich-Die Werte der Indikatorkonzentration im verarbeite- so transformator zugeordnet ist, wobei die Sekundärten Material werden dann als Funktion von der Zeit wicklungen beider Transformatoren über je einen graphisch aufgetragen und ergeben so schließlich Zwischengleichrichter aus vier Dioden, einem Ladedas Vurweilzeitspektrum bzw. die Summenkurve. kondensator und einem Entladewiderstand in Wichtig ist bei diesem Verfahren im übrigen, daß der Brückenschaltung zueinander angeordnet sind, wobei Indikator in kleinen Mengen dosiert wird und die 55 ein Potentiometer zur Einstellung des die Primär-Strömungsverhältnisse im Behandlungsraum nicht wicklungen beider Transformatoren durchfließenden, verändert. Zur Bestimmung der Summenkurve wird in den Sekundärwicklungen eine Spannung induzieder Indikator kontinuierlich zugegeben. Bei einer renden Stromes vorgesehen ist, und wobei Einrichcxakt gleichmäßigen Dosierung des Indikators läßt tungen zur Messung einer elektrischen Spannungssich so an Hand der Summenkurve die makrosko- 60 differenz an den Entladewiderständen angeordnet pische Mischwirkung einer Mischmaschine bc- sind,
urteilen. Im folgenden wird an Hand von Zeichnungen

Die beschriebene Verwendung eines chemisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher benach/uweisenden Indikators mit periodischer Pro- schrieben.

bennahme hat nun allerdings schwerwiegende Nach- 65 Fig. 1 zeigt die Anordnung der PrUfspule mit teile. Diese Methode ist erstens einmal ungenau und Zubehör an der Austrittsöffnung einer kontinuiervor allem sehr zeitraubend. So ist z. B. über längere liehen Schneckenstrangpresse für die Bearbeitung Zeit hinweg eine Bedienungsperson ständig damit von Kunststoffmassen.

Flg.2 stellt in vereinfachter Weise die weitere Anordnung der Bauteile zueinander und ihre elektrische Schaltung dar,

Es steht bei der beispielsweisen Ausführung eine zweiwellige Schneckenstrangpresse 2 zur Verfügung, δ deren Schneckenlange / = 774 mm, deren Schnekkendurchmesser d » 28 mm, deren SchneckensteN gung H « 30 mm und deren Schneckendrehzahl η =■* 200 Umdrehungen pro Minute beträgt, Das in der Maschine zu verarbeitende strömende Medium ist Hochdruckpolyäthylen. Der Durchsatz soll 4,8 kg Schmelze pro Stunde sein. Man arbeitet mit einer spezifischen Energieeinleitung von 0,27 kWh/kg. Der Erregerstrom des Meßgerätes beträgt 50 mA, die Empfindlichkeit des zum Meßgerät geschalteten x5 Kompensationsschreibers ist 50 mV.

Über die Eintrittsöffnung (nicht in der F i g. 1 dargestellt) der Schneckenstrangpresse 2 werden dem darin zu verarbeitenden Medium 5 g Eisenpulver als Indikatormaterial zugesetzt. Am Austrittsende der ao Schneckenstrangpresse 2 ist wie Üblich eine Düsenplatte la vorgesehen. In die Austrittsöffnung 1 dieser Platte la ist eine Röhre 3 z.B. ein Glasröhrchen eingesetzt, dessen Innendurchmesser dem Durchmesser des zu extrudierenden Stranges entspricht, as Der Außendurchmesser des Glasröhrchens entspricht hingegen dem Innendurchmesser einer auf der Röhre 3, diese umschließend angeordneten Prüfspule 4, welche als Transformator ausgebildet ist. Dieser Prüftransformator 4 ist auf einem Ständer 10 angeordnet. Über die — teilweise strichpunktiert gezeichnete — Leitung 11 mit Stecker wird die elektrische Verbindung zu den anderen Teilen der Meßanordnung hergestellt.

Das in der Schneckenstrangpresse 2 verarbeitete Medium strömt nun, mit den Einschlüssen des erwähnten Indikatormaterials versehen, in den Pfeilrichtungen A der Austrittsöffnung 1 zu und dort durch das Glasröhrchen 3 und damit durch den Prüftransformator 4 hindurch. Es wirkt sozusagen als Kern dieses Prüftransformators 4. Da das Indikatormaterial aus Eisenpulver besteht, also eine magnetische Substanz ist, verleiht es dem strömenden, verarbeiteten Medium je nach Anteil an magnetischem Indikatormaterial unterschiedliche elektromagnetische Eigenschaften. Die Prüfspule bzw. der Prüftransformator 4 registriert also das durch die Röhre 3 fließende magnetische Indikatormaterial abhängig von seiner Konzentration in dem gleichfalls die Röhre durchströmenden Medium.

Dem Prüftransformator 4 ist ein Abgleichtransformator 5 mit Abgleichkern zugeordnet. Die Sekundärwicklungen der beiden Transformatoren 4 und 5 sind über je einen Zwischengleichrichter aus vier Dioden 6, einem Ladekondensator 7 und einem Entladewiderstand 8 in Brücke geschaltet. Die Primärwicklungen beider Transformatoren 4 und 5 werden von einem mit dem Potentiometer 9 einstellbaren Strom durchflossen, der in den Sekundärwicklungen eine Spannung induziert. Durch Verschieben des Eisenkernes im Abgleichtransformator 5 kann die Brükkenspannung zu Null gemacht werden, da sich dadurch die Kopplung im Abgleichtransformator variieren läßt. Durch das zusammen mit dem strömenden Medium jeweils in der Glasröhre 3 befindliehe Eisenpulver verändert sich die Kopplung im Prüftransforniator4. Die daraus resultierende Verönderung der BrUckenspanuung ist bei den kleinen verwendeten Mengen von Indikatormaterial proportional der Menge des im Kunststoff enthaltenen Eisenpulvers. Die an den EntludewiderstUnden 8 entstehende Spannungsdifferenz kann an einem entsprechend eingebauten Instrument abgelesen oder von einem Schreiber 14 festgehalten werden. So entstehen dann die gewünschten Meßangaben oder Meßaufzeichnungen über das Verweilzeltspektrum bzw. die Summenkurve. .

Die Empfindlichkeit der Meßanordnung läßt sich durch Verändern des Stromes in den Primärwicklungen durch das schon erwähnte Potentiometer 9 der jeweils verwendeten Menge von Indikatormaterial anpassen. ,

In der F i g. 2 sind noch mit 12 eine Sicherung und mit 13 eine vierpolige Buchse an sich bekannter Bauart bezeichnet, deren Pole mit den römischen Ziffern I, II, IH und IV numeriert sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung von Verweilzeit spektrum und Summenkurve bei der kontinuierlichen Verarbeitung von Theologischen Medien, insbesondere Kunststoff schmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung kontinuierlich und zerstörungsfrei auf elektrischem Wege erfolgt, wobei dem zu verarbeitenden Medium ein magnetisches Indikatormaterial zugesetzt wird und an einem am Ende der Verarbeitungsstrecke befindlichen Meßpunkt das mit den Einschlüssen des magnetischen Indikatormaterials versehene strömende Medium als Kern eine Spule durchfließt, welche das Indikatorniaterial in Abhängigkeit von seiner Konzentration registriert und die Konzentration über weitere elektrische und/oder elektronische Einrichtungen meßbar werden läßt.

2. Schneckenstrangpresse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der als Meßpunkt vorgesehenen Austrittsöffnung (1) unmittelbar anschließend eine aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehende Röhre (3) angeordnet ist, deren Innendurchmesser dem Durchmesser des zu extrudierenden, mit Einschlüssen magnetischen Indikatormaterials versehenen Stranges und deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser einer auf der Röhre, diese umschließend angeordneten, mit elektrischen Meß- und Anzeigeeinrichtungen verbundenen Prüfspule (4) entspricht.

3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspule (4) als Prüftransformator ausgebildet ist, dem ein Abgleichtransformator (5) zugeordnet ist, wobei die Sekundärwicklungen beider Transformatoren über je einen Zwischengleichrichter aus vier Dioden (6), einem Ladekondensator (7) und einem Entladewiderstand (8) in Brückenschaltung zueinander angeordnet sind, wobei ein Potentiometer (9) zur Einstellung des die Primärwicklungen beider Transformatoren durchfließenden, in den Sekundärwicklungen eine Spannung induzierenden Stromes vorgesehen ist, und wobei Einrichtungen zur Messung einer elektrischen Spannungsdifferenz an den Entladewiderständen (8) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen