DE3037441C2

DE3037441C2 -

Info

Publication number: DE3037441C2
Application number: DE3037441A
Authority: DE
Inventors: Klaus 4803 Steinhagen De Kalwar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-10-03
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1989-04-20
Also published as: DE3037441A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln einer kunst stoffverarbeitenden Schneckenpresse, bei dem das Gewicht des der Schneckenpresse zugeführten, plastifizierbaren Rohstoffes mittels einer Durchsatzmeßvorrichtung gemessen, mit einem Gewichtssollwert, der sich aus dem rechnerisch ermittelten Gewicht des Fertigproduktes ergibt, verglichen und in Abhängigkeit von dem Abweichwert das Aufnah mevermögen der Schneckenpresse durch Änderung der Drehzahl der Schnecke geregelt wird.The invention relates to a method for regulating an art fabric-processing screw press, in which the weight of the Screw press supplied, plasticizable raw material by means of a throughput measuring device, measured with a weight setpoint, the calculated weight of the finished product results, compared and depending on the deviation value the recording capacity of the screw press by changing the speed of the screw is regulated.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Schneckenpresse, deren Einlaß mit einem Rohstoff behälter verbunden ist, mit einer Durchsatzmeßvorrichtung und einem die Meßwerte der Durchsatzmeßvorrichtung mit einem Gewichtssollwert vergleichenden Auswertgerät, das mit dem Antrieb der Schneckenpresse verbunden ist.The invention further relates to a device for performing the Process with a screw press, the inlet of which is made with a raw material is connected to a throughput measuring device and a container the measured values of the throughput measuring device with a setpoint weight comparative evaluation device that drives the screw press connected is.

Bei einem derartigen bekannten Verfahren sowie einer Vorrichtung zum Regeln einer kunststoffverarbeitenden Schneckenpresse (DE-AS 25 31 966) wird die im Betrieb am Extruder und seinen Profilwerkzeugen sowie am Endprodukt entstehende Verlustwärme nicht ausgenutzt, sondern heizt den Betriebsraum auf.In such a known method and an apparatus for Rules of a plastic processing screw press (DE-AS 25 31 966) is the in operation on the extruder and its profile tools and on End product resulting heat is not used, but heats the operating room.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Vorwärmen pulverförmiger oder körni ger thermoplastischer Kunststoffe mit einem an einen Extruder anschließ baren Vorratsbehälter bekannt (DE-AS 22 35 023), der mit einer Leitung zum Zuführen eines Heizmediums versehen ist. Die Leitung ist mit einer Absaughaube verbunden, die den beim Betrieb Verlustwärme abgebenden Teil des Extruders und seiner Profilwerkzeuge überdeckt. Die Menge und die Temperaturhöhe der anfallenden Verlustwärme ist abhängig von der Art des zu plastifizierenden Kunststoffmaterials und seinen chemisch- physikalischen Eigenschaften.It is also a device for preheating powdery or granular ger thermoplastics with one connected to an extruder cash storage container known (DE-AS 22 35 023) with a line is provided for supplying a heating medium. The line is with one Suction hood connected, which gives off the heat loss during operation Part of the extruder and its profile tools covered. The amount and the temperature level of the heat loss is dependent on the Type of plastic material to be plasticized and its chemical physical properties.

Bedingt durch die Plastifizierung von Kunststoffen bei der Verarbei tung mittels Wärmeenergie kommen den Wärmeinhalten eines zu verarbei tenden Kunststoffmaterials - also auch der Ausgangstemperatur des Ma terials - erhebliche Bedeutung zu. Im übrigen wird der Plastifizierungs grad eines Rohstoffes durch Dichte, Schmelzindex, Schubmodul und Scherbeanspruchung bestimmt.Due to the plasticization of plastics during processing The heat content of one is processed by means of thermal energy tendency plastic material - also the starting temperature of the Ma terials - significant importance too. Otherwise, the plasticization degree of a raw material by density, melt index, shear modulus and Shear stress determined.

Der Plastifizierungsgrad und der Leistungsausstoß eines Kunststoffpro duktes stehen im Verarbeitungsprozeß in einem kausalen Verhältnis.The degree of plasticization and the output of a plastic pro Ductes have a causal relationship in the processing process.

Da die Rohstofftemperatur auf den Plastifizierungsgrad Einfluß hat, ergeben sich bei der Nutzung von Verlustwärme zum Zwecke der Rohstoff vorwärmung notwendige Grenzen dann, wenn der Leistungsausstoß infolge des zu stark vorgewärmten Materials unwirtschaftlich eingeschränkt wird.Since the raw material temperature influences the degree of plasticization, arise when using waste heat for the purpose of raw material preheating necessary limits when the power output as a result of the excessively preheated material is uneconomically restricted becomes.

Für eine einwandfreie Regelung der Verlustwärmerückführung genügt es nicht, nur eine Temperaturüberwachung des Prozesses bzw. die Erfassung der aufgewandten Energie vorzunehmen.It is sufficient for a perfect control of the heat loss return not, just a temperature monitoring of the process or the acquisition of the energy used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß bei unter schiedlichen Rohstoffarten Vorrichtungsanpassungen durch das Bedie nungspersonal entfallen und unter Energieeinsparung durch Verlustwärme nutzung eine optimale Produktion erreicht wird.The invention has for its object a method of the type mentioned so that under various types of raw materials personnel are eliminated and energy is saved due to heat loss optimal production is achieved.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art da durch gelöst, daß die am Extruder und seinen Profilwerkzeugen sowie am Endprodukt entstehende Verlustwärme gesammelt und in Abhängigkeit von dem bei der Durchsatzmessung des Rohstoffes ermittelten Abweichwert in geregelter Menge dem der Schneckenpresse zuzuführenden Rohstoff zuge leitet wird.This task is there in a method of the type mentioned solved by that on the extruder and its profile tools and on End product resulting heat loss collected and depending on the deviation value determined in the throughput measurement of the raw material in regulated amount of the raw material to be fed to the screw press is leading.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dahingehend ausgestaltet werden, daß in Abhängigkeit von dem bei der Durchsatzmessung des Rohstoffes ermittelten Abweichwert neben der dem Rohstoff zugeführten Menge an Verlustwärme auch die der Schneckenpresse und den Profilwerkzeugen zur Plastifizierung des Rohstoffes zugeführte Grundwärmeenergie geregelt wird.The method according to the invention can be designed in such a way that that depending on that in the throughput measurement of the raw material determined deviation value in addition to the amount supplied to the raw material Heat loss also from that of the screw press and profile tools Plastification of the raw material supplied basic heat energy regulated becomes.

Zwei alternative Ausführungen einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 3 und 4. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den erfindungsgemäßen Vorrich tungen steht ein Meß- und Regelsystem zur Verfügung, mit dem festgestellt werden kann, wie viel Verlustwärme zur Energieeinsparung in den Rohstoff zurückgeführt werden kann, ohne daß sich der Temperaturpunkt einstellt, bei dem eine Einbuße an Produktionsleistung durch zu stark erwärmtes Material ein tritt.Two alternative versions of one for carrying out the invention Device suitable for the method are the subject of claims 3 and 4. With the method according to the invention and the device according to the invention is a measurement and control system available to determine how much waste heat is returned to the raw material to save energy can be without the temperature point at which a Loss of production performance due to excessively heated material occurs.

Die Erfindung wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below by means of exemplary embodiments with reference to the schematic drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Kunststoffverarbeitungsmaschine, die mit einem Meß- und Regelsystem ausgerüstet ist, in schematischer Darstellung, Fig. 1 a plastic processing machine, which is equipped with a measurement and control system in a schematic representation;

Fig. 2 eine Durchsatzmeßvorrichtung mit zugeordnetem Aus wertgerät. Fig. 2 shows a throughput measuring device with an associated value device.

Die Kunststoffverarbeitungsmaschine 1 weist eine Plasti fizierungsschnecke auf, die über die Funktionslinie 2 mit elektromotorischer Antriebsenergie gespeist wird. Gleichfalls wird über die Funktionslinie 3 Grundwärme energie zur Plastifizierung des Rohstoffes 4, eines ther moplastischen Kunststoffes, der Schnecke zugeführt.The plastic processing machine 1 has a plasticizing screw, which is fed via the functional line 2 with electromotive drive energy. Likewise, energy is supplied via the functional line 3 basic heat energy for plasticizing the raw material 4 , a thermoplastic plastic, to the screw.

Der Rohstoff wird nach der Plastifizierung in der Schnecke im Profilwerkzeug 5 zu dem Endprodukt 6 geformt.The raw material is shaped into the final product 6 in the profile tool 5 after the plasticization in the screw.

Bei der Verarbeitung wird der Rohstoff 4 zunächst in den Behälter 7, der als Wärmetauscher ausgebildet ist, trans portiert und gelangt von dort in eine Durchsatzmeßvorrich tung 8.During processing, the raw material 4 is first trans ported into the container 7 , which is designed as a heat exchanger, and from there passes into a throughput measuring device 8 .

Während der Verarbeitung entsteht, bedingt durch die An wendung von Wärmeenergie, ein stofflicher Aggregatzustand wechsel "hart-weich-hart". Dabei fällt Verlustwärme an der Kunststoffverarbeitungsmaschine 1, an dem Profilwerkzeug 5 und am Endprodukt 6 an. Diese Verlustwärme wird in der Vor richtung 9 gesammelt und über die Funktionslinie 10 in den unteren Teil des Behälters 7 geführt. Beim Durchfluß des Rohstoffes 4 durch den Behälter 7 wird ein Teil der Verlust wärme an den Rohstoff 4 abgegeben, bevor die Restverlust wärme über die Funktionslinie 12 an die Umgebung abgegeben wird. During processing, due to the use of thermal energy, a physical state changes "hard-soft-hard". In this case, heat is lost on the plastic processing machine 1 , on the profile tool 5 and on the end product 6 . This heat loss is collected in the on device 9 and guided over the functional line 10 in the lower part of the container 7 . When the raw material 4 flows through the container 7 , part of the heat is given off to the raw material 4 before the residual heat is given off via the functional line 12 to the environment.

Der so erwärmte Rohstoff gelangt über die Durchsatzmeß vorrichtung 8 in die Schnecke der Verarbeitungsmaschine 1, die infolge vorgegebener Soll-Werte ein definiertes Aufnahmevermögen bei einer bestimmten Rohstofftemperatur besitzt und auch eine definierbare Antriebsleistung be nötigt, um den Rohstoff 4 zu dem gewünschten Endprodukt 6 umzuwandeln.The raw material heated in this way passes through the throughput measuring device 8 into the screw of the processing machine 1 , which has a defined absorption capacity at a certain raw material temperature as a result of predetermined target values and also requires a definable drive power to convert the raw material 4 to the desired end product 6 .

Durch diesen Prozeß ergibt sich ein in der Durchsatzmeß vorrichtung 8 meßbarer Rohstoffdurchsatz in kg/Zeit.This process results in a throughput measuring device 8 measurable raw material throughput in kg / time.

Im Falle einer zu hohen Verlustwärmenutzung könnte der Zustand eintreten, daß infolge nun veränderter Schubmo dulbedingungen des Rohstoffes zwar die gewünschte Energie einsparung eintritt, jedoch auch die Produktionsleistung zurückfällt.In the case of excessive heat loss, the Condition that due to the now changed thrust mo dul conditions of the raw material the desired energy saving occurs, but so does the production output falls behind.

Dieses nicht erstrebenswerte Verhalten kann durch die Durch satzmeßvorrichtung meßtechnisch erfaßt werden. Über die Funktionslinie 13 wird ein Regelsignal an die Vorrichtung 9 gegeben, so daß über die Funktionslinie 14 ein Kühlmedium, z. B. Luft, zur Temperaturregelung der Verlustwärme 11 zuge führt werden kann.This behavior, which is not desirable, can be measured by the set measuring device. A control signal is given to the device 9 by the function line 13, so that the function line 14 for a cooling medium. B. air, for temperature control of the heat loss 11 can be supplied.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß ein optimaler Pro duktionsprozeß mit hohem Wirkungsgrad in Hinsicht auf den Energiebedarf und auf die Produktionsleistung entsteht.This ensures that an optimal pro Production process with high efficiency in terms of Energy needs and on the production output arises.

Von der Schnecke, dem Profilwerkzeug 5 und von dem Endpro dukt 6 wird die Verlustwärme über Funktionslinien 15, 16, 17 der Vorrichtung 9 zugeführt.From the worm, the profile tool 5 and the end product 6 , the heat loss is fed via function lines 15, 16, 17 of the device 9 .

In der Fig. 2 ist die Durchsatzmeßvorrichtung 8 schematisch aufgezeigt, durch die die Regelung der Verlustwärmenutzung bei den verschiedenen Rohstoffarten ermöglicht wird.In Fig. 2, the throughput measuring device 8 is shown schematically, by means of which the regulation of the waste heat utilization is made possible with the different types of raw material.

Die Durchsatzmeßvorrichtung 8 besteht aus einem Meßbe hälter 18, der im allgemeinen als Trichter ausgebildet ist und an einer Kraftmeßdose 19 hängt. Die Kraftmeß dose 19 erfaßt das Gewicht des Meßbehälters 18 und des darin befindlichen Rohstoffes 4. Das Gesamtgewicht bzw. dessen Veränderung über die Zeit wird beginnend mit einem Startsignal vom Meßpunkt M 1 bis zum Meßpunkt M 2 in wähl baren Zeitabschnitten als Ist-Wert erfaßt und über die Funktionslinie 20 als elektrisches Signal an eine elek tronische Waage 21 weitergegeben. Dieser Ist-Wert wird über die Funktionslinie 22 an ein Auswertgerät 23, das einen Prozeßrechner besitzt, zum Vergleich mit einem Soll-Wert weitergeleitet. Der Soll-Wert wird als Ergeb nis einer außerhalb des Prozesses stehenden Rechenope ration in kg/Zeit in das Auswertgerät 23 eingegeben.The throughput measuring device 8 consists of a Meßbe container 18 , which is generally designed as a funnel and depends on a load cell 19 . The load cell 19 detects the weight of the measuring container 18 and the raw material 4 therein. The total weight or its change over time is recorded starting with a start signal from the measuring point M 1 to the measuring point M 2 in selectable time periods as the actual value and passed on via the function line 20 as an electrical signal to an electronic balance 21 . This actual value is forwarded via the function line 22 to an evaluation device 23 , which has a process computer, for comparison with a target value. The target value is entered as the result of an arithmetic operation outside the process in kg / time in the evaluation device 23 .

Im Auswertgerät wird nun der über die Funktionslinie 22 eingegebene Ist-Wert mit dem über eine Funktionslinie 24 eingegebenen Soll-Wert verglichen und sofern eine Diffe renz vorliegt, wird ein für Regelzwecke gebildetes elek trisches Signal über die Funktionslinie 25 z. B. an die Vorrichtung 9 abgegeben.In the evaluation device, the actual value entered via the function line 22 is now compared with the target value entered via a function line 24 and if there is a difference, an electrical signal formed for control purposes is generated via the function line 25 z. B. delivered to the device 9 .

Um die Regelung optimal zu gestalten, d. h. sie in etwa kontinuierlich durchzuführen, ist es erforderlich, daß die Gewichtsverlängerung möglichst oft als partielle Einheit zwischen den Meßpunkten M 1 und M 2 erfaßt wird. Dies ge schieht dadurch, daß in einzelnen wählbaren Zeitabschnit ten mit entsprechender Frequenz beginnend mit dem Startsig nal des Meßpunktes M 1 innerhalb der elektrischen Waage 21 bzw. der Kraftmeßdose 19 die partiellen Veränderungsge wichte erfaßt werden. Der Prozeßrechner innerhalb des Aus wertgerätes 23 ist so ausgelegt, daß die gewählten Zeit abschnitte für den Ist-Wert gleichzeitig ein Signal sind, um die gleiche Zeit für die Teilgewichte des Soll-Wertes zu bilden.In order to optimally design the control, ie to carry it out approximately continuously, it is necessary that the weight extension be recorded as often as possible as a partial unit between the measuring points M 1 and M 2 . This is done by the fact that in individual selectable Zeitabschnit th with a corresponding frequency beginning with the start signal of the measuring point M 1 within the electrical scale 21 or the load cell 19, the partial change weights are detected. The process computer within the value device 23 is designed so that the selected time sections for the actual value are simultaneously a signal to form the same time for the partial weights of the target value.

Das Ausgangssignal 25 zum Regeln kann je nach Verände rungsdifferenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert positiv oder negativ sein. Darüber hinaus ist dieses Signal je nach Quantität der Veränderungsdifferenz aus dem Soll-Ist- Wertvergleich auch in seiner Kapazität quantitativ groß oder klein.The output signal 25 for control can be positive or negative, depending on the change in the difference between the setpoint and the actual value. In addition, depending on the quantity of the change difference from the target / actual value comparison, this signal is also quantitatively large or small in its capacity.

Am Meßbehälter 18 sind Schaltpunkt S 1 und S 2 vorgesehen. Diese Schaltpunkte können über die Funktionslinien 26, 27 auf das Auswertgerät 23 einwirken, und zwar mit der Aufgabe, daß der Meßbehälter 18 nicht überfüllt oder völlig ent leert werden kann.Switching points S 1 and S 2 are provided on the measuring container 18 . These switching points can act on the evaluation device 23 via the function lines 26, 27 , with the task that the measuring container 18 cannot be overfilled or completely emptied.

Dem Meßbehälter 18 wird im allgemeinen der mittels der Ver lustwärme vorgewärmte Rohstoff zugeführt. Es ist jedoch auch denkbar, den Meßbehälter 18 als Wärmetauscher auszu bilden und die Verlustwärme zur Vorwärmung des Rohstoffes in den Meßbehälter einzuführen.The measuring container 18 is generally the preheated raw material by means of the United heat. However, it is also conceivable to form the measuring container 18 as a heat exchanger and to introduce the waste heat for preheating the raw material into the measuring container.

Claims

1. A method for controlling a plastic-processing screw press, in which the weight of the screw press supplied, plastifiable raw material measured by means of a throughput measuring device, compared with a weight setpoint, which results from the calculated weight of the finished product, and depending on the deviation value Absorption capacity of the screw press is regulated by changing the speed of the screw, characterized in that the heat loss generated on the extruder and its profile tools ( 5 ) and on the end product ( 6 ) accumulates and as a function of that during the throughput measurement of the raw material ( 4 ) determined deviation value in a controlled amount is fed to the raw material to be fed to the screw press ( 4 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that depending on the speed determined during the throughput measurement of the raw material ( 4 ) in addition to the raw material supplied amount of waste heat and the screw press and the profile tools for plasticizing the raw material supplied basic heat energy is regulated .

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, with a screw press, the inlet of which is connected to a raw material container, with a throughput measuring device and a measuring device comparing the measured values of the throughput measuring device with a weight setpoint, which is connected to the drive of the screw press, thereby characterized in that one of the screw press ( 1 ) associated device ( 9 ) for collecting the extruder and its Profilwerkzeu gene ( 5 ) and the end product ( 6 ) resulting heat loss is connected to the raw material container ( 7 ) that the raw material container ( 7 ) is designed as a heat exchanger and with the throughput measuring device ( 8 ) forms a structural unit, and that the collecting device ( 9 ) for the heat loss is connected to the evaluation device ( 23 ) and to a device for controlling the amount of heat to be delivered to the raw material container ( 7 ) .

4. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, with a screw press, the inlet of which is connected to a raw material container, with a throughput measuring device and a measuring device comparing the measured values of the throughput measuring device with a weight setpoint, which is connected to the drive of the screw press, because characterized in that one of the screw press ( 1 ) associated with device ( 9 ) for collecting the extruder and its profile tools ( 5 ) and the end product ( 6 ) resulting heat loss is connected to a measuring container ( 18 ) of the throughput measuring device ( 8 ), that the measuring container ( 18 ) is designed as a heat exchanger, and that the Sam melvorrichtung ( 9 ) for the heat loss with the evaluation device ( 23 ) and with a device for controlling the amount of heat to be given to the measuring container ( 18 ) is connected.