FI75520C - Saett och apparat foer maetning och reglering av volymvikten hos ett expanderat partikulaert material. - Google Patents

Description

1 75520

Menetelmä ja laite paisutetun osasmaisen aineksen tilavuus-painon mittaamiseksi ja säätämiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite paisutetun 5 osasmaisen aineksen tilavuuspainon mittaamiseksi ja säätämiseksi .

Valmistettaessa paisutettua muoviainesta sisältäviä tuotteita on sekä taloudelliselta että laadulliselta näkökannalta tärkeää, että muoviaineksella on oikea tilavuus-10 paino, ts. että se on saanut paisua ennalta määrätyssä mitassa, koska liian suuri tilavuuspaino antaa suuremmat tuotantokustannukset ja liian alhaisesta tilavuuspainosta on seurauksena huono tuote. Sen tähden on välttämätöntä tarkoin seurata tilavuuspainoa paisutetussa muoviaineksessa, jota 15 käytetään tuotevalmistuksessa.

Esimerkki tuotteesta, jolla tilavuuspainon tarkalla seuraamisella sen sisältämässä muoviaineessa on olennainen merkitys, on eristyslevyjen valmistus paisutetusta polysty-reenistä. Tämä tuote on normitettu ja eristyslevylle, jonka 3 20 nimellisen tilavuuspainon tulee olla 15 kg/m , vaaditaan, 3 että tilavuuspaino pysyy 14,5:n ja 15,5:n kg/m välillä. Lähtöaine on rakeistettu polystyreeni, jonka tilavuuspaino on 600-700 kg/in'5 ja tämä aines paisutetaan yhdessä tai useammassa vaiheessa jatkuvalla tai epäjatkuvalla menetelmällä 3 25 15-20 kg/m :n tilavuuspainoon ennen sen viemistä koneeseen levyjen valmistamiseksi paisutetusta polystyreenistä, jossa koneessa tapahtuu esipaisutetun aineksen lisäpaisutus aineksen yhteeniskostamiseksi homogeenisiksi möhkäleiksi tai levyiksi. Ilman tilavuuspainon tarkkaa säätämistä annetaan tä-30 män mielellään olla keskellä määrätyllä normilla vahvistettua tilavuuspainoaluetta, niin että ollaan vaarattomalla alueella. Tarkalla säätämisellä voidaan sen sijaan olla lähempänä alarajaa, mistä on seurauksena vähentynyt raaka-aineen kulutus ja siten kustannusten ei aivan vähäpätöinen 35 alentuminen, jos kysymyksessä on valmistus suurissa määrissä, samalla kun varmuudella saadaan hyväksyttävä tuote ja siten vähemmän hylkyä ja harvempia valituksia.

2 75520

Keksinnön mukaisella menetelmällä, joka on saanut tunnusmerkit patenttivaatimuksessa 1 ja joka hyvin sopii integroitavaksi olemassa olevien valmistusmenetelmien kanssa, tehdään tämä tilavuuspainon tarkka säätö mahdolliseksi pai-5 sutetussa aineksessa.

Menetelmän toteuttamista varten on keksinnön kohteena siten patenttivaatimuksen 8 mukainen laite.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa soveltaen polystyreeniaineksen esipaisutukseen ja oheisiin piirroksiin 10 viitaten, jotka esittävät esimerkiksi valittua laitetta keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista varten, jolloin

Kuvio 1 on kaaviokuva laitteesta,

Kuvio 2 on sivukuva suuremmassa mittakaavassa laitteeseen liittyvästä punnitusastiasta, 15 Kuvio 3 on vaakaprojektio punnitusastiasta kuviossa 2 ja

Kuvio 4 on graafinen esitys, joka osoittaa vaihtelut tilavuuspainossa aikana, jona keksinnön mukaista säätöä sovelletaan.

20 Viitaten kuvioon 1 säilytetään rakeistettua poly- styreeniä, joka sisältää paisutusainetta, esimerkiksi pen-taania ja jonka tilavuuspaino voi olla 600-700 kg/m^, siilossa 10, josta sitä voidaan syöttää ulos ruuvikuljettimella 11 vietäväksi paisutuskammioon 12. Ruuvikuljetinta käyttää 25 käyttökoneisto 13, joka sallii erilaisten kiertonopeuksien asettamisen ruuvikuljettimelle. Paisuntakammiossa tulee aines rei'itetylle pohjalle 14, jonka alla on sisääntulo 15 höyrylle, samalla kun paisutuskammion yläosassa on ulosmeno 16 kammiossa paisuneelle ainekselle. Tämä ulosmeno päätyy 30 kuiluun 17.

Kuilu 17 sisältää punnituslaitteen, joka on lähemmin esitetty kuvioissa 2 ja 3. Se käsittää punnitusastian 18, jonka tilavuus voi olla esimerkiksi 20 1 ja jota kannattaa kuormauskenno tavalla, jota ei tässä lähemmin ole esitetty, 35 kehyksessä 19, joka on täryvaimentimella kiinnitetty kuiluun 17. Kuormauskennoa ei ole näytetty lähemmin, koska se 3 75520 voi olla sovitettu tavalla, joka on yleisesti tunnettu ja sovellutettu punnitustekniikassa, mutta liittymä signaalin ulosottoa varten kuormauskennossa on merkitty kohdassa 20. Punnitusastian pohja käsittää kaksi kääntyvää pohjaluukkua 5 21, joita voidaan kääntää vaakasuoran suljetun asennon ja alaskäännetyn avoimen asennon välillä, mikä on merkitty katkoviivoin kuviossa 2. Edelleen on punnitusastian yläpuolelle järjestetty estäjä, joka käsittää yläreunastaan kääntyvän laakeroidun levyn 22 ja tämän suhteen suuntaistasoisesti 10 siirrettävän levyn 23, jolloin estäjä on toimimaton ehyin viivoin kuviossa 2 esitetyssä asennossa, mutta voidaan siirtää toimivaan asentoon, joka on esitetty katkoviivoin kuviossa 2. Pohjaluukkujen siirtäminen suljetun ja avoimen asennon välillä ja estäjän siirtäminen toimivan ja toimi-15 mattoman asennon välillä aikaansaadaan sopivasti pneumaattisilla sylintereillä, joita kuitenkaan ei tässä ole näytetty, koska näiden sylintereiden sijoittaminen on asia, jonka ammattimies helposti voi järjestää ilman lähempiä ohjeita.

Kun estäjä on toimimattomassa asennossa ja pohjaluukut ovat 20 suljetussa asennossa, ottaa punnitusastia 18 vastaan ainesta, joka on paisunut paisuntakammiossa 12 ja joka poistuu tästä ulosmenon 16 kautta, ja kun astia on täynnä, saatetaan estäjä toimivaan asentoon, jolloin se samanaikaisesti pyyhkäisee ainesta pois pitkin punnitusastian yläreunaa ja sit-25 ten, kun se on saavuttanut toimivan asennon, se estää paisunutta ainesta, jota kuiluun syötetään, putoamasta punni-tuastiaan, niin että aines sen sijaan putoaa alas punnitus-astian sivulla. Kuilun alapuolelle on järjestetty ns. leiju-patja 24 sen aineksen vastaanottamiseksi, joka putoaa alas 30 kuilun läpi sekä sen aineksen, joka putoaa punnitusastian sivulla ja sen, joka on kerääntynyt punnitusastiaan ja punnituksen jälkeen tyhjennetään siitä pois avaamalla pohja-luukut. Leijupatjassa paisutettu aines kuivuu ja jäähtyy varastoitavaksi ja käytettäväksi sitten esimerkiksi eristys-35 levyjen valmistukseen paisutetusta polystyreenistä.

4 75520

Punnitusastiaan 18 on järjestetty kosteusmittari 25 ja paisuntakammioon 12 on järjestetty lämpötila-anturi 26, sijoitettuna jollekin etäisyydelle rei'itetyn pohjan 14 yläpuolelle lämpötilan mittaamiseksi paisuntavyöhykkeessä. Nämä 5 molemmat mittausanturit ovat kuormauskennon 20 ohella yhdistetyt mikrotietokoneeseen 27, kuten pistekatkoviivoin on kuviossa 1 osoitettu. Tietokone on kytketty osittain kir-joittimeen 28 ja osittain ruuvikuljettimen 11 käyttökoneis-toon 13, kuten katkoviivoin on esitetty kuviossa 1, ohjatak-10 seen antosignaaleillaan kirjoitinta ja käyttökoneistoa, jolloin antosignaalit riippuvat syötettyjen tietojen, mm. signaalien mittausantureilta, muokkaamisesta, mikä tapahtuu mikrotietokoneessa siihen viedyn ohjelman mukaisesti.

Vähitellen, kun polystyreenirakeita siilosta 10 syö-15 tetään paisuntakammioon 12 ruuvikuljettimella 11, saatetaan polystyreeni paisumaan paisuntakammiossa kuumentamalla sitä höyryllä, joka syötetään kohdassa 15 ja kulkee rei'itetyn pohjan 14 läpi. Paisunut polystyreeniaines nousee ylös paisuntakammiossa paisuttamisen aikana, jolloin sen tilavuus- 3 3 20 paino vähenee 600-700 kg:sta/m esimerkiksi 15-20 kg:aan/m .

Aika, jonka aines viipyy paisuntakammiossa, riippuu toivotusta lopullisesta tilavuuspainosta; tähän otetussa esimerkissä voidaan ajaksi laskea 3-5 minuuttia. Paisunut aines kulkee paisuntakammion yläpäässä ulosmenon 16 läpi kuiluun 25 17 ja putoaa alas tämän läpi. Kerran minuutissa punnitaan tietty määrä paisutettua polystyreeniä punnitusastiassa 18, nimittäin, kuten aikaisemmin mainittiin 20 1, kokoamalla alas tippunut aines punnitusastiaan, kun sen estäjä 22, 23 on toimimaton. Kun astia on täynnä, viedään estäjä toimi-30 vaan asentoon. Punnitusastiassa oleva aines punnitaan sitten tasapyyhkäistyllä mitalla, jolloin kuormauskennon 20 signaali, joka edustaa mitatun määrän painoa M, kuljetetaan edelleen tietokoneelle yhdessä signaalin kanssa kosteusmit-tarista 25, joka edustaa punnitun aineksen kosteuspitoisuut-35 ta F. Sen jälkeen pohjaluukut 21 avataan ja punnittu aines lasketaan alas leijupatjaan 24, jossa tämä aines yhdessä 5 75520 sellaisen paisuneen aineen kanssa, joka on kulkenut punni-tusastian ohitse punnituksen aikana, saa kuivua ja jäähtyä, ennen kuin se viedään edelleen varastoon, jossa aines saa viipyä tietyn ajan, niin että ilmaa diffundoituu soluihin 5 ennen aineen käyttämistä eristyslevyjen valmistukseen.

Selostettuja työvaiheita estäjän 22, 23 ja pohjaluukkujen 21 käyttämiseksi voidaan ohjata ohjelmointimekanismil-la tai mikrotietokoneesta 27.

Mikrotietokoneessa muokataan siihen syötetyt signaa-10 lit senhetkisen tilavuuspainon laskemiseksi vallitsevassa kosteudessa ja verrataan sisään ohjelmoituun asetettavaan tilavuuspainon tavoitearvoon. Samanaikaisesti rekisteröidään lämpötila paisuntavyöhykkeessä. Mainittu vertailu voi tapahtua joko niin, että absoluuttinen erotus tilavuuspai-15 non todellisen arvon ja tavoitearvon välillä todetaan tai että todetaan todellisen arvon muuttumispyrkimys (nouseva tai laskeva). Viimeksi mainittua mittaustyyppiä, derivaatta-mittausta, pidetään parempana ja se vaatii mittausta kahdessa toisiaan seuraavassa mittauspisteessä. Jos mittaus osoit-20 taa nousevaa tilavuuspainoa, lähettää tietokone 27 signaalin ruuvikuljettimen 11 käyttökoneistolle 13 sen nopeuden pienentämiseksi ja siten ainessyötön vähentämiseksi aikayksikköä kohti, niin että paisuntakammioon 12 syötetty raaka-aine saa pidemmän viipymisajan paisuntakammiossa ja siten mahdol-25 lisuuden paisua enemmän, mistä on seurauksena pienempi tilavuuspaino. Jos mittaus sen sijaan osoittaa alenevaa tilavuuspainoa, lähettää mikrotietokone signaalin ruuvikuljetti-men käyttökoneistolle, minkä vaikutuksesta raaka-aineen syöttö kasvaa. Koska nopeuden, jolla rakeita syötetään pai-30 suntakammioon, muutos tietyllä viiveellä antaa muutoksen paisutetun aineksen tilavuuspainoon, on sopivaa antaa tietyn ajan kulua siitä, kun mikrotietokone on antanut käskyn si-säänsyöttönopeuden muuttamiseksi, siihen asti, että seuraa-vasta muutoksesta annetaan käsky, ja tästä syystä on sopivaa, 35 että kahden toisiaan seuraavan mittauksen jälkeen, jotka aiheuttavat asetussignaalin antamisen mikrotietokoneelta 6 75520 ruuvikuljettimen 11 käyttökoneistolle 13, annetaan tietyn määrän mittauksia mennä ohi ilman toimenpidettä, ennen kuin uusi asetussignaali annetaan käyttökoneistolle.

Paisutetun polystyreeniaineksen todellinen arvo 5 vaihtelee mikrotietokoneeseen asetetun tavoitearvon kummallakin puolella. Tämä on tehty näkyväksi kuviossa 4, jossa ordinaatta antaa ajan ja abskissa antaa tilavuuspainon arvon. Ajankohdasta tQ ajankohtaan t1 on tilavuuspainon todellinen arvo, jota edustaa käyrä 29, vaihdellut asetetun 10 tavoitearvon B kummallakin puolella, jota edustaa vaakasuora akseli B kuviossa 4. Käy ilmi, että vaihteluja on tapahtunut sekä alaspäin että ylöspäin suhteessa asetettuun tavoitearvoon, jolloin nämä muutokset kuitenkin ovat pysyneet toivotuissa rajoissa keksinnön mukaisesti ehdotetun sääte-15 lyn soveltamisen ansiosta. Tilavuuspainon keskiarvo valmistetussa tuotteessa tulee kuitenkin riippumaan siitä, kuinka pitkän ajan ja kuinka paljon tilavuuspaino on ollut asetetun tavoitearvon ylä- tai alapuolella. Tuotantoteknisistä syistä halutaan, että tilavuuspainon keskiarvo valmistetus-20 sa paisutetussa polystyreeniaineksessa on sama päivästä toiseen ja on asetetussa tavoitearvossa, niin että saadaan paisutettua polystyreeniainesta sisältävä valmistuote, joka on tasalaatuinen ja pysyy vahvistetun normin puitteissa ja että tähän päästäisiin, menetellään seuraavasti. Poikkeamat ase-25 tetusta tavoitearvosta B integroidaan mikrotietokoneessa ajalta tQ-t^ ja tilavuuspainon keskiarvo tänä aikana lasketaan mikrotietokoneessa, mikä voidaan aikaansaada ilman, että vaaditaan mitään monimutkaisia ohjelmia. Sen jälkeen lasketaan mikrotietokoneessa modifioitu tavoitearvo, johon 30 säätämisen tulee tapahtua seuraavan jakson aikana, ts. ajankohdasta t^ ajankohtaan / niin että tuotanto on tilavuus-painon toivotussa keskiarvossa (tavoitearvo B). Jos oletetaan, että tämä laskelma antaa tavoitearvon B', tapahtuu jat-kosäätö tämän tavoitearvon mukaan ajankohdasta t^ ajankoh-35 taan Itsestään selvästi tulee säätö tänä ajankohtana antamaan keskiarvon, jolla on tietty poikkeama tietokoneessa 7 75520 modifioidusta tavoitearvosta B' samalla tavalla kuin edellisen jakson aikana. Sen tähden säätely jatkuu sitten samalla tavalla toisiaan seuraavien jaksojen aikana asettaen modifioitu tavoitearvo B' tietokoneeseen niin, että jaksojen 5 yhteenlasketun ajan aikana saadaan tilavuuspaino, joka on pääasiallisesti yhtä suuri kuin asetettu tavoitearvo B. Aikavälit tg-t.j tai t^-t2 jne. voidaan valita esimerkiksi 1/2-1 tunniksi.

Tietokoneen 27 kautta voidaan aikaansaada mitatut ja 10 lasketut arvot mitatuille suureille ja lasketulle tilavuus-painolle halutuin aikavälein paperille kirjoitettuina kirjoittimelta 28, jolloin voidaan antaa myös ajankohdat samoin kuin muuta tietoa, joka liittyy esipaisutukseen ja käytettyyn ainekseen.

15 Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa käyt täen muita laitteita kuin tässä kuvattu, jonka kuitenkin on havaittu olevan tarkoituksenmukainen keksinnön toteuttamiseksi .

Claims (8)

1. Menetelmä paisutetun osasmaisen aineksen tilavuuspainon mittaamiseksi ja säätämiseksi, tunnettu 5 siitä, että paisutetun aineksen kosteuspitoisuus (F) ja tilavuuspaino (M) mitataan, että mitattua tilavuuspainoa verrataan tilavuuspainon tavoitearvoon (B^) mitatussa kosteuspitoisuudessa ja että aineksen paisuttamista ohjataan vertailun perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vertailu tapahtuu derivaattamittauk-sella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaus tapahtuu ennalta määrä- 15 tyin välein.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätö aikaansaadaan ajankohtina, jotka ovat erotettuja edeltä käsin määrätystä määrästä mit-tausvälejä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että käyttötekijän, joka vaikuttaa aineksen paisumiseen, säätö aikaansaadaan tilavuus-painon mitatun arvon perusteella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tun- 25. e t t u siitä, että säädetty käyttötekijä muodostuu aikayksikköä kohti syötetystä määrästä raaka-ainetta, joka on saatettava paisumaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jonakin ajanjaksona (tg-t^) 30 aikaansaadaan tavoitearvosta (B) esiintyvien poikkeamien integroiminen, että tilavuuspainon keskiarvo lasketaan ja että tilavuuspainoa säädellään modifioidun tavoitearvon (B') mukaan jälkeentulevan ajanjakson (t^-t2> aikana keskiarvon saavuttamiseksi yhteenlaskettujen ajanjaksojen aikana, joka 35 keskiarvo on pääasiallisesti yhtä suuri kuin asetettu edeltä määrätty tavoitearvo (B). 9 75520

8. Laite jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, joka laite käsittää paisuntakam-mion (12) sekä apuneuvot (11, 15) raaka-aineen, joka on saatettava paisumaan, syöttämistä varten paisuntakammioon, 5 tunnettu välineistä (18, 25) tilavuuspainon (M) ja kosteuspitoisuuden (F) mittausta varten paisutetussa aineksessa ja signaalien antamisesta, jotka edustavat saatuja mittausarvoja, mikrotietokoneesta (27), joka on järjestetty vastaanottamaan tuotetut signaalit ja on ohjelmoitu mitatun 10 tilavuuspainon vertaamista varten tilavuuspainon tavoitearvoon vallitsevassa kosteudessa paisutetussa aineksessa ja tehdyn vertailun perusteella antamaan signaali mainittujen apuneuvojen (11, 13) ohjaamiseksi raaka-aineen syöttöä varten aikayksikköä kohti syötetyn raaka-ainemäärän lisäämisek-15 si tai vähentämiseksi. 10 75520