II
Изобретение относитс к области автоматизации процессов переработки пластмасс и может быть использовано при переработке термопластов, резинотехнических и других материалов.The invention relates to the automation of plastics processing processes and can be used in the processing of thermoplastics, rubber and other materials.
Известен способ регулировани процесса экструзии в черв чном зкструдере , заключающийс в изменении температуры 3ok цилиндра зкструдера в зависимости от параметра, характеризующего расплав на выходе из экструдера I .There is a known method of controlling the extrusion process in a screw extruder, consisting in changing the temperature 3ok of the extruder cylinder depending on the parameter characterizing the melt at the outlet of extruder I.
Канал, по которому течет расплав полимера в черв чном зкструдере, об разован двум приблизительно равными по площади поверхност ми: внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью черв ка. В известном способе управление физическими параметрами расплава осуществл ют путем изменени температуры только одной из названных поверхностей, а именно поверхности цилиндра, при неизменной температупе другой поверхности (черв ка). Очевидно, что управл ющее воздействие в этом случае не может быть максимально эффективным , так как оно достигаетс только при изменении температуры всей поверхности канала.The channel through which the polymer melt in the screw extruder flows is formed by two surfaces with approximately equal area: the inner surface of the cylinder and the outer surface of the screw. In the known method, the physical parameters of the melt are controlled by varying the temperature of only one of these surfaces, namely the surface of the cylinder, at a constant temperature of the other surface (screw). Obviously, the control action in this case cannot be as efficient as possible, since it is achieved only with a change in the temperature of the entire surface of the channel.
Кроме того, стенка массивного цилиндра экструдера обладает значительной тепловой емкостью. Это обуславливает большое запаздывание во времени между изменением уставки локального регул тора и достижением температурой зоны нового заданного значени . Иными словами канал управлени параметрами расплава по известному способу обладает значительной инерционностью, что не позвол ет -обес .печить заданную точность стабилизации температурного режима экструдера.In addition, the wall of the massive cylinder of the extruder has a significant heat capacity. This causes a large time lag between the change in the setpoint of the local regulator and the temperature of the zone reaching a new setpoint. In other words, the melt parameter control channel according to a known method has considerable inertia, which does not allow us to provide a given accuracy of stabilization of the extruder temperature conditions.
Целью изобретени вл етс повьппение точности стабилизации температурного режима экструдера.The aim of the invention is to improve the accuracy of the stabilization of the temperature regime of the extruder.
Указанна цель достигаетс тем, что в известном способе регулировани процесса экструзии в черв чном экстру дере, заключающемс в изменении температуры зон цилиндра экструдера в зависимости от параметра, характеризующего расплав на выходе из экструдера , дополнительно измен ют температуру теплоносител , подаваемого в чер в к экструдера, одновременно с изменением указанных величин температуры зон цилиндра в зависимости, по крайней мере, от одного из упом нутых параметров, характеризующих расплав на выходе из экструдера. При этом в качестве параметра, ха рактеризующего расплав на дыходе из экструдера, может быть использована температура и/или давление и/или в зкость расплава. На чертеже в качестве примера показана блок-схема системы регулировани , реализующей предлагаемый способ при использовании в качестве параметра , характеризующего расплав на выходе экструдера, температуры расплава .. В системе температуру расплава на выходе из экструдера 1 измер ют с помощью термопары 2, ее величину срав нивают с заданной и сигнал рассогласовани подают на корректирующий регул тор 3. В соответствии с величиной и знаком рассогласовани корректирующий регул тор 3 с помощью корректоров 4-7 измен ет уставки соответствующих регул торов 8-11. Регул тор 8 управл ет клапаном 12 измен соотношение холодного и гор чего теплоносителей, поступающих в смеситель 13, а,следовательно, и тем пературу теплоносител , подаваемого из смесител 13 в трубку 14. Трубка 14 введена в цилиндрическую полость черв ка 5 на всю его длину со стороны загрузочного бункера. Теплоноситель из трубки 14 подаетс непосредственно в конечный участок 16 черв ка, где полимер находитс в рас плавленном состо нии. Возвратный канал дл теп.поносител имеет кольцевое сечение, концентрически расположенное по отношению к трубке 14. Уча ток черв ка, где происходит плавление перерабатываемого материала, теп лоизолирован от теплоносител . Теплоизол ци может быть осуществлена с помощью теплоизол ционной втулки 17, как показано на чертеже, либо путем применени черв ка специальной конструкции . Необходимость теплоизол ции теплоносител св зана с тем, что изменение температуры черв ка по всей его длине вызывает нежелательные изменени производительности экструдера . Регул торы 9-11 посредством нагревательно-охлаждающих устройств 1820 управл ют температурой соответствующих зон материального цилиндра 21. С помощью корректоров задаютс коэффициенты св зи между корректирующим регул тором 3 и регул торами 8-11. Эти коэффициенты в общем случае различны, так как эффективность воздействи нагревательно-охлаждающих устройств на физические параметры выход щего расплава зависит от геометрического рас- положени зоны, а пределы изменени температуры теплоносител , подаваемого в черв к 15, ограничиваютс р дом технологических соображений. При изменении свойств сырь , температуры окружающей среды или по другим причинам температура- расплава на выходе иэ экструдера 1 может превысить нор- . му. Это отклонение фиксируетс термопарой 2, и сигнал рассогласовани поступает к корректирующему регул тору 3, который с помощью корректоров 4-7 уменьшает уставки регул торов 8-11, чем отрабатывает.сигналы на одновременное снижение температуры в зонах материального цилиндра и температуры теплоносител , подаваемого в конечный участок черв ка. Благодар малой тепловой емкости черв ка и высокому значению коэффициента теплоотдачи от него к теплоносителю 700-1000Вт/м град система начинает воздействовать на расплав практически мгновенно. Это позвол ет быстро и эффективно охладить .его до заданной температуры. В случае снижени температуры выход щего расплава ниже нормы корректирующий регул тор 3 отрабатывает сигналы на повьщ1ение температуры зон цилиндра и теплоносител в черв ке, что позвол ет эффективно и равномерно нагреть расплав до требуемой температуры . В качестве параметра, характеризующего расплав на выходе из экструдера , может быть использована температура и/или давление и/или в зкость расплава. Использование предлагаемого способа позвол ет повысить точность стаThis goal is achieved by the fact that in a known method of regulating the extrusion process in a screw extruder, which consists in changing the temperature of the zones of the extruder cylinder depending on the parameter characterizing the melt at the exit of the extruder, the temperature of the heat carrier supplied to the extruder is additionally changed, simultaneously with the change in the indicated values of the temperature of the cylinder zones depending on at least one of the said parameters characterizing the melt at the exit of the extruder. In this case, the temperature and / or pressure and / or viscosity of the melt can be used as a parameter characterizing the melt on the breathing tube from the extruder. The drawing shows, as an example, a block diagram of a control system that implements the proposed method using the melt temperature as the parameter characterizing the melt at the extruder outlet. In the system, the melt temperature at the exit of extruder 1 is measured using a thermocouple 2, its value the error signal is sent to the correction regulator 3. In accordance with the magnitude and mismatch sign, the correction regulator 3 with the help of correctors 4-7 changes the settings of the corresponding x regulators 8-11. The regulator 8 controls the valve 12 by changing the ratio of cold and hot coolants entering the mixer 13, and, consequently, the temperature of the coolant supplied from the mixer 13 to the tube 14. The tube 14 is inserted into the cylindrical cavity of the screw 5 for its entire length from the side of the hopper. The heat carrier from the tube 14 is fed directly to the end portion 16 of the screw, where the polymer is in the molten state. The return channel for heat buildup has an annular cross section concentrically located with respect to tube 14. The part of the worm, where the processed material melts, is insulated from the heat carrier. Thermal insulation can be carried out with the help of thermal insulation sleeve 17, as shown in the drawing, or by using a special screw. The need for heat insulation of heat transfer fluids is associated with the fact that a change in the temperature of the screw along its entire length causes undesirable changes in the performance of the extruder. Regulators 9–11 control the temperature of the respective zones of the material cylinder 21 by means of heating and cooling devices 1820. The corrections between the correction regulator 3 and the regulators 8–11 are set using correctors. These coefficients are generally different, since the effectiveness of the effect of heating cooling devices on the physical parameters of the outgoing melt depends on the geometric location of the zone, and the limits of temperature variation of the heat transfer medium fed to the worm to 15 are limited by a number of technological considerations. If the properties of the raw materials change, the ambient temperature or for other reasons, the melt temperature at the outlet of the extruder 1 may exceed the norm. mu This deviation is fixed by the thermocouple 2, and the error signal is sent to the correction regulator 3, which with the help of correctors 4-7 reduces the settings of the regulators 8-11, which works out the signals for a simultaneous decrease in the temperature in the zones of the material cylinder and the temperature of the heat carrier supplied to the final plot of worms Due to the small thermal capacity of the screw and the high value of the heat transfer coefficient from it to the coolant, 700–1000 W / m hail, the system begins to affect the melt almost instantly. This allows it to be quickly and efficiently cooled to a predetermined temperature. If the temperature of the outgoing melt drops below the norm, the correction regulator 3 processes the signals for increasing the temperature of the cylinder and heat carrier zones in the screw that allows the melt to be heated to the required temperature effectively and evenly. As a parameter characterizing the melt at the exit of the extruder, the temperature and / or pressure and / or viscosity of the melt can be used. Using the proposed method allows to increase the accuracy of one hundred