Claims (2)
Поставленна цель достигаетс способом управлени черв чной машиной дл механического отжима влажных каучуков путем изменени ссвтротивлени выгрузного устройства в зависщуюсти от давлени каучука перед выгрузным устройством , дополнительно измер ют давление каучука в зоне дозировани , частоту вращени черв чного вала и расход влаж ного каучука на входе в машину, определ ют реологические и фрикционные свойства каучука в зоне дозировани и соот ветствующую им зависимость производительности от частоты вращени черв чно го вала, наход т максимум этой функции и устанавливают частоту вращени и рас ход влажного каучука на входе в машину в соответствии с максимальным значением производительности. На фиг, 1 приведена зависимость производительности черв чной отхшмной машинь Q от частоты вращени черв чИ9Г9 кала Ш при посто нном давлении зшугука перед выгрузным устройством; на фиг, 2 - система управлени , реализу данный способ. Пр}шщш действи способа основан на определении экстремальной 3aBHcraviocTH, приведенной на фиг, 1. Движение материала в канале черв чного вала обусловлено балансом движущей силы (силы трени маа-ериала о поверхность цилиндра) и противодействующ сил (силы в зкого сдвига, силы трени материала о поверхность черв чного вала j силы от противодавлени ). Измене1ше реолопгческих и фргасционных свойств перерабатываемого материала приводит ::: нарушению соотношени сил, изменению условий проскальзывани материала и градиента давлени и, как следствие, }1зменению производительности маш1шы, при этом падение производительности при высоких частотах вращени черв чно го вала св зано с интенсивным проскаль зьтанием влажного каучка по поверхности черв чного вала и цилиндра машины. Анализ зависимостей Q-({ показывает , что имеетс такое значение частоты вращени черв чного вала(Шопти/(л) при котором достигаетс максимальна производительность машины ( ) причем эти значени при посто нстве выходного давлени каучука и геометрии черв чного вала завис т только от реолопгческих и фрикционных свойств перерабатъшаемого материала. Дл получени значений QjYiQ и Lt/Q необходимо дополнительно измерить давление в дозирующей зоне Р , частоту вращени черв чного вала U и объемный расход влад ного каучука на входе в машину Q . Зна значени давлений перед выгрузным устройством Rj и в зоне дозировани Р можно оценить велич1шу градиента давлени перед выгрузным устройством. Располага трем технологическими параметрами - градие1ЛХ1М давлени , объемным расходом и частотой вращени черв51чного вала при известной геометрии черв чного вала, можно рассчитать значе- 1ш коэффициентов, характеризующих реологические ( /И и Kxi) и фрикционнъш ( сХ- и Р) ) свойства перерабатьтаемого материала. Учитыва , что градиент давлени дл высоков зких материалов типа синтетических каучуков, как показали исследовани , практически линейно зависит от частоты вращени черв чного вала и, использу полученные значени реологических и фрикционных констант, можно рассчитать соответствующую км экстремальную зависимость производительности от частоты вращени черв чного вала и определить частоту вращени и/Опт расход влажного каучука Q g на входе в машину, соответствующих максимальному значению производительности . Реализаци данного способа осуществл етс системой управлени , показанной на фиг. 2. В черв чную машину 1 поступает влажна крошка каучука. При вращении черв чного вала крошка уплотн етс , интенсивно перемешиваетс и перемешаетс к регулируемому выгрузному -устройству 2, Влага удал етс через продольные щели фильтр-корпуса машины, а отжатый каучук поступает на дальнейшую переработку. Обеспечение заданной влажности материала на выходе из мащи.ны происходит за счет контура регулировани давлени материала выгрузным устройством, включающего Датчик давлени 3, регул тор 4 и исполнительный механизм 5, измен ющий сопрот1шление выгрузного устройства 2. Контур регулировани частоты вращени черв чного вала состоит из датчика 6, регул тора 7 и исполнительного механизма 8, измен ющего скорость вращени электродвигател 9. Контур регулировани объемного расхода влажного каучука на входе в машину состоит из датчика 10, регул тора 11 и исполнительного органа 12. Давление материала в зоне Дозировани измен етс датчиком 13. Расчет реологических ( /( , т) и фрикционных ( ai fb ) констант осуществл етс с помощью вычислительного устройства 14, на вход которого поступают сигналы от 5М датчиков 3, О, ) л J.3. КИ 1кслител1Л1ое устройство 15 осуществл ет расчет экстремальной зависимости производитель ности от частоты вращени черв5гчного вала, определ ет максимум этой функции и формирует сигналы, пропорциональные частоте вращени черв чного вала и объемному расходу влажного каучука на входе в машину, соответствующие максимальному значению производительности Эти сигналы поступают на задающие вход регул торов 7 и 11 соответственно. Система работает следующим образом При изменении реологических и фрикционных свойств исходного материала, например при увеличении эффективной в зкости, измен етс (увеличиваетс ) давление материала как перед выгрузным устройством, так и в зоне дозировани . Датчики 3 и 13 при этом увеличивают свой сигнал. Регул тор 4, стрем сь обес печить заданное значение давлени перед выгрузным устройством, уменьшает с помощью исполнительного механизма 5 сопротивление выгрузного устройства 2 И тем самым возвращает давление Р. к заданному значению. При этом давление Р в зоне дозировани уменьшаетс , а градиент давлени пропорционалы-сый разности давлений (Р - ), увеличиваетс . Вычислительно устройство 14, использу новое значение градиента давлени , определ ет новые реологические ( , KVI ) и фрикционные (oi . ( ) константы. Вычислительное устройство 15 определ ет экстремальную зависимость производительности от частоты вращени черв чного вала, оптимальную частоту вращени иьопт рас- ход влажного каучука Q.vj( на входе в машину, соответствующие новому максимальному значению производительности измен ет (увеличивает) задани регул торам 7 и 11, которые, стрем сь обеспечить новые задани , устанавливают новые (увеличенные) значени частоты вращени и объемного расхода, соответствующие максимальной производительнос ти машины. При уменьшении эффективной в зкости исходного материала схема работает аналогично описанному, только в противоположную сторону. Вычислительное устройство 14 определ ет реологические и фрикционные константы, использу следующую систему уравне1шй -h)u3 -ih-c Г. 0,(1) (m + 1) m Г 1 .mt) |Тп72 -h.cr 5-Whct6Pclcl , (3) --Л-В-со (4) j g де D - диаметр черв ка, м; и - глубина В штовой нагрузки, м; tf - частота вращени черв ка, рад/с; - угол подема винтовой линии, рад; (/ - шир1ша канала черв ка, М; (3)сЗВ - градиент давлени , Па/м; Q - объемна производиельность машины, м/с; А и В - эмпирические коэффициенты, харшстеризуюшие зависимость градиента давлени от частоты вращени черв5 ка; - эффективна в зкость каучука. Па- с оС - фрикционна константа. М/с-Па; t и |Ъ безразмерные реологические и фрикционна константы, С - посто$шна , св занна с геометрией эпюры скорчютей между поверхност ми черв ка и цилиндра машины , определ ема в процессе расчета ве- личш ot , )Ъ , ХИ , кп , м. Зна реальный диапазон изменени реологи 1еск1 х ( и vv ) и фр лсционных ( ot и Р) ) характеристик каучука и использу систему уравнений (1)-(4), рассчитываютс градиентным методом текущие значени констант , п , ai. , & путем М1шимизаш1и функционала Ф - фДс, Ь, ,т)-т.п, где ф ( oi , ( , / , соответствует разности левой и правой частей уравнени (2). Вьхчислительное устройство 15 рассчитывает экстремальную зависимость Cf (11;) и значение и ,лу , использу ту же систему уравнений при известных константах fif , пг , of , 3 , Пример. При переработке каучука типа СКИ дл получени заданной влажности ( f 8%) и максимальной производительности необходимо установить следующие параметры (фиг, 1, крива И ). Производительность машины 2тсп( кг/ч Частота вращени 120 об/мин черв чного вала Ш, С Обьекшый расход влажного каучука на входе в машину Qg, 16250 кг/ч. Давление материала перед выгрузным устройствомР 1,5 МПа ( 15 кгс/о/). Давление в зоне дозировани а ° МПа ( 12 кгс/см). При этих услови х реологические и фршшионные константы каучука СКИ имеют следующие значени f 1,72 10 Па.с; w 5,708; ot 3,43 Ю м/сПа; fb 3,416, а зависнмостъ градиента давлени от частоты вращени имеет вид (5,543 + 1,162 W) 10 При переходе на переработку каучука типа СКД, если управл ть машиной по и вестному способу, производительность машины, частота вр а1цени и расход материала на входе, остаютс прежними ( 100 аопт 120 об/м Q0X - 1625О MV4). При использовании данного способа управлени устанавливаютс следующие параметры (фиг. 1, крива 1 ). Производительность машиныQ. кг/ч Частота вращени черв5РШого вала (V 150 об/мин -.,ЮПТУ Объемный расход впаж1юго каучука на входе в машину Q 2ОООО Давление материала перед BbirpysHbDvi устройствомP-t 1,5 МПа ( 15 кгс/см ) Давление в зоне дозировани P l.O МПа т. (10 кгс/см ) При этих услови х реологические и фрикционные константы каучука СКД при мают следующие значЕош Х 6,543 Ю Па-с- / ; т 3.218; . 1О м/сПа; fb 3,ЗО6, а зависимо градиента давлени от частоты врашенит принимает вид dPidt -(4,367 -ь 6,970(1; ). 10 . Таким образом, предлагаемый способ управлени позвол ет при сохранении заданной влажности каучука на выходе повысить производительность машины на Б700-7100.00,22,5Г. Г-100 Переход на переработау каучука типа СКБСР по известному способу приводит к резкому увеличению проскальзывани каучука, так как дл данного каучука рабоча частота вращени оказывает с выше критической, что приводит к переполнению машины, ее забивке и остановке . При управлении машиной по данному способу устанавливаютс следующие параметры, соответствующие дл данного каучука максимальной производительности (фиг. 1, крива IIt): С}т,„,,, 44ОО кг/ч;и; 90 об/мин. Таким образом, данный способ позвол ет , использу значение трех технологических параметров - градиента давлени , объемного расхода влажного кау- чузса и частоты вращени и наличие линейной зависимости между градиентом давлени и частотой вращени черв ка, обеспечить максимальную производительность машины при сохранении посто нства заданной влажности каучука на выходе из машины. Экономический эффект от внедрени предлагаемого способа управлени может быть получен в результате снижени себестоимости перерабатываемого материала за счет повышени производительности и сокращени простоев оборудовани и его чистки. Формула изобретени Способ управлени черв чной машиной дл механическог,о отжима влажных каучукоБ путем изменени сопротивлени грузного устройства в зависимости от давлени каучука перед выгрузным устройством , отличающийс тем, что, с целью увеличени производительности черв чной машины, дополнительно измер ют давление каучука в зоне дозировани , частоту вращени черв чного вала и расход влажного каучука на входе в ма- щину, определ51ют реологические и фрикционные свойства каучука в зоне дозировани и соответствующую им зависимость производительности от частоты вращени черв чного вала, наход т максимум этой функции и устанавливают частоту вращени и расход влажного каучука на входе в машину в соответствии с максимальным значением производительности. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3222797, кл. 34-17, онублик. 1965. The goal is achieved by controlling a worm gear to mechanically press wet rubbers by varying the resistance of the unloading device depending on the pressure of the rubber in front of the unloading device, additionally measuring the pressure of the rubber in the dosing zone, the rate of rotation of the worm shaft and the flow rate of wet rubber at the entrance to the machine , determine the rheological and frictional properties of rubber in the dosing zone and the corresponding dependence of performance on the frequency of rotation of the worm shaft, ahod m maximum of this function and setting the rotational speed and the races move moist rubber at the inlet of the machine in accordance with a maximum performance. Fig. 1 shows the dependence of the productivity of the screw-type machine Q on the frequency of rotation of the screw HI9G9 of the feces W at a constant pressure in front of the unloading device; FIG. 2 is a control system implementing this method. The method of operation is based on the determination of the extreme 3aBHcraviocTH shown in FIG. 1. The movement of material in the worm shaft channel is determined by the balance of the driving force (material friction force of the material on the surface of the cylinder) and counteracting force (force of the viscous shift, force of material friction o the surface of the worm shaft, j force from the backpressure). The change in the reoped and fermentation properties of the material being processed results ::: a violation of the ratio of forces, a change in the conditions of material slippage and pressure gradient and, as a result,} a change in machine performance, and a drop in performance at high frequencies of rotation of the worm shaft is associated with intense slippage wet rubber on the surface of the worm shaft and machine cylinder. An analysis of the dependences Q - ({indicates that there is such a value of the speed of rotation of the worm shaft (Shopti / (l) at which the maximum performance of the machine is reached (), and these values depend on the reolopic ones with constant output pressure of rubber and geometry of the worm shaft). and the frictional properties of the material being processed. To obtain the values of QjYiQ and Lt / Q, it is necessary to additionally measure the pressure in the metering zone P, the frequency of rotation of the worm shaft U, and the volume flow of the own rubber at the entrance to the machine Q. the values of pressure before the unloading device Rj and in the dosing zone P can be used to estimate the magnitude of the pressure gradient in front of the unloading device. With three technological parameters - gradient1LH1M pressure, volumetric flow rate and rotation frequency of the worm shaft with a known geometry of the worm shaft, it is possible to calculate rheological (/ And and Kxi) and friction (cX- and P) properties of the processed material. Taking into account that the pressure gradient for highly viscous materials such as synthetic rubbers, as studies have shown, almost linearly depends on the frequency of rotation of the worm shaft and, using the obtained values of rheological and friction constants, one can calculate the corresponding km extreme dependence of the performance on the frequency of rotation of the worm shaft and determine the rotational speed and / Opt. flow rate of wet rubber Qg at the entrance to the machine, corresponding to the maximum performance value. The implementation of this method is carried out by the control system shown in FIG. 2. The rubber crumb is wet in the worm machine 1. When the worm shaft rotates, the crumb is compacted, intensively mixed and mixed to the regulated unloading device 2, Moisture is removed through the longitudinal slits of the filter housing of the machine, and the pressed rubber is fed for further processing. Ensuring the desired moisture content of the material leaving the Maschi. Occurs due to the material pressure control loop by the unloading device, including Pressure Sensor 3, regulator 4 and actuator 5, which changes the resistance of the unloading device 2. The speed control circuit of the worm shaft consists of a sensor 6, the regulator 7 and the actuator 8, which changes the speed of rotation of the electric motor 9. The control loop for adjusting the volumetric flow rate of wet rubber at the entrance to the machine consists of a sensor 10, torus 11 and actuator 12. Material pressure in the dosing zone is changed by sensor 13. The rheological (/ (, t) and friction (ai fb) constants are calculated. The computational device 14 is used to input signals from 5M sensors 3, Oh,) J.3. The CI 1x1 device 1 calculates the extreme dependence of productivity on the frequency of rotation of the worm shaft, determines the maximum of this function, and generates signals proportional to the frequency of rotation of the worm shaft and the volume flow of wet rubber at the entrance to the machine, corresponding to the maximum performance value. These signals are sent to input controllers 7 and 11, respectively. The system works as follows. When the rheological and frictional properties of the source material change, for example, as the effective viscosity increases, the material pressure changes (increases) both in front of the discharge device and in the metering area. Sensors 3 and 13 at the same time increase their signal. The regulator 4, striving to provide the specified pressure value in front of the unloading device, reduces the resistance of the unloading device 2 with the help of the actuator 5, and thus returns the pressure P. to the specified value. In this case, the pressure P in the dosing zone decreases, and the pressure gradient proportional to the pressure difference (P -) increases. The computational device 14, using the new value of the pressure gradient, determines the new rheological (, KVI) and frictional (oi. () Constants. The computational device 15 determines the extreme dependence of performance on the frequency of rotation of the worm shaft, optimum frequency of rotation and iopt wet rubber Q.vj (at the entrance to the machine, corresponding to the new maximum performance value changes (increases) the assignments to the controllers 7 and 11, which, in an effort to provide new assignments, set new ones (increased e) rotational speed and volumetric flow rate values corresponding to the maximum performance of the machine.When the effective viscosity of the source material decreases, the circuit operates as described, only in the opposite direction. Computing device 14 determines the rheological and friction constants using the following equation -h) u3 system -ih-c G. 0, (1) (m + 1) m D 1 .mt) | Tn72-h.cr 5-Whct6Pclcl, (3) - L-B-from (4) jg de D - diameter Worm, m; and is the depth B of the load, m; tf is the frequency of rotation of the screw, rad / s; - the angle of flow of the helix, glad; (/ - channel width of the screw, M; (3) sZV - pressure gradient, Pa / m; Q - volume production of the machine, m / s; A and B - empirical coefficients, harshterizing the dependence of the pressure gradient on the frequency of rotation of the screw; - effective rubber viscosity .PaSoC is a friction constant, M / s-Pa; t and | b are dimensionless rheological and friction constants, C is a constant due to the geometry of the wrinkles between the surfaces of the screw and the cylinder of the machine, in the process of calculating the magnitude of ot,) b, ci, kp, m. Know the real range of rheology changes 1 With respect to the x (and vv) and friction (ot and P)) characteristics of rubber and using the system of equations (1) - (4), the current values of constants are calculated by the gradient method, n, ai. & by M1shimizshi functional F - fDs, L,, t) -tp, where f (oi, (, /, corresponds to the difference between the left and right sides of equation (2). Computational device 15 calculates the extremal dependence Cf (11;) and the value and, using the same system of equations with known constants fif, pg, of, 3. Example: When processing rubber SKI, to obtain a given moisture content (f 8%) and maximum performance, the following parameters must be set (FIG. 1, curve II The machine productivity is 2 tsp (kg / h. Frequency of rotation 120 r / min of the worm shaft Ш, C The volume consumption of wet rubber at the entrance to the machine is Qg, 16250 kg / h. The material pressure before the unloading device is 1.5 MPa (15 kgf / o /). The pressure in the dosing zone a ° MPa (12 kgf / cm). Under these conditions The rheological and phrshionic constants of the SKI rubber have the following values: f 1.72 10 Pa. s; w 5.708; ot 3.43 U m / sPa; fb 3.416, and the dependence of the pressure gradient on the rotation frequency is (5.543 + 1.162 W) 10 In the transition to the processing of SKD-type rubber, if the machine is controlled according to the well-known method, the performance of the machine, the time frequency and the consumption of material per input e, remain the same (100 aopt 120 v / m Q0X - 1625O MV4). When using this control method, the following parameters are set (Fig. 1, curve 1). Machine performanceQ. kg / h Frequency of rotation of the worm shaft (V 150 rpm -., YUPTU Volume flow rate of the void of rubber at the entrance to the machine Q 2 OOOOO Material pressure before BbirpysHbDvi device P-t 1.5 MPa (15 kgf / cm) Pressure in the dosing zone P lO MPa t. (10 kgf / cm) Under these conditions, the rheological and friction constants of the SKD rubber have the following values: X 6,543 U Pa-s- / t 3,218; 1 O m / cPa; fb 3, O36, and the pressure gradient is dependent from the frequency, vrastenit takes the form dPidt - (4.367 - 6.970 (1;). 10. Thus, the proposed control method allows, while maintaining the specified moisture of the rubber on you During the course, to increase machine productivity at B700-7100.00,22,5G. G-100 The transition to the processing of SKBSR-type rubber by a known method leads to a sharp increase in rubber slippage, since for a given rubber the working frequency of rotation turns out to be higher than the critical one, which leads to overflow of the machine , driving and stopping. When operating the machine according to this method, the following parameters are set, which correspond to the maximum performance for this rubber (Fig. 1, curve IIt): S} t, „,,, 44OO kg / h; and; 90 rpm Thus, this method allows, using the value of three process parameters — pressure gradient, volumetric flow rate of wet caustic and rotation frequency, and the presence of a linear relationship between pressure gradient and screw speed, to ensure maximum productivity of the machine while maintaining the desired rubber humidity. at the exit of the car. The economic effect of introducing the proposed control method can be obtained by reducing the cost of the material being processed by increasing productivity and reducing equipment downtime and cleaning it. The invention of the method of controlling a screw machine for mechanical, pressing wet rubber by changing the load device resistance depending on the pressure of the rubber in front of the discharge device, characterized in that, in order to increase the performance of the screw machine, the pressure of the rubber in the dosing zone is also measured, The frequency of rotation of the worm shaft and the flow of wet rubber at the entrance to the machine determine the rheological and frictional properties of the rubber in the dosing zone and their corresponding dependence The efficiency of the speed of rotation of the worm shaft, find the maximum of this function and set the rotational speed and flow rate of wet rubber at the entrance to the machine in accordance with the maximum performance value. Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent No. 3222797, cl. 34-17, onlib. 1965.
2.Авторское свидетельство СССР № 480О59, ЕЛ. В 29 В 3/00, 1972 (прототип).2. USSR author's certificate number 480O59, EL. B 29 B 3/00, 1972 (prototype).
/r/// r //
/гтах/ gtah
8eight
n Чгтахn chgtah
Зтоу( This (
20 40 60 80 fOO т /fff ISO (.oBLun. 20 40 60 80 fOO t / fff ISO (.oBLun.
фаг. iphage. i
30/77 гопт 7а/7Г 3i &ffOJH bfi/30/77 Hopt 7a / 7G 3i & ffOJH bfi /
(JJus.Z Om amofu /гоучул(JJus.Z Om amofu / Gough