TW201500402A - 聚合製程中氮爆現象之偵測 - Google Patents

Abstract

本發明揭示且描述用於偵測聚合物生產製程(諸如尼龍6,6聚合物生產製程)中氮爆現象之製程及系統。亦揭示且描述用於制止聚合物生產製程(諸如尼龍6,6聚合物生產製程)中氮爆現象之製程及系統。

Description

聚合製程中氮爆現象之偵測

本發明係關於用於使用聲音資訊偵測且通常制止聚合物鑄造製程中氮爆現象之系統及方法。

在生產尼龍聚合物之製程中，使用高壓釜壓力概況將熔融尼龍聚合物移出高壓釜且經由模板擠出。擠出後，在冷卻水中使熔融尼龍聚合物淬火且切割成薄片或顆粒。用於擠出之壓力概況可使用高壓釜內之壓縮氮氣維持。典型高壓釜壓力可為3至9巴(絕壓)(barA)。

若在鑄造(亦即生產製程)結束時使氮氣經由模板逃逸或由於熔融尼龍聚合物流中之意外大缺口，則將發生「氮爆」現象。若允許此現象發展而不檢驗達一段時間，則其可能不適宜且不安全。因此，應快速關閉高壓釜擠出閥以快速中止或阻止氮爆。

傳統上，在鑄造管線處安置操作者且其經分配以監測尼龍聚合物生產製程。感知氮爆開始後，操作者快速啟動開關以關閉高壓釜擠出閥。為在感知氮爆開始後快速行動，操作者不應在監測該製程時轉移而參加其他活動。因此，出於監測該製程及操作高壓釜擠出閥之單一目的的時間及人力的成本很高。

此外，即使當嚴格注意該製程時，操作者亦可能僅略微成功地及時關閉高壓釜擠出閥以最佳地避免氮爆或使氮爆達最小。此歸因於 相較於操作者之反應時間該現象之快速性。

本發明係關於涉及生產聚合物及與此相關聯之棘手問題的方法。在一個態樣中，本發明包括偵測聚合物製造製程(諸如尼龍或尼龍6,6聚合物製造製程)中之氮爆現象的方法。在某些實施例中，該等方法一般可包括：1)用麥克風接收由穿過擠出熔融聚合物之模板的氮氣產生的聲音資訊；2)將該聲音資訊轉換為電子信號；及3)用邏輯控制器以每0.1秒至少一次之頻率評估該電子信號。

另外，本文亦揭示制止聚合物製造製程中氮爆現象之方法。在一些態樣中，該等方法可包括如本文所述偵測氮爆現象，及響應於氮爆之偵測自動關閉氮氣所穿過之高壓釜擠出閥。

亦揭示氮爆偵測系統之實施例。該系統之一例示性實施例可包括：1)經組態以偵測由穿過擠出熔融聚合物之模板的氮氣產生的聲音資訊的麥克風；2)與該麥克風電子耦接且經組態以接收麥克風之聲音資訊且將該資訊轉換為電子信號的轉換器模組；及3)與轉換器模組電子耦接且經組態而以每0.1秒至少一次之頻率評估該轉換器模組之信號的邏輯控制器。

本文亦揭示用於制止聚合物生產製程中氮爆發生之系統的實施例。在一個態樣中，該系統可包括多個組件，其如本文所述經組裝且組態以偵測氮爆現象，且另外包括如下配置，其中該系統之邏輯控制器與氮氣所穿過之高壓釜擠出閥電子耦接。在該配置中，邏輯控制器可經組態以在偵測表明發生氮爆之信號後發出自動關閉高壓釜擠出閥之信號。

本發明另外闡述鑑別尼龍聚合物鑄造事件之結束的方法的實施例。該事件可包括基於鑄造事件之參數預測該事件之結束及偵測鑄造中所發生之氮爆現象。在該等情況下，偵測氮爆證實鑄造事件之結 束。

在其他實施例中，闡述結束尼龍聚合物鑄造事件之方法。在一個實施例中，該方法可包括：1)基於鑄造事件之參數預測該事件之結束；2)如本文所述偵測氮爆現象；及3)響應於氮爆現象之偵測關閉與模板耦接之高壓釜擠出閥。

10‧‧‧系統

20‧‧‧高壓釜

25‧‧‧攪拌器/螺旋鑽

30‧‧‧高壓釜擠出閥

40‧‧‧模板

50‧‧‧麥克風

60‧‧‧前置放大器

65‧‧‧轉換器模組

70‧‧‧音級監測器

80‧‧‧製程控制系統或單元/製程控制器

90‧‧‧邏輯控制器

95‧‧‧電機器件

100‧‧‧方向性聲音組合件/組合件

110‧‧‧外殼

120‧‧‧聲音隔絕層

130‧‧‧支持桿

140‧‧‧方向性外殼/第一方向性外殼

圖1為構成用於根據本發明之一實施例偵測聚合物生產製程中之氮爆現象的系統的裝置及邏輯組件的示意圖；圖2為用於提高麥克風之方向靈敏度的方向性聲音組合件的一實施例的部分透視圖，該麥克風用於根據本發明之一實施例自聚合物生產製程獲得聲音資訊；圖3為圖2之組合件的側視圖，其中外部隔絕外殼處於收縮位置；圖4為圖3之組合件的側視圖，其中外部隔絕外殼處於伸展位置；圖5為在與一高壓釜相關聯之典型氮爆現象中所獲得的聲音資訊的圖形表示；圖6為自位於圖5之高壓釜處之系統獲得之聲音資訊的圖形表示，該聲音資訊由相鄰高壓釜處所發生之氮爆產生；且圖7為描繪本發明之實例的氮爆現象、閥打開及關閉事件及麥克風位準值的圖形表示。

應注意，該等圖僅為本發明若干實施例之例示且從而不欲限制本發明之範疇。

雖然以下詳細出於說明之目的含有諸多細節，但一般技術之人士應瞭解以下細節之許多變化及改變屬於本文所揭示之實施例的範疇 內。

因此，闡述以下實施例但完全不喪失對任何所主張之發明的一般性且不對其造成任何限制。在更詳細描述本發明前，應瞭解本發明不限於所述特定實施例，因為其可變化。亦應瞭解本文所用術語僅出於描述特定實施例之目的且不欲限制本發明，因為本發明之範疇將僅受限於隨附申請專利範圍。除非另外定義，否則本文所用之所有技術及科學術語具有與本發明所屬領域之一般技術者一般所瞭解者相同之含義。

除非上下文另外明確規定，否則本說明書及隨附申請專利範圍中所用之單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該」包括複數指示物。因此，例如，提及「麥克風」包括複數個麥克風，及提及高壓釜包括複數個高壓釜。

在本發明中，「包含(comprise)」、「包含(comprising)」、「含有」及「具有」及其類似術語可具有美國專利法中歸於其之含義且可意謂「包括(include)」、「包括(including)」及其類似含義，且一般解釋為開放式術語。術語「由...組成」為封閉式術語，且根據美國專利法僅包括明確列出之器件、方法、組合物、組件、結構、步驟或其類似物。用於本發明所包涵之器件、方法、組合物、組件、結構、步驟或其類似物的「基本上由...組成(consisting essentially of)」或「基本上由...組成(consist essentially)」或其類似術語指如本文所揭示之元件，但其可含有其他結構群組、組成組件、方法步驟等。然而，相較於本文所揭示之相應器件、組合物、方法等，該等其他器件、方法、組合物、組件、結構、步驟或其類似物等不會本質上影響該等器件、組合物、方法等之基本及新穎特徵。更詳細言之，用於本發明所包涵之器件、方法、組合物、組件、結構、步驟或其類似物的「基本上由...組成(consisting essentially of)」或「基本上由...組成(consist essentially)」或其類似術語具有美國專利法中歸於其之含義，且該術語為開放式的，從而允許所述以外物之存在，只要所述基本或新穎特徵不受所述以外物之存在而改變即可，但不包括先前技術實施例。當使用開放式術語(如「包含」或「包括」)時，應瞭解亦應直接支持「基本上由...組成」語言以及「由...組成」語言，如同明確說明一般。

如本文所用之「氮爆」及「氮爆現象」係指氮氣爆出或排出熔融聚合物(諸如尼龍6,6聚合物)所擠出通過之模板的事件。氮爆通常(但非始終)可表明生產聚合物之鑄造事件的結束或為該鑄造事件結束之信號。此外，應注意，術語「氮爆」亦包括可能由於氮氣及/或甚至可能存在之其他氣體而發生之爆炸現象。因此，在一些情況下，氮爆可能由熔融聚合物中之空隙引起，該空隙通常為氮氣，但亦可包括或為蒸汽或降解氣體。因此，氣體為氮氣對於使本發明系統及方法有效並不重要，且術語「氮爆」一般包括可能發生之氮氣及/或其他氣體爆炸現象。

如本文所用之「聲音資訊」及其類似表述係指聲音之聲學特性，諸如音調、頻率及音量(亦即音壓或音級)。該等特性(包括其量測)為吾人所熟知。

術語「裝置」及「系統」在本文中可互換使用。

應注意，比率、濃度、量及其他數值資料在本文中可以範圍形式表示。應瞭解該範圍形式係出於方便及簡潔之目的而使用，且因此應以靈活方式解釋為不僅包括經明確陳述為範圍之界限值的數值，而且包括包涵在該範圍內的所有個別數值或子範圍，如同各數值及子範圍包括「約『x』至約『y』」一般。為進行說明，「約0.1%至約5%」之濃度範圍應解釋為不僅包括明確陳述之約0.1wt%至約5wt%之濃度，而且包括該指定範圍內之個別濃度(例如1%、2%、3%及4%)及子 範圍(例如0.5%、1.1%、2.2%、3.3%及4.4%)。在一實施例中，術語「約」可包括根據數值之有效數字進行傳統四捨五入。另外，片語「約『x』至『y』」包括「約『x』至約『y』」。

當提及數值或範圍時，如本文所用之術語「約」允許在該值或範圍中之變化程度，例如規定值或範圍之規定界限值的10%內，或在一個態樣中，5%內。

另外，若本發明之特徵或態樣關於清單或馬庫西群組(Markush group)描述，則熟習此項技術者應認識到從而本發明亦關於馬庫西群組成員之任何個別成員或子群描述。舉例而言，若X描述為選自由溴、氯及碘組成之群，則完整描述X為溴之技術方案及X為溴及氯之技術方案，如同個別列出一般。舉例而言，若本發明之特徵或態樣關於該等清單描述，則熟習此項技術者應認識到從而本發明亦關於清單或馬庫西群組之成員的個別成員或子群子群的任何組合描述。因此，若X描述為選自由溴、氯及碘組成之群且Y描述為選自由甲基、乙基及丙基組成之群，則完整描述且支持X為溴且Y為甲基之技術方案。

如熟習此項技術者在閱讀本發明後顯而易知，本文所描述且說明之個別實施例各具有分立組件及特徵，可在不背離本發明之範疇或精神之情況下將其容易地與任何其他若干實施例之特徵分離或組合。任何所述方法可以所述事件之次序或以邏輯上可能之任何其他次序執行。

本發明之實施例與聚合物(例如尼龍6,6)生產製程整合以提供較大自動化程度且顯著減少或去除對操作者輔助操作該製程之需求。因此，藉由去除或至少減少操作者所要之存在於生產設備附近之時間，可提供諸多優點，包括成本節約及效率以及安全性改良。

現參考圖1，展示用於偵測及/或制止尼龍聚合物生產製程中氮爆現象之系統10的一實施例的示意圖。舉例而言，本文將論述尼龍聚合 製程，且更特定言之尼龍6,6。對於所述之情形，應瞭解當論述尼龍聚合時，本文所述之原理可不僅關於尼龍6,6，而且關於其他尼龍聚合物、聚醯胺聚合物或甚至與尼龍無關之其他聚合物，如同關於可能發生擠出及氣爆現象之所關注任何特定聚合物完整地描述於本文中一般。因此，在該製程中，高壓釜20將材料加工成熔融尼龍聚合物。在該實例中，所示高壓釜包括攪拌器或螺旋鑽25，但亦可使用不含攪拌器或螺旋鑽之高壓釜。在製程中之指定點，將高壓釜用氮氣加壓且打開高壓釜擠出閥30以使熔融尼龍可在氮氣之壓力下離開高壓釜。移動穿過高壓釜擠出閥後，繼續使熔融尼龍穿過系統直至其到達擠出模板40，在此處其經由模板擠出(例如鑄造)成股線及塊狀物，隨後將其在冷卻水中淬火且切割成薄片或顆粒。

隨著高壓釜清空及供應至模板之熔融聚合物耗盡，存在如下情形，其中系統中氮氣之壓力可越過剩餘熔融尼龍聚合物且使氮氣爆出模板。此現象可以大力劇烈釋放且可使數滴熔融尼龍聚合物濺潑或不受控地噴灑於模板周圍之環境中。如前文所述，此現象不適宜且甚至可能對於臨近區域之任何操作者有危險。其亦引起顯著混亂而可能需要清潔設備，包括周圍設備。

由於在氮氣開始離開模板時所產生之聲音，有可能知曉氮爆現象何時開始。

再次參考圖1，展示麥克風50，其用於接收由穿過模板40之氮氣產生的聲音資訊。麥克風可為能夠充分接收所要聲音資訊之任何麥克風。

在一個實施例中，麥克風50可為電容麥克風。已知該等麥克風，例如Bruel and Kjaer型4189麥克風，其靈敏度為50mV/Pa。亦可選擇其他麥克風進行使用。典型電容麥克風包括金屬外殼及作為量測器件之金屬薄膜。薄膜下為背板。麥克風接收聲音資訊(諸如聲波)且 使金屬薄膜振動。此等振動使薄膜與背板之間的距離發生變化。薄膜與背板之組合形成電容器。薄膜之振動使薄膜與背板之間的介電值變化。此介電值變化表示為電容器容量變化。因此，輸入之聲音資訊及其特性量測為電容器中容量值變化之函數。而容量取決於薄膜之直徑，在一些實施例中，直徑可在2至60pF(亦即微微法(pico farad))範圍內。

轉換器模組65與麥克風50電子耦接且經組態以自麥克風接收聲音資訊且將其轉換為電子信號。轉換器模組可包括前置放大器60及音級監測器70。在圖1中所示之實例中，前置放大器整合於麥克風中且音級監測器以各別模組形式展示。對於所述之情形，其僅為可能配置之一例示性實例。如熟習此項技術者考慮本發明後所瞭解，可使用其他配置。因此，在一些實施例中，前置放大器可為具有麥克風之整體單元。前置放大器一般用於將自麥克風接收之聲音資訊或信號自高阻抗值轉換或變為低阻抗值。舉例而言，電容器麥克風之阻抗值可為約1G Ω且前置放大器可將該值降為約50Ω或50Ω以下。該前置放大器之一個實例為Bruel and Kjaer型號2671型。B&K麥克風前置放大器2671型具有1mV/mV之靈敏度。實際輸出信號為恆定12V DC，其中麥克風信號疊加於此12V DC上。

如所述，音級監測器70可為轉換器模組65之一部分且可與前置放大器60電子耦接。在一些特定實施例中，此兩個器件可與同軸電纜耦接。音級監測器可對自前置放大器接收之信號進行至少三個基本操作。首先，音級監測器過濾所接收之信號。已發現氮爆產生頻率主要在15至40kHz範圍內之聲音。因此，在一個態樣中，音級監測器可經組態以濾除頻率不屬於表明氮氣穿過模板40之範圍的實質上所有聲音資訊。在一個實施例中，音級監測器可濾除所有或實質上所有不屬於約15kHz至約40kHz之範圍的頻率。

除過濾以外，音級監測器70可經組態以執行線性化信號之功能。此功能可使用音級監測器內之例如對數均方(LMS)偵測器組件(未顯示)來完成。亦可使用能夠線性化信號之其他機構或組件。音級監測器另外可經組態以在信號輸出前對其進行標準化。在一些態樣中，信號可經標準化為標準4-20mA信號。

仍參考圖1，展示與轉換器模組65電子耦接之邏輯控制器90，在一些實施例中其可與音級監測器70直接耦接。邏輯控制器經組態以評估來自轉換器模組之信號。在一些實施例中，邏輯控制器亦可與高壓釜擠出閥30電子耦接或通信(直接或間接)。在感知來自轉換器單元之表明氮爆現象可能開始之信號後，邏輯控制器可向高壓釜擠出閥發出信號以進行關閉。高壓釜擠出閥之關閉阻斷氮氣至模板40之路徑，因此終止或以其他方式制止氮爆現象或至少完整氮爆現象。

由於氮爆現象發生之速度(通常在1秒或小於1秒內)，故宜使邏輯控制器90以高頻率評估、取樣、接收或者感知來自轉換器模組65之信號，以便可發送高壓釜擠出閥關閉信號或命令，且由高壓釜擠出閥30接收且及時將其關閉以減少、阻止氮爆現象或者使氮爆現象達最小。在一些態樣中，邏輯控制器可以每0.1秒(亦即十分之一秒)至少一次之頻率(亦即間隔)評估來自轉換器模組之信號。在另一態樣中，頻率或間隔可為每0.1秒至每0.001秒。在另一態樣中，頻率或間隔可為每0.08秒至每0.02秒。在另一態樣中，頻率或間隔可為約每0.04秒。

尼龍聚合物鑄造或製造製程係由製程控制系統或單元(亦即製程控制器)80控制。此單元或系統控制高壓釜20及其他製程組件之基本操作。該單元或系統之一個實例為由Honeyville製造之TDC3000 DCS。在一些情況下，製程控制系統可完全或部分包括或整合本發明之氮爆偵測系統。在其他組態中，氮爆偵測系統可與製程控制系統分離。

在製程控制系統80包括或整合氮爆偵測系統之情況下，邏輯控制器90可經由製程控制系統控制高壓釜擠出閥30或向高壓釜擠出閥30傳達命令(亦即發出信號)。然而，在其他情況下，邏輯控制器可直接控制高壓釜擠出閥或與其通信。

如圖1所示，在一些實施例中，製程控制單元80亦可如所示與轉換器模組65電子耦接且進一步與音級監測器70直接電子耦接。然而，即使在此情況下，製程控制系統或單元一般亦不或不能以足以及時適當關閉高壓釜擠出閥而滿意地或最佳地制止氮爆之間隔(通常每秒僅約一次)評估、處理、感知或監測來自音級監測器之信號。然而，當與轉換器模組耦接時，製程控制器可充當邏輯控制器90之後援或補充。以此方式，若邏輯控制器失效，則必要時製程控制單元仍可關閉高壓釜擠出閥。在製程控制單元可經製造以與轉換器模組更快速通信的實施例中，可不使用邏輯控制器。

當關閉高壓釜擠出閥30時，可阻止或制止氮爆。由於本發明系統之速度及效率，氮氣所穿過之高壓釜擠出閥可在距氮爆現象開始小於1秒內自動關閉。在一些態樣中，閥之關閉可在距氮爆現象開始0.1秒至0.6秒之間發生。在其他態樣中，閥可在約0.54秒或0.54秒以下內關閉。擠出閥之關閉可藉由使用電機器件95(諸如螺線管或其他類似器件)進行，其可適合於自邏輯控制器接收信號且在自邏輯控制器接收關閉高壓釜擠出閥之信號後進行此操作。

現參考圖2-4，根據本發明之一個態樣展示方向性聲音組合件100。在一些實施例中，麥克風可對方向靈敏以充分集中於來自模板之聲音。為試圖進一步促進或提高麥克風之方向性且進一步減弱或去除來自周圍環境(諸如來自附近操作之其他分批高壓釜)之聲音，可使用如圖2所示之組合件。

如所示，麥克風50存在於第一方向性外殼140中，該第一方向性 外殼140經組態以向麥克風引導聲音。所示第一方向性外殼形狀為管狀。然而，可提高或促進麥克風之聲音接收方向性的多種其他形狀為適合的。可將各種適合耐用材料用於第一方向性外殼，諸如塑膠材料，包括例如PVC。在一個態樣中，可因材料便宜而選擇該等材料。另外，可因材料之特定聲音減弱特性而選擇該材料。

可視情況在組合件100中包括外殼110及聲音隔絕層120。在使用時，方向性聲音組合件位於模板附近且朝向模板具有開口。為促進組合件之安置，可使用支持桿130。支持桿可與第一方向性外殼140耦接且在組合件內延伸且穿過組合件，且使得聲音隔絕層及外殼擱在其上。進一步如圖3及圖4所示，外殼及/或聲音隔絕層可視需要收縮以解決組合件之任何問題，諸如促進麥克風50之置放或移出。

現參考圖5及圖6，展示所記錄信號的圖形表示，其係使用本發明之麥克風及組合件達成。在圖5中，提供來自尼龍生產系統之典型氮爆現象之音級，其中向該尼龍生產系統分配本發明之麥克風。在圖6中，展示相鄰系統處發生氮爆現象後獲得之音級。如可見，對於相鄰系統所記錄之音級顯著不同，因此本文所述之系統及方法可經程式設計而在此等概況之間進行區別。因此，可使用多個系統，其中相鄰高壓釜亦可在操作中。

應注意，本發明系統之組件及模組的連接及佈線應謹慎進行以確保最小化或阻止任何幻影陽性信號或其他信號干擾的可能性。在一個實例中，麥克風可僅在連接麥克風之組件與邏輯控制器的管線的一側且尤其在麥克風與音級監測器之間接地。藉由該接地組態，可減少假陽性信號之發生。

在一些情況下，氮爆現象可能為意外的。在其他情況下，可預測在到達尼龍聚合物分批或鑄造(亦即生產)事件結束時可能發生氮爆現象。在後者之情況下，可利用本發明之氮爆偵測系統及方法積極鑑 別鑄造或加工事件之結束且結束事件本身。在該等情況下，監測事件之參數且在一些情況下藉由製程控制系統80監測。隨著事件到達其末期階段及最終階段，隨後偵測氮爆之開始可用於積極鑑別分批事件之結束且在一些情況下終止加工設備之功能且從而結束該事件。

為進一步改良偵測之準確度且使達錯誤最小，尤其在利用氮爆偵測系統表明分批或鑄造事件之結束時，將偵測系統針對其所監測之環境及設備進行校準可能有用。將麥克風適當置於高壓釜及其他設備附近且朝向模板定向後，可採集初始聲音讀數且收集資訊。根據此等初始讀數可設定告警極限值。或者，可基於鑄造製程之一般先驗知識或鑒於給定鑄造設備設定告警極限值。在一個態樣中，一般告警極限值可為約90db或90db以上之音級。

實例

提出以下實例以向一般技術者提供用於根據本發明且如本文所述偵測及/或制止氮爆現象之製程的描述。不應由此推斷限於特定步驟、設備、材料或值，因為其僅為例示性的。

操作本發明所揭示之氮爆偵測及/或制止系統的事件的工序的一個實施例如下：

‧在啟動鑄造前，明確製程控制系統中麥克風信號之高-高(HH)及高(H)告警極限值。此可阻止由於空氣流出擠出閥致動器而啟動氮爆偵測系統(空氣亦用於關閉閥，通常釋放此空氣以打開該閥)。

‧製程控制系統使爆炸偵測起動信號不能到達邏輯控制器。因此，邏輯控制器不能進行擠出閥控制。

‧鑄造開始後一段時間，製程控制器向麥克風信號資料庫點寫入HH-告警極限值(例如92dB)與H-告警極限值(例如90dB)。

‧在鑄造結束時，經由模板釋放氮氣且產生特定頻率(例如15kHz至40kHz)範圍內之聲音。

‧量測聲音之強度且使用電子信號(例如模擬信號)不斷向製程控制器及邏輯控制器報導。該信號符合34dB至94dB之範圍。

‧製程控制器中麥克風信號之組態可使得在所量測之音級超過HH值時擠出閥關閉或連鎖。

‧在鑄造之最後數分鐘中，在麥克風信號超過H值時，邏輯控制器或製程控制器或兩者亦關閉擠出閥。

圖7描繪針對音級繪製之時間即時資料之例示性圖。在此實例中，偵測極限值可設定為高於鑄造設備之正常操作聲音，但低於氮爆現象前或氮爆現象中經歷或產生之位準。另外，如所述，麥克風及聲音設備可經組態以濾除15kHz至40kHz範圍外之頻率，該範圍為表明氮爆現象之例示性頻率範圍。在所展示之特定實例中，如圖中所標，在氮爆現象前部分關閉擠出閥。此製程對於高壓釜尼龍生產為典型的。舉例而言，高壓釜內熔融聚合物之頂層可能相對於其餘聚合物具有相當不同之特性，因為頂層通常具有較大機會使水與上部氣氛交換。因此，離開模板之聚合物的黏度可能相當不同於其他部分聚合物，從而在鑄造之最後1-2分鐘產生異常高輸送量。為阻止與此突然高通過量有關之問題，可部分關閉閥以減少通過量。此提前部分關閉亦有助於在提前偵測氮爆現象後更快速地關閉擠出閥。因此，在下方閥位置處，閥致動器中僅需排出較少空氣以關閉閥。如圖7所示，在與擠出閥輸出概況有關之圖的短水平部分後展示對所偵測氮爆之實際反應。

儘管標的物已用特異於結構特徵及/或操作之語言描述，但應瞭解隨附申請專利範圍中所定義之標的物不應限於上述特定特徵及操作。相反地，上述特定特徵及操作作為實施申請專利範圍之實例形式而揭示。在不背離所述技術之精神及範疇的情況下，可設想諸多修改形式及其他配置。

10‧‧‧系統

20‧‧‧高壓釜

25‧‧‧攪拌器/螺旋鑽

30‧‧‧高壓釜擠出閥

40‧‧‧模板

50‧‧‧麥克風

60‧‧‧前置放大器

65‧‧‧轉換器模組

70‧‧‧音級監測器

80‧‧‧製程控制系統或單元/製程控制器

90‧‧‧邏輯控制器

95‧‧‧電機器件

Claims (42)

1. 一種偵測聚合物製造製程中氮爆現象之方法，其包含：用麥克風接收由穿過擠出熔融聚合物之模板的氮氣所產生的聲音資訊；將該聲音資訊轉化為電子信號；及使用邏輯控制器以每0.1秒至少一次之頻率針對氮爆現象評估該電子信號。
2. 如請求項1之方法，其中用麥克風接收該聲音資訊包括隨著電容器中容量值變化量測聲音特性。
3. 如請求項2之方法，其中該等容量值係在約2至約60微微法(pico farad)範圍內。
4. 如請求項1之方法，其中轉化該聲音資訊包括使用前置放大器將其自高阻抗值變為低阻抗值。
5. 如請求項4之方法，其中該高阻抗值為約1GΩ且該低阻抗值為約50Ω或50Ω以下。
6. 如請求項1之方法，其中轉化該聲音資訊包括使用音級監測器濾除不屬於表明氮氣穿過該模板之範圍的任何信號頻率。
7. 如請求項6之方法，其中表明氮氣穿過該模板之該範圍為約15kHz至約40kHz。
8. 如請求項1之方法，其中轉化該聲音資訊包括使用對數均方偵測器線性化該信號。
9. 如請求項8之方法，其進一步包含將該線性化信號標準化為標準4-20mA信號。
10. 如請求項1之方法，其中該邏輯控制器評估該信號之頻率為每0.1秒至每0.001秒。
11. 如請求項10之方法，其中該邏輯控制器評估該信號之頻率為每0.08秒至每0.02秒。
12. 如請求項11之方法，其中該邏輯控制器評估該信號之頻率為約每0.04秒。
13. 如請求項1之方法，其中該氮爆現象係由因熔融聚合物中之空隙使聚合物流動中斷所引起。
14. 如請求項1之方法，其中該氮爆鑑別聚合物鑄造事件之結束。
15. 如請求項1之方法，其中該聚合物為尼龍6,6聚合物。
16. 一種制止聚合物製造製程中氮爆現象之方法，其包含：如請求項1中所述偵測該氮爆現象；及響應於該氮爆之偵測自動關閉氮氣所穿過之高壓釜擠出閥。
17. 如請求項16之方法，其中關閉該高壓釜擠出閥係在該氮爆現象開始的小於1秒內進行。
18. 如請求項16之方法，其中關閉該高壓釜擠出閥係在該氮爆現象開始的0.1秒至0.6秒之間進行。
19. 如請求項16之方法，其中關閉該高壓釜擠出閥係在0.54秒或小於0.54秒內進行。
20. 如請求項16之方法，其中在該自動關閉步驟前部分關閉該高壓釜擠出閥。
21. 如請求項16之方法，其中該邏輯控制器與該高壓釜擠出閥電子耦接，且在確定存在氮爆現象後發送信號以關閉該閥。
22. 如請求項21之方法，其中該邏輯控制器與該高壓釜擠出閥經由控制該聚合物製造製程之操作的製程控制系統電子耦接。
23. 如請求項16之方法，其中該聚合物為尼龍聚合物。
24. 如請求項23之方法，其中該尼龍聚合物為尼龍6,6聚合物。
25. 一種用於偵測與聚合物生產製程相關聯之氮爆現象的氮爆偵測 系統，其包含：經組態以偵測由穿過擠出熔融聚合物之模板的氮氣所產生的聲音資訊的麥克風；與該麥克風電子耦接且經組態以自該麥克風接收聲音資訊且將該聲音資訊轉化為電子信號的轉換器模組；及與該轉換器模組電子耦接且經組態而以每0.1秒至少一次之頻率針對氮爆現象評估該電子信號的邏輯控制器。
26. 如請求項25之系統，其中該轉換器模組進一步包含：與該麥克風電子耦接且經組態以自該麥克風接收聲音資訊且將該資訊自高阻抗值變為低阻抗值的前置放大器；及與該前置放大器電子耦接且經組態以自該前置放大器接收信號且濾除不屬於表明氮氣穿過該模板之範圍的任何信號頻率的音級監測器。
27. 如請求項26之系統，其中該音級監測器進一步經組態以使用對數均方偵測器線性化該信號。
28. 如請求項27之系統，其中該音級監測器進一步經組態以將該線性化信號標準化為標準4-20mA信號。
29. 如請求項25之系統，其中該麥克風對方向靈敏。
30. 如請求項29之系統，其進一步包含與該麥克風耦接之外殼，該外殼經組態成具有開口以提高該麥克風之聲音接收方向性。
31. 如請求項30之系統，其中該外殼具有實質上管狀形狀，且該麥克風位在該管內部。
32. 如請求項30之系統，其中該外殼經隔絕以進一步減弱並非經由該外殼中經組態以允許聲音進入外殼中的開口接收的聲音。
33. 如請求項30之系統，其中該外殼之該開口係朝著該模板定向。
34. 如請求項29之系統，其中該麥克風量測隨著電容器中容量值變 化所接收之聲音資訊。
35. 如請求項29之系統，其中該麥克風僅在該麥克風與該控制器之間的管線的一側接地，以減少假陽性信號之發生。
36. 如請求項25之系統，其中該聚合物為尼龍6,6聚合物。
37. 一種用於制止聚合物生產製程中氮爆發生之氮爆制止系統，其包含：如請求項25中所述組裝且組態之多個組件，其中該邏輯控制器與氮氣所穿過之高壓釜擠出閥電子耦接，且經組態以在偵測到表明發生該氮爆之電子信號後發出自動關閉該高壓釜擠出閥之信號。
38. 如請求項37之系統，其進一步包含適於自該邏輯控制器接收該信號，且在自該邏輯控制器接收關閉該高壓釜擠出閥之該信號以後進行該操作的電機器件。
39. 如請求項37之系統，其中該聚合物為尼龍聚合物。
40. 如請求項39之系統，其中該尼龍聚合物為尼龍6,6聚合物。
41. 一種鑑別尼龍聚合物鑄造事件之結束的方法，其包含：基於該鑄造事件之參數預測該事件之結束；及如請求項1中所述偵測氮爆現象，其中該氮爆之偵測證實該鑄造事件之結束。
42. 一種結束尼龍聚合物鑄造事件之方法，其包含：基於該鑄造事件之參數預測該事件之結束；如請求項1中所述偵測氮爆現象；及響應於該氮爆現象之偵測關閉與模板耦接之高壓釜擠出閥。