開口容器內流動性混合物料料位調節法的製作方法

2023-09-23 16:16:50

專利名稱：開口容器內流動性混合物料料位調節法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對具有一個開口的容器內的、至少由兩種組份組成的可流動性物料的料位調節方法，特別是一種擠壓機供料鬥內的料位調節法，其中料位至少由一個傳感器件檢測，所述傳感器至少控制一種組份物料的加料速度。
在多種物料混合方法中，尤其是向一個擠壓機的供料鬥內裝填塑料顆粒的場合下，均須對物料供應量加以控制，使得容器或鬥內的平均料位保持恆定，儘可能波動小些，儘管物料是連續不斷地從所述容器中排出。
圖1所示為現有技術擠壓機設備。在該設備中，顆粒狀物料和切下的碎邊料被混合製成擠出平板。其中傳統型擠壓機1的供料螺杆是驅動馬達2驅動的。從縫型模頭3擠出的平板4，經過一個冷卻輥筒5和一個彎曲輥筒6，到達一個修邊裝置7。從平板4兩側切離的邊料，通過一個切碎機9，進入一鼓風機10，並由管道11回送至擠壓機1的供料鬥12。由圖可見，供料鬥12是由園柱形頸管13和擠壓機1固定在一起的。在頸管13上設有兩個傳感器14和15，二者間隔開一定距離，以便感應要在擠壓機內熔融的物料的不同料位。正如已談到那樣，上述物料內包括一小部分切碎的邊料。絕大部分物料為顆粒狀物料。一種顆粒狀物料由計量鬥16供給和它相連的主供料鬥12，而另一種顆粒狀物料由計量鬥17供應，後者亦和主供料鬥12相連。物料的供應是由計量螺杆18、19來實現的，該二螺杆由馬達20和21驅動。主驅動馬達2和馬達20、21均由控制線22、23及24與調節裝置25連接。藉此，使馬達20和21在依賴於馬達2之前提下受到控制，亦即，如果擠壓機1以較高的輸出量運轉，以致驅動馬達2的轉速較高，則計量鬥16和17的馬達20與21亦以較高轉速運轉。如已提到，柱形頸管13內的料位，是由傳感器14和15來控制的。因此當擠壓機出料量大於入料量時，計量鬥16和17即不斷提供物料，與切碎的邊料混合，進入供料鬥12內，直至傳感器15檢測出物料。這時，計量鬥16和17的兩個馬達20和21即停止運行，直至頸管13內的物料料位又下降至被傳感器14檢測的高度為止。但這時，切碎的邊料仍連續不斷地經由導管11而供給，這意味著在一個短時間內，將只有切碎的邊料充入擠壓機1內。擠壓機內充入過量的鬆散的邊料，會導致擠壓機內的壓力波動，並有物料從中擠出。壓力波動及物料擠出會導致擠出平板上出現明顯的紋路。這是傳統位調節方法所具的一種缺點。
此外，傳統的料位調節法還具有以下缺點料位波動太大;在多種組合物組成物料情況下，調節過程中混合比會變化;而且無法精確測定混合比。
本發明的目的是提供一種新的料位調節方法，採用該方法，儘管設備內的物料連續不斷地排出，供料鬥或其它容器內的平均料位波動極小，而且可以在不影響料位的前提下定時測取物料混合比，在多種組份的物料的情況下，各馬達改變轉速時亦不會影響物料的混合比。
本發明的另一目的是開發一種料位調節方法，這種方法是保持一種組份基本上定量供應而改變另一種組份的供應量來維持料位不變，同時卻能在一段時間內基本上保持物料混合比不變。
本發明的上述目的，可以這樣實現。本發明所述料位調節法所採用的裝置中，至少有一種物料組份通過一個計量供料螺杆而供給供料鬥或其它容器，所述供料螺杆是從一個供料容器獲得所述物料的。螺杆的馬達受來自一個或一些傳感器件的信號的控制，以便保持供料鬥內料位處於平均高度，一旦料位偏離，則只須略改變馬達轉速即可使料位復原。
如果供料鬥或其它容器至少接納由兩個計量供料螺杆供給的兩種組份物料(螺杆分別從相應的供料容器獲得不同的物料)，則按照本發明，使得相應馬達在改變轉速以維持料位時，馬達之間的轉速比總是保持為一固定值，該固定比值是和物料混合比相應的。換言之，不論諸馬達為維持料位而以何速度旋轉，由馬達轉速比所決定的物料混合比將保持不變。
驅動計量供料螺杆的馬達在改變轉速以保持料位不變時，在達到平均料位的調節過程中，可能產生轉速突變現象。為避免此現象，馬達轉速，基本上宜以均加速度而改變。
另外，在所述混合物料料位調節中，可能每隔一定時間要檢查一次物料混合比，視其是否合適。
為了精確地檢查向供料鬥或其它容器提供的物料混合比，本發明的另一特點是配備有一些計量容器，在一段確定的時間內，物料各組份被分別饋送至這些容器內進行計量。為了進行這一計量，可在連接計量供料螺杆和擠壓機供料鬥或類似容器的導管上配備支管，所述支管通入上述計量容器，且支管上配備有能自動操作的截流滑閥，可將支管關閉。利用這種計量方法，即使設備在運行中，亦可精確地監測多種組份的混合比。計量時間應足夠長，但總體說來，還是相當短，以保證在計量過程中所產生的空鬥現象或料位的偏離可以按照本發明所述調節法加以糾正，使料位慢慢地復原至平均位置，而馬達並不發生轉速突變。
平均料位，宜用一個傳感器來檢測，以便當料位降低時，傳感器的輸出信號促使混合物料的供料速度均勻地增大，而若料位上升，則供料速度均勻地減低。
亦可在不同高度設置多個傳感器，來檢測料位。這些傳感器的輸出信號，則和計量供料螺杆馬達的各級不同轉速相對應。
本發明所述料位調節法的另一特點是，設有一個上基準點和下基準點，測出料位在上、下基準點之間改變所需的不同時間，根據這些時間來計算出計量螺杆馬達為維持平均料位而應有的轉速。
另外，亦可使得計量螺杆馬達的轉速按正比於擠壓機螺杆轉速的方式而改變，以防止當擠壓機螺杆轉速改變時，供料鬥的排料速度亦隨之改變而使鬥內料位從平均料位偏離。
在生產熱塑材料擠出平板的場合下，擠出平板的兩邊通常要進行修整，而切下的邊料被作為廢料送入一個切碎器進行切碎。切碎後的邊料又從切碎器經一鼓風機而送回至擠壓機的供料鬥內，和其中的顆粒狀物料混合在一起。混合物的不同組份之間的混合比應儘量保持不變，以便擠壓出均質的材料，且使材料的組份隨時間推移的改變儘可能地小。由於馬達不會停運，故擠出平板上不會產生紋路。
前述本發明第二個目的，可以這樣來實現。保持一種組份基本上連續不斷地送入擠壓機供料鬥，或保持擠出平板的切碎邊料連續不斷地送入供料鬥，而按上述方法來調節所加入的另一種組份的量，以維持料位不變。該情況下，除了連續不斷地供應的一種組份或切碎的邊料之外，可以以可變速率加入另一種或兩種組份，而保持混合比為常數。按照本法明所述方法，另外加入的至少一種組份的供應量，僅在平均料位上下波動，當傳感器測出料位低於平均料位時，供應量略微增加，使得該組份以較高的速率供應至容器，將容器充填或部分充填，直至料位超過平均料位為止。然後，響應傳感器的一個信號，該物料組份的供應量連續減少，使得料位又低於平均料位。此後又響應傳感器的另一個信號，使供應量又增加，周而復始。用這樣的方法來調節容器供料量，可以保證所供應的諸組份之間的混合比不致有太大的改變。
如果一些不同組份的物料以一定混合比加入，而保持切碎邊料連續不斷地供應，則在進行測定混合比時，最好切斷邊料的供應，以免破壞整個混合比的平衡。
本發明所述混合物料位調節法，具有以下優點首先，採用本方法可以保持開口容器內料位波動最小。另外，可以在運行過程中取樣而基本上不影響料位變化。再者，儘管諸供料馬達轉速改變，各組份的混合比仍可保持不變。在保持一種組份供料速度基本不變情況下，利用改變另一種組份的供料速度來維持料位，亦能保證各組份之混合比基本上不變動。
本發明所述混合物料料位調節法的


如下
圖1是現有技術擠壓機設備的料位調節方法示意圖;
圖2是用熱塑性材料製作擠壓平膜的設備的示意圖;
圖3是和圖2相類似的設備的示意圖，其中採用了改進的料位調節法;
圖4是和圖2、3類似的設備的示意圖，其中採用另一種料位調節法;
圖5是和圖2至4類似的設備示意圖，其中採用了又一種料位調節法。
以下結合諸附圖，詳細說明本發明所述流動性混合物料料位調節法。
在圖2所示的設備中，計量供料螺杆18′和19′上接有截流滑閥30及31，截流滑閥設計成這樣，當它們關閉時，顆粒狀物料流入容器32和33，而不流入供料鬥12′。截流滑閥30和31經控制線34和35而受調節裝置25′的控制，例如每隔兩小時動作一次，或者在顆粒狀物料改變後動作一次，每次二者同時動作，持續30秒鐘，使得在該30秒鐘內，由計量螺杆18′和19′所供給的顆粒狀物料流入容器32和33中。此後，無須停運設備，操作者即可精確地確定物料流入容器32和33的流通量。為了避免在取樣時顆粒狀物料和切碎邊料之間的混合比發生改變，當顆粒狀物料流入容器32和33時，邊料由一雙向閥36改道流入比如一個懸掛的袋37內。為了取樣，可以操作調節裝置25′，使得柱形頸管13′內的物料料位一直上升至報警傳感器29的位置，這樣使得頸管13′內充有足夠的物料，保證取樣過程中對擠壓機的供料。傳感器26、28、29是所謂容性傳感器，其靈敏度由電位器來調整設定，使得傳感器僅僅對頸管13′中的物料柱體靜態狀況產生響應，而對落入頸管13′內的物料無反應。
傳感器28和29用來檢測所允許的物料最大邊界料位，並可產生報警信號。圖2所示設備所採用的調節方法中，馬達20′和21′並不是時停時轉的，而是僅僅改變旋轉速度，使得由計量螺杆18′和19′供給的物料量交替地略微增加或減少。這樣，柱形頸管13′內的物料料位就在容性傳感器26的上下波動。因而，供給擠壓機1′的物料的混合比，就基本上保持為恆定。
圖3表示另一種料位調節方法。現按圖3說明如下。
計量鬥102′和103′，經由分別由馬達106′和107′驅動的計量供料螺杆104′和105′而將顆粒狀物料供應至主料鬥101′。由圖3可知，主料鬥101′具有一個頸管108′，其上裝有六個觸發器(用109′標明)。顆粒狀物料按常規方式由頸管108′流出，進入一個擠壓機110′內。該擠壓機基本上恆速地運行。所有觸發器109′均與調節裝置111′連接，藉以控制馬達106′和107′的速度。為達有效調節之目的，首先要對和馬達106′及107′相關的電位器112′及113′作如此的調整，使得馬達106′及107′具有一個和物料混合比相應的轉速比，以便合適地操作計量螺杆112′及113′。當對電位器112′及113′完成初步調整後，在運行初期，應使頸管108′藉馬達106′及107′而蕕得足夠物料，使得料位達到最上面的那個觸發器(標有「停機」字樣的)，該觸發器將使馬達106′及107′停運。隨後，當擠壓機110′由頸管108′中攝取物料，使得料位下降至第二個觸發器(20%)時，馬達106′及107′又始運轉，其轉速正好相當於由位器112′及113′所設定的最大轉速之20%。如果這一轉速已足夠滿足對擠壓機110′的物料供應，而同時又能保持頸管108′中的料位不再降低，那麼馬達106′及107′就一直以該轉速運行。如果頸管108′中的料位繼續降低，則料位將首先降至40%的觸發器(即由上往下數的第三個)，使得馬達106′和107′的轉速增至由電位器112′及113′所設定最大轉速之40%。如果該轉速太大，則頸管108′中的料位將再上升至20%觸發器(即由上往下數第二個)的高度。換言之，馬達106′及107′的轉速不是由電位器112′及113′所設定的最大轉速之20%，就是40%，連續如此變化。因此，馬達106′及107′的轉速變化不超過20%。亦可採用六個以上任何所需數目的觸發器，使得每一級的轉速變化更小。但不論在何場合下，一定要保證兩個馬達106′及107′在最高轉速下(即由電位器112′及113′所設定的100%轉速)，能連續不斷地供應比擠壓機110′所能處理的物料量更多的物料。
由圖3還可以看出，供料螺杆104′及105′，分別配備有排管114′及115′，排管114′及115′配備有滑閥，使得螺杆104′及105′來的顆粒狀物料，可按選定或流入主料鬥101′，或流入排管114′及115′。這意味著，在運行過程中，可按予定的或不規則的時間間隔改變顆粒狀物料的流向，使得在某一段時間內，顆粒狀物料同時被注入計量罐116′和117′內。取樣期間，由於供料螺杆104′及105′繼續以原轉速而運行，物料的混合比並不受影響。可以按照兩種不同顆粒物料的取樣來確定混合物的重量混合比，若該混合比不合格，可以適當地調整電位器112′及113′，以便調整螺杆104′和105′的轉速比。
圖3所示料位調節方法，其中馬達轉速按固定的變速級而改變，這種轉速的改變和擠壓機110′是否在運轉是無關的。而圖4所示為另一種控制方法的相應設備，其中馬達106′及107′的轉速快慢，是依賴於擠壓機110′的轉速的，亦即，一當擠壓機110′開始運轉，計量螺杆的馬達106′及107′亦開始運轉。為達此目的，擠壓機110′的供料螺杆轉軸上裝有一個測速電機118′，後者又和控制裝置111′聯結。控制裝置111′還和四個觸發器109′聯結。藉助於這些觸發器，馬達106′及107′的轉速或增或減，但其轉速的改變並不一定要在相同的變速級內發生，實際上，按圖4所示實施例，這些變速級是取決於擠壓機110′的運行轉速的。例如，如果擠壓機110′僅僅運行於其最大轉速之50%，那麼馬達106′及107′同樣只要以其最大轉速之50%運轉(最大轉速由電位器112′及113′予先設定)。馬達106′及107′的這一平均轉速，成比例地受到圖示四個觸發器所檢測到的料位的影響。測速電機118′向控制裝置111′所提供的擠壓機控制值，在和各個不同的料位高度值相乘之後，再向馬達106′及107′提供不同的控制值。
圖5表示又一種料位調節方法所採用的設備，其中頸管101′僅配備有兩個觸發器。兩個觸發器均和一個調節裝置聯結，所述調節裝置測出料位由上觸發器下降至下觸發器所需時間，以及隨後料位由下觸發器上升返回至上觸發器所需的時間。調節用的控制值是在考慮所測得上述時間的基礎上加以改變的，以便如此控制馬達106′及107′的轉速，使得料位僅以很慢的速度下降或上升，進行調節。圖示設備中具有兩個不同的控制值，分別由上下兩個觸發器觸發。除上述調節措施之外，擠壓機110′的轉速還受到這樣的監測，使得當一旦擠壓機轉速突然增大時，馬達106′及107′的轉速亦因兩個控制值的改變而相應增大，其增大值為擠壓機轉速增大值之某一百分比。當擠壓機110′的轉速突然下降時，上述調節過程同樣以相類似的形式發生。
為了樣的目的，馬達106′及107′的轉速被固定於二控制值之平均值上，使得所取得的樣品一方面能反映混合物的重量混合比，另一方面還能表明所述物料的即時流通量。這一點之所以能做到，是因為取樣是在某一段確定的時間內進行的，因此根據這一時間以及所取得樣品之重量，可計算出其即時流通量。本發明所述方法，還可以防止於起到計量泵作用的馬達被短時間開啟或短時間停止而引起的物料混合比的波動。例如，當一個計量供料螺杆以330公斤/時的供料量運轉，而另一個的供料量僅為了3公斤/時，則由於轉動部件具有不同的轉動慣量，兩個螺杆對控制信號的反應滯後時間就不同，這就會使混合比變化。而同樣地，兩個螺杆各需不同的時間來達到應有的工作轉速，而這兩個不同的時間亦對混合比不無影響。按照上述的調節法，如果使得計量供料螺杆完全停止，而後再次啟動，上述的波動即可避免。
在圖2所示實施例中，僅僅採用一個傳感器26，來檢測物料的平均料位，則必須採取合適的措施，以防止料位過調現象發生。
按照本發明所述的方法，還可以使計量螺杆的馬達的轉速僅在很窄的界限以內波動，使得料位不會突然由平均料位偏離。
按照本發明的各種調節方法，均有以下的先決條件計量螺杆並不是將物料直接饋送至擠壓機，而是中間經過一個緩衝儲罐。藉助於該緩衝儲罐，還可以從在計量螺杆內流動的物料中抽取樣品，取樣時設備不必停運，且所述緩衝儲罐亦不會發生空罐現象。
權利要求
1.一種對具有排料開口的容器內的流動性混合物料料位的調節法，其中所述混合物料至少由兩種組份組成，特別是對一個擠壓機的供料鬥內的料位的調節法，其中料位至少由一個傳感器檢測，所述傳感器至少控制一種組份的物料的供料量，其特徵在於，所述要進行料位調節的容器，至少經由一個計量供料螺杆，從第二個容器內攝取一種組份的物料，所述計量供料螺杆的驅動馬達，由來自至少一個傳感器的信號而控制，所述信號在料位下降時，使得傳感器所控制的組份物料在單位時間內的添加量均速地增加，而當料位上升時，使得該物料在單位時間內的添加量均速地減小。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述要進行料位調節的容器，經由分別與另一容器連通的計量供料螺杆，至少攝取兩種不同組份的物料，所述計量螺杆的馬達轉速隨料位而改變，但馬達的轉速比保持為與物料混合比相應的固定值。
3.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述計量供料螺杆馬達的轉速，基本上以均加速度而變化。
4.如權利要求1所述方法，其特徵在於，為了測定物料混合比，混合物料的各組份在一段予定時間內分別被導入一計量容器內。
5.如權利要求1所述方法，其特徵在於所述平均料位基本上由一個傳感器檢測，所述傳感器發出信號，當料位下降時，使各組份物料的供應量增加，而當料位上升時，使各組份物料的供應量連續地減少。
6.如權利要求1所述方法，其特徵在於，物料的料位由多個傳感器檢測，所述傳感器代表不同的料位，而傳感器發出的信號，使馬達轉速改變成為合適變速級的轉速。
7.如權利要求1所述方法，其特徵在於，料位由上限點變為下限點所需時間以及由下限點返回上限點所需時間均被測出，而諸馬達為維持平均料位所應有的轉速，以上述時間為依據而計算。
8.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述計量供料螺杆馬達的轉速，是以正比於擠壓機轉速的方式而改變的。
9.如權利要求1所述方法，其特徵在於，至少一種組份的物料基本上連續不斷地向所述要進行料位調節的容器供應，或者由擠壓機擠出平板切離的邊料碎塊被連續不斷地向擠壓機供料鬥供應，在那裡和其它組份的物料混合。
10.如權利要求9的所述方法，其特徵在，除了一種連續不斷地供應的組份的物料或連續供應的邊料碎塊之外，至少還有兩種組份的物料以固定的混合比在可變的供料速率下供應。
11.如權利要求4所述方法，其特徵在於，連通所述計量供料螺杆和所述容器或者說擠壓機的供料鬥的管道上，設有通向一些計量容器的分支管路，所述分支管路上配備有能自動操作截斷通路的截流滑閥。
全文摘要
本發明涉及開口容器內流動性混合物料料位的調節法。其中至少一種組份的物料經由一計量供料螺杆而向所述料位調節容器供應，所述計量供料螺杆的馬達接受來自至少一個傳感器的信號的控制，調節轉速。傳感器是用來檢測容器內混合物的料位的。當料位偏離時，馬達轉速只要作最小的改變，即可使料位恢復至平均料位高度。
文檔編號B29C31/06GK1046803SQ90102489
公開日1990年11月7日 申請日期1990年4月26日 優先權日1989年4月26日
發明者理察·沙德肯 申請人:溫特莫勒·赫爾歇公司