DE3629995C1 - Anlage fuer das Strangpressen von thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft gattungsgemäß eine Anlage für das Strang­ pressen von thermoplastischem Kunststoff mit Extruder mit Schnecken­ welle sowie Extrudergehäuse mit Einspeisungsöffnung, Einspeisung, Strangpreßwerkzeug, Antrieb mit Regelmotor und Kaskadenregeleinrich­ tung für die Massetemperatur, wobei die Kaskadenregeleinrichtung zwischen der Einspeisungsöffnung und dem Strangpreßwerkzeug mehrere Temperaturabschnitte, Massetemperaturfühler und Temperiereinrich­ tungen aufweist, wobei auch der unmittelbar an die Einspeisungs­ öffnung anschließende Temperierabschnitt der Kaskadenregeleinrichtung angehört sowie bei einer Massetemperaturabweichung vom Sollwert die Temperatur dieses Temperierabschnittes eine Korrektur erfährt und wo­ bei fernerhin bei zu hohem Durchsatz die Antriebsdrehzahl des Regel­ motors reduziert wird und umgekehrt. - Die Massetemperatur kann direkt über einen Temperaturfühler oder indirekt, z. B. über die Viskosität, gemessen werden. Kaskadenregeleinrichtungen sind bei An­ lagen für das Strangpressen von thermoplastischem Kunststoff be­ kannt. Man versteht darunter ein Regeln der Massetemperatur unter Verwendung der Wandtemperatur des Extrudergehäuses als Hilfsregel­ größen mit entsprechenden Hilfsregelkreisen. ln den Temperierzonen erfolgt nach Maßgabe der regeltechnischen Zusammenhänge ein Heizen oder ein Kühlen. Verteilt über die Länge eines Extrudergehäuses sind z. B. fünf oder sechs Temperierzonen üblich.

Bei der bekannten Anlage, von der die Erfindung ausgeht (H.G. Wiegand "Prozeßautomatisierung beim Extrudieren und Spritzgießen", München/Wien, 1979, S. 37, 38; Zeitschrift "Plastverarbeiter (PV)", Band 24, 1973, S. 598 bis 602) ist der im Anschluß an die Einspeise­ öffnung, wenn auch mit geringem Abstand, angeordnete Temperierab­ schnitt als Heizeinrichtung ausgebildet und mit einer glatten Bohrung versehen, in der die Schneckenwelle arbeitet. Man erreicht durch die Kaskadenregelung ein schnelles Ausregeln von Störungen in den ein­ zelnen Temperierzonen über die Hilfsregelkreise sowie in bezug auf die Massetemperatur eine hohe Regelzuverlässigkeit. Wie die Praxis zeigt, kann unabhängig von der Art der Störgröße und vom Betriebs­ punkt des Extruders die Regelzuverlässigkeit für die Massetemperatur mit einer Regelbreite von plus/minus 50°C sichergestellt werden. Die Kaskadenregeleinrichtung gerät erst außer Kontrolle, wenn aufgrund von verfahrenstechnischen Vorkommnissen und daraus resultierenden Meßwertänderungen die Regelabweichung zwischen Massetemperatur- Istwert und vorgegebenem Sollwert größer wird ("Plastverarbeiter (PV)", 1.c. S. 600, rechte Spalte, Zeilen 7 bis 14). Allerdings ist bei diesen bekannten Anlagen die Förderung des aufgegebenen Gutes in dem Bereich, der an die Einspeisungsöffnung anschließt, dem so­ genannten Einzugsbereich, verbesserungsbedürftig.

Um bei einem Extruder die Förderung des aufgegebenen Gutes im Ein­ zugsbereich zu verbessern, ist es bekannt, in diesem Bereich eine gekühlte Nutbuchse anzuordnen (Zeitschrift "Plastverarbeiter (PV)", Band 23, 1972, S. 332, Abbildung 1). Der Versuch, bei einem Extruder der bekannten Anlage mit Kaskadenregeleinrichtung im Einzugsbereich eine Nutbuchse anzuordnen, stabilisiert zwar die Förderung des auf­ gegebenen Gutes, reduziert jedoch die vorstehend definierte Regelbreite auf plus/minus 10°C, was die Verfügbarkeit der Anlage insgesamt in bezug auf die Aufbereitung unterschiedlicher thermoplastischer Kunststoffe beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Anlage die Förderung des aufgegebenen Gutes im Einzugsbereich zu verbessern und außerdem sicherzustellen, daß die Regelbreite für eine zuverlässige Regelung der Massetemperatur eine störende Reduzierung nicht erfährt und, wie angegeben, plus/minus 50°C erreicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der im Anschluß an die Einspeisungsöffnung angeordnete Temperierabschnitt lediglich als Kühleinrichtung ausgebildet ist und eine Nutbuchse aufweist, daß die Einspeisung als gravimetrische Einspeisungseinrichtung ausge­ bildet ist sowie einem weiteren Regelkreis angehört, der über den Regelmotor die Antriebsdrehzahl steuert, wobei bei zu hoher Masse­ temperatur und zu hohem Durchsatz der Regelkreis, dem die gravi­ metrische Einspeisungseinrichtung angehört, die Antriebsdrehzahl des Regelmotors reduziert und umgekehrt, und daß die Kaskadenregelein­ richtung sowie der zusätzliche Regelkreis über einen Verknüpfer regel­ schwankungsausgleichend verbunden sind. - Grundsätzlich ist es bei einem Extruder mit mehreren längs des Extrudergehäuses angeord­ neten Temperierzonen mit zugeordneten Reglern, jedoch ohne Kaskaden­ regeleinrichtung, bekannt (DE-OS 33 43 777), die Antriebsdrehzahl des Regelmotors, der auf die Schneckenwelle arbeitet, durch die Regler zu beeinflussen, und zwar über Verzögerungsglieder. Das geschieht für einen anderen Zweck, nämlich zur Beseitigung von Anfahrpro­ blemen.

Die erreichten Vorteile beruhen auf dem Regelverbund zwischen Kas­ kadenregeleinrichtung und dem weiteren Regelkreis, dem die gravi­ metrische Einspeisungseinrichtung angehört und der auf den Regel­ motor arbeitet, sowie auf der funktionellen Verschmelzung dieses Regelverbundes mit der Nutbuchse im Einzugsbereich, deren Ausbildung als Kühleinrichtung und deren Integration in die Kaskadenregelein­ richtung.

Wird bei einer erfindungsgemäßen Anlage die Massetemperatur zu hoch, so bewirken die beschriebenen Maßnahmen zunächst eine Redu­ zierung der Temperatur der Kühleinrichtung, so daß im Bereich der Nutbuchse eine sehr starke Kühlung erfolgt. Als Folge davon steigen der spezifische Durchsatz pro Umdrehung und damit der Durchsatz insgesamt, was so weit gehen könnte, daß die Massetemperatur im Bereich des Massetemperaturaufnehmers unter den Sollwert sinkt. Nun wird der Regelkreis wirksam, dem die gravimetrische Einspeisungs­ einrichtung angehört und der über den Regelmotor die Antriebsdreh­ zahl steuert. Die gravimetrische Einspeisungseinrichtung stellt gleich­ sam fest, daß der Durchsatz zu hoch ist und reduziert die Antriebs­ drehzahl. Die Folge davon könnte sein, daß die Massetemperatur im Bereich des Massetemperaturaufnehmers weiter sinkt. Um dieses zu ver­ hindern, sind die Kaskadenregeleinrichtung sowie der Regelkreis, dem die Einspeisungseinrichtung und der Regelmotor angehören, über den Verknüpfer so verbunden, daß Regelschwankungen vermieden werden. Ist die Massetemperatur des Massetemperaturaufnehmers zu niedrig, so funktionieren die beschriebenen Zusammenhänge entsprechend, gleichsam mit umgekehrten Vorzeichen. Im Ergebnis sind die erreichten Vorteile darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Anlage einer­ seits die Förderung des aufgegebenen Gutes im Einzugsbereich ver­ bessert und außerdem sichergestellt ist, daß die Regelbreite für die Massetemperatur eine störende Reduzierung nicht erfährt und die an­ gegebenen plus/minus 50°C erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungs­ gemäße Anlage für das Strangpressen von thermoplastischem Kunst­ stoff.

Die in der Figur dargestellte Anlage ist für das Strangpressen von thermoplastischem Kunststoff bestimmt. Zu ihrem grundsätzlichen Auf­ bau gehören ein Extruder 1 mit Schneckenwelle 2 und Extrudergehäuse 3, eine Einspeisung 4, ein in der Figur links anzuschließendes Strangpreßwerkzeug, welches nicht gezeichnet wurde, und der Antrieb mit Regelmotor 5. Das Extrudergehäuse 3 ist im Anschluß an die zur Einspeisung 4 gehörende Einspeisungsöffnung 6 mit einer Nutbuchse 7 versehen. Das Extrudergehäuse 3 ist im Bereich der Nutbuchse 7 im übrigen mit einer Kühleinrichtung 8 ausgerüstet. Das Extrudergehäuse 3 weist über seine Länge verteilt eine Mehrzahl von Temperierzonen 9 auf und diese sind mit Temperiereinrichtungen 10, 11 ausgerüstet.

Wesentlich für die Funktion der Anlage ist eine Regeleinrichtung 12 für den Massedurchsatz und die Massetemperatur. Diese Regeleinrich­ tung 12 weist im Bereich vor dem Strangpreßwerkzeug einen direkten oder indirekten Massetemperaturaufnehmer 13 auf. Außerdem gehören der Regeleinrichtung 12 die Temperatureinrichtungen 10, 11 in einer Regelkaskade 14 an. Die Regelkaskade 14 arbeitet mit den Folge­ reglern 15, 16, 17, 18, 19, 20. Auch die Kühleinrichtung 8 gehört der Regelkaskade 14 an. Insoweit ist die Anordnung so getroffen, daß bei einer Abweichung der Massetemperatur am Massetemperaturaufnehmer 13 vom Sollwert die Temperatur der Kühleinrichtung 8 korrigiert wird. Die Einspeisung ist als gravimetrische Einspeisungseinrichtung 4 aus­ gebildet. Sie gehört einem weiteren Regelkreis 21 an, der über den Regelmotor 5 die Antriebsdrehzahl steuert, und zwar mit der Maßgabe, daß bei einer Abweichung des Massedurchsatzes von dem für die Ein­ speisungseinrichtung 4 vorgegebenen Sollwert die Antriebsdrehzahl korrigiert wird. Die Regeleinrichtung 22 mit der Regelkaskade 14 sowie der Regelkreis 21, dem die Einspeisungseinrichtung 4 sowie der Regel­ motor 5 angehören, sind über einen Verknüpfer 23 verbunden. - Die zuletzt erwähnten Maßnahmen beginnend mit der Bestimmung, daß die Kühleinrichtung 8 der Regelkaskade 14 angehört, finden sich rechts in der Figur, sie wurden zur Verdeutlichung in dickerer Strichführung ausgeführt als die übrigen einleitend erläuterten Bauteile. Es ver­ steht sich, daß es sich bei dem Verknüpfer um einen Rechner 23 han­ delt, der nach Maßgabe der betrieblichen Gegebenheiten eingestellt wird. Es versteht sich fernerhin, daß diesem Rechner 23 der Masse­ temperatursollwert oder der Viskositätssollwert zugeführt wird, wenn die Massetemperatur indirekt gemessen wird, und zwar über die Ein­ gabe 24. Der Massedurchsatzsollwert wird über die Eingabe 25 zuge­ geben. Im übrigen werden dem Rechner 23 zugeführt der Leistungs­ verbrauch des Antriebes über die Eingabe 26 und der Leistungsver­ brauch für Heizung bzw. Kühlung über die Eingabe 27. Darüber hinaus muß der Rechner 23 über die Rohstoffart und über besondere Parameter bezüglich der Auslegung der Anlage informiert werden, was über die Eingabe 28 erfolgt. Eine Energieverbrauchsoptimierung ist so erreichbar. Die dem Rechner 23 aufgegebenen Größen werden als Regelparametersatz der Regeleinrichtung, die als Leitregler 22 für die Regelkaskade 14 ausgebildet ist, bzw. dem Regler 29 des weiteren Regelkreises 21 zugeführt, dem die gravimetrische Ein­ speisungseinrichtung 4 angehört. Der Massetemperatursollwert gelangt über 30 zu dem Leitregler 22.

Claims (1)

1. Anlage für das Strangpressen von thermoplastischem Kunststoff mit
   Extruder mit Schneckenwelle sowie Extrudergehäuse mit Ein­ speisungsöffnung,
   Einspeisung,
   Strangpreßwerkzeug,
   Antrieb mit Regelmotor und
   Kaskadenregeleinrichtung für die Massetemperatur,
   wobei die Kaskadenregeleinrichtung zwischen der Einspeisungsöffnung und dem Strangpreßwerkzeug mehrere Temperaturabschnitte, Masse­ temperaturfühler und Temperiereinrichtungen aufweist, wobei auch der unmittelbar an die Einspeisungsöffnung anschließende Temperier­ abschnitt der Kaskadenregeleinrichtung angehört sowie bei einer Massetemperaturabweichung vom Sollwert die Temperatur dieses Tem­ perierabschnittes eine Korrektur erfährt und wobei fernerhin bei zu hohem Durchsatz die Antriebsdrehzahl des Regelmotors reduziert wird, und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß der im Anschluß an die Einspeisungsöffnung (6) angeordnete Tem­ perierabschnitt (8) lediglich als Kühleinrichtung ausgebildet ist und eine Nutbuchse (7) aufweist, daß die Einspeisung als gravimetrische Einspeisungseinrichtung (4) ausgebildet ist sowie einem weiteren Regelkreis (21) angehört, der über den Regelmotor (5) die Antriebs­ drehzahl steuert, wobei bei zu hoher Massetemperatur und zu hohem Durchsatz der Regelkreis (21), dem die gravimetrische Einspeisungs­ einrichtung (4) angehört, die Antriebsdrehzahl des Regelmotors (5) reduziert und umgekehrt, und daß die Kaskadenregeleinrichtung (14) sowie der zusätzliche Regelkreis (21) über einen Verknüpfer (23) regelschwankungsausgleichend verbunden sind.