塑料挤出机的工作原理是怎样的。 点击:0 | 回复:7



雪世界

    
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发表于:2007-07-26 07:10:00
楼主
塑料挤出机的工作原理。



张智勇

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发表于:2007-07-26 07:36:00
1楼
应该是蜗杆旋转,且蜗杆进口大,出口略小
强行把塑料挤出
看过机器,就是没有打开

下面几篇文章
螺杆挤出机是塑料成型加工最主要的设备之一,它通过外部动力传递和外部加热元件的传热进行塑料的固体输送、压实、熔融、剪切混炼挤出成型。螺杆挤出机自诞生以来,经过近百年的发展,已由普通螺杆挤出机发展为新型螺杆挤出机。尽管新型螺杆挤出机种类繁多,但就挤出机理而言,基本是相同的。传统螺杆挤出机挤出过程,是靠机筒外加热、固体物料与机筒、螺杆摩擦力及熔体剪切力来实现的。“摩擦系数”和“摩擦力”,“粘度”和“剪应力”是影响传统螺杆挤出机工作性能的主要因素,由于影响“摩擦”和“粘度”的因素十分复杂,因此,传统螺杆挤出机挤出过程是一个非稳定状态,难以控制,对某些热稳定性差、粘度高的热敏性塑料尤为突出。自60年代以来,世界上各国学者对螺杆挤出机理进行了大量研究,也取得了明显的成就,但由于他们的研究大多局限于传统塑料挤出成型机理、机械结构形式和换能方式,因而一直未能取得重大突破。传统螺杆挤出机所存在的如体积庞大、能耗高、噪音大、产品质量提高难等一系列缺点没有得到根本解决。
  1988年,瞿金平教授在多年教学、科学研究实践中,经过长期观察思索和理论研究后,在总结前人研究的基础上,大胆提出将振动场引入挤出成型全过程的设想,并对传统螺杆挤出机结构进行彻底变革。经过两年的艰苦努力,1990年终于研制出第一台塑料电磁动态塑化挤出机原理样机,原理样机采用直接换能方式,将振动场引入塑料化挤出全过程,从原理到机械结构都完全不同于传统螺杆挤出机,克服了传统设备的许多缺陷,具有体积小、重量轻、制造成本低、能耗低、噪音小、塑化混炼效果好等优点。1990年底,国家科委火炬高技术产业开发中心组织专家们经过考察和答辩后,将其列入1991年国家级火炬计划预备项目,进行研制开发。1991年7月,系列研究之一的“塑料共挤出设备的机电磁一体化研究”获“霍英东青年教育基金”的资助。在该基金的资助下,对塑料电磁动态塑化挤出机理共挤复合机理进行深入研究,在国内外首次提出了聚合物电磁动态塑化挤出工程原理,建立了比较完善的聚合物动态固体输送、熔融、熔体输送数学模型,阐明并定量地描述了聚合物动态塑化挤出过程的基本规律。依据新原理研制出国内外首创的“塑料电磁动态塑化挤出设备”。 

张智勇

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2楼
双螺杆市场创新技术趋势 作者:西安正德环保工程有限公司 张青侠 王丽 来源:雅式工业专网 双螺杆加工技术已经成为塑料加工业应用极为普遍的一种加工手段,相应的竞争也极为激烈。如何在激烈的竞争中立于不败之地?不同供应商纷纷推出各有特色的创新技术以赢得市场。 高速、高产量 高速、高效、节能一直是近年来国际塑料机械不断改进的主旋律。高速和高产量可使投资者以较低的投入获得高额的回报。但是,螺杆转速高速化带来一系列极待解决的问题:如物料在螺杆内停留时间短,容易引起物料混炼塑化不均;过高剪切可能造成物料急骤升温和热分解;可能出现挤出稳定性问题;需要高性能辅机和精密控制系统与之配套;螺杆与机筒的磨损问题以及减速传动箱设计问题等。因此,针对高速化可能带来的问题提供解决方案,便是双螺杆供应商技术创新的重要方向之一。 德国贝尔斯托夫(Berstorff)公司推出的新型双螺杆挤出机-ZEUTX系列,性能与众不同之处在于拥有优异的螺杆直径/生产率比。螺杆设计最高转速达1200rpm,扭矩大,挤出产能在100~3500kg/h之间。可同时进行物料的混炼、反应、排气等工序。机筒和螺杆采用了模块式设计,能满足各种特殊工艺要求,具备优异的加工工艺灵活性,还配有ZSEF型侧边喂料器,可实现高的固体颗粒输送率,切粒机可匹配不同的产率和材料加工。 为了适应高速、高产的需要,该挤出机拥有多处改进。装备了筒式加热器,可在极短时间内完成挤出机的升温工作,最高加热温度可达450℃;冷却流道设计真正实现了逆向流冷却,优化了冷却系统;配置了“弓形夹紧装置”,更换机筒的时间可比传统螺栓连接型更快;机筒采用了带有专利的高频淬火硬化工艺,赋予极佳的耐磨性能,从而省去了昂贵的耐磨衬套;另外,还配备有该公司的高级工艺控制系统。 多功能化 在功能方面,双螺杆挤出机已不再局限于高分子材料的成型和混炼,其用途已拓展到食品、饲料、炸药、建材、包装、纸浆和陶瓷等领域。此外,将混炼造粒与挤出成型工序合二为一的“一步法直接挤出工艺”也非常具有吸引力。 WPC(木塑复合材料)用于户外应用,如作甲板铺板和栅栏已经有相当长的时间,特别是在美国。辛辛那提公司专门开发了Fiberex系列,并不断使它最佳化以用于WPC成型。第四代Fiberex,具有一个加长的、耐磨加工单元,能充分满足顾客的不同要求,并达到高的产量。在去年的NPE展览会上,辛辛那提公司演示了整条Fiberex中试生产线,生产线配有一台生产量为200 kg/h(440 lb/h)的Fiberex T58挤出成型机,用于成型加工75 %木粉填充量的PP配混物。生产线制造一种用于家具工业的异型材,壁厚2.5mm,挤出定型速度2m/min。 大型化和精密化 实现挤出成型设备的大型化可以降低生产成本,对于大型双螺杆造粒机组、吹膜机组、管材组更是如此。在中国,大型化设备长期依赖于进口,现正在进行大型双螺杆造粒机组国产化研究。精密化可以提高产品的含金量,如多层复合共挤薄膜。熔体齿轮泵作为实现精密挤出的重要手段应加大力度进行开发研究。 国际知名供应商在大型挤出机开发方面已有大量成熟的技术。 为了满足不同客户的需要,JSW提供从TEX30到TEX400不同规格的双螺杆挤出机。其最大的双螺杆挤出机TEX400机筒直径443mm,总长35m,总重量达320吨。 Yanbu国立石油公司不久前向W&P公司订购了一台大型双螺杆ZSK320挤出机,包括电机、造粒机以及水冷系统,总值超过2000万欧元。根据不同聚合物品种与粘度,其产量达每小时25-50吨。 奥地利维也纳的辛辛那提挤出有限公司在2006年发运给美国一家客户一台迄今为止世界上最大的异向旋转平行双螺杆挤出成型机。这台30t的巨型机器的产量可达到2000kg/h,是用于高速生产PVC板材的理想设备。 国内科研院所在熔体齿轮泵的研究开发方面也做了大量的工作。北京化工大学已经开发了多个系列的熔体齿轮泵产品。 Krauss-Maffei公司36D系列双螺杆挤出机专为PVC加工而设计 模块化和专业化 模块化生产可以适应不同用户的特殊要求,缩短新产品的研发周期,争取更大的市场份额;而专业化生产可以将挤出成型装备的各个系统模块部件安排定点生产甚至进行全球采购,这对保证整机质量、降低成本、加速资金周转都非常有利。 制造商通过增加填料量将明显降低PVC管材原料费用。工程上的挑战是要保证工艺的稳定和产品的优质。Krauss-Maffei公司36D系列的平行双螺杆挤出机专为理想的PVC加工而设计。他们实现了高产量和高制品机械性能的统一,此外,这些挤出机可以提供质量稳定的高品质管材。 在加工高填充配方方面,利用Krauss-Maffei公司开发的36D双螺杆挤出机来加工PVC排污管材,填充量高达65份(约40%)的CaCO3也是可行的。直径在50~500mm的高填充管材主要用于输送污水。 为了使高填充配方加工更容易,挤出机配置了特殊材料加料、称重和计量系统。借助于一个螺旋加料螺杆,将PVC干混料和CaCO3从储料仓输送到称重计量装置的料斗中。料斗中安装有混合器和搅拌器以防止架桥。此外,所有与材料接触的计量装置表面都有一特殊涂层以防止物料流动受阻。从计量装置出来,物料在搅拌器和一个特殊的双螺杆加料器作用下就被输送到位于挤出机加料口的供料装置中。 智能化和网络化 在设备本身的技术改造之外,先进的双螺杆挤出机已普遍采用微机控制,对整个挤出过程的工艺参数如熔体压力及温度、各段机身温度、主螺杆和喂料螺杆转速、喂料量,各种原料的配比、电机的电流电压等参数进行在线监测和控制,对保证工艺条件的稳定、提高产品的精度都极为有利。 (end)

张智勇

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3楼
台达温控器PID控制原理及在塑料机械上的应用 作者:中达电通温控产品处 徐永军 来源:投稿 摘要:塑料制品在生产生活中无处不在。塑料生产设备多种多样。多数利用热塑性原理工作的塑料生产设备的设备都会用到温度控制器。本文以塑料挤出机为例介绍台达温控的PID控制原理及应用。 关 键 词:台达温控器 PID 塑料机械 1 引言 塑料有其独特的热塑性物理化学特性。在塑料行业的生产过程中,加工温度的控制,是决定产品质量最重要的环节之一。塑料挤出机(图1)一般有单螺杆和双螺杆之分,主要用来挤制软、硬聚氯乙烯、聚乙烯等热塑性塑料之用,与相应的辅机(包括成型机头)配合,可加工多种塑料制品,如膜、管、棒、板、丝、带电缆绝缘层及中空制品等,亦可用于造粒。
台达DTA等系列温控器(图2)利用PID控制算法,保证在复杂生产环境中,精确控制原料生产温度,避免因为温度过高或者过低造成废品率高的现象。以图2为例,一台挤出机中使用多个DTA温控器控制加热,并且于每个加热器上,对应配有一组散热风扇,或者水冷装置。
2塑料挤出机温度控制原理 2.1控制要求 基于原材料的物理物理化学特性,要求控制温度不能超过设定温度正负2摄氏度。温度过低,挤出口出料不畅,造成前端挤出机构负载过大;温度过高,则可能改变原料特性导致成品报废。 2.2 控制方法分析 1 控制方法效果比较。根据对象特性与现场考察,如果控制方式选择较为容易操作的ON-OFF控制方式,此方式会导致目标温度振荡超差(图3)。在理想的工艺控制范围,ON-OFF控制是无法达到稳定的,而PID控制会比ON-OFF更加的精确。
2 PID控制参数自整定的适用性分析。虽然台达DTA系列温控器具有智能化PID参数自整定功能,但是由于不支持双程对象控制,因此当选择PID自整定控制方式时,反而会造成精度误差更大。原因是DTA温控器不支持双输出的功能,所以只可单选加热,挤出机上方配备的冷却风扇则是利用DTA的警报输出来触发,作为冷却输出。而DTA 的自整定,必须在自然冷却或者冷却方式相对恒定的环境进行,而利用警报来做冷却控制,实际已变成突发事件,不在正常的情形之下,如此会造成降温时间及振荡周期变短,将造成振荡情形更加的剧烈。 3 PID控制参数人工整定的适用性分析。由于挤出机设备出厂值是一般能达到控制要求的,所以于此设备中,以出厂值即可达到所需的要求,反倒是执行自整定会测得不正确参数,造成温度的上下振荡。如果对于有些场合,温度上升需要加快的话,适当调小P值即可。 4 由于塑料设备冷却速度非常的慢,所以超温时利用警报输出来触发风扇加速冷却。需要注意DTA中使用警报进行风扇冷却,须将ALARM范围设定的较大(如超出4度时才执行),因为除非异常情形,平时温度是不易超出此范围的,如果ALARM设定过小(如1度),超出设定值即冷却,会造成冷却速度太快,产生温度振荡。 3 DTA 仪表PID控制原理及调整方式 3.1 比例带PB参数原理定义 控制器的P值其实就是比例带(PB);I值为积分时间(Ti);D值为微分时间(Td)。 P值指的是比例(图4),若是P设定为20,SV(目标温度)设定为150度,此时于150-20=130度之前,输出将以全输出的方式来执行,所以若是我们将P值调整的太小,则将会产生温度加热过高的情形。出厂值P为47.6,若我们欲达到的温度为100度,则于100-47.6=52.4度时即展开比例控制输出量,所以除非加热速度很快,否则不会造成上下振荡的情形。
比例带PB控制输出量的大小是控制温度精度的基础因素,根据PID算法的输出量公式如下
由以上可得知,I及D为零时,输出量即为1/PBe,故只有P控制。而e = PV(现在值) – SV(设定值),所以也可得知,当目前温度已等于设定温度时,e值即为零,此时P控制中即无输出量,P无输出量是无法将温度一直保持在设定值的,此时便需利用I控制来执行补偿的动作。 3.2积分常数I参数原理定义 I值指的是积分量。由上述公式中可得知,输出量是由P量+I量+D量, 所以当未进入比例控制时,是不执行I控制的,因这时系统已处于全输出状态,I量无法再增加上去。那么,控制的积分量将于何时来激活积分动作呢?如图5所示, 积分动作触发时机为温度先由上升至反转下降的时候,我们可推论,于加热开始时,原本温度即会产生超调现象,若此时再增加积分量,那么温度也就过高更多了。因此当我们激活积分动作时,此时公式中1/Ti*1/PB∫edt也随之运算,式中也可知Ti是位于算式中分母的位置,所以当Ti值愈小时,所算得的积分量愈大;反之,Ti值愈大,则计算的积分量则愈小。
本文示例设备的出厂的I默认值为260,是为避免积分量太大,会造成加热温度过高产生振荡,而又为何在此挤出机中执行Auto Tuning会测得过小的I 值呢?如图6中所示,I值是由(周期时间/2)计算取得,而塑机中的温度下降速度(不激活风扇)是相当缓慢的,所以I值将相当的大,但我们利用风扇加速风扇的冷却,此时周期时间大大的缩短,I值相对的也大大的变小了,因此振荡情形也更加的剧烈了。
自动整定(Auto Tuning)的动作完成后,控制器也将自动填入一值至参数Iof 中,目的是当我们以PID方式控制时,我们知道于系统稳定时(PV现在值=SV设定值),此时P量是为零的,所以必须藉由I量来控制稳定所需输出量,此输出量可由系统稳定时参数OUT来得知,以此挤出机为例,当系统稳定时,进入参数观察输出量13%,因此系统将此值(13)自动填入Iof参数中,当我们重新再激活系统时,输出量将为P量 + Iof量,如此可加速加热的过程时间。 3.3 微分常数D参数原理定义 D值指的是微分量。当系统温度产生变化时,将激活D量控制。若于加热的系统中,温度快速的下降,此时U(输出量)=P量+I量+D量。相反的,系统中温度快速的上升,此时U(输出量)=P量+I量-D量,因此D量是用来控制温度急剧变化时,输出的快速反应以减少和设定值的误差。D量值是由公式中TD*1/Pb de/dt 计算取得,因此当D值愈大时,反应的速度愈快;反之,D值愈小,反应速度愈慢 (图7)。
综合以上所述,D值是否愈大愈好呢?我们如果将D值设定的过大,只要温度一产生变化,将会造成温度的快速反应,反倒是会造成振荡的情形。若D值设定非常大时,则温度略有变化即输出急剧改变,甚至产生发散现象而无法控制。 3.4 台达DTA系列温控器输出选型 当选择继电器为输出的DTA系列温控器输出类型机种并执行PID控制时,此时请注意控制周期的问题。此考虑在于Relay的寿命,因此出厂值为20秒,而于电压及电流为输出的机种中,因较无寿命的问题,出厂值为4秒,而输出控制是以PWM(可调脉宽)的方式来执行(图8),因此若是加热速度较快并且控制周期较长时,可能会造成温度的振荡,原因在于若是输出量为40%,此时周期时间为20秒,则将会执行。藉由上述可知,控制周期的大小是会影响控制上的精度,因此使用上需在精度及Relay寿命上取得平衡,或是改为其它输出的机种来克服此问题。
4 结束语 1于挤出机中,如果使用DTA中的警报输出作为冷却控制,此时执行自我整定(Auto Tuning)的动作,所测得之PID值是不正确的。 2 在可执行自我整定的系统中,建议先执行整定功能,除非控制效果不足,才考虑手动调整PID方式。 3出厂的PID值适用于大部分的系统中,此出厂值优点为稳定,但需略长时间达设定值。 4某些品牌的控制是以全输出方式,当温度超过设定值1~2度即激活风扇急速降温,因此温度振荡,并且风扇激活频繁,增加能源消耗。 5 DTA的PID控制中,温度将不易超出设定值,因此风扇几乎不动作,于设备未运转时温度几乎是稳定在设定值,运转中因原料的流动,可达上下2~3度的误差。 6 DTB和DTC系列中因提供双输出功能,因此可直接执行整定功能,或直接以出厂之PID值运行,也可达正负2度的精度要求。

wenjun

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4楼
ding

kfz315

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发表于:2010-05-21 09:14:51
5楼

谁有塑料挤压机控制原理图!谢谢!

 

jsmtyb

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6楼
的确不错啊!有没电磁流量计的资料呢!

Clarakiko

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7楼

                   的确不错啊!谁有塑料挤压机控制原理图?同求~~


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