[發明專利]用于測量擠出機的出口處的塑性化的塑料的溫度的方法和裝置

有效

• 申請號: 200910206586.6
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN101722650A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: H·斯考拉;T·克勞森
• 申請（專利權）人: 斯考拉股份公司
• 主分類號: B29C47/92
• 分類號: B29C47/92;G01K11/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 謝志剛

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1所述的用于無接觸、非侵入地測 量擠出機的出口處的塑性化的塑料的溫度的方法和裝置。

背景技術

在利用塑料材料給電纜等設置外殼時使用擠出機，所述擠出機將 塑料材料塑性化并圍繞一芯部(電纜)包圍注塑所述塑料材料。在擠 出機中通過壓力和熱使塑料材料軟化，由此可以毫無問題地并沒有污 染地所述塑料材料施加芯部上。為此目的希望，確定塑性化材料中的 溫度，以便實現熔體的對于擠出過程的最佳粘度。此外還必須避免擠 出頭中發生燃燒和提前交聯。相反應直接在擠出之后發生交聯過程。 此外，可靠的溫度測量還可以優化生產過程。

已知在這種擠出過程中在不同的材料流出速度下借助于一熱偶 (熱元件)測量擠出頭外部的溫度。這樣的測量在受到限制的位置處進 行，并且當然具有較長的響應時間。所述熱偶只能測量熔體外部區域 的溫度。如果熱偶伸入熔體中，則由于滑動摩擦效應使溫度確定產生 誤差。此外，熱偶還會對熔體的流動特性產生不利影響。

還已知借助于紅外溫度計來測量熔體的溫度。但由此只能測量最 多只到幾個毫米深度的熔體的表面溫度。當熔體中有特殊的填料時， 測量深度還會減小。

但是，特別是通過選擇最佳的溫度來縮短設備的停機時間(例如， 清潔設備，修理等)，盡可能精確地測量塑料熔體的物料溫度可以有助 于明顯地提高擠出設備的產量。

發明內容

因此，本發明的目的是，提供一種用于測量擠出機的出口處的至 少一種塑性化的塑料的溫度的方法，該方法以簡單的方式使得可以對 熔體進行精確的、無接觸的和非侵入的溫度測量。

所述目的通過權利要求1的特征來實現。

在根據本發明的方法中，對于至少一種塑性化的塑料，測量并存 儲聲速與溫度相關的函數。在塑料材料的擠出期間，優選橫向于塑料 材料的流動方向測量擠出機中的聲速，并由速度測量值和所存儲的函 數確定相應的溫度。

本發明基于這樣的認知，即，塑料熔體、特別是聚乙烯熔體中的 聲速具有強烈的溫度相關性。通過利用這種相關性可以在一管橫截面 上通過確定平均聲速來測得塑料熔體的平均物料溫度。

這里所采用的超聲波傳感器不需要與塑料熔體接觸，并且允許以 這種方式無接觸地、非侵入地確定平均聲速并由此確定熔體的平均物 料溫度。

根據本發明的溫度測量可以實時地進行，并且是精確的并不會對 熔體造成影響。因為是橫向穿過熔體來測量聲速，以這種方式可以精 確地確定熔體的平均物料溫度。

一附加的熱偶一直伸到直接貼靠在熔體上并由此在管橫截面的邊 緣區域測量熔體的表面溫度。對于已知的熔體流動分布，通過表面溫 度和平均物料溫度可以獲得關于管橫截面內部的溫度分布的結論。

熔體內的聲速在一定程度上也取決于壓力，從而應進行壓力補償。 為此目的，根據本發明，通過至少一種塑性化的塑料測量聲速與壓力 相關的函數。存儲該函數，并且在擠出期間除了聲速測量還進行壓力 測量。這里，當然也是非侵入地進行。然后，由測量值和所存儲的聲 速與壓力的函數確定熔體的經過壓力補償的溫度。

在擠出機開始進行生產之前，已知要求使初始材料發生充分的熔 化，由此可以使所述初始材料作為均勻的條從擠出頭中流出。這已知 通過對擠出機中的材料進行加熱來實現，其中，在擠出機中推進期間， 借助于擠出蝸桿通過摩擦實現進一步的加熱。通過確定塑料熔體的溫 度以及不時地形成擠出的樣品，機器操作人員可以確定，何時可以開 始生產塑料條。前提條件是，材料完全熔化并且其中不存在沒有熔化 的材料的島(Insel)，所述島對待產生的塑料條的質量產生不利影響。 機器操作人員因此首先觀察作為樣品擠出的材料，并由其經驗決定合 適開始生產。

由優化產出量的原因，希望保持擠出機中的塑料熔體的溫度盡可 能高，但略低于材料可能出現燃燒或焦化的溫度。這里，特別是在擠 出機長時間運行時可能出現這樣的情況，形成由交聯或燃燒的材料構 成的顆粒，由于所述顆粒所產生的塑料條是有缺陷的。這種顆粒在高 壓電纜中可能對抗擊穿強度產生不利影響。對于水管或氣管可能會損 害管壁的密封性。

因此本發明的另一個目的是，提供一種運行用于擠出塑料材料的 擠出機的方法，以便產生塑料條，在該方法中，可以精確地控制擠出 機的生產并可以確保產生無缺陷的擠出產品。