[發明專利]用于監視擠出機或注塑機的技術

有效

• 申請號: 201880077891.7
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111432997B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 奧托·斯卡拉巴拉
• 申請（專利權）人: 克勞斯馬菲技術有限公司;西科拉股份有限公司
• 主分類號: B29C45/76
• 分類號: B29C45/76
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

用于監視工作中的擠出機(10)或者注塑機的方法和測量系統(100)，帶有：測量機構(120)，該測量機構被設計用于產生雷達波信號并且在所述擠出機(10)或所述注塑機中輻射出去，以及探測與輻射出去的所述雷達波信號對應的響應信號；和分析機構(140)，該分析機構被設計用來基于探測到的所述響應信號來求取所述雷達波信號的傳播時間Δt、相移Δφ和/或強度變化ΔI，并且基于所述雷達波信號的所求取的傳播時間Δt、相移Δφ和/或強度變化ΔI來求取所述擠出機(10)或所述注塑機的至少一個工作參數，其中，所述工作參數表明了所述擠出機(10)或所述注塑機的磨損狀態、容納在所述擠出機(10)或所述注塑機中的且待加工的材料的物相狀態和/或物質成分。

技術領域

本發明涉及擠出和注塑的領域。具體地，提出一種用于監視處于工作中的擠出機或者處于工作中的注塑機的技術。

背景技術

擠出和注塑方法很久以來就應用在模制件特別是塑料模制件的工業制造中。在擠出領域，在此可以采用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機或多螺桿擠出機。兩種方法的共同點是，待加工的塑料材料在擠出機或注塑機中通過提高溫度和壓力而熔化并且壓實，因而轉變為塑化的(即可變形的)狀態。塑化的塑料材料隨后被擠壓經過噴嘴。擠出與注塑之間的區別主要在于模制件的成型方法。在擠出情況下，塑化的塑料材料被擠壓經過造型的噴嘴(型模)或模具。如此得到的被擠出的模制件在橫截面中具有所用的噴嘴的形狀。而在注塑情況下，塑化的塑料材料被噴入到注塑模具的空腔中。所產生的注塑模制件因而具有注塑模具的空腔的形狀。

為了在借助擠出機或注塑機制造塑料模制件時檢查正確的方法實施，如今已采用各種不同的測量系統，這些測量系統監視容納在擠出機或注塑機中的且待加工的塑料材料的工藝參數，比如壓力和溫度。已知的測量系統包括接觸式溫度計和壓力傳感器，它們被設計用于監視在擠出機的喂入區、壓縮區或熔化區和頂出區中的待加工材料的溫度和壓力。

由Heinrich的標題為“Theoretische und experimentelleBetrachtung schnelllaufender Einschneckenextruder(高速單螺桿擠出機的理論和實驗考察)”(Paderborn大學，2014年)的博士論文還已知使用壓力傳感器，以便針對傳統的螺桿式擠出機測量塑化狀態。在這種情況下，檢測在擠出機中的固體床與熔融渦旋之間的壓力差。于是可以由這些壓力差推斷出固體床的寬度，然后在一定的情況下推斷出固體份額。因此，對熔融狀態的測量又基于傳統的壓力測量。然而，僅當固體和熔體之間存在一定的布置，即熔體和固體分離時，所描述的使用壓力傳感器來測量熔融狀態才是有利的。但這種分離并非在所有擠出機或注塑機上都會出現。因此，這種方法的可用性非常有限。

還已知一些采用超聲的測量系統。超聲是指在16kHz至大約1GHz的頻率范圍內的彈性波。這種彈性波在氣體和液體中作為縱向波傳播，而在固體中作為縱向波和橫波傳播。在物理上看，超聲是一種在介質中漸進式的機械變形的波。由于超聲不是電磁波，而是在介質中的壓力波動和密度波動，所以超聲波的傳播及其測量明顯取決于超聲介質的狀態，比如介質的密度和溫度。超聲因而可以用于確定容納在擠出機中的塑料材料的工藝參數，比如溫度或密度或密度差。此外，通過測量密度差，也可以求取待擠出的塑料材料的滯留時間。

這里介紹的采用超聲的測量系統測量聲音通過的介質對彈性波的影響。測量信號在此明顯取決于溫度，因為尤其彈性波的傳播速度明顯由溫度決定。在擠出機或注塑機中，聲音通過的塑料材料的溫度會局部地劇烈變化。在此，溫度既在徑向方向上變化，又在軸向方向上變化。因此，塑料的特性比如其密度或其熔化狀態無法不受溫度影響地予以測量。這是一個很大的缺點，因為特別是在擠出機中，溫度會局部地劇烈變化，因而無法可靠地確定出信號變化是由測量參數(例如材料密度)的變化所導致，還是由溫度變化所導致。另外，通常無法確定在相應測量位置的實際溫度情況。因而往往無法消除溫度對測量的影響。因此，超聲對于探測塑料特性(比如密度測量)的適用性僅僅有條件地適合。只有在假設塑料處于其他相同狀態的情況下，才可以確定溫度。