DE10333366A1

DE10333366A1 - Method for adjusting flow rate of material which does not flow well to plastics extrusion machine comprises weighing amount of material in feed hopper and pushing flexible sections of hopper walls inwards to increase rate of flow

Info

Publication number: DE10333366A1
Application number: DE2003133366
Authority: DE
Inventors: Martin Deters; Wolfgang Schäfer
Original assignee: Inoex GmbH
Current assignee: Inoex GmbH
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

Method for adjusting the flow rate of material (3) which does not flow well through a conveyor screw (4) to a plastics extrusion machine comprises periodically weighing the amount of material in the hopper (1c) feeding the screw and calculating the throughput. Flexible sections (1d) in the hopper walls are pushed inwards using a mechanical, pneumatic or hydraulic system to increase the rate of flow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Massendurchsatzes eines schwer oder nichtrieselfähigen Schüttgutes durch eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Förderschnecke, in einer Kunststoffextrusionsanlage mit einem chargenweise befüllbaren Aufgabetrichter zur Befüllung der Fördereinrichtung, der eine Vorrichtung zur Bestimmung der Masse des in ihm enthaltenen Schüttgutes aufweist.The The invention relates to a method for adjusting the mass flow rate a heavy or non-free-flowing bulk material by a conveyor, in particular a screw conveyor, in a plastic extrusion plant with a batch fillable Feed hopper for filling the conveyor, a device for determining the mass of the contained in it bulk material having.

Bei der Kunststoffextrusion liegt das zu verarbeitende Rohmaterial als Schüttgut in unterschiedlicher Form, beispielsweise als Pulver oder Granulat, vor. Als problematisch erweist sich insbesondere die Handhabung schwer oder nichtrieselfähiger Schüttgüter. Diese neigen zum Verklumpen und zum verstärkten Anhaften an der Wandung des Aufgabebehälters infolge übermäßiger Zusammenhaltkräfte unter den Partikeln des Schüttgutes. Während des laufenden Extrusionsprozesses kann dies dazu führen, daß der Materialstrom im Extruder abreißt und damit die Extrusion kurzzeitig unterbrochen wird.at Plastic extrusion is the raw material to be processed as bulk in different forms, for example as powder or granules. In particular, the handling proves to be problematic or non-gyratory Bulk materials. These tend to clump and stick to the wall of the task container as a result of excessive cohesive forces the particles of the bulk material. While of the current extrusion process, this can cause the material flow in the extruder breaks off and thus the extrusion is interrupted for a short time.

Eine weitere Folge einer ungenügenden Rieselfähigkeit des Schüttgutes sind Schwankungen in dessen Schüttdichte, so daß bei jeweils pro Zeiteinheit gleichen geförderten Volumina ein zeitlich schwankender Massendurchsatz des Schüttgutes vorliegt, was zwangsläufig zu einem ungleichmäßigen Extrusionsergebnis führt.A another consequence of an insufficient flowability of the bulk material are variations in its bulk density, so that at each time unit equal volumes funded a temporally fluctuating Mass flow rate of the bulk material is present, which inevitably to a non-uniform extrusion result leads.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mithilfe dessen sich der Massendurchsatz eines schwer oder nichtrieselfähigen Schüttgutes durch eine Fördereinrichtung in einer Kunststoffextrusionsanlage präzise und reproduzierbar einstellen läßt.It It is therefore an object of the invention to provide a method using the mass flow rate of a heavy or non-free-flowing bulk material by a conveyor set precisely and reproducibly in a plastic extrusion line leaves.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Änderung des Massendurchsatzes die Schüttdichte des Schüttgutes durch eine im Aufgabetrichter angeordnete, mechanische Förderhilfe erhöht bzw. gesenkt wird und/oder die Förderrate der Fördereinrichtung erhöht bzw. gesenkt wird.The Task is characterized by a method of the type mentioned by solved, that to change the mass flow rate, the bulk density of the bulk material by a arranged in the hopper, mechanical conveying elevated or is lowered and / or the delivery rate the conveyor increased or is lowered.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine präzise Einstellung des Massendurchsatzes durch die Fördereinrichtung durch zwei voneinander unabhängige Effekte möglich. Zum einen kann die Schüttdichte des Schüttgutes durch die im Aufgabetrichter angeordnete mechanische Förderhilfe gezielt erhöht oder gesenkt werden, so daß sich bei unveränderter Förderrate, d.h. dem pro Zeiteinheit durch die Fördereinrichtung geförderten Volumen, in der Fördereinrichtung unterschiedliche Massenströme ergeben. Zum anderen läßt sich ebenso die Förderrate der Fördereinrichtung selbst erhöhen oder senken, so daß z.B. im Falle einer Förderschnecke die zwischen den einzelnen Schneckenwindungen jeweils geförderten konstanten Volumeneinheiten in schnellerer bzw. langsamerer Folge transportiert werden, wodurch ebenfalls der Massendurchsatz beeinflußt wird. Die Erhöhung bzw. Absenkung der Förderrate kann bei einer Förderschnecke einfach durch eine entsprechende Einstellung der Schneckendrehzahl erreicht werden. Beide beschriebenen Maßnahmen, nämlich die Erhöhung bzw. Absenkung der Schüttdichte und der Förderrate, können auch in Kombination zur Beeinflussung des Massendurchsatzes eingesetzt werden.aid the method of the invention a precise one Setting the mass flow rate through the conveyor by two independent from each other Effects possible. On the one hand, the bulk density of the bulk material through the arranged in the hopper mechanical conveying purposefully increased or be lowered, so that at unchanged Production rate, i.e. funded by the conveyor per unit time Volume, in the conveyor result in different mass flows. On the other hand can be as well as the funding rate the conveyor increase yourself or lower so that e.g. in the case of a screw conveyor each funded between the individual screw turns constant volume units in a faster or slower sequence be transported, which also affects the mass flow rate. The increase or reduction of the delivery rate can with a screw conveyor simply by setting the screw speed accordingly be achieved. Both measures described, namely the increase or Lowering the bulk density and the delivery rate, can also used in combination to influence the mass flow rate become.

Als mechanische Förderhilfe können verschiedene gängige Vorrichtungen vorgesehen sein, z.B. ein Rührwerk. Insbesondere eignet sich als Förderhilfe jedoch ein Aufgabetrichter mit flexibler Wandung, wobei diese zumindest teilweise durch Druckluft oder Flüssigkeitsdruck oder mechanische Schiebemittel periodisch verformbar ist. Somit kann durch entsprechende Wahl der Frequenz, Amplitude und Abfolge der Verformung einfach das Schüttgut verdichtet, entlastet und auch im Aufgabetrichter weiter transportiert werden.When mechanical support can different common ones Devices may be provided, e.g. a stirrer. Particularly suitable as a support but a hopper with flexible wall, which at least partly by compressed air or liquid pressure or mechanical Sliding means is periodically deformable. Thus can by appropriate Choice of frequency, amplitude and sequence of deformation easy the bulk material compacted, relieved and also transported in the hopper on become.

Derartige mechanische Förderhilfen zum Austrag von Schüttgutes aus einem Behälter, insbesondere einem Aufgabetrichter, sind seit langem bekannt. So ist in der US-Patentschrift 1,570,795 eine Förderhilfe für Pulver oder Granulat beschrieben, die in eine geneigte Trichterwand bzw. allgemein in eine geneigte Förderstrecke integriert ist. Die Förderhilfe dieses Standes der Technik besteht aus mindestens einer flexiblen luftdichten Membran, beispielsweise aus Gummi, die durch Druckluftzufuhr unregelmäßig oder pulsierend aufgeblasen wird und sich somit in den Trichter bzw. die Förderstrecke hineinwölbt, wodurch das auf ihr lastende Pulver oder Granulat wieder in Bewegung gesetzt wird.such mechanical aids for the discharge of bulk material from a container, in particular a hopper, have long been known. So US Pat. No. 1,570,795 describes a conveying aid for powders or granules, in an inclined funnel wall or generally in an inclined conveyor line is integrated. The funding help this The prior art consists of at least one flexible airtight Membrane, for example made of rubber, irregular or by compressed air supply pulsating inflated and thus in the funnel or the conveyor line into arches, causing the powder or granules on it to move again is set.

In einer in der deutschen Patentschrift DE 196 39 740 C1 beschriebenen Weiterentwicklung besteht die schräge Behälterwand eines Trichters vollständig aus einem flexiblen Kunststoff, der an einigen Stellen doppelwandig ausgeführt ist, so daß durch Druckluftzufuhr in den Zwischenraum sich die innere Wand in das Trichtervolumen hineinwölben kann, um das Schüttgut fließfähig zu halten und ein Anbacken zu verhindern.In one in the German patent DE 196 39 740 C1 described further development, the oblique tank wall of a funnel is completely made of a flexible plastic, which is double-walled in some places, so that by compressed air supply into the gap, the inner wall can bulge into the hopper volume to keep the bulk material flowable and to prevent caking ,

Beiden Vorrichtungen des Standes der Technik ist gemeinsam, daß sie lediglich der gleichmäßigen Förderung des Schüttgutes im Behälter dienen.Both Devices of the prior art have in common that they only the even promotion of the bulk material in the container serve.

Bei der Extrusion ist die Einhaltung eines vorgegebenen Massendurchsatzes von entscheidender Bedeutung für ein qualitativ hochwertiges Extrusionsergebnis. Daher ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Massendurchsatz durch die Fördereinrichtung und/oder die mechanische Förderhilfe auf einen Sollwert geregelt wird. In diesem Regelkreis fungieren die durch die mechanische Förderhilfe beeinflußbare Schüttdichte und die Förderrate der Fördereinrichtung somit als Stellgrößen mit dem Massendurchsatz als Regelgröße.In extrusion, compliance with a given mass flow rate is crucial the significance for a high-quality extrusion result. It is therefore provided according to an advantageous embodiment of the invention that the mass flow rate is controlled by the conveyor and / or the mechanical conveying aid to a desired value. In this control loop, the bulk density which can be influenced by the mechanical conveying aid and the delivery rate of the delivery device thus act as manipulated variables with the mass flow rate as the controlled variable.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:in the The following is the invention with reference to an embodiment drawing closer explained. Show it:

1 einen Aufgabetrichter mit darunter angeordneter Fördereinrichtung als Teil einer Extrusionsanlage mit einstellbarem Massendurchsatz in Seitenansicht, 1 a feed hopper with arranged below conveyor as part of an extrusion plant with adjustable mass flow in side view,

2 den Aufgabetrichter der 1 in einer um 90° gedrehten Seitenansicht und 2 the feeding funnel of 1 in a rotated by 90 ° side view and

3 den Aufgabetrichter mit darunter angeordneter Fördereinrichtung der 1 mit einer Regeleinrichtung zur Konstanthaltung des Massendurchsatzes in schematischer Ansicht. 3 the hopper with arranged below the conveyor 1 with a control device for keeping the mass flow rate constant in a schematic view.

Der in 1 und 2 dargestellte Aufgabetrichter 1 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und besteht aus einem Einlaufbereich 1a und einem Bodenauslauf 1b sowie einem langgestreckten, sich trichterförmig verjüngenden Übergangsbereich 1c. Über ein Zuführungsrohr 2, welches in den Einlaufbereich 1a des Aufgabetrichters 1 hineinragt und durch ein Ventil (nicht dargestellt) geöffnet und geschlossen werden kann, kann der Aufgabetrichter 1 innerhalb kurzer Zeit chargenweise mit einem schwer oder nichtrieselfähigen Schüttgut 3 befüllt werden. Der Aufgabetrichter 1 ist mit seinem Bodenauslauf 1b oberhalb einer als Fördereinrichtung dienenden Extruderschnecke 4 angeordnet, welche mit einer an ihrem Antriebsmotor 4a einstellbaren Drehzahl das Schüttgut 3 zu einer Extrusionseinheit 5 transportiert.The in 1 and 2 illustrated hopper 1 has a rectangular cross-section and consists of an inlet area 1a and a bottom outlet 1b and an elongated, funnel-shaped tapered transition region 1c , Via a feed pipe 2 which is in the inlet area 1a of the hoppers 1 protrudes and can be opened and closed by a valve (not shown), the hopper 1 within a short time in batches with a heavy or non-free-flowing bulk material 3 be filled. The feeding funnel 1 is with his bottom outlet 1b above an extruder screw serving as a conveyor 4 arranged, which with one at its drive motor 4a adjustable speed the bulk material 3 to an extrusion unit 5 transported.

Der Aufgabetrichter 1 ist freitragend auf Meßdosen 6a, 6b einer Wägeeinrichtung abgestützt, welche der Messung der Massenabnahme des Schüttgutes 3 pro Zeiteinheit während des Betriebes der Extrusionsanlage dienen. Über eine nicht dargestellte Recheneinheit kann aus der gemessenen Massenabnahme pro Zeiteinheit der Massendurchsatz berechnet werden.The feeding funnel 1 is self-supporting on load cells 6a . 6b a weighing device supported, which is the measurement of the mass decrease of the bulk material 3 serve per unit time during operation of the extrusion plant. The mass flow rate can be calculated from the measured mass decrease per time unit via a computing unit (not shown).

Die Wandung des Aufgabetrichters 1 besteht zumindest teilweise aus einem flexiblen Material, wobei im unteren Teil des Übergangsbereichs 1c in dessen sich gegenüberliegenden Längsseiten zwei trapezförmige flexible Flächenabschnitte 1d angeordnet sind, welche über eine nicht dargestellte Druckluftzufuhr nach innen auswölbbar sind. Durch diese Auswölbung kann das im Aufgabetrichter 1 befindliche Schüttgut 3 in verschiedener Weise beeinflußt werden. So wird bei wechselseitigem Auswölben der beiden gegenüber liegenden Flächenabschnitte 1d ein Anhaften des Schüttgutes 3 an der Wandung des Aufgabetrichters 1 verhindert, ohne das Schüttgut 3 sonst weiter zu beeinflussen. Durch ein gleichzeitiges Auswölben kann die Schüttdichte des Schüttgutes 3 erhöht werden. Entsprechend kann durch das Wiederabflachen der ausgewölbten Flächenabschnitte 1d infolge des Ausströmens der Druckluft das Schüttgut 3 wieder entlastet und die Schüttdichte somit gesenkt werden. Sind auf beiden Seiten mehrere auswölbbare Flächenabschnitte übereinander angeordnet, kann der Austrag des Schüttgutes 3 aus dem Aufgabetrichter 1 zusammen mit einer Verdichtung oder Entlastung des Schüttgutes 3 nach Art der Peristaltik der menschlichen Speiseröhre erfolgen.The wall of the task funnel 1 consists at least partially of a flexible material, wherein in the lower part of the transition region 1c in its opposite longitudinal sides, two trapezoidal flexible surface sections 1d are arranged, which can be buckled inwardly via a compressed air supply, not shown. Through this bulge that can be in the hopper 1 Bulk goods located 3 be influenced in various ways. Thus, with mutual bulging of the two opposite surface sections 1d an adhesion of the bulk material 3 on the wall of the task funnel 1 prevents, without the bulk material 3 otherwise influence further. By concurrent bulging, the bulk density of the bulk material can 3 increase. Accordingly, by re-flattening the bulged surface portions 1d as a result of the outflow of compressed air, the bulk material 3 relieved and thus the bulk density can be lowered. If a plurality of arched surface sections are arranged one above the other on both sides, the discharge of the bulk material can take place 3 from the hopper 1 together with a compression or discharge of the bulk material 3 done by type of peristalsis of the human esophagus.

Während des Betriebs der Extrusionsanlage wird zunächst der Aufgabetrichter 1 über das Zuführungsrohr 2 mit dem schwer oder nichtrieselfähigen Schüttgut 3 befüllt. Im folgenden wird der Aufgabetrichter 1 durch die sich drehende Extruderschnecke 4, welche pro Umdrehung jeweils ein konstantes Volumen fördert, sukzessive entleert. Die mit dem Schüttgutaustrag verbundene Massenabnahme wird durch die Meßdosen 6a, 6b jeweils pro festem Zeitintervall gemessen. Da es sich bei der Messung um eine Differenzmessung handelt, ist es nicht entscheidend, daß sich das Schüttgut 3 dabei teilweise auf der Extruderschnecke 4 abstützen kann und somit den Absolutwert der im Aufgabetrichter 1 gemessenen Schüttgutmasse verfälscht.During operation of the extrusion plant, the feed hopper is first 1 over the supply pipe 2 with the heavy or non-free-flowing bulk material 3 filled. The following will be the hopper 1 through the rotating extruder screw 4 , which promotes a constant volume per revolution, successively emptied. The mass decrease associated with the bulk material discharge is through the metering boxes 6a . 6b each measured per fixed time interval. Since the measurement is a differential measurement, it is not critical that the bulk material 3 partly on the extruder screw 4 can support and thus the absolute value in the hopper 1 measured mass of bulk material falsified.

Die gemessene Massendifferenz pro Zeiteinheit wird an die Recheneinheit übertragen, wo aus den Meßdaten der Massendurchsatz berechnet wird. Anhand des errechneten Wertes kann der Massendurchsatz auf den gewünschten Wert auf zweierlei Weise eingestellt werden. Zum einen kann die Drehzahl der Extruderschnecke erhöht bzw. gesenkt werden, so daß die zwischen den einzelnen Schneckenwindungen jeweils geförderten konstanten Volumeneinheiten in schnellerer bzw. langsamerer Folge transportiert werden. Zum anderen kann alternativ oder zusätzlich durch den oben beschriebenen Mechanismus der nach innen auswölbbaren Flächenabschnitte 1d die Schüttdichte des Schüttgutes 3 erhöht oder gesenkt werden. Wenn die untere Füllgrenze des Aufgabetrichters 1 erreicht ist, wird dieser über das Zuführungsrohr 2 erneut befüllt.The measured mass difference per unit of time is transmitted to the arithmetic unit, where the mass flow rate is calculated from the measured data. Based on the calculated value, the mass flow rate can be set to the desired value in two ways. On the one hand, the rotational speed of the extruder screw can be increased or decreased, so that the respectively conveyed between the individual screw windings constant volume units are transported in a faster or slower sequence. On the other hand, alternatively or additionally, by the mechanism described above, the surface sections that can be curved inwards 1d the bulk density of the bulk material 3 be increased or decreased. If the lower filling limit of the hopper 1 is reached, this is via the supply pipe 2 refilled.

In 3 ist eine Regeleinrichtung zur Konstanthaltung des Massendurchsatzes schematisch dargestellt. Hierbei wird die Massenabnahme des Schüttgutes 3 pro Zeiteinheit wiederum durch die Meßdosen 6a, 6b gemessen und über die Datenleitungen 7a, 7b an eine Regeleinheit 8 übertragen. Die Regeleinheit 8 errechnet daraus den Ist-Massendurchsatz und vergleicht diesen mit einem gespeicherten Sollwert. Weicht der Istwert vom Sollwert ab, so wird entweder über die Datenleitung 7c ein Stellsignal an den Motor 4a der Extruderschnecke 4 gesendet, worauf dieser die Scheckendrehzahl erhöht bzw. vermindert, oder es wird ein Stellsignal über die Datenleitung 7d an die Druckluftzufuhr der auswölbbaren Flächenabschnitte 1d übertragen, woraufhin diese in der oben beschriebenen Weise die Schüttdichte des Schüttgutes 3 erhöhen oder senken. Es versteht sich, daß beide Maßnahmen auch kombiniert erfolgen können, um im Rahmen der Regelung den Istwert auf den Sollwert zurückzuführen.In 3 a control device for keeping the mass flow rate is shown schematically. This is the mass decrease of the bulk material 3 again per unit of time through the load cells 6a . 6b measured and over the data lines 7a . 7b to a control unit 8th transfer. The control unit 8th calculates the actual mass flow rate and compares this with a stored setpoint. If the actual value deviates from the setpoint, then either via the data line 7c a control signal to the motor 4a the extruder screw 4 sent, whereupon this increases or decreases the Scheckendrehzahl, or it is an actuating signal via the data line 7d to the compressed air supply of ausbölbbaren surface sections 1d transferred, whereupon these in the manner described above, the bulk density of the bulk material 3 increase or decrease. It is understood that both measures can also be combined to return the actual value to the setpoint within the scope of the regulation.

Claims

Method for adjusting the mass flow rate of a heavy or non-free-flowing bulk material ( 3 ) by a conveyor ( 4 ), in particular a screw conveyor, in a plastic extrusion plant with a feed hopper ( 1 ) for filling the conveyor ( 4 ), which is filled batchwise and a device ( 6a . 6b ) for determining the mass of the bulk material contained in it, with the between the individual filling operations, the mass decrease of the bulk material ( 3 ) in the hopper ( 1 ) is measured in a fixed time interval and the mass flow rate is calculated from this, characterized in that, to change the mass flow rate, the bulk density of the bulk material ( 3 ) by a in the hopper ( 1 ), mechanical conveying aid ( 1d ) is increased or decreased and / or the delivery rate of the conveyor ( 4 ) is increased or decreased.

Method according to claim 1, characterized in that the mechanical conveying aid ( 1d ) is formed by a flexible wall of the hopper, which is at least partially deformed by compressed air or fluid pressure or mechanical sliding means periodically.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the mass flow rate through the conveyor ( 4 ) and / or the mechanical support ( 1d ) is regulated to a desired value.