失重式计量加料机在塑料挤出加工中的应用.doc

失重式计量加料机在塑料挤出加工中的应用 在挤出加工中，往往需要将多种原料混合在一起（如颜色、阻燃剂、玻纤等），进入挤出机。在连续的挤出生产过程中，各种原料都要连续地同步加入，显然，各种原料的加入速度必须依据相应的配比（配方）。要控制原料的加料速度就需要使用计量加料机，而且是每种原料要用一台加料机。 加料机的形式 目前最常见的加料机都是螺杆式的，这种加料机是在储料桶的底部装配螺杆，依靠螺杆的转动将料桶中的原料推出，达到加料的目的。我们通过控制螺杆的转速就可以控制加料的流量，这就是螺杆式计量加料机。除了螺杆式的，还有皮带式、振动盘式以及添加液体用的计量泵等形式的计量加料机。 失重式计量控制系统 根据自动控制学理论，要达到精确控制的目的，就必须采用死循环控制的方式，即要把控制量反馈，与设定值作比较。对于计量加料机，我们所希望控制的量就是加料机的加料流量，所以可得出控制流程图如图1：从图1可以看到，我们必须用传感器采集实际加料流量，然后反馈给控制器，再与设定值作比较，如果实际值小于设定值，控制器就增加加料机的转速，反之就减小加料机的转速，从而使实际与设定值接近。由此原理可知，传感器的精确度和采样速度与控制的精度息息相关。 那么，传感器是如何测得实际的加料流量的？通常传感器就是一台荷重元（秤），荷重元测量整个加料机的重量（包含料桶中的原料，如图2），加料机工作时重量就会减少，减少的值就是排出原料的量，若在一小段时间内（t）重量的减少量为（G），那么这段时间内的平均加料流量就是：G/t。如果t足够小，就可以看作是实时的加料流量。由于实际流量是靠重量的减少来测定的，故这种计量方式称为失重式计量。应用这一原理控制的加料机都称为失重式计量加料机，其形式不仅仅局限于螺杆式的，其它如皮带式、振动盘式乃至计量泵（液体），等等，均可采用失重式控制以得到高的添加精度。 荷重元（传感器） 由于荷重元的好坏与控制精度直接相关，所以荷重元就成为失重式计量机的核心部件。根据前面讲过的控制流程图，荷重元最重要的性能指针就是测量精度和速度。由于计量机工作时重量是不断变化的，要准确测得实时的重量值就要求荷重元的测量速度极快，稍有延迟重量就已经变化。而我们通常使用的称重组件都是静态称重，测重物放上去后要等一小段时间平静之后才能称准。这就是为什么普通的测重组件不能用在加料机上，即便是它的测量精度很高。也正是因为这一点，目前世界上能够生产失重式加料机的厂商还不是很多。以Colortronic等品牌的失重式计量机制造商代表着当今世界上荷重元技术的最高水准，其荷重元采用震动弦式，响应速度极快，分辨率达1/1,000,000。不仅如此，荷重元还内置有微处理器，测量数据全部采用数字化传输，进一步保证了速度与精度。荷重元本身还具有软件滤波和温度补偿功能，可消除一般的震动和温度变化对测量的影响。设备选型 有了先进的加料机并不意味着就能解决生产中的实际问题。现实生产中所使用的原料千变万化，原料的性质也各有不同。从原料的形态上分有：颗粒、粉末、微粒、碎片、纤维、针状、束状、液体等等，原料性质也有粘结、硬度、低熔点、磨蚀性等的区别，表现出来的流动性有好、中、差甚至极难流动之分。可以说没有任何一种加料机可以适应所有的原料，为此，设备制造商们针对不同的需求开发了各种类型的加料机。单是螺杆式加料机就分为单螺杆和双螺杆，螺杆的形式又分为螺旋形的和实心的，甚至还可以再细分。对于流动性差，易于架桥的原料，通常采用在料桶内部加水平搅拌器或垂直搅拌器的方式解决，然而Brabender和Colortronic却设计出了弹性料斗加料机，这种加料机采用弹性树脂制成料桶，在料桶外侧装上蠕动机构，通过在料桶壁外侧的按压来破坏料桶内原料的架桥。这种设计的优点之一就是在更换和清理原料时比较方便，省去了清理内部搅拌器的种种不便。从上所述可知加料机的形式有很多种，对于不同的原料要搭配何种形式的加料机是一门非常复杂的学问，不仅要了解原料的各种性质，还要了解不同形式加料机的性能特点，除此之外还需要有大量的实际经验，有时看似不太匹配的选择却往往可以达到意想不到的效果。在此无法一一详述，如有需要可直接询问加料机的供货商，他们本着对设备的了解加上长期积累的实际经验，