一种塑料管挤出成型设备及其控制方法与流程

文档序号:22314885发布日期:2020-09-23 01:38阅读:131来源:国知局
一种塑料管挤出成型设备及其控制方法与流程

本发明属于塑料挤出技术领域,尤其涉及一种塑料管挤出成型设备及其控制方法。



背景技术:

塑料制品的挤出法成型是塑料加工中一种较为成熟的成型工艺,该工艺的方法是把粉状或粒状的塑料树脂原料加入挤出机的料筒内,在螺杆旋转、推动下,将原料在高温、高压条件中熔融塑化,然后由连续转动的螺杆将熔融料再推入机头模具,从机头模具中挤出成型为塑料制品,再经定型和切割制成所需规格的产品。

挤出成型设备一般包括挤出机及附属的定型机、切割机,组合形式有多种,使塑料制品挤出成形加工能够连续自动完成。

对于制作塑料管而言,在挤出成型后需要将其切割成特定的长度以便于加工使用和运输,由于在挤出吹塑过程中会出现波动(熔融物料的波动、运输传送过程中的波动等等),这些波动会影响塑料管挤出的速度,进而会导致在单位时间内所挤出的塑料管的长度存在长短不一的情况,若挤出的塑料管的长度远大于所需的塑料管的长度,则在切割后会导致废料的比例过大;若挤出的塑料管的长度小于所需的塑料管的长度,则在自动切割机的作用下,会使被切割的塑料管达不到长度的要求,而成为了次品。



技术实现要素:

本发明的目的是针对上述存在的技术问题,提供一种塑料管挤出成型设备及其控制方法,该挤出成型设备能够对挤出的塑料管型坯的输出速度进行相应的调整控制,进而使得在每个周期时间段挤出的塑料管型坯的长度均匀、米重相近,以减少物料的浪费以及降低成品的次品率。

本发明的目的是这样实现的:一种塑料管挤出成型设备,包括挤出装置,将塑料粒子熔融后挤出;成型模具,通过第一输送管与挤出装置出料口相连以将流入的熔融物料通过其内的模头挤出并成型塑料管型坯,该塑料管型坯在单位时间内由自动切割装置进行分段,其特征在于:

还包括速度检测装置,用于实时检测所述成型模具模头的出料速度;

流速控制装置,与所述第一输送管的分支端口相连以对从所述挤出装置出料口流出的熔融物料进行分流或者是合流进而调节所述成型模具模头的出料速度;

在所述速度检测装置所检测的出料速度大于设定值时,所述流速控制装置将所述第一输送管内的熔融物料进行分流,在所述速度检测装置所检测的出料速度小于设定值时,所述流速控制装置向所述第一输送管内输送熔融物料。

通过采用上述技术方案,由输送装置将原料送入挤出装置内后,原料在高温、高压条件中熔融塑化,随后由挤出装置内的连续转动的螺杆将熔融物料送入第一输送管,由第一输送管再将熔融物料送入到成型模具内,然后在成型模具的模头中挤压成塑料管型坯并向外输送,最后由自动切割装置定时切割以及等长切割,从而使塑料管型坯被加工成若干根长度一致成品塑料管。

由于熔融物料在第一输送管内输送时会产生一定波动,从而影响了成型模具进料的速度,进而会导致在单位时间内所挤出的塑料管的长度存在长短不一的情况;对此,本发明设置有速度检测装置以及流速控制装置,其中,速度检测装置用于检测成型模具模头的出料速度,在检测的出料速度大于设定值时,表明成型模具的进料速度出现波动,并增大了,为了保障在每个周期段挤出的塑料管型坯的长度均匀、米重相近,因此后续需要对成型模具的出料速度进行调节,相应的也就是调节成型模具的进料速度;通过流速控制装置来对第一输送管进行分流从而达到降低成型模具进料的速度;反之,若检测的出料速度小于设定值时,可通过流速控制装置向第一输送管进行输送熔融物料,从而达到提高成型模具进料的速度。

本发明进一步设置为:所述流速控制装置包括熔融物料存储腔以及第二输送管,所述熔融物料存储腔为中空结构,所述第二输送管一端连接于所述熔融物料存储腔的第一端口上,另一端连接于所述第一输送管分支端口上,所述熔融物料存储腔内滑动设置有挤压其空腔内的熔融物料使熔融物料向所述第二输送管流出或者是抽离其空腔内的熔融物料使所述第二输送管内的熔融物料向所述熔融物料存储腔内流入的第一活塞,所述第一活塞由液压控制装置进行控制。

通过采用上述技术方案,由熔融物料存储腔来作为存储熔融物料的介质,其作用是对第一输送管进行分流或合流,第一活塞向熔融物料存储腔的第一端口移动时,处于输出状态,第一活塞向熔融物料存储腔的第二端口移动时,处于输入状态;由液压控制装置来控制第一活塞的运行状态,不仅控制方法简单、实用,而且能够有效的提高熔融物料存储腔输入输出的控制精度。

本发明进一步设置为:所述液压控制装置包括第一阀体、传动活塞杆以及第二活塞,所述第二活塞滑动设置于所述第一阀体内,所述传动活塞杆一端固定于所述第二活塞上,另一端穿过所述第一阀体、所述熔融物料存储腔的第二端口后固定于所述第一活塞上,所述第一阀体上具有第一油口、第二油口,所述液压控制装置还包括第一动力泵、油槽以及换向阀;

所述换向阀为三位四通阀,其进油口p与所述第一动力泵相连通,回油口t与所述油槽相连通,工作油口a与第一油口相连通,工作油口b与第二油口相连通,所述第一动力泵与所述油槽相连通,且所述第一动力泵与进油口p之间的油管上还设置有第一单向阀;所述换向阀处于中位时,各油口封闭,在左位置时,进油口p与工作油口a相连通,工作油口b与回油口t相连通,在右位置时,进油口p与工作油口b相连通,工作油口a与回油口t相连通。

通过采用上述技术方案,液压控制装置的工作方式为:需要提高成型模具的进料速度时,将换向阀左调,使进油口p与工作油口a相连通,工作油口b与回油口t相连通,第一动力泵将油槽内的液压油向进油口p输送,压力油由工作油口a流向第一油口,随后流入第一阀体内的压力油推动第二活塞以及传动活塞杆移动,进而使得第一活塞向熔融物料存储腔的第一端口靠近,熔融物料存储腔内的熔融物料通过第二输送管流向第一输送管;

需要降低成型模具的进料速度时,将换向阀右调,使进油口p与工作油口b相连通,工作油口a与回油口t相连通;第一动力泵将油槽内的液压油向进油口p输送,压力油由工作油口b流向第二油口,随后流入第一阀体内的压力油推动第二活塞以及传动活塞杆移动,进而使得第一活塞向熔融物料存储腔的第二端口靠近,第一输送管内的部分熔融物料通过第二输送管流向熔融物料存储腔。

本发明进一步设置为:所述第一阀体内的空腔分为大内径的第一空腔以及小内径的第二空腔,所述第二活塞滑动设置于所述第二空腔内,所述第一油口的内端口位于所述第一空腔内,所述第二油口的内端口位于所述第二油口内;

所述液压控制装置还包括先导阀,所述先导阀包括第二阀体、先导活塞、先导活塞杆以及复位弹簧,所述第一阀体上设置有连通所述第一空腔的开口,所述第二阀体设置于所述第一阀体的开口上,所述第二阀体上设置有正对于所述第一空腔的导向槽,所述先导活塞杆滑动设置于所述导向槽内,所述先导活塞为中空结构,其滑动设置于所述第二空腔内,所述先导活塞杆伸出所述导向槽的一端固定于所述先导活塞上,且所述先导活塞与所述先导活塞杆之间具有将所述先导活塞的内腔与所述第一空腔相连通的导通孔,所述第一阀体上还开设有连通所述第一空腔的第三油口,所述第二空腔内壁上有径向向内设置的限位环,所述复位弹簧一端设置于所述限位环上,另一端设置于所述先导活塞上,常态下,所述复位弹簧推动所述先导活塞、所述先导活塞杆移动,并使所述先导活塞抵紧在所述第二阀体上,此时所述第三油口开启,所述先导活塞将所述第一油口封闭;所述第一油口与所述换向阀的工作油口a之间的油管上还设置有第二单向阀,所述第三油口与所述油槽相连通;

所述第二阀体上还开设有连通所述导向槽的第四油口,所述第四油口与所述换向阀的工作油口a以及所述油槽相连通,所述第四油口与所述油槽之间的油管上设置有第一通断阀。

通过采用上述技术方案,在液压控制装置的控制过程中,通过速度检测装置所检测到的速度信号来判断是提高成型模具模头的出料速度,还是降低成型模具模头的出料速度,并且由换向阀来进行调节;其中,由于第一动力泵响应时速度较快,容易造成熔融物料存储腔输入速度过快或输出速度过快,进而导致成型模具模头的出料速度下降过快或上升过快,对此设置有先导阀,通过先导阀来起到降压缓冲。

该先导阀的工作方式为:断开第一通断阀,第一动力泵向第一进油口以及第四油口进油,由于第一进油口被封闭,压力油只能从第四油口进入到导向槽内,导向槽内的压力油会推动先导活塞杆移动,先导活塞向第二活塞靠近,使得先导活塞将第一油口逐渐开启,将第三油口逐渐封闭,从而达到缓冲的目的;闭合第一通断阀,第一动力泵向第二油口进油,先导阀上的导向槽内的压力油通过第一通断阀流向油槽,进行泄压,此过程中,复位弹簧逐渐推动先导活塞向第二阀体靠近,并逐渐将第三油口开启,逐渐将第一油口关闭,从而使得第二活塞推动第一空腔内的液压油,并使其从渐开的第三油口排向油槽,通过渐开的一个工况能够有效的降低调速的波动。

其中,为避免压力失衡,对此在第二阀体内还设置有将第四油口和导通孔相连通的阻尼孔,在第四油口或第二油口进油时,阻尼孔可起到一定降压的作用。

本发明进一步设置为:所述第四油口与所述换向阀的工作油口a之间的油管上设置有第一缓冲阀,所述第二油口与所述工作油口b之间的油管上设置有第二缓冲阀;所述第一缓冲阀用于调节与所述第一阀体的第一空腔相连通的管路的压力,所述第二缓冲阀用于调节与所述第一阀体的第二空腔相连通的管路的压力。

通过采用上述技术方案,在第一油口或第二油口进油时,为能够调整进油速度,进而控制成型模具的进料速度、出料速度,对此在第四油口与换向阀的工作油口a之间的油管上设置有第一缓冲阀,第二油口与工作油口b之间的油管上设置有第二缓冲阀;

第一油口进油时,若需要减缓油量的输入速度,则将第一缓冲阀开启,第一缓冲阀上的油管会进行分流,并将分流的液压油排向油槽,从而达到降压,反之断开第一缓冲阀,则会重新提高第一进油口的输入速度;第二油口进油时,若需要减缓油量的输入速度,则将第二缓冲阀开启,第二缓冲阀上的油管会进行分流,并将分流的液压油排向油槽,从而达到降压,反之断开第一缓冲阀,则会重新提高第一进油口的输入速度。

本发明进一步设置为:所述第一缓冲阀与所述第二缓冲阀的结构相同,且均包括第三阀体以及滑动设置于第三阀体内的阀芯,所述阀芯呈圆台状,其小端面与所述第三阀体内壁形成第一腔体,大端面与所述第三阀体内壁形成第二腔体,所述阀芯的倾斜侧面上设置有将所述第一腔体与所述第二腔体相连通的通孔,所述阀芯的大端面与所述第三阀体的内壁之间设置有压力弹簧,所述第三阀体上开设有连通所述第一腔体的端口c和端口d,以及连通所述第二腔体的端口e,端口c正对于所述阀芯的小端面;其中,所述第一缓冲阀的端口c与所述第四油口相连通,所述第一缓冲阀的端口d与所述换向阀的工作油口a相连通,所述第一缓冲阀的端口e与所述油槽相连通,且所述第一缓冲阀的端口e与所述油槽之间的油管上还设置有第二通断阀;所述第二缓冲阀的端口c与所述第二油口相连通,所述第二缓冲阀的端口d与所述换向阀的工作油口b相连通,所述第二缓冲阀的端口e与所述油槽相连通,且所述第二缓冲阀的端口e与所述油槽之间的油管上还设置有第三通断阀,所述第二油口与所述第二缓冲阀的端口c之间的油管上还设置有第三单向阀;

常态下,所述压力弹簧推动所述阀芯向端口c靠近并封闭该端口c;在所述第二腔体向所述油槽泄压后,所述第一动力泵通过端口d向所述第一腔体供油,压力油推动所述阀芯向所述第二腔体移动并将端口d打开;在所述第二腔体蓄油时,所述第一动力泵通过端口d向所述第一腔体供油,所述第一腔体内的压力油通过所述通孔缓慢流向所述第二腔体,所述压力弹簧缓慢推动所述阀芯向所述第一腔体移动,最后将端口c封闭。

通过采用上述技术方案,第一缓冲阀和第二缓冲阀均是利用了流体的特殊性,在常态下,第一腔体和第二腔体内均充满液压油,由于阀芯上的倾斜侧面的面积小于其大端面的面积,并且阀芯的大端面上还有压力弹簧的推力,进而,使得阀芯向端口c移动,并可靠的将端口c封闭;其中,一旦第一油口或第二油口需要减压、降速时,通过将第二腔体内的液压油进行泄压,也就是开启第二通断阀或第三通断阀,使得第二腔体内的液压油会流向油槽,由于阀芯上的通孔内径很小,因此,从端口d流向第一腔体内的压力油来不及通过通孔补入到第二腔体内,从而使得压力油会推动阀芯向第二腔体移动并挤压压力弹簧,此过程中,端口c会开启,液压系统的压力会下降,同时流入第一油口或第二油口的速度也就降低了。

控制过程:提高成型模具进料速度以及出料速度时,将换向阀调至左侧,进油口p与工作油口a相连通,回油口t与工作油口b相连通,油槽内的液压油在第一动力泵的作用下从进油口p流向工作油口a,再流向第一油口和第一缓冲阀的端口d,由于此时第一油口处于封闭状态,所以第一油口无法进油,第二通断阀连通第一缓冲阀的端口e,此时第二腔体进行泄压,端口c开启,第一腔体内的压力油大部分从端口c流向第四油口,小部分通过通孔流向第二腔体,并流向油槽;进入第四油口的压力油会推动先导活塞杆以及先导活塞移动,并逐渐将第一油口开启,第三油口关闭,随后压力油由第一油口进入到第一阀体的第一空腔内以及第二空腔内,并推动第二活塞、传动活塞杆以及第一活塞移动,第二油口进行回油;若此时需要增大调速,则断开第二通断阀,第一缓冲阀上的端口c逐渐关闭,第一油口内的压力增大,压力油的流入速度也相应增大;在实际速度逐渐到达并超过所计算设定的数值时,需要相应的减速,此时开启第二通断阀即可,通过不断的开启、断开第二通断阀,从而来达到增压、降压调速的目的;

降低成型模具进料速度以及出料速度时,将换向阀调至右侧,进油口p与工作油口b相连通,回油口t与工作油口a相连通,油槽内的液压油在第一动力泵的作用下从进油口p流向工作油口b,从工作油口b流出的压力油,一部分直接流向第二油口,另一部分流向第二缓冲阀,此时第一通断阀开启,第三通断阀开启,先导阀复位,第三油口回油,第二缓冲阀的第二腔体泄压;若此时需要增大调速,则同样的将第三通断阀断开即可,减小调速时,又重新开启第三通断阀。

本发明进一步设置为:所述液压控制装置还包括控制器以及向控制器输送信息的位置传感器,所述位置传感器用于检测所述第二活塞在所述第二空腔内的实时位置并将位置信息转换后发送给所述控制器;所述控制器与所述第一动力泵、所述换向阀、所述第一通断阀、所述第二通断阀以及所述第三通断阀电连接并可控制各元器件的状态。

通过采用上述技术方案,通过控制器能精确地控制流向第一油口的压力油流速以及流向第二油口的压力油流速。

本发明进一步设置为:所述熔融物料存储腔的第一端口上还设置有与所述挤出装置进料口相连通的回流管,所述回流管上设置有第二动力泵以及第四通断阀,所述第二动力泵与所述第四通断阀均由所述控制器控制,所述熔融物料存储腔内还设置有温度传感器,在温度传感器检测到熔融物料的温度小于所述成型模具模头的挤出温度时,所述控制器控制所述第二动力泵开启,第四通断阀闭合,所述熔融物料存储腔内的熔融物料向所述挤出装置回流;反之所述控制器控制所述第二动力泵关闭,第四通断阀断开。

通过采用上述技术方案,由于熔融物料存储腔内是断断续续的流入或流出熔融物料,若长时间未将熔融物料向外输送,并且熔融物料的温度逐渐下降到塑料管型坯的挤出温度时,会影响成型温度,对此本发明设置有回流装置,在温度传感器检测到熔融物料的温度小于成型模具模头的挤出温度时,控制器控制第二动力泵开启,第四通断阀闭合,使得熔融物料存储腔内的熔融物料向挤出装置回流,从而避免从熔融物料存储腔内流向成型模具的熔融物料温度不达标的问题发生。

一种用于上述的塑料管挤出成型设备的控制方法,其特征在于:

s1、启动挤出装置,挤出装置将塑料粒子熔融后从其出料口排向第一输送管,第一输送管将熔融物料送入成型模具内,成型模具端口的模头将熔融物料挤压成塑料管型坯并向外输出,其中,塑料管型坯被生成一定长度的时间为一个周期t,速度检测装置检测出的模头的实时挤出速度为v,并计算在(1/2)t时间段的平均挤出速度为下个(1/2)t时间段的平均挤出速度为

s2、判断δv的大小,δv表示在t时间段模头挤出额定长度的塑料管型坯的平均速度;

s3、若则在下个(1/2)t时间段调节挤出速度v,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度时停止调速,并保持原状;其中挤出速度v是由熔融物料从第一输送管流入到成型模具内的速度来控制的,即由控制器控制;

则在下个(1/2)t时间段调节挤出速度v,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度时停止调速,并保持原状。

通过采用上述技术方案,由于熔融物料的波动以及运输传送过程中的波动是无法避免的,若实时调整速度v,则太过复杂,又或者说,在一段时间的波动中,虽然速度在不断的变化,但最终平均速度是有可能与δv是一致的,以至于在该时间段做的速度调整为无用功;

对此本发明对控制器的控制方法做了改进,即在一个周期t的前半个周期(1/2)t时间段,由速度检测装置检测此过程中的速度,并计算出平均速度若果则表明在前(1/2)t时间段速度较快,需要在后(1/2)t时间段进行降速调整,也就是通过控制器控制第一动力泵运行,并且将油槽内的压力油输送到第二油口内,进而对第一输送管内的熔融物料进行分流,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度直至最终反之若则表明在前(1/2)t时间段速度较慢,需要在后(1/2)t时间段进行增速调整,第一动力泵将油槽内的压力油输送至第一油口内,时熔融物料存储腔内的物料经第二输送管送入到第一输送管内,进行合流,最终流入到成型模具内,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度直至最终

本发明的有益效果是:

1、由于熔融物料在第一输送管内输送时会产生一定波动,从而影响了成型模具进料的速度,进而会导致在单位时间内所挤出的塑料管的长度存在长短不一的情况;对此,本发明设置有速度检测装置以及流速控制装置,其中,速度检测装置用于检测成型模具模头的出料速度,在检测的出料速度大于设定值时,表明成型模具的进料速度出现波动,并增大了,为了保障在每个周期段挤出的塑料管型坯的长度均匀、米重相近,因此后续需要对成型模具的出料速度进行调节,相应的也就是调节成型模具的进料速度;通过流速控制装置来对第一输送管进行分流从而达到降低成型模具进料的速度;反之,若检测的出料速度小于设定值时,可通过流速控制装置向第一输送管进行输送熔融物料,从而达到提高成型模具进料的速度。

2、由于第一动力泵响应时速度较快,容易造成熔融物料存储腔输入速度过快或输出速度过快,进而导致成型模具模头的出料速度下降过快或上升过快,对此设置有先导阀,通过先导阀来起到降压缓冲,通过先导活塞将第一油口逐渐开启,第三油口逐渐封闭或者是第一油口逐渐关闭,第三油口逐渐开启,通过渐开的一个工况能够有效的降低调速的波动。

在第一油口或第二油口进油时,为能够调整进油速度,增大或者是减小,进而控制成型模具的进料速度、出料速度,对此在第四油口与换向阀的工作油口a之间的油管上设置有第一缓冲阀,第二油口与工作油口b之间的油管上设置有第二缓冲阀;第一缓冲阀用于调节与第一阀体的第一空腔相连通的管路的压力,第二缓冲阀用于调节与第一阀体的第二空腔相连通的管路的压力。

3、本发明设置有回流装置,在温度传感器检测到熔融物料的温度小于成型模具模头的挤出温度时,控制器控制第二动力泵开启,第四通断阀闭合,使得熔融物料存储腔内的熔融物料向挤出装置回流,从而避免从熔融物料存储腔内流向成型模具的熔融物料温度不达标。

4、本发明的塑料管挤出成型设备的控制方法,通过检测并计算前半个周期(1/2)t时间段的平均速度通过的大小来进而来控制下半个周期(1/2)t时间段的流速控制装置的工况,防止了在前半个周期(1/2)t时间段可能做的无用功,有效的提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图;

图2是本发明流速控制装置与液压控制装置的结构示意图;

图3是本发明第一缓冲阀或第二缓冲阀的结构示意图;

图中附图标记为:1、挤出装置;11、第一输送管;2、成型模具;21、模头;3、流速控制装置;31、熔融物料存储腔;311、第一活塞;32、第二输送管;4、液压控制装置;41、第一阀体;411、第一空腔;412、第二空腔;4121、限位环;413、第一油口;414、第二油口;415、第三油口;42、传动活塞杆;43、第二活塞;44、第一动力泵;441、第一单向阀;45、油槽;46、换向阀;461、第二单向阀;p、进油口;t、回油口;a、工作油口;b、工作油口;47、先导阀;471、第二阀体;4711、导向槽;4712、第四油口;4713、阻尼孔;472、先导活塞;473、先导活塞杆;474、复位弹簧;475、第一通断阀;48、第一缓冲阀;481、第三阀体;4811、第一腔体;4812、第二腔体;4813、压力弹簧;c、端口;d、端口;e、端口;482、阀芯;4821、通孔;483、第二通断阀;49、第二缓冲阀;491、第三通断阀;492、第三单向阀;50、回流管;501、第二动力泵;502、第四通断阀。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案,下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述:

一种塑料管挤出成型设备,如图1、图2和图3所示,包括挤出装置1,将塑料粒子熔融后挤出;成型模具2,通过第一输送管11与挤出装置1出料口相连以将流入的熔融物料通过其内的模头21挤出并成型塑料管型坯,该塑料管型坯在单位时间内由自动切割装置进行分段,其中,

还包括速度检测装置,用于实时检测成型模具2模头21的出料速度;

流速控制装置3,与第一输送管11的分支端口相连以对从挤出装置1出料口流出的熔融物料进行分流或者是合流进而调节成型模具2模头21的出料速度;

在速度检测装置所检测的出料速度大于设定值时,流速控制装置3将第一输送管11内的熔融物料进行分流,在速度检测装置所检测的出料速度小于设定值时,流速控制装置3向第一输送管11内输送熔融物料。

由输送装置将原料送入挤出装置1内后,原料在高温、高压条件中熔融塑化,随后由挤出装置1内的连续转动的螺杆将熔融物料送入第一输送管11,由第一输送管11再将熔融物料送入到成型模具2内,然后在成型模具2的模头21中挤压成塑料管型坯并向外输送,最后由自动切割装置定时切割以及等长切割,从而使塑料管型坯被加工成若干根长度一致成品塑料管。

由于熔融物料在第一输送管11内输送时会产生一定波动,从而影响了成型模具2进料的速度,进而会导致在单位时间内所挤出的塑料管的长度存在长短不一的情况;对此,本发明设置有速度检测装置以及流速控制装置3,其中,度检测装置用于检测成型模具2模头21的出料速度,在检测的出料速度大于设定值时,表明成型模具2的进料速度出现波动,并增大了,为了保障在每个周期段挤出的塑料管型坯的长度均匀、米重相近,因此后续需要对成型模具2的出料速度进行调节,相应的也就是调节成型模具2的进料速度;通过流速控制装置3来对第一输送管11进行分流从而达到降低成型模具2进料的速度;反之,若检测的出料速度小于设定值时,可通过流速控制装置3向第一输送管11进行输送熔融物料,从而达到提高成型模具2进料的速度。

本发明的流速控制装置3包括熔融物料存储腔31以及第二输送管32,熔融物料存储腔31为中空结构,第二输送管32一端连接于熔融物料存储腔31的第一端口上,另一端连接于第一输送管11分支端口上,熔融物料存储腔31内滑动设置有挤压其空腔内的熔融物料使熔融物料向第二输送管32流出或者是抽离其空腔内的熔融物料使第二输送管32内的熔融物料向熔融物料存储腔31内流入的第一活塞311,第一活塞311由液压控制装置4进行控制。

由熔融物料存储腔31来作为存储熔融物料的介质,其作用是对第一输送管11进行分流或合流,第一活塞311向熔融物料存储腔31的第一端口移动时,处于输出状态,第一活塞311向熔融物料存储腔31的第二端口移动时,处于输入状态;由液压控制装置4来控制第一活塞311的运行状态,不仅控制方法简单、实用,而且能够有效的提高熔融物料存储腔31输入输出的控制精度。

本发明的液压控制装置4包括第一阀体41、传动活塞杆42以及第二活塞43,第二活塞43滑动设置于第一阀体41内,传动活塞杆42一端固定于第二活塞43上,另一端穿过第一阀体41、熔融物料存储腔31的第二端口后固定于第一活塞311上,第一阀体41上具有第一油口413、第二油口414,液压控制装置4还包括第一动力泵44、油槽45以及换向阀46;

换向阀46为三位四通阀,其进油口p与第一动力泵44相连通,回油口t与油槽45相连通,工作油口a与第一油口413相连通,工作油口b与第二油口414相连通,第一动力泵44与油槽45相连通,且第一动力泵44与进油口p之间的油管上还设置有第一单向阀441;换向阀46处于中位时,各油口封闭,在左位置时,进油口p与工作油口a相连通,工作油口b与回油口t相连通,在右位置时,进油口p与工作油口b相连通,工作油口a与回油口t相连通。

液压控制装置4的工作方式为:需要提高成型模具2的进料速度时,将换向阀46左调,使进油口p与工作油口a相连通,工作油口b与回油口t相连通,第一动力泵44将油槽45内的液压油向进油口p输送,压力油由工作油口a流向第一油口413,随后流入第一阀体41内的压力油推动第二活塞43以及传动活塞杆42移动,进而使得第一活塞311向熔融物料存储腔31的第一端口靠近,熔融物料存储腔31内的熔融物料通过第二输送管32流向第一输送管11;

需要降低成型模具2的进料速度时,将换向阀46右调,使进油口p与工作油口b相连通,工作油口a与回油口t相连通;第一动力泵44将油槽45内的液压油向进油口p输送,压力油由工作油口b流向第二油口414,随后流入第一阀体41内的压力油推动第二活塞43以及传动活塞杆42移动,进而使得第一活塞311向熔融物料存储腔31的第二端口靠近,第一输送管11内的部分熔融物料通过第二输送管32流向熔融物料存储腔31。

本发明的第一阀体41内的空腔分为大内径的第一空腔411以及小内径的第二空腔412,第二活塞43滑动设置于第二空腔412内,第一油口413的内端口位于第一空腔411内,第二油口414的内端口位于第二油口414内;

液压控制装置4还包括先导阀47,先导阀47包括第二阀体471、先导活塞472、先导活塞杆472以及复位弹簧474,第一阀体41上设置有连通第一空腔411的开口,第二阀体471设置于第一阀体41的开口上,第二阀体471上设置有正对于第一空腔411的导向槽4711,先导活塞杆472滑动设置于导向槽4711内,先导活塞472为中空结构,其滑动设置于第二空腔412内,先导活塞杆472伸出导向槽4711的一端固定于先导活塞472上,且先导活塞472与先导活塞杆472之间具有将先导活塞472的内腔与第一空腔411相连通的导通孔4821,第一阀体41上还开设有连通第一空腔411的第三油口415,第二空腔412内壁上有径向向内设置的限位环4121,复位弹簧474一端设置于限位环4121上,另一端设置于先导活塞472上,常态下,复位弹簧474推动先导活塞472、先导活塞472杆移动,并使先导活塞472抵紧在第二阀体471上,此时第三油口415开启,先导活塞472将第一油口413封闭;第一油口413与换向阀46的工作油口a之间的油管上还设置有第二单向阀461,第三油口415与油槽45相连通;

第二阀体471上还开设有连通导向槽4711的第四油口4712,第四油口4712与换向阀46的工作油口a以及油槽45相连通,第四油口4712与油槽45之间的油管上设置有第一通断阀475。

在液压控制装置4的控制过程中,通过速度检测装置所检测到的速度信号来判断是提高成型模具2模头21的出料速度,还是降低成型模具2模头21的出料速度,并且由换向阀46来进行调节;其中,由于第一动力泵44响应时速度较快,容易造成熔融物料存储腔31输入速度过快或输出速度过快,进而导致成型模具2模头21的出料速度下降过快或上升过快,对此设置有先导阀47,通过先导阀47来起到降压缓冲。

该先导阀47的工作方式为:断开第一通断阀475,第一动力泵44向第一进油口以及第四油口4712进油,由于第一进油口被封闭,压力油只能从第四油口4712进入到导向槽4711内,导向槽4711内的压力油会推动先导活塞杆472移动,先导活塞472向第二活塞43靠近,使得先导活塞472将第一油口413逐渐开启,将第三油口415逐渐封闭,从而达到缓冲的目的;闭合第一通断阀475,第一动力泵44向第二油口414进油,先导阀47上的导向槽4711内的压力油通过第一通断阀475流向油槽45,进行泄压,此过程中,复位弹簧474逐渐推动先导活塞472向第二阀体471靠近,并逐渐将第三油口415开启,逐渐将第一油口413关闭,从而使得第二活塞43推动第一空腔411内的液压油,并使其从渐开的第三油口415排向油槽45,通过渐开的一个工况能够有效的降低调速的波动。

其中,为避免压力失衡,对此在第二阀体471内还设置有将第四油口4712和导通孔4821相连通的阻尼孔4713,在第四油口4712或第二油口414进油时,阻尼孔4713可起到一定降压的作用。

本发明的第四油口4712与换向阀46的工作油口a之间的油管上设置有第一缓冲阀48,第二油口414与工作油口b之间的油管上设置有第二缓冲阀49;第一缓冲阀48用于调节与第一阀体41的第一空腔411相连通的管路的压力,第二缓冲阀49用于调节与第一阀体41的第二空腔412相连通的管路的压力。

在第一油口413或第二油口414进油时,为能够调整进油速度,进而控制成型模具2的进料速度、出料速度,对此在第四油口4712与换向阀46的工作油口a之间的油管上设置有第一缓冲阀48,第二油口414与工作油口b之间的油管上设置有第二缓冲阀49;

第一油口413进油时,若需要减缓油量的输入速度,则将第一缓冲阀48开启,第一缓冲阀48上的油管会进行分流,并将分流的液压油排向油槽45,从而达到降压,反之断开第一缓冲阀48,则会重新提高第一进油口的输入速度;第二油口414进油时,若需要减缓油量的输入速度,则将第二缓冲阀49开启,第二缓冲阀49上的油管会进行分流,并将分流的液压油排向油槽45,从而达到降压,反之断开第一缓冲阀48,则会重新提高第一进油口的输入速度。

本发明的第一缓冲阀48与第二缓冲阀49的结构相同,且均包括第三阀体481以及滑动设置于第三阀体481内的阀芯482,阀芯482呈圆台状,其小端面与第三阀体481内壁形成第一腔体4811,大端面与第三阀体481内壁形成第二腔体4812,阀芯482的倾斜侧面上设置有将第一腔体4811与第二腔体4812相连通的通孔4821,阀芯482的大端面与第三阀体481的内壁之间设置有压力弹簧4813,第三阀体481上开设有连通第一腔体4811的端口c和端口d,以及连通第二腔体4812的端口e,端口c正对于阀芯482的小端面;其中,第一缓冲阀48的端口c与第四油口4712相连通,第一缓冲阀48的端口d与换向阀46的工作油口a相连通,第一缓冲阀48的端口e与油槽45相连通,且第一缓冲阀48的端口e与油槽45之间的油管上还设置有第二通断阀483;第二缓冲阀49的端口c与第二油口414相连通,第二缓冲阀49的端口d与换向阀46的工作油口b相连通,第二缓冲阀49的端口e与油槽45相连通,且第二缓冲阀49的端口e与油槽45之间的油管上还设置有第三通断阀491,第二油口414与第二缓冲阀49的端口c之间的油管上还设置有第三单向阀492;

常态下,压力弹簧4813推动阀芯482向端口c靠近并封闭该端口c;在第二腔体4812向油槽45泄压后,第一动力泵44通过端口d向第一腔体4811供油,压力油推动阀芯482向第二腔体4812移动并将端口d打开;在第二腔体4812蓄油时,第一动力泵44通过端口d向第一腔体4811供油,第一腔体4811内的压力油通过通孔4821缓慢流向第二腔体4812,压力弹簧4813缓慢推动阀芯482向第一腔体4811移动,最后将端口c封闭。

第一缓冲阀48和第二缓冲阀49均是利用了流体的特殊性,在常态下,第一腔体4811和第二腔体4812内均充满液压油,由于阀芯482上的倾斜侧面的面积小于其大端面的面积,并且阀芯482的大端面上还有压力弹簧4813的推力,进而,使得阀芯482向端口c移动,并可靠的将端口c封闭;其中,一旦第一油口413或第二油口414需要减压、降速时,通过将第二腔体4812内的液压油进行泄压,也就是开启第二通断阀483或第三通断阀491,使得第二腔体4812内的液压油会流向油槽45,由于阀芯482上的通孔4821内径很小,因此,从端口d流向第一腔体4811内的压力油来不及通过通孔4821补入到第二腔体4812内,从而使得压力油会推动阀芯482向第二腔体4812移动并挤压压力弹簧4813,此过程中,端口c会开启,液压系统的压力会下降,同时流入第一油口413或第二油口414的速度也就降低了。

控制过程:提高成型模具2进料速度以及出料速度时,将换向阀46调至左侧,进油口p与工作油口a相连通,回油口t与工作油口b相连通,油槽45内的液压油在第一动力泵44的作用下从进油口p流向工作油口a,再流向第一油口413和第一缓冲阀48的端口d,由于此时第一油口413处于封闭状态,所以第一油口413无法进油,第二通断阀483连通第一缓冲阀48的端口e,此时第二腔体4812进行泄压,端口c开启,第一腔体4811内的压力油大部分从端口c流向第四油口4712,小部分通过通孔4821流向第二腔体4812,并流向油槽45;进入第四油口4712的压力油会推动先导活塞472杆以及先导活塞472移动,并逐渐将第一油口413开启,第三油口415关闭,随后压力油由第一油口413进入到第一阀体41的第一空腔411内以及第二空腔412内,并推动第二活塞43、传动活塞杆42以及第一活塞311移动,第二油口414进行回油;若此时需要增大调速,则断开第二通断阀483,第一缓冲阀48上的端口c逐渐关闭,第一油口413内的压力增大,压力油的流入速度也相应增大;在实际速度逐渐到达并超过所计算设定的数值时,需要相应的减速,此时开启第二通断阀483即可,通过不断的开启、断开第二通断阀483,从而来达到增压、降压调速的目的;

降低成型模具2进料速度以及出料速度时,将换向阀46调至右侧,进油口p与工作油口b相连通,回油口t与工作油口a相连通,油槽45内的液压油在第一动力泵44的作用下从进油口p流向工作油口b,从工作油口b流出的压力油,一部分直接流向第二油口414,另一部分流向第二缓冲阀49,此时第一通断阀475开启,第三通断阀491开启,先导阀47复位,第三油口415回油,第二缓冲阀49的第二腔体4812泄压;若此时需要增大调速,则同样的将第三通断阀491断开即可,减小调速时,又重新开启第三通断阀491。

本发明的液压控制装置4还包括控制器以及向控制器输送信息的位置传感器,位置传感器用于检测第二活塞43在第二空腔412内的实时位置并将位置信息转换后发送给控制器;控制器与第一动力泵44、换向阀46、第一通断阀475、第二通断阀483以及第三通断阀491电连接并可控制各元器件的状态。通过控制器能精确地控制流向第一油口413的压力油流速以及流向第二油口414的压力油流速。

本发明的熔融物料存储腔31的第一端口上还设置有与挤出装置1进料口相连通的回流管50,回流管50上设置有第二动力泵501以及第四通断阀502,第二动力泵501与第四通断阀502均由控制器控制,熔融物料存储腔31内还设置有温度传感器,在温度传感器检测到熔融物料的温度小于成型模具2模头21的挤出温度时,控制器控制第二动力泵501开启,第四通断阀502闭合,熔融物料存储腔31内的熔融物料向挤出装置1回流;反之控制器控制第二动力泵501关闭,第四通断阀502断开。

由于熔融物料存储腔31内是断断续续的流入或流出熔融物料,若长时间未将熔融物料向外输送,并且熔融物料的温度逐渐下降到塑料管型坯的挤出温度时,会影响成型温度,对此本发明设置有回流装置,在温度传感器检测到熔融物料的温度小于成型模具2模头21的挤出温度时,控制器控制第二动力泵501开启,第四通断阀502闭合,使得熔融物料存储腔31内的熔融物料向挤出装置1回流,从而避免从熔融物料存储腔31内流向成型模具2的熔融物料温度不达标的问题发生。

一种用于上述的塑料管挤出成型设备的控制方法,具体控制步骤如下:

s1、启动挤出装置,挤出装置将塑料粒子熔融后从其出料口排向第一输送管,第一输送管将熔融物料送入成型模具内,成型模具端口的模头将熔融物料挤压成塑料管型坯并向外输出,其中,塑料管型坯被生成一定长度的时间为一个周期t,速度检测装置检测出的模头的实时挤出速度为v,并计算在(1/2)t时间段的平均挤出速度为下个(1/2)t时间段的平均挤出速度为

s2、判断δv的大小,δv表示在t时间段模头挤出额定长度的塑料管型坯的平均速度;

s3、若则在下个(1/2)t时间段调节挤出速度v,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度时停止调速,并保持原状;其中挤出速度v是由熔融物料从第一输送管流入到成型模具内的速度来控制的,即由控制器控制;

则在下个(1/2)t时间段调节挤出速度v,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度时停止调速,并保持原状。

由于熔融物料的波动以及运输传送过程中的波动是无法避免的,若实时调整速度v,则太过复杂,又或者说,在一段时间的波动中,虽然速度在不断的变化,但最终平均速度是有可能与δv是一致的,以至于在该时间段做的速度调整为无用功;

对此本发明对控制器的控制方法做了改进,即在一个周期t的前半个周期(1/2)t时间段,由速度检测装置检测此过程中的速度,并计算出平均速度若果则表明在前(1/2)t时间段速度较快,需要在后(1/2)t时间段进行降速调整,也就是通过控制器控制第一动力泵运行,并且将油槽内的压力油输送到第二油口内,进而对第一输送管内的熔融物料进行分流,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度直至最终反之若则表明在前(1/2)t时间段速度较慢,需要在后(1/2)t时间段进行增速调整,第一动力泵将油槽内的压力油输送至第一油口内,时熔融物料存储腔内的物料经第二输送管送入到第一输送管内,进行合流,最终流入到成型模具内,使得下个(1/2)t时间段的挤出速度直至最终

上述实施例仅为本发明的较佳实施例,而不是全部实施例,本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下,基于上述实施例而获得的其他实施例,都应当属于本发明保护的范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

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