调节挤出设备的方法及使用该方法的挤出设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及弹性体化合物的挤出领域，更特别地旨在用于轮胎的制造。
【背景技术】
[0002] 如所已知的，形成轮胎的成形元件的制造在很大程度上需要依赖于挤出设备，所 述挤出设备具有将橡胶条生产为预定外形的功能。这些设备由桶以及安装为在所述桶内旋 转的螺杆而形成。
[0003] 桶和螺杆的形状以及它们所布置的方式被设计为使得一方面螺杆的旋转具有为 化合物提供机械功的效果，目的是增加化合物的流动性，另一方面将所述混合物朝着挤出 模推进，目的是使所挤出的产品具有预定的外形。
[0004] 离开挤出装置的连续条可以缠绕到存储装置上以备后续使用。本发明特别地涉及 用于为挤出设备下游的设备直接供给的挤出设备。
[0005] 与旨在使用连续条的下游设备（例如轮胎成型装置）或多或少地直接联接的挤出 设备的使用所具有的其中一个问题是，挤出装置的输出变得或多或少地依赖于使用其的设 备的生产量。
[0006] 这就导致生产量从完全停止到挤出装置在其额定生产量下的最大需求量的范围 之间的极大变化。在消耗率增加或减小的多个阶段期间生产出外形保持恒定的产品的需求 加剧了这种困难。
[0007] 这个问题通常通过在挤出设备的出口和用于缠绕挤出产品的下游设备之间设置 中间补偿装置来解决。然而，当挤出产品被直接供应至下游缠绕设备的时候，这些补偿装置 是不适合的。
[0008] 文献US-4428896描述了一种允许控制成形元件的形状和尺寸的方法，该成型元 件使用挤出机来获得，然后通过输送机运输到下游设备。该控制方法基于对挤出机的内部 螺杆的初始旋转速度以及滚筒的初始旋转速度的测量，基于对离开挤出机时以及离开输送 机时所挤出的成形元件的厚度的测量，并且基于所挤出的成形元件的线性重量。然后挤出 机螺杆的旋转速度的值以及滚筒的旋转速度的值的每一者通过距挤出机的出口一定距离 的各自的调节单元而进行调整，该调整基于在所挤出的成形元件上进行的测量。这种控制 方法具有将延迟引入到调节的效果，当成形元件将要被直接供应至位于挤出机出口处的下 游设备时，这种控制方法是不适合的。
[0009] 申请人公司的文献FR11/55591已经提供了一种对于该问题的解决方案，其描述 了一种用于调节具有滚筒尖端类型的挤出机的方法和装置，其将所获得的条带直接铺设到 下游设备上。根据该文献，螺杆的旋转速度与滚筒的旋转速度成正比，并且螺杆的旋转速 度其是通过将滚筒速度乘以比例系数而获得的，预先通过实验来建立该比例系数的设定点 值。对在挤出机的出口处获得的条带的参数的控制是通过联接至调节装置的传感器来获得 的，该调节装置作用于滚筒和挤出机螺杆之间的速度比值，并校正比例系数的设定点值。这 种装置使得挤出机螺杆的生产量能够始终与滚筒的生产量同步，同时获得调节装置的快速 响应时间。
[0010] 在该文献中描述的挤出机的滚筒速度指示了条带铺设在下游设备上的速率。因此 在特定运行条件下，当螺杆的效率下降时会出现问题，这就意味着调节装置需要指令螺杆 的旋转速度加速从而保持生产量恒定。然而，已经发现当超过特定的螺杆速度值时，挤出机 内的混合物承受温度的上升。这就引起气体出现在混合物中，从而导致离开挤出机的条带 中的气泡，有时候，导致退化可发展为在离开挤出机的产品内硫化聚集的形成。
[0011] 此问题的一个解决方案是测量挤出机内部的化合物的温度或者测量离开挤出机 的产品的温度，但是这引起调节的延迟并且导致时间损失和材料损失。
[0012] 另一个解决方案是永久性地将铺设滚筒的速度限制到安全值以下，但代价是挤出 机的生产率显著降低。
[0013] 事实上在实验室测试期间已经确定，挤出机螺杆的效率随着挤出机的机械部件与 弹性体的条带之间的温差而增加，所述机械部件被加热时处于高温下，所述弹性体的条带 本身在环境温度下被连续引入到挤出机中。
[0014] 然而，在短暂的挤出机停止期间，来自机器部件的热能传递到弹性体化合物并且 温差降低。结果是螺杆的效率降低，当挤出机重新启动时，其接收到使螺杆加速的指令从而 补偿效率的降低。这种情况导致化合物的额外加热并引起螺杆失控。
[0015] 同样的情况发生在如果挤出机的弹性体化合物供应不充分（例如如果供应到挤 出机的弹性体条带断裂）且生产量下降的时候，调节控制也会指令螺杆加速，结果就是螺 杆失控并且弹性体化合物退化。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是提出一种用于调节挤出设备的方法，该方法能够得以在任何时 候，在具备良好生产率的情况下，供应具有恒定外形、良好品质并且没有弹性体化合物退化 的挤出产品的连续条。
[0017] 这些目的利用用于调节挤出设备的方法得以实现，所述挤出设备旨在用于制造由 弹性体化合物制成的成形产品的连续条，所述挤出设备包括在固定的桶中旋转驱动的螺杆 和至少一个旋转驱动的圆柱形滚筒，所述固定的桶的出口包括挤出模，所述圆柱形滚筒的 轴线垂直于所述产品离开所述模的方向，所述螺杆的旋转速度（D tstf)通过比例系数直接 与所述滚筒的旋转速度（Dsm)关联，所述的调节方法包括以下步骤：
[0018] -对于给定的弹性体化合物和给定的成形产品，确定所述比例系数的预设立的设 定点值Ks以及上至最大设定点滚筒速度的滚筒速度Q sm的预设立的设定点值， 以及螺杆的最大旋转速度Ks*
[0019] -在每一时刻测量离开所述挤出模的成形产品的厚度（e)，
[0020] -根据厚度（e)的值将系数Ks的设定点值调整为校正值Ks'，从而使得厚度的测 量值回到成形元件（P)的厚度的设定点值)，
[0021] -螺杆的旋转速度通过考虑新的值Ks'来进行校正，从而使得Ω '= Ks' * Dis 筒，
[0022] 所述方法的特征在于，当螺杆的旋转速度Ω ' 超过打滑限制速度时，根据比例 系数的校正值Ks'调整滚筒设定点速度。
[0023] 该方法使得螺杆的旋转速度与滚筒的旋转速度成正比，其是通过将滚筒速度乘以 比例系数而获得的，预先通过实验来建立该比例系数的设定点值。滚筒速度是对于给定的 弹性体化合物和预先定义的成形产品而建立的预定点值。这意味着螺杆速度可以以比例系 数给出的比率在每一时刻与滚筒的速度同步，并且挤出机的生产量和滚筒的生产量因此能 够同步。
[0024] 为了改进调节控制回路的精度和响应动态，本发明的调节方法整合了厚度的测 量，其涉及利用校正因子来调整比例系数，例如使用校正了的比例系数，其等于校正值与比 例系数的设定点值的乘积。因此考虑校正的比例系数来计算螺杆速度。
[0025] 因而，在已经观察到离开挤出设备的成形元件厚度的减小之后，通过对比例系数 的改变施加的校正使得螺杆速度相对于滚筒速度增加。
[0026] 根据本发明，滚筒速度（铺设到下游设备的速度）根据比例系数的校正值Ks进行 适配，从而防止乘以校正的比例系数的螺杆速度的校正值超过螺杆的打滑限制速度。打滑 限制速度应理解为意指对于给定挤出设备和预定的弹性体化合物试验已经确定的速度，超 过该速度螺杆开始失控并且在不递送任何产品的情况下转动。举例而言，打滑限制速度可 以通过监测螺杆速度的变化并在每一时刻将其与滚筒的速度进行比较来确定，当螺杆速度 变得高于对于给定化合物的预定最大速度以及同时滚筒速度低于对于给定化合物允许的 最大速度时，观测到所述打滑限制速度值。
[0027] 因而，当螺杆速度达到打滑限制速度时，铺设速度减小，这意味着螺杆速度将下 降，因为其通过比例系数与滚筒速度相关联。换言之，滚筒减速以防止螺杆打滑和失控。如 果校正的螺杆速度低于打滑限制速度，则滚筒可以继续以其预设立的设定点速度转动。
[0028] 这意味着在任何时候，成形产品都可以被铺设为具有良好厚度且具有弹性体化合 物的良好物理化学特性，并且可以获得挤出设备的恰当生产率。
[0029] 优选地，滚筒速度Dsmj^以螺杆速度不超过打滑限制速度的方式利用如下方程 式