一种高速混料中物料温度的测量装置的制作方法

本实用新型涉及温度测量的技术领域，更具体地，涉及一种高速混料中物料温度的测量装置。

背景技术：

现有高速混料设备测温方式普遍为温度一个点，有些甚至采用时间间接计算方式，不能准确测试到混料过程中各区域温度的变化，没有监视混料缸内温度的分布情况，更不能在混料过程中根据工艺需求对温度进行控制。现有的温度测量装置无法满足工艺要求混料挤出前的预塑化，很容易造成挤出来的管材性能不合格，比如影响管材的冲击性能。

因此，需要提供一种能够同时测量多个区域温度并准确得到最佳温度测试点的测量装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高速混料中物料温度的测量装置，所述测量装置可以同时测量出混料缸中多个区域的温度并准确得到最佳温度测试点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种高速混料中物料温度的测量装置，包括若干温度探头、测温仪和用于固定温度探头的支架；所述温度探头与测温仪电连接；

所述温度探头在竖直方向呈层状分布，位于同一层的所述温度探头在水平方向分布于中心及以中心为圆心的同心环。

本发明提供的测量装置可以多次连续采样混料缸内物料的多个区域的温度，通过测试运行物料的温度，准确得到混料缸内的最佳温度测试点。从而提高混合材料的预塑化性能，提高成品的冲击、拉伸性能。该测量装置能够寻找到混合材料的最佳温度测试点，以便控制温度，使混合物有效的挥发其中的水分，并且有利于工艺参数设计，设备生产设计等，大大降低了生产成本。

优选地，所述温度探头在竖直方向呈两层分布，分别为上层和下层；所述上层的温度探头和位于下层的温度探头在竖直方向投影重合。

优选地，所述上层温度探头和下层温度探头在水平方向分布相同。

优选地，所述测量装置在工作时位于热混缸内；所述上层和下层与热混缸底部的距离比为495~505∶295~305。上层温度探头主要用于测量热混缸中间层的温度，下层温度探头主要用于测量热混缸下层的温度。

更优选地，所述上层温度探头和下层温度探头与热混缸底部的距离比为500∶350。

优选地，所述同心环的每一个环上的温度探头数量相同且均匀分布。

优选地，位于同一层的不同同心环上相邻的两个所述温度探头与中心位于同一直线上。

优选地，所述同心环包括内环和外环，内环和外环上的所述温度探头数量均为3个。

温度探头在水平方向分布于支架的中心、内环和外环的位置，同一层的温度探头的数量有7个（中心1个，每个环上均匀分布3个）。温度探头在水平方向的分布位置，可以测量到热混缸内中间、内层和外层区域的温度，能够在水平方向全方位地测量每个区域的温度，更有利于寻找最佳温度测试点。

优选地，所述内环与外环的半径比为222～239：390～407。更优选地，优选地，所述内环与外环的半径比为227~234∶395~402。限定内环与外环的半径比，能够使温度探头分布更均匀，提高所测温度的准确性。

优选地，上层温度探头在内环的半径为227 mm，在外环的半径为395 mm；下层温度探头在内环的半径为395 mm，在外环的半径为402 mm。

优选地，所述支架包括顶部支架和设置于顶部支架下部的用于固定所述温度探头的若干支架套管。

优选地，所述温度探头设置于所述支架套管的下端。每个支架套管对应一个温度探头。

优选地，所述支架还包括与支架套管相连接的中间支架。

优选地，所述支架还包括与支架套管相连接的底部支架。

优选地，所述温度探头为标准PT100温度探头。优选地，所述标准PT100温度探头的精度等级为B级。

优选地，所述支架套管通过角钢固定在支架上。

优选地，所述支架套管的外径为10 mm，壁厚为1.5 mm。

优选地，所述顶部支架包括外围结构和内部结构；所述支架套管设置于内部结构的下端。

优选地，所述外围结构呈环状；所述内部结构呈一字形、Y形或十字形。更优选地，所述内部结构为Y形。Y形的三条边均呈120°。

优选地，所述顶部支架的厚度为3 mm。优选地，所述外围结构的外径与热混缸的外径相同。顶部支架的外围结构的内径和外径与热混缸的内径和外径相同，这样在混料过程中，支架能够更加稳定地位于热混缸中。

优选地，所述中间支架呈一字形、Y形或十字形。更优选地，所述中间支架呈Y形。Y形的三条边均呈120°。

优选地，所述测温仪为多功能测温仪。优选地，所述多功能测温仪为准确度达0.003 ℃的温差测量仪器。测温仪在0.4秒内可完成一次温差数据采集，并具有记录管理功能，专用软件组成二次仪表检定系统。二次仪表检定系统采集温度信号后，不用人工计算，由软件自动出具结果或报告。

优选地，所述支架的材质为304不锈钢。

优选地，所述热混缸为圆柱体状或多边形棱柱状。更优选地，所述热混缸为圆柱体状。

优选地，所述热混缸为高速热混缸。优选地，所述高速热混缸的内径为90.8 cm，外径为104.8 cm，壁厚为7 cm；内部高度为81 cm。

优选地，所述热混缸还设有搅拌刀。搅拌刀位于热混缸的下方，直径为73 cm，高为33 cm，搅拌刀的叶片边缘距离热混缸的内壁面约9 cm。

优选地，所述热混缸还设有挡块。挡块位于热混缸的内壁面，挡块的上边缘距离热混缸内壁上边缘10 cm，下边缘距离热混缸内壁上边缘35 cm；因为热混缸内混合料在搅拌过程产生离心运动，通过观察发现混合料会从特定的地方往上撞击缸盖，因此在特定的地方加一个挡块。同时，挡块还可以保护温度探头，减少温度探头在高速混料中的摩擦。

优选地，所述挡块的面积为200mm×10mm。

优选地，所述热混缸还包括缸盖。优选地，所述缸盖设有密封圈。

热混缸上边缘平整，缸盖有密封圈。被测热混缸顶部上方有约0.9 m高度的空间，热混缸盖可在所在平面作180°旋转，能够保证热混缸上方有直径1.1 m，高度0.9 m的空间供温度测量装置装入。在混料中，需要加入钛白粉来提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度，延长使用寿命。物料中的钛白粉、石蜡等可能会粘结测温探头，设置的空间有利于清洁测温探头。

根据本实用新型提供的尺寸，按照同等或近似比例制作的测量装置均属于本实用新型保护的范围内。

为了实现本实用新型的目的，在温度探头安装之前，还需要用干式加热炉对温度探头进行现场校准。在将温度探头放入支架前，需要对所有的温度探头进行校准。第一步，把温度探头插入支架套管内，将干式加热炉通电升温，使温度探头恒温一段时间。打开测温仪，输入档接入温度探头。测试温度为80℃、100℃、120℃，目的是确认温度探头的准确性和线性。第二步，把校准好的温度探头用保护套套住引线部分，把温度探头的引线编号后放到测温仪上，当温度稳定时，分别测试每个区域的温度。

优选地，所述干式加热炉配备有温度控制器。温度控制器的显示分辨率为0.1 ℃，准确度为±0.5 ℃，稳定性为±0.1 ℃，稳定时间仅为五分钟。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的高速混料中物料温度的测量装置，可以同时测量出混料缸中多个区域的温度并准确得到最佳温度测试点。从而可以提高混合材料的预塑化性能，提高成品的冲击、拉伸性能。该测量装置可以寻找到混合材料的最佳温度测试点，以便控制温度，使混合物有效的挥发其中的水分，并且有利于工艺参数设计，设备生产设计等，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例1的测量装置中支架立体图。

图2为实施例1的测量装置中支架的俯视图。

图3为实施例1的测量装置中支架位于热混缸中的立体剖视图。

图4为实施例1的测量装置中支架位于热混缸中的立体图。

图5为试验例1中校准温度探头的接线示意图。

图6为试验例1中测试装置在热混缸中工作的平面示意图。

图7为试验例1中热混缸内各测点温度曲线（第一次测试）。

图8为试验例1中热混缸内各测点温度曲线（第二次测试）。

图9为试验例1中热混缸内各测点温度曲线（第三次测试）。

图10为试验例1中热混缸内各测点温度曲线（第四次测试）。

其中，1、热混缸，2、支架，21、顶部支架，22、中间支架，23、支架套管，231、顶部支架的支架套管，232、中间支架的支架套管，3、测温仪，4、温度探头，41、上层，42、下层，5、干式加热炉，6、搅拌刀，7、缸盖。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

一种高速混料中物料温度的测量装置，如图1~4，包括温度探头4、测温仪3和用于固定温度探头4的支架2；温度探头4与测温仪3电连接；温度探头4在竖直方向呈层状分布，位于同一层的温度探头4在水平方向分布于中心及以中心为圆心的同心环。

温度探头4在竖直方向呈两层分布，分别为上层41和下层42；上层41和下层42在竖直方向投影重合且在水平方向分布相同。如图3和图4所示，测量装置在工作时位于热混缸1内；上层41与热混缸1底部的距离为500 mm；下层42与热混缸1底部的距离为350 mm，即上层41和下层42与热混缸1底部的距离比为500∶350。

同心环的每一个环上的温度探头4数量相同且均匀分布。同一层的不同同心环上相邻的两个温度探头4与中心位于同一直线上。同心环包括两个环，分别为内环和外环，内环和外环上的温度探头4数量均为3个。上层41的温度探头4所形成的内环的半径为227 mm，外环的半径为395 mm；下层42的温度探头4所形成的内环的半径为395 mm，外环的半径为402 mm。

支架2包括顶部支架21、设置于顶部支架21下部的用于固定温度探头4的支架套管23、与支架套管23连接的中间支架22和底部支架。温度探头4设置于支架套管23的下端。支架2包括。支架套管通过角钢固定在支架上，支架套管的外径为10 mm，壁厚为1.5 mm。

温度探头4为标准PT100温度探头，标准PT100温度探头的精度等级为B级。支架2的材质为304不锈钢。测温仪3为多功能测温仪。

热混缸1为高速热混缸，呈圆柱体状。高速热混缸的内径为90.8 cm，外径为104.8 cm，壁厚为7 cm；内部高度为81 cm。顶部支架的外围结构尺寸与热混缸的内径和外径相同，内部结构三边均呈120°的Y形。

热混缸1还设有搅拌刀6和挡块。搅拌刀6位于热混缸1的下方，直径为73 cm，高为33 cm，搅拌刀6的叶片边缘距离热混缸的内壁面约9 cm。挡块位于热混缸的内壁面，挡块的上边缘距离热混缸内壁上边缘10 cm，下边缘距离热混缸内壁上边缘35 cm，挡块的面积为200mm×10mm。热混缸上边缘平整，缸盖有密封圈。被测热混缸顶部上方有约0.9m高度的空间，热混缸盖可在所在平面作180°旋转，能够保证热混缸上方有直径1.1m，高度0.9m的空间供测试支架装入。

将14支标准PT100温度探头布置于支架2的支架套管23内，标准PT100温度探头在热混缸1竖直方向分两层布置（分别距离缸底0.35m，0.50m），在水平方向呈一个中心点、内环和外环分布，每层平面上共布置七个标准PT100温度探头（中心一个标准PT100温度探头，每个环上均匀布置三个标准PT100温度探头）。

测温仪3为准确度达0.003 ℃的温差测量功能，0.4秒的时间内即可完成一次温差数据采集，具有记录管理功能，专用软件组成二次仪表检定系统；而干式加热炉6配备有专门的温度控制器，显示分辨率为0.1 ℃，准确度为±0.5 ℃，稳定性为±0.1 ℃，稳定时间仅为五分钟。

试验例1

试验例1用于确定实施例1中高速混料中物料温度的测量装置的最佳温度测试点。

测试前准备工作：拆走热混缸顶部下料斗；拆开热混缸顶部密封盖；将标准温度探头安装支架安装于热混缸内，引出标准温度探头信号线；装回热混缸顶部密封盖，装回热混缸顶部下料斗。当温度探头安装之前，首先用干式加热炉对14支温度探头进行现场校准。

（一）校准

把温度探头4插入支架套管内，将干式加热炉5通电升温，使温度探头4恒温一段时间。打开测温仪，输入档接入温度探头。测试温度为80℃、100℃、120℃，目的是确认温度探头4的准确性和线性。接线示意图如图5。干式加热炉5配备有温度控制器。温度控制器的显示分辨率为0.1 ℃，准确度为±0.5 ℃，稳定性为±0.1 ℃，稳定时间仅为五分钟。

（二）温度测试

把校准好的温度探头4用保护套套住引线部分，把温度探头4的引线编号后放到测温仪3上，当温度稳定时，分别测试每个区域的温度，测试装置在热混缸中工作的示意图如图6所示。

1、测试方法：

使用实施例1中的测试装置重复性测量4次：

第一次测试，搅拌时间从0s到435s，记录14支温度探头测试温度情况；第二次测试，搅拌时间从0s到540s，记录14支温度探头测试温度情况；第三次测试，搅拌时间从0s到405s，记录14支温度探头测试温度情况；第四次测试，搅拌时间从0s到495s，记录14支温度探头测试温度情况。

对多次连续采样高速混料缸内的物料分别在每一个区域，即上、下、里、外层的温度数据，运行物料温度测试，得出混料缸内最佳温度测试点。

标准热电阻（PT100）作为量值传递，精度高，但价格昂贵。普通热电阻精度低，价格便宜。在生产工作过程中，为了提高温度测量的准确性，需要利用标准温度探头的测试数据来验证普通热电阻，从而确定混料缸内最佳温度测试点。生产过程中，在最佳温度测试点处使用普通热电阻，可以提高测量温度的准确度，也大大降低了生产成本，无需使用标准温度探头。

2、测试结果：

根据热混缸内14个测试点进行温度测量，图7~10的数据显示，温度分布呈中间低四周高，下层高上层低的分布规律，被测对象配备的温度测量设备布置在热混缸内的下层周边位置，属于高温区。

此外，对高温区域测点全过程测量结果进行对比分析，高温区域的标准温度探头测试的数据与被测对象配置温度测量设备的示值（即普通热电阻）之差在±3℃之内，即为最佳温度测试点。得出最佳温度测试点为下层距离热混缸内壁大约5~10 cm处。

由此可知，本实用新型提供的高速混料中物料温度的测量装置，可以同时测量出混料缸中多个区域的温度，并且能够准确得到最佳温度测试点。在最佳温度测试点处使用普通热电阻，可以提高生产过程中测量温度的准确度，也大大降低了生产成本，无需使用标准温度探头。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。