一种宽线性工作范围挤塑成型装置及方法与流程

本发明属于光缆挤塑成型技术领域，更具体地，涉及一种宽谱挤塑成型装置及方法。

背景技术：

为了追求更高的生产速度，挤塑机的选择存在一个矛盾现象，即低速的稳定性和高速的出料量。即越大的挤塑机高速出料量越大，但在低速下的稳定性越差，越小的挤塑机低速下越稳定，但高速的出料量越小。如果选用较小的挤塑机来保证低速的稳定性，则设备的最高速就会受到限制，如果选用较大的挤塑机来保证高速出料量，那么低速的稳定性就不容易保证。

目前大部分的挤出成型装置所能适用的线性挤塑速度范围较窄，不能适用于较大范围内的挤塑速度或者挤塑厚度变化。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种宽线性工作范围挤塑成型装置及方法，其目的在于通过调用多个挤塑机协同工作，拓宽挤塑装置整体的线性工作范围，由此解决现有的挤塑机低速的稳定性和高速出料量矛盾的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种宽线性工作范围挤塑成型装置，其包括：多个挤塑机、以及导流道，所述多个挤塑机中，至少其一的线性工作范围下限在目标线性工作范围下限之下或相同，其线性工作范围的上限之和在目标线性工作范围上限之上或相同；

所述导流道具有多个分别与挤塑机相连的入料管、以及一个出料管；

所述多个挤塑机的出料口与导流道入料管相连；物料通过导流管道的出口管挤出。

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其所述多个入料管两两汇合至出料管或者同一位置多个入料管道汇合至出料管；所述入料管在汇入点具有匀压装置，用于显示汇入点前后压力差。

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其所述多个入料管两两汇合，呈树状结构，其每一入料管的汇入点具有匀压装置；优选方案汇入点两个入料管道的夹角在40°～90°之间，优选60°。

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其同一位置多个管道汇合至出料管，所述多个出料管呈立体结构每两个入料管之间的夹角在40°～90°之间，优选60°的夹角；优选方案所述多个入料管汇入点处具有均压装置，则呈现立体结构；

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其多个入料管汇入点之后的出料管内设有混合管路，用于均压及使不同挤塑机挤出的料充分混合，优选为内壁具有导向槽的直管路，其导向槽在物料流动时产生涡流或者乱流，使得物料混合均匀。

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其所述匀压装置包括分别处于汇入点前、后导流道内的压力传感器，挤塑机控制系统根据树状结构前后的压力传感器检测到的压力差反馈控制不同挤塑机的转速达到压力平衡，即传感器压力差在预设范围之内。

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其所述匀压装置为压力控制阀门，通过机械压力推动的机械装置控制阀门的开度，从而体现汇入点前后压力差，根据阀门开度反馈控制挤塑机的转速，使得阀门开度处于预设范围内。

优选地，所述宽线性工作范围挤塑成型装置，其所述导流道外壁由外至内具有保温层、以及加热层，优选还具有导热层；所述加热层优选具有线圈加热器或者红外加热圈电磁加热器；所述导流道出口管道设有温度传感器，挤塑机控制系统根据温度传感器测量的实际温度对比设定的温度进行加热器的通断控制。所述导流道入料管道优选设有出料阀门，方便开启或闭合。

按照本发明的另一个方面，提供了一种应用所述装置的宽线性工作范围的挤塑成型方法，包括以下步骤：

(1)对于目标的出料量范围，按照所述多个挤塑机的线性工作范围划分为：单一挤塑机线性工作范围可覆盖的低输出段、必须多个挤塑机线性工作范围叠加覆盖的高输出段；

(2)当目标出料量对于低输出段时，使能覆盖这出料量的单一挤塑机工作，将物料挤入导流通道，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出；

(3)当目标出料量对于高输出段时，按照线性范围上限高的挤塑机优先的原则，选择多个挤塑机同时在其线性范围内工作，使得多个挤塑机将物料挤入导流通道，其出料量叠加为目标出料量，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出。

优选地，所述宽线性工作范围的挤塑成型方法，其步骤(4)具体地：

当多个入料管的匀压装置显示压力相当时，同比例调整挤塑机转速，以满足目标出料量；

当多个入料管的匀压装置显示压力差超过预设范围时：

对于两两汇合的多个入料管，根据汇合的先后顺序，按照汇合在先优先调整的原则，调节相应挤塑机的转速，当次级汇入点调整挤塑机转速时，上一级汇合的挤塑机转速同比例调整，使得多个入料管的匀压装置显示压力差在预设范围之内；

对于同一位置多个管道汇合至出料管，按照与压力均值的距离由大到小的顺序相应调整挤塑机转速，使得多个入料管的匀压装置显示压力差在预设范围之内。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。

本发明提供的宽线性工作范围挤塑成型装置，通过多个挤塑机的配合，在不同的线性工作段内，调用不同挤塑机协同工作，既可以保证低俗的稳定性，又可以保证高速的出料量。优选方案通过匀压装置的反馈控制，能保证多个挤塑机协同工作时，进入机头的物料稳定均匀，避免产生鼓包、拉伸、偏心，涡孔等缺陷造成次品。

优选方案，多挤塑机协同的挤出系统可以灵活组合，挤出相同颜色相同牌号材料时，通过不同挤塑机的开关以及转速组合挤出不同颜色不同牌号材料时，通过不同挤塑机的开关组合，可以生产带彩条或者多层共挤的产品。

本发明提供的宽线性工作范围挤塑成型方法，通过针对目标出料量范围采用不同的挤塑机工作策略，调用一个或多个挤塑机工作，当多个挤塑机工作时，协同调节挤塑机转速，从而满足宽线性工作范围的需求。

附图说明

图1是本发明实施例2提供的挤塑成型装置结构示意图；

图2是本发明实施例2提供的挤塑成型装置导流管道结构示意图；

图3是本发明实施例3提供的挤塑成型装置导流管道结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为第一主挤塑机，1a-主挤塑机附属的抽料器，1b-主挤塑机附属的料斗烘料器，1c-主挤塑机附属的色母料机，1d-主挤塑机的机体(包含螺杆螺膛)，2为第二主挤塑机，3为辅挤塑机，4为导流道，5为机头，6为匀压装置，7为压力传感器，8为第一主挤塑机入料口，9为第二主挤塑机入料口，10为辅挤塑机入料口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的宽线性工作范围挤塑成型装置，包括：多个挤塑机、以及导流道，所述多个挤塑机中，至少其一的线性工作范围下限在目标线性工作范围下限之下或相同，其线性工作范围的上限之和在目标线性工作范围上限之上或相同；

所述导流道具有多个分别与挤塑机相连的入料管、以及一个出料管；所述多个入料管可以是两两汇合至出料管，也可以是同一位置多个入料管道汇合至出料管。所述入料管在汇入点具有匀压装置，用于显示汇入点前后压力差。

进一步的，所述多个入料管两两汇合，呈树状结构，其每一入料管的汇入点具有匀压装置。优选，树状结构的匀压装置为了减小汇入点的压力损失，并防止出料在压力差的作用下逆流，汇入点两个入料管道的夹角在40°～90°之间，综合考虑压力损失和便于布局，优选60°的夹角。此种匀压装置的优点为压力控制相对简单，缺点就是管路相对较长压力损失较大挤塑机压力偏高。

进一步的，同一位置多个管道汇合至出料管，所述多个出料管呈立体结构每两个入料管之间的夹角在40°～90°之间，优选60°的夹角。所述多个入料管汇入点处具有均压装置，则呈现立体结构；优选在多个入料管汇入点之后的出料管内设有混合管路，用于均压及使不同挤塑机挤出的料充分混合，优选为内壁具有导向槽的直管路，其导向槽在物料流动时产生涡流或者乱流，使得物料混合均匀。此种匀压装置的优点为管路相对简单、均压管路短、压力损失较小，缺点就是压力控制相对复杂。

在一个具体的实施案例中，所述匀压装置包括分别处于汇入点前、后导流道内的压力传感器，挤塑机控制系统根据树状结构前后的压力传感器检测到的压力差反馈控制不同挤塑机的转速达到压力平衡，即传感器压力差在预设范围之内。

在一个具体的实施案例中，所述匀压装置为压力控制阀门，通过机械压力推动的机械装置控制阀门的开度，从而体现汇入点前后压力差，根据阀门开度反馈控制挤塑机的转速，使得阀门开度处于预设范围内。使用机械均压装置的优点为控制稳定可靠，缺点为结构较复杂。

所述导流道外壁由外至内具有保温层、以及加热层，优选还具有导热层；所述加热层优选具有线圈加热器或者红外加热圈电磁加热器；所述导流道出口管道设有温度传感器，挤塑机控制系统根据温度传感器测量的实际温度对比设定的温度进行加热器的通断控制。所述导流道入料管道优选设有出料阀门，方便开启或闭合。导流道内部不允许有尖角毛刺，转弯处需要圆滑过渡，防止在死角处形成积料。

所述多个挤塑机的出料口与导流道入料管相连；物料通过导流管道的出口管挤出。

物料通过所述的出口管进入匀压装置后，在匀压装置的作用下实现物料的均压及混合，保证进入机头的物料稳定均匀。如果进入机头的物料压力不稳定，材料不均匀，则极易出现鼓包、拉伸、偏心，涡孔等缺陷造成次品。

通过压力传感器实现的均压装置结构相对简单，可以通过系统快速调节，反应灵敏。而通过机械式的均压装置结构相对较复杂，但是此种装置胜在可靠寿命长。

一种宽线性工作范围的挤塑成型方法，包括以下步骤：

(1)对于目标的出料量范围，按照所述多个挤塑机的线性工作范围划分为：单一挤塑机线性工作范围可覆盖的低输出段、必须多个挤塑机线性工作范围叠加覆盖的高输出段；

(2)当目标出料量对于低输出段时，使能覆盖这出料量的单一挤塑机工作，将物料挤入导流通道，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出；

(3)当目标出料量对于高输出段时，按照线性范围上限高的挤塑机优先的原则，选择多个挤塑机同时在其线性范围内工作，使得多个挤塑机将物料挤入导流通道，其出料量叠加为目标出料量，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出。具体地：

当多个入料管的匀压装置显示压力相当时，同比例调整挤塑机转速，以满足目标出料量；

当多个入料管的匀压装置显示压力差超过预设范围时：

对于两两汇合的多个入料管，根据汇合的先后顺序，按照汇合在先优先调整的原则，调节相应挤塑机的转速，当次级汇入点调整挤塑机转速时，上一级汇合的挤塑机转速同比例调整，使得多个入料管的匀压装置显示压力差在预设范围之内；

对于同一位置多个管道汇合至出料管，按照与压力均值的距离由大到小的顺序相应调整挤塑机转速，使得多个入料管的匀压装置显示压力差在预设范围之内。

以下为实施例：

实施例1

一种宽线性工作范围挤塑成型装置，目标线性工作范围是：5～160kg/h，包括：两个挤塑机、以及导流道，所述多个挤塑机中，第一挤塑机的线性工作范围是：5～80kg/h，第二挤塑机的线性工作范围是：5～80kg/h。

所述导流道具有两个入料管以及一个出料管，所述第一入料管与第一挤塑机相连通，第二挤塑机与第二入料管相连通。其每一入料管的汇入点具有匀压装置，即第一、第二匀压装置，用于显示压力差，从而稳定出料压力，汇入点两个入料管道的夹角为60°。所述匀压装置为压力控制阀门，通过机械压力推动的机械装置控制阀门的开度，从而体现汇入点前后压力差，根据阀门开度反馈控制挤塑机的转速，使得阀门开度处于预设范围内。使用机械均压装置的优点为控制稳定可靠，缺点为结构较复杂。

所述导流道外壁由外至内具有保温层、以及加热层；所述加热层具有线圈加热器；所述导流道出口管道设有温度传感器，挤塑机控制系统根据温度传感器测量的实际温度对比设定的温度进行加热器的通断控制。所述导流道入料管道设有出料阀门，方便开启或闭合。导流道内部光滑，转弯处需要圆滑过渡，防止在死角处形成积料。

本实施例提供的宽线性工作范围的挤塑成型装置工作方法，包括以下步骤：

(1)对于目标的出料量范围，按照所述两个挤塑机的线性工作范围划分为：单一挤塑机线性工作范围可覆盖的低输出段、必须多个挤塑机线性工作范围叠加覆盖的高输出段；

(2)当目标出料量对于低输出段时，使能覆盖这出料量的单一挤塑机工作，都可覆盖时，优先选择线性工作范围较低的挤塑机工作，将物料挤入导流通道，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出；

(3)当目标出料量对于高输出段时，按照线性范围上限高的挤塑机优先的原则，选择多个挤塑机同时在其线性范围内工作，使得多个挤塑机将物料挤入导流通道，其出料量叠加为目标出料量，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出。具体地：

当多个入料管的匀压装置显示压力相当时，同比例调整挤塑机转速增加或减小，以提高或降低出料两从而满足目标出料量；

当多个入料管的匀压装置显示压力差超过预设范围时：

当系统检测到入料管汇入点处的第一匀压装置显示汇入点压力大于第一入料管的压力，则系统会根据实际产品的出胶量需求选择控制：a、第一挤塑机转速提高；b、第二挤塑机转速降低；c、同时调整第一挤塑机转速提高、第二挤塑机转速降低。

反之亦然。

实施例2

一种宽线性工作范围挤塑成型装置，如图1所示，目标线性工作范围为3～190kg/h，包括：三个挤塑机，其中两个主挤塑机为65挤塑机(第一第一主挤塑机和第二第二主挤塑机)，一个辅挤塑机3为45挤塑机、以及导流道，所述三个挤塑机中，第一主挤塑机的线性工作范围是5～80kg/h，第二主挤塑机的线性工作范围是5～80kg/h，辅挤塑机的线性工作范围是3～30kg/h。

所述导流道具有三个分别与挤塑机相连的入料管、以及一个出料管；所述连接第一主挤塑机和第二主挤塑机的入料管汇合，形成初级汇入点，经过一段入料管，再与连接辅挤塑机的入料管回合，形成次级汇入点，整体呈树状结构。其每一入料管的汇入点具有匀压装置，用于稳定出料压力。汇入点两个入料管道的夹角为60°。

所述匀压装置包括分别处于汇入点前、后导流道内的压力传感器，挤塑机控制系统根据树状结构前后的压力传感器检测到的压力差反馈控制不同挤塑机的转速达到压力平衡，即传感器压力差在预设范围之内。

所述导流道外壁由外至内具有保温层、加热层、以及导热层；所述加热层具有红外加热圈电磁加热器；所述导流道出口管道设有温度传感器，挤塑机控制系统根据温度传感器测量的实际温度对比设定的温度进行加热器的通断控制。所述导流道入料管道设有出料阀门，方便开启或闭合。导流道内部光滑，转弯处需要圆滑过渡，防止在死角处形成积料。

物料通过导流管道的出口管挤出。

本实施例提供的一种宽线性工作范围的挤塑成型装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)对于目标的出料量范围，按照所述多个挤塑机的线性工作范围划分为：单一挤塑机线性工作范围可覆盖的低输出段(即3～80kg/h)、必须多个挤塑机线性工作范围叠加覆盖的高输出段(即80～190kg/h)；

(2)当目标出料量对于低输出段时，使能覆盖这出料量的单一挤塑机工作，将物料挤入导流通道，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出；

(3)当目标出料量对于高输出段时，按照线性范围上限高的挤塑机优先的原则，选择多个挤塑机同时在其线性范围内工作，使得多个挤塑机将物料挤入导流通道，其出料量叠加为目标出料量，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出。例如当目标出料量为150kg/h时，选择第一主挤塑机和第二主挤塑机协同工作，辅挤塑机阀门关闭。

具体地：

当多个入料管的匀压装置显示压力相当时，同比例调整挤塑机转速，以满足目标出料量；

当多个入料管的匀压装置显示压力差超过预设范围时：根据汇合的先后顺序，按照汇合在先优先调整的原则，调节相应挤塑机的转速，当次级汇入点调整挤塑机转速时，上一级汇合的挤塑机转速同比例调整，使得多个入料管的匀压装置显示压力相当；

对于同一位置多个管道汇合至出料管，按照与压力均值的距离由大到小的顺序相应调整挤塑机转速，使得多个入料管的匀压装置显示压力相当。

需要生产直径较粗速度较高的无彩条套管时，此为情况一：此时第一主挤塑机和第二主挤塑机挤出相同的材料，在进行设备操作等需要低速生产时，此时系统选择关闭一个挤塑机，只启动一个挤塑机来保证低速出料的稳定。当操作完成后转换至高速生产时，系统会根据已经启动的挤塑机的转速情况自动打开另一台挤塑机，此时两台挤塑机同时出料，保证高速出料时挤塑机转速在合理范围。如果此时挤塑机转速仍过高，则辅助挤塑机也可以启动，此时挤出料与主挤塑机相同。

需要生产直径较粗速度较高的有彩条套管时，此为情况二：此时第一主挤塑机和第二主挤塑机挤出相同的材料，在进行设备操作等需要低速生产时，此时系统选择关闭一个挤塑机，只启动一个挤塑机来保证低速出料的稳定。当操作完成后转换至高速生产时，系统会根据已经启动的挤塑机的转速情况自动打开另一台挤塑机，此时两台挤塑机同时出料，保证高速出料时挤塑机转速在合理范围。同时辅助挤塑机启动，挤出料与主挤塑机不同，转速匹配总挤出料量。

需要生产直径较细无彩条套管时，此为情况三：此时第一主挤塑机和第二主挤塑机挤出相同的材料，此时系统根据选择情况选择关闭一个挤塑机，只启动一个挤塑机来进行生产。既可以满足低速的出料稳定也可以满足高速挤塑机在合适转速范围。另一台挤塑机可以作为备用机待机。辅助挤塑机关闭。

需要生产直径较细有彩条套管时，此为情况四：此时第一主挤塑机和第二主挤塑机挤出相同的材料，此时系统根据选择情况选择关闭一个挤塑机，只启动一个挤塑机来进行生产。既可以满足低速的出料稳定也可以满足高速挤塑机在合适转速范围。另一台挤塑机可以作为备用机待机。辅助挤塑机开启，挤出料与主挤塑机不同，转速匹配主挤出料量。

需要生产双层共挤无彩条套管时，此为情况五：此时第一主挤塑机和第二主挤塑机挤出不同的材料，此时系统根据设定调整两个挤塑机的转速，保证共挤时每层的厚度。辅助挤塑机可选择开启或关闭，开启时作为转速较高主挤塑机的辅助挤塑机，此时挤出料与转速较高挤塑机相同。

需要生产双层共挤有彩条套管时，此为情况六：此时第一主挤塑机和第二主挤塑机挤出不同的材料，此时系统根据设定调整两个挤塑机的转速，保证共挤时每层的厚度。辅助挤塑机开启作为彩条挤塑机，其转速匹配主速度挤出料不同于主挤塑机。

主挤塑机的布局不限于示意图中的水平放置，可根据需要竖放或者斜放；主挤塑机出口处需要布置测温及测压装置。

实施例3

一种宽线性工作范围挤塑成型装置，目标线性工作范围在3～190kg/h，包括：三个挤塑机、以及导流道，所述三个挤塑机中，线性工作范围分别是5～80kg/h，5～80kg/h，3～30kg/h；

所述导流道具有三个分别与挤塑机相连的入料管、以及一个出料管；所述多个入料管在同一位置汇合至出料管。

所述多个出料管呈立体结构，每两个入料管之间的夹角为60°。所述多个入料管汇入点处具有均压装置，则呈现立体结构；在多个入料管汇入点之后的出料管内设有混合管路，用于均压及使不同挤塑机挤出的料充分混合，优选为内壁具有导向槽的直管路，其导向槽在物料流动时产生涡流或者乱流，使得物料混合均匀。

所述匀压装置包括分别处于汇入点前、后导流道内的压力传感器，挤塑机控制系统根据树状结构前后的压力传感器检测到的压力差反馈控制不同挤塑机的转速达到压力平衡，即传感器压力差在预设范围之内。

所述导流道外壁由外至内具有保温层、加热层、以及导热层；所述加热层具有红外加热圈电磁加热器；所述导流道出口管道设有温度传感器，挤塑机控制系统根据温度传感器测量的实际温度对比设定的温度进行加热器的通断控制。所述导流道入料管道设有出料阀门，方便开启或闭合。导流道内部光滑，转弯处需要圆滑过渡，防止在死角处形成积料。

所述多个挤塑机的出料口与导流道入料管相连；物料通过导流管道的出口管挤出。

本实施例提供的宽线性工作范围的挤塑成型装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)对于目标的出料量范围，按照所述多个挤塑机的线性工作范围划分为：单一挤塑机线性工作范围可覆盖的低输出段、必须多个挤塑机线性工作范围叠加覆盖的高输出段；

(2)当目标出料量对于低输出段时，使能覆盖这出料量的单一挤塑机工作，将物料挤入导流通道，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出；

(3)当目标出料量对于高输出段时，按照线性范围上限高的挤塑机优先的原则，选择多个挤塑机同时在其线性范围内工作，使得多个挤塑机将物料挤入导流通道，其出料量叠加为目标出料量，目标出料量的物料从导流通道出口管道挤出。具体地：

当多个入料管的匀压装置显示压力相当时，同比例调整挤塑机转速，以满足目标出料量；

当多个入料管的匀压装置显示压力差超过预设范围时：

对于同一位置多个管道汇合至出料管，按照与压力均值的距离由大到小的顺序相应调整挤塑机转速，使得多个入料管的匀压装置显示压力相当。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。