型材挤出定型台真空系统及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种型材挤出定型台真空系统及其工作方法，所述真空系统包括：至少2个第一真空泵；至少1个第二真空泵；第一变频器和第二变频器；连接第一真空泵的第一真空缓冲装置；连接第二真空泵的第二真空缓冲装置；气体入口与定型模相连接，气体出口通过调节阀连接第一真空缓冲装置的分配器；用于检测分配器所在气体管路压力的第一压力传感器；用于检测第一真空缓冲装置内压力的第二压力传感器；用于检测第二真空缓冲装置内压力的第三压力传感器；连接第一真空泵、第二真空泵、变频器、调节阀、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的可编程逻辑控制器；本发明尽最大可能实现真空度按需供给，可以显著的节约能源和降低噪音。
【专利说明】型材挤出定型台真空系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及真空定型生产线，具体为一种型材挤出定型台真空系统及其工作方法。
【背景技术】
[0002]随着塑料工业的迅速发展，塑料制品被广泛应用于各个领域，塑料的挤出成型一般经历三个阶段:①原料塑化，即通过挤出机的加热和混炼、使固态原料变成均匀的粘性流体；②成型，即在挤出机挤压部件的作用下，使熔融物料以一定的压力和速度连续地通过成型机头；③冷却成型，通过不同的冷却方法使熔融物料以获得的形状固定下来，成为所需的塑件；其中真空成型是一种常用的塑料加工工艺，主要是依靠真空泵将冷却定型模与热成型片材之间抽成真空状态，进而使片材紧紧贴覆在定型模具表面成型，型材挤出定型台主要完成挤出物料熔体的定型和冷却，定型模具一般由干式定型模(定型模)和湿式定型模(水箱)组成，挤出的熔融物料经牵引拉入定型模内，需要在真空吸附力的作用下，使其与定型模的内部紧贴；对于水箱，需要在其中形成一定的负压，使制品能更有效的贴合定型块，因此真空系统是型材挤出定型台必不可少的组成部分，现有技术中的型材挤出定型台真空系统，一般包括真空泵、气体出口与真空泵抽气口相连接的分配器，所述分配器的气体入口连接冷却定型模，其采用的控制系统一般是由按键、断路器和交流接触器组成的开环控制系统，这种真空系统中的真空泵是在额定电压和频率下工频运行，当型材成型后，由于真空泵的吸气量未变且达到了非常高的真空度额定抽气量，则成型后的型材与定型模型腔因真空度过大而造成之间摩擦阻力加大,故需要降低真空度才能保证型材顺利成型并连续生产，在生产过程中只有通过打开阀门放气的方式来调节真空度大小，整个工作过程存在严重的能源浪费和噪音污染；现有技术中还有一种真空系统，通过采用变频泵以及调整变频泵的输出功率来粗放的调整真空度的大小，这种方式虽然减轻了真空泵工频运行下进行放气减压所造成的能源浪费，但在实际生产过程中，定型模中的真空度值是在不断波动的，且在对模具提供真空度的过程中，通常要求定型模各个部分的真空度是相互独立且数值不同的，真空泵变频运行方式只是实现了对每一个泵的变频节能，无法对定型模各个独立部分提供稳定的真空度值，对型材生产的质量稳定性影响极大。
【发明内容】
[0003]本发明针对以上问题的提出，而研制一种型材挤出定型台真空系统及其工作方法。
[0004]本发明的技术手段如下:
[0005]一种型材挤出定型台真空系统，包括:
[0006]至少2个第一真空泵；
[0007]至少I个第二真空泵；
[0008]连接所述第一真空泵的第一变频器和连接所述第二真空泵的第二变频器；
[0009]连接所述第一真空泵抽气口的第一真空缓冲装置；
[0010]连接所述第二真空泵抽气口的第二真空缓冲装置；所述第二真空缓冲装置的进气口与水箱相连接；
[0011]气体入口与定型模相连接，气体出口通过调节阀连接所述第一真空缓冲装置的分配器；
[0012]置于所述分配器上，用于检测分配器所在气体管路压力的第一压力传感器；所述分配器、所述调节阀和所述第一压力传感器的数量分别与所述第一真空泵的数量相对应；
[0013]安装在第一真空缓冲装置上，用于检测所述第一真空缓冲装置内压力的第二压力传感器；
[0014]安装在第二真空缓冲装置上，用于检测所述第二真空缓冲装置内压力的第三压力传感器；
[0015]连接所述第一真空泵、第二真空泵、变频器、调节阀、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器用于通过调整所述第一真空泵的开启数量、调节所述第一变频器频率、和/或改变调节阀的开度，来实现所述第一压力传感器反馈的压力值与第一预设值相匹配，以及所述第二压力传感器反馈的压力值与第二预设值相匹配；所述可编程逻辑控制器还用于通过调节所述第二变频器频率来实现所述第三压力传感器反馈的压力值与第三预设值相匹配；
[0016]进一步地，当所述第二真空泵的数量大于等于2时，所述可编程逻辑控制器还可以通过调整所述第二真空泵的开启数量来实现所述第三压力传感器反馈的压力值与第三预设值相匹配；
[0017]另外，还包括:用于设定第一预设值、第二预设值和第三预设值的人机界面；
[0018]进一步地，所述第一真空泵与所述第一真空缓冲装置之间、以及所述第二真空泵与所述第二真空缓冲装置之间均设置有截止阀；所述可编程逻辑控制器与所述截止阀相连接，并控制所述截止阀的工作状态与第一真空泵或第二真空泵的工作状态一致；
[0019]进一步地，所述可编程逻辑控制器通过控制交流接触器来实现第一真空泵和第二真空泵的启停控制；
[0020]另外，还包括与第二真空缓冲装置相连接的抽水泵；所述可编程逻辑控制器还用于控制所述抽水泵的工作状态；
[0021 ] 进一步地，所述可编程逻辑控制器还用于检测第一真空泵或第二真空泵的工作状态，当处于运行中的任一第一真空泵或第二真空泵发生故障时，可编程逻辑控制器控制一当前处于停止状态的第一真空泵或第二真空泵开启；
[0022]进一步地，所述第一压力传感器、分配器、调节阀和截止阀可安装在放置于第一真空缓冲装置上的集成箱体内；
[0023]进一步地，当分配器有多个时，各分配器的气体出口分别连接定型模的不同部分；可编程逻辑控制器通过分别控制与各分配器相连接的调节阀的开度实现各分配器所在气体管路压力的独立调节；
[0024]如上所述的型材挤出定型台真空系统的工作方法，包括如下步骤:
[0025]步骤1:启动真空系统，执行步骤2 ；
[0026]步骤2:通过人机界面设定第一预设值、第二预设值和第三预设值，执行步骤3 ；
[0027]步骤3:第一压力传感器检测分配器所在气体管路压力、第二压力传感器检测第一真空缓冲装置内压力、第三压力传感器检测第二真空缓冲装置内压力，执行步骤4;
[0028]步骤4:可编程逻辑控制器比较第一压力传感器反馈的压力值是否与第一预设值相匹配，是则执行步骤6，否则执行步骤5 ；
[0029]步骤5:可编程逻辑控制器调整第一真空泵的开启数量、和/或调节所述第一变频器频率，返回步骤4;
[0030]步骤6:可编程逻辑控制器比较第二压力传感器反馈的压力值是否与第二预设值相匹配，是则执行步骤8，否则执行步骤7 ；
[0031]步骤7:可编程逻辑控制器改变调节阀的开度，返回步骤6 ;
[0032]步骤8:可编程逻辑控制器比较第三压力传感器反馈的压力值是否与第三预设值相匹配，是则返回步骤3，否则执行步骤9 ；
[0033]步骤9:可编程逻辑控制器调整第二真空泵的开启数量和/或调节所述第二变频器频率，返回步骤8。
[0034]由于采用了上述技术方案，本发明提供的型材挤出定型台真空系统及其工作方法，通过各环节的压力情况和真空度的精确控制，降低并减少无用功直至零，尽最大可能实现真空度按需供给，能够提供精确稳定的真空度，真空度调节灵活智能方便，使得运行状态的真空泵数量为满足当前真空度需要的最少启动数量，可以显著的节约能源和降低系统运行过程中产生的噪音，利于减少真空泵的额磨损和提高使用寿命；同时，能够对定型模各个独立部分提供稳定的真空度值，保证型材生产的质量稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明所述真空系统的结构示意图；
[0036]图2是本发明所述真空系统的工作方法流程图。
[0037]图中:1、第一真空泵，2、第二真空泵，3、第一变频器，4、第二变频器，5、第一真空缓冲装置，6、第二真空缓冲装置，7、水箱，8、定型模，9、调节阀，10、分配器，11、第一压力传感器，12、第二压力传感器，13、第三压力传感器，14、可编程逻辑控制器，15、人机界面，16、截止阀，17、交流接触器，18、抽水泵，19、进气口。
【具体实施方式】
[0038]如图1所示的一种型材挤出定型台真空系统，包括:至少2个第一真空泵I ;至少I个第二真空泵2 ;连接所述第一真空泵I的第一变频器3和连接所述第二真空泵2的第二变频器4 ;连接所述第一真空泵I抽气口的第一真空缓冲装置5 ;连接所述第二真空泵2抽气口的第二真空缓冲装置6 ;所述第二真空缓冲装置6的进气口 19与水箱7相连接；气体入口与定型模8相连接，气体出口通过调节阀9连接所述第一真空缓冲装置5的分配器10 ；置于所述分配器10上，用于检测分配器10所在气体管路压力的第一压力传感器11 ;所述分配器10、所述调节阀9和所述第一压力传感器11的数量分别与所述第一真空泵I的数量相对应；安装在第一真空缓冲装置5上，用于检测所述第一真空缓冲装置5内压力的第二压力传感器12 ;安装在第二真空缓冲装置6上，用于检测所述第二真空缓冲装置6内压力的第三压力传感器13 ;连接所述第一真空泵1、第二真空泵2、变频器、调节阀9、第一压力传感器11、第二压力传感器12和第三压力传感器13的可编程逻辑控制器14 ;所述可编程逻辑控制器14用于通过调整所述第一真空泵I的开启数量、调节所述第一变频器3频率、和/或改变调节阀9的开度，来实现所述第一压力传感器11反馈的压力值与第一预设值相匹配，以及所述第二压力传感器12反馈的压力值与第二预设值相匹配；所述可编程逻辑控制器14还用于通过调节所述第二变频器4频率来实现所述第三压力传感器13反馈的压力值与第三预设值相匹配；进一步地，当所述第二真空泵2的数量大于等于2时，所述可编程逻辑控制器14还可以通过调整所述第二真空泵2的开启数量来实现所述第三压力传感器13反馈的压力值与第三预设值相匹配；另外，还包括:用于设定第一预设值、第二预设值和第三预设值的人机界面15 ;进一步地，所述第一真空泵I与所述第一真空缓冲装置5之间、以及所述第二真空泵2与所述第二真空缓冲装置6之间均设置有截止阀16 ;所述可编程逻辑控制器14与所述截止阀16相连接，并控制所述截止阀16的工作状态与第一真空泵I或第二真空泵2的工作状态一致；进一步地，所述可编程逻辑控制器14通过控制交流接触器17来实现第一真空泵I和第二真空泵2的启停控制；另外，还包括与第二真空缓冲装置6相连接的抽水泵18 ;所述可编程逻辑控制器14还用于控制所述抽水泵18的工作状态，实际应用时只要有一台真空泵处于开启状态，则抽水泵18就处于运行状态；进一步地，所述可编程逻辑控制器14还用于检测第一真空泵I或第二真空泵2的工作状态，当处于运行中的任一第一真空泵I或第二真空泵2发生故障时，可编程逻辑控制器14控制一当前处于停止状态的第一真空泵I或第二真空泵2开启，实现第一真空泵I之间或第二真空泵2之间的不停机切换和替代，便于实现多泵交替运行的安全生产模式，提高生产效率，具体地，可编程逻辑控制器14检测到任一处于运行状态的第一真空泵I或第二真空泵2发生故障时，所述可编程逻辑控制器14控制该第一真空泵I或第二真空泵2连接的截止阀16关闭，同时开启其余的处于停止状态的第一真空泵I或第二真空泵2，实现真空度的及时补偿，避免影响正常生产，然后可编程逻辑控制器14控制进行故障报警；进一步地，所述第一压力传感器11、分配器10、调节阀9和截止阀16可安装在放置于第一真空缓冲装置5上的集成箱体内，利于节省定型台的内部空间，调节阀9与第一真空缓冲装置5之间、以及截止阀16与第一真空缓冲装置5之间通过气体管路连接；进一步地，当分配器10有多个时，各分配器10的气体出口分别连接定型模8的不同部分；可编程逻辑控制器14通过分别控制与各分配器10相连接的调节阀9的开度实现各分配器10所在气体管路压力的独立调节；所述分配器10的气体入口通过真空快速接头与冷却定型模8相连接；所述第一真空缓冲装置5和第二真空缓冲装置6为真空缓冲箱；分配器10的气体入口与定型模8之间、第二真空缓冲装置6与水箱7之间均通过耐负压真空管连接；所述人机界面15还用于显示第一压力传感器11、第二压力传感器12和第三压力传感器13反馈的压力值；当分配器10有多个时，各分配器10的气体出口分别连接定型模8的不同部分，此时第一预设值对应有多个；可编程逻辑控制器14通过分别控制与各分配器10相连接的调节阀9的开度实现各分配器10所在气体管路压力的独立调节，使得各分配器10所在气体管路压力分别与各自的第一预设值相匹配。
[0039]本发明所述人机界面15 (HMI)便于接收真空系统的参数设定值、以及对当前真空度和系统故障信息等进行显示，利于及时进行设备维护；采用变频器控制真空泵的启停，减少电流冲击，电流平稳，无谐波，便于电网净化；本发明所述真空系统可一键启动；所述可编程逻辑控制器14用于将第一压力传感器11反馈的压力值与第一预设值进行比较，将第二压力传感器12反馈的压力值与第二预设值进行比较，当反馈的压力值与预设值不匹配时(匹配具体指的是反馈的压力值与对应的预设值之间的差值绝对值在预设范围之内)，可编程逻辑控制器14通过调整所述第一真空泵I的开启数量、调节所述第一变频器3频率、和/或改变调节阀9的开度，来调节分配器10所在气体管路压力和第一真空缓冲装置5内压力；具体地，可以单独采用上述一种真空度调节方式，也可以均采用以实现粗调和细调的结合，比如可以首先进行粗调，即根据第一压力传感器11反馈的压力值与第一预设值的比较结果，第二压力传感器12反馈的压力值与第二预设值的比较结果，确定第一真空泵I的开启数量并控制相应数量的第一真空泵I开启，然后通过调节第一变频器3频率进而改变运行中的第一真空泵I的电机转速，从而调整第一真空泵I的抽真空速度，实现真空度的精细调节，或通过改变调节阀9的开口度，实现真空度的精细调节，当第一压力传感器11反馈的压力值与第一预设值相匹配，且所述第二压力传感器12反馈的压力值与第二预设值相匹配时，停止上述调节，从而实现了定型模8所需真空度的调控。同样地，所述可编程逻辑控制器14还用于将第三压力传感器13反馈的压力值与第三预设值进行比较，当反馈的压力值与预设值不匹配时(匹配具体指的是反馈的压力值与对应的预设值之间的差值绝对值在预设范围之内)，通过调整所述第二真空泵2的开启数量和/或调节所述第二变频器4频率，来调节第二真空缓冲装置6内压力；具体地，可以单独采用上述一种真空度调节方式，也可以均采用以实现粗调和细调的结合，比如可以首先进行粗调，即根据第三压力传感器13反馈的压力值与第三预设值的比较结果，确定第二真空泵2的开启数量并控制相应数量的第二真空泵2开启，然后通过调节第二变频器4频率进而改变运行中的第二真空泵2的电机转速，从而调整第二真空泵2的抽真空速度，实现真空度的精细调节，从而实现了水箱7所需真空度的调控。
[0040]如图2所示，本发明所述真空系统的工作过程优选如下:
[0041]步骤1:启动真空系统，执行步骤2 ；
[0042]步骤2:通过人机界面15设定第一预设值、第二预设值和第三预设值，执行步骤3 ;
[0043]步骤3:第一压力传感器11检测分配器10所在气体管路压力、第二压力传感器12检测第一真空缓冲装置5内压力、第三压力传感器13检测第二真空缓冲装置6内压力，执行步骤4 ；
[0044]步骤4:可编程逻辑控制器14比较第一压力传感器11反馈的压力值是否与第一预设值相匹配，是则执行步骤6，否则执行步骤5 ；
[0045]步骤5:可编程逻辑控制器14调整第一真空泵I的开启数量、和/或调节所述第一变频器3频率，返回步骤4 ;
[0046]步骤6:可编程逻辑控制器14比较第二压力传感器12反馈的压力值是否与第二预设值相匹配，是则执行步骤8，否则执行步骤7 ；
[0047]步骤7:可编程逻辑控制器14改变调节阀9的开度，返回步骤6 ；
[0048]步骤8:可编程逻辑控制器14比较第三压力传感器13反馈的压力值是否与第三预设值相匹配，是则返回步骤3，否则执行步骤9 ；
[0049]步骤9:可编程逻辑控制器14调整第二真空泵2的开启数量和/或调节所述第二变频器4频率，返回步骤8。
[0050]本发明所述真空系统通过各环节的压力情况和真空度的精确控制，降低并减少无用功直至零，尽最大可能实现真空度按需供给，能够提供精确稳定的真空度，真空度调节灵活智能方便，使得运行状态的真空泵数量为满足当前真空度需要的最少启动数量，可以显著的节约能源和降低系统运行过程中产生的噪音，利于减少真空泵的额磨损和提高使用寿命；同时，能够对定型模各个独立部分提供稳定的真空度值，保证型材生产的质量稳定性；本发明与同等规模和生产线机型的现有技术中的型材挤出定型台真空系统相比，节能效果达到40%以上。
[0051]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种型材挤出定型台真空系统，其特征在于包括: 至少2个第一真空泵； 至少1个第二真空泵； 连接所述第一真空泵的第一变频器和连接所述第二真空泵的第二变频器； 连接所述第一真空泵抽气口的第一真空缓冲装置； 连接所述第二真空泵抽气口的第二真空缓冲装置；所述第二真空缓冲装置的进气口与水箱相连接； 气体入口与定型模相连接，气体出口通过调节阀连接所述第一真空缓冲装置的分配器； 置于所述分配器上，用于检测分配器所在气体管路压力的第一压力传感器；所述分配器、所述调节阀和所述第一压力传感器的数量分别与所述第一真空泵的数量相对应； 安装在第一真空缓冲装置上，用于检测所述第一真空缓冲装置内压力的第二压力传感器； 安装在第二真空缓冲装置上，用于检测所述第二真空缓冲装置内压力的第三压力传感器； 连接所述第一真空泵、第二真空泵、变频器、调节阀、第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器的可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器用于通过调整所述第一真空泵的开启数量、调节所述第一变频器频率、和/或改变调节阀的开度，来实现所述第一压力传感器反馈的压力值与第一预设值相匹配，以及所述第二压力传感器反馈的压力值与第二预设值相匹配；所述可编程逻辑控制器还用于通过调节所述第二变频器频率来实现所述第三压力传感器反馈的压力值与第三预设值相匹配。
2.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于当所述第二真空泵的数量大于等于2时，所述可编程逻辑控制器还可以通过调整所述第二真空泵的开启数量来实现所述第三压力传感器反馈的压力值与第三预设值相匹配。
3.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于还包括:用于设定第一预设值、第二预设值和第三预设值的人机界面。
4.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于所述第一真空泵与所述第一真空缓冲装置之间、以及所述第二真空泵与所述第二真空缓冲装置之间均设置有截止阀；所述可编程逻辑控制器与所述截止阀相连接，并控制所述截止阀的工作状态与第一真空泵或第二真空泵的工作状态一致。
5.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于所述可编程逻辑控制器通过控制交流接触器来实现第一真空泵和第二真空泵的启停控制。
6.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于还包括与第二真空缓冲装置相连接的抽水泵；所述可编程逻辑控制器还用于控制所述抽水泵的工作状态。
7.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还用于检测第一真空泵或第二真空泵的工作状态，当处于运行中的任一第一真空泵或第二真空泵发生故障时，可编程逻辑控制器控制一当前处于停止状态的第一真空泵或第二真空泵开启。
8.根据权利要求4所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于所述第一压力传感器、分配器、调节阀和截止阀可安装在放置于第一真空缓冲装置上的集成箱体内。
9.根据权利要求1所述的型材挤出定型台真空系统，其特征在于当分配器有多个时，各分配器的气体出口分别连接定型模的不同部分；可编程逻辑控制器通过分别控制与各分配器相连接的调节阀的开度实现各分配器所在气体管路压力的独立调节。
10.根据权利要求3所述的型材挤出定型台真空系统的工作方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤1:启动真空系统，执行步骤2 ； 步骤2:通过人机界面设定第一预设值、第二预设值和第三预设值，执行步骤3 ； 步骤3:第一压力传感器检测分配器所在气体管路压力、第二压力传感器检测第一真空缓冲装置内压力、第三压力传感器检测第二真空缓冲装置内压力，执行步骤4; 步骤4:可编程逻辑控制器比较第一压力传感器反馈的压力值是否与第一预设值相匹配，是则执行步骤6，否则执行步骤5 ； 步骤5:可编程逻辑控制器调整第一真空泵的开启数量、和/或调节所述第一变频器频率，返回步骤4 ； 步骤6:可编程逻辑控制器比较第二压力传感器反馈的压力值是否与第二预设值相匹配，是则执行步骤8，否则执行步骤7 ； 步骤7:可编程逻辑控制器改变调节阀的开度，返回步骤6 ； 步骤8:可编程逻辑控制器比较第三压力传感器反馈的压力值是否与第三预设值相匹配，是则返回步骤3，否则执行步骤9 ； 步骤9:可编程逻辑控制器调整第二真空泵的开启数量和/或调节所述第二变频器频率，返回步骤8。
【文档编号】B29C47/90GK104339624SQ201410572930
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】胡士祥, 姜锋 申请人:金都精密机械（大连）有限公司