用于运行挤出机的方法和挤出机与流程
本发明涉及一种用于运行挤出机的方法。根据第二方面，本发明涉及一种挤出机。
本发明尤其涉及一种用于借助挤出机制造汽车轮胎和汽车轮胎组件例如轮胎面的方法。挤出机具有螺杆，该螺杆在缸体中运转，以便输送待挤出的材料，并在这种情况下将其揉捏，必要时予以加热，且最终在压力下排放至喷射头，根据一种优选的实施方式，该材料是生胶混合物。
背景技术：
螺杆磨损。由此增大了螺杆外边缘与缸体内面之间的缝隙，螺杆在该缸体内运转。待挤出的材料与材料流向相逆地流经该缝隙。为了达到设定的吞吐量，磨损越大，就越是必须提高螺杆的转动频率。吞吐量是指在挤出机运行时排出至喷射头的挤出材料量。
与材料流向相逆地流经缝隙的待挤出材料流量越大，并且作为其反应为了达到设定的给定-吞吐量而将螺杆转动频率调节得越高，就会有越多的热量被引入到待挤出的材料中。虽然可行且根据该方法的一种优选实施方式规定的是，待挤出的材料借助挤出机的冷却装置予以冷却，但提高螺杆转动频率往往导致在材料离开挤出机时的挤出材料温度升高。
如果超过了临界温度，那就会导致生胶混合物部分地硫化，因而无法用于后续处理。出于这个原因，如果磨损发展得太严重，就必须更换螺杆。测量磨损在目前很麻烦。为此例如需要拆下并测量螺杆。出于这个原因，螺杆在经过规定的运行小时数之后就得更换，而无论实际上是否存在磨损。由此避免在生产期间磨损太严重，致使产生生产中断。这种做法的缺点是，螺杆通常被更换得太早。
技术实现要素：
本发明的目的在于，减少现有技术中的缺点。
本发明通过一种用于运行具有螺杆的挤出机的方法来解决该问题，该方法具有如下步骤：(a)检测配方标识，该配方标识属于待挤出材料并对至少一个运行参数编码，由该运行参数可确定出螺杆的在挤出时要预先调节好的给定-螺杆转动频率fi；(b)根据时间检测吞吐量-参数，由该吞吐量-参数可以推断出挤出机的特别是每螺杆转圈的吞吐量；(c)检测故障时间点tp，挤出机在该故障时间点由于磨损太严重而无法再运行；和(d)由吞吐量-参数m计算极限吞吐量-参数mi(tp)，把极限吞吐量-参数mi(tp)与配方标识ri(必要时还有故障时间点tp)关联起来，并且存储极限吞吐量-参数mi(tp)。
该方法的有利之处是，通过这种方式得到了如下信息：在吞吐量多大时在规定的配方情况下所引入的热功率会如此之大，致使不再产生挤出产品的规定的品质。
在本说明书的范畴内，配方标识尤其是指对为了处理某种材料所需信息予以编码的日期、例如数字、一组数字或向量。借助配方标识尤其确定哪种材料要挤出并进而供应给挤出机。
配方标识优选还对产品尺寸予以编码。
配方标识还对运行参数予以编码，由该运行参数可确定螺杆的给定-螺杆转动频率。该运行参数例如是给定-螺杆转动频率本身。替代地，运行参数可以是挤出机的待调节的功率、给定吞吐量(每单位时间的重量)和/或给定-生产速度。但原则上可考虑且被本发明所涵盖的是，配方标识对相应的运行参数编码。换句话说，把配方标识仅仅指配给待挤出的材料就足够了。
“根据时间检测吞吐量-参数”尤其是指，对吞吐量-参数每分钟检测至少一次，优选每10秒钟检测至少一次，优选每秒钟检测至少一次。可行的是，根据时间的检测基于外部信号来进行，例如由中央控制单元进行。
由吞吐量-参数可以推断出挤出机的吞吐量，这个特征尤其是指，吞吐量表明每单位时间或每螺杆转圈被挤出机排出的挤出材料质量有多大。
所提到的时间是指实际时间或机器时间，在运行中机器时间随着实际时间严格单调地增加。但不同于实际时间，例如当挤出机不运行或者例如经过螺杆更换之后复位时，机器时间可以是静止的。
故障时间点优选用机器时间来表示，例如从上次更换相应挤出机的螺杆以来的小时数。
故障时间点是指在挤出机输出的挤出材料不再符合所要求的产品品质时和/或在挤出机不再达到规定的给定-生产速度时的时间点。所述品质例如是指材料是否完全未硫化。可行但并非必需的是，产品品质用客观可测得的参数来描述。关键的仅仅是，故障时间点对把挤出材料视为无法再接受时的时间点予以编码。
例如，故障时间点是指在至少局部地超过挤出材料的规定的最高-温度时的时间点。可行但并非必需的是，测量挤出材料的温度，并且由此由该温度确定出故障时间点，特别是这样：把超过最高-温度时的时间点设定成故障时间点。
从一定的磨损起，就必须提高螺杆转动频率，以便达到给定-生产速度。如果无法进一步提高螺杆转动频率，因为那样会导致热负荷太高，则生产速度下降到给定-生产速度以下。这是一种认定螺杆磨损太严重的可能的准则。
“由吞吐量-参数计算极限吞吐量-参数”这一特征尤其是指，极限吞吐量-参数等于在如下时间点的吞吐量-参数：该时间点处于故障时间点周围的相同磨损-间歇以内。相同磨损-间歇是指在可以认定螺杆磨损未显著改变时的时间间歇。相同磨损-间歇的间歇长度例如最多为三个月，特别是最多为一个月和/或至少一天。
“把极限吞吐量-参数与配方标识关联起来”这一特征尤其是指，把相应的数据存储起来，从而在调用极限吞吐量-参数时可明确地确定出它属于哪一个配方标识。有益但并非必需的是，也把故障时间点tp与极限吞吐量-参数和配方标识关联起来。与配方标识及必要时的故障时间点关联起来的极限吞吐量-参数形成了故障-数据组。
有益的是，配方对生产速度予以编码，待挤出的材料必须以该生产速度输出。
根据一种优选的实施方式，针对在故障时间点周围的相同磨损-间歇之内处理的材料的配方标识，把与相应的配方标识和时间戳相关联的吞吐量-参数存储为等效的吞吐量-参数
也可行的是，处理具有新配方标识的新材料，目的仅仅是要确定出，挤出机的磨损对于该材料是否也已经如此之大，致使无法以规定的品质达到所要求的吞吐量。这些数据导致能以吞吐量-特性曲线族的形式得到的数据-汇总，在这种特定的吞吐量情况下，无法再处理具有一定的配方标识的材料。
[权利要求3]该方法优选包括如下步骤：
(a)在切换时间点tw，把待挤出的材料从具有当前配方标识ri的当前材料切换至具有将来的配方标识rj的将来的材料；
(b)在切换时间点tw或者在与其等效的处于切换时间点tw周围的相同磨损-间歇
(c)在切换时间点tw或者在与其等效的处于切换时间点(tw)周围的相同磨损-间歇
(d)存储等效吞吐量-特性曲线族，其把在切换时间点tw或者在等效切换时间点
在相同磨损-间歇以内的时间点检测吞吐量-参数基于如下认识：在相同磨损-间歇以内的磨损仅仅在可忽略不计的小程度上改变。由此在每次切换配方时都得到如下说明：在具有规定配方标识的材料的其余特性中，粘稠度在未知的但给定的磨损情况下对吞吐量有多大影响。基于这些数据可以推断出，在切换为具有已经测得的配方标识的材料时，预期会有多大的磨损。特别地，通过所述的方法步骤，可以由具有第一当前配方标识的材料的吞吐量-参数推断出具有第二将来配方标识的材料的预期的吞吐量-参数。
[权利要求4]有益的是，在由具有当前配方标识的材料切换为具有将来配方标识的材料之前，(i)检测具有当前配方标识的材料的当前吞吐量-参数；(ii)对等效吞吐量-特性曲线族插值，从而由在当前切换时间点具有当前配方标识的材料的吞吐量-参数，得到在当前切换时间点具有将来配方标识的材料的吞吐量-参数。通过这种方式得到估计的吞吐量-参数。
有益的是，如果以此方式针对具有将来配方标识的材料已经算得的吞吐量-参数低于指配给配方标识的规定的最小-吞吐量参数，则输出警报通报。这种最小-吞吐量参数优选是在已检测出相应配方标识的故障时间点时得到的极限吞吐量-参数。如果未检测到故障时间点，则作为最小-吞吐量参数，优选采用规定的例如已预估的估计值。
根据一种优选的实施方式，在由具有当前配方标识的当前材料切换为具有将来配方标识的将来材料之前，执行如下步骤：(a)确定在对于具有当前配方标识的吞吐量-参数存在将来配方标识的等效的吞吐量-参数时的下一个时间点；(b)确定各吞吐量-参数之间的差；(c)把由该差算得的磨损发展值累加至当前配方标识的吞吐量-参数，从而得到将来配方标识的估计的吞吐量-参数；(d)如果估计的吞吐量-参数低于具有将来配方标识的将来材料的极限吞吐量-参数，则输出警报通报。
“由在两个吞吐量-参数之间的差算得磨损发展值”，这在最简单的情况下尤其是指，磨损发展值等于该差。但也可行的是，把该差乘以矫正值，该矫正值例如由两个配方标识的磨损曲线算得。这种方法的依据是，假定各吞吐量的差随着磨损增大而很少改变。
“输出警报通报”尤其是指，输出可由人们感知的或不可感知的信号，该信号对要考虑到在挤出将来的材料时不会达到规定品质的情况予以编码。可行的是，把警报通报发送至在空间上间隔开的中央计算机，例如如下计算机：该计算机在挤出机的制造商或维护企业那里或由其操作，从而可以触发提供一个新螺杆。
替代地或附加地，在由当前材料切换为将来材料之前，确定在对于具有当前配方标识的吞吐量-参数存在将来配方标识的等效的吞吐量-参数时的下一个时间点，然后确定各吞吐量-参数的商。由该商算得摩擦发展因数，其中，摩擦发展因数可以是所述商本身。摩擦发展因数乘以当前配方标识的吞吐量-参数，从而得到第二估计的吞吐量-参数。如果第二估计的吞吐量-参数低于具有将来配方标识的将来材料的极限吞吐量-参数，则输出警报通报。
需要指出，称为第二估计的吞吐量-参数并不意味着必须强制地计算第一吞吐量-参数。这仅仅是一个简单的命名方式。也可行的是，计算第一和第二估计的吞吐量-参数，其中，为了与极限吞吐量-参数比较，采用两个估计的吞吐量-参数的必要时加权的平均值。
该方法优选包括如下步骤：(a)针对至少一个规定的可以称为参照-配方的配方标识，根据时间特别是也由在挤出材料时的吞吐量-参数和其它配方标识确定吞吐量-参数；(b)通过根据时间对吞吐量参数的外推，计算故障时间点-估计值，对于该估计值，规定配方标识的最小-吞吐量参数会低于指配给该配方标识的最小-吞吐量参数。有益的是，以通报的形式输出故障时间点-估计值。
该方法优选包括如下步骤：针对规定量的根据吞吐量-参数利用参数化的模型函数予以拟合的配方，得到拟合-参数，其中，对吞吐量-参数的外推借助具有拟合-参数的模型函数进行。
在最简单的情况下，模型函数可以是线性函数。在这种情况下，吞吐量-参数被描述成关于按运行小时测得的时间的线性函数。但也可行的是，线性函数含有更高阶的项，特别是以二次幂或三次幂与时间相关的项。
该方法优选包括在更换螺杆之后将时间置零的步骤。可行的是，所述方法仅仅在使用规定螺杆时的时间段内实施。但有充分的理由可以认为，各螺杆的磨损-特性基本相同，从而可以由一个螺杆的磨损-特性推断出后续螺杆的磨损特性。
本发明还通过一种用于运行具有螺杆的挤出机的方法来解决所述问题，该方法具有如下步骤：(a)检测配方标识ri，该配方标识属于待挤出的材料并对至少一个运行参数编码，由该运行参数可确定出螺杆的在挤出时要预先调节好的给定-螺杆转动频率fi；(b)根据时间检测吞吐量-参数mi(t)，由该吞吐量-参数可以推断出挤出机的吞吐量δm，特别是推断出螺杆每转一圈的吞吐量；(c)在切换时间点tw1，把待挤出的材料切换至具有第二配方标识rj的材料；(d)在切换时间点tw1或者在与其等效的处于切换时间点tw1周围的相同磨损-间歇
只要在相同磨损-间歇
该方法优选包括如下步骤：(a)把配方标识确定为参照-配方标识；(b)由参照配方-配方标识的切换时间点twk确定出相同磨损-间歇。换句话说，存在一个配方，其优选是最常用的配方，相对于该配方来参考吞吐量-参数。
该方法优选包括如下步骤：(a)检测故障时间点tp，挤出机在该故障时间点由于磨损太严重而无法再以给定-螺杆转动频率运行(因为否则就无法再保证所要求的产品品质)；(b)在相同磨损-间歇
另外根据本发明，一种用于运行挤出设备的方法，该挤出设备具有第一挤出机、第二挤出机和至少一个第三挤出机，其中，该方法针对多个挤出机特别是针对全部的挤出机实施。
此外根据本发明，一种挤出机，其具有缸体、至少一个在该缸体内运转的螺杆和被设计用于自动地实施根据本发明的方法的控制单元。优选地，该控制单元具有数字的存储器，在该存储器中存储了对该方法编码的程序。
根据一种优选的实施方式，控制单元与数据网络连接或可连接，用于把吞吐量-参数或从中算得的参数特别是拟合-参数发送至在空间上间隔开的中央计算机。该中央计算机例如可以相距离它最近的控制单元一千米以上地布置。这能实现让挤出机的制造商或维护企业监视磨损的发展，并且及时地例如提供更换-螺杆。
另外根据本发明，一种挤出设备，其具有至少三个挤出机以及具有控制单元，这些挤出机分别具有至少一个螺杆，该控制单元被设计用于自动地实施根据本发明的方法。可行但并非必需的是，控制单元分布到多个子-控制单元上。
附图说明
下面借助附图详述本发明。
图1示出本发明的挤出设备，其带有本发明的挤出机，用于实施本发明的方法；
图2为曲线图，其中示意性地针对多个配方标识绘出了吞吐量-参数随时间变化的过程；
图3为如同根据图2的相仿的曲线图，其中，相比于图2的情况，分别处理配方所用的时间较短。
具体实施方式
图1示出根据本发明的挤出设备10，其具有第一挤出机12.1、第二挤出机12.2和第三挤出机12.3。第一挤出机具有在缸体16.1中运转的第一螺杆14.1。借助材料供应部18.1把待挤出的材料20.1供应给挤出机12.1。
挤出机12.1具有电动机形式的用于转动螺杆14.1的驱动件22.1。控制单元24.1控制驱动件22.1，使得该驱动件引起规定的螺杆转动频率f。该控制单元24.1可以与中央计算机26通信。可行的是，为此采用中继计算机28。控制单元24包括数字的存储器，在该存储器中存储了程序，该程序在工作时引起处理下述方法。
首先检测待挤出的材料的配方标识ri。下标i是也可以称为配方下标的变化下标，因为由此对不同的配方予以连续编号。配方例如包含关于供应给挤出机14.1的材料20.1的组分的说明。
配方ri还包括关于给定-螺杆转动频率fi,给定的说明，在挤出材料20.1时该频率应是预先调节好的。通常，该给定-螺杆转动频率fi,给定是指规定的吞吐量m，该吞吐量是指螺杆14.1每转一圈由挤出机12.1排出的材料量。因而可以由吞吐量m和螺杆转动频率fi算出每单位时间以千克测得的质量吞吐量，它表示每单位时间由挤出机12.1排出的挤出材料有多少千克。
挤出机12.1借助管路30.1把挤出材料排出至喷射头32。挤出设备10的其余挤出机，在当前情况下即为挤出机12.2和12.3，也通过相应的管路30.2、30.3分别把挤出材料排出至喷射头32，在这里，由组合的材料流喷出型材34。该型材34在输送机36例如带式输送机上行进，用于后续处理。
秤38确定型材34的一个区段的重量，从而可以确定型材34的单位长度重量g，也称为每米重量。由于来自特定挤出机的材料在型材上的份额是已知的，所以可以由该说明和测得的每米重量以及型材34的移动速度来确定出所有挤出机的每单位时间的千克吞吐量。型材34的移动速度同样被测得，例如通过测量辊子的转速来测得，型材34沿着该辊子滚动。挤出机12.2和12.3以及可能存在的其它挤出机分别相同地构造，但也可行的是，它们在构造方式上是不同的。但这些挤出机的对于本发明关键的主要特性如上述。
相应的控制单元24(无数字下标的标号分别是指全部相应的对象)检测相应的螺杆转动频率fi。由于每单位时间的质量吞吐量通常是设定好的，并且根据一种优选的实施方式是配方的一部分，所以可以由螺杆转动频率fi计算螺杆每转一圈的吞吐量，即在根据配方的给定-吞吐量情况下为重量或质量的吞吐量与每单位时间的商。给定-吞吐量用每分钟的质量或重量来表示。如果出现磨损，就必须提高螺杆转动频率fi，以便达到给定-吞吐量。这通常手动地进行，但也可以自动地进行。
图2示意性地示出，吞吐量参数m随着按运行小时测得的时间t而减少。在开始观察时，特别是在把螺杆安装到挤出机中之后，首先挤出带有配方标识r1的材料。可见，给定-吞吐量紧挨地低于500克/螺杆转圈。
该配方标识被控制单元24例如按如下方式检测：该配方标识由用户通过用户接口输入。控制单元24由配方标识r1求得首先要选取的螺杆转动频率fi。在挤出期间，吞吐量-参数m以质量吞吐量/螺杆转圈的形式被连续地检测，例如每秒钟检测一次，或者每10秒钟检测一次。
在切换时间点tw1，首先分别存储当前的吞吐量参数m1(tw1)。然后处理根据第二配方标识r2的材料。在开始处理时，确定出吞吐量参数m2(tw1)。在从具有第二配方标识的材料切换为具有第三配方标识r3的材料时，在时间点tw2进行相同的事项。
在时间点tw5—此时处理根据第二配方标识r2的材料，必须把螺杆转动频率f2选取得较高，以便达到规定的给定-吞吐量，致使待挤出的材料会出现太严重的变热，且出现局部的硫化。吞吐量参数m在该时间点是m2(tp)。该吞吐量参数作为极限吞吐量-参数被存储起来。为了以后对根据配方标识r2的材料反复处理，从那时起就知道必须确保吞吐量-参数m2始终都高于该极限吞吐量-参数m2,min。
在图1中示出了如下情况：各种材料在相应的配方标识方面很少切换，从而在仅处理一种材料时就已经发生了明显的磨损。但经常会出现如下情况：具有不同配方标识的不同材料频繁地切换，从而在处理具有某个配方标识的材料期间的磨损较小。这种情况在根据图3的曲线图中示意性地示出。可以看到，在相同的磨损间歇
如果例如在明显较晚的时间点tw9从具有配方标识r3的材料切换为配方标识r4，则可以近似地认为，差δm＝m3(twn)-m4(twn)保持相同。因此把在这种情况下视为磨损发展相加量的这个差累加至吞吐量-参数m4(tw9)。如果发现如此得到的值低于配方增益r3的极限吞吐量-参数m3,min，这被示意性地示出，则输出警报通报。
替代地可行的是，代替差而由各吞吐量参数求取商，这在当前情况下为m3(twn)/m4(twn)。如果具有某个配方标识的材料特别频繁地被使用，则有益的是，把该配方-标识视为参照-配方标识。
图2中示意性地标出了一些测量点，在这些测量点，至少针对具有配方标识r2的配方确定吞吐量-参数。如果存在多个这种参数，则可以利用在当前情况下用虚线示出的模型曲线来调整磨损曲线。这比如在图2所示的情况下例如是一条直线。在测量点足够多时，模型函数的参数可以经过选取，从而模型-函数最佳地适配于测量数据。这种曲线拟合属于现有技术，因而不予详述。
通过适配于模型函数，得到了拟合-参数，这些参数描述了具有配方标识ri的材料的吞吐量-参数mi的时间曲线。一旦得到了这些参数，就可以从中确定出低于设定的或所求得的最小吞吐量-参数mi,min时所在的时间点。该值可以自动地查询，或者依据通过相应控制单元24的用户接口或者通过中继计算机28或中央计算机26进行的相应的用户询问来查询。
附图标记清单
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