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如何正确测量熔体温度

【摘要】:一般热电偶的插孔深度为30mm,浅孔所测温度不准确,如10mm深和30mm深所测的温度相差10℃。测量时可将探针插入熔体中,如图10-4所示,a记录的是接近壁面的熔体温度,b、c、d、e为插入熔体的四种测量形式,这种测量方式结果比较准确。目前用得较多的是接近壁面的熔体温度测量方式。设计温度传感器时应把上述误差减少到最小。因其温度系数小,灵敏度较高,应用也较广泛,特别是测低温时效果较好。

塑料从加料到塑化挤出其温度会发生很大变化,由于各段温度的变化和控制对塑料制品的产量和质量有很大的影响,所以要准确地对各段温度进行测量并调整控制,且尽可能使温度稳定不发生波动。一般测温元件有热电偶电阻热敏电阻三种。

(1)热电偶 热电偶是挤出机最常用的一种测温装置,测温范围在40~800℃,其测温原理如图10-1所示。将一对不同的金属(A、B)丝的一端(热端或探测端)接在一起,另一端(参照端)分别与一对保持恒温(设有参照温度)的相同金属(C)相连。当探测端与参照端有温度差时,就会产生电压,产生电压的大小取决于所用金属及温度差。较常用是热电偶是铁—铜镍金属热电偶,其结构如图10-2所示。

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图10-1 热电偶测温原理

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图10-2 铁—铜镍金属热电偶结构

1—胶结材料 2—钢管套 3—热电偶 4—螺孔 5—聚酰亚胺

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图10-3 机头连接器中熔体温度测量探针

1—模头 2—连接器 3—电热偶 4—探针

热电偶一般安装在机筒各控制段的中间或机头上。有时在同一控制段上并联安装两个热电偶,一个靠近机筒内壁,另一个靠近加热器,以精确测量和控制机筒温度。因热电偶很容易受外界温度影响,为使测得的温度较准确地反应塑料的温度,热电偶一般装在热的绝缘材料内,以限止筒体温度对塑料温度的影响。机头连接器中熔体温度测量探针如图10-3所示。热电偶装在机筒内的深度不可过深,(只能是盲孔),也不能过浅,以免测不到物料的实际温度。一般热电偶的插孔深度为30mm,浅孔所测温度不准确,如10mm深和30mm深所测的温度相差10℃。注意测孔点不能钻穿。在机筒上拆装热电偶时,一定要注意保护好测温元件及绝缘材料,不可盲目敲砸、弯曲等。接线时注意其极性,补偿导线镍铬接正极,铜镍接负极,并与仪表热电偶输入端的极性相对应。接线后还要从仪表端检查仪表有无短路,是否已接地。

热电偶属常用备件,采购时应说明分度号、测温范围、保护管材料和直径、名义长度和插入深度及连接螺纹尺寸等。

用熔体热电偶对螺杆头部和机头之间的熔体进行测量可获得熔体温度。测量时可将探针插入熔体中,如图10-4所示,a记录的是接近壁面的熔体温度,b、c、d、e为插入熔体的四种测量形式,这种测量方式结果比较准确。目前用得较多的是接近壁面的熔体温度测量方式。测量时孔尽量钻深些,以不钻穿为原则(确保是盲孔),这样误差不大,同时也不阻碍型腔内熔体的流动。

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图10-4 测量熔体温度的几种形式

a—平装式 b—浸入式 c—逆流式 d—逆流径向可调式 e—具有多个传感器的测量棒

在机头中,当把温度传感器(如热电偶)插入塑料熔体中测量料温时,由于稳态流动受到干扰,并在短时间内形成了新的稳定态。所以,所测的温度不同于实际的未受干扰的熔体温度。因此,为确定真实的熔体温度须对所测温度(受干扰的温度)进行修正。修正时需考虑的因素有:

①沿探头的热传导

②来自探头的热对流

③探头因剪切生热的能量消散。

设计温度传感器时应把上述误差减少到最小。由于在螺杆的固体输送段和均化段中,接近机筒内壁处的塑料温度为最高温度,所以,用测量机筒接近内壁处的温度代表最高料温,这是可靠的。

(2)热电阻 热电阻测温是利用温度确定电阻的阻值,再将电阻值转换成温度的一种测温方法。电阻材料是白金、铜镍等。热电阻可直接测温,但体积大、测温较慢。

(3)热敏电阻 热敏电阻是由数种金属氧化物组成的测温电阻。因其温度系数小,灵敏度较高,应用也较广泛,特别是测低温时效果较好。在360℃以上超过一年的使用期时,其稳定性差,所以热敏电阻不适宜在高温环境下长时间使用。

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图10-5 四种OMRON温控仪的外形结构

a)E5GN(1/32DIN) b)E5CN(1/16DIN) c)E5EN(1/8DIN) d)E5AN(1/4DIN)

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图10-6 E5AN温控仪前面板

1—操作指导灯 2—温度单位 3—显示1 4—显示2 5—Up键 6—Down键 7—方向键 8—等级键

(4)温控仪的特性和操作 目前市场上欧姆龙(OMRON)温控仪用得最多,它主要有E5AN(1/4DIN)、E5EN(1/8DIN)、E5CN(1/16DIN)和E5GN(1/32DIN)四种类型,其外形结构如图10-5所示。温控仪E5AN前面板,如图10-6所示,它有8个功能键,具体详细说明可参考说明书。