EXTRUSION L`optimisation L optimisation par la mesure de pression

EXTRUSION
L optimisation
L’optimisation
par la mesure
de pression
Applications
Capteurs
EXTRUSION
L optimisation
L’optimisation
par la mesure
de pression
A la filière
- Régulation
Pompe à engrenages
Applications extrusion
Changeur de filtre
Capteurs
Le long du fourreau
Filières rhéologiques
Applications
• Pression à la filière (régulation)
• Pompe à engrenages
• Changement de filtre (Différentielle)
• Le long
g du fourreau de l’extrudeuse
• Contrôle de viscosité (filière rhéologique)
Pression à la filière
PT
Régulation
Extrusion:
procédé continu qui demande
un débit stable
En p
production: variations matière, reprise
p
d'humidité, usure des pièces mécaniques,
qualité de régulation vitesse/température
Résultat: Perturbations dans l'alimentation
et la montée en pression.
pression L
L’instabilité
instabilité
augmente avec la vitesse, et donc le débit.
Régulation
Débit et pression
p ession en filière
filiè e augmentent
a gmentent
ensemble. Il faut trouver l'adéquation entre
le débit de la vis
is et celui
cel i de la filière:
filiè e
Régulation
Lorsque l'on fait varier la pression,
pression le débit
varie également mais en fonction de l'indice
n de la loi puissance:
P2
Q2
P1
Q1
1
n
Exemples d’indices n pour différents polymères
LDPE/PP
0.35
HDPE
0.50
Nylon 6
0.60
FEP
0.70
Fluide Newtonien
1.00
Régulation
Le débit et la pression sont liés
liés, car n est constant
pour un produit donné. (n) étant inférieur à 1, le
débit varie plus vite que la pression
Variation Pression
LDPE
PP
HDPE
Nylon 6
FEP
Fluide
l d Newtonien
1%
2%
Variation
2 9% 5.8%
2.9%
5 8%
2.9% 5.8%
2.0% 4.0%
1.7% 3.3%
1.4% 2.8%
1.0% 2.0%
5% 10%
de débit:
15% 31%
15% 31%
10% 21%
8.5% 17%
7.2% 14%
5.0% 10%
Régulation
Pour réduire la variation de débit,
débit il faut
donc réduire la variation de pression. Le
moyen le plus simple consiste à ajouter un
régulateur de pression.
La vérification dans la pratique donne des
écarts moins importants.
p
Pour le vérifier,,
des essais ont été réalisés sur LDPE
régénéré
g
à 100%,, avec et sans régulateur
g
de pression, pour voir l'effet de celui-ci sur
les variations lors de l'extrusion.
Régulation
Résultats:
Vitesse extrudeuse
Pression à la filière
Sans régulateur
Avec régulateur
Bars
Moyenne
Delta
Poids
Ratio
Grms
Poids/
%
Moyenne Delta
%
Pression
1,075
0,325
30
2,7
1,14
0,0875
8
1,6
35 tours
Sans
116
13
11
Avec
129
6
5
% de réduction
56
74
50 tours
Sans
112
27
17
Avec
117
11
9
% de réduction
46
19
1,9
05
0,5
26
15
1,5
2,09
0,29
14
1,5
47
Régulation
Résultats suite:
Vitesse extrudeuse
Pression à la filière
Sans régulateur
Avec régulateur
Bars
Moyenne
Delta
%
Poids
Ratio
Grms
Poids/
Moyenne Delta
%
Pression
75 tours
Sans
122
31
25
1,905
0,805
40
1,6
Avec
140
13
9
2,575
0,375
15
1,6
% de réduction
62
64
100 tours
Sans
182
11
6
2 53
2,53
0 32
0,32
Avec
197
5
2
3,22
0,132
% de réduction
58
13
21
2,1
4
1,7
67
Régulation
Résultats suite:
Régulation
Résultats suite:
Régulation
Résultats suite:
Régulation
Résultats suite:
Régulation
On constate:
1)) Ratio Poids/pression
/p
varie de 1,5
, à 2,7,
, ,
moins que la théorie sans régulateur, et de
1,5
, à 1,7
, avec,, quel
q
que
q
soit le débit.
2) On réduit de 50 à 75% la variation sur le
poids de l'extrudât
l extrudât en utilisant le régulateur
de pression.
Régulation de pression
Régulateur
de pression
0...10 V
ATC880
Indicateur
de pression
UPR800
Vitesse de pompe
constante
Régulateur de pression
ATC880
Indicateurs série 1390/1392
Indicateur de pression
UPR800
Système de contrôle d’extrusion
Pompe à engrenages
PT
Réglage de la pression
d’entrée
•min. 20 .. 70 Bar pour la lubrification
•Pression
P
i diffé
différentielle
ti ll <250
250 b
bar
•Pression d’entrée < Pression sortie
Contrôle de la pression de
sortie
PT
Mesure de pression à ll’entrée
entrée de la
pompe
• Une pompe à engrenages pour polymères
nécessite un flux de matière constant pour
assurer sa lubrification et donc une régulation
de la pression à ll’entrée
entrée de la pompe
pompe.
• La régulation de pression amont
– Elimine les dérives de pression dans le temps
– Réduit les fluctuations de pression rapides
– Augmente la sécurité
Filtration (mesure de pression différentielle)
Capteur de
pression amont
Capteur de
pression aval
Mesure de pression au filtre
• L’encrassement peut boucher le filtre et causer
une chute de p
pression à la filiére,, résultant en
une instabilité dimensionnelle du produit.
• En régulation en boucle fermée, la pression
amont va augmenter pour compenser la perte
de charge
g à la filière et il peut
p
en résulter une
surpression.
• Intérêt de mesurer la p
pression différentielle
Le long du fourreau
Mesure de pression le long du
fourreau
•
•
•
•
R & D (design des vis)
Evaluation des matières plastiques
Sélection des vis p
pour les procèdès
p
spécifiques
p
q
Pour cette application, le capteur doit combiner
précision et durabilité
• La membrane peut-être en contact avec du
polymère infondu
• La série XL est recommandée
Filières rhéologiques
P2
PvK
P1
P3
Mesure de pression pour filière ou
buse rhéologique
• 2 capteurs ou plus sont utilisés pour calculer
la perte de charge le long d’un
d un canal défini
• Détermine les propriétés de flux d’un
polymère
l è
• Pour les filières rhéologiques des capteurs de
grande précision
é
sont nécessaires
é
Informations générales
Applications extrusion
Capteurs de pression standard
Capteurs
Transmetteurs de pression
Applications spéciales
Quel capteur ?
•
•
•
•
•
•
Configuration (Rigide ou Rigide avec Flexible)
Signal de sortie (mV/V or amplifié)
Précision (0.15%
(0 15% - 0.25%
0 25% - 0.50%
0 50% etc…)?
etc )?
Echelle de pression (0-1,7 Bars to 0- 2000 Bars)
Sortie température optionnelle?
Application
pp
?
–
–
–
–
Abrasive
Corrosive
Ali
Alimentaire
t i
… Etc
Capteurs standards
Précision de 0.25%
•
•
•
•
•
•
Décalage
g du zéro
(< 2 bars/100 °C)
Connecteur 8 broches
PT420A (rigide)
PT422A ((flexible))
TPT432A (temp. &
press. flexible)
• Capteurs amplifiés
é
– Série SPX
– Série MDT
Précision de 0.5%
•
•
•
•
•
•
Décalage
g du zéro
(4 bars/100°C)
Connecteur 6 broches
PT460E (rigide)
PT462E ((flexible))
TPT463E (temp. &
press. flexible)
• Capteurs amplifiés
é
– PT46x4 = 4 to 20 mA
– PT46x5 = 0 to 5 Vdc
– PT46x6 = 0 to 10 Vdc
Séries PT420 – PT460 - PT480
• Précision
–0
0.25%
25% à 0,50%
0 50% PE
(BSL)
• Min.
Min Repétabilité
– < 0.1% à < 0,2% PE
• Echelle
E h ll de
d pression
i
– 17 – 2000 Bars
• Max. Temperature
– 400°C
Séries PT410/412 – Capteurs pour
trés hautes températures
• Remplissage NaK
• Précision
– 0,5 % PE
• Répétabilité
– < 0.1% PE
• Echelle de pression
– 35 – 700 Bars
B
• Temperature Max.
– 535°C
• Diaphragme
– Inconel 718
Série PT415 – Capteurs pour
l’extrusion alimentaire
•
•
•
•
Remplissage NaK
Boitier étanche
FDA
Précision
– 0.50%
0 50% PE (BSL)
• Répétabilité
– < 0.2%
0 2% PE
• Echelle de pression
– 35 – 700 Bars
• Température max
– 400°C
Séries PT418/419 – Capteurs pour
l’extrusion alimentaire
• Remplissage huile
• Version avec
température
• FDA
• Précision
– 0.50% PE (BSL)
• Répétabilité
– < 0.2%
0 2% PE
• Echelle de pression
– 35 – 700 Bars
• Température max
– 325°C
Séries PT462X – Transmetteurs à
sortie amplifiée
• Signal de sortie 0/10V, 0/5V, 4-20 mA
• Fonction
F
ti A
Auto-zéro
t é pour lles sorties
ti 4-20
4 20 mA
A
• Précision
– 0.50%
0 0% PE (BSL)
( S )
• Répétabilité
– < 0.2%
0 2% PE
• Echelle de pression
– 17 – 2000 Bars
• Temperature Max.
– 400
00°C
Série SPX – Transmetteurs pour
procédés
• Précision
– 0.25%
0 25% PE (BSL)
• Répétabilité
– < 0.2% PE
• Echelle de pression
– 0-17 à 0-2000 Bars
• Température Max.
– 400°C
• Sortie 2 fils, 4-20
mA
• Rangeabilité 3:1
• Communication
HART
• Certification ATEX
Série SPX
SPX--T Transmetteurs haute
précision
• Précision
–0
0,15
15 à 0.25%
0 25% PE
(BSL)
• Répétabilité
– < 0.1% PE
• Echelle
E h ll de
d pression
i
– 0-34 à 0-700 Bars
• Température Max.
– 400°C
• Sortie 2 fils, 4-20
mA
• Communication
HART
• Certification ATEX
• Rangeabilité 6:1
MRT Series – Capteur de pression
Multi--gamme
Multi
• 4 échelles en 1 seul modèle (3M, 5M, 7.5M,
10M)
• Unités: PSI, Bar, Kg/cm2, MPa
• Signal de sortie 3.33mV/V
• Gamme de pression sélectionnable par un
switch externe
• Précision 0
0.50%
50%
Emplacement
• Trop près de la zone d’alimentation, le
capteur peut être détruit par des infondus
• Un logement pas assez profond peut
entraîner
t î
un b
bouchon
h de
d matière
tiè
• Un logement trop profond peut endommager
l’extrémité
é é du capteur
• Un logement
g
peut
p
devenir trop
p profond
p
suite
à des nettoyages répétés.
Logement du capteur
• Les logements sont importants ! ! !
• Ils doivent être concentriques
• Ils ne doivent pas être trop étroits
• Ils ne doivent p
pas être trop
p grands
g
Logement trop étroit
“G fl
“Gonflement”
”
B d arrondi
Bord
di
Logement trop étroit
Métal strié
Bord arrondi
Nettoyage de ll’extrudeuse
extrudeuse
• Toujours enlever les capteurs avant le
nettoyage
tt
avec d
des compounds
d abrasifs
b if
ou un hérisson
• Enlever le capteur à chaud, et en
nettoyer l’extrémité
l extrémité avec un chiffon
• Nettoyer le logement du capteur
MERCI
De votre attention