هل يمكن أن تقلل براميل المسمار المخروطية من استهلاك الطاقة في آلات صب الحقن؟

مع زيادة الطلب على المنتجات العالمية على المنتجات البلاستيكية (معدل النمو المركب السنوي لأكثر من 5 ٪) ، تواجه صب الحقن كتقنية معالجة أساسية تحديات شديدة: توضح البيانات من وكالة الطاقة الدولية أن آلات صب الحقن التقليدية تمثل أكثر من 40 ٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في صناعة المعالجة البلاستيكية. مدفوعًا بهدف "الكربون المزدوج" ، برميل المسمار المخروطي تثير التكنولوجيا ثورة صناعية لتوفير الطاقة وتقليل الاستهلاك من خلال ابتكارها الهندسي الفريد.
تعتمد آلات صب الحقن التقليدية عمومًا تصميم المسمار المتوازي ، ومعدل تحويل الطاقة الخاص بها هو 35-45 ٪ فقط (وفقًا للتقرير السنوي لعام 2022 لجمعية SPE). يتركز فقدان الطاقة الرئيسي في:
توليد حرارة القص غير الفعال: أخدود المسمار الخطي يسبب توزيعًا غير متساوٍ لمعدل قص المواد ، مما يتطلب تعويضًا إضافيًا للتدفئة
نفايات استهلاك طاقة الضغط الخلفي: يتم استخدام أكثر من 30 ٪ من استهلاك الطاقة للحفاظ على استقرار ضغط الذوبان
فقدان دورة عدم التحميل: يمثل الاحتكاك غير الفعال في مرحلة عدم البلاستيك 18.7 ٪
حقق المسمار المخروطي اختراقًا كبيرًا من خلال التغير التدريجي لعمق أخدود المسمار (نسبة عمق قسم الدخول إلى القطر 0.3 → قسم الضغط 0.15) ونسبة ضغط الهندسة المخروطية (2.5-3.0: 1). تُظهر محاكاة ديناميات السوائل في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في الولايات المتحدة أن هذا التصميم يزيد من تدرج ضغط البوليمر بنسبة 27 ٪ ، ويزيد من معدل استخدام حرارة القص إلى 82 ٪ ، ويقلل بشكل كبير من الحاجة إلى التدفئة الخارجية.
وفقًا لبيانات الاختبار الفعلية لـ Engel في ألمانيا في عام 2023 ، في معالجة نفس مادة PP:
مؤشر استهلاك الطاقة: يتم تخفيض استهلاك الطاقة لكل وحدة إخراج المسمار المخروطي إلى 0.38 كيلو واط/كيلوغرام (0.51 كيلو وات/كجم للمعدات التقليدية)
كفاءة التحكم في درجة الحرارة: يتم تضييق نطاق تقلب درجة حرارة الذوبان إلى ± 1.5 ℃ (التقليدي ± 3.5 ℃)
نظام الطاقة: يتم تخفيض حمل محرك المؤازرة بنسبة 19 ٪ ، ويتم تخفيض تكلفة الصيانة السنوية بنسبة 32 ٪
خذ مصنع قطع غيار السيارات مع إخراج سنوي قدره 5000 طن كمثال. بعد تبني نظام المسمار المخروطي:
توفير الطاقة السنوي: 650،000 كيلووات في الساعة (أي ما يعادل تقليل 420 طن من انبعاثات CO₂)
فترة استرداد الاستثمار: 1.8 سنة (يتم استرداد جزء قسط من المعدات من خلال توفير فواتير الكهرباء)
خصائص ضغط المسمار المخروطي مناسبة بشكل خاص ل:
البلاستيك الهندسي: يتم تقصير دورة معالجة PA66/GF30 بنسبة 12 ٪ ، ويتم تخفيض معدل كسر الألياف الزجاجية إلى 0.8 ٪
المواد المستندة إلى الحيوية: تزيد كفاءة بلاستيك PLA بنسبة 25 ٪ ، وتصل دقة التحكم في درجة حرارة التحلل إلى ± 0.8 ℃
نظام التعبئة العالي: يتم زيادة توحيد التشتت من 40 ٪ من كربونات الكالسيوم HDPE إلى 98.2 ٪
تجمع التكنولوجيا الحاصلة على براءة اختراع في اليابان ميكي (JP2023-045678A) بين المسمار المزدوج مع عنصر خلط ديناميكي ، مما يزيد من استقرار مؤشر الذوبان للمواد المعاد تدويره 3 مرات ، مما يؤدي مباشرة إلى تكلفة المعالجة للبلاستيك المعاد تدويرها بنسبة 18 ٪ .3