การแสวงหาประสิทธิภาพการใช้พลังงานเป็นตัวขับเคลื่อนอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการอัดรีด ด้วยราคาพลังงานที่สูงขึ้นและเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืนโปรเซสเซอร์จะกลั่นกรองการดำเนินงานทุกด้านมากขึ้น องค์ประกอบหนึ่งภายใต้การตรวจสอบใหม่คือชุดสกรูบาร์เรล
ความเข้าใจ ถังกรวยสกรู กลศาสตร์: ซึ่งแตกต่างจากสกรูแบบขนานที่รักษาเส้นผ่านศูนย์กลางของรากคงที่สกรูรูปกรวยมีเส้นผ่านศูนย์กลางรากลดลงอย่างต่อเนื่องจากเขตฟีดไปทางโซนการวัด ที่อยู่อาศัยของบาร์เรลสกรูนี้เรียวเรียว ความแตกต่างทางเรขาคณิตพื้นฐานนี้สร้างลักษณะโดยธรรมชาติหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงาน:
-
การบีบอัดแบบค่อยเป็นค่อยไปและลดแรงเฉือน:
- การออกแบบแบบขนาน: การบีบอัดสามารถทำได้อย่างรวดเร็วภายในเขตการบีบอัดซึ่งมักจะสร้างแรงเฉือนที่มีการแปลสูงและการทำความร้อนเฉือน การให้ความร้อนแบบอะเดียแบติกนี้ต้องการพลังงานมอเตอร์ที่สำคัญและมักจะจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนแบบปลายน้ำอย่างมีนัยสำคัญเพื่อควบคุมอุณหภูมิหลอมเหลว
- การออกแบบรูปกรวย: การบีบอัดเกิดขึ้นเรื่อย ๆ ตามความยาวของสกรูทั้งหมดเนื่องจากปริมาตรที่ลดลง ส่งผลให้อัตราการเฉือนสูงสุดลดลงอย่างมีนัยสำคัญและการทำงานของพอลิเมอร์ที่อ่อนโยนกว่า การทำความร้อนแรงเฉือนที่ต่ำกว่าแปลโดยตรงไปยังอินพุตพลังงานเชิงกลที่ลดลง (การบริโภคมอเตอร์/kW) และลดความร้อนการกระจายความหนืด
-
เพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนความร้อน:
- ปริมาตรช่องที่ลดลงในระบบรูปกรวยมักจะช่วยให้อัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่าศูนย์กลาง (L/D) สั้นลงเมื่อเทียบกับสกรูขนานที่มีการหลอมละลายและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน
- ความยาวถังที่สั้นกว่าให้พื้นที่ผิวที่เล็กลงสำหรับการสูญเสียความร้อน ยิ่งไปกว่านั้นจะช่วยลดความร้อนระยะทางจะต้องเดินทางจากเครื่องทำความร้อนบาร์เรลไปยังแกนพอลิเมอร์ซึ่งอาจปรับปรุงประสิทธิภาพการให้ความร้อนในระหว่างการเริ่มต้นหรือเมื่อประมวลผลวัสดุที่ไวต่ออุณหภูมิ
- ในทางกลับกันอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาณที่ใหญ่ขึ้นในส่วนฟีด (เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่า) ยังสามารถเพิ่มการนำความร้อนจากถังเข้าไปในเม็ดพอลิเมอร์ที่เย็นกว่าที่จุดเข้า
-
ลดการสึกหรอและประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน:
- แรงเฉือนการปฏิบัติงานที่ต่ำกว่าช่วยลดการสึกหรอของการขัดทั้งบนทั้งเที่ยวบินสกรูและซับบาร์เรล
- การรักษาความทนทานต่อการกวาดล้างที่เข้มงวดมากขึ้นเป็นเวลานานทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพการสูบฉีดที่สอดคล้องกันตลอดอายุการใช้งานของสกรู การเสื่อมสภาพของการฝึกปรือในระบบคู่ขนานนำไปสู่การเพิ่มความไร้ประสิทธิภาพและการไหลของการไหลซึ่งต้องการแรงดันที่สูงขึ้น (และโหลดมอเตอร์) เพื่อรักษาเอาท์พุทการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นทางอ้อมเมื่อเวลาผ่านไป
การหาปริมาณการประหยัดพลังงานศักยภาพ: ในขณะที่การประหยัดที่แน่นอนนั้นขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันสูง (วัสดุเฉพาะการออกแบบสกรูข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์) กลไกการลดพลังงานหลักมีความชัดเจน:
- โหลดมอเตอร์ที่ต่ำกว่า: แรงเฉือนลดลงโดยตรงลดพลังงานเชิงกล (kW) ที่จำเป็นในการหมุนสกรู กรณีศึกษาที่บันทึกไว้ในวัสดุต่าง ๆ (รวมถึงพีวีซี, PO's และเรซินวิศวกรรม) มักจะรายงานการลดภาระมอเตอร์ 5-15% เมื่อเทียบกับระบบคู่ขนานที่เทียบเท่า
- ลดความต้องการระบายความร้อน: ความร้อนการกระจายความหนืดที่ต่ำกว่าหมายถึงอุณหภูมิหลอมเหลวที่ออกจากสกรูมักจะต่ำกว่าและสม่ำเสมอมากขึ้น สิ่งนี้จะช่วยลดความสามารถในการระบายความร้อนที่จำเป็นในการสอบเทียบปลายน้ำถังเก็บน้ำหรือระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ การประหยัดพลังงานในด้านความเย็นบางครั้งอาจเกินการประหยัดบนมอเตอร์ไดรฟ์
- ศักยภาพสำหรับรอบที่สั้นกว่า: ในบางโปรไฟล์หรือการใช้งานท่อความสม่ำเสมอของการหลอมละลายที่ยอดเยี่ยมและความเสถียรในการสร้างแรงดันของระบบรูปกรวยอาจช่วยให้ความเร็วของเส้นเพิ่มขึ้นเล็กน้อยหรือลดอัตราเศษซากการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมต่อหน่วยของผลิตภัณฑ์ที่ดี
ข้อควรพิจารณาและการนำไปปฏิบัติที่สำคัญ: การได้รับการประหยัดพลังงานที่ดีที่สุดด้วยถังสกรูกรวยต้องได้รับความสนใจอย่างรอบคอบ:
- ความเหมาะสมของวัสดุ: พวกเขาเก่งด้วยวัสดุที่ไวต่อแรงเฉือน (PVC, PO บางตัว, TPEs, biopolymers) แต่อาจจะดีที่สุดสำหรับโพลีเมอร์ความหนืดที่สูงมากซึ่งต้องใช้การผสมเฉือนที่เข้มข้น
- การออกแบบสกรูการทำงานร่วมกัน: ถังกรวยจะต้องจับคู่กับสกรูกรวยที่ออกแบบมาอย่างแม่นยำ ปัจจัยเช่นมุมเรียวการออกแบบเที่ยวบินและองค์ประกอบการผสมมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ
- การตั้งค่ากระบวนการที่ดีที่สุด: โปรไฟล์อุณหภูมิบาร์เรลจำเป็นต้องมีการปรับเมื่อเปรียบเทียบกับระบบขนานเพื่อใช้ประโยชน์จากลักษณะการหลอมละลายที่แตกต่างกันอย่างมีประสิทธิภาพ
- การออกแบบฮอปเปอร์ฟีด: การเปิดฟีดขนาดใหญ่ต้องใช้การออกแบบกระโดดแบบพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าการให้อาหารวัสดุที่สอดคล้องกันโดยไม่ต้องเชื่อม
- การลงทุนเบื้องต้น: โดยทั่วไปแล้วระบบรูปกรวยจะเกี่ยวข้องกับต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่าบาร์เรลแบบขนานมาตรฐาน การประหยัดพลังงานจะต้องคำนวณจากการลงทุนนี้ในช่วงเวลาคืนทุนที่สมจริง
ระบบสกรูบาร์เรลรูปกรวยนำเสนอเส้นทางที่แสดงได้เพื่อลดการใช้พลังงานในกระบวนการอัดรีดโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่ไวต่อแรงเฉือน ข้อได้เปรียบหลักคือการลดแรงเฉือนเชิงกลลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (ลดภาระมอเตอร์โดยตรง) และความร้อนที่มีความหนืดลดลง (ลดความต้องการพลังงานระบายความร้อน) ในขณะที่ไม่ใช่โซลูชันสากลสำหรับทุกแอปพลิเคชันหรือพอลิเมอร์การออกแบบโดยธรรมชาติจะส่งเสริมการประมวลผลที่อ่อนโยนกว่าและเพิ่มประสิทธิภาพความร้อน
