Thùng vít hình nón có thể làm giảm mức tiêu thụ năng lượng trong máy ép phun không?

Với sự gia tăng nhu cầu toàn cầu đối với các sản phẩm nhựa (tốc độ tăng trưởng kép hàng năm trên 5%), việc ép phun như một công nghệ xử lý cốt lõi đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng: dữ liệu từ cơ quan năng lượng quốc tế cho thấy máy ép phun truyền thống chiếm hơn 40% tổng lượng tiêu thụ năng lượng của ngành chế biến nhựa. Được thúc đẩy bởi mục tiêu "kép carbon", Thùng ốc vít hình nón Công nghệ đang kích hoạt một cuộc cách mạng công nghiệp về tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu dùng với sự đổi mới kỹ thuật độc đáo của nó.
Các máy ép phun truyền thống thường áp dụng thiết kế vít song song và tỷ lệ chuyển đổi năng lượng của chúng chỉ là 35-45% (theo báo cáo thường niên năm 2022 của Hiệp hội SPE). Mất năng lượng chính được tập trung trong:
Tạo nhiệt cắt không hiệu quả: rãnh vít tuyến tính gây ra sự phân bố không đồng đều của tốc độ cắt vật liệu, đòi hỏi phải bù thêm
Chất thải tiêu thụ năng lượng trở lại: Hơn 30% mức tiêu thụ năng lượng được sử dụng để duy trì sự ổn định của áp suất tan chảy
Mất chu kỳ không tải: Ma sát không hiệu quả trong giai đoạn không nhựa chiếm 18,7%
Vít hình nón đã đạt được một bước đột phá lớn thông qua sự thay đổi dần dần của độ sâu rãnh vít (tỷ lệ độ sâu từ độ sâu-đường kính 0,3 → phần nén phần 0.15) và tỷ lệ nén hình học hình nón (2,5-3.0: 1). Mô phỏng động lực học chất lỏng tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) tại Hoa Kỳ cho thấy thiết kế này làm tăng độ dốc áp suất tan chảy polymer lên 27%, làm tăng tốc độ sử dụng nhiệt cắt lên 82%và làm giảm đáng kể nhu cầu gia nhiệt bên ngoài.
Theo dữ liệu thử nghiệm thực tế của Engel ở Đức vào năm 2023, trong quá trình xử lý cùng một vật liệu PP:
Chỉ số tiêu thụ năng lượng: Tiêu thụ năng lượng trên mỗi đơn vị sản lượng của vít hình nón giảm xuống còn 0,38kWh/kg (0,51kWh/kg đối với thiết bị truyền thống)
Hiệu suất kiểm soát nhiệt độ: Phạm vi biến động nhiệt độ tan chảy được thu hẹp xuống còn ± 1,5 ℃ (truyền thống ± 3,5 ℃)
Hệ thống điện: Tải trọng động cơ servo giảm 19%và chi phí bảo trì hàng năm giảm 32%
Lấy nhà máy phụ tùng ô tô với sản lượng hàng năm là 5.000 tấn làm ví dụ. Sau khi áp dụng hệ thống vít hình nón:
Tiết kiệm năng lượng hàng năm: 650.000kWh (tương đương với việc giảm 420 tấn khí thải CO₂)
Thời gian hoàn vốn đầu tư: 1,8 năm (phần cao cấp của thiết bị được thu hồi thông qua tiết kiệm hóa đơn tiền điện)
Các đặc tính nén của vít hình nón đặc biệt phù hợp với:
Nhựa kỹ thuật: Chu kỳ chế biến PA66/GF30 được rút ngắn 12%và tốc độ phá vỡ sợi thủy tinh giảm xuống còn 0,8%
Vật liệu dựa trên sinh học: Hiệu suất dẻo PLA tăng 25%và độ chính xác kiểm soát nhiệt độ suy giảm đạt tới ± 0,8 ℃
Hệ thống làm đầy cao: Tính đồng nhất phân tán của HDPE chứa 40% canxi cacbonat được tăng lên 98,2%
Công nghệ được cấp bằng sáng chế của Nhật Bản MEIKI (JP2023-045678A) kết hợp một ốc vít kép với phần tử trộn động, làm tăng độ ổn định của chỉ số tan chảy của vật liệu tái chế PET 3 lần, điều khiển trực tiếp chi phí chế biến của nhựa tái chế giảm 18%.333