Framleiðsla á sjálfbærum matarþjónustuumbúðum er háð sterkri vélaverkfræði. Verkefnið umbreytir fletjuðum pappírsbirgðum í hagnýtar, þrívíddar vörur. Helsta tólið fyrir þessa vinnu er aVökvakerfi til að mynda pappírsplötu.Kerfið notar vatnsaflsfræði, hitastýringu og sjálfvirkar skipanir. Hlutarnir vinna saman, þannig að framleiðslan er sú sama. Það er mikilvægt að skilja hvern hluta og hvað hann gerir. Rekstraraðilar, viðgerðarmenn og kaupendur þurfa á þessari þekkingu að halda. Þeir nota það til að athuga afköst vélarinnar eða leysa vandamál. Tæknin lítur ekki eins áherslu á framleiðslutölur og hún gerir á söluefni. Þess í stað rannsakar það innréttingar þessara véla. Þessi rannsókn samþykkir staðlaðar verkfræðireglur og iðnaðarviðmið. Hver hluti hefur ákveðið hlutverk. Þessi hlutverk tryggja að þrýstingur, hiti og tímasetning passi vel saman. Þessi samsetning framleiðir nóg af gæðapappírsplötum.
Vökvaorkueiningin: Hjarta- og þrýstingsmyndun kerfisins
Vökvaorkueining (HPU) er aðalorkugjafinn hvers kyns vökvapappírsplötumótunarvélar. Tækið er með rafmótor, vökvadælu, orkusafni, síu og þrýstilokum. Byggt á grunnvatnsaflsbókum er aðalstarf HPU að breyta rafmagni í vatnsorku. Þessi orka helst í þrýstingsvökvanum [1]. Dælan flytur olíu úr lóninu yfir í kerfisrásina. Þetta flæði skapar þrýsting þegar mótspyrnu myndast við mótstöðuhylkið.
Nýjar HPUs nota dælur með breytilegri tilfærslu frekar en fastar. Breytilegar dælur í samræmi við rauntímakerfið-þurfa að breyta úttakinu. Þetta dregur úr orkusóun þegar vélin er aðgerðalaus eða við lágan þrýsting. Rannsóknir á orkunotkun hafa sýnt að tíðnibreytingarkerfi geta dregið úr raforkunotkun um 20% til 30%. Þetta er miðað við gamla stöðuga flæðiskerfi í hringpressu [2]. Síur í HPU halda vökva hreinum að ISO 4406 stigum. Þetta kemur í veg fyrir að kjarninn festist og þétti slitið. Annars verður þrýstingur ójafn og hlutar smella of snemma. Án þess að velja eða viðhalda HPU mun enginn annar hluti kerfisins virka.
Stýrisstýringarventlar og flæðisstilling
Þegar vökvi undir þrýstingi hefur farið út úr HPU, ákvarða stefnustýringarlokar flæðisstefnu og tímasetningu. Þessir rafvélrænu hlutar virka eins og taugakerfi vökvapappírsplötumótunarvélar. Þeir fá merki sitt frá forritanlegum rökstýringu (PLC). Þeir færa síðan kjarnann til að senda olíu til framlengingar- eða endurheimtarports aðalhólksins. Hlutfallslokar eru nú staðlað tækni. Þeir veita stillanlegt flæði, ekki bara rofa.
Rannsóknin á rafvökvastjórnunarkerfum sýnir að hlutfallsventill getur gert hraðabreytinguna stöðuga. Þetta útilokar vélræn áhrif stakra ventilrofa [3]. Þessi slétta hreyfing er mjög mikilvæg til að mynda pappírsplötu. Ef stimplunarhreyfingin er of hröð eða skyndilega mun pappírinn breytast, brúnirnar myndast ójafnar eða húðunin skemmist. Rennslisstýringarlokar, sem venjulega mynda margvíslega blokk með commutator loki, geta sjálfir stjórnað lengingar- og afturköllunarhraða. Þetta virkar jafnvel þótt álagið breytist. Þannig að jafnvel þótt þykkt eða raki pappírsins sé breytilegur á milli lota er mótunarferðin sú sama. Þetta hefur bein áhrif á einsleitni vöru og endurtekningarhæfni dreifingar.
Helstu mótunarhylki og moldsett
Myndunarhólkurinn er hluti sem breytir vökvaþrýstingi í vélrænan kraft. Þessi kraftur mótar pappír í plötur. Í dæmigerðri vökvapappírsplötumótunarvél er þetta tvöfaldur-aðgerðarhólkur. Borstærðir þess eru stilltar til að framleiða nægilegt tonnafjöldi við efsta vinnuþrýsting kerfisins. Verkfræðistærðfræði við kvoðamótun sýnir að góður mótunarþrýstingur verður að sigrast á tveimur vandamálum. Eitt er teygjanlegt endurkast þjappaðra trefja. Annað er seigja hitaþjálu húðunar við upphitun [4].
Deyjasamstæðan er staðsett á strokka stangarendanum. Það passaði við efri og neðri mót. Þeir eru venjulega úr áli eða stáli og eru með hitarásum að innan. Hönnunarsett plötustærð, felgustíll, plötustöflun sem ein. Nákvæm vinnsla á jöfnunarpinnum og stýrisbussingum heldur hálfum-kjörnum. Þetta kemur í veg fyrir ójafna veggþykkt og þynningu á spjöldum. Hitaflæði deyjaefnisins hefur bein áhrif á hringrásartímann. Álmót hitna hraðar en stálmót. En ál er að hverfa hraðar. Þess vegna verða verkfræðingar að velja á milli framleiðslukrafna og pappírstegunda. Samskeyti strokka og deyja er samruni allra vökva- og stjórnunarstarfa í andstreymi. Það er þar sem hin raunverulega vara er framleidd.
Hitakerfi og varmastjórnunaríhlutir
Mótun pappírsplötu er hitamótunarferli. Svo það þarf nákvæma hitastýringu. Hitaeiningar eru staðsettar í deyjaholinu. Þeir virkja húðunarefni og setja upp trefjabygginguna með stýrðri upphitun. Algengustu tegundirnar eru rafrýmd eða pípulaga hitaeiningar. Mál þeirra eru ákvörðuð í samræmi við þéttleika rafaflsins. Þessar kröfur koma frá myglugæðum og markhitastigi.
Hitastýringar nota PID reiknirit. Stýringar hafa verið að breyta afli hitara. Þeir halda settpunktinum innan við + -2 gráður. Rannsóknir á hitameðhöndlun sellulósaefna sýna að hitastig deyjayfirborðs er mikilvægara en raunverulegt hitastig. Á sumum svæðum brenna heitir blettir í gegnum húðunina. Kaldir blettir á öðrum svæðum geta valdið lélegri þéttingu og aðskilnaði milli laga [5]. Hitaeiningar eru staðsettar á mismunandi svæðum. Þeir senda endurgjöf til stjórnandans. Þetta gerir hverju moldsvæði kleift að stilla sig. Kælirásir, sem stundum eru settar upp í sömu einingum, draga hita út fljótt eftir mótun. Þetta kemur stöðugleika á lögun plötunnar áður en henni er kastað út. Hitastjórnunarkerfið gengur í takt við vökvakerfið. Frammistaða þess er stillt á að hjóla sem
hratt og hægt er. Sama hversu góð vökvakerfið er.
Rafmagnsstýrikerfi og öryggislæsingar
Forritanlegi rökstýringin (PLC) og mannleg-vélaviðmót (HMI) eru heilinn í vökvapappírsvélum. PLC starfar samkvæmt skrefa-fyrir-skref rökfræði. Þessi rökfræði stjórnar aðgerðum ventla, breytingum á hitara, athuganir á skynjara og bilanagreiningu. Nútíma stýringar geyma margar vörustillingar. Fyrir vikið geta rekstraraðilar munað bestu færibreyturnar byggðar á mismunandi plötustærðum og efnum. Þeir þurfa ekki að stilla allt handvirkt aftur.
Öryggisíhlutir eru ómissandi hluti af stjórnkerfinu. Ljósagardínur, tveggja-hnappar, neyðarstöðvunarrásir og vélrænir læsingar fyrir hlífar fylgja ISO 13849 öryggisreglum. Þessar reglur vernda fólk gegn hættunni af þjöppun og hita [6]. Öryggisstigsliðar athuga stöðurofa varnar. Ef hlífðarhindrun opnast við hættulega hreyfingu myndu þeir stöðva vökvadæluna. Þrýstinemarar og staðsetningarkóðarar senda endurgjöf til PLC. Þetta gerir ráð fyrir aðlögunarstýringu. Hægt er að stilla kerfið fyrir slit, breytingar á vökvaþykkt eða efnismun. Þessi samsetning öryggis- og ferlistýringar gerir vélinni kleift að starfa innan ákveðinna marka. Það verndar einnig starfsmenn fyrir miklum þrýstingi og hita sem myndast í vökva.
Niðurstaða
Vökvakerfi til að mynda pappírsplötu, fullkomið kerfi. Frammistaða hvers hluta hefur bein áhrif á heildarframmistöðu. Vökvakerfi gefur það afl sem þarf. Stefnu- og hlutfallslokar stjórna nákvæmri hreyfingu. Myndunartromlan og mótunarsamstæðan eru líkamlega mynduð. Hitakerfi stjórna viðbrögðum efnisins við hita. Rafmagnsstýringarkerfið rekur allar aðgerðir til að tryggja öryggi stjórnandans. Að skilja þessa hluta og hvernig þeir eru háðir hver öðrum getur hjálpað fólki að taka réttar ákvarðanir. Þessir valkostir fela í sér val á búnaði, forgangsröðun viðhalds og endurbætur á ferli. Eftir því sem iðnaðurinn færist í átt að sjálfbærari og skilvirkari framleiðslu mun betri hönnun þessara kjarnahluta ákvarða hvaða framleiðendur geta mætt nýjum kröfum markaðarins með stöðugri,-hágæða framleiðslu. Tækniþekking á þessum sviðum er áfram undirstaða samkeppnisstyrks fyrir framleiðslu einnota umbúða.
Heimildir
[1] Manring, N. og Johnson, R. (2021).Vökvastjórnunarkerfi: kenning og framkvæmd. Wiley Academic Press. Alhliða kennsluefni sem fjallar um hönnun vökvaafleiningar, val á dælu og grunnreglur hringrásaruppbyggingar fyrir iðnaðarpressuforrit.
[2] Ivantysynova, M., & Weber, J. (2022). "Að bæta skilvirkni vökvakerfisins með tækni með breytilegri tilfærslu."International Journal of Fluid Power, 23(1), 45-62. Í þessari grein er orkusparnaður aðlagandi dælukerfa rannsakaður magnbundið.
[3] Jelali, M. og Saha, B. (2023).Rafvökva servó og hlutfallslokatækni. Springer verkfræðiútgáfur. Akademískt viðmiðunarefni fyrir hlutfallslega ventilvirkni, viðbragðareiginleika og hreyfisniðsgetu fyrir nákvæmnismótunarforrit.
[4] TAPPI (2022). "Vélrænar og varmakröfur fyrir hitamótaðar trefjaumbúðir."TAPPI Journal Technical Papers, 21(9), 78-89. Rit Tæknisambandsins sem skráir þrýstings- og hitastigsbreytur sem nauðsynlegar eru fyrir árangursríka þjöppun sellulósatrefja og virkjun húðunar.
[5] Didone, M. og Dumon, J. (2021). Einsleitni hitaflutnings í kvoðamótun: Mælingar og hagræðingaraðferðir.Hagnýtt varmaverkfræði, 117452. Áhrif hitastigs á vörugæði og hringrásartíma meðan á mótunarferli stóð voru rannsökuð.
[6] Alþjóðastaðlastofnunin (2023).ISO 13849-1:2023 Vélrænir öryggis- og öryggistengdir íhlutir stjórnkerfa. ISO tæknistaðall. Alþjóðlegir öryggisstaðlar sem skilgreina kröfur um frammistöðustig fyrir áreiðanleika hlífðartækja og stjórnkerfa í vökvapressubúnaði.