7 高速节能化注射包装设备自主创新

    作者研发的KH-40000大型塑料桶类包装成型机[10]，把注射成型、挤出塑化、中空储料、热流道技术、高速节能注射机构、蓄能器节能储能技术、变频节能技术等现代的新技术、新工艺有机结合起来。塑化注射量40000cm3，系统的单缸注射活塞直径为320mm，注射行程为2000mm，注射速度为250mm/s，注射速率达到50003cm/s，注射时间8S，成型周期300s，比普通成型同制品的注塑机成型周期短约40%；整机主系统的电机驱动功率由常规的220kW下降为37kW，大幅度节约了能源。系统的高速节能注射成型的主要创新：

   1）    高速节能三阶挤注复合塑化注射系统

   KH-40000采用图3-3三阶挤注复合塑化注射机构型式，卧式结构。系统主要由挤出塑化、挤出储料缸、塑化储料缸、注射缸、注塑柱塞、熔融料流道开关等组成。45kW变频电机传动减速机独立驱动直径90mm挤出螺杆塑化。工作的原理是：融料流道开关闭合情况下，挤出螺杆塑化的熔融料进入挤出储料腔；融料流道开关打开，挤出储料腔中融料及挤出塑化的融料共同进入注射储料腔储料，同时联结为一体的注塑柱塞和注射活塞一起后退，达到设定位置，融料流道开关闭合。

  挤出塑化独立于成型周期之外，独立动力驱动系统，缩短成型周期。挤出塑化在制品成型周期中，挤出塑化连续运转，向挤出储料腔输送储料，产率根据制品成型周期进行控制，达到最佳的匹配；注射时与挤出储料腔中储料一起，共同向注射储料腔供料。如采用普通的油马达直接驱动的往复式螺杆塑化注射回路，一件重21000g的制品，塑化时间就需要5min，注射时间约需20s,成型周期不低于8min。采用高产能的挤出塑化螺杆，挤出塑化产能高于往复式注射螺杆的塑化产能；挤出塑化产能的独立调节不受成型周期的制约；增加了挤出塑化机构设计的灵活性和科学性。

   利用冷却时间进行蓄能，不占用整机系统驱动装载功率。

  低能耗挤出塑化。连续不间断塑化，大幅减小了挤出塑化螺杆的直径，本项目的挤出塑化螺杆的直径仅为90 mm，而同塑化容量的普通注塑机的螺杆的直径为230 mm，塑化驱动能耗与螺杆的直径三次方成正比，可知，前者的塑化驱动功率仅为后者的1／7；根据注射成型塑化原料的特点及熔融质量要求， 挤注复合系统的挤出塑化螺杆的结构不同于一般挤出机螺杆的结构，长径比取20，大大小于长径比为30的普通挤出机挤出螺杆，大幅降低了驱动塑化的装载功率及能耗。

  冷水机快速冷却制品，冷却时间不大于注射储料时间。

  3）高速节能动力驱动系统

整机采用了两种高速节能动力驱动系统：

  a 蓄能器实现高速注射节能动力驱动

主系统动力驱动装载功率取决于注射功率。KH-40000的注射速度250mm/s，注射速率达到50003cm/s。常规的方法要达到注射速率要求，需液压流量1200L/min，电机驱动总功率需220kW。从该机的注射成型特点分析，注射时间仅占成形周期的约5%，成型周期中很大一部分时间应用于制品冷却。如按常规的设计方法，仅为满足注射速度要求而配制大功率的驱动系统,势必造成泵源动力配制的浪费和能源的浪费。柱塞注射液压油路采用8个200L的蓄能器作驱动动力，实现高速注射。注射油缸油液160L，给蓄能器充油时间60s，冷却时间足够保证蓄能器有充足的时间蓄能，注射时，泵和蓄能器一起输出达到注射塑度的要求,系统泵源动力提供制品保压所需高压能量。蓄能器利用制品冷却时间蓄能，充分利用了整机液压系统驱动装载功率，同时减少了溢流损失，提高了能量利用率；大大降低了系统发热量，大幅度减小了冷却器容量。整机液压主系统的主电机驱动功率由220kW下降为37kW，达到了注射速度及成型工艺要求，又节约了能耗和降低了制造成本。

  b 回油充液能源再生利用及蓄能器辅佐动力的复合立式高速节能合模油缸

  c 交流变频电机驱动挤出塑化

  驱动塑化螺杆执行机构采用了交流变频电机带动减速机驱动螺杆塑化的传动机构，调节塑化能力，提高了驱动效率，同时起到了使塑化量与成形周期达到最佳的匹配，驱动电机的功率为45kW，达到大幅降低整机的动力驱动装载功率降低塑化能耗。

  4) 热流道低压注射成型

   研发出一套数字化模外热流道多点注射技术，不但数量级降低了锁模力，而且可用回收废料注射成型加工。制品应分布均匀，长期存放不易变形。