खनिज ऊर्जा की तुलना में बायोमास में राख, नाइट्रोजन और सल्फर जैसे हानिकारक पदार्थ कम होने के कारण, इसमें बड़े भंडार, अच्छी कार्बन गतिविधि, आसान प्रज्वलन और उच्च वाष्पशील घटकों जैसी विशेषताएँ होती हैं। इसलिए, बायोमास एक आदर्श ऊर्जा ईंधन है और दहन रूपांतरण और उपयोग के लिए अत्यंत उपयुक्त है। बायोमास दहन के बाद बची हुई राख में पौधों के लिए आवश्यक पोषक तत्व जैसे फॉस्फोरस, कैल्शियम, पोटेशियम और मैग्नीशियम प्रचुर मात्रा में होते हैं, इसलिए इसे खेत में वापस डालने के लिए उर्वरक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। बायोमास ऊर्जा के विशाल संसाधन भंडार और अद्वितीय नवीकरणीय लाभों को देखते हुए, इसे वर्तमान में दुनिया भर के देशों द्वारा राष्ट्रीय नवीन ऊर्जा विकास के लिए एक महत्वपूर्ण विकल्प माना जाता है। चीन के राष्ट्रीय विकास और सुधार आयोग ने "12वीं पंचवर्षीय योजना के दौरान फसल के भूसे के व्यापक उपयोग हेतु कार्यान्वयन योजना" में स्पष्ट रूप से कहा है कि भूसे का व्यापक उपयोग दर 2013 तक 75% तक पहुँच जाएगा, और 2015 तक 80% से अधिक करने का प्रयास किया जाएगा।
बायोमास ऊर्जा को उच्च-गुणवत्ता, स्वच्छ और सुविधाजनक ऊर्जा में कैसे परिवर्तित किया जाए, यह एक अत्यावश्यक समस्या बन गई है। बायोमास सघनीकरण तकनीक बायोमास ऊर्जा भस्मीकरण की दक्षता में सुधार और परिवहन को सुगम बनाने के प्रभावी तरीकों में से एक है। वर्तमान में, घरेलू और विदेशी बाजारों में चार सामान्य प्रकार के सघन निर्माण उपकरण उपलब्ध हैं: सर्पिल एक्सट्रूज़न कण मशीन, पिस्टन स्टैम्पिंग कण मशीन, फ्लैट मोल्ड कण मशीन और रिंग मोल्ड कण मशीन। इनमें से, रिंग मोल्ड पेलेट मशीन अपनी विशेषताओं जैसे कि संचालन के दौरान गर्म करने की आवश्यकता नहीं, कच्चे माल की नमी की मात्रा की व्यापक आवश्यकताओं (10% से 30%), बड़े एकल मशीन आउटपुट, उच्च संपीड़न घनत्व और अच्छे निर्माण प्रभाव के कारण व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। हालाँकि, इस प्रकार की पेलेट मशीनों में आमतौर पर आसान मोल्ड घिसाव, कम सेवा जीवन, उच्च रखरखाव लागत और असुविधाजनक प्रतिस्थापन जैसे नुकसान होते हैं। रिंग मोल्ड पेलेट मशीन की उपरोक्त कमियों के जवाब में, लेखक ने निर्माण मोल्ड की संरचना पर एक नया सुधार डिज़ाइन तैयार किया है, और लंबी सेवा जीवन, कम रखरखाव लागत और सुविधाजनक रखरखाव के साथ एक सेट प्रकार का निर्माण मोल्ड डिज़ाइन किया है। इस बीच, इस लेख ने इसकी कार्य प्रक्रिया के दौरान मोल्ड बनाने का एक यांत्रिक विश्लेषण किया।
1. रिंग मोल्ड ग्रैन्यूलेटर के लिए फॉर्मिंग मोल्ड संरचना का बेहतर डिज़ाइन
1.1 एक्सट्रूज़न फॉर्मिंग प्रक्रिया का परिचय:रिंग डाई पेलेट मशीन को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज, जो रिंग डाई की स्थिति पर निर्भर करता है; गति के रूप के अनुसार, इसे गति के दो अलग-अलग रूपों में विभाजित किया जा सकता है: एक निश्चित रिंग मोल्ड के साथ सक्रिय दबाव रोलर और एक संचालित रिंग मोल्ड के साथ सक्रिय दबाव रोलर। यह उन्नत डिज़ाइन मुख्य रूप से एक सक्रिय दबाव रोलर और एक निश्चित रिंग मोल्ड के साथ गति के रूप में रिंग मोल्ड कण मशीन के लिए लक्षित है। इसमें मुख्य रूप से दो भाग होते हैं: एक संवहन तंत्र और एक रिंग मोल्ड कण तंत्र। रिंग मोल्ड और दबाव रोलर रिंग मोल्ड पेलेट मशीन के दो मुख्य घटक हैं, जिसमें रिंग मोल्ड के चारों ओर कई मोल्डिंग छेद वितरित किए जाते हैं, और दबाव रोलर रिंग मोल्ड के अंदर स्थापित होता है। दबाव रोलर ट्रांसमिशन स्पिंडल से जुड़ा होता है, और रिंग मोल्ड एक निश्चित ब्रैकेट पर स्थापित होता है। जब स्पिंडल घूमता है, तो यह दबाव रोलर को घुमाने के लिए प्रेरित करता है। कार्य सिद्धांत: सबसे पहले, संवहन तंत्र कुचल बायोमास सामग्री को एक निश्चित कण आकार (3-5 मिमी) में संपीड़न कक्ष में पहुँचाता है। फिर, मोटर मुख्य शाफ्ट को घुमाने के लिए प्रेशर रोलर को चलाता है, और प्रेशर रोलर एक स्थिर गति से चलता है जिससे प्रेशर रोलर और रिंग मोल्ड के बीच सामग्री समान रूप से फैल जाती है, जिससे रिंग मोल्ड सामग्री के साथ संपीड़ित और घर्षण करता है, प्रेशर रोलर सामग्री के साथ, और सामग्री सामग्री के साथ। निचोड़ने वाले घर्षण की प्रक्रिया के दौरान, सामग्री में सेल्यूलोज और हेमीसेल्यूलोज एक दूसरे के साथ मिल जाते हैं। इसी समय, निचोड़ने वाले घर्षण से उत्पन्न गर्मी लिग्निन को एक प्राकृतिक बांधने की मशीन में नरम कर देती है, जो सेल्यूलोज, हेमीसेल्यूलोज और अन्य घटकों को एक साथ अधिक मजबूती से बांधती है। बायोमास सामग्री के निरंतर भरने के साथ, मोल्डिंग मोल्ड के छिद्रों में संपीड़न और घर्षण के अधीन सामग्री की मात्रा में वृद्धि जारी रहती है जब निष्कासन दबाव घर्षण बल से अधिक होता है, तो बायोमास को रिंग मोल्ड के चारों ओर मोल्डिंग छिद्रों से लगातार बाहर निकाला जाता है, जिससे लगभग 1g/Cm3 मोल्डिंग घनत्व के साथ बायोमास मोल्डिंग ईंधन बनता है।
1.2 फॉर्मिंग मोल्ड्स का घिसाव:पेलेट मशीन का एकल-मशीन आउटपुट बड़ा होता है, जिसमें अपेक्षाकृत उच्च स्तर का स्वचालन और कच्चे माल के लिए मजबूत अनुकूलनशीलता होती है। इसका उपयोग विभिन्न बायोमास कच्चे माल के प्रसंस्करण के लिए व्यापक रूप से किया जा सकता है, जो बायोमास सघन निर्माण ईंधन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है, और भविष्य में बायोमास सघन निर्माण ईंधन औद्योगीकरण की विकास आवश्यकताओं को पूरा करता है। इसलिए, रिंग मोल्ड पेलेट मशीन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। संसाधित बायोमास सामग्री में रेत और अन्य गैर-बायोमास अशुद्धियों की संभावित छोटी मात्रा की उपस्थिति के कारण, पेलेट मशीन के रिंग मोल्ड पर महत्वपूर्ण टूट-फूट होने की अत्यधिक संभावना है। रिंग मोल्ड का सेवा जीवन उत्पादन क्षमता के आधार पर गणना किया जाता है। वर्तमान में, चीन में रिंग मोल्ड का सेवा जीवन केवल 100-1000 टन है।
रिंग मोल्ड की विफलता मुख्य रूप से निम्नलिखित चार घटनाओं में होती है: ① रिंग मोल्ड के कुछ समय तक काम करने के बाद, बनाने वाले मोल्ड छेद की भीतरी दीवार खराब हो जाती है और एपर्चर बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादित ईंधन का महत्वपूर्ण विरूपण होता है; ② रिंग मोल्ड के बनाने वाले डाई छेद का फीडिंग ढलान खराब हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप डाई छेद में निचोड़े गए बायोमास सामग्री की मात्रा में कमी, एक्सट्रूज़न दबाव में कमी और बनाने वाले डाई छेद का आसान अवरोधन होता है, जिससे रिंग मोल्ड की विफलता होती है (चित्र 2); ③ आंतरिक दीवार सामग्री के बाद और निर्वहन राशि तेजी से कम हो जाती है (चित्र 3);
④ रिंग मोल्ड के भीतरी छेद के घिस जाने के बाद, आसन्न मोल्ड के टुकड़ों L के बीच की दीवार की मोटाई पतली हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप रिंग मोल्ड की संरचनात्मक शक्ति कम हो जाती है। सबसे खतरनाक हिस्से में दरारें पड़ने की संभावना अधिक होती है, और जैसे-जैसे दरारें बढ़ती जाती हैं, रिंग मोल्ड फ्रैक्चर की घटना होती है। रिंग मोल्ड के आसानी से घिस जाने और कम सेवा जीवन का मुख्य कारण फॉर्मिंग रिंग मोल्ड की अनुचित संरचना है (रिंग मोल्ड फॉर्मिंग मोल्ड के छिद्रों के साथ एकीकृत होता है)। दोनों की एकीकृत संरचना ऐसे परिणामों से ग्रस्त है: कभी-कभी जब रिंग मोल्ड के केवल कुछ फॉर्मिंग मोल्ड छेद घिस जाते हैं और काम नहीं कर सकते, तो पूरे रिंग मोल्ड को बदलने की आवश्यकता होती है, जिससे न केवल प्रतिस्थापन कार्य में असुविधा होती है, बल्कि बड़ी आर्थिक बर्बादी भी होती है और रखरखाव की लागत बढ़ जाती है।
1.3 मोल्ड बनाने का संरचनात्मक सुधार डिज़ाइनपेलेट मशीन के रिंग मोल्ड की सेवा जीवन को बढ़ाने, घिसाव को कम करने, प्रतिस्थापन को आसान बनाने और रखरखाव लागत को कम करने के लिए, रिंग मोल्ड की संरचना पर एक बिल्कुल नया सुधार डिज़ाइन तैयार करना आवश्यक है। डिज़ाइन में एम्बेडेड मोल्डिंग मोल्ड का उपयोग किया गया था, और बेहतर संपीड़न कक्ष संरचना चित्र 4 में दिखाई गई है। चित्र 5 में बेहतर मोल्डिंग मोल्ड का अनुप्रस्थ काट दिखाया गया है।
यह उन्नत डिज़ाइन मुख्य रूप से रिंग मोल्ड पार्टिकल मशीन के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें सक्रिय प्रेशर रोलर और स्थिर रिंग मोल्ड का गतिशील रूप है। निचला रिंग मोल्ड बॉडी पर स्थिर होता है, और दोनों प्रेशर रोलर एक कनेक्टिंग प्लेट के माध्यम से मुख्य शाफ्ट से जुड़े होते हैं। फॉर्मिंग मोल्ड निचले रिंग मोल्ड में (इंटरफेरेंस फिट का उपयोग करके) एम्बेडेड होता है, और ऊपरी रिंग मोल्ड बोल्ट के माध्यम से निचले रिंग मोल्ड पर स्थिर होता है और फॉर्मिंग मोल्ड पर क्लैंप किया जाता है। साथ ही, प्रेशर रोलर के लुढ़कने और रिंग मोल्ड के साथ रेडियल रूप से गति करने के बाद, फॉर्मिंग मोल्ड को बल के कारण वापस उछलने से रोकने के लिए, काउंटरसंक स्क्रू का उपयोग करके फॉर्मिंग मोल्ड को क्रमशः ऊपरी और निचले रिंग मोल्ड में स्थिर किया जाता है। छेद में प्रवेश करने वाली सामग्री के प्रतिरोध को कम करने और मोल्ड के छेद में प्रवेश को अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए, डिज़ाइन किए गए फॉर्मिंग मोल्ड के फीडिंग होल का शंक्वाकार कोण 60° से 120° है।
फॉर्मिंग मोल्ड के बेहतर संरचनात्मक डिज़ाइन में बहु-चक्र और लंबी सेवा जीवन की विशेषताएँ हैं। जब कण मशीन कुछ समय तक चलती है, तो घर्षण हानि के कारण फॉर्मिंग मोल्ड का छिद्र बड़ा और निष्क्रिय हो जाता है। जब घिसे हुए फॉर्मिंग मोल्ड को हटाकर फैलाया जाता है, तो इसका उपयोग अन्य विशिष्ट फॉर्मिंग कणों के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। इससे मोल्ड का पुन: उपयोग किया जा सकता है और रखरखाव एवं प्रतिस्थापन लागत में बचत हो सकती है।
ग्रैनुलेटर के सेवा जीवन को बढ़ाने और उत्पादन लागत को कम करने के लिए, प्रेशर रोलर में उच्च कार्बन उच्च मैंगनीज स्टील का उपयोग किया जाता है जिसमें अच्छे पहनने के प्रतिरोध होते हैं, जैसे कि 65Mn। फॉर्मिंग मोल्ड मिश्र धातु कार्बुराइज्ड स्टील या कम कार्बन निकल क्रोमियम मिश्र धातु से बना होना चाहिए, जैसे कि Cr, Mn, Ti, आदि। संपीड़न कक्ष के सुधार के कारण, संचालन के दौरान ऊपरी और निचले रिंग मोल्ड्स द्वारा अनुभव किया जाने वाला घर्षण बल फॉर्मिंग मोल्ड की तुलना में अपेक्षाकृत कम होता है। इसलिए, साधारण कार्बन स्टील, जैसे कि 45 स्टील, का उपयोग संपीड़न कक्ष की सामग्री के रूप में किया जा सकता है। पारंपरिक एकीकृत फॉर्मिंग रिंग मोल्ड्स की तुलना में, यह महंगे मिश्र धातु स्टील के उपयोग को कम कर सकता है, जिससे उत्पादन लागत कम हो सकती है।
2. बनाने की प्रक्रिया के दौरान रिंग मोल्ड गोली मशीन के गठन मोल्ड के यांत्रिक विश्लेषण।
मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, मोल्डिंग मोल्ड में उत्पन्न उच्च दबाव और उच्च तापमान के वातावरण के कारण, सामग्री में लिग्निन पूरी तरह से नरम हो जाता है। जब एक्सट्रूज़न दबाव नहीं बढ़ रहा होता है, तो सामग्री प्लास्टिकीकरण से गुजरती है। प्लास्टिकीकरण के बाद, सामग्री अच्छी तरह से प्रवाहित होती है, इसलिए लंबाई को d पर सेट किया जा सकता है। फॉर्मिंग मोल्ड को एक दबाव पोत माना जाता है, और फॉर्मिंग मोल्ड पर तनाव को सरल बनाया जाता है।
उपरोक्त यांत्रिक गणना विश्लेषण के माध्यम से, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि फॉर्मिंग मोल्ड के अंदर किसी भी बिंदु पर दबाव प्राप्त करने के लिए, उस बिंदु पर परिधीय तनाव का निर्धारण करना आवश्यक है। फिर, उस स्थान पर घर्षण बल और दबाव की गणना की जा सकती है।
3. निष्कर्ष
यह लेख रिंग मोल्ड पेलेटाइज़र के फॉर्मिंग मोल्ड के लिए एक नए संरचनात्मक सुधार डिज़ाइन का प्रस्ताव करता है। एम्बेडेड फॉर्मिंग मोल्ड्स के उपयोग से मोल्ड के घिसाव को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है, मोल्ड चक्र का जीवन बढ़ाया जा सकता है, प्रतिस्थापन और रखरखाव को सुगम बनाया जा सकता है, और उत्पादन लागत को कम किया जा सकता है। साथ ही, फॉर्मिंग मोल्ड की कार्य प्रक्रिया के दौरान उसका यांत्रिक विश्लेषण किया गया, जिससे भविष्य में आगे के शोध के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान किया गया।
पोस्ट करने का समय: 22-फ़रवरी-2024