Materjalide eraldamine on enamiku ladustamistehnoloogiate loomupärane probleem. Nõudluse kasvades kvaliteetsemate toodete järele muutub varude eraldatuse probleem üha teravamaks.
Nagu me kõik teame, on teleskoopsed radiaalkonveierid virnade eraldamiseks kõige tõhusam lahendus. Need suudavad luua laoseisu kihtide kaupa, kusjuures iga kiht koosneb mitmest materjalist. Sellise laoseisu loomiseks peab konveier töötama peaaegu pidevalt. Kuigi teleskoopkonveierite liikumist tuleb käsitsi juhtida, on automatiseerimine kõige tõhusam juhtimismeetod.
Automaatselt sissetõmmatavaid konveiereid saab programmeerida nii, et need looksid kohandatud inventari erinevates suurustes, kujudes ja konfiguratsioonides. See praktiliselt piiramatu paindlikkus aitab parandada üldist tegevuse efektiivsust ja pakkuda kvaliteetsemaid tooteid.
Töövõtjad kulutavad igal aastal miljoneid dollareid täitematerjalide tootmiseks väga erinevateks rakendusteks. Kõige populaarsemate rakenduste hulka kuuluvad alusmaterjalid, asfalt ja betoon.
Nende rakenduste jaoks toodete loomise protsess on keeruline ja kulukas. Rangemad spetsifikatsioonid ja tolerantsid tähendavad, et toote kvaliteedi olulisus muutub üha olulisemaks.
Lõpuks eemaldatakse materjal laost ja transporditakse kohta, kus see lisatakse aluspinnasele, asfaldile või betoonile.
Eemaldamiseks, lõhkamiseks, purustamiseks ja sõelumiseks vajalikud seadmed on väga kallid. Täiustatud seadmed suudavad aga pidevalt toota täitematerjali vastavalt spetsifikatsioonile. Laos olevad materjalid võivad tunduda integreeritud tootmise tühise osana, kuid valesti tehes võib tulemuseks olla toode, mis vastab täielikult spetsifikatsioonile, kuid ei vasta nõuetele. See tähendab, et valede ladustamismeetodite kasutamine võib kaasa tuua kvaliteetse toote loomise kulude kaotamise.
Kuigi toote lattu paigutamine võib kahjustada selle kvaliteeti, on laoseis oluline osa kogu tootmisprotsessist. See on ladustamismeetod, mis tagab materjali kättesaadavuse. Tootmiskiirus erineb sageli antud rakenduse jaoks vajaliku toote kiirusest ja laoseis aitab seda vahet kompenseerida.
Laovarud annavad töövõtjatele ka piisavalt laoruumi, et tõhusalt reageerida kõikuvale turunõudlusele. Ladustamise pakutavate eeliste tõttu on see alati oluline osa kogu tootmisprotsessist. Seetõttu peavad tootjad pidevalt täiustama oma laotehnoloogiaid, et vähendada ladumisega seotud riske.
Selle artikli peamine teema on isolatsioon. Segregatsioon on defineeritud kui „materjali eraldamine osakeste suuruse järgi“. Täitematerjali erinevad rakendused nõuavad väga spetsiifilisi ja ühtlaseid materjalisorte. Segregatsioon toob kaasa tootesortimentide liigsed erinevused.
Eraldamine võib toimuda praktiliselt kõikjal täitematerjali tootmisprotsessis pärast seda, kui toode on purustatud, sõelutud ja segatud õige fraktsioonini.
Esimene koht, kus segregatsioon võib toimuda, on laos (vt joonis 1). Kui materjal on laosse pandud, siis see lõpuks ringlusse võetakse ja toimetatakse kohta, kus seda kasutatakse.
Teine koht, kus eraldumine võib toimuda, on töötlemise ja transpordi ajal. Asfaldi- või betoonitehase territooriumile jõudes paigutatakse täitematerjal punkritesse ja/või mahutitesse, kust toode võetakse ja kasutatakse.
Eraldamine toimub ka silohoidlate ja -mahutite täitmisel ja tühjendamisel. Eraldamine võib toimuda ka lõpliku segu teele või muule pinnale kandmisel pärast seda, kui täitematerjal on asfalt- või betoonsegusse segatud.
Kvaliteetse asfaldi või betooni tootmiseks on oluline homogeenne täitematerjal. Eraldatava täitematerjali terakoostise kõikumised muudavad vastuvõetava asfaldi või betooni saamise praktiliselt võimatuks.
Antud kaaluga väiksematel osakestel on suurem kogupindala kui sama kaaluga suurematel osakestel. See tekitab probleeme täitematerjalide kombineerimisel asfaldi- või betoonisegude moodustamiseks. Kui täitematerjalis on peenosakeste osakaal liiga suur, tekib mördi või bituumeni puudus ja segu on liiga paks. Kui täitematerjalis on jämedate osakeste osakaal liiga suur, tekib mördi või bituumeni liias ja segu konsistents on liiga õhuke. Eraldatud täitematerjalist ehitatud teedel on halb konstruktsiooniline terviklikkus ja lõpuks on nende eluiga lühem kui korralikult eraldatud toodetest ehitatud teedel.
Varude segregatsiooni põhjustavad paljud tegurid. Kuna suurem osa varudest luuakse konveierilintide abil, on oluline mõista konveierilintide loomupärast mõju materjalide sorteerimisele.
Kui lint liigutab materjali konveierilindil, põrkab see kergelt, kui see veereb üle pingutusratta. See on tingitud lindi väikesest lõtvusest iga pingutusratta vahel. See liikumine põhjustab väiksemate osakeste settimise materjali ristlõike alumisse ossa. Jämedate terade kattumine hoiab need üleval.
Niipea kui materjal jõuab konveierilindi tühjendusrattani, on see juba osaliselt eraldatud ülevalt suuremast materjalist ja alt väiksemast materjalist. Kui materjal hakkab mööda tühjendusratta kõverat liikuma, liiguvad ülemised (välised) osakesed suurema kiirusega kui alumised (sisemised) osakesed. See kiiruse erinevus põhjustab seejärel suuremate osakeste eemaldumise konveierilt enne virnale kukkumist, samal ajal kui väiksemad osakesed langevad konveieri kõrvale.
Samuti on tõenäolisem, et väikesed osakesed kleepuvad konveierilindi külge ja ei välju enne, kui konveierilint jätkab üleskerimist tühjendusrattale. Selle tulemusel liigub rohkem peeneid osakesi tagasi virna esiosa poole.
Kui materjal kukub virnale, on suurematel osakestel suurem edasiliikumismoment kui väiksematel osakestel. See põhjustab jämeda materjali edasist liikumist allapoole kergemini kui peene materjali puhul. Igasugust materjali, olgu see suur või väike, mis voolab mööda virna külgi alla, nimetatakse lekkeks.
Mahavoolanud materjalid on üks peamisi varude eraldumise põhjuseid ja neid tuleks võimaluse korral vältida. Kui mahavalgunud materjal hakkab mööda pinnase nõlva alla veerema, kipuvad suuremad osakesed veerema mööda kogu nõlva pikkust, samas kui peenem materjal kipub settima pinnase külgedele. Järelikult, kui mahavalgunud materjal mööda kuhja külgi allapoole liigub, jääb lainetavasse materjali üha vähem peeneid osakesi.
Kui materjal jõuab kuhja alumise servani või varbani, koosneb see peamiselt suurematest osakestest. Mahavoolanud ained põhjustavad märkimisväärset segregatsiooni, mis on nähtav varuosas. Kuhja välimine vars koosneb jämedamast materjalist, samas kui sisemine ja ülemine kuhja osa koosnevad peenemast materjalist.
Osakeste kuju aitab kaasa ka kõrvalmõjudele. Siledad või ümarad osakesed veerevad virna nõlval alla suurema tõenäosusega kui peened osakesed, mis on tavaliselt ruudukujulised. Piirväärtuste ületamine võib samuti materjali kahjustada. Kui osakesed veerevad mööda virna ühte serva alla, hõõrduvad nad üksteise vastu. See kulumine põhjustab mõnede osakeste lagunemise väiksemateks tükkideks.
Tuul on veel üks isolatsiooni põhjus. Pärast seda, kui materjal konveierilindilt lahkub ja virna langema hakkab, mõjutab tuul erineva suurusega osakeste liikumistrajektoori. Tuulel on suur mõju õrnadele materjalidele. See on tingitud asjaolust, et väiksemate osakeste pindala ja massi suhe on suurem kui suurematel osakestel.
Laos olevate materjalide jagunemise tõenäosus võib varieeruda sõltuvalt laos oleva materjali tüübist. Kõige olulisem segregatsiooniga seotud tegur on materjali osakeste suuruse muutuse aste. Materjalidel, millel on suurem osakeste suuruse varieeruvus, on ladustamise ajal suurem segregatsiooni aste. Üldine rusikareegel on, et kui suurima ja väikseima osakeste suuruse suhe ületab 2:1, võib pakendite segregatsiooniga probleeme tekkida. Teisest küljest, kui osakeste suuruse suhe on väiksem kui 2:1, on mahuline segregatsioon minimaalne.
Näiteks võivad aluspinnase materjalid, mis sisaldavad kuni 200 mesh osakesi, ladustamise ajal kihistuda. Selliste esemete nagu pestud kivi ladustamisel on isolatsioon aga tühine. Kuna suurem osa liivast on märg, on seda sageli võimalik ladustada ilma eraldumisprobleemideta. Niiskus põhjustab osakeste kokkukleepumist, mis takistab eraldumist.
Toote ladustamisel on isolatsiooni mõnikord võimatu vältida. Valmis kuhja välisserv koosneb peamiselt jämedast materjalist, samas kui kuhja sisemus sisaldab suuremas kontsentratsioonis peent materjali. Selliste kuhjade otsast materjali võttes on vaja materjali segamiseks võtta kühvleid erinevatest kohtadest. Kui võtate materjali ainult virna esi- või tagaosast, saate kas kogu jämeda või kogu peene materjali.
Veoautode laadimisel on ka võimalusi täiendavaks isolatsiooniks. Oluline on, et kasutatav meetod ei põhjustaks ülevoolu. Laadige esmalt veoauto esiosa, seejärel tagaosa ja lõpuks keskosa. See minimeerib veoauto sees ülekoormamise mõjusid.
Inventuurijärgsed käitlemise lähenemisviisid on kasulikud, kuid eesmärk peaks olema karantiinide vältimine või minimeerimine inventuuri loomise ajal. Kasulikud viisid isolatsiooni vältimiseks on järgmised:
Veoautole virnastamisel tuleks see korralikult eraldi virnadesse laduda, et minimeerida mahavalgumist. Materjal tuleks kokku laduda laaduriga, tõstes selle täiskopa kõrgusele ja tühjendades, mis segab materjali. Kui laadur peab materjali teisaldama ja purustama, ärge proovige ehitada suuri hunnikuid.
Kihtide kaupa ladustamine aitab minimeerida segregatsiooni. Seda tüüpi ladu saab ehitada buldooseriga. Kui materjal tarnitakse hoovi, peab buldooser materjali lükkama kaldus kihti. Kui virn ehitatakse konveierilindiga, peab buldooser materjali lükkama horisontaalsesse kihti. Igal juhul tuleb olla ettevaatlik, et materjal ei lükataks üle virna serva. See võib põhjustada ülevoolu, mis on üks peamisi segregatsiooni põhjuseid.
Buldooseritega virnastamisel on mitmeid puudusi. Kaks olulist riski on toote lagunemine ja saastumine. Toote kallal pidevalt töötavad rasked seadmed tihendavad ja purustavad materjali. Selle meetodi kasutamisel peavad tootjad olema ettevaatlikud, et toodet üle ei lagundataks, püüdes leevendada eraldusprobleeme. Vajalik lisatööjõud ja -seadmed muudavad selle meetodi sageli liiga kalliks ning tootjad peavad töötlemise ajal eraldamist kasutama.
Radiaalsed virnastuskonveierid aitavad minimeerida eraldumise mõju. Varude kogunedes liigub konveier radiaalselt vasakule ja paremale. Konveieri radiaalse liikumise korral kaetakse virnade otsad, mis tavaliselt koosnevad jämedast materjalist, peene materjaliga. Esimesed ja tagumised sõrmed on endiselt karedad, kuid virn on segasem kui koonuste virn.
Materjali kõrguse ja vabalangemise ning tekkiva eraldumise astme vahel on otsene seos. Kõrguse suurenedes ja langeva materjali trajektoori laienedes toimub peene ja jämeda materjali eraldumine üha enam. Seega on muudetava kõrgusega konveierid veel üks viis eraldumise vähendamiseks. Algstaadiumis peaks konveier olema madalaimas asendis. Kaugus pearihmarattani peab alati olema võimalikult lühike.
Konveierilindilt virnale langev materjal on veel üks eraldamise põhjus. Kivitrepid minimeerivad eraldamist, kõrvaldades vabalt langeva materjali. Kivitrepp on konstruktsioon, mis võimaldab materjalil astmetest alla virnadele voolata. See on tõhus, kuid selle rakendusala on piiratud.
Tuule poolt põhjustatud eraldumist saab minimeerida teleskooprennide abil. Konveieri tühjendusratastel olevad teleskooprennid, mis ulatuvad rattalt virnani, kaitsevad tuule eest ja piiravad selle mõju. Õigesti projekteerituna võivad need piirata ka materjali vaba kukkumist.
Nagu varem mainitud, on konveierilindil juba enne tühjenduspunkti jõudmist isolatsioon. Lisaks toimub konveierilindilt lahkudes edasine segregatsioon. Selle materjali segamiseks tühjenduspunkti saab paigaldada aeruratta. Pöörlevatel ratastel on tiivad või labad, mis liiguvad mööda materjali ja segavad seda. See minimeerib segregatsiooni, kuid materjali lagunemine ei pruugi olla vastuvõetav.
Eraldamine võib kaasa tuua märkimisväärseid kulusid. Varud, mis ei vasta spetsifikatsioonidele, võivad kaasa tuua trahve või kogu varude tagasilükkamise. Kui ehitusplatsile tarnitakse mittevastavat materjali, võivad trahvid ületada 0,75 dollarit tonni kohta. Halva kvaliteediga vaiade taastamise tööjõu- ja seadmete kulud on sageli liiga kõrged. Laohoone ehitamise tunnihind koos buldooseri ja operaatoriga on kõrgem kui automaatse teleskoopkonveieri maksumus ning materjal võib laguneda või saastuda, et säilitada nõuetekohane sorteerimine. See vähendab toote väärtust. Lisaks, kui seadmeid, näiteks buldooserit, kasutatakse mittetootmisülesannete jaoks, on tootmisülesannete jaoks seadmete kasutamisega seotud alternatiivkulu.
Rakendustes, kus isoleerimine võib olla probleemiks, saab varude loomisel isoleerimise mõju minimeerimiseks kasutada ka teist lähenemisviisi. See hõlmab kihtidena virnastamist, kus iga kiht koosneb virnade seeriast.
Virnaosas on iga virn näidatud miniatuurse virnana. Jaotus toimub ikkagi igal üksikul kuhjal samade eelnevalt käsitletud efektide tõttu. Isolatsioonimuster kordub aga sagedamini kogu kuhja ristlõikes. Sellistel virnadel öeldakse olevat suurem „jaotuse eraldusvõime“, kuna diskreetne gradientmuster kordub sagedamini väiksemate intervallidega.
Frontaallaaduriga virnade töötlemisel ei ole vaja materjale segada, kuna üks kühvel sisaldab mitut virna. Virna taastamisel on üksikud kihid selgelt nähtavad (vt joonis 2).
Virnade loomiseks saab kasutada mitmesuguseid ladustamismeetodeid. Üks võimalus on kasutada silda ja tühjenduskonveierisüsteemi, kuigi see variant sobib ainult statsionaarsete rakenduste jaoks. Statsionaarsete konveierisüsteemide oluline puudus on see, et nende kõrgus on tavaliselt fikseeritud, mis võib viia eespool kirjeldatud tuulest tingitud eraldumiseni.
Teine meetod on teleskoopkonveieri kasutamine. Teleskoopkonveierid pakuvad kõige tõhusamat viisi virnade moodustamiseks ja neid eelistatakse sageli statsionaarsetele süsteemidele, kuna neid saab vajadusel liigutada ja paljud neist on tegelikult konstrueeritud teel transportimiseks.
Teleskoopkonveierid koosnevad sama pikkusega väliskonveierite sisse paigaldatud konveieritest (kaitsekonveieritest). Tippkonveier saab välimise konveieri pikkuses lineaarselt liikuda, et muuta mahalaadimisratta asendit. Mahalaadimisratta kõrgus ja konveieri radiaalne asend on muudetavad.
Mahalaadimisratta kolmeteljeline muutmine on oluline kihiliste vaiade loomiseks, mis ületavad segregatsiooni. Köisvintsisüsteeme kasutatakse tavaliselt söötmiskonveierite pikendamiseks ja sissetõmbamiseks. Konveieri radiaalset liikumist saab teostada keti ja ketiratta süsteemi või hüdraulilise ajamiga planetaarajamiga. Konveieri kõrgust muudetakse tavaliselt teleskoopsete alusvankri silindrite pikendamise teel. Kõiki neid liikumisi tuleb juhtida, et automaatselt luua mitmekihilisi vaiasid.
Teleskoopkonveieritel on mehhanism mitmekihiliste virnade loomiseks. Iga kihi sügavuse minimeerimine aitab piirata eraldumist. See nõuab konveieri pidevat liikumist ka varude kogunemisel. Pideva liikumise vajadus tingib teleskoopkonveierite automatiseerimise vajaduse. On mitu erinevat automatiseerimismeetodit, millest mõned on odavamad, kuid millel on märkimisväärsed piirangud, samas kui teised on täielikult programmeeritavad ja pakuvad varude loomisel suuremat paindlikkust.
Kui konveier hakkab materjali koguma, liigub see materjali transportimise ajal radiaalselt. Konveier liigub seni, kuni konveieri võllile paigaldatud piirlüliti rakendub mööda selle radiaalset trajektoori. Päästik paigutatakse olenevalt kaare pikkusest, mille võrra operaator soovib konveierilindi liigutada. Sel hetkel ulatub konveier etteantud kaugusele ja hakkab liikuma teises suunas. See protsess jätkub seni, kuni nöörkonveier on maksimaalselt välja sirutatud ja esimene kiht on valmis.
Kui teine ​​tase on ehitatud, hakkab ots oma maksimaalsest sirutusest tagasi tõmbuma, liikudes radiaalselt ja tõmbudes tagasi kaarekujulise piiri juures. Ehita kihte seni, kuni tugirattale kinnitatud kaldelüliti vaia poolt aktiveeritakse.
Konveier liigub etteantud vahemaa üles ja alustab teist tõstet. Iga tõstuk võib koosneda mitmest kihist, olenevalt materjali kiirusest. Teine tõste sarnaneb esimesega ja nii edasi, kuni kogu hunnik on valmis ehitatud. Suur osa saadud hunnikust on isoleerimata, kuid iga hunniku servades on ülevoolud. Selle põhjuseks on asjaolu, et konveierilindid ei saa piirlülitite ega nende käivitamiseks kasutatavate esemete asendit automaatselt reguleerida. Sissetõmbamise piirlülitit tuleb reguleerida nii, et ülejooks ei mataks konveieri võlli.