Medžiagų atskyrimas yra neatsiejama daugelio sandėliavimo technologijų problema. Didėjant aukštesnės kokybės produktų paklausai, atsargų izoliacijos problema tampa vis opesnė.
Kaip visi žinome, teleskopiniai radialiniai konvejeriai yra efektyviausias sprendimas krūvų atskyrimui. Jie gali kurti atsargas sluoksniais, kiekvienas sluoksnis sudarytas iš kelių medžiagų. Norint tokiu būdu sukurti atsargas, konvejeris turi veikti beveik nuolat. Nors teleskopinių konvejerių judėjimas turi būti valdomas rankiniu būdu, automatizavimas yra neabejotinai efektyviausias valdymo būdas.
Automatiniai ištraukiami konvejeriai gali būti programuojami taip, kad sukurtų įvairių dydžių, formų ir konfigūracijų individualias atsargas. Šis praktiškai neribotas lankstumas gali pagerinti bendrą veiklos efektyvumą ir tiekti aukštesnės kokybės produktus.
Rangovai kasmet išleidžia milijonus dolerių gamindami įvairiems agregatams skirtus gaminius. Populiariausios taikymo sritys apima pagrindines medžiagas, asfaltą ir betoną.
Šių pritaikymų produktų kūrimo procesas yra sudėtingas ir brangus. Griežtesnės specifikacijos ir tolerancijos reiškia, kad produkto kokybė tampa vis svarbesnė.
Galiausiai medžiaga išimama iš krūvos ir gabenama į vietą, kur ji bus įmaišyta į pagrindą, asfaltą ar betoną.
Įranga, reikalinga abrazyviniam valymui, sprogdinimui, smulkinimui ir sijojimui, yra labai brangi. Tačiau pažangi įranga gali nuosekliai gaminti abrazyvinius užpildus pagal specifikacijas. Atsargos gali atrodyti kaip nereikšminga integruotos gamybos dalis, tačiau jei jos naudojamos neteisingai, produktas, kuris puikiai atitinka specifikacijas, gali neatitikti specifikacijų. Tai reiškia, kad naudojant netinkamus sandėliavimo metodus, galima prarasti dalį kokybiško produkto gamybos sąnaudų.
Nors produkto laikymas inventoriuje gali pakenkti jo kokybei, inventorius yra svarbi viso gamybos proceso dalis. Tai sandėliavimo būdas, užtikrinantis medžiagos prieinamumą. Gamybos tempas dažnai skiriasi nuo konkrečiam atvejui reikalingo produkto kiekio, o inventorius padeda kompensuoti šį skirtumą.
Atsargos taip pat suteikia rangovams pakankamai sandėliavimo vietos, kad jie galėtų efektyviai reaguoti į svyruojančią rinkos paklausą. Dėl sandėliavimo teikiamų privalumų jis visada bus svarbi viso gamybos proceso dalis. Todėl gamintojai turi nuolat tobulinti savo sandėliavimo technologijas, kad sumažintų su sandėliavimu susijusią riziką.
Pagrindinė šio straipsnio tema – izoliacija. Segregacija apibrėžiama kaip „medžiagos atskyrimas pagal dalelių dydį“. Skirtingiems užpildų panaudojimo būdams reikalingos labai specifinės ir vienodos medžiagų rūšys. Segregacija lemia didelius produktų rūšių skirtumus.
Atskyrimas gali vykti praktiškai bet kurioje užpildo gamybos proceso vietoje, po to, kai produktas susmulkinamas, sijojamas ir sumaišomas iki reikiamos gradacijos.
Pirmoji vieta, kur gali vykti segregacija, yra inventorius (žr. 1 pav.). Kai medžiaga įtraukiama į inventorių, ji galiausiai perdirbama ir pristatoma į vietą, kur bus naudojama.
Antra vieta, kur gali vykti atskyrimas, yra perdirbimo ir transportavimo metu. Asfalto ar betono gamyklos vietoje užpildas supilamas į bunkerius ir (arba) sandėliavimo konteinerius, iš kurių produktas paimamas ir naudojamas.
Segregacija taip pat vyksta pildant ir ištuštinant silosus ir bokštus. Segregacija taip pat gali vykti galutinį mišinį naudojant ant kelio ar kito paviršiaus po to, kai užpildas jau sumaišytas su asfalto ar betono mišiniu.
Aukštos kokybės asfalto ar betono gamybai būtinas vienalytis užpildas. Dėl atskiriamo užpildo granuliacijos svyravimų praktiškai neįmanoma gauti tinkamo asfalto ar betono.
Mažesnės tam tikro svorio dalelės turi didesnį bendrą paviršiaus plotą nei didesnės to paties svorio dalelės. Tai sukelia problemų maišant užpildus į asfalto ar betono mišinius. Jei smulkių dalelių procentinė dalis užpilde yra per didelė, trūks skiedinio ar bitumo, o mišinys bus per tirštas. Jei stambių dalelių procentinė dalis užpilde yra per didelė, bus skiedinio ar bitumo perteklius, o mišinio konsistencija bus pernelyg skysta. Keliai, nutiesti iš atskirtų užpildų, pasižymi prastu konstrukciniu vientisumu ir ilgainiui tarnaus trumpiau nei keliai, nutiesti iš tinkamai atskirtų produktų.
Atsargų segregaciją lemia daug veiksnių. Kadangi dauguma atsargų sukuriamos naudojant konvejerių juostas, svarbu suprasti jų poveikį medžiagų rūšiavimui.
Kai juosta judina medžiagą konvejerio juosta, ji šiek tiek atšoka riedėdama per laisvosios eigos skriemulį. Taip yra dėl nedidelio juostos laisvumo tarp kiekvieno laisvosios eigos skriemulio. Dėl šio judėjimo mažesnės dalelės nusėda medžiagos skerspjūvio apačioje. Persidengiantys stambių grūdelių dalelės lieka viršuje.
Kai tik medžiaga pasiekia konvejerio juostos iškrovimo ratą, ji jau yra iš dalies atskirta nuo didesnės medžiagos viršuje ir mažesnės medžiagos apačioje. Kai medžiaga pradeda judėti iškrovimo rato kreive, viršutinės (išorinės) dalelės juda didesniu greičiu nei apatinės (vidinės) dalelės. Dėl šio greičio skirtumo didesnės dalelės nutolsta nuo konvejerio prieš nukrisdamos ant krūvos, o mažesnės dalelės krenta šalia konvejerio.
Be to, didesnė tikimybė, kad smulkios dalelės prilips prie konvejerio juostos ir nebus išmestos, kol konvejerio juosta toliau nesivynios ant išmetimo rato. Dėl to daugiau smulkių dalelių juda atgal link krūvos priekio.
Kai medžiaga krenta ant krūvos, didesnės dalelės turi didesnį judėjimo pagreitį nei mažesnės dalelės. Dėl to stambi medžiaga toliau juda žemyn lengviau nei smulki medžiaga. Bet kokia medžiaga, didelė ar maža, nutekanti krūvos šonais, vadinama išsiliejimu.
Išsiliejimai yra viena iš pagrindinių medžiagų atsiskyrimo priežasčių ir jų reikėtų vengti, kai tik įmanoma. Išsiliejus medžiagai pradeda riedėti žemyn krūvos šlaitu, didesnės dalelės linkusios riedėti visu šlaito ilgiu, o smulkesnė medžiaga linkusi nusėsti krūvos šonuose. Todėl išsiliejus medžiagai judant žemyn krūvos šonais, besisukančioje medžiagoje lieka vis mažiau smulkių dalelių.
Kai medžiaga pasiekia krūvos apatinį kraštą arba priekinę dalį, ją daugiausia sudaro didesnės dalelės. Išsipylusios dalelės sukelia didelę segregaciją, kuri matoma medienos skyriuje. Išorinė krūvos priekinė dalis sudaryta iš stambesnės medžiagos, o vidinė ir viršutinė – iš smulkesnės.
Dalelių forma taip pat prisideda prie šalutinio poveikio. Lygios arba apvalios dalelės labiau linkusios riedėti krūvos nuolydžiu nei smulkios dalelės, kurios paprastai yra kvadratinės formos. Viršijus ribas, taip pat galima pažeisti medžiagą. Kai dalelės rieda žemyn viena krūvos puse, jos trinasi viena į kitą. Dėl šio nusidėvėjimo kai kurios dalelės susmulkėja iki mažesnių dydžių.
Vėjas yra dar viena izoliacijos priežastis. Medžiagai nuriedėjus nuo konvejerio juostos ir pradėjus kristi į krūvą, vėjas veikia skirtingo dydžio dalelių judėjimo trajektoriją. Vėjas daro didelę įtaką jautrioms medžiagoms. Taip yra todėl, kad mažesnių dalelių paviršiaus ploto ir masės santykis yra didesnis nei didesnių dalelių.
Atsargų skilimo tikimybė gali skirtis priklausomai nuo sandėlyje esančios medžiagos tipo. Svarbiausias segregacijos veiksnys yra medžiagos dalelių dydžio pokyčio laipsnis. Medžiagos, kurių dalelių dydis labiau svyruoja, saugojimo metu pasižymės didesniu segregacijos laipsniu. Bendroji taisyklė yra tokia, kad jei didžiausių ir mažiausių dalelių dydžių santykis viršija 2:1, gali kilti problemų dėl pakuotės segregacijos. Kita vertus, jei dalelių dydžio santykis yra mažesnis nei 2:1, tūrio segregacija yra minimali.
Pavyzdžiui, pagrindo medžiagos, kurių dalelių dydis siekia iki 200 akių, sandėliavimo metu gali atsisluoksniuoti. Tačiau sandėliuojant tokius daiktus kaip plautas akmuo, izoliacija bus nereikšminga. Kadangi didžioji dalis smėlio yra šlapias, jį dažnai galima sandėliuoti be atsiskyrimo problemų. Dėl drėgmės dalelės sulimpa, todėl dalelės neatsiskiria.
Sandėliuojant produktą, kartais neįmanoma išvengti izoliacijos. Išorinis gatavos krūvos kraštas daugiausia sudarytas iš stambios medžiagos, o krūvos viduje yra didesnė smulkios medžiagos koncentracija. Imant medžiagą iš tokių krūvų galo, reikia imti samčius iš skirtingų vietų, kad medžiaga būtų sumaišyta. Jei imate medžiagą tik iš krūvos priekio arba galo, gausite arba visą stambią, arba visą smulkią medžiagą.
Taip pat yra galimybių papildomai izoliuoti kraunant sunkvežimius. Svarbu, kad naudojamas metodas nesukeltų perpildymo. Pirmiausia pakraukite sunkvežimio priekį, tada galą ir galiausiai vidurį. Tai sumažins perkrovos sunkvežimio viduje poveikį.
Inventorizacijos sudarymo metu taikomi tvarkymo metodai yra naudingi, tačiau tikslas turėtų būti užkirsti kelią karantinam arba jį sumažinti kuriant inventorių. Naudingi būdai išvengti izoliacijos:
Kraunant medžiagas sunkvežimyje, jos turėtų būti tvarkingai sukrautos į atskiras krūvas, kad būtų kuo mažiau išsiliejimo. Medžiagas reikia sukrauti krautuvu, pakeliant jas iki pilno kaušo aukščio ir iškraunant, kad medžiagos susimaišytų. Jei krautuvas turi perkelti ir ardyti medžiagą, nebandykite statyti didelių krūvų.
Atsargų kaupimas sluoksniais gali sumažinti segregaciją. Šio tipo sandėlius galima statyti buldozeriu. Jei medžiaga pristatoma į aikštelę, buldozeris turi ją stumti į nuožulnų sluoksnį. Jei krūva statoma konvejerio juosta, buldozeris turi ją stumti į horizontalų sluoksnį. Bet kokiu atveju reikia stengtis, kad medžiaga nebūtų perstumta per krūvos kraštą. Tai gali sukelti perpildymą, kuris yra viena iš pagrindinių segregacijos priežasčių.
Krovimas buldozeriais turi nemažai trūkumų. Du dideli pavojai yra produkto degradacija ir užteršimas. Sunkioji įranga, nuolat dirbanti su produktu, sutankins ir sutraiškys medžiagą. Naudodami šį metodą, gamintojai turi būti atsargūs ir neperdegraduoti produkto, bandydami sumažinti atskyrimo problemas. Dėl papildomo darbo ir įrangos šis metodas dažnai yra pernelyg brangus, todėl gamintojai turi griebtis atskyrimo apdorojimo metu.
Radialiniai krovimo konvejeriai padeda sumažinti atskyrimo poveikį. Kaupiantis atsargoms, konvejeris juda radialiai į kairę ir į dešinę. Konvejeriui judant radialiai, krūvų, dažniausiai iš stambios medžiagos, galai bus padengti smulkia medžiaga. Priekiniai ir galiniai pirštai vis tiek bus šiurkštūs, tačiau krūva bus labiau mišri nei kūgių krūva.
Yra tiesioginis ryšys tarp medžiagos aukščio ir laisvo kritimo bei vykstančios segregacijos laipsnio. Didėjant aukščiui ir plečiantis krintančios medžiagos trajektorijai, didėja smulkios ir stambios medžiagos atsiskyrimas. Taigi, kintamo aukščio konvejeriai yra dar vienas būdas sumažinti segregaciją. Pradiniame etape konvejeris turėtų būti žemiausioje padėtyje. Atstumas iki pagrindinio skriemulio visada turi būti kuo trumpesnis.
Laisvas kritimas nuo konvejerio juostos ant krūvos yra dar viena atskyrimo priežastis. Akmeniniai laiptai sumažina atskyrimą, pašalindami laisvai krintančias medžiagas. Akmeniniai laiptai – tai konstrukcija, leidžianti medžiagai tekėti laipteliais žemyn ant krūvų. Tai veiksminga, tačiau jos pritaikymas ribotas.
Vėjo sukeliamą atskyrimą galima sumažinti naudojant teleskopinius latakus. Teleskopiniai latakai ant konvejerio išleidimo skriemulių, besitęsiantys nuo skriemulio iki krūvos, apsaugo nuo vėjo ir riboja jo poveikį. Tinkamai suprojektuoti, jie taip pat gali apriboti laisvą medžiagos kritimą.
Kaip minėta anksčiau, prieš iškrovimo tašką konvejerio juosta jau yra izoliacijos sluoksnis. Be to, medžiagai paliekant konvejerio juostą, vyksta tolesnė segregacija. Iškrovimo taške galima sumontuoti irklinį ratą, kad ši medžiaga būtų pakartotinai sumaišyta. Besisukantys ratai turi sparnus arba menteles, kurios kerta ir maišo medžiagos kelią. Tai sumažins segregaciją, tačiau medžiagos degradacija gali būti nepriimtina.
Atskyrimas gali pareikalauti didelių išlaidų. Atsargos, kurios neatitinka specifikacijų, gali užtraukti baudas arba visą atsargų atmetimą. Jei į darbo vietą pristatoma neatitinkanti medžiaga, baudos gali viršyti 0,75 USD už toną. Darbo ir įrangos sąnaudos prastos kokybės krūvoms atnaujinti dažnai yra pernelyg didelės. Sandėlio su buldozeriu ir operatoriumi statybos valandinė kaina yra didesnė nei automatinio teleskopinio konvejerio kaina, o medžiaga gali skilti arba užteršti, kad būtų palaikomas tinkamas rūšiavimas. Tai sumažina produkto vertę. Be to, kai tokia įranga kaip buldozeris naudojama negamybinėms užduotims, atsiranda alternatyviosios sąnaudos, susijusios su įrangos naudojimu, kai ji buvo kapitalizuota gamybos užduotims.
Kuriant inventorių programose, kuriose izoliacija gali būti problema, galima taikyti kitą metodą, siekiant sumažinti izoliacijos poveikį. Tai apima kaupimą sluoksniais, kai kiekvienas sluoksnis sudarytas iš kelių krūvelių.
Krūvos skyriuje kiekviena krūva pavaizduota kaip miniatiūrinė krūva. Dėl tų pačių anksčiau aptartų efektų padalijimas vis tiek vyksta kiekvienoje atskiroje krūvoje. Tačiau izoliacijos modelis dažniau kartojasi per visą krūvos skerspjūvį. Sakoma, kad tokios krūvos turi didesnę „padalijimo skiriamąją gebą“, nes diskretus gradiento modelis kartojasi dažniau mažesniais intervalais.
Apdorojant krūvas frontaliniu krautuvu, medžiagų maišyti nereikia, nes vienas samtelis apima kelias krūvas. Atkūrus krūvą, aiškiai matomi atskiri sluoksniai (žr. 2 pav.).
Rietuvės gali būti kuriamos naudojant įvairius sandėliavimo metodus. Vienas iš būdų – naudoti tiltelį ir iškrovimo konvejerių sistemą, nors ši parinktis tinka tik stacionariems taikymams. Svarbus stacionarių konvejerių sistemų trūkumas yra tas, kad jų aukštis paprastai yra fiksuotas, o tai gali sukelti vėjo atsiskyrimą, kaip aprašyta aukščiau.
Kitas metodas – naudoti teleskopinį konvejerį. Teleskopiniai konvejeriai yra efektyviausias būdas formuoti krūvas ir dažnai yra labiau pageidaujami nei stacionarios sistemos, nes juos galima perkelti prireikus, o daugelis jų iš tikrųjų yra skirti transportavimui kelyje.
Teleskopiniai konvejeriai susideda iš konvejerių (apsauginių konvejerių), įrengtų vienodo ilgio išorinių konvejerių viduje. Antgalis konvejeris gali judėti tiesiškai išilgai išorinio konvejerio, taip keisdamas iškrovimo skriemulio padėtį. Iškrovimo rato aukštis ir konvejerio radialinė padėtis yra kintami.
Triašis iškrovimo rato keitimas yra būtinas norint sukurti sluoksniuotas polius, kurie įveikia segregaciją. Virvių gervių sistemos paprastai naudojamos tiekimo konvejeriams prailginti ir įtraukti. Radialinis konvejerio judėjimas gali būti atliekamas grandinės ir žvaigdinių ratų sistema arba hidrauliškai varoma planetinė pavara. Konvejerio aukštis paprastai keičiamas prailginant teleskopinius važiuoklės cilindrus. Visi šie judesiai turi būti valdomi, kad automatiškai būtų sukurtos daugiasluoksnės poliai.
Teleskopiniai konvejeriai turi mechanizmą daugiasluoksnėms krūvoms kurti. Kiekvieno sluoksnio gylio sumažinimas padės sumažinti atsiskyrimą. Dėl to konvejeris turi nuolat judėti, kaupiantis atsargoms. Nuolatinio judėjimo poreikis verčia automatizuoti teleskopinius konvejerius. Yra keletas skirtingų automatizavimo metodų, kai kurie iš jų yra pigesni, tačiau turi didelių apribojimų, o kiti yra visiškai programuojami ir siūlo daugiau lankstumo kuriant atsargas.
Kai konvejeris pradeda kaupti medžiagą, jis juda radialine kryptimi ją transportuodamas. Konvejeris juda tol, kol ant konvejerio veleno sumontuotas ribinis jungiklis suveikia išilgai jo radialinio kelio. Paleidiklis nustatomas atsižvelgiant į lanko ilgį, kuriuo operatorius nori, kad judėtų konvejerio juosta. Šiuo momentu konvejeris ištįsta iki iš anksto nustatyto atstumo ir pradeda judėti kita kryptimi. Šis procesas tęsiasi tol, kol styginis konvejeris ištįsta iki maksimalaus ilgio ir užbaigiamas pirmas sluoksnis.
Kai pastatomas antras lygis, antgalis pradeda trauktis iš maksimalaus ištiesimo, judėdamas radialiai ir traukdamasis ties lanko formos riba. Sluoksniuokite tol, kol krūva suaktyvins ant atraminio rato pritvirtintą pakreipimo jungiklį.
Konvejeris pakils nustatytu atstumu ir pradės antrąjį pakėlimą. Kiekvienas keltuvas gali būti sudarytas iš kelių sluoksnių, priklausomai nuo medžiagos greičio. Antrasis pakėlimas yra panašus į pirmąjį ir taip toliau, kol surenkama visa krūva. Didelė dalis gautos krūvos yra izoliuojama, tačiau kiekvienos krūvos kraštuose yra perpildymo vietų. Taip yra todėl, kad konvejerio juostos negali automatiškai reguliuoti ribinių jungiklių ar jiems įjungti naudojamų objektų padėties. Įtraukimo ribinis jungiklis turi būti sureguliuotas taip, kad per didelis judesys neužgriozdintų konvejerio veleno.