Odvajanje materijala je inherentni problem u većini tehnologija skladištenja. Kako se povećava potražnja za proizvodima višeg kvaliteta, problem izolacije zaliha postaje sve akutniji.
Kao što svi znamo, teleskopski radijalni stožni transporteri su najefikasnije rješenje za odvajanje stogova. Oni mogu stvarati zalihe u slojevima, a svaki sloj se sastoji od određenog broja materijala. Da bi se zalihe stvorile na ovaj način, transporter mora raditi gotovo kontinuirano. Dok se kretanje teleskopskih transportera mora ručno kontrolirati, automatizacija je daleko najefikasnija metoda kontrole.
Automatski uvlačni transporteri mogu se programirati za kreiranje prilagođenog inventara u različitim veličinama, oblicima i konfiguracijama. Ova praktično neograničena fleksibilnost može poboljšati ukupnu operativnu efikasnost i isporučiti proizvode višeg kvaliteta.
Izvođači radova troše milione dolara svake godine na proizvodnju agregatnih proizvoda za širok spektar primjena. Najpopularnije primjene uključuju osnovne materijale, asfalt i beton.
Proces stvaranja proizvoda za ove primjene je složen i skup. Strože specifikacije i tolerancije znače da važnost kvaliteta proizvoda postaje sve veća.
Konačno, materijal se uklanja iz zaliha i transportuje na lokaciju gdje će se ugraditi u podlogu, asfalt ili beton.
Oprema potrebna za skidanje, pjeskarenje, drobljenje i prosijavanje je vrlo skupa. Međutim, napredna oprema može dosljedno proizvoditi agregat prema specifikacijama. Zalihe se mogu činiti kao trivijalan dio integrirane proizvodnje, ali ako se ne urade ispravno, mogu rezultirati proizvodom koji je savršeno u skladu sa specifikacijama, a ne ispunjava specifikacije. To znači da korištenje pogrešnih metoda skladištenja može rezultirati gubitkom dijela troškova stvaranja kvalitetnog proizvoda.
Iako stavljanje proizvoda na zalihe može ugroziti njegov kvalitet, zalihe su važan dio cjelokupnog proizvodnog procesa. To je metoda skladištenja koja osigurava dostupnost materijala. Brzina proizvodnje se često razlikuje od brzine proizvoda potrebne za određenu primjenu, a zalihe pomažu u nadoknađivanju te razlike.
Zalihe također daju izvođačima radova dovoljno prostora za skladištenje kako bi efikasno odgovorili na promjenjivu potražnju na tržištu. Zbog prednosti koje skladištenje pruža, ono će uvijek biti važan dio ukupnog proizvodnog procesa. Stoga proizvođači moraju kontinuirano poboljšavati svoje tehnologije skladištenja kako bi smanjili rizike povezane sa skladištenjem.
Glavna tema ovog članka je izolacija. Segregacija se definiše kao „odvajanje materijala prema veličini čestica“. Različite primjene agregata zahtijevaju vrlo specifične i ujednačene vrste materijala. Segregacija dovodi do prevelikih razlika u varijantama proizvoda.
Odvajanje se može dogoditi praktično bilo gdje u procesu proizvodnje agregata nakon što je proizvod usitnjen, prosijan i pomiješan do odgovarajuće gradacije.
Prvo mjesto gdje može doći do segregacije je u inventaru (vidi Sliku 1). Nakon što se materijal stavi u inventar, on će na kraju biti recikliran i isporučen na lokaciju gdje će se koristiti.
Drugo mjesto gdje može doći do odvajanja je tokom obrade i transporta. Jednom kada stigne na lokaciju asfaltne ili betonske fabrike, agregat se stavlja u lijevke i/ili skladišne ​​kontejnere iz kojih se proizvod uzima i koristi.
Do separacije dolazi i prilikom punjenja i pražnjenja silosa i rezervoara. Segregacija se može dogoditi i tokom nanošenja konačne mješavine na cestu ili drugu površinu nakon što je agregat umiješan u asfaltnu ili betonsku mješavinu.
Homogeni agregat je neophodan za proizvodnju visokokvalitetnog asfalta ili betona. Fluktuacije u granulaciji odvojivog agregata praktično onemogućavaju dobijanje prihvatljivog asfalta ili betona.
Manje čestice određene težine imaju veću ukupnu površinu od većih čestica iste težine. To stvara probleme pri kombinovanju agregata u asfaltne ili betonske smjese. Ako je procenat sitnih čestica u agregatu previsok, nedostajaće maltera ili bitumena i smjesa će biti pregusta. Ako je procenat grubih čestica u agregatu previsok, biće viška maltera ili bitumena, a konzistencija smjese će biti pretjerano rijetka. Putevi izgrađeni od odvojenih agregata imaju loš strukturni integritet i na kraju će imati kraći vijek trajanja od puteva izgrađenih od pravilno odvojenih proizvoda.
Mnogi faktori dovode do segregacije zaliha. Budući da se većina zaliha stvara pomoću transportnih traka, važno je razumjeti inherentni utjecaj transportnih traka na sortiranje materijala.
Dok traka pomiče materijal preko transportne trake, traka se lagano poskakuje dok se kotrlja preko zateznog kotura. To je zbog blagog zatezanja trake između svakog zateznog kotura. Ovo kretanje uzrokuje da se manje čestice talože na dnu poprečnog presjeka materijala. Preklapanje grubih zrna ih drži na vrhu.
Čim materijal stigne do istovarnog točka transportne trake, već je djelimično odvojen od većeg materijala na vrhu i manjeg materijala na dnu. Kada se materijal počne kretati duž krivulje istovarnog točka, gornje (vanjske) čestice kreću se većom brzinom od donjih (unutarnjih) čestica. Ova razlika u brzini zatim uzrokuje da se veće čestice udaljavaju od transportera prije nego što padnu na stog, dok manje čestice padaju pored transportera.
Također, veća je vjerovatnoća da će se male čestice zalijepiti za transportnu traku i neće biti ispuštene sve dok se transportna traka ne nastavi namotavati na točak za ispuštanje. To rezultira time da se više finih čestica kreće nazad prema prednjem dijelu hrpe.
Kada materijal padne na hrpu, veće čestice imaju veći moment kretanja naprijed od manjih čestica. To uzrokuje da se grubi materijal lakše kreće prema dolje od sitnog materijala. Bilo koji materijal, veliki ili mali, koji se slijeva niz stranice hrpe naziva se prosipanje.
Prosipanje je jedan od glavnih uzroka odvajanja materijala i treba ga izbjegavati kad god je to moguće. Kako se prosipanje počinje kotrljati niz padinu jalovine, veće čestice imaju tendenciju da se kotrljaju niz cijelu dužinu padine, dok se finiji materijal taloži na stranicama jalovine. Posljedično, kako se prosipanje nastavlja niz stranice gomile, sve manje i manje finih čestica ostaje u talasastom materijalu.
Kada materijal dosegne donju ivicu ili vrh hrpe, sastoji se prvenstveno od većih čestica. Prosipanje uzrokuje značajnu segregaciju, što je vidljivo u presjeku zaliha. Vanjski vrh hrpe sastoji se od grubljeg materijala, dok se unutrašnja i gornja hrpa sastoje od finijeg materijala.
Oblik čestica također doprinosi nuspojavama. Čestice koje su glatke ili okrugle vjerovatnije će se kotrljati niz nagib hrpe nego fine čestice, koje su obično kvadratnog oblika. Prekoračenje granica također može dovesti do oštećenja materijala. Kada se čestice kotrljaju niz jednu stranu hrpe, one se trljaju jedna o drugu. Ovo trošenje će uzrokovati da se neke čestice razbiju na manje veličine.
Vjetar je još jedan razlog za izolaciju. Nakon što materijal napusti transportnu traku i počne padati u hrpu, vjetar utiče na putanju kretanja čestica različitih veličina. Vjetar ima veliki utjecaj na osjetljive materijale. To je zato što je odnos površine i mase manjih čestica veći nego kod većih čestica.
Vjerovatnoća podjele zaliha može varirati ovisno o vrsti materijala u skladištu. Najvažniji faktor u vezi sa segregacijom je stepen promjene veličine čestica u materijalu. Materijali s većim varijacijama veličine čestica imat će veći stepen segregacije tokom skladištenja. Opće pravilo je da ako odnos veličine najveće i najmanje čestice prelazi 2:1, mogu postojati problemi sa segregacijom pakovanja. S druge strane, ako je odnos veličine čestica manji od 2:1, segregacija volumena je minimalna.
Na primjer, materijali podloge koji sadrže čestice veličine do 200 mesh mogu se raslojiti tokom skladištenja. Međutim, prilikom skladištenja predmeta poput pranog kamena, izolacija će biti trivijalna. Budući da je većina pijeska mokra, često je moguće skladištiti pijesak bez problema s odvajanjem. Vlaga uzrokuje lijepljenje čestica, sprječavajući njihovo odvajanje.
Prilikom skladištenja proizvoda, izolaciju je ponekad nemoguće spriječiti. Vanjski rub gotove hrpe sastoji se uglavnom od grubog materijala, dok unutrašnjost hrpe sadrži veću koncentraciju finog materijala. Prilikom uzimanja materijala s kraja takvih hrpa, potrebno je uzimati kašike s različitih mjesta kako bi se materijal pomiješao. Ako uzimate materijal samo s prednje ili stražnje strane hrpe, dobit ćete ili sav grubi materijal ili sav fini materijal.
Također postoje mogućnosti za dodatnu izolaciju prilikom utovara kamiona. Važno je da korištena metoda ne uzrokuje preopterećenje. Prvo utovarite prednji dio kamiona, zatim stražnji i na kraju srednji dio. Ovo će smanjiti efekte preopterećenja unutar kamiona.
Pristupi rukovanju nakon inventara su korisni, ali cilj bi trebao biti sprječavanje ili minimiziranje karantina tokom kreiranja inventara. Korisni načini za sprječavanje izolacije uključuju:
Kada se slaže na kamion, treba ga uredno složiti u odvojene hrpe kako bi se smanjilo prosipanje. Materijal treba slagati zajedno pomoću utovarivača, podižući ga do pune visine kašike i istovarujući, što će izmiješati materijal. Ako utovarivač mora pomicati i lomiti materijal, nemojte pokušavati graditi velike hrpe.
Izgradnja zaliha u slojevima može smanjiti segregaciju. Ova vrsta skladišta može se graditi buldožerom. Ako se materijal dostavlja na dvorište, buldožer mora gurati materijal u kosi sloj. Ako se hrpa gradi transportnom trakom, buldožer mora gurati materijal u horizontalni sloj. U svakom slučaju, mora se paziti da se materijal ne gura preko ruba hrpe. To može dovesti do prelijevanja, što je jedan od glavnih razloga za separaciju.
Slaganje buldožerima ima niz nedostataka. Dva značajna rizika su degradacija proizvoda i kontaminacija. Teška oprema koja kontinuirano radi na proizvodu će zbiti i zdrobiti materijal. Prilikom korištenja ove metode, proizvođači moraju paziti da ne degradiraju previše proizvod u pokušaju da ublaže probleme odvajanja. Dodatni rad i oprema koji su potrebni često čine ovu metodu preskupom, a proizvođači moraju pribjeći odvajanju tokom obrade.
Radijalni transporteri za slaganje pomažu u minimiziranju utjecaja odvajanja. Kako se zalihe akumuliraju, transporter se radijalno pomiče lijevo i desno. Kako se transporter radijalno pomiče, krajevi hrpa, obično grubog materijala, bit će prekriveni finim materijalom. Prednji i zadnji prsti će i dalje biti grubi, ali će hrpa biti više izmiješana od hrpe konusa.
Postoji direktna veza između visine i slobodnog pada materijala i stepena segregacije koji se javlja. Kako se visina povećava i putanja padajućeg materijala se širi, dolazi do sve većeg odvajanja finog i grubog materijala. Dakle, transporteri promjenjive visine su još jedan način za smanjenje segregacije. U početnoj fazi, transporter treba biti u najnižem položaju. Udaljenost do glavnog kotura mora uvijek biti što kraća.
Slobodan pad s transportne trake na hrpu je još jedan razlog za odvajanje. Kamene stepenice minimiziraju segregaciju eliminirajući materijal koji slobodno pada. Kamene stepenice su konstrukcija koja omogućava materijalu da teče niz stepenice na hrpe. Učinkovita je, ali ima ograničenu primjenu.
Razdvajanje uzrokovano vjetrom može se minimizirati korištenjem teleskopskih žljebova. Teleskopski žljebovi na istovarnim koturovima transportera, koji se protežu od kotura do stoga, štite od vjetra i ograničavaju njegov utjecaj. Ako su pravilno dizajnirani, mogu ograničiti i slobodan pad materijala.
Kao što je ranije spomenuto, na transportnoj traci već postoji izolacija prije nego što dođe do mjesta istovara. Osim toga, kada materijal napusti transportnu traku, dolazi do daljnje segregacije. Na mjestu istovara može se ugraditi kotač s lopaticama za ponovno miješanje ovog materijala. Rotirajući kotači imaju krila ili lopatice koje se kreću i miješaju putanju materijala. Ovo će smanjiti segregaciju, ali degradacija materijala možda neće biti prihvatljiva.
Razdvajanje može prouzrokovati značajne troškove. Zalihe koje ne ispunjavaju specifikacije mogu rezultirati kaznama ili odbacivanjem svih zaliha. Ako se na gradilište dostavi neusklađeni materijal, kazne mogu premašiti 0,75 dolara po toni. Troškovi rada i opreme za sanaciju nekvalitetnih hrpa često su previsoki. Satnica izgradnje skladišta s buldožerom i operaterom veća je od cijene automatskog teleskopskog transportera, a materijal se može razgraditi ili kontaminirati kako bi se održalo pravilno sortiranje. To smanjuje vrijednost proizvoda. Osim toga, kada se oprema poput buldožera koristi za neproizvodne zadatke, postoji oportunitetni trošak povezan s korištenjem opreme kada je kapitalizirana za proizvodne zadatke.
Drugi pristup se može primijeniti kako bi se minimizirao utjecaj izolacije prilikom kreiranja inventara u aplikacijama gdje izolacija može biti problem. To uključuje slaganje u slojeve, gdje je svaki sloj sastavljen od niza stekova.
U dijelu sa slojem, svaki sloj je prikazan kao minijaturni sloj. Podjela se i dalje dešava na svakoj pojedinačnoj hrpi zbog istih efekata o kojima je ranije bilo riječi. Međutim, obrazac izolacije se češće ponavlja preko cijelog poprečnog presjeka hrpe. Za takve slojeve se kaže da imaju veću "rezoluciju podjele" jer se diskretni obrazac gradijenta ponavlja češće u manjim intervalima.
Prilikom obrade hrpa prednjim utovarivačem, nema potrebe za miješanjem materijala, jer jedna lopata uključuje nekoliko hrpa. Kada se hrpa ponovo sastavi, pojedinačni slojevi su jasno vidljivi (vidi Sliku 2).
Hrpe se mogu kreirati korištenjem različitih metoda skladištenja. Jedan od načina je korištenje mosta i sistema transportera za pražnjenje, iako je ova opcija pogodna samo za stacionarne primjene. Značajan nedostatak stacionarnih transportnih sistema je taj što je njihova visina obično fiksna, što može dovesti do odvajanja vjetrom kao što je gore opisano.
Druga metoda je korištenje teleskopskog transportera. Teleskopski transporteri pružaju najefikasniji način formiranja hrpa i često su poželjniji u odnosu na stacionarne sisteme jer se mogu pomicati kada je potrebno, a mnogi su zapravo dizajnirani za nošenje na cesti.
Teleskopski transporteri se sastoje od transportera (zaštitnih transportera) postavljenih unutar vanjskih transportera iste dužine. Nagibni transporter se može linearno kretati duž dužine vanjskog transportera kako bi promijenio položaj istovarnog kotura. Visina istovarnog točka i radijalni položaj transportera su promjenjivi.
Troosna promjena istovarnog točka je neophodna za stvaranje slojevitih šipova koji prevazilaze segregaciju. Sistemi vitla s užadima se obično koriste za izvlačenje i uvlačenje transportera za uvlačenje. Radijalno kretanje transportera može se izvršiti sistemom lanca i lančanika ili hidraulički pogonjenim planetarnim pogonom. Visina transportera se obično mijenja izvlačenjem teleskopskih cilindara podvozja. Svi ovi pokreti moraju se kontrolisati kako bi se automatski stvorili višeslojni šipovi.
Teleskopski transporteri imaju mehanizam za kreiranje višeslojnih hrpa. Minimiziranje dubine svakog sloja pomoći će u ograničavanju razdvajanja. To zahtijeva da se transporter stalno kreće kako se zalihe gomilaju. Potreba za stalnim kretanjem čini neophodnim automatizaciju teleskopskih transportera. Postoji nekoliko različitih metoda automatizacije, od kojih su neke jeftinije, ali imaju značajna ograničenja, dok su druge potpuno programabilne i nude veću fleksibilnost u kreiranju zaliha.
Kada transporter počne akumulirati materijal, on se radijalno kreće dok ga transportuje. Transporter se kreće sve dok se ne aktivira granični prekidač postavljen na osovini transportera duž njegove radijalne putanje. Okidač se postavlja u zavisnosti od dužine luka u kojem operater želi da se transportna traka pomakne. U tom trenutku, transporter će se produžiti na unaprijed određenu udaljenost i početi se kretati u drugom smjeru. Ovaj proces se nastavlja sve dok se transporter sa žicama ne produži do svog maksimalnog produžetka i prvi sloj se ne završi.
Kada se izgradi drugi nivo, vrh počinje da se uvlači iz svog maksimalnog produžetka, pomičući se radijalno i uvlačeći se na lučnoj granici. Gradite slojeve sve dok šip ne aktivira prekidač za nagib montiran na potpornom točku.
Transporter će se podići zadanu udaljenost i pokrenuti drugo podizanje. Svaki podizač može se sastojati od nekoliko slojeva, ovisno o brzini materijala. Drugo podizanje je slično prvom i tako dalje dok se ne izgradi cijela hrpa. Veliki dio rezultirajuće hrpe je deizoliran, ali postoje preljevi na rubovima svake hrpe. To je zato što transportne trake ne mogu automatski podesiti položaj graničnih prekidača ili predmeta koji se koriste za njihovo aktiviranje. Granični prekidač za uvlačenje mora se podesiti tako da prekoračenje ne zakopa osovinu transportera.