Materiaalien erottelu on useimpien varastointiteknologioiden luontainen ongelma. Korkealaatuisempien tuotteiden kysynnän kasvaessa varastojen eristäytymisen ongelma korostuu.
Kuten me kaikki tiedämme, teleskooppiset radiaalipinokuljettimet ovat tehokkain ratkaisu pinojen erotteluun. Ne voivat luoda varastoa kerroksittain, ja jokainen kerros koostuu useista materiaaleista. Jotta varastoa voidaan luoda tällä tavalla, kuljettimen on toimittava lähes jatkuvasti. Vaikka teleskooppikuljettimien liikettä on ohjattava manuaalisesti, automaatio on ylivoimaisesti tehokkain ohjausmenetelmä.
Automaattisesti sisäänvedettävät kuljettimet voidaan ohjelmoida luomaan räätälöityjä varastoja eri kokoisina, muotoisina ja kokoonpanoisina. Tämä käytännössä rajaton joustavuus voi parantaa toiminnan yleistä tehokkuutta ja tuottaa korkealaatuisempia tuotteita.
Urakoitsijat käyttävät vuosittain miljoonia dollareita mursketuotteiden valmistukseen monenlaisiin käyttötarkoituksiin. Suosituimpia käyttökohteita ovat perusmateriaalit, asfaltti ja betoni.
Näihin sovelluksiin tarkoitettujen tuotteiden luomisprosessi on monimutkainen ja kallis. Tiukemmat eritelmät ja toleranssit tarkoittavat, että tuotteen laadusta on tulossa yhä tärkeämpi.
Lopulta materiaali poistetaan varastosta ja kuljetetaan paikkaan, jossa se sisällytetään pohjamaahan, asfalttiin tai betoniin.
Kuorintaan, räjäytykseen, murskaamiseen ja seulontaan tarvittavat laitteet ovat erittäin kalliita. Kehittyneet laitteet pystyvät kuitenkin jatkuvasti tuottamaan kiviainesta spesifikaatioiden mukaisesti. Varastointi saattaa vaikuttaa vähäpätöiseltä osalta integroitua valmistusta, mutta väärin tehtynä se voi johtaa siihen, että tuote, joka on täysin spesifikaatioiden mukainen, ei täytä spesifikaatioita. Tämä tarkoittaa, että väärien varastointimenetelmien käyttö voi johtaa laadukkaan tuotteen valmistuskustannusten menetykseen.
Vaikka tuotteen varastointi voi heikentää sen laatua, varastointi on tärkeä osa koko tuotantoprosessia. Se on varastointimenetelmä, joka varmistaa materiaalin saatavuuden. Tuotantonopeus eroaa usein tiettyyn sovellukseen tarvittavan tuotteen määrästä, ja varastointi auttaa kompensoimaan tätä eroa.
Varasto antaa urakoitsijoille myös riittävästi varastotilaa reagoida tehokkaasti vaihtelevaan markkinoiden kysyntään. Varastoinnin tarjoamien etujen vuoksi se on aina tärkeä osa koko valmistusprosessia. Siksi valmistajien on jatkuvasti parannettava varastointiteknologioitaan varastointiin liittyvien riskien vähentämiseksi.
Tämän artikkelin pääaihe on eristäminen. Lajittelu määritellään "materiaalin erotteluksi hiukkaskoon mukaan". Kiviainesten eri käyttötarkoitukset vaativat hyvin erityisiä ja yhdenmukaisia ​​materiaalilaatuja. Lajittelu johtaa liiallisiin eroihin tuotevalikoimassa.
Erottelu voi tapahtua käytännössä missä tahansa kiviaineksen valmistusprosessin vaiheessa sen jälkeen, kun tuote on murskattu, seulottu ja sekoitettu oikeaan rakeisuuteen.
Ensimmäinen paikka, jossa erottelu voi tapahtua, on varastossa (katso kuva 1). Kun materiaali on sijoitettu varastoon, se lopulta kierrätetään ja toimitetaan käyttöpaikkaan.
Toinen paikka, jossa erottuminen voi tapahtua, on prosessoinnin ja kuljetuksen aikana. Asfaltti- tai betonitehtaalla kiviaines sijoitetaan suppiloihin ja/tai varastosäiliöihin, joista tuote otetaan ja käytetään.
Erottumista tapahtuu myös siilojen ja säiliöiden täyttämisen ja tyhjentämisen yhteydessä. Erottumista voi tapahtua myös lopullisen seoksen levittämisen yhteydessä tielle tai muulle pinnalle sen jälkeen, kun kiviaines on sekoitettu asfaltti- tai betoniseokseen.
Homogeeninen kiviaines on välttämätöntä korkealaatuisen asfaltin tai betonin valmistuksessa. Irrotettavan kiviaineksen rakeisuuden vaihtelut tekevät käytännössä mahdottomaksi saada hyväksyttävää asfalttia tai betonia.
Tietyn painon omaavilla pienemmillä hiukkasilla on suurempi kokonaispinta-ala kuin samanpainoisilla suuremmilla hiukkasilla. Tämä aiheuttaa ongelmia yhdistettäessä kiviaineksia asfaltti- tai betoniseoksiksi. Jos hienoaineksen osuus kiviaineksessa on liian korkea, laastia tai bitumia on liian vähän ja seos on liian paksua. Jos karkeiden hiukkasten osuus kiviaineksessa on liian korkea, laastia tai bitumia on liikaa ja seoksen koostumus on liian ohut. Erotelluista kiviaineksista rakennetuilla teillä on huono rakenteellinen eheys ja lopulta niiden käyttöikä on lyhyempi kuin asianmukaisesti erotelluista tuotteista rakennetuilla teillä.
Varastojen lajitteluun johtavat monet tekijät. Koska suurin osa varastosta luodaan kuljetinhihnoilla, on tärkeää ymmärtää kuljetinhihnojen luontainen vaikutus materiaalien lajitteluun.
Kun hihna siirtää materiaalia kuljetinhihnan yli, hihna pomppii hieman vieriessään välipyörän yli. Tämä johtuu hihnan pienestä löysyydestä välipyörien välillä. Tämä liike saa pienemmät hiukkaset laskeutumaan materiaalin poikkileikkauksen pohjalle. Karkeiden jyvien päällekkäisyys pitää ne ylhäällä.
Heti kun materiaali saavuttaa kuljetinhihnan poistopyörän, se on jo osittain erotettu ylhäällä olevasta suuremmasta materiaalista ja alhaalla olevasta pienemmästä materiaalista. Kun materiaali alkaa liikkua poistopyörän kaarta pitkin, ylemmät (ulommat) hiukkaset liikkuvat suuremmalla nopeudella kuin alemmat (sisemmät) hiukkaset. Tämä nopeusero saa sitten suuremmat hiukkaset liikkumaan pois kuljettimelta ennen putoamista pinolle, kun taas pienemmät hiukkaset putoavat kuljettimen viereen.
On myös todennäköisempää, että pienet hiukkaset tarttuvat kuljetinhihnaan eivätkä poistu ennen kuin kuljetinhihna jatkaa kelautumistaan ​​poistopyörän ympärille. Tämä johtaa siihen, että enemmän hienoja hiukkasia siirtyy takaisin kohti pinon etuosaa.
Kun materiaali putoaa pinon päälle, suuremmilla hiukkasilla on suurempi eteenpäin suuntautuva liikemäärä kuin pienemmillä hiukkasilla. Tämä saa karkean materiaalin liikkumaan alaspäin helpommin kuin hienomman materiaalin. Kaikki materiaali, olipa se suurta tai pientä, joka valuu pinon reunoja pitkin, kutsutaan vuodoksi.
Roiskeet ovat yksi tärkeimmistä syistä materiaalin erottumiseen, ja niitä tulisi välttää aina kun mahdollista. Kun roiske alkaa vieriä alas maa-aineksen rinnettä, suuremmat hiukkaset pyrkivät vierimään alas koko rinnettä, kun taas hienompi materiaali pyrkii laskeutumaan maa-aineksen reunoille. Näin ollen, kun roiske etenee kasan reunoja pitkin, aaltoilevaan materiaaliin jää yhä vähemmän hienoja hiukkasia.
Kun materiaali saavuttaa kasan pohjareunan tai kärjen, se koostuu pääasiassa suuremmista hiukkasista. Roiskeet aiheuttavat merkittävää erottelua, joka näkyy varasto-osassa. Kasan ulompi kärki koostuu karkeasta materiaalista, kun taas sisempi ja ylempi kasa koostuvat hienommasta materiaalista.
Myös hiukkasten muoto vaikuttaa sivuvaikutuksiin. Sileät tai pyöreät hiukkaset vierivät todennäköisemmin pinon rinnettä pitkin kuin hienot hiukkaset, jotka ovat yleensä neliön muotoisia. Rajojen ylittäminen voi myös johtaa materiaalin vaurioitumiseen. Kun hiukkaset vierivät pinon toisella puolella, ne hankautuvat toisiaan vasten. Tämä kuluminen saa jotkut hiukkaset hajoamaan pienemmiksi.
Tuuli on toinen eristäytymisen syy. Kun materiaali poistuu kuljetinhihnalta ja alkaa pudota pinoon, tuuli vaikuttaa erikokoisten hiukkasten liikerataan. Tuulella on suuri vaikutus herkkiin materiaaleihin. Tämä johtuu siitä, että pienempien hiukkasten pinta-alan suhde massaan on suurempi kuin suurempien hiukkasten.
Varaston jakautumisen todennäköisyys voi vaihdella varastossa olevan materiaalin tyypin mukaan. Tärkein erotteluun liittyvä tekijä on materiaalin hiukkaskoon muutosaste. Materiaaleilla, joilla on suurempi hiukkaskoon vaihtelu, on suurempi erotteluaste varastoinnin aikana. Yleinen nyrkkisääntö on, että jos suurimman ja pienimmän hiukkaskoon suhde ylittää 2:1, pakkausten erottelussa voi olla ongelmia. Toisaalta, jos hiukkaskokosuhde on alle 2:1, tilavuuden erottelu on minimaalista.
Esimerkiksi pohjamaamateriaalit, jotka sisältävät jopa 200 meshin hiukkasia, voivat delaminoitua varastoinnin aikana. Kuitenkin esimerkiksi pestyä kiveä varastoitaessa eristys on merkityksetöntä. Koska suurin osa hiekasta on märkää, se on usein mahdollista varastoida ilman erottumisongelmia. Kosteus saa hiukkaset tarttumaan toisiinsa estäen erottumisen.
Kun tuotetta varastoidaan, eristäytymistä on joskus mahdotonta estää. Valmiin kasan ulkoreuna koostuu pääasiassa karkeasta materiaalista, kun taas kasan sisäpuolella on suurempi pitoisuus hienoa materiaalia. Kun materiaalia otetaan tällaisten kasojen päästä, on tarpeen ottaa kauhoja eri paikoista materiaalin sekoittamiseksi. Jos otat materiaalia vain pinon etu- tai takaosasta, saat joko kaiken karkean materiaalin tai kaiken hienon materiaalin.
Kuorma-autojen lastauksessa on myös mahdollisuuksia lisäeristykseen. On tärkeää, että käytetty menetelmä ei aiheuta ylivuotoa. Kuormaa ensin kuorma-auton etuosa, sitten takaosa ja lopuksi keskiosa. Tämä minimoi ylikuormituksen vaikutukset kuorma-auton sisällä.
Inventaarion jälkeiset käsittelymenetelmät ovat hyödyllisiä, mutta tavoitteena tulisi olla karanteenien estäminen tai minimointi inventaarion luomisen aikana. Hyödyllisiä tapoja estää eristäminen ovat:
Kun materiaalia pinotaan kuorma-autoon, se tulee pinota siististi erillisiin pinoihin vuotojen minimoimiseksi. Materiaali tulee pinota yhteen kuormaajalla, nostaa täyteen kauhan korkeuteen ja kipata pois, jolloin materiaali sekoittuu. Jos kuormaajalla on siirrettävä ja rikkottava materiaalia, älä yritä rakentaa suuria kasoja.
Varaston rakentaminen kerroksittain voi minimoida erottelun. Tällainen varasto voidaan rakentaa puskutraktorilla. Jos materiaali toimitetaan pihalle, puskutraktorin on työnnettävä materiaali kaltevaan kerrokseen. Jos pino rakennetaan kuljetinhihnalla, puskutraktorin on työnnettävä materiaali vaakasuoraan kerrokseen. Joka tapauksessa on varottava, ettei materiaali työnny kasan reunan yli. Tämä voi johtaa ylivuotoon, joka on yksi erottelun tärkeimmistä syistä.
Puskutraktoreilla pinoamisessa on useita haittoja. Kaksi merkittävää riskiä ovat tuotteen hajoaminen ja kontaminaatio. Tuotteeseen jatkuvasti työskentelevät raskaat laitteet tiivistävät ja murskaavat materiaalin. Tätä menetelmää käytettäessä valmistajien on oltava varovaisia, etteivät he hajota tuotetta liikaa pyrkiessään lieventämään erotusongelmia. Vaadittava ylimääräinen työvoima ja laitteet tekevät tästä menetelmästä usein kohtuuttoman kalliin, ja tuottajien on turvauduttava erotteluun prosessoinnin aikana.
Radiaaliset pinoamiskuljettimet auttavat minimoimaan erottelun vaikutusta. Varaston kertyessä kuljetin liikkuu radiaalisesti vasemmalle ja oikealle. Kun kuljetin liikkuu radiaalisesti, pinojen, jotka yleensä ovat karkeaa materiaalia, päät peittyvät hienolla materiaalilla. Etu- ja takasormet ovat edelleen karkeita, mutta pino on sekoittuneempi kuin kartioiden muodostama pino.
Materiaalin korkeuden ja vapaan pudotuksen sekä erotteluasteen välillä on suora yhteys. Korkeuden kasvaessa ja putoavan materiaalin lentoradan laajentuessa hienon ja karkean materiaalin erottuminen lisääntyy. Siksi muuttuvan korkeuden kuljettimet ovat toinen tapa vähentää erottelua. Alkuvaiheessa kuljettimen tulisi olla alimmassa asennossa. Etäisyyden pään hihnapyörään on aina oltava mahdollisimman lyhyt.
Vapaa putoaminen kuljetinhihnalta pinolle on toinen syy erotteluun. Kiviportaat minimoivat erottelun poistamalla vapaasti putoavan materiaalin. Kiviportaat ovat rakennelma, joka sallii materiaalin virrata portaita pitkin alas pinoille. Se on tehokas, mutta sen käyttökohteet ovat rajalliset.
Tuulen aiheuttamaa irtoamista voidaan minimoida käyttämällä teleskooppiputkia. Kuljettimen poistopyörissä olevat teleskooppiputket, jotka ulottuvat putkista pinoon, suojaavat tuulelta ja rajoittavat sen iskuja. Oikein suunniteltuina ne voivat myös rajoittaa materiaalin vapaata putoamista.
Kuten aiemmin mainittiin, kuljetinhihnalla on jo eristys ennen purkupistettä. Lisäksi, kun materiaali poistuu kuljetinhihnalta, se lajittelee materiaalia lisää. Purkupisteeseen voidaan asentaa siipipyörä materiaalin uudelleen sekoittamiseksi. Pyörivissä pyörissä on siivet tai lavat, jotka kulkevat materiaalin kulkuradan yli ja sekoittavat sitä. Tämä minimoi lajittelun, mutta materiaalin hajoaminen ei välttämättä ole hyväksyttävää.
Erottelu voi aiheuttaa merkittäviä kustannuksia. Varasto, joka ei täytä spesifikaatioita, voi johtaa sakkoihin tai koko varaston hylkäämiseen. Jos työmaalle toimitetaan vaatimustenvastaista materiaalia, sakot voivat olla yli 0,75 dollaria tonnilta. Huonolaatuisten kasojen kunnostamisen työvoima- ja laitekustannukset ovat usein kohtuuttomat. Varaston rakentamisen tuntikustannukset puskutraktorilla ja kuljettajalla ovat korkeammat kuin automaattisen teleskooppikuljettimen kustannukset, ja materiaali voi hajota tai saastua asianmukaisen lajittelun ylläpitämiseksi. Tämä vähentää tuotteen arvoa. Lisäksi, kun laitteita, kuten puskutraktoria, käytetään muihin kuin tuotantotehtäviin, laitteiden käyttöön tuotantotehtäviin aktivoitaessa liittyy vaihtoehtoiskustannuksia.
Eristämisen vaikutusta voidaan minimoida myös toisella lähestymistavalla luotaessa varastoa sovelluksissa, joissa eristäytyminen voi olla ongelma. Tähän sisältyy pinoaminen kerroksittain, jossa jokainen kerros koostuu sarjasta pinoja.
Pino-osiossa jokainen pino on esitetty pienoispinona. Jakautuminen tapahtuu edelleen jokaisella yksittäisellä keolla samojen aiemmin käsiteltyjen vaikutusten vuoksi. Eristyskuvio toistuu kuitenkin useammin koko pinon poikkileikkauksessa. Tällaisilla pinoilla sanotaan olevan suurempi "jakautumisresoluutio", koska diskreetti gradienttikuvio toistuu useammin lyhyemmillä väleillä.
Kun pinoja käsitellään etukuormaajalla, materiaaleja ei tarvitse sekoittaa, koska yksi kauha sisältää useita pinoja. Kun pino on palautettu, yksittäiset kerrokset ovat selvästi näkyvissä (katso kuva 2).
Pinoja voidaan luoda erilaisilla varastointimenetelmillä. Yksi tapa on käyttää siltaa ja poistokuljetinjärjestelmää, vaikka tämä vaihtoehto sopii vain kiinteisiin sovelluksiin. Kiinteiden kuljetinjärjestelmien merkittävä haittapuoli on, että niiden korkeus on yleensä kiinteä, mikä voi johtaa edellä kuvattuun tuulen aiheuttamaan erottumiseen.
Toinen menetelmä on käyttää teleskooppikuljetinta. Teleskooppikuljettimet tarjoavat tehokkaimman tavan muodostaa pinoja, ja niitä suositaan usein kiinteisiin järjestelmiin verrattuna, koska niitä voidaan siirtää tarvittaessa, ja monet niistä on itse asiassa suunniteltu kuljetettaviksi tiellä.
Teleskooppikuljettimet koostuvat kuljettimista (suojakuljettimista), jotka on asennettu samanpituisten ulkokuljettimien sisään. Kärkikuljetin voi liikkua lineaarisesti ulkokuljettimen pituutta pitkin ja muuttaa siten purkupyörän asentoa. Purkupyörän korkeus ja kuljettimen säteittäinen asento ovat säädettäviä.
Purkupyörän kolmiaksiaalinen liikkeen suuntaus on olennaista kerrostettujen paalujen luomiseksi, jotka estävät erottelun. Köysivinssijärjestelmiä käytetään tyypillisesti syöttökuljettimien pidentämiseen ja vetämiseen. Kuljettimen säteittäinen liike voidaan suorittaa ketju- ja hammaspyöräjärjestelmällä tai hydraulisesti ohjatulla planeettakäytöllä. Kuljettimen korkeutta muutetaan yleensä pidentämällä teleskooppisia alustan sylintereitä. Kaikkia näitä liikkeitä on ohjattava, jotta monikerroksiset paalut voidaan luoda automaattisesti.
Teleskooppikuljettimissa on mekanismi monikerroksisten pinojen luomiseksi. Kunkin kerroksen syvyyden minimointi auttaa rajoittamaan erottumista. Tämä edellyttää, että kuljetin jatkaa liikkumista varaston kasvaessa. Jatkuvan liikkeen tarve tekee teleskooppikuljettimien automatisoinnin välttämättömäksi. Automaatiomenetelmiä on useita, joista jotkut ovat halvempia, mutta niillä on merkittäviä rajoituksia, kun taas toiset ovat täysin ohjelmoitavia ja tarjoavat enemmän joustavuutta varaston luomisessa.
Kun kuljetin alkaa kerätä materiaalia, se liikkuu säteittäisesti materiaalia kuljettaessaan. Kuljetin liikkuu, kunnes kuljettimen akselille asennettu rajakytkin laukeaa sen säteittäistä rataa pitkin. Liipaisin asetetaan riippuen siitä, kuinka pitkän kaaren käyttäjä haluaa kuljetinhihnan liikkuvan. Tällä hetkellä kuljetin ulottuu ennalta määrättyyn etäisyyteen ja alkaa liikkua toiseen suuntaan. Tämä prosessi jatkuu, kunnes hihnan jousitus on pidennetty maksimiinsa ja ensimmäinen kerros on valmis.
Kun toinen taso on rakennettu, kärki alkaa vetäytyä maksimiasennostaan, liikkuen säteittäisesti ja vetäytyen kaarevan ääriasennon kohdalla. Rakenna kerroksia, kunnes paalu aktivoi tukipyörään asennetun kallistuskytkimen.
Kuljetin nousee asetetun matkan ja aloittaa toisen noston. Jokainen nostin voi koostua useista kerroksista materiaalin nopeudesta riippuen. Toinen nosto on samanlainen kuin ensimmäinen, ja niin edelleen, kunnes koko kasa on koottu. Suuri osa tuloksena olevasta kasasta on eristämätöntä, mutta jokaisen kasan reunoilla on ylivuotoja. Tämä johtuu siitä, että kuljetinhihnat eivät pysty automaattisesti säätämään rajakytkimien tai niitä käyttävien esineiden asentoa. Sisäänvedettävä rajakytkin on säädettävä siten, että ylivuoto ei hautaa kuljettimen akselia.