Materialseparasjon er et iboende problem i de fleste lagringsteknologier. Etter hvert som etterspørselen etter produkter av høyere kvalitet øker, blir problemet med lagerisolering mer akutt.
Som vi alle vet, er teleskopiske radielle stabeltransportører den mest effektive løsningen for stabelseparasjon. De kan lage lagerbeholdning i lag, hvert lag består av en rekke materialer. For å lage lagerbeholdning på denne måten, må transportøren kjøre nesten kontinuerlig. Mens bevegelsen til teleskopiske transportører må styres manuelt, er automatisering den klart mest effektive kontrollmetoden.
Automatiske uttrekkbare transportbånd kan programmeres til å lage tilpasset lagerbeholdning i en rekke størrelser, former og konfigurasjoner. Denne praktisk talt ubegrensede fleksibiliteten kan forbedre den generelle driftseffektiviteten og levere produkter av høyere kvalitet.
Entreprenører bruker millioner av dollar hvert år på å produsere aggregerte produkter for en rekke bruksområder. De mest populære bruksområdene inkluderer basismaterialer, asfalt og betong.
Prosessen med å lage produkter for disse bruksområdene er kompleks og kostbar. Strengere spesifikasjoner og toleranser betyr at produktkvalitet blir stadig viktigere.
Til slutt blir materialet fjernet fra lageret og transportert til et sted hvor det skal innlemmes i undergrunnen, asfalt eller betong.
Utstyret som kreves for stripping, sprengning, knusing og sikting er svært dyrt. Avansert utstyr kan imidlertid produsere tilslag konsekvent i henhold til spesifikasjoner. Lagerhold kan virke som en triviell del av integrert produksjon, men hvis det gjøres feil, kan det føre til at et produkt som er helt i samsvar med spesifikasjonen, ikke oppfyller spesifikasjonene. Dette betyr at bruk av feil lagringsmetoder kan føre til tap av noe av kostnaden ved å lage et kvalitetsprodukt.
Selv om det å sette et produkt på lager kan gå ut over kvaliteten, er lagerbeholdning en viktig del av den totale produksjonsprosessen. Det er en lagringsmetode som sikrer tilgjengeligheten av materialet. Produksjonshastigheten er ofte forskjellig fra produkthastigheten som trengs for en gitt applikasjon, og lagerbeholdning bidrar til å utligne forskjellen.
Lagerbeholdning gir også entreprenører nok lagringsplass til å reagere effektivt på svingende markedsetterspørsel. På grunn av fordelene lagring gir, vil det alltid være en viktig del av den totale produksjonsprosessen. Derfor må produsenter kontinuerlig forbedre lagringsteknologiene sine for å redusere risikoen forbundet med lagring.
Hovedtemaet for denne artikkelen er isolasjon. Segregering er definert som «separasjon av materiale i henhold til partikkelstørrelse». Ulike bruksområder for tilslag krever svært spesifikke og ensartede materialkvaliteter. Segregering fører til store forskjeller i produktvarianter.
Separasjon kan forekomme praktisk talt hvor som helst i produksjonsprosessen for tilslag etter at produktet er knust, siktet og blandet til riktig gradering.
Det første stedet der segregering kan forekomme er på lager (se figur 1). Når materialet er plassert på lager, vil det til slutt bli resirkulert og levert til stedet der det skal brukes.
Det andre stedet der separasjon kan forekomme er under prosessering og transport. Når tilslaget ankommer et asfalt- eller betongverk, plasseres det i beholdere og/eller lagerbeholdere hvorfra produktet tas og brukes.
Separasjon skjer også ved fylling og tømming av siloer og siloer. Segregering kan også forekomme under påføring av den ferdige blandingen på en vei eller annen overflate etter at tilslaget er blandet inn i asfalt- eller betongblandingen.
Homogent tilslag er avgjørende for produksjon av asfalt eller betong av høy kvalitet. Variasjoner i graderingen av det avtakbare tilslaget gjør det praktisk talt umulig å oppnå en akseptabel asfalt eller betong.
Mindre partikler med en gitt vekt har et større totalt overflateareal enn større partikler med samme vekt. Dette skaper problemer når man blander tilslag i asfalt- eller betongblandinger. Hvis prosentandelen finstoff i tilslaget er for høy, vil det være mangel på mørtel eller bitumen, og blandingen vil bli for tykk. Hvis prosentandelen grove partikler i tilslaget er for høy, vil det være et overskudd av mørtel eller bitumen, og konsistensen på blandingen vil bli for tynn. Veier bygget av separerte tilslag har dårlig strukturell integritet og vil til slutt ha en lavere forventet levetid enn veier bygget av riktig separerte produkter.
Mange faktorer fører til segregering i lagerbeholdninger. Siden mesteparten av varelageret opprettes ved hjelp av transportbånd, er det viktig å forstå den iboende effekten transportbånd har på materialsortering.
Når båndet beveger materiale over transportbåndet, spretter båndet litt mens det ruller over løpehjulet. Dette skyldes den lille slakken i båndet mellom hver løpehjul. Denne bevegelsen fører til at de mindre partiklene legger seg til bunnen av materialets tverrsnitt. Overlapping av de grove kornene holder dem på toppen.
Så snart materialet når utløpshjulet på transportbåndet, er det allerede delvis separert fra det større materialet øverst og det mindre materialet nederst. Når materialet begynner å bevege seg langs utløpshjulets kurve, beveger de øvre (ytre) partiklene seg med høyere hastighet enn de nedre (indre) partiklene. Denne hastighetsforskjellen fører til at de større partiklene beveger seg bort fra transportbåndet før de faller ned på stabelen, mens de mindre partiklene faller ved siden av transportbåndet.
Det er også mer sannsynlig at små partikler fester seg til transportbåndet og ikke slippes ut før transportbåndet fortsetter å vikle seg opp på utløpshjulet. Dette resulterer i at flere fine partikler beveger seg tilbake mot forsiden av stabelen.
Når materiale faller ned på en stabel, har større partikler mer fremoverrettet momentum enn mindre partikler. Dette fører til at grovt materiale fortsetter å bevege seg ned lettere enn fint materiale. Alt materiale, stort eller lite, som renner ned langs sidene av en stabel kalles et utslipp.
Søl er en av hovedårsakene til separasjon av masse og bør unngås når det er mulig. Når utslippet begynner å rulle nedover skråningen på massen, har de større partiklene en tendens til å rulle nedover hele skråningen, mens det finere materialet har en tendens til å legge seg på sidene av massen. Følgelig, etter hvert som utslippet beveger seg nedover sidene av haugen, blir færre og færre fine partikler igjen i det bølgende materialet.
Når materialet når den nederste kanten eller tåen på haugen, består det hovedsakelig av større partikler. Søl forårsaker betydelig segregering, noe som er synlig i lagerseksjonen. Den ytre tåen på haugen består av et grovere materiale, mens den indre og øvre haugen består av et finere materiale.
Formen på partiklene bidrar også til bivirkninger. Partikler som er glatte eller runde har større sannsynlighet for å rulle nedover skråningen på stabelen enn fine partikler, som vanligvis er firkantede i formen. Overskridelse av grensene kan også føre til skade på materialet. Når partiklene ruller nedover den ene siden av haugen, gnis de mot hverandre. Denne slitasjen vil føre til at noen av partiklene brytes ned til mindre størrelser.
Vind er en annen grunn til isolasjon. Etter at materialet forlater transportbåndet og begynner å falle ned i stabelen, påvirker vinden banen til bevegelsen av partikler i forskjellige størrelser. Vind har stor innflytelse på delikate materialer. Dette er fordi forholdet mellom overflateareal og masse for mindre partikler er større enn for større partikler.
Sannsynligheten for oppdeling i lagerbeholdningen kan variere avhengig av materialtypen på lageret. Den viktigste faktoren i forhold til segregering er graden av endring i partikkelstørrelse i materialet. Materialer med større variasjon i partikkelstørrelse vil ha en høyere grad av segregering under lagring. En generell tommelfingerregel er at hvis forholdet mellom største partikkelstørrelse og minste partikkelstørrelse overstiger 2:1, kan det være problemer med pakkesegregering. På den annen side, hvis partikkelstørrelsesforholdet er mindre enn 2:1, er volumsegregeringen minimal.
For eksempel kan underlagsmaterialer som inneholder partikler opptil 200 mesh delaminere under lagring. Ved lagring av gjenstander som vasket stein vil imidlertid isolasjonen være triviell. Siden mesteparten av sanden er våt, er det ofte mulig å lagre sanden uten separasjonsproblemer. Fuktighet fører til at partikler kleber seg sammen, noe som forhindrer separasjon.
Når produktet lagres, er det noen ganger umulig å unngå isolering. Den ytre kanten av den ferdige haugen består hovedsakelig av grovt materiale, mens det indre av haugen inneholder en høyere konsentrasjon av fint materiale. Når man tar materiale fra enden av slike hauger, er det nødvendig å ta øser fra forskjellige steder for å blande materialet. Hvis man bare tar materiale fra forsiden eller baksiden av stabelen, vil man få enten alt det grove materialet eller alt det fine materialet.
Det finnes også muligheter for ekstra isolasjon ved lasting av lastebiler. Det er viktig at metoden som brukes ikke forårsaker overfylling. Last først fronten av lastebilen, deretter bakenden, og til slutt midten. Dette vil minimere effekten av overlasting inne i lastebilen.
Tilnærminger til håndtering etter lagerbeholdning er nyttige, men målet bør være å forhindre eller minimere karantener under lageroppretting. Nyttige måter å forhindre isolasjon på inkluderer:
Når det stables på en lastebil, bør det stables pent i separate stabler for å minimere søl. Materialet bør stables sammen med en laster, heves til full skuffehøyde og tømmes, noe som vil blande materialet. Hvis en laster må flytte og bryte ned materiale, må du ikke forsøke å bygge store hauger.
Å bygge lagerbeholdning i lag kan minimere segregering. Denne typen lager kan bygges med en bulldoser. Hvis materialet leveres til gårdsplassen, må bulldoseren skyve materialet inn i det skrånende laget. Hvis stabelen bygges med et transportbånd, må bulldoseren skyve materialet inn i et horisontalt lag. Uansett må man være forsiktig så man ikke skyver materialet over kanten av haugen. Dette kan føre til overløp, som er en av hovedårsakene til separasjon.
Stabling med bulldosere har en rekke ulemper. To betydelige risikoer er produktforringelse og forurensning. Tungt utstyr som arbeider kontinuerlig på produktet vil komprimere og knuse materialet. Når produsenter bruker denne metoden, må de være forsiktige med å ikke overdegradere produktet i et forsøk på å lindre separasjonsproblemer. Den ekstra arbeidskraften og utstyret som kreves, gjør ofte denne metoden uoverkommelig dyr, og produsentene må ty til separasjon under prosessering.
Radiale stabletransportører bidrar til å minimere effekten av separasjon. Etter hvert som lagerbeholdningen akkumuleres, beveger transportøren seg radielt til venstre og høyre. Når transportøren beveger seg radielt, vil endene av stablene, vanligvis av grovt materiale, bli dekket med fint materiale. For- og bakfingrene vil fortsatt være grove, men haugen vil være mer blandet enn haugen med kjegler.
Det er en direkte sammenheng mellom høyden og det fritt fallet til materialet og graden av segregering som oppstår. Etter hvert som høyden øker og banen til det fallende materialet utvides, skjer det en økende separasjon av fint og grovt materiale. Så transportører med variabel høyde er en annen måte å redusere segregering på. I utgangspunktet bør transportøren være i laveste posisjon. Avstanden til hodetrinsen må alltid være så kort som mulig.
Fritt fall fra et transportbånd ned på en stabel er en annen grunn til separasjon. Steintrapper minimerer segregering ved å eliminere fritt fallende materiale. En steintrapp er en struktur som lar materiale strømme ned trinnene og opp på pelene. Det er effektivt, men har begrenset anvendelse.
Separasjon forårsaket av vind kan minimeres ved å bruke teleskopiske renner. Teleskopiske renner på transportbåndets utløpsskiver, som strekker seg fra skiven til stabelen, beskytter mot vind og begrenser dens påvirkning. Hvis de er riktig utformet, kan de også begrense materialets fritt fall.
Som nevnt tidligere er det allerede isolasjon på transportbåndet før det når utløpspunktet. I tillegg skjer det ytterligere segregering når materialet forlater transportbåndet. Et skovlhjul kan installeres ved utløpspunktet for å blande dette materialet. Roterende hjul har vinger eller skovler som beveger seg gjennom og blander materialets bane. Dette vil minimere segregering, men materialforringelse er kanskje ikke akseptabelt.
Separasjon kan medføre betydelige kostnader. Varelager som ikke oppfyller spesifikasjonene kan føre til bøter eller avvisning av hele varelageret. Hvis materiale som ikke oppfyller kravene leveres til arbeidsstedet, kan bøtene overstige 0,75 dollar per tonn. Arbeids- og utstyrskostnadene for rehabilitering av pæler av dårlig kvalitet er ofte uoverkommelige. Timekostnaden for å bygge et lager med bulldoser og operatør er høyere enn kostnaden for et automatisk teleskoptransportør, og materiale kan brytes ned eller bli forurenset for å opprettholde riktig sortering. Dette reduserer verdien av produktet. I tillegg, når utstyr som en bulldoser brukes til ikke-produksjonsrelaterte oppgaver, er det en alternativkostnad forbundet med å bruke utstyret da det ble aktivert for produksjonsoppgaver.
En annen tilnærming kan tas for å minimere effekten av isolasjon når man oppretter inventar i applikasjoner der isolasjon kan være et problem. Dette inkluderer stabling i lag, der hvert lag består av en serie stabler.
I stabelseksjonen vises hver stabel som en miniatyrstabel. Delingen skjer fortsatt på hver enkelt haug på grunn av de samme effektene som ble diskutert tidligere. Isolasjonsmønsteret gjentas imidlertid oftere over hele tverrsnittet av haugen. Slike stabler sies å ha større «delt oppløsning» fordi det diskrete gradientmønsteret gjentas oftere med kortere intervaller.
Ved bearbeiding av stabler med frontlaster er det ikke nødvendig å blande materialer, ettersom én skje inneholder flere stabler. Når stabelen er gjenopprettet, er de enkelte lagene tydelig synlige (se figur 2).
Stabler kan lages ved hjelp av ulike lagringsmetoder. Én måte er å bruke en bro og et utløpstransportørsystem, selv om dette alternativet bare er egnet for stasjonære applikasjoner. En betydelig ulempe med stasjonære transportørsystemer er at høyden vanligvis er fast, noe som kan føre til vindseparasjon som beskrevet ovenfor.
En annen metode er å bruke et teleskoptransportør. Teleskoptransportører gir den mest effektive måten å danne stabler på, og er ofte foretrukket fremfor stasjonære systemer, ettersom de kan flyttes ved behov, og mange er faktisk designet for å transporteres på veien.
Teleskoptransportører består av transportører (beskyttelsestransportører) installert inne i ytre transportører av samme lengde. Topptransportøren kan bevege seg lineært langs lengden på den ytre transportøren for å endre posisjonen til avlastningshjulet. Høyden på avlastningshjulet og transportørens radielle posisjon er variable.
Den triaksiale endringen av lossehjulet er viktig for å lage lagdelte peler som overvinner segregering. Tauvinsjsystemer brukes vanligvis til å forlenge og trekke inn matetransportører. Transportørens radielle bevegelse kan utføres av et kjede- og tannhjulsystem eller av et hydraulisk drevet planetdrev. Høyden på transportøren endres vanligvis ved å forlenge de teleskopiske understellssylindrene. Alle disse bevegelsene må kontrolleres for automatisk å lage flerlagspeler.
Teleskoptransportører har en mekanisme for å lage flerlagsstabler. Å minimere dybden på hvert lag vil bidra til å begrense separasjon. Dette krever at transportøren fortsetter å bevege seg etter hvert som lagerbeholdningen bygger seg opp. Behovet for konstant bevegelse gjør det nødvendig å automatisere teleskoptransportører. Det finnes flere forskjellige automatiseringsmetoder, hvorav noen er billigere, men har betydelige begrensninger, mens andre er fullt programmerbare og tilbyr mer fleksibilitet i lageroppretting.
Når transportbåndet begynner å samle materiale, beveger det seg radielt mens det transporterer materialet. Transportbåndet beveger seg inntil en grensebryter montert på transportbåndsakselen utløses langs dens radielle bane. Utløseren plasseres avhengig av lengden på buen som operatøren ønsker at transportbåndet skal bevege seg. I dette øyeblikket vil transportbåndet strekke seg til en forhåndsbestemt avstand og begynne å bevege seg i den andre retningen. Denne prosessen fortsetter inntil vangetransportøren er strukket ut til sin maksimale forlengelse og det første laget er fullført.
Når det andre nivået er bygget, begynner spissen å trekke seg tilbake fra sin maksimale utstrekning, bevege seg radielt og trekke seg tilbake ved den buede grensen. Bygg lag til vippebryteren montert på støttehjulet aktiveres av pælen.
Transportbåndet vil gå opp den innstilte avstanden og starte det andre løftet. Hver løfter kan bestå av flere lag, avhengig av materialets hastighet. Det andre løftet er likt det første, og så videre til hele haugen er bygget. En stor del av den resulterende haugen er deisolert, men det er overløp i kantene av hver haug. Dette er fordi transportbånd ikke automatisk kan justere posisjonen til grensebrytere eller gjenstandene som brukes til å aktivere dem. Inntrekkingsgrensebryteren må justeres slik at overløpet ikke begraver transportbåndsakselen.