Odvajanje materijala inherentni je problem u većini tehnologija skladištenja. Kako se povećava potražnja za proizvodima više kvalitete, problem izolacije zaliha postaje sve akutniji.
Kao što svi znamo, teleskopski radijalni stožni transporteri su najučinkovitije rješenje za odvajanje stogova. Mogu stvarati zalihe u slojevima, a svaki sloj sastoji se od više materijala. Da bi se zalihe stvorile na ovaj način, transporter mora raditi gotovo neprekidno. Dok se kretanje teleskopskih transportera mora ručno kontrolirati, automatizacija je daleko najučinkovitija metoda upravljanja.
Automatski uvlačni transporteri mogu se programirati za stvaranje prilagođenog inventara u raznim veličinama, oblicima i konfiguracijama. Ova praktički neograničena fleksibilnost može poboljšati ukupnu operativnu učinkovitost i isporučiti proizvode više kvalitete.
Izvođači radova troše milijune dolara svake godine na proizvodnju agregatnih proizvoda za širok raspon 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 kvalitete proizvoda postaje sve važnija.
Konačno, materijal se uklanja iz zaliha i prevozi na mjesto gdje će se ugraditi u podlogu, asfalt ili beton.
Oprema potrebna za skidanje, pjeskarenje, drobljenje i prosijavanje vrlo je skupa. Međutim, napredna oprema može dosljedno proizvoditi agregat prema specifikacijama. Zalihe se mogu činiti trivijalnim dijelom integrirane proizvodnje, ali ako se ne naprave ispravno, mogu rezultirati proizvodom koji je savršeno u skladu sa specifikacijama, a ne zadovoljava specifikacije. To znači da korištenje pogrešnih metoda skladištenja može rezultirati gubitkom dijela troškova stvaranja kvalitetnog proizvoda.
Iako stavljanje proizvoda na zalihu može ugroziti njegovu kvalitetu, zalihe su važan dio cjelokupnog proizvodnog procesa. To je metoda skladištenja koja osigurava dostupnost materijala. Brzina proizvodnje često se razlikuje od brzine proizvoda potrebne za određenu primjenu, a zalihe pomažu u nadoknađivanju te razlike.
Zalihe također daju izvođačima dovoljno skladišnog prostora za učinkovito reagiranje na promjenjivu tržišnu potražnju. Zbog prednosti koje skladištenje pruža, ono će uvijek biti važan dio cjelokupnog 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 definira kao „odvajanje materijala prema veličini čestica“. Različite primjene agregata zahtijevaju vrlo specifične i ujednačene vrste materijala. Segregacija dovodi do prevelikih razlika u vrstama proizvoda.
Odvajanje se može dogoditi praktički bilo gdje u procesu proizvodnje agregata nakon što je proizvod usitnjen, prosijan i pomiješan do odgovarajuće gradacije.
Prvo mjesto gdje se može dogoditi segregacija je u zalihama (vidi sliku 1). Nakon što se materijal stavi u zalihe, na kraju će se reciklirati i isporučiti na lokaciju gdje će se koristiti.
Drugo mjesto gdje može doći do odvajanja je tijekom obrade i transporta. Nakon što stigne na lokaciju asfaltne ili betonske tvornice, agregat se stavlja u lijevke i/ili spremnike iz kojih se proizvod uzima i koristi.
Do odvajanja dolazi i prilikom punjenja i pražnjenja silosa i spremnika. Do odvajanja može doći i tijekom nanošenja konačne mješavine na cestu ili drugu površinu nakon što je agregat umiješan u asfaltnu ili betonsku mješavinu.
Homogeni agregat je ključan za proizvodnju visokokvalitetnog asfalta ili betona. Fluktuacije u granulaciji odvojivog agregata praktički onemogućuju dobivanje prihvatljivog asfalta ili betona.
Manje čestice određene težine imaju veću ukupnu površinu od većih čestica iste težine. To stvara probleme pri kombiniranju agregata u asfaltne ili betonske smjese. Ako je postotak finih čestica u agregatu previsok, nedostajat će morta ili bitumena i smjesa će biti pregusta. Ako je postotak grubih čestica u agregatu previsok, bit će viška morta ili bitumena, a konzistencija smjese bit će pretjerano rijetka. Ceste izgrađene od odvojenih agregata imaju lošu strukturnu cjelovitost i na kraju će imati kraći vijek trajanja od cesta izgrađenih od pravilno odvojenih proizvoda.
Mnogi čimbenici 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 kotača. To je zbog blagog labavljenja trake između svakog zateznog kotača. Zbog tog gibanja manje čestice se talože na dnu presjeka materijala. Preklapanje grubih zrna zadržava ih na vrhu.
Čim materijal dođe do kotača za pražnjenje transportne trake, već je djelomično odvojen od većeg materijala na vrhu i manjeg materijala na dnu. Kada se materijal počne kretati duž krivulje kotača za pražnjenje, gornje (vanjske) čestice kreću se većom brzinom od donjih (unutarnjih) čestica. Ta razlika u brzini zatim uzrokuje da se veće čestice udaljavaju od transportera prije nego što padnu na hrpu, dok manje čestice padaju pored transportera.
Također, veća je vjerojatnost da će se male čestice zalijepiti za transportnu traku i neće se isprazniti dok se transportna traka ne nastavi namotavati na kotač za ispuštanje. To rezultira time da se više finih čestica kreće natrag prema prednjem dijelu hrpe.
Kada materijal padne na hrpu, veće čestice imaju veći moment kretanja prema naprijed od manjih čestica. To uzrokuje da se grubi materijal lakše kreće prema dolje od finog materijala. Bilo koji materijal, velik ili malen, 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 kotrljanja niz cijelu duljinu padine, dok se finiji materijal nastoji taložiti na stranicama jalovine. Posljedično, kako se prosipanje širi niz stranice hrpe, sve manje i manje finih čestica ostaje u valovitom materijalu.
Kada materijal dosegne donji rub 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 unutarnji i gornji dio hrpe sastoje od finijeg materijala.
Oblik čestica također doprinosi nuspojavama. Čestice koje su glatke ili okrugle vjerojatnije 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, trljaju se jedna o drugu. Ovo trošenje uzrokovat će da se neke čestice razbiju na manje veličine.
Vjetar je još jedan razlog izolacije. Nakon što materijal napusti transportnu traku i počne padati u hrpu, vjetar utječe na putanju kretanja čestica različitih veličina. Vjetar ima veliki utjecaj na osjetljive materijale. To je zato što je omjer površine i mase manjih čestica veći nego kod većih čestica.
Vjerojatnost podjele zaliha može varirati ovisno o vrsti materijala u skladištu. Najvažniji čimbenik u odnosu na segregaciju je stupanj promjene veličine čestica u materijalu. Materijali s većom varijacijom veličine čestica imat će veći stupanj segregacije tijekom skladištenja. Opće pravilo je da ako omjer najveće i najmanje veličine čestica prelazi 2:1, mogu postojati problemi s segregacijom pakiranja. S druge strane, ako je omjer veličine čestica manji od 2:1, segregacija volumena je minimalna.
Na primjer, materijali podloge koji sadrže čestice do 200 mesh mogu se raslojiti tijekom skladištenja. Međutim, pri skladištenju 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 žlice 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. To će smanjiti učinke preopterećenja unutar kamiona.
Pristupi rukovanju nakon inventara su korisni, ali cilj bi trebao biti sprječavanje ili minimiziranje karantena tijekom stvaranja 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 kante 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 zbit će i zdrobiti materijal. Prilikom korištenja ove metode, proizvođači moraju paziti da ne previše degradiraju proizvod u pokušaju ublažavanja problema odvajanja. Dodatni rad i oprema koji su potrebni često čine ovu metodu preskupom, a proizvođači moraju pribjeći odvajanju tijekom obrade.
Radijalni transporteri za slaganje pomažu u smanjenju utjecaja odvajanja. Kako se zalihe gomilaju, transporter se radijalno pomiče lijevo i desno. Kako se transporter radijalno pomiče, krajevi hrpa, obično grubog materijala, bit će prekriveni finim materijalom. Prednji i stražnji prsti i dalje će biti grubi, ali hrpa će biti više izmiješana od hrpe čunjeva.
Postoji izravna veza između visine i slobodnog pada materijala te stupnja segregacije koji se javlja. Kako se visina povećava i putanja padajućeg materijala širi, dolazi do sve većeg odvajanja finog i grubog materijala. Dakle, transporteri s promjenjivom visinom još su jedan način smanjenja segregacije. U početnoj fazi, transporter bi trebao biti u najnižem položaju. Udaljenost do glavne remenice uvijek mora biti što kraća.
Slobodno padanje s transportne trake na hrpu još je jedan razlog za odvajanje. Kamene stepenice minimiziraju segregaciju uklanjanjem materijala koji slobodno pada. Kameno stubište je konstrukcija koja omogućuje materijalu da teče niz stepenice na hrpe. Učinkovito je, ali ima ograničenu primjenu.
Razdvajanje uzrokovano vjetrom može se smanjiti korištenjem teleskopskih žljebova. Teleskopski žljebovi na snopovima za ispuštanje transportera, koji se protežu od snopa do hrpe, štite od vjetra i ograničavaju njegov utjecaj. Ako su pravilno projektirani, mogu ograničiti i slobodni pad materijala.
Kao što je ranije spomenuto, na transportnoj traci već postoji izolacija prije nego što dođe do točke ispuštanja. Osim toga, kada materijal napusti transportnu traku, dolazi do daljnje segregacije. Na točki ispuštanja može se ugraditi kotač s lopaticama za ponovno miješanje ovog materijala. Rotirajući kotači imaju krila ili lopatice koje se kreću i miješaju put materijala. To će smanjiti segregaciju, ali degradacija materijala možda neće biti prihvatljiva.
Razdvajanje može prouzročiti značajne troškove. Zalihe koje ne zadovoljavaju specifikacije mogu rezultirati kaznama ili odbacivanjem cijele zalihe. Ako se na gradilište dostavi neusklađeni materijal, kazne mogu premašiti 0,75 USD po toni. Troškovi rada i opreme za sanaciju hrpa loše kvalitete 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 može se primijeniti kako bi se smanjio utjecaj izolacije pri stvaranju inventara u aplikacijama gdje izolacija može biti problem. To uključuje slaganje u slojeve, gdje se svaki sloj sastoji od niza hrpa.
U odjeljku hrpe, svaka hrpa je prikazana kao minijaturna hrpa. Razdvajanje se i dalje događa na svakoj pojedinačnoj hrpi zbog istih učinaka o kojima se ranije raspravljalo. Međutim, uzorak izolacije se češće ponavlja preko cijelog presjeka hrpe. Za takve se hrpe kaže da imaju veću "rezoluciju razdvajanja" jer se diskretni uzorak gradijenta češće ponavlja u manjim intervalima.
Prilikom obrade hrpa s prednjim utovarivačem, nema potrebe za miješanjem materijala, jer jedna lopata uključuje nekoliko hrpa. Kada se hrpa obnovi, pojedinačni slojevi su jasno vidljivi (vidi sliku 2).
Slojevi se mogu stvoriti korištenjem različitih metoda skladištenja. Jedan od načina je korištenje mosta i sustava transportera za pražnjenje, iako je ova opcija prikladna samo za stacionarne primjene. Značajan nedostatak stacionarnih transportnih sustava 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 najučinkovitiji način formiranja hrpa i često su poželjniji od stacionarnih sustava jer se mogu pomicati po potrebi, a mnogi su zapravo dizajnirani za nošenje cestom.
Teleskopski transporteri sastoje se od transportera (zaštitnih transportera) ugrađenih unutar vanjskih transportera iste duljine. Nagibni transporter može se linearno pomicati duž duljine vanjskog transportera kako bi promijenio položaj remenice za istovar. Visina kotača za istovar i radijalni položaj transportera su promjenjivi.
Troosna promjena istovarnog kotača bitna je za stvaranje slojevitih pilota koji prevladavaju segregaciju. Sustavi vitla s užadima obično se koriste za izvlačenje i uvlačenje transportera za punjenje. Radijalno kretanje transportera može se izvesti sustavom lanca i lančanika ili hidraulički pogonjenim planetarnim pogonom. Visina transportera obično se mijenja izvlačenjem teleskopskih cilindara podvozja. Svi ovi pokreti moraju se kontrolirati kako bi se automatski stvorili višeslojni piloti.
Teleskopski transporteri imaju mehanizam za stvaranje višeslojnih hrpa. Minimiziranje dubine svakog sloja pomoći će u ograničavanju odvajanja. To zahtijeva da se transporter neprestano kreće kako se zalihe nakupljaju. Potreba za stalnim kretanjem čini nužnom 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 stvaranju zaliha.
Kada transporter počne nakupljati materijal, on se radijalno pomiče dok ga prenosi. Transporter se pomiče sve dok se ne aktivira granični prekidač postavljen na osovini transportera duž njegove radijalne putanje. Okidač se postavlja ovisno o duljini luka koju operater želi da se transportna traka pomakne. U tom trenutku, transporter će se ispružiti na unaprijed određenu udaljenost i početi se kretati u drugom smjeru. Ovaj proces se nastavlja sve dok se transporter s gredama ne ispruži do svog maksimalnog produžetka i prvi sloj se ne dovrši.
Kada se izgradi druga razina, vrh se počinje uvlačiti iz svog maksimalnog produžetka, pomičući se radijalno i uvlačeći se na lučnoj granici. Gradite slojeve sve dok pilot ne aktivira prekidač za nagib postavljen na potpornom kotaču.
Transporter će se popeti zadanom udaljenošću 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 uvlačenja mora se podesiti tako da prekoračenje ne zakopa osovinu transportera.