הפרדת חומרים היא בעיה מובנית ברוב טכנולוגיות האחסון. ככל שהביקוש למוצרים באיכות גבוהה יותר עולה, הבעיה של בידוד המניות הופכת לחריפה יותר.
כידוע לכולנו, מסועי ערימה רדיאליים טלסקופיים הם הפיתרון היעיל ביותר להפרדת ערימה. הם יכולים ליצור מלאי בשכבות, כל שכבה מורכבת ממספר חומרים. כדי ליצור מלאי בדרך זו, המסוע צריך לרוץ כמעט ברציפות. אמנם יש לשלוט על תנועת המסועים הטלסקופיים באופן ידני, אך האוטומציה היא ללא ספק שיטת השליטה היעילה ביותר.
ניתן לתכנת מסועים נשלפים אוטומטיים ליצירת מלאי בהתאמה אישית במגוון גדלים, צורות ותצורות. גמישות בלתי מוגבלת זו כמעט יכולה לשפר את היעילות התפעולית הכוללת ולספק מוצרים באיכות גבוהה יותר.
קבלנים מוציאים מיליוני דולרים בכל שנה בייצור מוצרים מצטברים למגוון רחב של יישומים. היישומים הפופולריים ביותר כוללים חומרי בסיס, אספלט ובטון.
תהליך יצירת מוצרים ליישומים אלה מורכב ויקר. פירושו של מפרטים וסובלנות הדוקים יותר פירושו שחשיבות איכות המוצר הופכת חשובה יותר ויותר.
בסופו של דבר, החומר מוסר מהמלאי ומועבר למקום בו הוא ישולב בתת -קרקע, אספלט או בטון.
הציוד הנדרש לפשטה, פיצוץ, ריסוק והקרנה יקר מאוד. עם זאת, ציוד מתקדם יכול לייצר באופן עקבי מצטבר בהתאם למפרט. מלאי עשוי להיראות כמו חלק טריוויאלי בייצור משולב, אך אם נעשה בצורה לא נכונה, הוא יכול לגרום למוצר התואם לחלוטין את המפרט שלא לעמוד במפרט. המשמעות היא ששימוש בשיטות אחסון שגויות יכול לגרום לאיבוד חלק מהעלות של יצירת מוצר איכותי.
למרות שהצבת מוצר במלאי יכולה לפגוע באיכותו, המלאי הוא חלק חשוב מתהליך הייצור הכולל. זוהי שיטת אחסון שמבטיחה את זמינות החומר. שיעור הייצור שונה לעתים קרובות משיעור המוצר הדרוש ליישום נתון, והמלאי עוזר להמציא את ההבדל.
המלאי מעניק לקבלנים מספיק שטח אחסון כדי להגיב ביעילות לביקוש השוק המשתנה. בגלל היתרונות שהאחסון מספק, זה תמיד יהיה חלק חשוב מתהליך הייצור הכולל. לפיכך, על היצרנים לשפר ללא הרף את טכנולוגיות האחסון שלהם כדי להפחית את הסיכונים הקשורים לאחסון.
הנושא העיקרי של מאמר זה הוא בידוד. ההפרדה מוגדרת כ"הפרדת חומר לפי גודל החלקיקים ". יישומים שונים של אגרגטים דורשים ציוני חומר מאוד ספציפיים ואחידים. ההפרדה מובילה להבדלים מוגזמים בזני המוצר.
ההפרדה יכולה להתרחש כמעט בכל מקום בתהליך הייצור המצטבר לאחר שנמעך המוצר, הוקרן ומיזוג לדרגה הנכונה.
המקום הראשון בו יכולה להתרחש ההפרדה הוא במלאי (ראה איור 1). ברגע שהחומר יונח במלאי, בסופו של דבר הוא ימוחזר ויועבר למיקום בו הוא ישמש.
המקום השני בו יכולה להתרחש ההפרדה הוא במהלך העיבוד וההובלה. פעם אחת באתר של מפעל אספלט או בטון, המצטבר ממוקם בהופרים ו/או פחי אחסון מהם נלקח ומשמש את המוצר.
ההפרדה מתרחשת גם בעת מילוי וריקוד ממגורות וממגורות. הפרדה יכולה להתרחש גם במהלך יישום התמהיל הסופי על דרך או משטח אחר לאחר שהמצטבר היה מעורבב בתערובת האספלט או הבטון.
מצטבר הומוגני חיוני לייצור אספלט או בטון באיכות גבוהה. תנודות בדרגת המצטבר הניתן לניתוק הופכות את זה כמעט בלתי אפשרי להשיג אספלט או בטון מקובלים.
לחלקיקים קטנים יותר במשקל נתון יש שטח פנים גדול יותר בהשוואה לחלקיקים גדולים יותר באותו משקל. זה יוצר בעיות בעת שילוב אגרגטים לתערובות אספלט או בטון. אם אחוז הקנסות במצטבר גבוה מדי, יהיה חוסר מרגמה או ביטומן והתערובת תהיה עבה מדי. אם אחוז החלקיקים הגסים במצטבר גבוה מדי, יהיה עודף של מרגמה או ביטומן, והעקביות של התערובת תהיה דקה מדי. לכבישים שנבנו מאגרגטים מופרדים יש שלמות מבנית לקויה ובסופו של דבר יש לה תוחלת חיים נמוכה יותר מכבישים הבנויים ממוצרים מופרדים כראוי.
גורמים רבים מובילים להפרדה במניות. מכיוון שרוב המלאי נוצר באמצעות חגורות מסוע, חשוב להבין את ההשפעה המובנית של חגורות המסוע על מיון חומרי.
כאשר החגורה מזיזת חומר מעל המסוע, החגורה מקפיצה מעט כשהיא מתגלגלת מעל גלגלת הבטלה. זה נובע מהרפיון הקל בחגורה בין כל גלגלת סרק. תנועה זו גורמת לחלקיקים הקטנים יותר להתיישב לתחתית חתך הרוחב של החומר. חופפים את הדגנים הגסים שומרת עליהם בראש.
ברגע שהחומר מגיע לגלגל הפריקה של חגורת המסוע, הוא כבר מופרד בחלקו מהחומר הגדול יותר בחלקו העליון והחומר הקטן יותר בתחתית. כאשר החומר מתחיל לנוע לאורך עקומת גלגל הפריקה, החלקיקים העליונים (החיצוניים) נעים במהירות גבוהה יותר מהחלקיקים התחתונים (הפנימיים). הבדל זה במהירות גורמת לחלקיקים הגדולים יותר להתרחק מהמסוע לפני שנפלים אל הערימה, ואילו החלקיקים הקטנים יותר נופלים ליד המסוע.
כמו כן, סביר יותר שחלקיקים קטנים ייצמדו לחגורת המסוע ולא ישוחררו עד שהמסוע ימשיך להסתיים על גלגל הפריקה. התוצאה היא חלקיקים עדינים יותר הנעים לאחור לעבר חזית הערימה.
כאשר חומר נופל על ערימה, לחלקיקים גדולים יותר יש תנופה קדימה יותר מאשר חלקיקים קטנים יותר. זה גורם לחומר גס להמשיך לנוע בקלות רבה יותר מחומר עדין. כל חומר, גדול או קטן, העובר במורד צידי הערימה נקרא שפיכה.
שפיכות הן אחד הגורמים העיקריים להפרדת מניות ויש להימנע מהם בכל הזדמנות אפשרית. כאשר השפיכה מתחילה להתגלגל במורד השלל, החלקיקים הגדולים יותר נוטים להתגלגל לאורך כל המדרון, ואילו החומר העדין יותר נוטה להתיישב על צידי השלל. כתוצאה מכך, ככל שהשפך מתקדם במורד צידי הערימה, פחות ופחות חלקיקים עדינים נשארים בחומר המתנודד.
כאשר החומר מגיע לקצה התחתון או אצבע הערימה, הוא מורכב בעיקר מחלקיקים גדולים יותר. נשפכים גורמים להפרדה משמעותית, הנראית בקטע המניות. הבוהן החיצונית של הערימה מורכבת מחומר גס יותר, ואילו הערימה הפנימית והעלייה מורכבת מחומר עדין יותר.
צורת החלקיקים תורמת גם לתופעות לוואי. חלקיקים חלקים או עגולים נוטים יותר להתגלגל במדרון הערימה מאשר חלקיקים עדינים, שבדרך כלל הם מרובעים בצורתם. חריגה מהמגבלות עלולה להוביל גם לפגיעה בחומר. כאשר החלקיקים מתגלגלים בצד אחד של הערימה, הם משפשפים זה את זה. בלאי זה יגרום לחלק מהחלקיקים להתפרק לגדלים קטנים יותר.
רוח היא סיבה נוספת לבידוד. לאחר שהחומר עוזב את המסוע ומתחיל ליפול לערימה, הרוח משפיעה על מסלול התנועה של חלקיקים בגדלים שונים. לרוח השפעה רבה על חומרים עדינים. הסיבה לכך היא שיחס שטח הפנים למסה של חלקיקים קטנים יותר גדול מזה של חלקיקים גדולים יותר.
הסבירות לפיצולים במלאי יכולה להשתנות בהתאם לסוג החומר במחסן. הגורם החשוב ביותר ביחס להפרדה הוא מידת שינוי גודל החלקיקים בחומר. לחומרים עם וריאציה גדולה יותר בגודל החלקיקים תהיה דרגה גבוהה יותר של הפרדה במהלך האחסון. כלל אצבע כללי הוא שאם היחס בין גודל החלקיקים הגדול ביותר לגודל החלקיקים הקטן ביותר עולה על 2: 1, יתכנו בעיות בהפרדת החבילות. מצד שני, אם יחס גודל החלקיקים הוא פחות מ -2: 1, הפרדת נפח היא מינימלית.
לדוגמה, חומרים תת -קרקעיים המכילים חלקיקים של עד 200 רשת עשויים להקל במהלך האחסון. עם זאת, בעת אחסון פריטים כמו אבן שטופה, הבידוד יהיה טריוויאלי. מכיוון שרוב החול רטוב, לעתים קרובות ניתן לאחסן את החול מבלי להפריד בין בעיות. הלחות גורמת לחלקיקים להיצמד זה לזה, למנוע הפרדה.
כאשר המוצר מאוחסן, לפעמים אי אפשר למנוע בידוד. הקצה החיצוני של הערימה המוגמרת מורכב בעיקר מחומר גס, ואילו פנים הערימה מכיל ריכוז גבוה יותר של חומר עדין. כאשר לוקחים חומר מסוף ערימות כאלה, יש צורך לקחת סקופים ממקומות שונים כדי לערבב את החומר. אם אתה לוקח חומר רק מקדימה או מאחור של הערימה, תקבל את כל החומר הגס או את כל החומר המשובח.
ישנן גם הזדמנויות לבידוד נוסף בעת העמסת משאיות. חשוב שהשיטה המשמשת לא תגרום להצפה. טען תחילה את חזית המשאית, אחר כך, ולבסוף האמצע. זה ימזער את ההשפעות של עומס יתר בתוך המשאית.
גישות טיפול לאחר המבנה מועילות, אך המטרה צריכה להיות למנוע או למזער את ההסגר במהלך יצירת מלאי. דרכים מועילות למניעת בידוד כוללות:
כאשר הוא מוערם על משאית, יש לערום אותו בצורה מסודרת בערימות נפרדות כדי למזער את השפכים. יש לערום חומר יחד באמצעות מטען, להעלות לגובה הדלי המלא והזרקה, שתערבב את החומר. אם על מטען להזיז ולשבור חומר, אל תנסה לבנות ערימות גדולות.
מלאי בנייה בשכבות יכול למזער את ההפרדה. ניתן לבנות סוג זה של מחסן עם דחפור. אם החומר מועבר לחצר, על הדחפור לדחוף את החומר לשכבה המשופעת. אם הערימה בנויה עם מסוע, על הדחפור לדחוף את החומר לשכבה אופקית. בכל מקרה, יש להקפיד לא לדחוף את החומר מעבר לקצה הערימה. זה יכול להוביל להצפה, שהיא אחת הסיבות העיקריות להפרדה.
לערום עם דחפורים יש מספר חסרונות. שני סיכונים משמעותיים הם השפלה וזיהום של המוצר. ציוד כבד העובד ברציפות על המוצר יקומט וימעך את החומר. בעת השימוש בשיטה זו, על היצרנים להיזהר שלא לפטר את המוצר יתר על המידה בניסיון להקל על בעיות הפרדה. העבודה והציוד הנוספים הנדרשים לעתים קרובות הופכים שיטה זו ליקרה באופן אסור, והמפיקים צריכים לפנות להפרדה במהלך העיבוד.
מסועי ערמה רדיאליים עוזרים למזער את השפעת ההפרדה. כאשר המלאי מצטבר, המסוע נע באופן רדיאלי שמאלה וימין. כאשר המסוע נע באופן רדיאלי, קצוות הערימות, בדרך כלל מחומר גס, יהיו מכוסים בחומר עדין. האצבעות הקדמיות והאחוריות עדיין יהיו מחוספסות, אך הערימה תהיה מעורבת יותר מערימת הקונוסים.
יש קשר ישיר בין הגובה לנפילה חופשית של החומר לבין מידת ההפרדה המתרחשת. ככל שהגובה גדל ומסלול החומר הנופל מתרחב, ישנה הפרדה הולכת וגוברת של חומר עדין וגס. כך שמסועי גובה משתנים הם דרך נוספת להפחתת ההפרדה. בשלב הראשוני, המסוע צריך להיות במצב הנמוך ביותר. המרחק לגלגלת הראש חייב להיות תמיד קצר ככל האפשר.
נפילה חופשית ממסוע על ערימה היא סיבה נוספת להפרדה. מדרגות אבן ממזערות את ההפרדה על ידי ביטול חומר הנפילה חופשית. גרם מדרגות אבן הוא מבנה המאפשר לחומר לזרום במדרגות אל הערימות. זה יעיל אך יש לו יישום מוגבל.
ניתן למזער את ההפרדה הנגרמת על ידי רוח על ידי שימוש במנחים טלסקופיים. חוטים טלסקופיים על נדשי השחרור של המסוע, המשתרעים מהמרקף לערימה, מגנים מפני רוח ומגבילים את השפעתו. אם הוא מעוצב כראוי, הוא יכול גם להגביל את הנפילה החופשית של החומר.
כאמור, יש כבר בידוד על המסוע לפני שהם מגיעים לנקודת הפריקה. בנוסף, כאשר החומר משאיר את המסוע, מתרחשת הפרדה נוספת. ניתן להתקין גלגל ההנעה בנקודת הפריקה כדי לרמיקס חומר זה. לגלגלים מסתובבים יש כנפיים או משוטים החוצים ומערבבים את נתיב החומר. זה ימזער את ההפרדה, אך יתכן כי השפלה מהותית אינה מקובלת.
הפרדה יכולה להיות כרוכה בעלויות משמעותיות. מלאי שאינו עומד במפרטים עלול לגרום לעונשים או לדחיית המלאי כולו. אם חומר שאינו תואם מועבר לאתר העבודה, קנסות יכולים לעלות על 0.75 דולר לטון. עלויות העבודה והציוד לשיקום ערימות באיכות ירודה לעתים קרובות אוסרות. העלות השעתית של בניית מחסן עם דחפור ומפעילה גבוהה יותר מהעלות של מסוע טלסקופי אוטומטי, וחומר עלול להתפרק או לזיהום כדי לשמור על מיון נכון. זה מקטין את ערך המוצר. בנוסף, כאשר ציוד כמו דחפור משמש למשימות שאינן ייצור, יש עלות הזדמנות הקשורה לשימוש בציוד כאשר הוא היה מהוון למשימות ייצור.
ניתן לנקוט בגישה נוספת כדי למזער את השפעת הבידוד בעת יצירת מלאי ביישומים בהם בידוד יכול להוות בעיה. זה כולל ערימה בשכבות, בהן כל שכבה מורכבת מסדרת ערימות.
בקטע הערימה, כל ערימה מוצגת כערימה מיניאטורית. הפיצול עדיין קורה בכל ערימה פרטנית בגלל אותן השפעות שנדונו קודם לכן. עם זאת, דפוס הבידוד חוזר לעתים קרובות יותר על כל חתך הערימה. אומרים כי לערימות כאלה יש "רזולוציה מפוצלת" גדולה יותר מכיוון שתבנית השיפוע הנפרדת חוזרת לעיתים קרובות יותר במרווחים קטנים יותר.
בעת עיבוד ערימות עם מטען קדמי, אין צורך לערבב חומרים, שכן סקופ אחד כולל כמה ערימות. כאשר משוחזרים הערימה, השכבות הבודדות גלויות בבירור (ראה איור 2).
ניתן ליצור ערימות בשיטות אחסון שונות. אחת הדרכים היא להשתמש במערכת מסוע גשר ובפריקת פריקה, אם כי אפשרות זו מתאימה רק ליישומים נייחים. חסרון משמעותי של מערכות מסוע נייחות הוא שגובהם בדרך כלל קבוע, מה שיכול להוביל להפרדת רוח כמתואר לעיל.
שיטה נוספת היא להשתמש במסוע טלסקופי. מסועי טלסקופיים מספקים את הדרך היעילה ביותר ליצירת ערימות ולעיתים קרובות מועדפים על פני מערכות נייחות מכיוון שניתן להזיז אותם בעת הצורך, ורבים נועדו למעשה להניע על הכביש.
מסועי טלסקופיים מורכבים ממסועים (מסועי שמירה) המותקנים בתוך מסועים חיצוניים באותו אורך. מסוע הקצה יכול לנוע באופן לינארי לאורך האורך של המסוע החיצוני כדי לשנות את מיקום גלגלת הפריקה. גובה גלגל הפריקה והמיקום הרדיאלי של המסוע משתנים.
השינוי הטריאקסיאלי של גלגל הפריקה חיוני ליצירת ערימות שכבות המתגברות על ההפרדה. בדרך כלל משתמשים במערכות כננת חבלים להרחבת מסועי הזנה ולחזור בו. התנועה הרדיאלית של המסוע יכולה להתבצע על ידי מערכת שרשרת ומערכת ספוק או על ידי כונן פלנטרי מונע הידראולי. גובה המסוע משתנה בדרך כלל על ידי הרחבת צילינדרים התחתית הטלסקופית. יש לשלוט על כל התנועות הללו כדי ליצור אוטומטית ערימות רב שכבתי.
למסועי טלסקופיים יש מנגנון ליצירת ערימות רב שכבתי. צמצום העומק של כל שכבה יסייע בהגבלת ההפרדה. זה מחייב את המסוע להמשיך לנוע ככל שהמלאי מצטבר. הצורך בתנועה מתמדת גורם לצורך לבצע אוטומציה של מסועי טלסקופיים. ישנן מספר שיטות אוטומציה שונות, שחלקן זולות יותר אך יש מגבלות משמעותיות, בעוד שאחרות ניתנות לתכנות במלואה ומציעות גמישות רבה יותר ביצירת מלאי.
כאשר המסוע מתחיל לצבור חומר, הוא נע באופן רדיאלי תוך כדי הובלת החומר. המסוע נע עד שמתג גבול המותקן על פיר המסוע מופעל לאורך דרכו הרדיאלית. ההדק ממוקם בהתאם לאורך הקשת שהמפעיל רוצה שהמסוע יעבור. ברגע זה המסוע יתרחש למרחק שנקבע מראש ויתחיל לנוע בכיוון השני. תהליך זה נמשך עד שמסוע הסטראנגר מורחב להרחבה המרבית שלו והשכבה הראשונה מסתיימת.
כאשר נבנה המפלס השני, הקצה מתחיל לחזור בו מהארכה המרבית שלו, לנוע באופן רדיאלי ולחזור בו בגבול הקשת. בנה שכבות עד שמתג ההטיה המותקן על גלגל התמיכה מופעל על ידי הערימה.
המסוע יעלה במרחק הסט ויתחיל את המעלית השנייה. כל מרים יכול להיות מורכב מכמה שכבות, תלוי במהירות החומר. המעלית השנייה דומה לראשונה, וכן הלאה עד לבניית הערימה כולה. חלק גדול מהערמה המתקבלת מבודד, אך ישנם הצפות בשולי כל ערימה. הסיבה לכך היא שחגורות המסוע אינן יכולות להתאים אוטומטית את מיקום מתגי הגבלה או את האובייקטים המשמשים להפעלתם. יש להתאים את מתג הגבלת הנסיגה כך שהמוצא לא יקבר את פיר המסוע.