הפרדת חומרים היא בעיה אינהרנטית ברוב טכנולוגיות האחסון.ככל שהביקוש למוצרים איכותיים יותר עולה, הבעיה של בידוד מלאי מתחדדת יותר.
כפי שכולנו יודעים, מסועי ערימה רדיאליים טלסקופיים הם הפתרון היעיל ביותר להפרדת ערימות.הם יכולים ליצור מלאי בשכבות, כל שכבה מורכבת ממספר חומרים.כדי ליצור מלאי בדרך זו, המסוע חייב לפעול כמעט ברציפות.בעוד שהתנועה של מסועים טלסקופיים חייבת להיות בשליטה ידנית, אוטומציה היא ללא ספק שיטת הבקרה היעילה ביותר.
ניתן לתכנת מסועים נשלפים אוטומטיים ליצירת מלאי מותאם אישית במגוון גדלים, צורות ותצורות.גמישות כמעט בלתי מוגבלת זו יכולה לשפר את היעילות התפעולית הכוללת ולספק מוצרים באיכות גבוהה יותר.
קבלנים מוציאים מיליוני דולרים מדי שנה בייצור מוצרים מצטברים עבור מגוון רחב של יישומים.היישומים הפופולריים ביותר כוללים חומרי בסיס, אספלט ובטון.
תהליך יצירת מוצרים עבור יישומים אלו מורכב ויקר.מפרטים וסובלנות מחמירים יותר גורמים לכך שחשיבות איכות המוצר הופכת חשובה יותר ויותר.
בסופו של דבר, החומר מוסר מהמלאי ומועבר למקום בו הוא ישולב בתשתית, באספלט או בטון.
הציוד הנדרש להפשטה, פיצוץ, ריסוק והקרנה יקר מאוד.עם זאת, ציוד מתקדם יכול לייצר אגרגט באופן עקבי בהתאם למפרט.מלאי אולי נראה כמו חלק טריוויאלי של ייצור משולב, אבל אם נעשה בצורה לא נכונה, זה יכול לגרום לכך שמוצר התואם באופן מושלם למפרט אינו עומד במפרט.המשמעות היא ששימוש בשיטות אחסון לא נכונות עלול לגרום לאובדן חלק מהעלות של יצירת מוצר איכותי.
למרות שהצבת מוצר במלאי עלולה לפגוע באיכותו, המלאי הוא חלק חשוב מתהליך הייצור הכולל.זוהי שיטת אחסון המבטיחה את זמינות החומר.קצב הייצור שונה לרוב מקצב המוצר הדרוש ליישום נתון, והמלאי עוזר לפצות את ההבדל.
המלאי גם נותן לקבלנים מספיק שטח אחסון כדי להגיב ביעילות לביקוש משתנה בשוק.בגלל היתרונות שהאחסון מספק, זה תמיד יהיה חלק חשוב מתהליך הייצור הכולל.לכן, היצרנים חייבים לשפר ללא הרף את טכנולוגיות האחסון שלהם כדי להפחית את הסיכונים הכרוכים באחסון.
הנושא העיקרי של מאמר זה הוא בידוד.הפרדה מוגדרת כ"הפרדה של חומר לפי גודל החלקיקים".יישומים שונים של אגרגטים דורשים דרגות חומר ספציפיות ואחידות מאוד.הפרדה מובילה להבדלים מוגזמים בזני המוצרים.
ההפרדה יכולה להתרחש כמעט בכל מקום בתהליך הייצור המצטבר לאחר שהמוצר נמחץ, נבדק וערבב עד להדרגה המתאימה.
המקום הראשון שבו הפרדה יכולה להתרחש הוא במלאי (ראה איור 1).לאחר שהחומר יוכנס למלאי, בסופו של דבר הוא ימוחזר ויועבר למקום בו ישמש.
המקום השני שבו יכולה להתרחש הפרדה הוא במהלך העיבוד וההובלה.לאחר שהגענו לאתר של מפעל אספלט או בטון, מניחים את האגרגט בהופרים ו/או פחי אחסון מהם נלקח המוצר ומשתמשים בו.
ההפרדה מתרחשת גם בעת מילוי וריקון ממגורות וממגורות.הפרדה יכולה להתרחש גם במהלך היישום של התערובת הסופית על כביש או משטח אחר לאחר ערבוב האגרגט לתוך תערובת האספלט או הבטון.
אגרגט הומגני חיוני לייצור אספלט או בטון באיכות גבוהה.תנודות בהדרגה של האגרגט הניתן מאפשרות כמעט בלתי אפשרי להשיג אספלט או בטון מקובלים.
לחלקיקים קטנים יותר במשקל נתון יש שטח פנים כולל גדול יותר מאשר לחלקיקים גדולים יותר באותו משקל.זה יוצר בעיות בעת שילוב אגרגטים לתערובות אספלט או בטון.במידה ואחוז הקנסות בצבר גבוה מדי, יחסר טיט או ביטומן והתערובת תהיה סמיכה מדי.אם אחוז החלקיקים הגסים באגרגט גבוה מדי, יהיה עודף של טיט או ביטומן, ועקביות התערובת תהיה דקה מדי.לכבישים הבנויים מאגרגטים מופרדים יש שלמות מבנית ירודה ובסופו של דבר תהיה להם תוחלת חיים נמוכה יותר מאשר כבישים שנבנו ממוצרים מופרדים כהלכה.
גורמים רבים מובילים להפרדה במניות.מכיוון שרוב המלאי נוצר באמצעות מסועים, חשוב להבין את ההשפעה הטבועה של מסועים על מיון החומרים.
כאשר החגורה מעבירה חומר על המסוע, החגורה קופצת מעט כשהיא מתגלגלת על גלגלת הסרק.זה נובע מהרפיון הקל בחגורה בין כל גלגלת סרק.תנועה זו גורמת לחלקיקים הקטנים יותר להתמקם בתחתית החתך של החומר.חפיפה של הגרגירים הגסים שומרת אותם בראש.
ברגע שהחומר מגיע לגלגל הפריקה של המסוע, הוא כבר מופרד חלקית מהחומר הגדול יותר בחלק העליון ומהחומר הקטן בתחתית.כאשר החומר מתחיל לנוע לאורך העיקול של גלגל הפריקה, החלקיקים העליונים (החיצוניים) נעים במהירות גבוהה יותר מהחלקיקים התחתונים (הפנימיים).הבדל זה במהירות גורם אז לחלקיקים הגדולים יותר להתרחק מהמסוע לפני נפילה על הערימה, בעוד שהחלקיקים הקטנים יותר נופלים ליד המסוע.
כמו כן, סביר יותר שחלקיקים קטנים יידבקו למסוע ולא ייפלטו עד שהמסוע ימשיך להתפתל על גלגל הפריקה.כתוצאה מכך, חלקיקים עדינים נוספים נעים אחורה לעבר קדמת הערימה.
כאשר חומר נופל על ערימה, לחלקיקים גדולים יותר יש מומנטום קדימה יותר מאשר לחלקיקים קטנים יותר.זה גורם לחומר גס להמשיך לנוע למטה ביתר קלות מאשר חומר דק.כל חומר, גדול או קטן, שיורד בצידי הערימה נקרא שפיכה.
נשפך הוא אחד הגורמים העיקריים להפרדת מלאי ויש להימנע מהם במידת האפשר.כשהשפך מתחיל להתגלגל במדרון השלל, החלקיקים הגדולים יותר נוטים להתגלגל לכל אורך המדרון, בעוד שהחומר העדין יותר נוטה להתיישב על דפנות השלל.כתוצאה מכך, ככל שהשפך מתקדם במורד דפנות הערימה, נשארים פחות ופחות חלקיקים עדינים בחומר המתנפח.
כאשר החומר מגיע לקצה התחתון או לבוהן של הערימה, הוא מורכב בעיקר מחלקיקים גדולים יותר.שפיכה גורמת להפרדה משמעותית, הנראית בסעיף המלאי.הבוהן החיצונית של הערימה מורכבת מחומר גס יותר, בעוד הערימה הפנימית והעליונה מורכבת מחומר עדין יותר.
גם צורת החלקיקים תורמת לתופעות הלוואי.חלקיקים חלקים או עגולים נוטים יותר להתגלגל במדרון הערימה מאשר חלקיקים עדינים, שהם בדרך כלל בצורת ריבוע.חריגה מהמגבלות עלולה להוביל גם לפגיעה בחומר.כאשר החלקיקים מתגלגלים בצד אחד של הערימה, הם מתחככים זה בזה.בלאי זה יגרום לחלק מהחלקיקים להתפרק לגדלים קטנים יותר.
רוח היא סיבה נוספת לבידוד.לאחר שהחומר עוזב את המסוע ומתחיל ליפול לתוך הערימה, הרוח משפיעה על מסלול התנועה של חלקיקים בגדלים שונים.לרוח יש השפעה רבה על חומרים עדינים.הסיבה לכך היא שהיחס בין שטח הפנים למסה של חלקיקים קטנים יותר גדול מזה של חלקיקים גדולים יותר.
הסבירות להתפצלות במלאי יכולה להשתנות בהתאם לסוג החומר במחסן.הגורם החשוב ביותר ביחס להפרדה הוא מידת השינוי בגודל החלקיקים בחומר.לחומרים עם שונות גדולה יותר בגודל החלקיקים תהיה דרגת הפרדה גבוהה יותר במהלך האחסון.כלל אצבע כללי הוא שאם היחס בין גודל החלקיקים הגדול ביותר לגודל החלקיקים הקטן ביותר עולה על 2:1, ייתכנו בעיות בהפרדת החבילה.מצד שני, אם יחס גודל החלקיקים קטן מ-2:1, הפרדת הנפח היא מינימלית.
לדוגמה, חומרים לתשתית המכילים חלקיקים עד 200 mesh עלולים להתפרק במהלך האחסון.עם זאת, כאשר מאחסנים פריטים כמו אבן שטופה, הבידוד יהיה טריוויאלי.מכיוון שרוב החול רטוב, לרוב ניתן לאחסן את החול ללא בעיות הפרדה.לחות גורמת לחלקיקים להיצמד זה לזה, ומונעת הפרדה.
כאשר המוצר מאוחסן, לפעמים אי אפשר למנוע את הבידוד.הקצה החיצוני של הערימה המוגמרת מורכב בעיקר מחומר גס, בעוד שחלקו הפנימי של הערימה מכיל ריכוז גבוה יותר של חומר עדין.כאשר לוקחים חומר מקצה ערימות כאלה, יש צורך לקחת סקופים ממקומות שונים כדי לערבב את החומר.אם אתה לוקח חומר רק מהחלק הקדמי או האחורי של הערימה, תקבל את כל החומר הגס או את כל החומר העדין.
יש גם הזדמנויות לבידוד נוסף בעת העמסת משאיות.חשוב שהשיטה בה נעשה שימוש לא תגרום להצפה.טען תחילה את החלק הקדמי של המשאית, לאחר מכן את החלק האחורי, ולבסוף את האמצע.זה ימזער את ההשפעות של עומס יתר בתוך המשאית.
גישות לטיפול לאחר מלאי הן שימושיות, אך המטרה צריכה להיות למנוע או למזער הסגר במהלך יצירת המלאי.דרכים מועילות למניעת בידוד כוללות:
כאשר מוערמים על משאית, יש להערם בצורה מסודרת בערימות נפרדות כדי למזער את הדליפה.יש לערום חומר יחד באמצעות מעמיס, הרמה לגובה הדלי המלא והשלכה, שתערבב את החומר.אם מעמיס חייב להזיז ולשבור חומר, אל תנסה לבנות כלונסאות גדולות.
בניית מלאי בשכבות יכולה למזער את ההפרדה.סוג זה של מחסן ניתן לבנות עם דחפור.במידה והחומר נמסר לחצר, על הדחפור לדחוף את החומר לשכבה המשופעת.אם הערימה בנויה עם מסוע, על הדחפור לדחוף את החומר לשכבה אופקית.בכל מקרה יש להקפיד שלא לדחוף את החומר מעבר לקצה הערימה.זה יכול להוביל להצפה, וזו אחת הסיבות העיקריות לפרידה.
לערמה עם דחפורים יש מספר חסרונות.שני סיכונים משמעותיים הם פירוק המוצר וזיהום.ציוד כבד שעובד ברציפות על המוצר ידחוס וירסק את החומר.כאשר משתמשים בשיטה זו, היצרנים חייבים להקפיד לא לדרדר יתר על המידה את המוצר בניסיון להקל על בעיות הפרדה.תוספת העבודה והציוד הנדרשים הופכים את השיטה הזו ליקרה לאין ערוך, והיצרנים נאלצים לפנות להפרדה במהלך העיבוד.
מסועי ערימה רדיאליים עוזרים למזער את השפעת ההפרדה.ככל שהמלאי מצטבר, המסוע נע באופן רדיאלי שמאלה וימינה.כאשר המסוע נע בצורה רדיאלית, קצוות הערימות, בדרך כלל מחומר גס, יכוסו בחומר עדין.האצבעות הקדמיות והאחוריות עדיין יהיו מחוספסות, אבל הערימה תהיה מעורבת יותר מערימת הקונוסים.
קיים קשר ישיר בין הגובה והנפילה החופשית של החומר לבין מידת ההפרדה המתרחשת.ככל שהגובה גדל ומסלול החומר הנופל מתרחב, יש הפרדה גוברת של חומר עדין וגס.אז מסועים בגובה משתנה הם דרך נוספת להפחית את ההפרדה.בשלב הראשוני, המסוע צריך להיות במצב הנמוך ביותר.המרחק לגלגלת הראש חייב להיות קצר ככל האפשר.
נפילה חופשית מרצועת מסוע אל ערימה היא סיבה נוספת להפרדה.מדרגות אבן ממזערות את ההפרדה על ידי ביטול חומר נופל חופשי.גרם מדרגות אבן הוא מבנה המאפשר זרימת חומר במורד המדרגות אל הכלונסאות.זה יעיל אבל יש לו יישום מוגבל.
ניתן למזער את ההפרדה הנגרמת על ידי רוח באמצעות מצנחים טלסקופיים.מצנחים טלסקופיים על אלומות הפריקה של המסוע, הנמשכים מהאלומה לערימה, מגנים מפני רוח ומגבילים את פגיעתה.אם מתוכנן כראוי, זה יכול גם להגביל את הנפילה החופשית של החומר.
כפי שצוין קודם לכן, יש כבר בידוד על המסוע לפני ההגעה לנקודת הפריקה.בנוסף, כאשר החומר עוזב את המסוע, מתרחשת הפרדה נוספת.ניתן להתקין גלגל משוטים בנקודת הפריקה כדי לערבב מחדש את החומר הזה.לגלגלים מסתובבים יש כנפיים או משוטים שחוצים ומערבבים את נתיב החומר.זה יצמצם את ההפרדה, אך ייתכן שהשפלה החומרית לא תהיה מקובלת.
הפרדה יכולה לגרור עלויות משמעותיות.מלאי שאינו עומד במפרט עלול לגרום לקנסות או לדחייה של המלאי כולו.אם נמסר חומר שאינו תואם לאתר העבודה, הקנסות עלולים לעלות על 0.75$ לטון.עלויות העבודה והציוד לשיקום כלונסאות באיכות ירודה הן לרוב עצומות.העלות השעתית של בניית מחסן עם דחפור ומפעיל גבוהה מהעלות של מסוע טלסקופי אוטומטי, וחומר עלול להתפרק או להזדהם כדי לשמור על מיון תקין.זה מפחית את ערך המוצר.בנוסף, כאשר משתמשים בציוד כגון דחפור למשימות שאינן ייצור, קיימת עלות הזדמנות הקשורה לשימוש בציוד כאשר הוא הוון למשימות ייצור.
ניתן לנקוט בגישה אחרת כדי למזער את ההשפעה של בידוד בעת יצירת מלאי ביישומים שבהם בידוד יכול להוות בעיה.זה כולל ערימה בשכבות, כאשר כל שכבה מורכבת מסדרה של ערימות.
בקטע הערימה, כל מחסנית מוצגת כמחסנית מיניאטורית.הפיצול עדיין מתרחש בכל ערמה בודדת עקב אותן השפעות שנדונו קודם לכן.עם זאת, דפוס הבידוד חוזר על עצמו לעתים קרובות יותר על פני כל החתך של הערימה.אומרים לערימות כאלה בעלות "רזולוציה מפוצלת" גדולה יותר מכיוון שתבנית השיפוע הבדידה חוזרת על עצמה לעתים קרובות יותר במרווחים קטנים יותר.
בעת עיבוד ערימות עם מעמיס קדמי, אין צורך לערבב חומרים, שכן סקופ אחד כולל מספר ערימות.כאשר הערימה משוחזרת, השכבות הנפרדות נראות בבירור (ראה איור 2).
ניתן ליצור ערימות בשיטות אחסון שונות.אחת הדרכים היא להשתמש במערכת מסוע גשר ופריקה, אם כי אפשרות זו מתאימה רק ליישומים נייחים.חסרון משמעותי של מערכות מסועים נייחות הוא שהגובה שלהן קבוע בדרך כלל, מה שעלול להוביל להפרדת רוח כמתואר לעיל.
שיטה נוספת היא שימוש במסוע טלסקופי.מסועים טלסקופיים מספקים את הדרך היעילה ביותר ליצור ערימות ולעתים קרובות הם מועדפים על פני מערכות נייחות שכן ניתן להזיז אותם בעת הצורך, ורבים מהם מיועדים למעשה לנשיאה על הכביש.
מסועים טלסקופיים מורכבים ממסועים (מסועי שמירה) המותקנים בתוך מסועים חיצוניים באותו אורך.מסוע הקצה יכול לנוע באופן ליניארי לאורך המסוע החיצוני כדי לשנות את מיקום גלגלת הפריקה.גובה גלגל הפריקה והמיקום הרדיאלי של המסוע משתנים.
השינוי התלת-צירי של גלגל הפריקה חיוני ליצירת ערימות שכבות שמתגברות על הפרדה.מערכות כננות חבל משמשות בדרך כלל להארכה והחזרה של מסועי הזנה.התנועה הרדיאלית של המסוע יכולה להתבצע על ידי מערכת שרשרת וגלגל שיניים או על ידי הנעה פלנטרית מונעת הידראולית.גובה המסוע משתנה בדרך כלל על ידי הארכת צילינדרים הטלסקופיים.יש לשלוט בכל התנועות הללו כדי ליצור באופן אוטומטי ערימות רב שכבתיות.
למסועים טלסקופיים יש מנגנון ליצירת ערימות רב שכבתיות.צמצום העומק של כל שכבה יעזור להגביל את ההפרדה.זה מחייב את המסוע להמשיך לנוע ככל שהמלאי מצטבר.הצורך בתנועה מתמדת מחייב לבצע אוטומציה של מסועים טלסקופיים.ישנן מספר שיטות אוטומציה שונות, חלקן זולות יותר אך בעלות מגבלות משמעותיות, בעוד שאחרות ניתנות לתכנות באופן מלא ומציעות גמישות רבה יותר ביצירת מלאי.
כאשר המסוע מתחיל לצבור חומר, הוא נע בצורה רדיאלית תוך כדי הובלת החומר.המסוע נע עד שמתג הגבלה המותקן על ציר המסוע מופעל לאורך הנתיב הרדיאלי שלו.הדק ממוקם בהתאם לאורך הקשת שהמפעיל רוצה שהמסוע ינוע.ברגע זה, המסוע יימשך למרחק שנקבע מראש ויתחיל לנוע בכיוון השני.תהליך זה נמשך עד להרחבת מסוע ה-stringer עד להארכתו המקסימלית והשלמת השכבה הראשונה.
כאשר המפלס השני נבנה, החוד מתחיל להיסוג מהארכה המקסימלית שלו, נע רדיאלי ונסוג בגבול הקשתי.בנה שכבות עד שמתג ההטיה המותקן על גלגל התמיכה יופעל על ידי הערימה.
המסוע יעלה את המרחק שנקבע ויתחיל את ההרמה השנייה.כל מרים יכול להיות מורכב ממספר שכבות, בהתאם למהירות החומר.המעלית השנייה דומה לראשונה וכך הלאה עד שכל הערימה נבנית.חלק גדול מהערימה המתקבלת מנותקת, אך יש הצפות בקצוות של כל ערימה.הסיבה לכך היא שרצועות מסוע אינן יכולות להתאים אוטומטית את מיקום מתגי הגבול או את העצמים המשמשים להפעלתם.יש לכוונן את מתג הגבול הנסיגה כך שהדיפה לא תקבור את פיר המסוע.