Tách vật liệu là một vấn đề cố hữu trong hầu hết các công nghệ lưu trữ.Khi nhu cầu về các sản phẩm chất lượng cao hơn tăng lên, vấn đề cô lập hàng tồn kho trở nên gay gắt hơn.
Như chúng ta đã biết, băng tải xếp chồng dạng ống lồng là giải pháp hiệu quả nhất để tách chồng.Họ có thể tạo hàng tồn kho theo lớp, mỗi lớp được tạo thành từ một số vật liệu.Để tạo hàng tồn theo cách này, băng tải phải chạy gần như liên tục.Mặc dù chuyển động của băng chuyền ống lồng phải được điều khiển thủ công, nhưng cho đến nay, tự động hóa là phương pháp điều khiển hiệu quả nhất.
Băng tải có thể thu vào tự động có thể được lập trình để tạo hàng tồn kho tùy chỉnh với nhiều kích cỡ, hình dạng và cấu hình khác nhau.Tính linh hoạt gần như vô hạn này có thể cải thiện hiệu quả hoạt động tổng thể và cung cấp các sản phẩm chất lượng cao hơn.
Các nhà thầu chi hàng triệu đô la mỗi năm để sản xuất các sản phẩm tổng hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau.Các ứng dụng phổ biến nhất bao gồm vật liệu nền, nhựa đường và bê tông.
Quá trình tạo sản phẩm cho các ứng dụng này rất phức tạp và tốn kém.Thông số kỹ thuật và dung sai chặt chẽ hơn có nghĩa là tầm quan trọng của chất lượng sản phẩm ngày càng trở nên quan trọng hơn.
Cuối cùng, vật liệu được lấy ra khỏi kho dự trữ và vận chuyển đến một địa điểm nơi nó sẽ được đưa vào nền đường, nhựa đường hoặc bê tông.
Các thiết bị cần thiết để tước, nổ mìn, nghiền và sàng lọc là rất đắt tiền.Tuy nhiên, thiết bị tiên tiến có thể sản xuất cốt liệu một cách nhất quán theo đặc điểm kỹ thuật.Hàng tồn kho có vẻ như là một phần tầm thường của sản xuất tích hợp, nhưng nếu được thực hiện không chính xác, nó có thể dẫn đến một sản phẩm hoàn toàn phù hợp với đặc điểm kỹ thuật nhưng không đáp ứng được đặc điểm kỹ thuật.Điều này có nghĩa là việc sử dụng các phương pháp lưu trữ sai có thể dẫn đến mất một số chi phí để tạo ra một sản phẩm chất lượng.
Mặc dù việc đặt một sản phẩm trong kho có thể ảnh hưởng đến chất lượng của nó, nhưng hàng tồn kho là một phần quan trọng trong toàn bộ quá trình sản xuất.Đó là một phương pháp lưu trữ đảm bảo tính sẵn có của vật liệu.Tỷ lệ sản xuất thường khác với tỷ lệ sản phẩm cần thiết cho một ứng dụng nhất định và hàng tồn kho giúp tạo nên sự khác biệt.
Hàng tồn kho cũng cung cấp cho các nhà thầu đủ không gian lưu trữ để đáp ứng hiệu quả nhu cầu thị trường luôn biến động.Vì những lợi ích mà kho lưu trữ mang lại, nó sẽ luôn là một phần quan trọng trong toàn bộ quy trình sản xuất.Do đó, các nhà sản xuất phải liên tục cải tiến công nghệ lưu trữ của họ để giảm rủi ro liên quan đến lưu trữ.
Chủ đề chính của bài viết này là sự cô lập.Sự phân tách được định nghĩa là "sự phân tách vật liệu theo kích thước hạt".Các ứng dụng khác nhau của cốt liệu đòi hỏi các loại vật liệu rất cụ thể và đồng nhất.Sự phân biệt dẫn đến sự khác biệt quá mức về chủng loại sản phẩm.
Sự phân tách có thể xảy ra hầu như ở bất kỳ đâu trong quy trình sản xuất tổng hợp sau khi sản phẩm đã được nghiền, sàng lọc và pha trộn theo tỷ lệ thích hợp.
Nơi đầu tiên mà sự phân biệt có thể xảy ra là trong kho (xem Hình 1).Sau khi vật liệu được đặt trong kho, cuối cùng nó sẽ được tái chế và chuyển đến địa điểm sẽ sử dụng.
Vị trí thứ hai có thể xảy ra sự phân tách là trong quá trình chế biến và vận chuyển.Khi đến địa điểm của nhà máy bê tông hoặc nhựa đường, cốt liệu được đặt trong phễu và/hoặc thùng chứa để sản phẩm được lấy và sử dụng.
Sự phân tách cũng xảy ra khi làm đầy và làm trống xilô và silo.Sự phân tầng cũng có thể xảy ra trong quá trình rải hỗn hợp cuối cùng lên đường hoặc bề mặt khác sau khi cốt liệu đã được trộn vào hỗn hợp bê tông hoặc nhựa đường.
Cốt liệu đồng nhất là cần thiết để sản xuất nhựa đường hoặc bê tông chất lượng cao.Sự dao động trong cấp độ của cốt liệu có thể tháo rời làm cho thực tế không thể có được nhựa đường hoặc bê tông chấp nhận được.
Các hạt nhỏ hơn có trọng lượng nhất định có tổng diện tích bề mặt lớn hơn các hạt lớn hơn có cùng trọng lượng.Điều này tạo ra các vấn đề khi kết hợp cốt liệu vào hỗn hợp nhựa đường hoặc bê tông.Nếu tỷ lệ hạt mịn trong cốt liệu quá cao, sẽ thiếu vữa hoặc nhựa đường và hỗn hợp sẽ quá đặc.Nếu tỷ lệ phần trăm các hạt thô trong cốt liệu quá cao, sẽ có dư thừa vữa hoặc nhựa đường và độ đặc của hỗn hợp sẽ quá loãng.Đường được xây dựng từ cốt liệu riêng biệt có tính toàn vẹn về cấu trúc kém và cuối cùng sẽ có tuổi thọ thấp hơn so với đường được xây dựng từ các sản phẩm được phân tách phù hợp.
Nhiều yếu tố dẫn đến sự phân biệt trong cổ phiếu.Vì hầu hết hàng tồn kho được tạo ra bằng băng chuyền, điều quan trọng là phải hiểu tác động cố hữu của băng chuyền đối với việc phân loại vật liệu.
Khi băng chuyền di chuyển vật liệu trên băng tải, băng chuyền sẽ nảy nhẹ khi nó lăn qua ròng rọc của người chạy không tải.Điều này là do dây đai hơi chùng xuống giữa mỗi puli dẫn động.Chuyển động này làm cho các hạt nhỏ hơn lắng xuống đáy của mặt cắt ngang của vật liệu.Chồng chéo các hạt thô giữ chúng ở trên cùng.
Ngay khi vật liệu đến bánh xe xả của băng tải, nó đã được tách một phần khỏi vật liệu lớn hơn ở phía trên và vật liệu nhỏ hơn ở phía dưới.Khi vật liệu bắt đầu di chuyển dọc theo đường cong của bánh xe xả, các hạt bên trên (bên ngoài) di chuyển với tốc độ cao hơn các hạt bên dưới (bên trong).Sự khác biệt về tốc độ này sau đó làm cho các hạt lớn hơn di chuyển ra khỏi băng tải trước khi rơi xuống ngăn xếp, trong khi các hạt nhỏ hơn rơi xuống bên cạnh băng tải.
Ngoài ra, nhiều khả năng các hạt nhỏ sẽ dính vào băng tải và không được thải ra ngoài cho đến khi băng tải tiếp tục cuộn trên bánh xe xả.Điều này dẫn đến nhiều hạt mịn hơn di chuyển ngược về phía trước của ngăn xếp.
Khi vật liệu rơi vào một ngăn xếp, các hạt lớn hơn có nhiều động lượng chuyển tiếp hơn các hạt nhỏ hơn.Điều này làm cho vật liệu thô tiếp tục di chuyển xuống dưới dễ dàng hơn vật liệu mịn.Bất kỳ vật liệu nào, dù lớn hay nhỏ, chảy xuống các cạnh của chồng được gọi là tràn.
Tràn đổ là một trong những nguyên nhân chính của việc tách hàng và nên tránh bất cứ khi nào có thể.Khi chất tràn bắt đầu lăn xuống dốc của chất thải, các hạt lớn hơn có xu hướng lăn xuống toàn bộ chiều dài của độ dốc, trong khi vật liệu mịn hơn có xu hướng lắng xuống các mặt của chất thải.Do đó, khi chất tràn chảy xuống các cạnh của đống, ngày càng ít hạt mịn còn lại trong vật liệu cuộn lên.
Khi vật liệu chạm đến mép dưới hoặc chân của đống, nó chủ yếu bao gồm các hạt lớn hơn.Sự cố tràn gây ra sự phân tách đáng kể, điều này có thể nhìn thấy trong phần chứng khoán.Phần ngoài của cọc làm bằng vật liệu thô hơn, trong khi phần bên trong và trên của cọc làm bằng vật liệu mịn hơn.
Hình dạng của các hạt cũng góp phần gây ra tác dụng phụ.Các hạt mịn hoặc tròn có nhiều khả năng lăn xuống dốc của ống khói hơn các hạt mịn thường có hình vuông.Vượt quá giới hạn cũng có thể dẫn đến hư hỏng vật liệu.Khi các hạt lăn xuống một bên của đống, chúng cọ xát vào nhau.Sự mài mòn này sẽ khiến một số hạt phân hủy thành các kích thước nhỏ hơn.
Gió là một lý do khác để cô lập.Sau khi vật liệu rời khỏi băng tải và bắt đầu rơi vào ngăn xếp, gió ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động của các hạt có kích thước khác nhau.Gió có ảnh hưởng lớn đến các vật liệu mỏng manh.Điều này là do tỷ lệ diện tích bề mặt so với khối lượng của các hạt nhỏ hơn lớn hơn so với các hạt lớn hơn.
Khả năng phân chia hàng tồn kho có thể khác nhau tùy thuộc vào loại vật liệu trong kho.Yếu tố quan trọng nhất liên quan đến sự phân tách là mức độ thay đổi kích thước hạt trong vật liệu.Vật liệu có sự thay đổi kích thước hạt lớn hơn sẽ có mức độ phân tách cao hơn trong quá trình bảo quản.Một nguyên tắc chung là nếu tỷ lệ giữa kích thước hạt lớn nhất và kích thước hạt nhỏ nhất vượt quá 2:1, thì có thể có vấn đề với việc phân tách gói hàng.Mặt khác, nếu tỷ lệ kích thước hạt nhỏ hơn 2:1, thì sự phân tách thể tích là tối thiểu.
Ví dụ, vật liệu nền có chứa các hạt lên đến 200 lưới có thể tách lớp trong quá trình bảo quản.Tuy nhiên, khi lưu trữ các mặt hàng như đá rửa, lớp cách nhiệt sẽ không đáng kể.Vì phần lớn cát ở dạng ướt nên thường có thể bảo quản cát mà không gặp vấn đề về phân tách.Độ ẩm làm cho các hạt dính lại với nhau, ngăn ngừa sự phân tách.
Khi sản phẩm được bảo quản, đôi khi không thể ngăn chặn được việc cách ly.Mép ngoài của cọc thành phẩm bao gồm chủ yếu là vật liệu thô, trong khi bên trong cọc chứa nhiều vật liệu mịn hơn.Khi lấy vật liệu từ cuối các đống như vậy, phải lấy muỗng từ nhiều nơi khác nhau để trộn vật liệu.Nếu bạn chỉ lấy vật liệu từ mặt trước hoặc mặt sau của ngăn xếp, bạn sẽ lấy được toàn bộ vật liệu thô hoặc toàn bộ vật liệu mịn.
Ngoài ra còn có cơ hội để cách nhiệt bổ sung khi tải xe tải.Điều quan trọng là phương pháp được sử dụng không gây tràn.Tải phía trước của xe tải trước, sau đó đến phía sau và cuối cùng là ở giữa.Điều này sẽ giảm thiểu tác động của việc chở quá tải bên trong xe tải.
Các phương pháp xử lý sau hàng tồn kho rất hữu ích, nhưng mục tiêu phải là ngăn chặn hoặc giảm thiểu việc cách ly trong quá trình tạo hàng tồn kho.Các cách hữu ích để ngăn chặn sự cô lập bao gồm:
Khi xếp lên xe tải nên xếp ngay ngắn thành từng chồng riêng biệt để giảm thiểu rơi vãi.Vật liệu nên được xếp chồng lên nhau bằng máy xúc lật, nâng đến chiều cao đầy thùng và đổ xuống để trộn vật liệu.Nếu một người bốc xếp phải di chuyển và phá vỡ vật liệu, đừng cố gắng xây dựng những đống lớn.
Xây dựng khoảng không quảng cáo theo lớp có thể giảm thiểu sự phân biệt.Loại nhà kho này có thể được xây dựng bằng máy ủi.Nếu đưa vật liệu ra bãi thì máy ủi phải đẩy vật liệu vào lớp đất dốc.Nếu xây đống bằng băng tải thì máy ủi phải đẩy vật liệu thành lớp nằm ngang.Trong mọi trường hợp, phải cẩn thận để không đẩy vật liệu qua mép cọc.Điều này có thể dẫn đến tràn, đây là một trong những lý do chính dẫn đến sự phân tách.
Chất xếp bằng máy ủi có một số nhược điểm.Hai rủi ro đáng kể là suy thoái sản phẩm và ô nhiễm.Thiết bị nặng làm việc liên tục trên sản phẩm sẽ nén và nghiền nát vật liệu.Khi sử dụng phương pháp này, các nhà sản xuất phải cẩn thận để không làm suy giảm quá mức sản phẩm nhằm giảm bớt các vấn đề về phân tách.Việc sử dụng thêm lao động và thiết bị cần thiết thường khiến phương pháp này trở nên cực kỳ tốn kém và các nhà sản xuất phải dùng đến phương pháp phân tách trong quá trình chế biến.
Băng tải xếp chồng xuyên tâm giúp giảm thiểu tác động của việc phân tách.Khi hàng tồn kho tích lũy, băng tải di chuyển hướng tâm sang trái và phải.Khi băng chuyền di chuyển hướng tâm, các đầu của ngăn xếp, thường là vật liệu thô, sẽ được phủ bằng vật liệu mịn.Các ngón trước và sau vẫn sẽ nhám nhưng cọc sẽ hỗn hơn cọc côn.
Có một mối quan hệ trực tiếp giữa chiều cao và sự rơi tự do của vật liệu và mức độ phân tách xảy ra.Khi chiều cao tăng lên và quỹ đạo của vật liệu rơi mở rộng, thì vật liệu mịn và thô ngày càng bị phân tách.Vì vậy, băng tải có chiều cao thay đổi là một cách khác để giảm sự phân biệt.Ở giai đoạn ban đầu, băng tải phải ở vị trí thấp nhất.Khoảng cách đến ròng rọc đầu luôn phải càng ngắn càng tốt.
Rơi tự do từ băng chuyền lên một chồng là một lý do khác để phân tách.Cầu thang đá giảm thiểu sự phân tầng bằng cách loại bỏ vật liệu rơi tự do.Cầu thang đá là một cấu trúc cho phép vật liệu chảy xuống các bậc lên các cọc.Nó có hiệu quả nhưng có ứng dụng hạn chế.
Sự phân tách do gió gây ra có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng máng trượt kính thiên văn.Máng thu trên các puly xả của băng tải, kéo dài từ puly đến ngăn xếp, bảo vệ khỏi gió và hạn chế tác động của nó.Nếu được thiết kế hợp lý, nó còn có thể hạn chế sự rơi tự do của vật liệu.
Như đã đề cập trước đó, băng tải đã được cách nhiệt trước khi đến điểm xả.Ngoài ra, khi vật liệu rời khỏi băng chuyền, sự phân tách tiếp theo xảy ra.Một bánh guồng có thể được lắp đặt tại điểm xả để trộn lại vật liệu này.Bánh xe quay có cánh hoặc mái chèo đi qua và trộn đường đi của vật liệu.Điều này sẽ giảm thiểu sự phân tách, nhưng sự xuống cấp của vật liệu có thể không được chấp nhận.
Tách có thể đòi hỏi chi phí đáng kể.Khoảng không quảng cáo không đáp ứng thông số kỹ thuật có thể dẫn đến hình phạt hoặc từ chối toàn bộ khoảng không quảng cáo.Nếu vật liệu không phù hợp được giao đến nơi làm việc, tiền phạt có thể vượt quá $0,75 mỗi tấn.Chi phí lao động và thiết bị để phục hồi các cọc chất lượng kém thường rất cao.Chi phí hàng giờ để xây dựng một nhà kho với máy ủi và người vận hành cao hơn chi phí của một băng tải ống lồng tự động và vật liệu có thể bị phân hủy hoặc bị nhiễm bẩn để duy trì việc phân loại thích hợp.Điều này làm giảm giá trị của sản phẩm.Ngoài ra, khi thiết bị như máy ủi được sử dụng cho các nhiệm vụ phi sản xuất, sẽ có chi phí cơ hội liên quan đến việc sử dụng thiết bị khi nó được vốn hóa cho các nhiệm vụ sản xuất.
Một cách tiếp cận khác có thể được thực hiện để giảm thiểu tác động của sự cô lập khi tạo khoảng không quảng cáo trong các ứng dụng mà sự cô lập có thể là một vấn đề.Điều này bao gồm xếp chồng theo lớp, trong đó mỗi lớp được tạo thành từ một loạt các ngăn xếp.
Trong phần ngăn xếp, mỗi ngăn xếp được hiển thị dưới dạng một ngăn xếp thu nhỏ.Sự phân tách vẫn xảy ra trên từng đống riêng lẻ do các tác động tương tự đã thảo luận trước đó.Tuy nhiên, mô hình cô lập thường được lặp lại trên toàn bộ mặt cắt ngang của cọc.Các ngăn xếp như vậy được cho là có “độ phân giải phân tách” lớn hơn vì mẫu chuyển sắc rời rạc lặp lại thường xuyên hơn với các khoảng thời gian nhỏ hơn.
Khi xử lý các chồng bằng bộ nạp phía trước, không cần phải trộn nguyên liệu, vì một muỗng bao gồm nhiều chồng.Khi ngăn xếp được khôi phục, các lớp riêng lẻ sẽ hiển thị rõ ràng (xem Hình 2).
Ngăn xếp có thể được tạo bằng các phương pháp lưu trữ khác nhau.Một cách là sử dụng hệ thống cầu và băng tải xả, mặc dù tùy chọn này chỉ phù hợp cho các ứng dụng cố định.Một nhược điểm đáng kể của hệ thống băng tải cố định là chiều cao của chúng thường cố định, điều này có thể dẫn đến hiện tượng tách gió như mô tả ở trên.
Một phương pháp khác là sử dụng băng tải kính thiên văn.Băng tải ống lồng cung cấp cách hiệu quả nhất để tạo thành các ngăn xếp và thường được ưa chuộng hơn các hệ thống cố định vì chúng có thể được di chuyển khi cần thiết và nhiều băng tải thực sự được thiết kế để vận chuyển trên đường.
Băng tải ống lồng bao gồm các băng tải (băng tải bảo vệ) được lắp đặt bên trong các băng tải bên ngoài có cùng chiều dài.Băng tải đầu có thể di chuyển tuyến tính dọc theo chiều dài của băng tải bên ngoài để thay đổi vị trí của ròng rọc dỡ hàng.Chiều cao của bánh xe xả và vị trí xuyên tâm của băng tải có thể thay đổi.
Sự thay đổi ba trục của bánh xe không tải là điều cần thiết để tạo ra các cọc phân lớp khắc phục sự phân tách.Hệ thống tời dây thường được sử dụng để kéo dài và rút lại băng tải cấp liệu.Chuyển động xuyên tâm của băng tải có thể được thực hiện bằng hệ thống xích và đĩa xích hoặc bằng bộ truyền động hành tinh dẫn động bằng thủy lực.Chiều cao của băng tải thường được thay đổi bằng cách kéo dài xi lanh của khung gầm ống lồng.Tất cả các chuyển động này phải được điều khiển để tự động tạo ra các cọc nhiều lớp.
Băng chuyền dạng ống lồng có cơ chế tạo các ngăn xếp nhiều lớp.Giảm thiểu độ sâu của mỗi lớp sẽ giúp hạn chế sự phân tách.Điều này đòi hỏi băng tải phải tiếp tục di chuyển khi hàng tồn kho tăng lên.Nhu cầu di chuyển liên tục khiến việc tự động hóa các băng chuyền dạng ống lồng trở nên cần thiết.Có một số phương pháp tự động hóa khác nhau, một số phương pháp rẻ hơn nhưng có những hạn chế đáng kể, trong khi những phương pháp khác có thể lập trình đầy đủ và mang lại sự linh hoạt hơn trong việc tạo hàng tồn kho.
Khi băng tải bắt đầu tích lũy vật liệu, nó sẽ di chuyển hướng tâm trong khi vận chuyển vật liệu.Băng tải di chuyển cho đến khi một công tắc giới hạn gắn trên trục băng tải được kích hoạt dọc theo đường xuyên tâm của nó.Kích hoạt được đặt tùy thuộc vào độ dài của cung mà người vận hành muốn băng tải di chuyển.Lúc này, băng chuyền sẽ kéo dài đến một khoảng cách định trước và bắt đầu di chuyển theo hướng khác.Quá trình này tiếp tục cho đến khi băng tải dầm được kéo dài đến mức mở rộng tối đa và lớp đầu tiên được hoàn thành.
Khi cấp độ thứ hai được xây dựng, đầu nhọn bắt đầu rút lại khỏi phần mở rộng tối đa của nó, di chuyển hướng tâm và rút lại ở giới hạn vòng cung.Xây dựng các lớp cho đến khi công tắc nghiêng gắn trên bánh xe hỗ trợ được kích hoạt bởi cọc.
Băng chuyền sẽ đi lên khoảng cách đã đặt và bắt đầu lần nâng thứ hai.Mỗi bộ nâng có thể bao gồm nhiều lớp, tùy thuộc vào tốc độ của vật liệu.Lần nâng thứ hai tương tự như lần thứ nhất và cứ thế cho đến khi đóng xong toàn bộ cọc.Một phần lớn của đống kết quả được khử cô lập, nhưng có tràn ở các cạnh của mỗi đống.Điều này là do băng tải không thể tự động điều chỉnh vị trí của công tắc giới hạn hoặc đối tượng được sử dụng để kích hoạt chúng.Công tắc giới hạn rút lại phải được điều chỉnh sao cho phần vượt quá không chôn trục băng tải.