Konveyör Uzunluğunun ve Maliyetinin Azaltılması: Geçiş Bölgesi Yüklemesi için Patentli Tasarım

Bir konveyör bandının tam olarak oluk biçimini almadan yüklenmesi genellikle kötü uygulama olarak kabul edilir. Geçiş durumundaki bant üç boyutlu bir yüzeydir ve ilk dolu oluk makarasında yükleme teknesi açısında ani bir büküm oluşarak geçiş durumundaki bandın sızdırmazlığının sağlanmasını zorlaştırır. Yeterli sızdırmazlık sağlanmasındaki bu güçlük kaçak malzeme kaçışına neden olur. Ayrıca, açıdaki ani değişim ince taneli malzemeyi toplayan bükümde bir sıkışma noktası oluşturarak, rulo sıkışması gibi başka problemlere neden olan bant sıkışma hasarlarına ve sızıntıya yol açar.
Bu dezavantajlara rağmen kullanılabilir alan eksikliği ve belirli bir malzeme için azami eğim açısının getirdiği sınırlamalar dökme malzeme taşıyanları sıklıkla geçiş bölgesinde yükleme yapmayı kabullenerek konveyörün toplam uzunluğunu azaltmaya yöneltir. Bazıları başlangıçtaki düşük fiyatın uzun vadedeki düşük maliyetlerden daha önemli olduğuna dair yanlış yönlendirilmiş bir inançla, gerekmediği halde konveyörü kısaltmanın yollarını arar. Ne yazık ki işletmeler bu kararın bedelini daha fazla ekipman bakımı, ek temizleme süresi ve hareketli bandın yakınında çalışan personelin potansiyel güvenlik risklerinin yanı sıra havada asılı tozun yarattığı kötü hava kalitesinden kaynaklanan uzun vadeli sağlık riskleri gibi başka birçok şekilde öderler.
Geçiş bölgesine yükleme yapmanın kullanışlı bir çözümü bulunabilseydi hacim kısıtlamaları ve malzeme akış sorunları nedeniyle bandın tam olarak oluk biçimini almasından sonra yüklemek üzere yeniden tasarlanamayan eski konveyörleri modifiye etmek için büyük bir pazar açılacak ve yeni tasarımların daha düşük işletme maliyeti elde etmesi mümkün olabilecekti.
Kısa bir mesafede etkili oluk geçişi gerçekleştirmek için yeni, patentli bir konsept geliştirildi. Bu yeni yaklaşım, birincisi kuyruk tamburundan 20 dereceye ve daha sonra tam yükleme bölgesinin çıkışta 20 dereceden tam oluk açısına geçiş yaptığı olmak üzere iki aşamalı bir geçiş yöntemine dayanıyor. İşletmeciler, kuyruk tamburuna yakın yükleme yapma, şut açısını değiştirme yeteneği, yükleme teknesi sıkışma hasarının azalması ve etkili bir şekilde sızdırmaz hale getirilebilen bir transfer noktası da dahil olmak üzere çeşitli avantajlar elde edebiliyor.
Geçiş Mesafesi 
Geçiş mesafesi tipik olarak, DIN (Deutsches Institut für Normung) 22101’e göre hesaplanır ve bu da bandın düzden oluk biçimine geçerken üzerinde oluşan kenar gerilmesini sınırlar. DIN 22101, hedef oluklama açısındaki kanat rulosu üzerinde bandın dikey yükselişinin, kuyruk tamburunun üst noktasına göre mukayesesiyle minimum geçiş mesafesi hesaplamasını gösterir. Birçok kurulumun, kuyruk tamburunu yükseltmek için kısmi oluklar kullanmasının nedeni, izin verilen kenar gerilmesini aşmadan dikey yükseliş geçiş mesafesini kısaltmaktır. Geçişi kısaltmaya yönelik bir diğer yaklaşım ise bandı makara ruloları arasındaki boşluklara kıstırabilecek kuyruk tamburunu alçaltmaktır. Bununla birlikte, bu tekniklerin de kendi problemlerinin olmadığı söylenemez. Bunlar arasında bandın rulolar arasında sıkışarak deforme olması, bandın kırılması makaradan yukarı kalkması gibi bant hasarına yol açabilecek sorunlar sayılabilir.
Geleneksel bir geçişte bant yassı bir profile sahipken, kuyruk tamburuna doğru bükülerek oluk şekli alır. Bu, bandın kanat kısımları üzerinde kompleks bir 3 boyutlu yüzey oluşturarak düz dipli bir yükleme teknesiyle bant yüzeyine paralel aşınma astarını karşılamayı olanaksız hale getirir. Tasarımcılar genellikle, geçişteki yükleme teknelerinin altında düz bir bant hattı oluşturma gayesiyle, üç eşit rulolu makaralarla ve ayarlanabilir kanat braketleriyle imal edilmiş geçiş makaraları kullanırlar.
Bu uygulama ne düz bant hattı yaratır ne de büküm noktasını ortadan kaldırır. Gerçekte, çoğunlukla birden çok büküm noktası oluşturur. Her bakım vardiyasında kanat açılarına “ince ayar” yapma girişimlerinde bulunularak döküntü ve bant aşınmasının azaltılmasına çalışılırken geçişin ayarı o kadar hızlı bir şekilde bozulabilir ki problemler genellikle daha da kötüleşir.
Yeni bir çözüm, bandın kaldırma makarasının merkez rulosunun uzunluğu yaklaşık olarak yükleme teknelerinin aralıklarının genişliği kadar olan bir kaldırma makarası profiline geçişini sağlamaktır. Kaldırma makarasından geleneksel üç eşit rulolu oluklama makarasına ikinci bir geçiş, kanat rulosu açısını ve kanat rulosu merkez braket yüksekliğini aşamalı olarak değiştirerek yapılır. Bu yaklaşımla bant, yükleme bölgesinin sonundaki geleneksel bir oluklama makarasına yükleme bölgesi boyunca aşamalı olarak aktarılır.
Önce bir kaldırma makarası profiline geçiş yapılarak geçiş mesafesi önemli ölçüde kısaltılır. İkinci geçiş, yükleme teknesinin altındaki bant yüzeyi, oluk açısını ve makara kanat rulosunun merkez braketinin yüksekliğini aşamalı olarak artırarak kontrol edilen düz bir hat olacak şekilde tasarlanabilir. Kaçak malzeme salımı önemli ölçüde azaltılır ve büküm noktası, neden olduğu bant hasarlarıyla birlikte ortadan kaldırılır. Uygun yükleme teknesi ve aşınma astarları takılabilir ve sızdırmazlık teknolojileri etkili bir şekilde uygulanabilir.
Kaldırmalı geçiş yüklemesi konseptinin görünen dezavantajlarından biri her bir uygulamaya kendine özgü tasarım yapılması gereğidir. Her makara ya özel bir şasiye ya da çoğu uygulamayla başa çıkabilecek şekilde, ayarlanabilir açılarla ve ayarlanabilir rulo mesnedi yükseklikleriyle oluşturulabilen bir şasiye ihtiyaç duyacaktır. Bu dezavantaj, özel şasilerde standart rulolar kullanılarak en aza indirilir. Geçiş bölgesinde yükleme ve bunun yarattığı problemleri kabullenmekten başka çaresi olmayanlar için, yapılan tasarım ve imalat masrafı bant hasarının ve kaçak malzemenin en aza indirilmesiyle kolayca dengelenecektir.
Nihai amaç, 20 dereceden son oluk açısına geçiş yaparak ve kanat ruloları üzerinde düz dipli bir yükleme teknesinin banda paralel biçimde boşluklu olarak yerleştirilebileceği tarzda düz bir bant yüzeyi oluşturarak transfer noktasının uzunluğunu artıran ikinci bir geçiş bölümü yapmaktır.
Tasarım Süreci 
İki aşamalı kaldırmalı geçişin temel tasarım kriterleri şunlardır:
1. İlk geçişteki 20 derecelik kaldırma makarasının merkez rulosunun açıkta kalan kısmı şut genişliğine eşit yapılır.
2. Kuyruktan 20 dereceye ilk geçişte DIN 22101 geçiş tasarımı formülleri geçerlidir.
3. İkinci geçiş 20 derecelik bir kanat açısıyla başlar ve kanat açısı, tasarlanmış son oluk açısındaki (yani 30, 35 veya 45 derece) yük bölgesinin çıkışına doğru kademeli olarak artar.
4. Merkez rulolarının uzunluğu aynıdır ve kanat ruloları da aynı uzunluktadır. İkinci geçiş ilerledikçe, konfigürasyon oluklama makarasının nihai tasarım açısına ve rulo / bant temasına denk olana kadar, kanat rulolarının giderek daha fazlası açıkta kalır.
5. Merkez rulonun yüksekliği nihai tasarım oluklama makarası merkez rulosuyla aynıdır. Kanat rulolarının iç braketleri kanat açısı arttıkça artırılarak yükleme teknelerinin altında düz bir bant hattı oluşturulur.
6. İkinci geçişteki makaraların sayısı makara aralığına göre belirlenir. Kanat açısı, makaraların sayısına bağlı olarak eşit kademelerle artırılır.
7. Yükleme bölgesindeki son makara nihai tasarım oluk açısındaki, üç eşit rulodan oluşan geleneksel oluklama makarasıdır.
Adım 1 
Nominal yükleme teknesi genişliği azaltılmış bir tasarım kapasitesine, bant genişliğine ve taşıma bölgesindeki son bant oluğu açısına bağlı olarak belirlenmelidir. Yükleme teknesi genişliğinin, etkili bir sızdırmazlık sistemi kurulumu ve beklenen bant gezinmesi için gerekli olan serbest bant kenarı miktarına göre belirlenmesi önerilir. Foundations 4(1)’e göre serbest kenar mesafesi, bandın genişliğine bakılmaksızın, beklenen bant gezinmesinin 50 mm’si de dahil olmak üzere, en az 115 mm’dir. Daha fazla bant gezinmesi bekleniyorsa, yükleme bölgesindeki serbest kenar mesafesi artırılmalıdır. Bu mesafe, yük bölgesi dışındaki taşıyıcı makaraların tasarım kapasitesinin belirlenmesinde kullanılan DIN veya CEMA (Konveyör Ekipmanı İmalatçıları Birliği) standardındaki bant kenarıyla karıştırılmamalıdır.
Adım 2 
Transfer noktasının uzunluğunu belirleyin. 20 dereceye ilk geçişte DIN 22101 formülleri geçerlidir ve genellikle, yalnızca bir tane özel olarak tasarlanmış 20 derece geçiş makarası gerektirir.
İkinci geçiş uzunluğu, toz kontrolüne, malzemenin geri kaymasını azaltmaya, malzemenin türbülansını veya uygulamanın diğer gerekliliklerini kontrol etmeye olan ihtiyaca bağlıdır. Daha iyi bir malzeme akışı sağlamak için şut açısını artırma ihtiyacı da göz önüne alınacak bir husus olabilir. Genellikle toz kontrolü ihtiyacı ikinci geçişin uzunluğunu belirler, bu nedenle ikinci geçiş uzunluğu kuyruk kutusu + yükleme bölümü + yükleme teknesi uzantısına eşittir (uzatma boyunun hesabında iki saniyelik bant ilerlemesinin, toz kontrolü için bant hızıyla çarpımı önerilir).
Adım 3 
Son adım 125 mm ve 150 mm çaplı rulolar için, mevcut kaldırma makarası tasarımına bağlı olarak, ikinci geçişteki makara aralığının 330 mm’den az olmayacak şekilde belirlenmesi ve özel makara şasilerinin tasarlanmasıdır. Transfer noktasının uzunluğunu makara aralığına bölerek, son oluklama makarası standart üç eşit rulolu makara olmak üzere, gerekli makara takımı sayısı hesaplanabilir. Kanat rulosu açıları aralığa bağlı olarak eşit kademelerdedir. Değişken aralık kullanılırsa, 330 mm’nin katları olması önerilir. Örneğin, darbe alanında 330 mm ve ikinci geçişin geri kalanı için 660 mm aralıklar.
Kanat rulosu braketlerinin tasarımı, ikinci geçiş yükleme teknelerinin altında düz bant hattını oluşturmak için kanat rulosu braketlerinin yüksekliklerini belirlemek amacıyla geometrinin uygulanmasını içerir. Bu, ikinci geçişteki ilk ve son kanat rulolarındaki bant temas hattına eşit iki tabanlı sanal bir trapezoidal yüzey oluşturarak yapılır. 3 boyutlu modelleme kullanarak, sanal yüzeyle temas sağlamak ve yükleme teknelerinin altında düz bir bant hattı oluşturmak için gerekli kanat braketi yükseklikleri belirlenebilir. Sonuçta ikinci geçişteki her bir kanat makara braketi benzersiz bir tasarım olacaktır (ancak ruloların hepsi aynıdır). Merkez rulo her zaman aynı uzunlukta ve braket daima ilk geçiş kaldırma makarasıyla aynıdır.
Örnek 
2 m/sn. hızda ve nominal bant gerginliğinin % 60’ı ile 90’ı arasında çalışan 1.200 mm’lik bir kumaş banda, kuyruk kutusu ve yük şutu öncesinde yalnızca 600 mm’lik birinci kademe kaldırmalı geçiş gerekli olabilir. İkinci geçiş, pasif toz kontrolü için ihtiyaç duyulan, yüklemeden sonraki iki saniyelik bant ilerlemesini gerçekleştirmek için gerekli yük şutu uzunluğu artı 4 m’dir.
Geçiş Bölgesinin Tamamlanması 
Geçiş bölgesi tasarlandıktan sonra, kalan geleneksel bileşenler yerine yerleştirilebilir. Tipik ilaveler, özel yapım sızdırmazlık sistemleri, artırılmış yükleme teknesi muhafazası yüksekliği ve pasif toz kontrolü için toz perdeleri veya aktif toz kontrolü için hava temizleyicilerdir.
Sonuç 
İki aşamalı kaldırmalı geçiş birçok avantaj sunar:
• Konveyör uzunluğunun azalması yeni kurulumlarda yapım maliyetlerini düşürür.
• Mevcut konveyörler bant hasarını ve döküntüyü azaltmak üzere modifiye edilebilir.
• Akış problemlerini azaltmak için şut açısı artırılabilir.
• Yük profili malzeme yük bölgesi boyunca akarken derinleşerek, olukların tıkanmasını, aşınma ve dökülmeyi en aza indirecek şekilde yükleme teknesi duvarlarındaki basıncı düşürür.
• Özel şasilerdeki makaralar ayrı ayrı, bandı kaldırmadan yandan çıkarılabilir.
• Karşılıklı kaldırma makaralı tasarım makara mafsalı arızalarını azaltır.
• Yedek ruloların standart tasarımları vardır.
Precision Pulley and Idler (PPI) mühendisleri, CEMA (Konveyör Ekipmanı İmalatçıları Birliği) makara yükü hesaplama yöntemlerini kullanarak, her bir kaldırma makarası takımını oluk açılarına ve transfer noktası uzunluğuna göre tasarlar. Martin Engineering mühendisleri transfer noktasının muhafaza elemanlarını kurar ve bakımlarını yapar.
Makara şasilerinin ek maliyetinin geleneksel bir karşılıklı makara şasisinin maliyetinden yaklaşık %35 daha fazla olduğu tahmin edilmektedir. Yeni kurulumlarda maliyet bant merkezi mesafesinin daha kısa olması sayesinde karşılanır. Modifiye işlemlerinde, yükleme teknesi sızdırmazlığındaki sıkışma hasarından kaynaklanan bant hasarının azalması ve temizleme maliyetlerinin düşmesiyle, maliyet hızla amorti edilir.