Vật liệu số lượng lớn là những thứ được xử lý 'với số lượng lớn'. Một mảnh LEGO là một viên gạch nhưng 1,000 viên đổ vào một chiếc túi là vật liệu rời. Tinh bột ngô, cát, bột mì, bột áo, sỏi, thức ăn cho mèo, Cap'n Crunch, tiền xu, đinh vít, hạt xốp, chì bắn và sâu keo là những vật liệu dạng rời.

Rất nhiều ứng dụng mà bạn cần di chuyển hàng loạt đồ đạc. Máy in 3D thiêu kết chọn lọc, người cho ăn gia súc, Máy ép phun tự làm, máy sản xuất PCB dựa trên mực, sơn tĩnh điện tại nhà, LEGO tự động / domino / bất cứ thứ gì máy phân loại hoặc người lắp ráp, người làm vườn tự động, phụ kiện airsoft - xử lý vật liệu rời là một phần của hack. Các lớp khoa học đại học bao gồm chất rắn và chất lỏng, nhưng hiếm khi vật liệu rời.

Hầu hết các tin tặc chỉ cầu nguyện nó hoạt động và khai thác thùng rác khi nó không hoạt động. Ngành công nghiệp phát triển tốt hơn, nhưng thuật ngữ tiếng lóng “phát ban”, kết quả lâu dài của khai thác thùng 300 tấn với búa tạ (video), cho thấy họ cũng không hiểu đúng lúc nào. Đồng thời, đây là một khu vực thú vị mà bạn có thể thử nghiệm với việc sử dụng các vật dụng trong nhà bếp. Vì vậy, hãy đến với chúng tôi trong loạt bài ngắn về những kiến ​​thức cơ bản về xử lý vật liệu số lượng lớn.

Arching, Ratholes và Slurping

Trong một thùng điển hình có một hình nón hoặc hình chóp ống khói ở dưới cùng với một hình trụ hoặc hình chữ nhật thẳng đứng phần trên cùng của nó. Mối nối được gọi là hông. Kênh kết thúc bằng mở, thường có kiểm soát cửa khẩu.

Vật liệu rời có ít độ bền kết dính so với vật rắn, nhưng tất nhiên điều này khác nhau giữa các vật liệu. Ví dụ, chì bắn có ít độ kết dính và dễ chảy. Bột có độ kết dính cao hơn và khó bị đổ. Vật liệu chỉ chảy khi lực tác động qua một mặt cắt của vật liệu lớn hơn cường độ dính của vật liệu.

Hãy tưởng tượng cái thùng chỉ chứa một ít cát ướt, ngay phía trên cổng, và chúng ta mở cổng. Liệu cát có rơi ra ngoài không? Cát bây giờ đang bắc cầu mở, và các lực cũng giống như bất kỳ cây cầu nào khác. Chúng tôi muốn cây cầu bị hỏng một cách đáng tin cậy.

Thường thì một chút đầu tiên sẽ bị lỗi và rơi ra ngoài. Nhưng khi làm như vậy, nó có thể để lại một bề mặt cong. Nếu vật liệu làm vòm có thể làm cầu mở, nó sẽ không chảy ra ngoài. Một ít rơi ra ngoài, để lại một hốc có mái tròn và dòng chảy dừng lại. Vật liệu có cong.

Nếu thùng nhẵn và phễu có góc dốc, vật liệu chảy bằng dòng chảy khối lượng. Tất cả vật chất đều chảy, và trong phần hình trụ, dòng chảy chỉ theo phương thẳng đứng. Bề mặt trên của vật liệu sẽ hạ xuống mà không cần sắp xếp lại cho đến khi nó chạm đến phần hông. Đối với nhiều loại vật liệu, thành bên trong nhẵn và góc hình nón lớn hơn 60 độ là quy tắc thiết kế tốt cho dòng chảy khối lượng.

Thay vì trượt ở giao diện tường-vật liệu, nếu phễu quá cùn hoặc thành quá thô, vật liệu có thể kết dính ở đâu đó bên trong. Đây là dòng chảy phễu. Vật liệu tạo thành phễu riêng, sắc nét hơn bên trong và chỉ có vật liệu bên trong phễu chảy. Luồng kênh vốn dĩ không tệ, nhưng có nhiều vấn đề tiềm ẩn hơn. (Xem điều này hữu ích trang các vấn đề về luồng để biết thêm chi tiết.)

Khi funneling trở nên cực đoan, nó thậm chí có thể hang chuột - vật liệu chảy, nhưng tạo ra một lỗ gần như thẳng đứng trên lỗ. Hầu hết vật liệu không di chuyển và khi lỗ chạm đến bề mặt, dòng chảy dừng lại, bạn đã có một đường mòn ổn định. Ngay cả khi đường ray không ổn định, vật liệu bên ngoài không di chuyển, vì vậy bạn cũng có thể đã làm một thùng nhỏ hơn. Tệ hơn nữa, vật liệu bị mắc kẹt có thể bị thối rữa hoặc phân hủy, hoặc nén chặt thành một khối rắn.

Một vài mẹo thiết kế. Các góc của thùng hình chữ nhật có nhiều tường hơn để 'nâng đỡ' vật liệu, vì vậy các góc thường xảy ra hiện tượng treo lên. Sử dụng thùng tròn nếu bạn có quyền lựa chọn. Ngoài ra, đường kính của đường ray sẽ lớn hơn một chút so với đường chéo của lỗ mở. Các khe hở đôi khi hoạt động tốt hơn các lỗ tròn.

Đại hồng thủy

Khi vật liệu được đổ, nó có thể chất lỏng, không trở thành khối mà trở thành các hạt độc lập. Đổ một muỗng cà phê bột từ ngang ngực. Nó biến thành một đám bụi thay vì rơi xuống như một đống.

Cho ăn vào đường đua có thể dẫn đến hiện tượng sôi bụng khi lượng hàng mới rơi thẳng qua đường. Tệ hơn nữa, nó có thể đánh sập một số bức tường đường ray. Tất cả sụp đổ ngay lập tức, ở tốc độ cao, được gọi là lũ lụt - vật liệu mới và rơi xuống lỗ dưới dạng chất lỏng và phóng ra với tốc độ cao.

Điều này có thể làm vỡ cổng hoặc bất cứ thứ gì mà thùng chứa thức ăn, và nhiều loại bột gây nguy hiểm cho đường hô hấp hoặc thậm chí là nguy cơ nổ khi chúng trộn quá mịn với không khí. Và nó có thể dẫn đến sự phân biệt.

Phân chia

Trong hầu hết các vật liệu rời có các hạt có kích thước khác nhau, và thường là các vật liệu khác nhau: sỏi đáy, các loại hạt hỗn hợp, một lọ ốc trộn. Hiệu ứng quả hạch Brazil, trong đó một lọ hỗn hợp các loại hạt kết thúc bằng quả hạch Brazil ở trên và đậu phộng ở dưới cùng, là một dạng của cách ly.

Trộn muối và đậu Hà Lan khô rồi đổ hỗn hợp qua một cái phễu lên đĩa. Hỗn hợp tạo thành một đống hình nón. Đậu Hà Lan lăn xuống đống và kết thúc ở các cạnh của đĩa. Cho ăn từ một đường ống hoặc máng nhỏ ở giữa làm cho vật liệu lớn hơn tách ra gần các bức tường. Nếu sau đó phễu được làm rỗng bằng dòng chảy của phễu, thì nguyên liệu cuối cùng chủ yếu là muối. Đậu Hà Lan ở lại.

Một cách chữa là có một phần hình trụ cao có khối lượng chảy và giữ cho bề mặt vật liệu ở trên phần hông. Sau đó, vật liệu được lấy ra theo đúng thứ tự mà nó xuất hiện, cho dù đó là từ tường hay trung tâm. Các phần chèn cũng có thể giúp thoát khỏi các vấn đề phân tách. Một hình nón hướng lên trên giá đỡ bên trong phễu buộc vật liệu từ trung tâm trộn với vật liệu từ đã được lắng đọng, và một tấm vách ngăn bên dưới đầu vào có thể thay đổi ký tự đầu vào từ một điểm trung tâm thành nhiều nguồn cấp nhỏ hơn. Đôi khi chỉ cần hạ thấp đầu vào cũng có thể hữu ích.

Các vấn đề khác

Thả khoai tây chiên vào thùng rỗng hai mét đảm bảo sẽ bị vỡ, nhưng thậm chí lạm dụng tương đối nhẹ cũng có thể làm vỡ các hạt, như bụi ở đáy hộp Cap'n Crunch cho thấy. Có lẽ ngũ cốc buổi sáng của chúng tôi đã được chất vào túi tại nhà máy mà không có một vài cm bột màu rám nắng - chắc chắn nó đã bị mài mòn trong quá trình vận chuyển.

Một số vật liệu phát triển một điện tích tĩnh khi chúng di chuyển và điều này có thể cản trở chuyển động. Các thùng cắt bằng laser acrylic hoặc polycarbonate thường là một thủ phạm. Một thí nghiệm đơn giản - xoa một quả bóng bay lên tóc, sau đó giữ nó vào vật liệu bạn muốn di chuyển hàng loạt. Nếu nó nhặt vật liệu, một thùng kim loại nối đất là một giải pháp sửa chữa.

Một số vật liệu có tính mài mòn. Giấy nhám sau cùng là cát được dán vào giấy. Bên cạnh vật liệu thùng cứng hơn, việc cố ý tạo ra dòng chảy phễu có thể bảo vệ thành thùng. Một cái phễu lớn vừa đủ cùn để phễu chảy ra tạo thành một cái phễu tốt để mài mòn.

TL; DR

Tuần tới, chúng ta sẽ xem xét sâu hơn các đặc tính của vật liệu dạng khối và tuần sau, chúng ta sẽ đi sâu vào máy móc để di chuyển chất rắn dạng khối. Đây là một chuyến tham quan vòng xoáy về một số thuật ngữ và các vấn đề mà chỉ cần bỏ vật liệu số lượng lớn vào thùng là có thể xuất hiện. Hy vọng rằng nó ít nhất cũng giúp đặt tên cho một số bài học bạn đã học được từ việc chơi trong bếp hoặc hộp cát.

Nếu có thể tóm tắt, TL; DR cho hầu hết các thiết kế thùng rác là:

• Sử dụng thùng tròn có thành bên trong nhẵn.
• Giữ cho các bức tường của phần phễu nghiêng trên 60 độ.
• Khai mở càng lớn, cuộc sống của bạn càng đơn giản. Các khe hở có thể tốt.
• Nếu bề mặt hình nón hướng xuống bên trong, đó là một dấu hiệu cảnh báo.
• Theo dõi sự phân biệt.

Hẹn gặp lại vào tuần sau!