الفحص الميكانيكي

يُعدّ الغربال الدوّار تحسينًا على الغربالات الاهتزازية والخطية، إذ يستخدم حركة بيضاوية تُساعد في غربلة حتى المواد فائقة النعومة. وكما هو الحال في التنقيب عن الذهب، تميل الجزيئات الدقيقة إلى التمركز في المنتصف، بينما تتجه الجزيئات الأكبر حجمًا إلى الأطراف. يُتيح هذا الفصل ويُخفف الضغط على سطح الغربال ليؤدي وظيفته بكفاءة. ومع إضافة طبقات متعددة ووحدات تنظيف كروية، يُمكن غربلة حتى المنتجات الصعبة بكفاءة عالية وفصلها بدقة متناهية. ^{[ 8 ]}

معدات الاهتزاز ذات الحركة الدائرية عبارة عن هزاز أو سلسلة من الهزازات، حيث يتسبب المحرك في تحريك الهيكل بأكمله. يمتد الهيكل إلى أقصى مدى أو طول ثم ينكمش إلى وضعه الأصلي. توجد مجموعة من النوابض أسفل الهيكل لامتصاص الاهتزازات والصدمات أثناء عودته إلى وضعه الأصلي.

يُستخدم هذا النوع من المعدات للجسيمات الكبيرة جدًا، بدءًا من حجم الحصى وصولًا إلى حجم الصخور الكبيرة. وهو مصمم أيضًا لإنتاج كميات كبيرة. وبصفته غربالًا، يسمح هذا الهزاز بمرور المواد كبيرة الحجم وسقوطها في الكسارة، مثل الكسارة المخروطية أو الكسارة الفكية أو مطحنة المطرقة. أما المواد التي تمر عبر الغربال فتتجاوز الكسارة وتُنقل وتُخلط مع المواد المكسرّة.

يُستخدم هذا الجهاز أيضًا في عمليات الغسيل، حيث يمرّ المنتج أسفل قضبان الرش، ويتم غسل المواد الدقيقة والمواد الغريبة عبر المنخل. هذا مثال على الغربلة الرطبة.

معدات الغربلة الاهتزازية عالية التردد عبارة عن هزاز ذي إطار ثابت، حيث يهتز قماش الغربلة فقط. تُستخدم هذه المعدات لفصل الجسيمات التي يتراوح حجمها بين 3  مم (1/8 بوصة) و+150 مش. تواجه الغرابيل التقليدية صعوبة في فصل الجسيمات ذات الأحجام الكبيرة مثل 44 ميكرون. في المقابل، تسمح المناخل عالية الطاقة الأخرى، مثل تقنية الغربلة المتقدمة من شركة Elcan Industries، بفصل الجسيمات بدقة تصل إلى 10 ميكرون و5 ميكرون على التوالي.

تقوم هذه الهزازات عادةً بعملية قطع ثانوية لمزيد من المعالجة أو تقوم بعملية قطع للمنتج النهائي.

تُثبّت هذه الهزازات عادةً بزاوية حادة بالنسبة للمستوى الأفقي. وتتراوح الزوايا من 25 إلى 45 درجة بالنسبة للمستوى الأفقي.

يحتوي هذا النوع من المعدات على محرك لا مركزي أو أوزان تُحرك الهزاز في مسار دائري. تتدحرج المادة فوق المنخل وتسقط بفعل الجاذبية وتغيرات الاتجاه. توفر الكرات المطاطية والصواني وسيلة ميكانيكية إضافية لدفع المادة للسقوط. كما تُسهم الكرات في دفع المادة للعثور على فتحة مناسبة للسقوط.

يتم ضبط الهزاز بزاوية منخفضة بالنسبة للمستوى الأفقي. عادةً، لا تتجاوز الزاوية من 2 إلى 5 درجات بالنسبة للمستوى الأفقي.

تُستخدم هذه الأنواع من الهزازات للحصول على قطع نظيفة للغاية. وعمومًا، لا تحتوي المادة المقطوعة النهائية على أي قطع كبيرة الحجم أو أي شوائب دقيقة.

تم تصميم هذه الهزازات لتحقيق أعلى جودة ممكنة على حساب انخفاض معدل التغذية.

تتكون المناخل الأسطوانية من أسطوانة دوارة بزاوية منخفضة، محاطة بألواح شبكية موزعة حول قطرها. تستقر المواد الخام دائمًا في قاع الأسطوانة، ومع دورانها، تتلامس باستمرار مع الشبكة النظيفة. تنتقل المواد كبيرة الحجم إلى نهاية الأسطوانة لأنها لا تمر عبر الشبكة، بينما تمر المواد صغيرة الحجم عبر الشبكة إلى قناة أسفلها.

يبلغ عرض قماش الغربلة المشدود عادةً 4 أقدام، أو طوله مساوياً لعرض أو طول آلة الغربلة، وذلك حسب ما إذا كان شد القماش جانبياً أم طرفياً. يُصنع قماش الغربلة للغربلة المشدودة بخطافات، ويُثبّت بواسطة قضبان تثبيت مثبتة بمسامير على جانبي صندوق الغربلة. عند إحكام ربط مسامير قضبان التثبيت، يُشد القماش، أو حتى يُمدد في حالة بعض أنواع وسائط الغربلة ذاتية التنظيف. ولضمان عدم اصطدام مركز القماش بسطح آلة الغربلة بشكل متكرر نتيجةً لاهتزاز الهزاز، ولضمان بقاء القماش مشدوداً، تُوضع قضبان دعم على ارتفاعات مختلفة على سطح آلة الغربلة لتشكيل منحنى تاجي من خطاف إلى آخر على القماش. ^{[ 9 ]} يتوفر قماش الغربلة المشدود بمواد متنوعة: الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ عالي الكربون، وأسلاك الفولاذ المُقسّى بالزيت، بالإضافة إلى المطاط أو البولي يوريثان المصبوب، والغربلة الهجينة (قماش غربلة ذاتي التنظيف مصنوع من المطاط أو البولي يوريثان والأسلاك المعدنية).

تستخدم معدات الفرز الاهتزازية عادةً إطارات غربلة دائرية صلبة تُثبّت عليها شبكة سلكية منسوجة. وقد حلّت تقنية اللصق محلّ الطرق التقليدية لإنتاج شاشات شبكية مشدودة في السنوات الأخيرة، حيث لم تعد الشبكة مشدودة ومثبتة بين جسم إطار الغربلة وحلقة التثبيت؛ بل سمحت التطورات في تقنيات المواد اللاصقة الحديثة للصناعة باستخدام مواد لاصقة هيكلية عالية القوة لربط الشبكة المشدودة مباشرةً بالإطارات. ^{[ 10 ]}

تتكون وسائط الفرز المعيارية عادةً من ألواح من البولي يوريثان أو المطاط المقوى بالفولاذ، بأبعاد قدم واحدة في العرض وقدم أو قدمين في الطول ^{[ 11 ]} (وأربعة أقدام لـ ISEPREN WS 85 ^{[ 12 ]} ). تُركّب هذه الوسائط على سطح مستوٍ (بدون تقوس) يتميز عادةً بمساحة سطح أكبر من السطح المشدود. يُعوض هذا التصميم ذو المساحة الأكبر عن حقيقة أن وسائط الفرز المعيارية المصنوعة من المطاط والبولي يوريثان توفر مساحة مفتوحة أقل من القماش السلكي. على مر السنين، طُوّرت طرق عديدة لربط الألواح المعيارية بعوارض سطح الفرز ^{[ 13 ]} . بعض أنظمة الربط هذه حاصلة على براءات اختراع أو لا تزال كذلك ^{[ 14 ]} . كما تتوفر وسائط فرز ذاتية التنظيف في هذا النظام المعياري ^{[ 15 ] .}

تُستخدم الأقمشة السلكية المنسوجة، المصنوعة عادةً من الفولاذ المقاوم للصدأ، على نطاق واسع كوسيط ترشيح في عمليات الغربلة في العديد من الصناعات. وتُنسج في أغلب الأحيان بنسيج عادي، أو بنسيج مائل للحصول على أدقّ الفتحات، حيث يمكن إنتاج فتحات تبدأ من بضعة ميكرونات فما فوق (مثلاً 25 ميكرونًا)، باستخدام أسلاك بقطر لا يقل عن 25 ميكرونًا. يُتيح النسيج المائل إمكانية نسج شبكة عندما يكون قطر السلك سميكًا جدًا مقارنةً بحجم الفتحة. أما أنواع النسيج الأخرى، الأقل شيوعًا، مثل النسيج الهولندي، فتُتيح إنتاج شبكات أقوى و/أو ذات فتحات أصغر.

تُنسج الأقمشة السلكية اليوم وفقًا لمعايير دولية صارمة، مثل ISO1944:1999، ^{[ 16 ]} التي تحدد التفاوتات المقبولة فيما يتعلق بعدد الفتحات الاسمي والعيوب. يُعرَّف عدد الفتحات الاسمي، الذي تُعرَّف به الشبكة عمومًا، بأنه مقياس لعدد الفتحات في البوصة الطولية، ويُحدد بحساب عدد الفتحات من مركز سلك إلى مركز سلك آخر يبعد عنه بوصة طولية واحدة. ^{[ 17 ]} على سبيل المثال، شبكة من النوع 2 منسوجة بسلك قطره 1.6 مم، يكون قطر فتحتها 11.1 مم (انظر الصورة أدناه لشبكة من النوع 2 مع تجعيد وسيط). صيغة حساب قطر فتحة الشبكة، بمعرفة عدد الفتحات وقطر السلك، هي كما يلي:

${\displaystyle a=\left({\frac {25.4}{b}}\right)-c}$

حيث a = الفتحة، b = عدد الشبكات و c = قطر السلك.

يمكن إجراء حسابات أخرى تتعلق بنسيج الأسلاك/الشبك، بما في ذلك تحديد الوزن ومساحة الفتحات. ^{[ 18 ]} تجدر الإشارة إلى أن أقطار الأسلاك غالبًا ما يُشار إليها بمقياسها القياسي (swg)؛ على سبيل المثال، سلك قطره 1.6 مم هو سلك بمقياس 16.

تقليديًا، كانت أقمشة الفرز تُصنع من أسلاك معدنية منسوجة على نول. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} واليوم، لا يزال القماش المنسوج شائع الاستخدام، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض تكلفته مقارنةً بأنواع أخرى من وسائط الفرز. على مر السنين، طُوّرت تقنيات نسج مختلفة، إما لزيادة نسبة المساحة المفتوحة أو لإطالة عمر الاستخدام. يُستخدم القماش المنسوج ذو الفتحات المشقوقة ^{[ 22 ]} عندما لا يكون شكل المنتج أولوية، وعندما يحتاج المستخدمون إلى نسبة مساحة مفتوحة أعلى. أما القماش المنسوج ذو السطح المستوي ^{[ 23 ]} فيُستخدم عندما يرغب المستهلك في إطالة عمر الاستخدام. في الأسلاك المنسوجة العادية، تتآكل التجعيدات (النتوءات الموجودة على الأسلاك المنسوجة) أسرع من بقية القماش، مما يؤدي إلى انقطاعه قبل الأوان. في الأسلاك المنسوجة ذات السطح المستوي، يتآكل القماش بالتساوي حتى يتآكل نصف قطر السلك، مما يؤدي إلى إطالة عمر الاستخدام. لسوء الحظ، لا يُستخدم قماش الأسلاك المنسوجة ذو السطح المستوي على نطاق واسع بسبب نقص التجعيدات، مما يتسبب في انخفاض ملحوظ في كمية المواد الناعمة المارة، وبالتالي تآكل الكسارات قبل الأوان.

في مصانع التكسير والغربلة، تُستخدم ألواح التثقيب أو الألواح المثقبة ^{[ 24 ] في الغالب على المناخل الاهتزازية، بعد مرور المواد الخام على قضبان الغربلة. [ 25 ]} ونظرًا لتركيبها غالبًا على سطح مشدود، توفر ألواح التثقيب عمرًا افتراضيًا ممتازًا في التطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للصدمات وتدفقًا كبيرًا للمواد.

تُستخدم وسائط الغربلة الاصطناعية حيثما يكون عمر التآكل عاملاً مهماً. تستخدمها الشركات الكبيرة، مثل المناجم والمحاجر الضخمة، لتقليل عدد مرات توقف المصنع لصيانة سطح الغربلة. كما يُستخدم المطاط كمادة غربلة عالية المقاومة للصدمات، ويُستخدم في السطح العلوي لغربال الفرز. ولمنافسة وسائط الغربلة المطاطية، طوّر مصنّعو البولي يوريثان وسائط غربلة ذات صلابة شور أقل. ولمنافسة وسائط الغربلة ذاتية التنظيف، المتوفرة بشكل أساسي في شكل قماش مشدود، طوّر مصنّعو وسائط الغربلة الاصطناعية أيضاً ألواح غربلة غشائية، وألواح ذات فتحات مشقوقة، وألواح ذات فتحات ماسية. ونظراً لزاوية فك القالب البالغة 7 درجات، قد يلاحظ مستخدمو وسائط غربلة البولي يوريثان تغيرات في حجم حبيبات المنتج خلال عمر التآكل للوحة. ^{[ 26 ]}

صُممت وسائط الشاشة ذاتية التنظيف في البداية لحل مشاكل انسداد قماش الشاشة وتكتله. وتتلخص الفكرة في وضع أسلاك مجعدة جنبًا إلى جنب على سطح مستوٍ، مما يُحدث فتحات، ثم تثبيتها معًا بطريقة ما فوق قضبان الدعم (قضبان التاج أو قضبان التثبيت). وهذا يسمح للأسلاك بالاهتزاز بحرية بين قضبان الدعم، مما يمنع انسداد القماش وتكتله. في البداية، كانت الأسلاك الطولية المجعدة على قماش التنظيف الذاتي تُثبت معًا فوق قضبان الدعم بواسطة سلك منسوج. ^{[ 27 ]} في الخمسينيات، بدأ بعض المصنّعين بتغطية الأسلاك العرضية المنسوجة بمادة مانعة للتسرب أو مطاط لمنع التآكل المبكر للتجعيدات (النتوءات على الأسلاك المنسوجة). وكان منتج ONDAP GOMME، الذي صنعته شركة Giron الفرنسية، من المنتجات الرائدة في هذا المجال. ^{[ 28 ]} خلال منتصف التسعينيات، طورت شركة ميجور واير إندستريز المحدودة، وهي شركة تصنيع في كيبيك، قماش غربلة "هجين" ذاتي التنظيف يُسمى فليكس-مات، بدون أسلاك عرضية منسوجة. ^{[ 29 ]} في هذا المنتج، تُثبّت الأسلاك الطولية المجعدة في مكانها بواسطة شرائط من البولي يوريثان. وبدلاً من تقييد (منع) الاهتزاز فوق قضبان الدعم بسبب الأسلاك العرضية المنسوجة، تُقلل شرائط البولي يوريثان من اهتزاز الأسلاك الطولية فوق قضبان الدعم، مما يسمح بالاهتزاز من خطاف إلى آخر. ^{[ 30 ]} سرعان ما بدأت شركة ميجور واير في الترويج لهذا المنتج كغربال عالي الأداء يُساعد المنتجين على غربلة المزيد من المواد المطابقة للمواصفات بتكلفة أقل، وليس مجرد حل لمشكلة ما. ^{[ 31 ]} زعمت الشركة أن الأسلاك المهتزة المستقلة تُساعد على إنتاج كمية أكبر من المنتج مقارنةً بقماش سلكي منسوج بنفس الفتحة وقطر السلك. تُعزى هذه الإنتاجية الأعلى مباشرةً إلى ارتفاع تردد اهتزاز كل سلك مستقل من أسلاك قماش الغربال (محسوبًا بالهرتز ) مقارنةً باهتزاز الهزاز (محسوبًا بالدورة في الدقيقة )، مما يُسرّع من عملية فصل طبقات المادة. ومن المزايا الأخرى التي ساهمت في زيادة الإنتاجية أن وسائط الغربال الهجينة ذاتية التنظيف توفر نسبة مساحة مفتوحة أفضل من وسائط الغربال السلكية المنسوجة. وبفضل سطحها المستوي (الخالي من النتوءات)، يمكن لوسائط الغربال الهجينة ذاتية التنظيف استخدام سلك بقطر أصغر للحصول على نفس الفتحة مقارنةً بالسلك المنسوج، مع الحفاظ على نفس العمر الافتراضي، مما ينتج عنه نسبة فتح أكبر.