• Deutsch
  • English

© 2015 iPAT Institut für Partikeltechnik

Festigkeit und Fließverhalten

Anders als Fluide zeichnen sich Schüttgüter durch diskrete Eigenschaften aus. So haben unter anderem Größe, Form, Oberflächenrauheit, Steifigkeit sowie die chemische Zusammensetzung der Partikel einen starken Einfluss auf ihre mikromechanischen Eigenschaften. Da sich die Partikel in einem Schüttgut mitunter sehr deutlich in den zuvor genannten Eigenschaften unterscheiden (Eigenschaftsverteilungen des Schüttgutes), kommt es zu komplexen Wechselwirkungen, welche sich theoretisch nur schwer vorhersagen lassen. Aus diesem Grund ist die experimentelle Bestimmung der makromechanischen Eigenschaften von Schüttgütern mit Hilfe verschiedener Scher- und Druckversuche für die verfahrenstechnische Auslegung von Prozessen von besonderer Bedeutung.

Fließprobleme in Silos treten in Abhängigkeit der Silogeometrie und des Schüttgutverhaltens auf   (Massenfluss meist gewünscht, Kernfluss teilweise gewünscht, Schachtbildung unerwünscht)

Für die planare Scherung von Schüttgutproben stehen am Institut für Partikeltechnik verschiedene Ringschergeräte (RST-01.pc, RST-XS; Dietmar Schulze), ein Jenike-Schergerät sowie ein selbst entwickelter Mikro-Schertester zur Verfügung. Im Gegensatz zum Jenike-Schergerät bieten Ringschergeräte den Vorteil eines theoretisch unbegrenzt langen Scherweges und damit die Möglichkeit der Messung eines ganzen Fließortes an einer einzigen Schüttgutprobe.
Außerdem besteht am Institut für Partikeltechnik mit einer weltweit einzigartigen Zweiaxialbox die Möglichkeit der zweiaxialen Scherung. In diesem Gerät wird eine quaderförmige und homogene Schüttgutprobe durch vier unabhängig voneinander bewegliche Belastungsplatten spannungs- oder dehnungsgesteuert verformt. Hierbei können unter anderem Untersuchungen zur Verdichtung der Schüttgutprobe durch proportionale Dehnungspfade, zur Messung der Schüttgutfestigkeit in Abhängigkeit der Beanspruchungshistorie, sowie Versuche zum stationären Fließen durchgeführt werden.
Neben der indirekten Messung der Schüttgutdruckfestigkeit in Scherversuchen besteht die Möglichkeit zur direkten Messung im einaxialen Druckversuch. Darüber hinaus steht mit dem Anisotropie-Tester ein weiteres einzigartiges Gerät zur Messung von makroskopischen Schüttguteigenschaften zur Verfügung. Mit diesem kann die Festigkeit einer frei stehenden Schüttgutprobe in vertikaler Richtung bestimmt werden. Die vorherige Verfestigung kann in vertikaler oder horizontaler Richtung durchgeführt werden, so dass das anisotrope Verhalten bezüglich der Schüttgutfestigkeit ermittelt werden kann.
Zur Maßstabsübertragung steht darüber hinaus eine spezielle Silozentrifuge zur Verfügung. Hier können Untersuchungen zum Fließverhalten von Schüttgütern in Modellsilos in einem Zentrifugalfeld (d.h. bei realistischen Spannungen im Vergleich zum industriellen Maßstab) durchgeführt werden.

 


AG – Mitarbeiter

Aktuelle Projekte

T-MAPPP – Simulation des Bruchs und Abriebs von Granulaten und Tabletten hier

Entwicklung und Charakterisierung der Struktur gescherter kohäsiver Schüttgüter hier

 

 

Abgeschlossene Projekte

Mischverhalten in Mischern mit bewegten Werkzeugen hier

Entmischung von Schüttgütern in Haufen und Silos hier