Fließeigenschaften von Schüttgütern
Die Bestimmung der Fließeigenschaften von Schüttgütern erfordert spezielle Meßmethoden und -geräte, in erster Linie aber umfangreiche Erfahrungen.
Das Fließverhalten von Schüttgütern wird durch sogenannte Fließorte beschrieben, welche mittels Scherzellen gemessen werden. Bewährt und durchgesetzt haben sich für praktische Aufgabenstellungen die Translationsscherzelle nach JENIKE und Ringscherzellen.
Es werden von dem zu untersuchenden Schüttgut mindestens drei Fließorte gemessen. Parameter eines jeden Fließortes ist die Schüttgutdichte, die hier Fließdichte RHOF genannt wird, weil neben der herrschenden Normalspannung SIGMA eine Schubspannung t auf den Schüttgutkörper einwirkt. Jeder Fließort hat bei hohen Spannungen einen Endpunkt, welcher durch stationäres Fließen (Konstanz von Schubspannung TAU und Fließdichte RHOF) gekennzeichnet ist. Alle Punkte auf dem Fließort links vom stationären Endpunkt sind durch beginnendes Fließen nach vorangegangenem stationären Fließen gekennzeichnet. Spannungszustände unterhalb eines Fließortes führen nicht zum Fließen, während solche oberhalb eines Fließortes nicht existent sind.
Aus der Lage der Fließorte ergeben sich folgende für die Dimensionierung von Siloausläufen wichtige Kennwerte:
innerer Reibungswinkel PHIi
Dies ist der Anstieg des linearen Teiles des Fließortes.
größte Hauptspannung SIGMA1
kleinste Hauptspannung SIGMA2
Diese werden charakterisiert durch den großen MOHR-Kreis, welcher den Fließort in seinem Endpunkt tangiert.
einaxiale Druckfestigkeit SIGMAc
Ein bei dem Spannungszustand des Endpunktes verfestigtes Schüttgut hat, wenn die kleinste Hauptspannung Sigma2 = 0 ist (unbehinderte Ausdehnung in Richtung von Sigma2 ist möglich) die Druckfestigkeit Sigmac. Dies wird durch den kleinen MOHR-Kreis dargestellt, der den Koordinatenursprung schneidet (Sigma2 = 0).
stationärer Reibungswinkel PHIst
Dies ist der Anstiegswinkel des stationären Fließortes, welcher die Endpunkte (stationäres Fließen) aller Fließorte und den Koordinatenursprung miteinander verbindet.
effektiver Reibungswinkel PHIe
Dies ist der Anstiegswinkel des effektiven Fließortes, der alle großen MOHR-Kreise tangiert und durch den Koordinatenursprung führt.
Fließfunktion SIGMAc (SIGMA1)
Diese gibt den Verlauf der Schüttgutfestigkeit in Abhängigkeit von der Verfestigungsspannung wieder.
Zeitfließfunktion SIGMAc,t (SIGMA1)
Viele Schüttgüter neigen während der Lagerung zu einer fortschreitenden Verfestigung. Dies kann z.B. durch Kristallisations- oder Sintervorgänge hervorgerufen werden. Dieser Effekt ist meßtechnisch erfaßbar. Hierzu ist die JENIKE-Scherzelle sehr gut geeignet. Die erhaltenen Zeitfließorte liefern die nach einer Lagerzeit erhöhten Werte der einaxialen Druckfestigkeit Sigmac,t.
Wandreibungswinkel PHIW
Mit dem Schergerät läßt sich unter Verwendung einer Wandmaterialprobe der Wandfließort messen. Dieser verläuft meist als Gerade durch den Koordinatenursprung und ist daher durch deren Anstiegswinkel eindeutig beschreibbar.
