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Schüttgutfestigkeit in Trichtern: vertikaler Pulver-Schertest

Egal ob Getreide oder Mehl, Zucker oder Salz, grob oder fein: Wer mit Granulaten und Pulvern zu tun hat, hat auch mit verstopften Trichtern zu tun. Das kann viele Ursachen haben, wie zum Beispiel Brücken- oder Schachtbildung im Silo, Kernfluss, Schießen, Entmischen, einseitiger Abzug durch Austragegeräte, Beulen im Silo durch einseitigen Schüttgutfluss oder Erschütterungen wie Silobeben und Silohupen.

 

Schüttgutwiderstand und Trichterverstopfung

Um die Anfälligkeit eines Pulvers für diese Probleme zu bestimmen, ist die wichtigste zu berücksichtigende Eigenschaft der Schüttgutwiderstand des Pulvers bei Einleitung des Pulverflusses. Die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung hängt neben den Pulvereigenschaften selbst aber auch von den Umgebungsbedingungen (wie Feuchtigkeit, Temperatur, Trichtergeometrie und Spannungszustand) ab.

Mit einem vertikalen Schertest lässt sich messen, wann ein komprimiertes Pulver (wie in einem gefüllten Trichter) zu fließen beginnt. Mit dieser Methode kann die Verdichtung imitiert werden, die durch das Eigengewicht des Pulvers im Trichter auftritt, wenn die Auslassöffnung geschlossen und die Zuführung abgeschaltet ist. Verstopfungen können insbesondere dann entstehen, wenn der Auslass wieder geöffnet und die Zuführung aktiviert wird.

 

Vertikaler Pulver-Schertest

Mit der vertikalen Pulver-Schertestvorrichtung kann das Verhalten eines Pulvers zum Beispiel bei der Lagerung in einem Silo oder Vorratsbehälter untersucht werden. Eine häufige Problematik besteht darin, dass ein Pulver bei Dosiervorgängen nicht gleichmäßig nachfließt. Mit dieser Vorrichtung kann dieses Verhalten simuliert werden.

Das Pulver wird in die Vorrichtung, welche mit einer Bodenklappe versehen ist, geschüttet und mit einem Gewicht belastet. Typischerweise bringt der Texture Analyser noch eine zusätzliche Belastung von 20 kg auf das Pulver auf (Schritt 1).

Nach einer definierten Belastungszeit wird das Zusatzgewicht vom Pulver entfernt und ein Stempel schert dann das Pulver durch die nun geöffnete Bodenklappe der Vorrichtung hindurch (Schritt 2). Dabei wird das Pulver in einen nahezu perfekten Scherzustand versetzt (wobei die Kraft parallel zur Pulverbewegung verläuft) (Schritt 3).

 

Als Ergebnis wird die vertikale Scherfestigkeit wie folgt berechnet:

Diese Prüfung kann auch zur Berechnung eines minimalen Auslassdurchmessers verwendet werden, um einen zuverlässigen Durchfluss zu gewährleisten. Für diese Messung muss der Anwender die Schüttdichte und die Scherfestigkeit des Pulvers kennen. Die kraftschlüssige Ausströmung aus dem Trichter ist die Scherfestigkeit, die das Pulver bei der Lagerung erreicht hat, während die kraftschlüssige Ausströmung das Gewicht des freitragenden Pulvers ist, das über den Auslauf nach unten wirkt.

Informationen darüber, wie die Ergebnisse dieser Prüfung zur Berechnung eines minimalen Trichterauslasses verwendet werden können, finden Sie in der Abhandlung "Eine Untersuchung zur Charakterisierung von Schüttgütern und Strömungen in Trichtern" von Edward McGee (Glasgow Caledonian University, 2005).