Untersuchung des Fließverhaltens hochdisperser, kohäsiver Pulver unter dem Einfluß mechanischer Schwingungen

Das Fließverhalten hochdisperser, kohäsiver Pulver bei Schwingungseinwirkung wurde anhand zweier Modellschüttgüter, Kalksteinmehl und Titandioxid, experimentell untersucht. Dafür wurde eine Meßmethodik entwickelt, mit der sowohl der Einfluß der Schwingungen auf die einzelnen Fließkennwerte von Schüttgütern als auch die Schwingungsübertragung im Schüttgut meßtechnisch zugänglich sind. Durch überlagerte harmonische Schwingungen kann die Scherfestigkeit von Schüttgütern deutlich reduziert werden. Die einaxiale Druckfestigkeit sinkt exponentiell mit steigender Schwinggeschwindigkeit und nähert sich asymtotisch einem Minimalwert. Ein ähnliches Verhalten kann für die Reibung zwischen Schüttgut und Wandmaterial beobachtet werden.Die Fließbedingungen (Grenzspannungsfunktionen) für hochdisperse, kohäsive Pulver wurden auf physikalischer Grundlage hergeleitet, und zwar das Modell elastisch-plastischer Deformationen von "steifen Partikeln mit weichen Kontakten". Die wesentlichen Fließkennwerte (innerer und stationärer Reibungswinkel und isostatische Zugfestigkeit sowie der mittlere Druck beim stationären Fließen als Parameter der Fließgeschichte) sind nunmehr sind nunmehr in einem Satz überschaubarer, linearer konstitutiver Gleichnungen für die momentane Verfestigung, beginnendes und stationäres Fließen enthalten. Ausgehend davon wurde erstmalig das stationäre Fließen bei Schwingungseinwirkung untersucht. Der stationäre Reibungswinkel sinkt mit steigender Schwinggeschwindigkeit. Die während des stationären Fließens wirkenden Schwingungen zeigen keinen signifikanten Einfluß auf die Schüttgutfestigkeit. Die im Rahmen dieses Projektes gewonnenen Erkenntnisse tragen zum besseren Verständnis des schwingungsinduzierten Fließens hochdisperser, kohäsiver Pulver bei und eröffnen die Möglichkeit, Kenngrößen des Schüttgutverhaltens in die bisher vorrangig empirische Auslegung und Anwendung schwingender Austraggeräte einzubeziehen.