Spannungen und Schachtbildung in Kernflusssilos - Untersuchungen an einer Silozentrifuge

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Arno Kwade
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 2005 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 12610887

In Kernflusssilos kommt beim Schüttgutfluss nur der Bereich unmittelbar über der Auslauföffnung in Bewegung. In der Siloperipherie bilden sich tote Zonen und am oberen Schüttgutspiegel bildet sich ein Abflusstrichter, über den das Schüttgut von der Peripherie in die Silomitte gleitet, um dann ausgetragen zu werden. Ist die Auslauföffnung zu klein, besteht die Gefahr der Brücken- und Schachtbildung. Während die Brückenbildung auf der Basis von Scherversuchen an Laborgeräten gut vorherzusagen ist, bestehen bezüglich der Schachtbildung erhebliche Unsicherheiten. Es existieren zwei Berechnungsmethoden. Die nach Jenike geht vom radialen Spannungsfeld aus und führt zu Werten auf der unsicheren Seite. Eine andere überschätzt die Schachtbildung, da sie bezüglich der maximalen Schüttgutspannungen den Füllzustand nach Janssen annimmt. Beide Methoden nehmen isotropes Schüttgutverhalten an, was zumindest bei der zweiten Methode nicht zutrifft und die Vorhersage kritischer Schachtbildungswerte noch konservativer macht. In einer Silozentrifuge soll die Schachtbildung untersucht werden. Mittels Spannungssensoren in der Wand der Siloauslauftrichter werden die Schüttgutspannungen nach dem Füllen und während des ersten Schüttgutabzugs gemessen. Diese Spannungen bewirken die Schüttgutfestigkeit, die zur Schachtbildung führt. In Laborversuchen mit dem Ringschergerät oder dem Jenikegerät und einem noch zu entwickelnden Einaxialdruckversuch sind die Schüttfestigkeiten unter Berücksichtigung des anisotropen Schüttgutverhaltens zu ermitteln. Mit Kenntnis der Spannungen und der daraus resultierenden im Labor gemessenen Schüttgutfestigkeiten soll die Berechnungsmethode kritischer Schachtabmessungen neu formuliert werden.

• DFG Programme: Research Grants