Häufig gestellte Fragen


Frage: In welchen Bereichen wenden Ringschergeräte eingesetzt?

Antwort: Ringschergeräte werden sowohl für industrielle, praktische Anwendungen als auch in der Forschung benutzt. Die industrielle Nutzung umfasst u.a. die Bereiche Chemische Industrie, Pharma, Lebensmittelindustrie, Umwelttechnik, Zementindustrie sowie Apparate- und Anlagenhersteller. Die dort untersuchten Schüttgüter umfassen das gesamte Spektrum dieser Industrien, von pharmazeutischen Mischungen z.B. zur Tablettierung bis hin zu Kunststoffpulvern und -granulaten, von Fertigsuppen bis Filterstaub, von Zeolithen bis zu Ruß, von Spezialchemikalien wie z.B. Waschmittelzusätzen und Kunststoffadditiven bis hin zu Absorptionsmitteln.
Im der Forschung finden Sie das Ringschergerät vor allem im Bereich Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, aber auch in anderen Bereichen bis hin zur Geophysik.

 

Frage: Gibt es die Ringschergeräte RST-01.pc und RST-XS auch außerhalb Deutschlands?

Antwort: Die Ringschergeräte werden von Deutschland aus weltweit vertrieben. Geräte stehen nicht nur in Deutschland, sondern auch in vielen Europäischen Ländern wie Schweiz, Frankreich, Niederlande, Spanien, Polen, Großbritannien, Italien, Türkei und Dänemark, aber auch in Indien, Singapur, Australien, Brasilen, Mexico und natürlich in den USA.

 

Frage: Das Jenike-Schergerät galt seit Jahren als das Standard-Messgerät der Schüttguttechnik. Ist es denn dann empfehlenswert oder vorteilhaft, mit einem Ringschergerät zu arbeiten?

Antwort: Das Jenike-Schergerät gibt es seit den 1960er Jahren, und es wird und wurde erfolgreich eingesetzt. Ich selbst habe mit diesem Gerät mehrere hundert Schüttgüter untersucht. Allerdings hat das Gerät auch Nachteile, die mangels anderer Alternativen hingenommen wurden, z.B.: (1) relativ langwierige Versuchsdurchführung, da für jeden Messpunkt eine neue Schüttgutprobe eingefüllt und vorverfestigt werden muß, und da der richtige Grad der Vorverfestigung in zusätzlichen Vorversuchen erst ermittelt werden muß; (2) möglicher Einfluss des Bedieners auf die Messergebnisse; (3) zuverlässige Ergebnisse sind nur mit gut ausgebildetem und geübten Personal zu erwarten; (4) eingeschränkter Anwendungsbereich hinsichtlich unterschiedlicher Schüttgüter: zu elastische Produkte (z.B. feines PE-Pulver), sehr schwer fließende Produkte (feuchte feinkörnige Schüttguter wie Ton) oder auch zu grobe Schüttgüter sind kaum zu untersuchen; (5) eingeschränkter Anwendungsbereich hinsichtlich des Spannungsniveaus für die Messung, da Messungen bei Verfestigungsspannungen von weniger als etwa 3 kPa kaum zu realisieren sind. Viele dieser Einschränkungen sind auch in der Literatur benannt.

Aber auch Ringschergeräte gibt es z.B. im Bereich der Bodenmechanik schon seit den dreißiger Jahren, und für Schüttgüter werden sie seit den sechziger Jahren eingesetzt. Leider waren die bisher vorgestellten Ringschergeräte mit Nachteilen behaftet, so dass sie gegenüber dem Jenike-Schergerät eine Nebenrolle einnahmen. Einige dieser Nachteile waren z.B.: (1) Zu schwere Bauweise, die genaues Messen bei kleinen Spannungen erschwerte; (2) steife Lagerung des Scherdeckels, was bei nicht ideal homogener Befüllung zu Spannungsinhomogenitäten führte; (3) keine Möglichkeit der Entnahme der Scherzelle mit Schüttgutprobe für Zeitverfestigungsmessungen außerhalb des Ringschergerätes (4) keine Möglichkeit zur Messung der Wandreibung.

Vor dem Hintergrund der Erfahrungen mit dem Jenike-Schergerät und den Problemen mit älteren Bauarten von Ringschergeräten wurde zuerst das Ringschergerät RST-01.01 entwickelt, später folgten das automatisierte Ringschergeräte RST-01.pc sowie das RST-XS. Letzteres ist in seiner Anwendungwegen der kleineren Probengröße auf feinkörnige Güter begrenzt. Das Ziel war, ein Schergerät zu erhalten, das weder die Nachteile älterer Ringschergeräte noch die des Jenike-Schergerätes hat, gleichzeitig aber neben Fließfähigkeitsmessungen auch alle Messungen für die Siloauslegung ermöglicht. Dass dies gelungen ist, zeigt die folgende Aufstellung einiger Fähigkeiten des Ringschergerätes:

 

Frage: Was benötige ich für Vergleichsmessungen bzw. Fließfähigkeitsmessungen mit dem Ringschergerät?

Antwort: Für die automatische Messung benötigen Sie die rechnergesteuerte Version des Ringschergerätes RST-01.pc ohne weiteres Zubehör, nur ein PC is anwenderseitig beizustellen . Möchten Sie Geld sparen und dafür die Messungen manuell durchführen, so benötigen Sie das manuell zu bedienende Ringschergerät RST-01.01 in Grundausführung, an das lediglich ein Linienschreiber oder ein Messwerterfassungssystem anzuschließen ist.

 

Frage: Kann man mit dem Ringschergerät alle Messungen durchführen, die für die Siloauslegung benötigt werden?

Antwort: Ja. Sie können neben Fließorten auch Wandfließorte (mit der speziellen Wandscherzelle) und Zeitverfestigung messen. Für die Zeitverfestigungsmessungen gibt es zur besseren zeitlichen Nutzung des Gerätes auch zusätzliche Scherzellen und sogenannte Zeitverfestigungsbänke. Damit können Sie gleichzeitig mehrere Schüttgutproben unter Last lagern, so daß das Ringschergerät während der Verfestigungszeit für weitere Messungen benutzt werden kann.

 

Frage: Wie kompliziert ist die Auswertung der Messergebnisse?

Antwort: Beim rechnergesteuerten Gerät RST-01.pc erfolgen Messung und Auswertung automatisch. Beim manuell zu bedienenden Gerät werden die gemessenen Scherkräfte z.B. mit einem Linienschreiber aufgezeichnet. Einige charakteristische Werte werden vom Linienschreiber (oder alternativem Aufzeichnungsgerät) abgelesen und in das mitgelieferte Auswerteprogramm RSV 95 eingegeben.

 

Frage: Was sagt der Böschungswinkel über die Fließfähigkeit aus?

Antwort: Die Fließfähigkeit ergibt sich aus der Druckfestigkeit eines Schüttgutes, die sich durch die vorher auf das Schüttgut wirkende Spannung einstellt. Um so stärker sich ein Schüttgut bei einer bestimmten Spannung verfestigt, desto schlechter ist es zum Fließen zu bringen, desto kleiner ist also die Fließfähigkeit. Ein Böschungswinkel resultiert dagegen auf Oberflächeneigenschaften, d.h. er stellt sich aufgrund der Partikelform und der wirkenden Haftkräfte ein. Damit ist seine Aussagekraft zur eigentlichen Fließfähigkeit sehr begrenzt. Dazu kommt das Problem, den Böschungswinkel reproduzierbar zu bestimmen (z.B. spielt bei fluidisierbaren Schüttgütern die Art der Aufgabe des Pulvers eine große Rolle). Im übrigen ist der Bereich der vorkommenden Böschungswinkel häufig sehr begrenzt, so dass keine klare Abgrenzung zwischen Pulvern unterschiedlichen Fließverhaltens möglich ist.

 

Frage: Wir messen die Fließfähigkeit im Labor über die Auslaufzeit aus einem Trichter. Daraus ergeben sich manchmal widersprüchliche Ergebnisse. Woran könnte das liegen?

Antwort: Hier gibt es mehrere mögliche Ursachen für widersprüchliche Ergebnisse: (1) Die Art des Einfüllens in den Trichter kann von Bedeutung sein, da das Schüttgut mehr oder weniger aufgelockert und "fluidisiert" eingefüllt werden kann (insbesondere wichtig bei leicht fluidisierbaren Schüttgütern). (2) Beim Ausfließen aus einem Trichter ist es wie in einem Silotrichter so, dass das Schüttgut nach unten hin in Bereiche abnehmender Spannungen kommt. Dies führt zu einer Ausdehnung des Schüttgutes (Abnahme der Schüttgutdichte) und einer damit verbundenen Vergrößerung der Zwischenräume (Poren) zwischen den Partikeln. Der dadurch entstehende Gasunterdruck in den Poren bewirkt eine Gasströmung von unten her durch den Trichterauslauf in das Schüttgut, was den Auslaufmassenstrom beeinflusst. (3) Auch die Massenfluss/Kernfluss-Problematik, die von Silos her bekannt ist, spielt eine Rolle: Herrscht im Silo Massenfluss, bewegt sich sämtliches Schüttgut nach unten, während bei Kernfluss nur Schüttgut oberhalb der Auslauföffnung in Bewegung ist. Häufig liegt in den für Fließfähigkeitsmessungen verwendeten Trichtern Kernfluss vor. Da die Form des Bereiches, in dem das Schüttgut bei Kernfluss in Bewegung ist, nicht vorhersagbar, aber doch von Einfluss auf den Auslaufmassenstrom ist, ist hier eine weitere mögliche Ursache für widersprüchliche oder schlecht reproduzierbare Ergebnisse gegeben. (4) Die Feststoffdichte beeinflußt die Auslaufzeit, da die Schwerkraft die antreibende Kraft beim Auslauf ist. Daher wird ein Produkt mit größerer Feststoffdichte immer schneller auslaufen als ein ansonsten gleiches Produkt mit geringerer Feststoffdichte.

 

Frage: Warum kann man einem Schüttgut keine eindeutige Zahl für die Fließfähigkeit zuweisen?

Antwort: Weil die Fließfähigkeit vom Spannungsniveau abhängig ist. Meistens nimmt die Fließfähigkeit eines Schüttgutes mit der Spannung zu (s. auch hier). Was man allerdings mit dem Ringschergerät sehr gut kann, ist die Messung der Fließfähigkeit bei einem bestimmten Spannungsniveau. Misst man mehrere Produkte beim gleichen Spannungsniveau, so kann man die Fließfähigkeiten vergleichen.

 


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Letzte Änderung: 19. März 2011