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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung des Kompaktierungsgrades von pulverformigen, rieselfähigen Feststoffen, wie z. B. Zementen und anderen feinkörnigen Bindemittelpulvern, bei weichem die Feststoffe einer Schütt- und/oder Rüttelbewegung unterworfen werden.
Pulverförmige, rieselfähige Stoffe, wie beispielsweise Zemente, können unter Schütt- /Rüttelbewegungen (z. B Silolagerung, Strassentransport) kompaktiert werden und sich in der Folge zu schwer-fhessbaren Produkten entwickeln. Die Gefahr einer derartigen Kompaktierung Ist z. B. bei Pulvern mit anderen Oberflächenladungen, wie beispielsweise Siliziumdioxidpulvem, wesentlich geringer. Im Fall von Feststoffen, weiche zur unerwünschten Verdichtung mit einhergehender Partikeladhäsion/-zusammenlagerung neigen, wurde bisher vorgeschlagen, die Fliess- bzw Rieselfähigkeit durch Veranderung der Oberflächen ladungen oder durch Zugabe von Rieselhilfen zu verbessern.
Die Neigung zur Kompaktierung variiert für unterschiedliche Substanzen und insbesondere auch für unterschiedliche Zementqualitäten in grossen Bereichen. Für die Kompaktierung wurden bereits Rüttelvorrichtungen entwickelt, wobei bei bekannten derartigen Einrichtungen das pulverförmige Schüttgut in einen Erlenmeyer-Kolben verfüllt wurde, welcher verschlossen wurde.
Nach einer zeitlich-festgelegten Behandlung auf einer Rüttelplatte wurde der Erlenmeyer-Kolben um 900 verschwenkt und gedreht Es wurde dabei visuell überwacht, wieviele Umdrehungen erforderlich sind, um einen Bruch des kompaktierten Pulverkuchens bzw. wieder ein Rieseln des kompaktierten Pulvers zu bewirken. Die Aussagen derartiger Tests sind sehr undifferenziert, wodurch die quantitativen Aussagen in der Anzahl der Rotationen in 1800-Inkrementen vorgenommen wurde. Lediglich diese Aussage war möglich, um ein frei-fliessfähiges von einem schwer fliessfähigen oder einem nicht fliessfähigen Produkt zu unterscheiden.
Diese sehr grobe Einstufung von pulverförmigen, rieselfähigen Feststoffen lässt in der Folge daher nur ungenügende Aussagen über mögliche Produktverbesserungen zu. Insbesondere im Fall von Zementen und anderen Bindemitteln wurden die Ursachen für ein Kompaktieren bzw. Verdichten in einer Anzahl von wissenschaftlichen Untersuchungen dokumentiert, wobei das Ausmass der Verdichtung bzw. Zusammenlagerung von Partikeln unter anderem als von der Mahlfeinheit bzw. Komverteilungskurve abhängig erkannt wurde Die bisherigen Untersuchungen haben aber ergeben, dass der unerwünschte Kompaktierungseffekt keineswegs immer systematisch vorhersagbar ist. So wurde berichtet, dass in einigen Silos regelmässig eine Kompaktierung eintritt und in anderen Fällen nur eine gelegentliche Kompaktierung beobachtet werden konnte.
Offensichtlich handelt es sich um die Summe verschiedenster Effekte, die jedoch bei den bisherigen Untersuchungen keinen systematisch-nachvoliziehbaren Wahrscheinlichkeitsgrad für das Auftreten des Zusammenlagerns von pulverförmigen Produkten ergeben hat. Festgestellt wurde, dass derartige Effekte bei einem bestimmten Zementtypus verstärkt beobachtet werden können und bei anderen Zementtypen überhaupt nicht auftreten. Die bisherigen, relativ aufwendigen Testmethoden zeichnen sich aber vor allen Dingen dadurch aus, dass sie eine zu geringe Differenzierung in dem Aussagewert der Testergebnisse und demzufolge keine gezielte Produktbeeinflussung erlauben.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein einfaches und quantitatives Verfahren sowie eine einfache Vorrichtung zu schaffen, mit welcher eine exaktere Differenzierung des Kompaktierungsgrades bzw der Verdichtung, insbesondere von Zementpulvern, ermöglicht wird, wobei der apparative Aufwand wesentlich geringer als bei bekannten Vorrichtungen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass in die Feststoffe ein Formkörper eingebracht wird und dass die für eine definierte Bewegung
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Formköpers genau gemessen werden kann, lassen sich selbst geringere Verdichtungsneigungen bereits sicher erfassen und quantifizieren Durch Messung einer für die Verschiebung eines Formkörpers erforderlichen Zugkraft lässt sich die Kompaktierungsneigung von pulverförmigen, rieselfähigen Feststoffen in eine wesentlich grössere Anzahl von Klassen skalieren als dies bei den bekannten Verfahren bzw. bekannten Einrichtungen möglich war.
Insbesondere erlaubt das erfindungsgemässe Messverfahren auch überaus geringe Kompaktierungsneigungen bereits quantitativ zu differenzieren, was mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen bisher nicht möglich ist Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren hierbei so durchgeführt, dass die für die Bewegung des Formkörpers erforderliche Zugkraft mindestens zweimal gemessen wird, wobei eine erste Messung vor Beginn der Schüttel- bzw Rüttelbewegung erfolgt.
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Die erfindungsgemässe Messeinrichtung zur Durchführung dieses Prüfverfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung, zur Erzeugung einer Schütter- bzw Rüttelbewegung vorgesehen ist, dass der Formkörper im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist und über ein Zugglied mit einer Kraftmesseinrichtung, beispielsweise einer Federwaage, verbindbar ist. Der apparative Aufwand beschränkt sich somit lediglich auf die Bereitstellung einer Kraftmesseinrichtung, beispielsweise einer Federwaage und die Ausbildung eines entsprechenden Formkörpers, welcher beispielsweise in Form einer Platte in einer bestimmten Höhe in das Schüttgut eingebracht werden kann.
Als Kraftmesseinrichtung können auch elektronische Waagen, Balkenwaagen, Kraftmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder digitale Kraftmesser verwendet werden.
Auch in Bezug auf die Erzeugung der Schüttel- bzw. Rüttelbewegung lasst sich der apparative Aufwand wesentlich verringern, wenn, wie es einer bevorzugten Weiterbildung entspricht, die Einrichtung zur Erzeugung der Schüttel- bzw. Rüttelbewegung von einer Lautsprechermembrane gebildet ist Eine derartige Lautsprechermembrane kann über einen grossen Frequenzbereichbetrieben werden, wobei die im vorliegenden Fall sinnvoll verwendbaren Frequenzen im niederfrequenten Audiobereich liegen können.
In besonders einfacher Weise kann daher die Ausbildung so getroffen sein, dass die Lautsprechermembrane mit einem RegelTransformator mit einstellbarer Spannung verbunden ist und dass der Transformator einen Anschluss für das Wechselstrom netz aufweist, wobei bei ublichen Netzfrequenzen zwischen 50 und 60 Hertz bereits reproduzierbare Testergebnisse gewonnen werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.
In dieser zeigen Fig 1 eine erste schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig 2 und Fig. 3 abgewandelte Ausfuhrungsformen einer Vorrichtung zur Bestimmung des Kompaktierungsgrades von pulverförmigen Feststoffen.
In Fig 1 ist eine Rüttelplatte 1 vorgesehen, weiche mit einer Lautsprechermembrane 2 verbunden ist. Auf der Rüttelplatte 2 ist ein Behälter 3 angeordnet, in welcher das rieselfähige, pulverförmige Gut 4 eingebracht wird Vor dem Einbringen des Schüttgutes wird ein Formkörper 5 im Inneren des Behälters 3 angeordnet, welcher über ein Zugglied 6 mit einer Federwaage 7 verbindbar ist.
Die Lautsprechermembrane 2 wird über einen Transformator 8 mit Niederspannung versorgt, wobei die Frequenz der Frequenz des Wechselstromversorgungsnetzes entspricht. Mit 9 ist hierbei ein Schalter bezeichnet. Mit 10 ist ein Potentiometer schematisch dargestellt, über welches die Niedervoltspannung stufenlos verändert werden kann.
Vor und nach dem Durchführen einer definierten Schüttel-bzw. Rüttelbewegung kann die für die Bewegung des Formkörpers 5 erforderliche Zugkraft an der Federwaage 7 abgelesen werden Zu diesem Zweck ist die Federwaage 7 an einem Galgen 11 aufgehängt, welcher in Richtung des Doppelpfeiles 12 bewegt werden kann Als Antrieb für diese Verschiebebewegung ist bei der Darstellung nach Fig 1 ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat 13 vorgesehen, weichem Hydraulik über eine Pumpe 14 zugeführt wird Beim Anheben des Galgens wird somit an der Federwaage 7 unmittelbar die erforderliche Verschiebekraft kontinuierlich ersichtlich,
so dass eine quantitative Aussage über den Kompaktierungsgrad und die Kompaktierungsneigung möglich ist
Bei den Darstellungen nach Fig 2 und Fig 3 wird anstelle des Anhebens über ein hydraulisches Zylinderkolbenaggregat eine bewegliche Hebe-Plattform über Scherenarme 15 langsam auf-bzw. abwärts bewegt, wobei die jeweils für eine Bewegung des Formkörpers 5 im Inneren der Schüttung erforderliche Kraft durch die Federwaage 7 ermittelt werden kann.
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