CZ19599U1 - Shear cell for measuring internal friction angle dependence of particular matter on boundary conditions - Google Patents

Description

Smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitrního tření partikulární látky na okrajových podmínkáchShear cell for measurement of dependence of internal friction angle of particulate matter on boundary conditions

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká měření závislosti úhlu vnitřního tření partikulární látky na okrajových podmínkách jak v oblasti vědy a výzkumu, tak pro účely procesního a konstrukčního inženýrství a řeší simulaci skutečného procesu toku částic partikulární látky v reálných podmínkách. Měření smykovou zkouškou se provádí za předpokladu, že se v průběhu této zkoušky dosáhne u proměřovaného vzorku vzrůstu naměřené hodnoty úhlu vnitřního tření až na jeho maximální hodnotu.The technical solution concerns measurement of dependence of internal friction angle of particulate matter on boundary conditions both in the field of science and research and for purposes of process and construction engineering and solves simulation of actual process of particulate matter particle flow under real conditions. The measurement by shear test is assumed that during the test, the measured value of the measured value of the internal friction angle increases to its maximum value.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Úhel vnitřního tření je dán povahou látek tvořících částice partikulární hmoty a závisí na tření a na okrajových podmínkách. Pro praxi je výhodné laboratorně provádět simulaci úhlu vnitřního tření, které odpovídají reálným podmínkám.The internal friction angle is determined by the nature of the particulate matter and depends on the friction and boundary conditions. In practice, it is advantageous to carry out a laboratory simulation of the internal friction angle that corresponds to real conditions.

Je známo, že se závislosti parametrů toku částic partikulární látky na velikosti normálové síly zjišťují na smykovém stroji, který obsahuje smykovou celu. Známá smyková cela má tvar nádo15 by válcového tvaru s rovinným dnem a má vodorovné rovinné víčko. Boční stěna tvořená pláštěm válce je rozdělena rovinou rovnoběžnou s rovinou dna na spodní díl a horní díl. Víčko má kruhový půdorys a je suvně upraveno v horním dílu. Na víčko se během měření působí normálovou silou ve svislém směru, zatímco na homí díl se působí ve vodorovném směru tečnou silou. Uvnitř nádoby se nachází prostor pro umístění částic partikulární látky.It is known that the dependence of particulate matter flow parameters on the normal force magnitude is determined on a shear machine containing a shear cell. The known shear cell has a cylindrical shape with a flat bottom and has a horizontal planar lid. The side wall formed by the cylinder shell is divided by a plane parallel to the bottom plane into a lower part and an upper part. The lid has a circular plan and is slidingly adjusted in the upper part. The cap is subjected to a normal force in the vertical direction during measurement, while the upper part is subjected to a tangential force in the horizontal direction. Inside the vessel there is a space to accommodate particulate matter particles.

Nevýhodou zjišťování parametrů partikulární látky v cele kruhového půdorysu je, že zjištěné závislosti tečné a normálové síly neplatí ani pro minimální ani pro maximální hodnoty úhlu vnitřního tření a jsou proto obtížně přenositelné do praxe. Proto nemají takto zjištěné hodnoty univerzální platnost, a mohou být v praxi aplikovány jen oborově. Další nevýhodou je to, že takto naměřené hodnoty, které nerespektují mechanismy vzájemného přesunu částic, jsou v praxi dosazovány do rovnic, které nerespektují okrajové podmínky, pro které byly tyto rovnice odvozeny. Jedná se zejména o kompaktibilitu deformací a nezborcenost ploch napjatosti.The disadvantage of detecting particulate matter parameters in a circular floor plan is that the tangential and normal force dependencies found do not apply to the minimum or maximum values of the internal friction angle and are therefore difficult to transfer to practice. Therefore, the values thus determined are not universally valid and can only be applied in practice in practice. A further disadvantage is that the measured values, which do not respect the mechanisms of mutual transfer of particles, are in practice put into equations that do not respect the boundary conditions for which these equations were derived. In particular, it is the deformation compactness and the deformation of the stress areas.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody řeší smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitřního tření partikulární látky na okrajových podmínkách podle technického řešení, obsahující dno, boční stěnu a víčko. Boční stěna je rovinou rozdělena na první díl a druhý díl. V prvním dílu boční stěny je suvně upraveno víčko, zatímco druhý díl boční stěny je spojen se dnem. Podstatou technického řešení je, že řez boční stěnou, vedený v rovině, která dělí boční stěnu na první díl a na druhý díl, obsahuje nejméně dva přímé úseky, které jsou vzájemně různoběžné.These disadvantages are solved by a shear cell for measuring the dependence of the internal friction angle of the particulate matter on the boundary conditions according to the invention, comprising a bottom, side wall and a lid. The side wall is plane divided into a first part and a second part. A lid is slidably provided in the first side wall portion while the second side wall portion is connected to the bottom. The essence of the technical solution is that the cross-section of the side wall in a plane that divides the side wall into a first part and a second part comprises at least two straight sections which are mutually parallel to each other.

Výhodou smykové cely podle tohoto technického řešení vůči známým celám, které mají kruhový půdorys, je možnost měření nekonstantního úhlu vnitřního tření partikulárních látek až do jeho maximální hodnoty.The advantage of the shear cell according to this invention over known cells having a circular plan is that it is possible to measure the non-constant angle of internal friction of the particulate matter up to its maximum value.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obrázku 1 je znázorněn axonometrický pohled na smykovou celu podle příkladného provedení, na obrázku 2 je půdorysný pohled na tutéž smykovou celu. Na obrázku 3 je řez A-A z obrázkuFigure 1 is an axonometric view of a shear cell according to an exemplary embodiment; Figure 2 is a plan view of the same shear cell. Fig. 3 is a section A-A of Fig. 3

2. Obrázky 1 až 3 znázorňují situaci před zahájením měření. Obrázek 4 znázorňuje totéž jako obrázek 3 s tím rozdílem, že se jedná o situaci v průběhu měření.2. Figures 1 to 3 show the situation prior to the start of the measurement. Figure 4 shows the same as Figure 3 except that this is a situation during measurement.

Příklad provedení technického řešeníExample of technical solution

Smyková cela podle příkladného provedení je určena k umístění do zařízení schopného vyvolat tečnou sílu 10 a současně normálovou sílu 5. Smyková cela má rovinné dno i, boční stěnu 2 aThe shear cell according to the exemplary embodiment is intended to be placed in a device capable of producing a tangential force 10 and at the same time a normal force 5. The shear cell has a planar bottom 1, a side wall 2 and a shear cell.

-1CZ 19599 Ul rovinné víčko 3. Rovinné víčko 3 má tvar omezený tvarem vnitřní plochy boční stěny 2, přičemž je ve vertikálním směru, v prostoru omezeném vnitřní plochou boční stěny 2 volně ve vertikálním směru pohyblivé. Boční stěna 2 je rozdělena rovinou 4, rovnoběžnou s rovinným dnem I, na první prostor 72. Řez boční stěnou 2, vedený v rovině 4, která dělí boční stěnu 2 na první díl 22 a druhý díl 21, obsahuje dva přímé úseky 63, 64, vzájemně propojené dvěma půlkruhovými úseky 61, 62 různého průměru. Přímé úseky 63. 64 jsou vzájemně různoběžné a svírají příkladně úhel 20°.The flat cap 3 has a shape limited by the shape of the inner surface of the side wall 2 and is freely movable in the vertical direction in a space limited by the inner surface of the side wall 2. The side wall 2 is divided by a plane 4, parallel to the planar bottom I, into a first space 72. The cross-section of the side wall 2 taken in a plane 4 which divides the side wall 2 into the first part 22 and the second part 21 comprises two straight sections 63, 64. interconnected by two semicircular sections 61, 62 of different diameter. The straight sections 63, 64 are mutually parallel and form an angle of 20 °, for example.

Před zjišťováním závislosti úhlu vnitřního tření Částic 8 partikulární látky na okrajových podio mínkách se první díl 22 boční stěny 2 umístí na druhý díl 21 boční stěny 2 a smyková cela se naplní Částicemi 8 partikulární látky nad úroveň roviny 4. Do prvního prostoru 72 se nad částice partikulární látky zasune rovinné víčko 3. Při vlastním měření se současně působí na rovinné víčko 3 ve svislém směru normálovou sílou 5 a současně se působí na první díl 22 smykové cely ve směru její podélné osy tečnou sílou 10. Účinkem tečné síly 10 se první díl 22 posouvá vůči druhému dílu 21. Časový průběh tečné síly 10 se snímá neznázorněným siloměrem. Měření závislosti nekonstantního úhlu vnitřního tření partikulárních látek na okrajových podmínkách, a to až do jeho maximální hodnoty se pro tytéž částice 8 partikulární látky provádí pro různé kombinace hodnot tečné síly 10 a normálové síly 5.Before detecting the dependence of the internal friction angle of the particulate matter 8 on the peripheral conditions, the first sidewall panel 22 is placed on the second sidewall panel 21 and the shear cell is filled with the particulate matter 8 above plane level 4. In the first space 72 above the particles In the actual measurement, the flat cap 3 is simultaneously applied in the vertical direction by a normal force 5 and at the same time a first tangential force 10 is applied to the first part 22 of the shear cell in the direction of its longitudinal axis. The time course of the tangential force 10 is sensed by a load cell (not shown). The measurement of the dependence of the non-constant angle of internal friction of the particulate matter on the boundary conditions, up to its maximum value, for the same particulate matter particles 8 is performed for different combinations of values of tangential force 10 and normal force 5.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Technického řešení je možné využít k identifikaci mechanicko-fyzikálních vlastností partikulární látky, které lze následně aplikovat v oblastech dopravy, manipulace, skladování a technologických procesů s partikulárními látkami.The technical solution can be used to identify the mechanical-physical properties of particulate matter, which can then be applied in the areas of transport, handling, storage and technological processes with particulate matter.

Claims (1)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitřního tření partikulární látky na okrajových 25 podmínkách, obsahující dno (1), boční stěnu (2) a víčko (3), kde boční stěna (2) je rovinou (4) rozdělena na první díl (22) a druhý díl (21), přičemž v prvním dílu (22) boční stěny (2) je suvně upraveno víčko (3) zatímco druhý díl (21) boční stěny (2) je spojen se dnem (1), vyznačující se tím, že řez boční stěnou (2), vedený v rovině (4) rovnoběžné s rovinou dna (1), která dělí boční stěnu (2) na první díl (22) a druhý díl (21), obsahuje nejméně dva přímé úsekyA shear cell for measuring the dependence of the internal friction angle of a particulate matter on boundary conditions, comprising a bottom (1), a side wall (2) and a lid (3), wherein the side wall (2) is divided by plane (4) into a first part ( 22) and a second part (21), wherein a lid (3) is slidably provided in the first part (22) of the side wall (2) while the second part (21) of the side wall (2) is connected to the bottom (1), that the cross-section of the side wall (2) taken in a plane (4) parallel to the plane of the bottom (1) dividing the side wall (2) into a first part (22) and a second part (21) comprises at least two straight sections 30 (63, 64), které jsou vzájemně různoběžné a svírají úhel od 1 do 90°.30 (63, 64), which are mutually parallel and form an angle of from 1 to 90 °.