CZ2009138A3 - Shear cell for measuring dependence of particulate matter internal friction on boundary conditions - Google Patents

Abstract

Smyková cela obsahuje dno, bocní stenu (2) a vícko (3). Bocní stena (2) je rovinou (4) rozdelena na první díl (22) a druhý díl (21). Druhý díl (21) je spojen se dnem. Ve vnitrním prostoru prvního dílu (22) je suvne upraveno vícko (3). Rez bocní stenou (2) v rovine (4) delící bocní stenu (2) na první díl (22) a druhý díl (21) obsahuje nejméne dva prímé úseky (63, 64), které jsou vzájemne ruznobežné.The shear cell includes a bottom, a side wall (2) and a lid (3). The side wall (2) is divided by the plane (4) into a first part (22) and a second part (21). The second part (21) is connected to the bottom. A lid (3) is slidably provided in the interior of the first part (22). The cross-section of the side wall (2) in the plane (4) dividing the side wall (2) into the first part (22) and the second part (21) comprises at least two straight sections (63, 64) which are mutually different.

Description

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

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká měření závislosti úhlu vnitrního třeni 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 třeni až najeho maximální hodnotu.The invention relates to the measurement of the dependence of the internal friction angle of a particulate matter on boundary conditions both in the field of science and research and for the purposes of process and construction engineering and solves simulation of the actual particulate matter particle flow process under real conditions. The measurement by shear test is assumed that during the test, the measured value of the internal friction angle measurement increases to its maximum value during the test.

Dosavadní stav techniky ·' ;BACKGROUND OF THE INVENTION;

·*♦· ·· • · · » · ♦ · · ·* ♦ · · * * * * *

Uhel 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 zjišťuji na smykovém stroji, který obsahuje smykovou celu. Známá smyková cela má tvar nádoby 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 horni 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 the particulate matter flow parameters on the normal force magnitude is determined on a shear machine comprising a shear cell. The known shear cell has the shape of a cylindrical container 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 the 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 sily neplatí ani pro minimální ani pro maximální hodnoty úhlu vnitřního třeni 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 nerespektuji mechanismy vzájemného přesunu částic, jsou v praxi dosazovány do rovnic, kterc nerespektují okrajové podmíky, 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 observed 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. Another disadvantage is that such measured values, which do not respect the mechanisms of mutual transfer of particles, are put into practice in 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 vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody řeší smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitrního tření partikulární látky na okrajových podmínkách podle vynálezu, 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 vynálezu 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 the 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, a 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. It is an object of the invention that the cross section of the side wall taken in a plane dividing 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 vynálezu vůči známým celám, které mají kruhový půdorys, je možnost měření nekonstantního úhlu vnitrního tření partikulárních látek až do jeho maximální hodnoty.An advantage of the shear cell of the present invention over known cells having a circular plan is that it is possible to measure the non-constant angle of internal friction of particulate matter up to its maximum value.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obrázku 1 je znázorněn axonoinetrický pohled na smykovou celu podle příkladného provedení, na obrázku 2 je půdorysný pohled na tutéž smykovou celu. Na obrázku 3 je rez A - A z obrázku 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.Figure 1 is a perspective 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. 2. Figs. Figure 4 shows the same as Figure 3 except that this is a situation during measurement.

Příklad provedeni vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

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 1, boční stěnu 2 a rovinné víčko 3. Rovinné víčko 3 má tvar omezený tvarem vnitrní plochy boční stěny 2, přičemž je ve vertikálním směru, v prostoru omezeném vnitrní plochou boční stěny 2 volně ve vertikálním směru pohyiivé. Boční stěna 2 je rozdělena rovinou 4, rovnoběžnou s rovinným dnem 1 na druhý díl 21 a první díl 22. Tím je i vniřní prostor smykové cely rozdělen na druhý prostor 71 a první prostor 72. Rez 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 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 flat lid 3. wherein it is freely movable in the vertical direction in the 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 1, into a second part 21 and a first part 22. This also divides the inner space of the shear cell into a second space 71 and a first space 72. divides the side wall 2 into a first part 22 and a second part 21, comprising two straight sections 63,64 interconnected by two semicircular sections 61,62 of different diameters. The straight sections 63, 64 are mutually parallel and form, for example, an angle of 20 °.

Před zjišťováním závislosti úhlu vnitřního tření částic 8 partikulární látky na okrajových podmínkách 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 8 partikulární látky zasune rovinné víčko l· Při vlastním měření se současně působí na rovinné, víčko 3 ve svislém směru normálovou silou 5 a současně se působí na první dli 22 smykové cely ve směru její podélné osy tečnou sílu J_0. Účinkem točné síly 10 se první díl 22 posouvá vůči druhému dílu 2L Časový průběh tečné síly 10 se snímá neznázorněným siloměrem. Měření závislosti nekonstantního úhlu vnitřního třeni 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 8 of the particulate matter 8 on the boundary conditions, the first side wall panel 22 is placed on the second sidewall part 2 and the shear cell is filled with particulate matter particles 8 above plane 4. At the same time, a normal force 5 is applied to the planar cap 3 in the vertical direction and at the same time a tangential force 10 is applied to the first part 22 of the shear cell in the direction of its longitudinal axis. As a result of the rotational force 10, the first part 22 is displaced relative to the second part 21 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 carried out for different combinations of values of tangential force 10 and normal force 5.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynálezu je možné využít k identifikaci mechanicko-fyzikáiních vlastností partikulární látky, které lze následně aplikovat v oblastech dopravy, manipulace, skladováni a technologických procesů s partikulárními látkami.The invention can be used to identify the mechanical-physical properties of a particulate matter, which can then be applied in the fields of transportation, handling, storage and technological processes with particulate matter.

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitřního třeni partikulární látky na okrajových 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 rez boční stěnou (2), vedený v rovině (4), která děli boční stěnu (2) na první díl (22) a druhý díl (21), obsahuje nejméně dva přímé úseky (63,64), které jsou vzájemně různoběžné a svírají úhel od 1 do 90°A 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 the plane (4) dividing the side wall (2) into the first part (22) and the second part (21) comprises at least two straight sections (63, 64) which are mutually parallel and form an angle of from 1 to 90 °