CZ303324B6 - Shear cell for measuring dependence of particulate matter internal friction angle on boundary conditions - Google Patents

Abstract

In the present invention, there is disclosed a shear cell for measuring dependence of particulate matter internal friction angle on boundary conditions comprising a bottom (1), a sidewall (2) and a lid (3). The sidewall (2) is divided by a plane (4) into a first portion (22) and a second portion (21). In the sidewall (2) first portion (22), there is slidably mounted the lid (3) while the sidewall (2) second portion (21) is coupled with the bottom (1). Cross section through the sidewall (2), performed in the plane (4) that divides the sidewall (2) into the first portion (22) and the second portion (21), comprises at least two straight sections (63, 64) that are interconnected by two semicircular sections (61, 62) of different diameter. The two straight sections (63, 64) are divergent with respect to each other and form an angle in the range of 1 to 90 degrees.

Description

Smyková cela pro měření závislostí 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 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 smylo kovou 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 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 shear test is performed provided that during the test a measured value of the internal friction angle measurement 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 nádoby válcového tvaru se dnem a má vodorovné víčko. Boční stěna tvořená pláštěm válce je rozdělena rovinou rovnoběžnou s rovinou dna, na spodní díl a homí díl. Víčko má kruhový půdorys aje 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. 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 ajsou 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 kompatibilitu deformací a nezborcenost ploch napjatosti.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 the shape of a cylindrical container with a bottom and has a horizontal 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 space for the particulate matter particles to be placed. The disadvantage of detecting particulate matter parameters in a circular plan is that the determined dependencies of the tangential and normal forces 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. These are mainly the deformation compatibility and the deformation of stress areas.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody řeší smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitřního tření partikulární látky na okrajových podmínkách podle vynálezu, obsahující dno, boční stěnu a víčko. Boční sténaje 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, vzájemně propojené dvěma půlkruhovými úseky různého průměru. Dva přímé úseky jsou vzájemně různoběžné a svírají úhel.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 moans are 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 interconnected by two semicircular sections of different diameters. The two straight sections are mutually parallel and form an angle.

Výhodou smykové cely podle tohoto vynálezu 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 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 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 rez A-AFigure 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. Figure 3 is a section A-A

- 1 CZ 303324 B6 z obrázku 2. Obrázky 1 až 3 znázorňují situací 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.

Příklady provedení 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 dno 1, boční stěnu 2 a víčko 3. Víčko 3 má tvar omezený tvarem vnitřní plochy boční stěny 2, přičemž je ve vertikálním směru, to 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 druhý díl 21 a první díl 22.The shear cell according to an 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 bottom 1, a side wall 2 and a lid 3. The lid 3 has a shape limited by the inner surface of the side wall 2. in the space limited by the inner surface of the side wall 2 freely movable in the vertical direction. The side wall 2 is divided by a plane 4 parallel to the planar bottom I into a second part 21 and a first part 22.

Tím je i vnitřní prostor smykové cely rozdělen na druhý prostor 71 a první prostor 72. Řez boční stěnou 2 vedený v rovině 1, 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.Thereby, the inner space of the shear cell is divided into a second space 71 and a first space 72. The cross section of the side wall 2 in the plane 1 which divides the side wall 2 into the first part 22 and the second part 21 contains two straight sections 63, 64 two semicircular sections 61, 62 of different diameters.

Přímé úseky 63, 64 jsou vzájemně různoběžné a svírají příkladně úhel 20°.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 23 boční stěny 2 a smyková cela se naplní částicemi 8 partikulární látky nad úroveň roviny 4. Do prvního prostoru 72 se nad částice 8 parti2i) kulární látky zasune víčko 3. Při vlastním měření se současně působí na 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 neznázoměným sitoměrem. 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 boundary conditions, the first sidewall panel 22 is placed on the second sidewall panel 23 and the shear cell is filled with particulate matter particles 8 above plane 4. At the same time, the cap 3 is simultaneously applied vertically to the cap 3 by a normal force 5 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. The time course of the tangential force 10 is sensed by a strain gauge (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

Vynálezu 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 invention can be used to identify the mechanical-physical properties of a particulate matter, which can then be applied in the areas of transportation, handling, storage and technological processes with particulate matter.

Claims (1)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Smyková cela pro měření závislosti úhlu vnitřního tření 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), vyznaču45 jící se t í m , že řez boční stěnou (2), vedený v rovině (4), která dělí boční stěnu (2) na první díl (22) a druhý díl (21), obsahuje nejméně dva přímé úseky (63, 64) vzájemně propojené dvěma půlkruhovými úseky (61, 62) různého průměru, přičemž dva přímé úseky (63, 64) jsou vzájemně různoběžné a svírají úhel od l 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), the lid (3) being 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) characterized in 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) mutually interconnected by two semicircular sections (61, 62) of different diameter, the two straight sections (63, 64) being mutually parallel and forming an angle of 1 to 90 °.