Zur richtigen Auslegung von fördertechnischen Anlagen in verschiedenen Industriezweigen, insbesondere in Häfen, ist es notwendig, die Arbeitsparameter der Schüttgutfördermaschinen zu kennen. Da die komplexe Bewegung des Materials im Senkrechtschneckenförderer (SSF) eine analytische Auslegung des Fördersystems verhindert, werden hier (semi-)empirische Modelle verwendet. Für eine umfassende Analyse der Transportvorgänge in SSF wurde am Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Freiberg im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Versuchsstand mit einem industriellen SSF konzipiert und gebaut, an dem der Transport von sieben Arten von Schüttgütern mit einer Schneckendrehzahl von 50 bis 320 1/min untersucht wurden. Anhand einer Literaturrecherche wurde ebenso der Einfluss des Aufgabeorts auf die Arbeitsparameter überprüft. Die erhaltenen Ergebnisse wurden statistisch ausgewertet und mit Hilfe derer eine semi-empirische Formel zur Auslegung anderer SSF entwickelt. Darüber hinaus wurden diverse Phänomene beim Transport unterschiedlicher Schüttgüter beobachtetet und in der vorliegenden Arbeit analysiert.

Zur richtigen Auslegung von fördertechnischen Anlagen in verschiedenen Industriezweigen, insbesondere in Häfen, ist es notwendig, die Arbeitsparameter der Schüttgutfördermaschinen zu kennen. Da die komplexe Bewegung des Materials im Senkrechtschneckenförderer (SSF) eine analytische Auslegung des Fördersystems verhindert, werden hier (semi-)empirische Modelle verwendet. Für eine umfassende Analyse der Transportvorgänge in SSF wurde am Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Freiberg im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Versuchsstand mit einem industriellen SSF konzipiert und gebaut, an dem der Transport von sieben Arten von Schüttgütern mit einer Schneckendrehzahl von 50 bis 320 1/min untersucht wurden. Anhand einer Literaturrecherche wurde ebenso der Einfluss des Aufgabeorts auf die Arbeitsparameter überprüft. Die erhaltenen Ergebnisse wurden statistisch ausgewertet und mit Hilfe derer eine semi-empirische Formel zur Auslegung anderer SSF entwickelt. Darüber hinaus wurden diverse Phänomene beim Transport unterschiedlicher Schüttgüter beobachtetet und in der vorliegenden Arbeit analysiert.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis 1 Einleitung 2 Wissenschaftlich-technische Grundlagen zur Förderung mit dem Senkrechtschneckenförderer 2.1 Charakterisierung der Fördermaterialien 2.1.1 Stoffarten 2.1.2 Physikalische Eigenschaften 2.1.2.1 Schüttgutdichten 2.1.2.2 Böschungswinkel 2.1.2.3 Reibungskoeffizienten 2.1.2.4 Systembedingte Schüttguteffekte 2.1.3 Granulometrie (Kornform- und Korngrößenverteilung) 2.1.4 Feuchtigkeit 2.2 Geometrie und Konstruktion des Senkrechtschneckenförderers 2.2.1 Aufgabeort mit Aufgabevorrichtung 2.2.2 Förderteil 2.2.3 Abgabeort 2.2.4 Spaltgeometrie und Spalteffekte 2.2.5 Lagerung der Welle 2.2.6 Antrieb 2.3 Einfluss des Förderprozesses auf die Fördermaterialien 2.4 Charakterisierung des Systemverhaltens von Senkrechtschneckenförderern 2.4.1 Kinematik und Dynamik der Einzelkörner in einem Senkrechtschneckenförderer 2.4.2 Modelle und Berechnungen der Betriebsparameter 2.4.2.1 Analytische Modelle 2.4.2.2 Semiempirische und empirische Modelle 3 Präzisierung der Aufgabenstellung 3.1 Systemanalyse des Senkrechtschneckenförderers 3.2 Folgerungen für die experimentellen Untersuchungen 3.3 Folgerungen für die Auslegungsmodellierung von Senkrechtschneckenförderern 3.4 Erweiterung des Senkrechtschneckenförderer-Systems um die Zuführeinrichtung 4 Experimentelle Untersuchungen für Auslegungsmodelle von Senkrechtschneckenförderern 4.1 Beschreibung der Versuchsdurchführung zur Erstellung einer Datenbank 4.1.1 Versuchsprogramm 4.1.2 Bestimmung der Stoffeigenschaften der untersuchten Materialien 4.1.2.1 Korngrößenanalyse 4.1.2.2 Materialdichte 4.1.2.3 Böschungswinkel 4.1.3 Versuchsablauf zur Bestimmung der Betriebsparameter 4.2 Beschreibung des Versuchsstandes 4.2.1 Aufbau und Konstruktion der Versuchsanlage 4.2.2 Variation der Versuchsparameter 4.2.3 Messeinrichtungen 4.3 Vorstellung und Beschreibung der Versuchsergebnisse 4.3.1 Gemessene Stoffeigenschaften 4.3.2 Analyse der Ergebnisse mit einseitiger Materialzuführung 4.3.2.1 Materialdurchsatz 4.3.2.2 Leistungsbedarf 4.3.2.3 Spezifischer Leistungsbedarf 4.3.2.4 Weitere Erkenntnisse aus den Untersuchungen mit einseitiger Materialzuführung 4.3.3 Analyse der Ergebnisse mit allseitiger Materialzuführung 4.3.3.1 Materialdurchsatz 4.3.3.2 Leistungsbedarf 4.3.3.3 Spezifischer Leistungsbedarf 4.3.3.4 Weitere Erkenntnisse aus den Untersuchungen mit allseitiger Materialzuführung 5 Auslegungsmodelle von Senkrechtschneckenförderern 5.1 Analytische Betrachtungen 5.1.1 Volumendurchsatz 5.1.2 Leistungsbedarf 5.2 Vorschläge für die Modellübertragung auf reale Senkrechtschneckenförderer 5.2.1 Einfluss von Durchmesserunterschieden auf den Volumendurchsatz 5.2.2 Einfluss von Durchmesserunterschieden auf den Leistungsbedarf 5.2.3 Einfluss von Drehzahlunterschieden auf den Volumendurchsatz 5.2.4 Einfluss von Drehzahlunterschieden auf den Leistungsbedarf 5.2.5 Einfluss von Förderhöhenunterschieden auf den Leistungsbedarf 5.3 Anwendungsbeispiel des Auslegungsmodells 6 Einführung zu einer Konstruktionssystematik für Zuführgeräte von Senkrechtschneckenförderern 7 Zusammenfassung 8 Literaturverzeichnis Anlagenverzeichnis

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von Adsorptionsschichten auf die Fließfähigkeit feuchter kohäsiver Schüttgüter in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchte. Ziel ist der Nachweis einer Ver- bzw. Behinderung der Feuchteadsorption durch eine Hydrophobierung der Partikeloberfläche und die Untersuchung der Abhängigkeit des Feuchteaufnahmevermögens von Zusatzstoff, Substratmaterial und Oberflächeneigenschaften. Dazu wurden Kalksteinpulver und Mikroglaskugeln unterschiedlicher Kornform und Korngrößenverteilung mit oberflächenaktiven Substanzen beschichtet und die erfolgreiche Oberflächenmodifikation u.a über Randwinkelmessungen und Scherversuche belegt. Es konnte gezeigt werden, dass die Modifizierung der Oberfläche und die daraus resultierenden veränderten Oberflächen- sowie Benetzungseigenschaften zusatzstoffspezifisch sind und somit eine gezielte Verbesserung der Fließeigenschaften erreicht werden kann. Beschichtete Schüttgüter können je nach Art des Zusatzstoffes weniger Feuchtigkeit als unbehandelte Pulver adsorbieren, bilden geringere Haftkräfte im Partikelkontakt aus und besitzen ein günstigeres Fließverhalten. Weiterhin wird ein mathematisch-physikalisches Modell zur Abschätzung der Fließfähigkeit feiner Schüttgüter in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit und einer Oberflächenmodifikation unter Verwendung charakteristischer Schüttgutparameter entwickelt.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von Adsorptionsschichten auf die Fließfähigkeit feuchter kohäsiver Schüttgüter in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchte. Ziel ist der Nachweis einer Ver- bzw. Behinderung der Feuchteadsorption durch eine Hydrophobierung der Partikeloberfläche und die Untersuchung der Abhängigkeit des Feuchteaufnahmevermögens von Zusatzstoff, Substratmaterial und Oberflächeneigenschaften. Dazu wurden Kalksteinpulver und Mikroglaskugeln unterschiedlicher Kornform und Korngrößenverteilung mit oberflächenaktiven Substanzen beschichtet und die erfolgreiche Oberflächenmodifikation u.a über Randwinkelmessungen und Scherversuche belegt. Es konnte gezeigt werden, dass die Modifizierung der Oberfläche und die daraus resultierenden veränderten Oberflächen- sowie Benetzungseigenschaften zusatzstoffspezifisch sind und somit eine gezielte Verbesserung der Fließeigenschaften erreicht werden kann. Beschichtete Schüttgüter können je nach Art des Zusatzstoffes weniger Feuchtigkeit als unbehandelte Pulver adsorbieren, bilden geringere Haftkräfte im Partikelkontakt aus und besitzen ein günstigeres Fließverhalten. Weiterhin wird ein mathematisch-physikalisches Modell zur Abschätzung der Fließfähigkeit feiner Schüttgüter in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit und einer Oberflächenmodifikation unter Verwendung charakteristischer Schüttgutparameter entwickelt.