Dnes je 31.10. – svátek slaví Štěpánka

Sypný úhel partikulárního materiálu

Zveřejněno: 8. 11. 2017

Sypká hmota je nedílnou součástí každodenního života. Potkáváme se s ní na každém kroku, manipulujeme s ní, skladujeme, balíme, třídíme a dokonce ji i konzumujeme. Abychom s touto látkou mohli provádět všechny vyjmenované operace, je třeba znát její mechanicko-fyzikální parametry. Na jejich základě jsme schopni navrhnout dopravní, úpravnické či skladovací procesy a zařízení. Při těžbě nerostných surovin většinou v první fázi dobývání skladujeme sypkou hmotu na volném prostranství a potřebujeme jeden ze základních údajů těžené sypké hmoty a to její sypný úhel.

Z tohoto parametru, množství materiálu a sypné hmotnosti jednoduše zjistíme základní matematikou, jak velkou plochu budeme pro uskladnění sypkého materiálu potřebovat. V laboratoři Centra sypkých hmot se měřením sypného úhlu zabývá tým odborníků, protože změřit správně tento úhel není zas tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát. Je jasné, že každá hromada tvoří vůči podložce úhel a úhloměrem jej můžeme lehce změřit.

Měřící a validační stroj ZENEGERO

Pokud se problémem zabýváme hlouběji, zjistíme, že u stejného sypkého materiálu, můžeme pokaždé naměřit jiný sypný úhel hromady. Je to způsobeno například různou vlhkostí materiálu, nebo různým způsobem tvoření hromady a dalšími parametry, které vstupují do děje tvorby hromad. Jelikož se tyto podmínky mohou v průběhu měnit, je dobré znát procesy a zákony, kterými se sypká hmota řídí. V laboratoři Centra sypkých hmot ČR, byl k tomuto účelu navržen měřící a validační stroj ZENEGERO, který byl patentován. Na tomto stroji je možné zjistit sypný úhel statický i dynamický a ve spojení se simulačními metodami je možné dále zkoumat principy uspořádání a toku sypké hmoty a zjistit příčiny ovlivňující tvorbu hromad za různých podmínek například povětrnostních. Dále lze dle naměřeného reálného sypného úhlu nadefinovat materiál v simulaci metody DEM a testovat tento partikulární materiál v různých aplikacích a procesech.

Teoretická rovina tvorby hromad

Pokud se přeneseme do teoretické roviny tvorby hromad, narazíme v literatuře na známou definici ideální sypké hmoty a její geometrickou interpretaci. Už slovo ideální naznačuje, že je dobré v praxi hledat, nebo se přibližovat teoretickému ideálnímu stavu sypké hmoty, aby nám zařízení fungovala bez problému. Pan profesor Zegzulka nadefinoval tento matematický model ideální sypké hmoty a zjistil, že úhel svahu této hmoty je invariantní a vždy 30°. Dále nadefinoval 10 základních mechanismů, t.j. způsobů, jak jednotlivé částice mění svou polohu vůči okolním částečkám. To definuje, jak se mohou částice přemísťovat a v důsledku „téci” v zásobnících, nádobách, ale i při míchání, drcení, třídění, atd.

Praktické pokusy a simulačními výpočty

Tyto poznatky spojené s praktickými pokusy a simulačními výpočty, dávají návrhu zařízení a procesů nový rozměr. Tato inovace je v porozumění chování sypké hmoty, které zvyšuje pravděpodobnost funkčnosti nově navrženého, nebo optimalizovaného zařízení. Také umožňuje najít zcela nová řešení, která jsou pro další rozvoj technologii důležitá například v Průmyslu 4.0 v oblasti 3D tisku. Stále více lidí si uvědomuje, že zastoupení sypkých hmot je nejen na zemi dominantní. Jelikož je dle objevu pana profesora Zegzulky sypká hmota nové skupenství, můžeme se do budoucna těšit na další velký rozvoj tohoto oboru, zdokonalení měřicí techniky pro měření mechanicko -fyzikálních vlastností sypkých hmot a možná se i dočkáme, že se měření sypného úhlu a nové skupenství „sypká hmota” budou učit děti už na základních školách.

Autor: Ing. Daniel Gelnar, Ph.D.
Foto: Archiv autora
 

Nové

Od výkopů po novou stodolu: stroje Bobcat odpracovaly na farmě Vojty Kotka přes 1200 hodin

Zveřejněno 27.10. Ze zarostlého pozemku se stává farma, kde se pase dobytek, sází a seče. Vojta Kotek si svůj farmářský sen v Kozárovicích na Příbramsku buduje od základů a stroje Bobcat mu pomáhají už druhou sezonu: čistí pozemek, připravují půdu k setí, vrtají… celý příspěvek

Řetězy pewag v českých lomech: Dlouholeté zkušenosti potvrzují význam ochrany pneumatik i kvalitního servisu

Zveřejněno 26.10. Ochranné řetězy pewag se v českých lomech používají již desítky let. O jejich nasazení na těžební technice jsme v časopise Stavební technika psali už v roce 2008, mimo jiné v tehdejším lomu Holcim Prachovice. Dnes se do Prachovic vracíme a přinášíme… celý příspěvek

Proměna strojníka dozeru v čase. Jak Komatsu v průběhu dekád vyvíjí svoji stavební techniku

Zveřejněno 21.10. Během posledních desetiletí se nezměnily jen stavební stroje ale především způsob práce s nimi. Tam, kde dříve rozhodovala hlavně fyzická síla a zkušenost, dnes pomáhají data, automatizace a digitální model stavby. Na příkladu dozerů společnosti… celý příspěvek