Wenn Sie schon einmal Sandburgen gebaut haben, kennen Sie vielleicht den Ruhewinkel. Gießen Sie langsam Sand aus einem Eimer. Es bildet sich ein kegelförmiger Haufen. Wenn Sie mehr Sand auf den Haufen gießen, wird der Haufen größer, behält aber die gleiche Grundform bei. Wenn Sie das gleiche mit Salz, Zucker oder einem anderen körnigen Material machen würden, würde es auch einen konischen Haufen bilden, aber die Form wäre etwas anders. Der Winkel zwischen der schrägen Seite des kegelförmigen Pfahls und der Horizontalen variiert von einer Materialart zur anderen. Dieser Winkel wird als Schüttwinkel bezeichnet.
Faktoren, die den Schüttwinkel beeinflussen
Das einzelne Material beeinflusst den Schüttwinkel, ein Spiegelbild der unterschiedlichen Reibungskoeffizienten zwischen verschiedenen Stoffen. Die Größe der Partikel ist ein Faktor. Wenn andere Faktoren gleich sind, bildet feinkörniges Material einen flacheren Haufen mit einem kleineren Schüttwinkel als gröbere Körner. Feuchtigkeit beeinflusst den Schüttwinkel, das kann jeder bestätigen, der schon einmal eine Sandburg gebaut hat. Feuchter Sand hat einen viel höheren Schüttwinkel als trockener Sand. Auch die Methode, mit der der Schüttwinkel gemessen wird, kann die Messung beeinflussen.
Kippkastenmethode
Dieses Verfahren eignet sich für feinkörnige, nicht kohäsive Materialien mit einer Einzelkorngröße von weniger als 10 mm. Das Material wird in eine Box mit transparenter Seite gelegt, um das körnige Testmaterial zu beobachten. Es sollte anfangs eben und parallel zum Boden der Box sein. Die Box wird langsam mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,3 Grad/Sekunde geneigt. Das Kippen wird gestoppt, wenn das Material in der Masse zu rutschen beginnt, und der Neigungswinkel wird gemessen.
Methode mit festem Trichter
Das Material wird durch einen Trichter gegossen, um einen Kegel zu bilden. Die Spitze des Trichters sollte nahe an den Wachstumskegel gehalten und beim Anwachsen des Haufens langsam angehoben werden, um den Aufprall von herabfallenden Partikeln zu minimieren. Beenden Sie das Gießen des Materials, wenn der Stapel eine vorbestimmte Höhe oder die Basis eine vorbestimmte Breite erreicht. Anstatt zu versuchen, den Winkel des resultierenden Kegels direkt zu messen, teilen Sie die Höhe durch die halbe Breite der Kegelbasis. Der umgekehrte Tangens dieses Verhältnisses ist der Schüttwinkel.
Drehzylindermethode
Das Material wird in einen Zylinder mit mindestens einer transparenten Seite eingebracht. Der Zylinder wird mit einer festen Geschwindigkeit gedreht und der Beobachter beobachtet das Material, das sich innerhalb des rotierenden Zylinders bewegt. Der Effekt ist vergleichbar mit dem Übereinanderwirbeln von Kleidung in einem langsam rotierenden Wäschetrockner. Das körnige Material nimmt beim Fließen innerhalb des rotierenden Zylinders einen bestimmten Winkel ein. Diese Methode wird empfohlen, um den dynamischen Schüttwinkel zu erhalten und kann von dem mit anderen Methoden gemessenen statischen Schüttwinkel abweichen. Geben Sie bei der Beschreibung des Schüttwinkels für einen Stoff immer die verwendete Methode an.