Schüttgutkanone

Ziel dieser Masterarbeit war die Wiederinbetriebnahme, sowie die funktionale Weiterentwicklung einer bestehenden Schüttgutkanone zur Durchführung reproduzierbarer Bruchversuche von Schüttgütern - konkret von direkt reduziertem Eisenpellets. Der ursprüngliche Aufbau war nicht mehr betriebsbereit. Die grundlegenden Komponenten wie Beladearm, Prallplatte und Sabot waren vorhanden, jedoch in ihrer Funktion eingeschränkt. Insbesondere fehlte ein Mechanismus zur präzisen Winkelverstellung der Prallplatte, und Partikel unterschiedlicher Größen konnten nicht zuverlässig abgeschossen werden. Dabei ist das Ziel des Versuchsaufbaus, das Schüttgut mit definierter Geschwindigkeit normal auf eine Prallplatte zu schießen, um dessen Bruchverhalten analysieren zu können. Im Rahmen der Arbeit wurde die Versuchsanlage umfassend überarbeitet. Zu den zentralen Neuerungen zählt die Integration eines Spindelantriebs zur genauen Winkelverstellung der Prallplatte. Darüber hinaus wurde der Sabot konstruktiv angepasst und mit einer neuen Innenbuchse ausgestattet, um künftig auch Partikel unterschiedlicher Größe testen zu können. In diesem Zusammenhang wurde auch der Beladearm an die geänderte Innenkontur der Führungseinheit (Sabot) angepasst, um eine passgenaue Zuführung zu gewährleisten. Zur Auslegung und Bewertung der Versuchsanordnung wurde die Flugbahn der Partikel zunächst analytisch berechnet und anschließend mit Hilfe der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) simuliert. Dabei wurden unter anderem die Partikelzufuhr durch den Schwingtopf, die Beladung in den Sabot, der Abschuss des Partikels sowie dessen Auftreffwinkel und die Wirkung auf die Prallplatte untersucht. Ergänzend wurde eine Fehlerbetrachtung mithilfe des Gauß´schen Fehlerfortpflanzungsgesetzes durchgeführt, um die Auswirkung von Messungenauigkeiten auf die Ergebnisqualität zu bewerten. Mit Abschluss dieser Arbeit liegt eine vollständige konstruktive und rechnerische Grundlage für den Umbau der Schüttgutkanone vor. Die bauliche Umsetzung sowie die Inbetriebnahme erfolgen im Anschluss und ermöglichen künftig eine zielgerichtete Analyse des Bruchverhaltens von direkt reduzierten Eisenpellets und anderer Schüttgüter unter kontrollierten Bedingungen.