Versuchsergebnisse Durchsatz
Einleitung
Seit der industriellen Einführung der Gutbett-Walzenmühle im Jahre 1985 hat diese auf Schönert [1] zurückgehende neue Mahltechnologie im Bereich der trockenen und feuchten Feinzerkleinerung mittelharter bis spröder Stoffe eine weite Verbreitung gefunden.
Die Gründe hierfür sind die Energieeinsparungen bis zu 50 % gegenüber Kugelmühlen, der geringe spezifische Verschleiß, das kleine Bauvolumen und die geringen Lärmemissionen.
Diese Vorteile der Gutbett-Walzenmühle ergeben sich aus dem Prinzip der determinierten Druck-beanspruchung des Mahlgutes in Form eines Gutbetts zwischen zwei gleich großen, gegensinnig und mit gleicher Geschwindigkeit rotierenden Walzen, siehe Skizze.
Eine der Walzen ist in dem geschlossenen Maschinenrahmen seitlich verschiebbar gelagert, so daß sich im Betrieb die Spaltweite in Abhängigkeit von der Walzengröße und den Mahlguteigenschaften frei einstellen kann.
Die zur Zerkleinerung notwendige Mahlkraft wird von Hydraulikzylindern erzeugt und über die verschiebbare Walze auf das Gutbett übertragen. Aufgrund des dabei entstehenden hohen Drucks bildet das Mahlgut häufig Agglomerate, die jedoch in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit geringer Energie wieder zerstört werden können.
Die Gutbett-Situation und der sich frei einstellende Spalt bedingen, daß das Mahlprodukt noch unzerkleinerte, grobe Partikeln bis zur Größe der Spaltweite enthalten kann. Daher wird die Gutbett-Walzenmühle entweder einem anderen Zerkleinerungs-Aggregat vorgeschaltet oder im Kreislauf mit einem Klassierer betrieben.
Versuchsstand Labor-Gutbett-Walzenmühle / Institut für Aufbereitung und Veredelung der TU Clausthal (1989)
Trotz der zahlreichen betrieblichen Anwendungen sind die verfahrenstechnischen Fragestellungen, die sich aus dieser Technologie ergeben, bislang nur in Einzelfällen umfassend untersucht worden.
Der Materialtransport und der Druckverlauf im Walzenspalt sind hierbei zwei Aspekte, die sowohl für die Erweiterung der ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen als auch für die Auslegung und für den Betrieb von Gutbett-Walzenmühlen von Bedeutung sind.
Der Materialtransport ist mit Beschleunigungs- und Umordnungsvorgängen im Gutbett verbunden, die das Durchsatzverhalten der Mühle bestimmen. Der Druckverlauf hingegen charakterisiert die Beanspruchung des Mahlgutes. Nach den bisherigen Erfahrungen sind Durchsatz und Zerkleinerung kaum miteinander verknüpft, so daß beide Aspekte unabhängig voneinander betrachtet werden können.Der Durchsatz wird von den Reibungskräften im Einzugsbereich der Mühle bestimmt, die wiederum von den dort auftretenden Gewichts-, den Strömungs- und den Zentrifugalkräften abhängen. Darüber hinaus beeinflussen Schüttguteigenschaften wie z.B. innere und äußere Reibung sowie Formschluß und Impulsaustausch zwischen den Walzen und Partikeln bzw. Impulsaustausch innerhalb der Gutschüttung den Materialeinzug.
Die Intensität der Gutbett-Beanspruchung ist durch den maximalen Druck gekennzeichnet, der in der Regel zwischen 80 MPa und 500 MPa liegt. Bestimmt wird dieser Druck durch die von außen aufgeprägte Mahlkraft und durch die Breite und Form der Druckverteilung.
Eine vollständige Beschreibung des Verfahrens kann nur bei genauer Kenntnis der Transport- und Beanspruchungsvorgänge im Walzenspalt gegeben werden. Die Arbeit von Lubjuhn, U. [25] trägt zum besseren Verständnis dieser beiden wichtigen Themengebiete der Gutbett-Zerkleinerung bei.
Entkoppelung von Durchsatz und Zerkleinerung
Prinzipskizze Labor-Gutbett-Walzenmühle