Kleiner Bruder macht Familie komplett

Der Autor: Benedikt Simons Leiter Forschung und Entwicklung, Willy A. Bachofen

Für die Nassmahlung werden Kugeln aus Stahl, Glas, Keramik oder Kunststoff eingesetzt. Die Wahl der Mahlkörpergröße hängt von der erwünschten Zielkorngröße für das Produkt ab. In der Regel werden Mahlkörper gewählt, die um etwa drei Größenordnungen über der Zielkorngröße liegen und nicht kleiner als das Zehnfache der Ausgangskorngröße sind. Ansonsten wird empfohlen, die Vermahlung auf zwei Stufen aufzuteilen. Übliche Mahlkörperfraktionen bewegen sich zwischen 0,5 und 2 mm. Zur Feinstmahlung kommen aber auch Mahlkörperfraktionen kleiner 0,1 mm zur Anwendung. Die Mahlkörper befinden sich in einem Rührbehälter (Mahlraum), durch den die Produktsuspension gepumpt wird. Der Prozess kann als Passage oder im Kreislauf gefahren werden. Als Mahlkörperabtrennung dienen meist dynamische Spaltseparatoren oder Siebe. Das Rührwerk der Mühle beschleunigt die Mahlkörper und verleiht ihnen so die erforderliche Energie. Die Basis aller Rührwerkskugelmühlen ist die Scheibenmühle. Ein Nachteil der Scheibenmühle ist die Neigung zur Verpressung, d. h. einer Verdichtung der vom Produktstrom mitgeschleppten Mahlkörper vor der Trennvorrichtung. Die Folge ist ein Druckanstieg im Mahlraum und gesteigerter Verschleiß.

Willy A. Bachofen (WAB) hat in enger Zusammenarbeit mit Kunden aus den verschiedensten Branchen Dyno-Mill-Rührwerkskugelmühlen ständig verbessert. Eine bessere Ausnutzung des Volumens wurde durch die Entwicklung der Acceleratorentechnik ermöglicht. Hier wurden die einfachen Mahlscheiben durch speziell entwickelte Rührorgane ersetzt, die Dyno-Acceleratoren. Sie sind in der Lage, Produkt und Mahlkörper intensiv zu vermischen. Im Strömungsfeld der Dyno-Acceleratoren wird das Gemisch vom Zentrum nach außen beschleunigt und wieder zum Zentrum zurückgeführt. Dadurch entstehen die gewünschten Zonen hoher Energiedichte, die nahezu den gesamten Produktraum ausfüllen. Um die Dyno-Acceleratoren bilden sich ortsfeste Mahlkörperkreisläufe aus, weshalb die Neigung zur Verpressung abnimmt. Als Folge können mit Dyno-Acceleratoren ausgerüstete Kugelmühlen bei gleichem Mahlergebnis im Vergleich zu Scheibenmühlen mit größeren Produktdurchsätzen belastet werden. Das bedeutet in der Regel, dass die gleiche Aufgabe mit einer kleineren Rührwerkskugelmühle gelöst werden kann. Die Leistung dieser Mühle wird nun lediglich durch den Druckverlust an der Mahlkörperabtrennung begrenzt.

Bei der Baureihe Dyno-Mill ECM-AP wurde die Mahlkörperabtrennung weiter optimiert. Der spezielle Dyno-DSE-Accelerator umschließt eine Siebeinheit vollständig. Dadurch wird ein Großteil der Mahlkörper bereits hydraulisch abgetrennt, bevor sie mit dem Sieb in Kontakt kommen. Dies macht sich nicht nur in einer nochmals gesteigerten Durchsatzleistung bemerkbar, sondern auch in einem geringeren Verschleiß am Sieb.

Im industriellen Maßstab von 2 bis 60 l Mahlraumvolumen ist die Baureihe Dyno-Mill ECM-AP etabliert. Das neueste Modell, die Dyno-Mill ECM-AP 05 macht die Baureihe nun komplett. Es handelt sich um eine Labormühle mit 0,5 l nutzbarem Mahlraumvolumen, auf der Rezepturen entwickelt und Muster hergestellt werden können. Die 0,5-l-Mühle besitzt den gleichen Aufbau wie die großen Mühlen dieser Serie. Sie besteht aus zwei Dyno-Acceleratoren sowie einem Dyno-DSE-Accelerator, der die Siebeinheit umschließt.

Da alle Mahlräume geometrisch ähnlich sind, kann die Durchsatzleistung nach einer einfachen Formel auf die größeren Mahlraumvolumina hochskaliert werden. Das bedeutet, dass Rezepturen, die auf der Labormühle entwickelt wurden, bei gleichem spezifischem Leistungseintrag auf den industriellen Produktionsmaschinen im entsprechenden Maßstab mit gleichem Mahlergebnis gefahren werden können. Für die Rezepturentwicklung reicht bereits die geringe Produktmenge von 1 bis 2 l aus. Die Mühle ist aber auch in der Lage, Produktmengen von 200 kg/h und mehr zu verarbeiten, sodass sie auch zu Produktionszwecken Verwendung findet. Wie die gesamte Baureihe ist die Dyno-Mill ECM-AP 05 in der Lage, Produkte bis in den Nanobereich zu vermahlen.

Bei der Entwicklung wurde auf Bedien- und Wartungsfreundlichkeit geachtet. Antrieb, Sperrdruckanlage für die Gleitringdichtung und Bedienelemente sind in einem ergonomisch optimierten Gehäuse untergebracht. Das Kühlmedium wird vom zentralen Versorgungsanschluss intern an die verschiedenen Verbraucher verteilt. Der gekühlte Mahlzylinder lässt sich mit wenigen Handgriffen demontieren beziehungsweise montieren. Dabei erleichtern Führungsstifte die Handhabung beim Reinigen und Rüsten der Mühle. Eine unter dem Mahlzylinder angeordnete Wanne fängt Mahlkörper und Produktreste auf. Auch Reinigungsmittel fließen beim Abspülen des Rührwerks in die Wanne.

Die Zu- und Abführanschlüsse sind so angeordnet, dass die Zuleitungen zu Produktvorlage und -pumpe sehr kurz gehalten werden können. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn scherverdünnende Produkte verarbeitet werden. Solche Produkte verdicken in langen Rohrleitungen. Das kann so weit gehen, dass das Produkt nicht mehr durch die Leitung gefördert werden kann.

Die Dyno-Mill ECM-AP 05 gibt es in unterschiedlichen Varianten. Das Basismodell mit einem lackierten Maschinenständer aus Aluminiumguss besitzt einen Riemenantrieb, der durch Wechsel der Riemen standardmäßig drei Drehzahlen bietet und für den Betrieb in Atex-Zone 1 zugelassen ist. Der Mahlzylinder ist aus verschleißfestem und wärmeleitendem Siliziumkarbid (SSiC) gefertigt. Die übrige Ausrüstung besteht aus gehärtetem Chromguss oder Edelstahl.

Aus einem Baukasten kann sich der Kunde dann verschiedene Materialvarianten für weitere produktberührte Bauteile zusammenstellen. Für stark schleißende Anwendungen gibt es keramische Bauteile aus Siliziumkarbid (SSiC) oder Zirkoniumdioxid (ZrO2). Diese Varianten finden oft auch dort Verwendung, wo eine Kontamination des Produkts mit metallischen Werkstoffen unzulässig ist, z. B. bei der Vermahlung pharmazeutischer Wirkstoffe. Neben der einfachen Relaissteuerung der Basismaschine kann auch eine digitale oder SPS-basierte Steuerung gewählt werden. Diese Ausführungen bieten die Möglichkeit, alle relevanten Parameter abzufragen, anzuzeigen und gegebenenfalls auch mitzuschreiben oder zu speichern bzw. an ein übergeordnetes System weiterzugeben.

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