@phdthesis{Hagendorf2006,
  author    = {Hagendorf, Annika},
  title     = {Untersuchungen zum Str{\"o}mungsverhalten in einer Spiralstrahlm{\"u}hle mittels Druckmessungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19804},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Der Untersuchung des Str{\"o}mungsverhaltens in einer Spiralstrahlm{\"u}hle kommt auf Grund ihrer Komplexit{\"a}t besondere Bedeutung zu. Seit der Entwicklung der Strahlm{\"u}hlen wird versucht, die Abl{\"a}ufe w{\"a}hrend des Zerkleinerungsprozesses genau zu beobachten und zu analysieren. Als Kontrollinstrument der Betriebszust{\"a}nde in der M{\"u}hle hat sich die Aufzeichnung des statischen Drucks etabliert. Der statische Druck ist auf gleichem Radius unabh{\"a}ngig von der Position des Druckaufnehmers und damit auch unabh{\"a}ngig vom Einfluss der Treibstrahlen {\"u}ber der Wandschicht fast konstant. Weitere Untersuchungen {\"u}ber dem Radius der Mahlkammer bringen den Beweis, dass die aufgenommene radiale Druckkennlinie vom {\"a}ußeren Mahlkammerrand in Richtung des Kammermittelpunktes abf{\"a}llt. Die Aufnahme des zur Geschwindigkeitsberechnung ben{\"o}tigten Gesamtdrucks erfolgt {\"u}ber ein Pitot-Rohr. Dazu muss zun{\"a}chst ein f{\"u}r die M{\"u}hle geeignetes Pitot-Rohr angefertigt werden. Das Pitot-Rohr mit einer Kopfl{\"a}nge von 13 mm und einem Verh{\"a}ltnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser von 0,73 liefert in Vergleichsmessungen die h{\"o}chsten Gesamtdruckwerte und wird daher f{\"u}r die weiteren Versuche eingesetzt. Um den Innenraum der M{\"u}hle so vollst{\"a}ndig wie m{\"o}glich zu erfassen, werden wesentliche Einflussgr{\"o}ßen, wie Messposition und Eintauchtiefe des Pitot-Rohres sowie definierte radiale Positionen in der Mahlkammer schrittweise variiert. Dabei erfolgt jeweils die Ermittlung des optimalen Anstr{\"o}mwinkels des Pitot-Rohres. Versuche mit unterschiedlichen Eintauchtiefen des Pitot-Rohres in die Mahlkammer zeigen ebenfalls einen Druckanstieg, sobald das Messrohr in N{\"a}he der Treibstrahld{\"u}sen ausgerichtet wird. Je weiter sich das Rohr von der Treibstrahld{\"u}se entfernt, desto niedriger sind aufgenommener Gesamtdruck und die daraus resultierende Geschwindigkeit. Die berechneten Geschwindigkeitswerte lassen sich mit Hilfe des Programms MATLAB® graphisch in Str{\"o}mungsprofilen darstellen. So k{\"o}nnen besonders {\"u}bersichtlich Richtung und Geschwindigkeit der lokalen Str{\"o}mung in Abh{\"a}ngigkeit vom Radius der Mahlkammer und Position des Pitot-Rohres veranschaulicht werden. Von großer Bedeutung sind die Treibstrahlebenen sowie angrenzende Bereiche ober- bzw. unterhalb der Treibstrahlebenen, da hier ein symmetrisches Str{\"o}mungsverhalten beobachtet werden kann. Diese Symmetrie wird jedoch in den nachfolgenden Ebenen, bedingt durch das Tauchrohr, durchbrochen. Der charakteristische Verlauf einer Spiralstr{\"o}mung kann mit Hilfe der durchgef{\"u}hrten Druckmessungen best{\"a}tigt werden. Das gel{\"a}ufige "Drei-Ebenen-Modell" von K{\"u}rten und Rumpf zur Darstellung der Str{\"o}mungsverl{\"a}ufe in der Strahlm{\"u}hle kann an Hand der gewonnenen Erkenntnisse nicht best{\"a}tigt werden. Die vermuteten R{\"u}ckstr{\"o}mungen lassen sich trotz Ausrichtung des Pitot-Rohres in verschiedenen Eintauchtiefen sowie an ver{\"a}nderten Positionen der Mahlkammer nicht beobachten. F{\"u}r die Versuche mit Pulverbeladung der M{\"u}hle ist es notwendig, zun{\"a}chst einen konstanten Feststoffdurchsatz zu bestimmen, bei dem stabile Betriebsbedingungen der Strahlm{\"u}hle gew{\"a}hrleistet sind. Dazu werden Mahlvorg{\"a}nge mit ver{\"a}nderter F{\"o}rderrate des Gutes durchgef{\"u}hrt. Es zeigt sich, dass bei einer F{\"o}rderrate von 3,49 g/min die statischen Druck- und damit Str{\"o}mungsverh{\"a}ltnisse {\"u}ber eine Messdauer von 10 Minuten stabil sind. Mit dieser Einstellung werden anschließend statische Druckverl{\"a}ufe in Abh{\"a}ngigkeit von der Position des Druckaufnehmers aufgezeichnet. Ein Einfluss der Treibstrahlen auf die statischen Druckwerte ist auch hier nicht erkennbar, wie bereits in den Untersuchungen ohne Feststoffbeladung bewiesen. Die Bestimmung der Partikelgr{\"o}ßenverteilung und Auswertung mittels RRSB-Netz dient dabei zur {\"U}berpr{\"u}fung eines erfolgreichen Zerkleinerungsprozesses. Je h{\"o}her der angelegte Mahldruck, desto feink{\"o}rniger und enger verteilt ist das erhaltene Mahlprodukt. Die Aufzeichnung des Gesamtdrucks bei Feststoffbeladung verl{\"a}uft hingegen nicht erfolgreich. Durch die Ausrichtung in Str{\"o}mungsrichtung setzt sich das Pitot-Rohr schnell mit Pulverpartikeln zu, die sich trotz regelm{\"a}ßiger Freiblasst{\"o}ße nicht entfernen lassen. Es treten starke Druckschwankungen und zahlreiche Str{\"o}mungsinstabilit{\"a}ten auf, die eine reproduzierbare Gesamtdruckerfassung selbst {\"u}ber eine kurze Messdauer und damit eine genaue Berechnung der Geschwindigkeit nicht erlauben. Zusammenfassend l{\"a}sst sich festhalten, dass die Messungen mittels Pitot-Rohr eine geeignete Methode zur Ermittlung des Gesamtdrucks in reinen Gasstr{\"o}mungen darstellen. Aus diesen Messergebnissen kann der Str{\"o}mungsverlauf in der Luftstrahlm{\"u}hle wiedergegeben werden, der dem einer Spiralstr{\"o}mung exakt entspricht.},
  subject      = {Spiralstrahlm{\"u}hle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Marquardt2004,
  author    = {Marquardt, Karin},
  title     = {Untersuchungen zum Zerkleinerungsverhalten kristalliner Stoffe in einer Spriralstrahlm{\"u}hle},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8308},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die Feinheit von Mahlprodukten, die durch Beanspruchung in einer Luftstrahlm{\"u}hle erreicht wird, ist immer das Resultat von Zerkleinerungs- und Sichtungsprozessen in der Mahlkammer. Bei hohem Eintrag von Mahlenergie und unter dem Einfluss von großen Zentrifugalkr{\"a}ften in der Mahlkammer k{\"o}nnen feinste Mahlprodukte mit enger Korngr{\"o}ßenverteilung erzielt werden. Es ist jedoch nicht nur entscheidend, dass sehr feine, eng verteilte Mahlprodukte durch Luftstrahlmahlung geschaffen werden k{\"o}nnen. Mindestens genauso wichtig ist es, dass die Korngr{\"o}ßenverteilungen der Mahlprodukte reproduzierbar sind. Reproduzierbar sind die Mahlergebnisse allerdings nur dann, wenn die Abl{\"a}ufe in der Mahlkammer konstant gehalten werden k{\"o}nnen. Bevor Aussagen {\"u}ber den Mahlvorgang in der Luftstrahlm{\"u}hle getroffen werden, muss eine Prozessvalidierung vorgenommen werden. Ansonsten sind keine Modellberechnungen, die einen Zusammenhang zwischen Mahleinstellungen und Korngr{\"o}ßenverteilungen von Mahlprodukten herstellen, m{\"o}glich. Alle Untersuchungen zum Bruchverhalten von Mahlg{\"u}tern wurden durchgef{\"u}hrt an einer Luftstrahlm{\"u}hle vom Typ Fryma JMRS 80, die bereits von Rief [40] optimiert worden war. Es konnte gezeigt werden, dass hohe Mahl- und Injektordr{\"u}cke auch zu hohen Kammerdr{\"u}cken im station{\"a}ren Betriebszustand f{\"u}hren. Große Gutaufgaben pro Zeiteinheit und ein breiter Mahlspalt sind dagegen mit niedrigeren Kammerdr{\"u}cken verbunden. Diese Ergebnisse stimmen gut mit bereits von Muschelknautz [38, 39] und Bauer [34] gewonnenen Erkenntnissen {\"u}berein. Bei hohen Mahl- und Injektordr{\"u}cken sind die Str{\"o}mungsgeschwindigkeiten in der Mahlkammer und damit auch der Mahlkammerdruck relativ groß. Wird dabei jedoch viel Mahlgut pro Zeiteinheit zugef{\"u}hrt, kommt es zu einer starken Abbremsung der Str{\"o}mung, da das zirkulierende Gas durch {\"U}bertragung von Energie auf die Partikel in der Mahlkammer selbst an kinetischer Energie verliert; der Druck in der Mahlkammer sinkt. Die Gr{\"o}ße des Mahlspalts hat Einfluss auf den Kammerdruck, da sie bestimmt, wie groß der Unterdruck und damit der Sogeffekt {\"u}ber dem Tauchrohr ist. Ist der Mahlspalt breit, nimmt der Sog aus der Mahlkammer ab. In der Folge verweilt das Mahlgut l{\"a}nger in der Kammer; die Feststoffmenge in der Mahlkammer nimmt zu. Dadurch wird die Str{\"o}mung in der Mahlkammer stark abgebremst, der Druck in der Kammer sinkt. Harte Stoffe von hoher Dichte und mit elastischem Materialverhalten f{\"u}hren zu niedrigeren Kammerdr{\"u}cken im konstanten Betriebszustand als weiche Stoffe von niedriger Dichte und mit inelastischem Materialverhalten. Mit Hilfe von Korngr{\"o}ßenanalysen konnte gezeigt werden, welchen Einfluss einzelne operative Parameter auf die Feinheit der Mahlprodukte haben. Am Beispiel von Ascorbins{\"a}ure, Natriumascorbat, Lactose und Natriumchlorid wurde untersucht, wie sich die F{\"o}rderrate, der Mahl- und Injektordruck und die Gr{\"o}ße des Mahlspalts auf die Produktfeinheit auswirken. Ein Vergleich der verschieden Mahlg{\"u}ter erm{\"o}glichte es, abzusch{\"a}tzen, inwieweit sich mechanische Eigenschaften auf den Verlauf des Mahlprozesses auswirken. Mit zunehmender Gutaufgabe pro Zeiteinheit werden die Korngr{\"o}ßenverteilungen der Mahlprodukte breiter und hin zu gr{\"o}ßeren Korngr{\"o}ßen verschoben. Steigender Mahl- und Injektordruck und ein gr{\"o}ßer werdender Mahlspalt f{\"u}hren dagegen zu feineren und enger verteilten Mahlprodukten. W{\"a}hrend F{\"o}rderrate und Mahl- bzw. Injektordruck die absolut zur Zerkleinerung verf{\"u}gbare Energie bestimmen, nimmt die Gr{\"o}ße des Mahlspalts eher Einfluss auf die Beanspruchungsdauer der Mahlgutpartikel. Da bei breitem Mahlspalt der Unterdruck {\"u}ber dem Tauchrohr und damit der Sog aus der Mahlkammer reduziert wird, nimmt mit wachsendem Mahlspalt die Verweildauer der Mahlgutpartikel in der Mahlkammer zu; das gewonnene Mahlprodukt wird feiner und enger verteilt. Experimente ergaben, dass sich Ascorbins{\"a}ure am leichtesten zerkleinern l{\"a}sst, gefolgt von Natriumascorbat, Natriumchlorid und zuletzt Lactose. Je kleiner das Elastizit{\"a}tsmodul und je gr{\"o}ßer die H{\"a}rte und die Dichte eines Mahlguts, desto energieaufw{\"a}ndiger ist die Zerkleinerung. Mit Erfolg konnten die operativen Parameter F{\"o}rderrate, Mahldruck und Mahlspalt mit den charakteristischen Gr{\"o}ßen der Mahlproduktverteilungen korreliert werden. Ebenso gelang es, die Materialeigenschaften H{\"a}rte, Elatizit{\"a}tsmodul und Dichte in die Korrelation mit einzubeziehen. F{\"u}r alle mathematischen Rechenans{\"a}tze wurden Modelle zweiter Ordnung gew{\"a}hlt, da diese nicht zu kompliziert sind und dennoch den Prozess sehr gut beschreiben.},
  language  = {de}
}