Zur mechanischen Zerkleinerung von Partikeln stehen diverse Verfahren und Methoden zur Verfügung. Gute Zerkleinerungsergebnisse können mit Mahlkörpermühlen erzielt werden, in denen eine Mahlkörperschüttung beschleunigt wird, und eine Zerkleinerung der
Partikel zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Mahlkörpern, sowie begrenzenden bzw. antreibenden Elementen, durch Stoß- oder Reibbeanspruchungsereignisse erfolgt. Die Form und das Material der Mahlkörper können variiert werden.
Zentrifugalmühlen sind eine Bauform der Mahlkörpermühlen. Erste Modellstudien mit Zentrifugalmühlen wurden 1971 von Bradley u.a. durchgeführt. Aktuelle Untersuchungen zur Feinstzerkleinerung sind von Gock u.a. bekannt.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung und Umsetzung eines konstruktiven und messtechnischen Konzepts für eine Messeinrichtung zur Bestimmung des spezifischen Leistungseintrags und des Reibkoeffizienten zwischen Mahlkörperschüttung und Mahlraumwand, sowie zur Visualisierung der Mahlkörperbewegung in einer Zentrifugalmühle. Die Partikel sollen auf einen Primärpartikeldurchmesser < 100nm zerkleinert werden. Die mechanische Zerkleinerung erfolgt mit festen Mahladditiven
bei cryogenen Temperaturen.
Weiterhin werden die Kalibrierung der Messeinrichtung und die Signalübertragung betrachtet.
Der spezifische Leistungseintrag ist im Wesentlichen abhängig von:
• Mahlkörpermaterial
• Mahlkörperfüllgrad
• Drehzahl
• Radius des Mahlrohres
• Rotationsradius des Mahlrohres
Durch definierte Variation von Mahlkörpermaterial, Mahlkörperfüllgrad und Drehzahl ergeben sich unterschiedliche Rahmenbedingungen für die Auslegung der Messeinrichtung. Die
zur Bestimmung des spezifischen Leistungseintrags und des Reibkoeffizienten benötigten mechanischen Größen können mittels Dehnungsmessstreifen ermittelt werden.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Allgemeiner Teil
- 2.1 Dehnungsmessstreifen (DMS)
- 2.1.1 Dehnungsbegriff
- 2.1.2 Aufbau und Messprinzip der DMS
- 2.1.3 Wheatstone sche Brückenschaltung
- 2.1.4 Signalverarbeitung
- 2.1.5 Störeinflüsse
- 2.1 Dehnungsmessstreifen (DMS)
- 3. Rahmenbedingungen und Vorüberlegungen
- 3.1 Parameter
- 3.2 Anforderungsliste
- 3.3 Konstruktive Vorüberlegungen
- 3.3.1 Konzept
- 3.3.2 Kräfte aufgrund der Mahlkörperbewegung
- 4. Konstruktiver Teil
- 4.1 Auslegung und Berechnung der Bauteile
- 4.1.1 Mahlrohr und Mahlrohrabdeckungen
- 4.1.2 Mahlrohraufhängung
- 4.1.3 Drehmoment messstäbe
- 4.1.4 Kopplung der Aufhängungen und Drehmomentmessstäbe
- 4.1.5 Aufnahmegehäuse und Übergang
- 4.1.6 Montageeinrichtung
- 4.1.7 Normteile
- 4.1 Auslegung und Berechnung der Bauteile
- 5. Messtechnik
- 5.1 Auswahl der DMS und Zubehör
- 5.2 Applikation der DMS
- 5.3 Signalübertragung
- 6. Montage der Apparatur
- 7. Kalibrierung
- 7.1 Signalverarbeitung
- 7.2 Kalibrierung der Aufhängungen
- 7.3 Kalibrierung der Drehmomentmessstäbe
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit konzentriert sich auf die Entwicklung einer Messeinrichtung, mit der sich Leistungseintrag und Mahlkörperbewegung in einer Zentrifugalmühle bestimmen lassen. Das Ziel ist es, die komplexen Vorgänge während des Mahlprozesses detailliert zu analysieren, um die Effizienz der Zerkleinerung zu optimieren. Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung, Konstruktion und Kalibrierung der Messeinrichtung.
- Entwicklung einer Messeinrichtung zur Bestimmung von Leistungseintrag und Mahlkörperbewegung in einer Zentrifugalmühle
- Konstruktion und Auslegung der einzelnen Komponenten der Messeinrichtung
- Applikation von Dehnungsmessstreifen (DMS) für die Messung der Belastung
- Signalverarbeitung und Kalibrierung der Messeinrichtung
- Optimierung des Mahlprozesses durch detaillierte Analyse der gewonnenen Daten
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Kontext der Forschungsarbeit und die Bedeutung der Zentrifugalmühle für die mechanische Zerkleinerung von Partikeln beleuchtet. Anschließend werden in einem allgemeinen Teil die Grundlagen der Dehnungsmessstreifen (DMS) erläutert, die für die Konstruktion der Messeinrichtung von entscheidender Bedeutung sind.
Der dritte Abschnitt behandelt die Rahmenbedingungen und Vorüberlegungen für die Entwicklung der Messeinrichtung, wobei wichtige Parameter und Anforderungen definiert werden. Der konstruktiver Teil fokussiert auf die Auslegung und Berechnung der einzelnen Bauteile der Messeinrichtung, einschließlich des Mahlrohrs, der Mahlrohrabdeckungen, der Drehmomentmessstäbe und der Montageeinrichtung.
Im fünften Kapitel werden die Messtechnik, die Auswahl der DMS und die Applikation der Sensoren beschrieben. Die Montage der Apparatur und die Kalibrierung der Messeinrichtung werden in den folgenden Kapiteln behandelt. Der Abschnitt über die Kalibrierung beleuchtet die Signalverarbeitung, die Kalibrierung der Aufhängungen und die Kalibrierung der Drehmomentmessstäbe.
Schlüsselwörter
Die zentralen Themen dieser Arbeit sind die Entwicklung einer Messeinrichtung, die Bestimmung von Leistungseintrag und Mahlkörperbewegung, die Konstruktion und Auslegung von Bauteilen, die Applikation von Dehnungsmessstreifen (DMS) und die Kalibrierung der Messeinrichtung. Die Arbeit befasst sich mit den technischen Aspekten der mechanischen Zerkleinerung und stellt einen wichtigen Beitrag zur Optimierung von Mahlprozessen in Zentrifugalmühlen dar.
- Arbeit zitieren
- Stefan Kirchberg (Autor:in), 2003, Entwicklung einer Messeinrichtung zur Bestimmung von Leistungseintrag und Mahlkörperbewegung in einer Zentrifugalmühle, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/167019
