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Partikelbewegung und Zerkleinerungsvorgänge in einer Turbomühle

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Die Bewegungs- und Zerkleinerungsvorgänge wurden in einer Universalmühle am Beispiel von Pfeffer untersucht. In dem Mahlraum von 230 mm Durchmesser befindet sich der Turborotor. Das Schnittbild zeigt schematisch
den Aufbau der Mühle mit der Mühlentür mit Mahlguteinlauf, dem Turborotor mit den Schlagleisten und dem Mahlrost mit äquidistanten Lochabständen. Die Beanspruchung der Partikeln wird zweckmäßig in vier Phasen unterteilt: Einlauf in die Mühle, Vorzerkleinerung an den Schlagleisten des Rotors - hier in Vorderansicht, Endzerkleinerung im rotierenden Gutring zwischen Rotor und Mahlrost, Austritt aus dem Mahlraum durch den Mahlrost. Für
die Filmaufnahmen wurde die Mühlentür durch eine Glasscheibe mit konzentrischem Mahlguteinlauf ersetzt. Die Rotordrehzahl beträgt 3800 Umdrehungen pro Minute, die Rotorumfangsgeschwindigkeit 40 m pro Sekunde. Als Versuchsgut dient weißer Pfeffer.
Die Körner haben kugelige Gestalt und eine mittlere Partikelgröße von 4 mm. Das Mahlgut gelangt mit einem Durchsatz von 150 kg pro Stunde über den
Wellschlauch in den Mahlraum. Im
Einlaufstutzen werden die Partikeln durch den von der Mühle angesaugten Gasstrom - etwa 180 m3 pro Stunde - axial beschleunigt. Durch die Strömung und durch Stöße an der Rotornabe - hier in 330facher Zeitdehnung dargestellt - werden die Partikeln in nahezu radiale Flugbahnen umgelenkt. Bei Stößen an den Schlagleisten werden nur rund 30 % der Partikeln beim ersten Kontakt zerbrochen. Die übrigen werden in andere Schlagleistenbereiche hinein beschleunigt. Dort kommt es zum Kantenstoß oder zum Flächenstoß.
Vorgebrochene Partikeln zeigen trotz ihrer unregelmäßigen Form ein ähnliches Verhalten. Die Rotationsbewegung der Partikeln kann bis zu 2000 Umdrehungen pro Sekunde betragen. Kleinere Partikeln folgen im wesentlichen der Gasströmung in der Mühle. Nach dem Einlauf erfolgt die Beanspruchung und
Vorzerkleinerung durch den Rotor, hier veranschaulicht mit dem Mahlwerkzeug Schlagscheibe. Kantenstoß und Flächenstoß treten auf. Einzelne Partikeln werden zerbrochen. Zum Zeitpunkt des Bruchs ist die radiale Partikelgeschwindigkeit nahezu Null. Danach führt eine radiale Beschleunigung entlang der Schlagelemente zu definierten Austrittsgeschwindigkeiten und Austrittswinkeln. Die vorzerkleinerten Partikeln
werden in den Bereich zwischen Rotor und Mahlrost gefördert. Sie bewegen sich dort als rotierender Gutring mit einem Feststoffanteil von etwa 3 %. Die Partikelgeschwindigkeit liegt bei etwa 5 m pro Sekunde in mahlrostnahen und etwa 19 m pro Sekunde in rotornahen Zonen. Der Partikel-Partikel-Kontakt im Gutring führt zu Umlenkungen. Die Zerkleinerung erfolgt durch die Beanspruchung am Rotor. Auf dem Mahlrost angeordnete Mahlbacken beeinflussen den Strömungsverlauf wesentlich. Die Partikeln strömen die Mahlbacke mit einer Geschwindigkeit von etwa 6,5 m pro Sekunde an. In dem Mahlbackenbereich wird der Gutring um 30 % verdichtet und die mittlere Partikelgeschwindigkeit in Umfangsrichtung auf etwa 3 m pro Sekunde reduziert. In der Vertiefung der Mahlbacke werden die Partikeln umgelenkt und in den Beanspruchungsbereich des Rotors gedrückt.
Nach Erreichen eines bestimmten Zerkleinerungsgrades treten die Partikeln durch die Sieblöcher des Mahlrostes in den den Mahlraum umgebenden Ringraum aus. Die Wahrscheinlichkeit für den Austritt der Partikeln ist von der Partikelgröße und der Auftreffhäufigkeit auf den Mahlrost abhängig. Aus dem Ringraum wird das fertigzerkleinerte Produkt zur weiteren Verarbeitung abgeführt.
Turbomühle
Computeranimation
Turborotor
Einlaufen <Maschinenbau>
Pfeffer <Gewürz>
Rotor <Maschine>
Mühle
Karosserie
Turborotor
Computeranimation
Glasscheibe
Teilchengröße
Mahlgut
Pfeffer <Gewürz>
Durchfluss
Strömung
Gasströmung
Stoß
Mühle
Gasströmung
Einlaufen <Maschinenbau>
Bruch
Mühle
Geschwindigkeit
Teilchengröße
Ringraum
Zerkleinern
Rotor <Maschine>
Mikroskopie
Leder
Institut für den Wissenschaftlichen Film
Computeranimation

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Partikelbewegung und Zerkleinerungsvorgänge in einer Turbomühle
Alternativer Titel Motion and Comminution Processes in a Turbo-mill
Autor Landwehr, Dierk
Pahl, Manfred H.
Mitwirkende Hartmut Rudolph (Redaktion)
Kuno Lechner (Kamera)
Kuno Lechner, Regine Feldmann (Schnitt)
H. G. Graske, Heidrun Streichert (Trick)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
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DOI 10.3203/IWF/E-3034
IWF-Signatur E 3034
Herausgeber IWF (Göttingen)
Erscheinungsjahr 1988
Sprache Deutsch
Produzent IWF
Produktionsjahr 1987

Technische Metadaten

IWF-Filmdaten Film, 16 mm, LT, 77 m ; F, 7 min

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Technik
Abstract Partikeln - als Versuchsgut dient weißer Pfeffer - werden in verschiedenen Bereichen der Turbomühle beansprucht: beim Einlauf in die Mühle, bei der Vorzerkleinerung an den Schlagleisten des Rotors bzw. durch eine Schlagscheibe und im rotierenden Gutring zwischen Rotor und Mahlrost (mit und ohne Mahlbacken). Schließlich erfolgt der Austritt durch den Mahlrost (Zeitdehnung 8000 B/s).
In order to detect possibilities of improving the design of mills and the energy utilization, the stresses to which the particles were exposed in the individual areas of a turbo-mill were recorded and analsed with the aid of high-speed cinematography. The tests with white pepper were executed at a rotor circumferential speed of u=40 m/sec., with a material throughout of M[M]=150 kg/h and with varying configurations of the peripheral grid. The tests covered the percentage of material comminuted by the first impact, the penetration into and the discharge from the baffle plates of the rotor, the conditions prevailing in the rotating material circle between rotor and peripheral grid, as well as the the passing of the particles through the peripheral grid.
Schlagwörter Zerkleinerung
Aerodynamik
aerodynamics
comminution

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