Titel:
Charakterisierung der Betriebszustände von Luftstrahlmühlen
Projektleitung an der Universität Würzburg:
Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:
Kurzbeschreibung:
Luftstrahlmühlen wurden vor ca. 60 Jahren erstmalig beschrieben. Sie werden industriell in großem Umfang eingesetzt, wenn Stoffe besonders fein zerkleinert werden sollen. Die klein-sten erreichbaren Partikelgrößen liegen im Bereich von wenigen Mikrometern.
Trotz der weiten Verbreitung und der bereits langen Anwendungszeit werden für neue Pro-dukte die Mahlbedingungen rein empirisch ermittelt. Da Parameter über die Betriebszustände dieser Mühlen weitgehend fehlen, können die Mahlverfahren nicht validiert werden. Dies macht eine Reproduktion der Mahlergebnisse nahezu unmöglich. Von den Arzneimittelzulas-sungsbehörden wurde wiederholt moniert, daß Störungen im Mahlprozess weder unmittelbar erkannt noch dokumentiert werden können.
Es ist Ziel dieses Forschungsprojektes , eine Luftstrahlmühle derart umzurüsten, daß prozess-relevante Kenngrößen gemessen und exakt wiedereingestellt werden können. Die online-Mes-sung der Kenngrößen soll gleichzeitig eine Prozessdokumentation erlauben. Ferner soll der Zusammenhang zwischen den Materialeigenschaften des Mahlgutes, den Prozessparametern und dem Mahlergebniss erarbeitet werden. Diese Ergebnisse sollten zukünftig eine rationale Verfahrensentwicklung ermöglichen.
Ergebnisse:
Über dem Radius der Mahlkammer wurden im Abstand von 2mm Bohrungen angebracht, in die ein Drucksensor eingebaut werden kann. Mit Hilfe dieses Sensors kann während der Mahlung der Verlauf des Luftdruckes in der Mahlkammer ermittelt werden. Pro Mahlvorgang wird nur jeweils an einer Stelle gemessen. Es zeigte sich, daß bei einer gegebenen Förderrate des Mahlgutes der Mahlkammerdruck vom äußeren Rand der Mahlkammer mit abnehmendem Abstand vom Kammermittelpunkt kontinuierlich abfällt. Der Druckabfall wird über dem Tauchrohr besonders stark und erreicht dort schließlich negative Werte. Die Untersuchung des Mahlkammerdruckes in Abhängigkeit von der Förderrate des Mahlgutes zeigt, daß der an einer definierten Stelle über der Mahlkammer gemessene Druck konstant bleibt, solange kein Mahlgut gefördert wird (Leerkammerdruck). Mit steigender Förderrate sinkt der an dieser Stelle gemessene Druck nicht linear vom Leerkammerdruck auf einen für die Förderrate charakteristischen Endwert ab. Auch bei einer gegebenen Förderrate sinkt der Mahlkammerdruck nach Beginn der Gutaufgabe exponentiell auf den charakteristischen Endwert ab. Dieser Abfall ist um so steiler, je höher die Förderrate. Ein Mahlvorgang, bei dem dieser charakteristische Enddruck während der ganzen Prozessdauer unverändert bleibt und nur Schwankungen im Bereich der Meßgenauigkeit aufweist, wird als stationär bezeichnet. Wird die Förderrate zu hoch gewählt, so stellt sich kein stationärer Mahlzustand mehr ein, es werden starke Schwankungen des Mahlkammerdruckes beobachtet. In der Regel sind derartige starke Druckschwankungen von Spontanentleerungen der Mahlkammer begleitet. Bei einer Spontanentleerung der Mahlkammer wird auch nicht zerkleinertes Mahlgut aus der Mühle ausgetragen. Die online – Registrierung des Mahlkammerdruckes erlaubt also festzustellen, bis zu welcher Förderrate ein stationärer Mahlvorgang gewährleistet werden kann. Ferner stellt sie eine Dokumentation des Mahlvorganges dar. Sie kann aufzeigen, ob dabei Spontanentleerungen aufgetreten sind oder nicht. Im stationären Betriebszustand sind die Mahlergebnisse reproduzierbar.
Bei einem gegebenen Stoff steigt die mittlere Partikelgröße im gemahlenen Gut mit steigender Förderrate an. Je kleiner die Förderrate, desto feiner ist das Mahlprodukt.
Werden Stoffe unterschiedlicher Härte gemahlen, so ist festzustellen, daß die Verweildauer des Mahlgutes in der Mahlkammer rasch ansteigt. Dies hat zur Konsequenz, daß die Förderrate stark abgesenkt werden muß, um noch stationäre Betriebszustände der Mühle zu gewährleisten.
Da bislang nur unzureichende Werte zur Härte der von uns untersuchten Stoffe vorlagen, konnte ein quantitativer Zusammenhang zwischen den Mahlbedingungen und den Mahlergebnissen noch nicht erarbeitet werden.
Schlagworte:
Luftstrahlmühle
Validierung
In-Prozess-Kontrolle
Laufzeit: von 07.1998 bis 10.2002
Förderinstitution:
Wirtschaftsunternehmen ( Fa. Hoffmann-LaRoche AG,Basel ) ,Genehmigungsdatum: 01.07.1998
Publikationen: