Bewegung von Mahlkörpern in einer Kugelmühle, Experimente und DEM-Simulationen

Kugelmühlen sind verbreitete Zerkleinerungsmaschinen für trockenes oder nasses Grob-, Fein- und Feinstmahlen harter bis mittelharter Stoffe. Sie bestehen aus einem leicht geneigten, rotierenden Hohlzylinder, auch Trommel oder Rohr genannt, der zu etwa 30 bis 40% mit verschleißfesten Mahlkörpern aus Stahl oder Hartporzellan und dem Mahlgut gefüllt ist. Die Mahlkörperbewegung ist für die Mahlwirkung ausschlaggebend. Die Hersteller von Kugelmühlen versuchen diese Mahlkörperbewegung dahingehend zu optimieren, daß die Zerkleinerung des Mahlgutes in gewünschter Qualität, bei sparsamen Energieeinsatz und geringem Verschleiß erzielt wird. In diesem Projekt wurden deshalb Bahnkurven von Mahlkörpern in Abhängigkeit von der Trommeldrehzahl und vom Mahlkörperfüllungsgrad experimentell und rechnerisch bestimmt. Weiterhin wurde die Leistungsaufnahme einer Kugelmühle in Abhängigkeit vom Mahlkörper-füllungsgrad und der relativen Trommeldrehzahl experimentell bestimmt. Diese Ergebnisse wurden dann mit Simulationen, welche mit Hilfe der Diskreten-Elemente-Methode (DEM) gewonnen wurden, verglichen. Aus diesem Vergleich wurden Kalibriervorschläge für das DEM-Modell abgeleitet. Schwerpunkte waren außerdem die Abschätzungen der Steifigkeiten der Trommelpanzerung und der Mahlkörper sowie der Reibung zwischen beiden Materialien. Eine Literaturrecherche über Methoden zur Bestimmung von Mahlkörperbahnen vervollständigt die Arbeit.