Beschreibung
Die spezifi sche Energie, die Beanspruchungsenergieverteilung sowie die Leistungsaufnahme stellen wichtige Größen zur Charakterisierung von Rührwerkskugelmühlen dar. Teilweise sind diese Größen bis heute jedoch messtechnisch nicht zugänglich, so dass die Auslegung und der Betrieb von Rührwerkskugelmühlen in der Regel auf Basis verschiedener Kennzahlen sowie Erfahrungswerten erfolgt.
In der vorliegenden Arbeit wurde daher auf Basis der Diskrete Elemente Methode (DEM) ein Modell entwickelt, um diese Größen auf numerischem Wege aus den Mahlkörperbewegungen im Mahlraum von Rührwerkskugelmühlen ableiten zu können. Ein Schwerpunkt lag dabei auf der Modifizierung des klassischen DEM-Ansatzes für trockene Mehrkörpersysteme zur Beschreibung der Verhältnisse im Mahlraum nass betriebener Rührwerkskugelmühlen. Einen weiteren Schwerpunkt bildete die Ermittlung der notwendigen Modellparameter. Da hierfür bisher kein standardisiertes Verfahren existiert, wurden geeignete Methoden gesucht, um diese Parameter anhand von Messungen modellunabhängig zu ermitteln. Im Rahmen der Modellvalidierung konnte gezeigt werden, dass sich die Diskrete Elemente Methode unter bestimmten Voraussetzungen auch zur Simulation der Mahlkörperbewegung in nass betriebenen Rührwerkskugelmühlen eignet. Dadurch lässt sich der Aufwand zur numerischen Charakterisierung von Rührwerkskugelmühlen mit unterschiedlichen Geometrie- und Betriebsparametern zukünftig erheblich reduzieren. Auf Basis des entwickelten DEM-Modells wurden die Mahlkörperbewegungen im Mahlraum von trocken und nass betriebenen Rührwerkskugelmühlen mit unterschiedlichen Betriebsparametern simuliert. Die Simulationsergebnisse bildeten die Grundlage zur Berechnung der Leistungsaufnahme sowie zur Ableitung der Beanspruchungsenergieverteilung im Mahlraum. Auf Basis dieser Ergebnisse konnten weitere Größen zur Charakterisierung von Rührwerkskugelmühlen, wie z.B. die mittlere oder maximale Beanspruchungsenergie im Mahlraum, die spezifische Energie sowie die Beanspruchungsenergieverteilung der Produktpartikel abgeleitet werden.